第6章機械制造工藝學(xué)

1、Wang chenggang1 /54第第6 6章章 機床夾具設(shè)計機床夾具設(shè)計 6.3 工件在夾具中的夾緊 6.4 其它裝置及夾具體 6.2 工件在夾具中的定位 6.1 概 述摘要：本章主要介紹機械加工過程中機床夾具的設(shè)計。重點分析了工件在夾具中的定位與夾緊，介紹了一些常用的典型夾緊機構(gòu)，并對夾具的其它裝置作了簡單介紹。Wang chenggang2 /546.1 6.1 概概 述述三、 機床夾具的分類二、 機床夾具的組成一、 機床夾具的作用四、 機床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向Wang chenggang3 /54一、 機床夾具的作用機床夾具（夾具）是指在機械加工過程中，為了保證加工精度，固定工件，

2、使之占有正確位置以接受加工或檢測的工藝裝備。其作用是將工件進行定位和夾緊，將刀具進行導(dǎo)向和對刀，以保證工件和刀具之間的相對位置關(guān)系。主要作用：1、保證機械加工質(zhì)量。 工件相對機床與刀具的位置由夾具來保證，不受工人技術(shù)水平影響。2、提高生產(chǎn)率，降低成本。 裝夾方便迅速，減少輔助時間。3、擴大機床的工藝范圍。 可改變機床的用途，實現(xiàn)一機多能。如在車床上安裝鏜模夾具，就可對箱體類零件的孔系進行鏜削加工等。4、改善勞動條件、保證生產(chǎn)安全。Wang chenggang4 /54二、 機床夾具的組成按夾具上各部分元件和 裝置所起的功用劃分，可得出夾具一般有以下幾個組成部分，以圖6-1鉆模夾具為例，夾具一般

3、有以下幾個組成部分。（1）定位元件與工件定位基準(zhǔn)相接觸，用來確定工件在夾具中的正確位置。（2）夾緊裝置將工件夾緊，保證工件在加工過程中的正確位置不變。（3）對刀-導(dǎo)向元件用于確定刀具相對于夾具的正確位置和引導(dǎo)刀具進行加工。（4）夾具體是夾具的基礎(chǔ)零件，它將夾具上的定位、夾緊、導(dǎo)向、對刀等其它元件連接成一個整體，并保證它們之間相對位置關(guān)系。（5）連接元件確定夾具在機床上正確位置的元件，如定位鍵、定位銷及緊固螺栓等。（6）其它元件和裝置：如分度裝置、動力裝置等。Wang chenggang5 /54圖6-1 簡易鉆模夾具示例Wang chenggang6 /54三、 機床夾具的分類 夾具按其用途不

4、同，可分為機床夾具、裝配夾具、檢驗夾具等。 機床夾具可分為：1、按通用化程度來分類2、按使用機床的類型來分類 可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具和其他機床夾具等。3、按所用動力源來分類 可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液增壓夾具、電動夾具、電磁夾具、真空夾具、離心力夾具、自緊夾具（靠切削力本身夾緊）和其它夾具等。Wang chenggang7 /541、 按通用化程度來分：（1）通用夾具機床附件。如三爪卡盤、頂尖、雞心夾頭、平口鉗、分度頭等。（2）專用夾具根椐某零件的某道工序要求而專門設(shè)計的夾具。（3）組合夾具它由許多標(biāo)準(zhǔn)件組合而成，可根據(jù)零件加工工序的需要進行拼裝，

5、用完后能再拆卸，清洗后入庫以備下次組合使用。（4）成組夾具是指按成組技術(shù)的原理，在零件分類成組的基礎(chǔ)上，針對一組（或幾組）相似零件的一個（或幾個）工序而設(shè)計的夾具。（5）隨行夾具它是適合于組合機床自動化生產(chǎn)線上加工的一種可移動式夾具，工件安裝在夾具上，隨流水線從一個工序到另一個工序。Wang chenggang8 /54四、 機床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向1、機床夾具的現(xiàn)狀 國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85%左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能

6、力的工廠 里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔34年就要更新50%80%左右專用夾具。 2、現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。Wang chenggang9 /546.2 6.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位一、 六點定位原理三、 常見定位方式及其所用定位元件四、 定位誤差的分析與計算二、 工件定位的幾種情況 Wang chenggang10 /54一、 六點定位原理 1、自由度的概念 一個位于空間自由狀態(tài)的工件，與剛體一樣，對于直角坐標(biāo)系來說，具在六個自由度。如圖9-2所示長方體工件，它

7、在空間的位置是任意的，既能沿X、Y、Z軸移動，記 ； 還能繞X、Y、Z軸轉(zhuǎn)動，記為 、 、 。習(xí)慣上，把這六個獨立的運動稱為六個自由度。XYZXYZWang chenggang11 /54一、 工件的定位原理 2、六點定位原理 定位，就是限制自由度。如果采取一定的約束措施，限制工件的六個自由度，則工件被完全定位。如圖9-3所示，底面約束點1、2、3限制三個自由度 、 、 ，側(cè)面約束點4、5 限制兩個自由度 、 ，端面約束點6限制一個自由度 。 采用六個按一定規(guī)則的約束點，限制工件六個自由度，實現(xiàn)完全定位，叫六點定位原理。XYZXYZWang chenggang12 /54一、 工件的定位原理應(yīng)

8、用 “六點定位原理”進行定位分析時，應(yīng)注意以下幾點：(1)定位就是限制自由度，通常用合理布置的定位支承點來限制工件的自由度。(2)定位支承點限制工件自由度的作用，應(yīng)理解為定位支承點與工件定位基準(zhǔn)面始終保持緊貼接觸。若二者脫離，則意味著失去定位作用。(3)定位和夾緊是兩個不同的概念：定位是為了使工件在空間某一方向占據(jù)唯一確定的位置，此時工件除受自身重力作用外，不受其他外力作用。而夾緊則是使工件在外力作用下，仍能保證這唯一正確位置不變，對于一般夾具，先實施定位，然后再夾緊。對于自定心夾具(如三爪卡盤），則是定位和夾緊過程同時進行。因此，一定要把定位和夾緊區(qū)別開來，不能混為一談。(4)定位支承點是由

9、定位元件抽象而來的，在夾具中，定位支承點總是通過具體的定位元件來體現(xiàn)，至于具體的定位元件應(yīng)轉(zhuǎn)化為幾個定位支承點，需結(jié)合其結(jié)構(gòu)進行分析。 表6-1所示為常見的典型定位方式及定位元件可轉(zhuǎn)化的支承點數(shù)目及所能限制的自由度。Wang chenggang13 /54表6-1 常用典型定位方式及定位元件所能限制的自由度Wang chenggang14 /54表6-1 常用典型定位方式及定位元件所能限制的自由度Wang chenggang15 /54表6-1 常用典型定位方式及定位元件所能限制的自由度Wang chenggang16 /54二、工件定位中的幾種情況1、完全和不完全定位 完全定位根椐工件的加工

10、要求，工件的六個自由度被完全限制的定位方式。 不完全定位根椐工件的加工要求，工件并不需要限制全部六個自由度，但仍能保證加工質(zhì)量。 參見圖9-4。完全定位和不完全定位都是根據(jù)工件的加工要求來定，都是允許的。一般來說，不影響加工精度的自由度不必限制。有時，為了使定位元件能幫助承受切削力、夾緊力，或為了保證一批工件的進給長度一致，常對無位置要求的自由度也加以限制。如圖9-4(b)、(c)、(e)、(f)，完全可以再加一個支承來限制某一方向的移動自由度；圖9-4(d)，往往會多限制2至3個自由度，見圖9-4(g)、(h)所示。Wang chenggang17 /54二、工件定位中的幾種情況 1、完全和

11、不完全定位65314223Wang chenggang18 /54二、工件定位中的幾種情況 2、欠定位 欠定位工件定位過程中實際所限制的自由度數(shù)目少于按其加工技術(shù)要求所必需限制的自由度數(shù)。 參見圖9-5。欠定位是一種不正常定位，是絕對不允許出現(xiàn)的。Wang chenggang19 /54二、 工件定位中的幾種情況3、過定位 過定位當(dāng)工件在機床上或夾具中定位時，若幾個定位支承點重復(fù)限制同一個或幾個自由度時的定位。在設(shè)計夾具時，是否允許出現(xiàn)過定位，要具體情況具體分析：當(dāng)定位表面精度低（如毛坯表面）時，一般不允許過定位；當(dāng)定位表面精度較高時，為了提高工件定位的穩(wěn)定性和剛度，在一定條件下允許采用過定位

12、。 參見圖9-6。當(dāng)被加工工件在夾具中不是只用一個平面而是用兩個或兩個以上的組合表面作為定位基準(zhǔn)時，由于工件各基準(zhǔn)面之間存在位置誤差，夾具上各定位元件之間的位置也不可能絕對準(zhǔn)確，故采用過定位將給工件定位帶來不良的后果。見圖6-5所示。表6-2是根據(jù)工件的加工要求，必須限制的自由度。Wang chenggang20 /54圖9-6 平面定位的過定位Wang chenggang21 /54圖6-5 連桿的定位Wang chenggang22 /54三、 常見定位方式及其所用定位元件1、工件以平面定位 它是最常見的定位方式之一。工件以平面定位時，在大平面或主要支承面上布置三個支承點，窄的平面或次要的

13、平面布置兩個或一個支承點。 當(dāng)工件定位平面為未加工表面（粗基準(zhǔn)），一般采用三點球頭支承方式；當(dāng)工件定位平面為已加工表面時（精基準(zhǔn)），采用平面支承。 當(dāng)工件定位平面比較大，支承剛度足夠大時，夾具的支承表面可減少，如支承表面中間低而不連續(xù)，以提高工件的定位精度。常用定位元件：固定支承；可調(diào)支承；自位支承；輔助支承。Wang chenggang23 /54圖6-6 各種固定支承釘圖6-7 固定支承板 在夾具體上定位支承點的位置固定不變的定位元件，稱為固定支承。Wang chenggang24 /54 可調(diào)支承 在夾具體上定位支承點的位置可在一定范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)的定位元件，稱為可調(diào)支承。Wang che

14、nggang25 /54 自位支承 在夾具體上定位支承點本身可以隨工件定位基準(zhǔn)面的位置變化而變化的定位元件，稱為自位支承。Wang chenggang26 /54 輔助支承 在工件定位時只起提高工件支承剛性或穩(wěn)定性作用的定位元件，稱為輔助支承。它是在工件定位后才參與支承的，不起定位作用，但鎖緊后能承受重力、夾緊力、切削力等。Wang chenggang27 /54三、 常見定位方式及其所用定位元件2、工件以圓孔定位 工件以圓孔定位時，定位基準(zhǔn)為孔的軸線。常見定位元件有：（1）定位銷 包括：固定式定位銷、可換式定位銷、圓錐定位銷。 參見圖例，具體可查閱相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)。工件以圓孔與錐銷定位能實現(xiàn)無間

15、隙配合，但單個圓錐銷定位時容易傾斜， 因此，圓錐銷一般不單獨使用。如圖6-14所示，圖6-14(a)為圓錐與圓柱組合心軸定位；圖6 - 14( b)為用活動錐銷與平面組合定位；圖6 - 14( c)為雙圓錐銷組合定位。 （2）心軸 包括：圓柱心軸、錐度心軸等。參見圖例；圖6-16Wang chenggang28 /54圖例 定位銷H7/r6H7/n6H7/n6H7/h6150大倒角Wang chenggang29 /54圖6-14 圓錐銷組合定位Wang chenggang30 /54圖例 心 軸定位部分傳動部分導(dǎo)向部分銑扁小錐度1：50001：1000Wang chenggang31 /54

16、圖6-16 錐度心軸Wang chenggang32 /54三、 常見定位方式及其所用定位元件3、工件以外圓柱面定位 工件以外圓表面定位主要有兩種形式：一種是定心定位，常見定位元件有定位套；另一種是支承定位，常見定位元件是V形塊。（1）定位套 參見圖6-19（2）V形塊 參見圖6-17； V形塊設(shè)計尺寸，見圖6-18，具體可查手冊或見教材P147148計算公式。4、工件以錐孔定位 在加工軸類零件或某些精密定心零件時，常以工件的圓錐孔定位，如圖6-21所示。Wang chenggang33 /54圖9-13 定位套限制2個自由度限制4個自由度限制3個自由度Wang chenggang34 /54

17、圖6-17 V形塊限制4個自由度限制2個自由度Wang chenggang35 /54圖6-18 V形塊的基本尺寸Wang chenggang36 /54圖6-21 工件以錐孔定位Wang chenggang37 /54四、 定位誤差的分析與計算定位誤差是指一批工件采用調(diào)整法加工時，工件在定位時由于工序基準(zhǔn)的實際位置偏離其理論位置而使工件在加工時產(chǎn)生的加工誤差稱為定位誤差，用D表示。即由于定位不準(zhǔn)而引起的工序尺寸和位置要求的最大可能變動范圍。在工件的加工中，還會因為夾具在制造與安裝、工件的夾緊、機床的工作精度、刀具的精度、受力變形、熱變形等因素而產(chǎn)生誤差，所以定位誤差僅是加工誤差的一部分。一般

18、限定定位誤差不超過工件加工公差T的1/51/3，即：Wang chenggang38 /54四、 定位誤差的分析與計算定位誤差D主要由定位基準(zhǔn)不重合誤差B和定位基準(zhǔn)位移誤差Y組成： 定位基準(zhǔn)不重合誤差B由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)或設(shè)計基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的定位誤差。定位基準(zhǔn)位移誤差Y由于定位表面不準(zhǔn)確和由于夾具定位元件不準(zhǔn)確而引起的誤差。基準(zhǔn)不重合誤差與基準(zhǔn)位移誤差的合成： 式中：為基準(zhǔn)不重合誤差B方向與工序尺寸方向間的夾角；為基準(zhǔn)位移誤差Y方向與工序尺寸方向間的夾角。 當(dāng)B和Y關(guān)聯(lián)時（同一誤差因素產(chǎn)生）：方向相同取“+”，反之取“-”；當(dāng)B和Y不關(guān)聯(lián)時：直接采用兩者的和疊加計算定位誤差 。Wang

19、chenggang39 /54四、 定位誤差的分析與計算幾種常見定位形式的定位誤差：1、工件以平面定位（1）用平面定位平面（2）用支承定位平面2、工件以圓孔在心軸上定位（1）心軸水平安裝時（2）心軸垂直安裝時3、工件以外圓在V形塊上定位4、組合表面定位Wang chenggang40 /541、工件以平面定位時的定位誤差Wang chenggang41 /541、工件以平面定位時的定位誤差 對圖（a），要保證尺寸A1，其設(shè)計基準(zhǔn)是頂面，而定位基準(zhǔn)是底面，則定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生定位誤差： D = B =A2分析：若A2=500.13，A1=250.15 由于D （A1）=A2=0.26(

20、A1)/3=0.1，故不能滿足要求。改進方案：（1）改為圖（c）定位方案，此時基準(zhǔn)重合，定位誤差為零，但夾緊由下而上，夾緊方式不理想，夾具結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。（2）提高尺寸A2的加工精度，使A2(A4)/3=0.167，不能保證?；鶞?zhǔn)位移誤差在此占絕大部分，當(dāng)以底面定位加工側(cè)面時，一般機床能保證兩面垂直度誤差，即較小，則Y較小，此時A4的精度能夠得到保證。tghA222/,9020Ah tghA222/,9020Ah Wang chenggang44 /542、工件以圓孔在心軸上定位（1）心軸水平安裝時Wang chenggang45 /542、工件以圓孔在心軸上定位（1）心軸水平安裝時 當(dāng)工件和心

21、軸為間隙配合，且心軸為水平安裝時，工件與心軸是單邊接觸，其內(nèi)孔壁與心軸上母線始終接觸，在垂直向下方向產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差。 如圖9-16，當(dāng)工件定位孔直徑為最大Dmax，定位心軸直徑為最小dmin時，定位基準(zhǔn)偏移量為最大，加工尺寸A也為最大；反之，當(dāng)工件定位孔直徑為最小Dmin ，定位心軸直徑為最大dmax時，定位基準(zhǔn)偏移量為最小，加工尺寸A也為最小。因此： Y = Amax-Amin=OO1-OO2=（D+d）/2 由于加工尺寸A的設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，則基準(zhǔn)不重合誤差B B為0，故： D = Y =（D+d）/2？思考：當(dāng)加工尺寸A分別是以外圓下母線、內(nèi)孔下母線、內(nèi)孔上母線定位，其定位誤差怎

22、樣計算？Wang chenggang46 /542、工件以圓孔在心軸上定位（2）心軸垂直安裝時Wang chenggang47 /542、工件以圓孔在心軸上定位（2）心軸垂直安裝時 當(dāng)工件和心軸為間隙配合，且心軸為垂直安裝時，工件與心軸內(nèi)孔是任意邊接觸，如上圖所示，當(dāng)工件定位孔直徑為最大Dmax，定位心軸直徑為最小dmin時，且考慮孔軸的最小配合間隙Xmin，此時，定位基準(zhǔn)位移誤差為： Y = Dmax-dmin+ Xmin =（D+d）+ Xmin 對于基準(zhǔn)不重合誤差，則應(yīng)視工序基準(zhǔn)的不同而異。本例中，由于加工尺寸A的設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，則基準(zhǔn)不重合誤差B為0，故： D = Y =（D+

23、d） + Xmin Wang chenggang48 /543、工件以外圓在V形塊上定位Wang chenggang49 /54 當(dāng)工件以外圓在V形塊上定位，如上圖所示，在垂直方向，因工件外圓有制造誤差，故產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差： Y = 對于基準(zhǔn)不重合誤差，則應(yīng)視工序基準(zhǔn)的不同而異。本例中，有三種情況： （1）工序基準(zhǔn)為工件軸心線： 此時，定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，對尺寸B2則不重合誤差為0，故： D = Y = 3、工件以外圓在V形塊上定位2sin22sin22sin22sin2sin2112ddddBOAOOO2sin22sin22sin22sin2sin2112ddddBOAOOOWang c

24、henggang50 /54（2）工序基準(zhǔn)為外圓上母線： 此時，定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，既有基準(zhǔn)位移誤差，又有基準(zhǔn)不重合誤差，對尺寸B1的定位誤差為： D =B1max-B1min=P1P2=P1O2-O2P2 因為： 所以：3、工件以外圓在V形塊上定位（續(xù)1）22sin2112121dPOOOOPd222ddPO22sin2ddDWang chenggang51 /54（3）工序基準(zhǔn)為外圓下母線： 此時，定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，既有基準(zhǔn)位移誤差，又有基準(zhǔn)不重合誤差，對尺寸B3的定位誤差為： D =B3max-B3min=A1A2=CA2-CA1 因為： CA2= CO1+O1O2+ O2

25、A2 CA1= CO1+O1A1 所以：3、工件以外圓在V形塊上定位（續(xù)2）22sin2222sin2ddddDddWang chenggang52 /54當(dāng)加工箱體類零件時，常采用一面兩孔組合定位，即一個大平面及與該平面垂直的兩個圓孔組合定位，夾具上與之相對應(yīng)的定位元件是一面兩銷。采用一面兩孔定位能使各道工序的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一，減小基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差，同時有利于自動化生產(chǎn)。如圖9-17（a）所示，當(dāng)采用一面兩孔定位時，由于兩孔、兩銷及它們的中心距都存在制造誤差，極易因過定位而引起定位銷不能裝入工件孔。4、組合表面定位（1）一面兩孔定位Wang chenggang53 /544、組合表面定位

26、 （1）一面兩孔定位Wang chenggang54 /54設(shè)工件孔1、2的直徑尺寸及公差為 ， ； 夾具定位銷1、2的直徑尺寸及公差為 ， ； 定位副1（孔1與銷1組合）之間的最小間隙為 ； 定位副2（孔2與銷2組合）之間的最小間隙為 ； 兩孔同時定位時，極限情況下孔2與銷2之間的最小間隙為； 工件兩定位孔之中心距尺寸和偏差為 ； 夾具兩定位銷之中心距尺寸和偏差為 ；基準(zhǔn)位移誤差： 它是由定位孔1和定位銷1之間的配合間隙決定的，在圖示平面內(nèi)的任何方向上的基準(zhǔn)位移誤差為：4、組合表面定位（2）一面兩孔定位時的誤差分析101DD202DD011dd022dd12kLxL1111dDwWang c

27、henggang55 /54對于如下兩種情況，轉(zhuǎn)角誤差各不相同：1）減小d2直徑：4、組合表面定位（2）一面兩孔定位時的誤差分析（續(xù)）LdDdD22211arctan2112222xkDd122222xkdDLdDdDardxk2222211tanWang chenggang56 /542）將定位銷2削邊后增大S值： 由圖中三角形O2AB得： 再由三角形O2AM得：整理上兩式，并略去高階無窮小量，得：4、組合表面定位（2）一面兩孔定位時的誤差分析（續(xù)）2222222222bdABBOAO222222bD22222222222SbDAMMOAO122222xkDbSDbWang chenggan

28、g57 /54 由此可見，在相同中心距補償量（ ）下，采用削邊銷使第二定位副間的最小間隙僅為原來的b/D2，因而，其轉(zhuǎn)角誤差大大減?。?、組合表面定位（2）一面兩孔定位時的誤差分析（續(xù)）LdDdD22211arctan21122xkWang chenggang58 /541）確定夾具兩定位銷之間的中心距及尺寸偏差： 夾具兩定位銷與工件兩中心孔的中心距相同； 夾具兩定位銷的公差=工件兩中心孔的公差的（1/31/5）。2）確定圓柱銷的尺寸和公差： 取圓柱孔的最小直徑為圓柱銷的基本尺寸； 公差取g6或f7。3）確定削邊銷的寬度、直徑和公差： 削邊銷寬度b可查手冊，如表6-3所示； 求削邊銷直徑的基本

29、尺寸d2； 削邊銷直徑公差取h7或h6。4）計算定位誤差： 首先計算基準(zhǔn)位移誤差，再計算轉(zhuǎn)角誤差。4、組合表面定位（3）一面兩孔定位時的設(shè)計步驟Wang chenggang59 /546.3 6.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊二、 夾緊力的確定一、 夾緊裝置的組成及基本要求三、 典型夾緊機構(gòu)Wang chenggang60 /54一、 夾緊裝置的組成及基本要求1、夾緊裝置的組成：（1）力源裝置通常是指產(chǎn)生夾緊作用力的裝置，所產(chǎn)生的力稱為原動力，常用的動力有氣動、液動、電動等。圖6-40中的力源裝置是氣缸1。手動夾緊裝置的力源為人的手。（2）中間傳力機構(gòu)。它是指將力源裝置產(chǎn)生的原動力傳

30、遞給夾緊元件的機構(gòu)，如圖中的斜楔2。（2）夾緊元件。它是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件，它直接作用在工件上完成夾緊作用，如圖中的壓板4 4。在一些簡單的手動夾緊裝置中，夾緊元件與中間傳力機構(gòu)往往是混在一起的，很難截然分開，因此常將二者又統(tǒng)稱為夾緊機構(gòu)。 Wang chenggang61 /54圖6-40 夾緊裝置的組成Wang chenggang62 /54一、 夾緊裝置的組成及基本要求2、對夾緊裝置的基本要求：(1)夾緊時不破壞工件的定位，不損傷已加工表面；(2)夾緊力的大小要適當(dāng)，即既要夾緊，又不使工件產(chǎn)生不允許的變形；(3)夾緊動作準(zhǔn)確、迅速、操作方便省力，安全可靠；(4)手動夾緊裝置要有可靠的

31、自鎖性，機動夾緊裝置要統(tǒng)籌考慮其自鎖性和穩(wěn)定的原動力；(5)夾緊裝置要具有足夠的夾緊行程，以滿足工件裝卸空間的需要；(6)夾緊裝置的設(shè)計應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型一致；(7)結(jié)構(gòu)簡單，制造修理方便，工藝性好，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化元件。其關(guān)鍵在夾緊力的確定。Wang chenggang63 /54二、 夾緊力的確定1、夾緊力方向的確定：（1）應(yīng)垂直于主要定位支承面。見圖6-41（2）夾緊力方向應(yīng)使工件夾緊變形最小。見圖6-42 （3）應(yīng)盡可能與工件重力、加工時的切削力方向一致，以利于減小所需的夾緊力。見圖6-432、夾緊力作用點的確定（1）應(yīng)能保持工件定位的穩(wěn)定，不致于產(chǎn)生位移和偏轉(zhuǎn)，其作用點應(yīng)在定位的有效支

32、承范圍內(nèi)。如圖6-45（2）作用點的分布應(yīng)使工件的夾緊變形盡可能小。即作用點應(yīng)處于工件剛性最好的部位或增大工件受力面積。如圖6-44（3）作用點應(yīng)盡可能靠近被加工部位，以減少工件的振動，提高定位的穩(wěn)定性和夾緊的可靠性。如圖6-46（4）夾緊力應(yīng)盡量避免作用在已經(jīng)精加工過的表面上，以免產(chǎn)生壓痕，損壞已加工表面。3、夾緊力大小的確定 大小要適當(dāng)，精確計算比較復(fù)雜，一般憑經(jīng)驗估算。Wang chenggang64 /54圖6-41 夾緊力垂直指向支承面Wang chenggang65 /54圖6-42 夾緊力方向?qū)ぜ冃蔚挠绊慦ang chenggang66 /54圖6-43 夾緊力的方向與夾緊力

33、大小的關(guān)系Wang chenggang67 /54圖6-45 夾緊力的作用點的分布 對工件定位的影響Wang chenggang68 /54圖6-44 夾緊力的作用點 應(yīng)處在工件剛性最好的部位Wang chenggang69 /54圖6-46 夾緊力的作用點應(yīng)接近加工部位Wang chenggang70 /54三、三、 典型夾緊機構(gòu)典型夾緊機構(gòu)2、 螺旋夾緊機構(gòu)1、 斜楔夾緊機構(gòu)3、 圓偏心夾緊機構(gòu)4、 鉸鏈夾緊機構(gòu) 夾緊機構(gòu)是夾具的一個很重要的組成部分，外力通過夾緊機構(gòu)轉(zhuǎn)化為夾緊力直接作用于工件。 最基本的形式是斜楔夾緊機構(gòu)。5 聯(lián)動夾緊機構(gòu)6 定心、對中夾緊機構(gòu)Wang chenggang

34、71 /541 斜楔夾緊機構(gòu)1) 斜楔的工作原理 在外力的作用下，斜楔利用其上的斜面移動時產(chǎn)生的壓力直接或間接作用于工件，從而將工件夾緊；當(dāng)外力去掉后，斜楔依靠其自鎖特性始終使工件處于夾緊狀態(tài)。2) 斜楔的夾緊力計算 如圖9-23，設(shè)外力Q作用于斜楔上后產(chǎn)生了夾緊力W，取斜楔為受力平衡對象進行研究，其受力圖如前圖（b）所示，根據(jù)力的平衡條件得： 整理后得：21sintanRWRFQxG2cosRRWy21tantanQWWang chenggang72 /54圖9-23 斜楔受力機構(gòu)與斜楔受力分析Wang chenggang73 /541 斜楔夾緊機構(gòu)3) 斜楔的自鎖條件 自鎖是指作用在斜楔上

35、的外力取消后，工件仍處于夾緊狀態(tài)。 此時，夾緊機構(gòu)是在純摩擦力的作用下，仍能保持其夾緊狀態(tài)而不松開，其摩擦力的方向與工件企圖退出的方向相反。通過受力分析，滿足自鎖的條件為RxFG，即： 因1與 2都很小，故?。? 2 1 則斜楔的自鎖條件為： 1+ 2 根據(jù)鋼和鐵的摩擦系數(shù)，其摩擦角為 所以 100160；手動時取=6080，斜度常取1：10；氣動時取 150300；此時不考慮自鎖，增大楔角，可減小楔塊移動行程，增大夾緊行程。12tantanWW002185Wang chenggang74 /541 斜楔夾緊機構(gòu)4) 斜楔的結(jié)構(gòu)特點與適用范圍（1）斜楔零件結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。（2）斜楔的夾緊行

36、程較小，其行程與楔角的大小有關(guān)。（3）斜楔具有增力作用，增力系數(shù)為：（4）適合于毛坯質(zhì)量較高的工件加工，工作中常與氣缸、液壓缸等聯(lián)合使用實現(xiàn)自動夾緊。 如圖6-47(b) 21tantan1QWipWang chenggang75 /54圖6-47 斜楔夾緊機構(gòu)Wang chenggang76 /542 螺旋夾緊機構(gòu)1）螺旋夾緊機構(gòu)的工作原理 其原理可看成是由螺旋升角為的平面楔，繞在圓柱體上形成的，螺母相當(dāng)于斜面上的滑塊，一般螺旋升角小于40。2）簡單螺旋夾緊機構(gòu) 如圖6-49；其壓塊結(jié)構(gòu)見圖9-25所示。3）螺旋壓板夾緊機構(gòu) 螺桿與壓板結(jié)合形成，參見圖6-50。4）螺旋夾緊機構(gòu)夾緊力計算 可

37、看成是繞在圓柱體上的斜楔，其受力分析與斜楔類似。 利用螺桿、螺母、墊圈和壓板等元件夾緊工件的裝置，稱為螺旋夾緊機構(gòu)。201tan2tandrLQWWang chenggang77 /54圖6-49 簡單螺旋夾緊機構(gòu)Wang chenggang78 /54圖9-25 螺旋夾緊機構(gòu)的壓塊結(jié)構(gòu)Wang chenggang79 /54圖6-50 螺旋壓板夾緊機構(gòu)Wang chenggang80 /542 螺旋夾緊機構(gòu)5）螺旋夾緊機構(gòu)的特點和應(yīng)用范圍（1）結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，夾緊可靠。其自鎖性好。（2）螺旋夾緊機構(gòu)是增力機構(gòu)，其增力比大，可達到65140倍。（3）螺旋夾緊機構(gòu)的夾緊行程可不受限制，常用于

38、手動夾緊，其缺點是夾緊動作慢，效率低，故可考慮采用快速螺旋夾緊機構(gòu)。如圖9-28所示。Wang chenggang81 /543 圓偏心夾緊機構(gòu) 偏心夾緊機構(gòu)是一種快速夾緊機構(gòu)，常由偏心夾緊元件直接夾緊工件或與其他元件組合以實現(xiàn)對工件的快速夾緊。偏心夾緊元件（偏心輪）有兩種形式：圓偏心和曲線偏心。圓偏心制造容易，應(yīng)用較廣。 1）圓偏心工作原理 2）圓偏心工作弧段的選擇 如圖9-29（b），取以P點為中心的左右300450AB弧段為工作弧段。 3）圓偏心的自鎖條件 4）圓偏心的工作行程 5）圓偏心的夾緊力計算 6）圓偏心夾緊機構(gòu)適應(yīng)范圍2014eDWang chenggang82 /541）圓偏

39、心工作原理 如圖9-29所示的偏心圓，其幾何中心為O1，半徑為R1，回轉(zhuǎn)中心為O，偏心距為e。若圓偏心的上半部裝上手柄，當(dāng)轉(zhuǎn)動手柄帶動圓偏心順時針方向轉(zhuǎn)動時，圓偏心與工件表面的接觸點的距離不斷增大，相當(dāng)于弧形楔向前楔緊在工件與圓偏心回轉(zhuǎn)銷軸之間，從而夾緊工件。Wang chenggang83 /544）圓偏心的工作行程 如圖9-29（a）所示，設(shè)圓偏心輪工作弧段為AB，理論上，當(dāng)工作時，以A點夾緊最大極限尺寸的工件，以B點夾緊最小極限尺寸的工件，故其夾緊行程與被夾工件的尺寸公差T有關(guān)，除此以外，還要考慮如下因素：（1）為便于工件裝卸而必須留有間隙：1 0.3mm；（2）夾緊機構(gòu)在夾緊力作用下的

40、彈性變形： 2 =0.050.15mm；（3）工作弧段的行程貯備量： 3=0.10.3mm； 其總行程為：Smin=T + 1 + 2 + 3 當(dāng)工作弧段在P點附近450時，對應(yīng)弧段的工作行程為：S=1.4e，由此，可根據(jù)Smin算出偏心距e，再由公式：D (1420)e求出偏心輪直徑D。Wang chenggang84 /544）圓偏心的夾緊力計算 對于圓偏心，其工作弧段各點的升角各不相同，產(chǎn)生的夾緊力也各不一樣。如圖9-29所示， 當(dāng)圓偏心在P點附近某點夾緊工件時，其楔角p為最大，產(chǎn)生的夾緊力最小，因此，只要算出P點的夾緊力即可，圓偏心其它點的夾緊力都要大于此夾緊力。 如圖9-30所示為圓

41、偏心的受力情況與分析，根據(jù)靜力學(xué)的平衡條件，可以求得夾緊力為： 上式中， （當(dāng) p 很小時）。21tantan2pDLQWDeDeap2arctan2arcsinWang chenggang85 /54圖9-30 圓偏心的受力情況與分析Wang chenggang86 /546）圓偏心夾緊機構(gòu)的適應(yīng)范圍（1）夾緊力比較小，自鎖性能不是很好，適合于切削力不大，且振動不是很大的場合。（2）為滿足圓偏心夾緊的自鎖條件，其夾緊行程較小。（3）對工件受壓面的表面質(zhì)量有一定要求，其受壓面的位置變化要小。（4）常與其它夾緊元件聯(lián)合使用。（5）它仍是一種增力機構(gòu)，其增力比為1214。Wang chenggan

42、g87 /544 鉸鏈夾緊機構(gòu) 鉸鏈夾緊機構(gòu)常有三種基本結(jié)構(gòu)形式：單臂鉸鏈夾緊機構(gòu)、雙臂單作用鉸鏈夾緊機構(gòu)、雙臂雙作用鉸鏈夾緊機構(gòu)，見圖6-54。 鉸鏈夾緊機構(gòu)同樣是一種常用的增力夾緊機構(gòu)，是一種鉸鏈與杠桿組合的夾緊機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，增力比較大，缺點是自鎖性較差。它常與氣動、液動等力源聯(lián)用。Wang chenggang88 /54圖6-54 鉸鏈夾緊機構(gòu)Wang chenggang89 /544 鉸鏈夾緊機構(gòu)鉸鏈夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點（1）鉸鏈夾緊機構(gòu)是一種增力機構(gòu)，其增力比為1.54，對于單臂鉸鏈夾緊機構(gòu)，其增力比為：（2）鉸鏈夾緊機構(gòu)能改變力的方向；（3） 夾緊行程受限制；（4） 一般不考慮自

43、鎖；若要自鎖，須與其它自鎖夾緊裝置組合使用；（5）多與氣動、液壓裝置連接使用。1 2tantan1QWiWang chenggang90 /545 聯(lián)動夾緊機構(gòu)需多點夾緊工件或同時夾緊幾個工件時，為提高生產(chǎn)效率，可采用聯(lián)動夾緊機構(gòu)。如圖6-556-55所示，多點夾緊機構(gòu)中有一個重要的浮動浮動元件，在夾緊工件的過程中，若有一個夾緊點接觸，該元件就能擺動或移動，使兩個或多個夾緊點同時都與工件接觸，直至最后均衡夾緊。 Wang chenggang91 /546 定心、對中夾緊機構(gòu) 1）工作原理 利用定位夾緊元件的等速移動或均勻彈性變形的方式，來消除定位副制造不準(zhǔn)確誤差或定位尺寸偏差對定心或?qū)χ械牟焕?/p>

44、影響，使這些誤差或偏差相對于所定中心的位置，能均勻而對稱地分配在工件的定位基準(zhǔn)面上。 當(dāng)工件以中心線或?qū)ΨQ平面為工序基準(zhǔn)時，其定位基準(zhǔn)也就是其中心線或?qū)ΨQ平面，此時，若采用定心、對中夾緊機構(gòu)裝夾工件，其定位誤差為零。 定心、對中夾緊機構(gòu)是一種特殊夾緊機構(gòu)，它使工件在被夾緊的過程中同時實現(xiàn)定位和夾緊兩種作用。主要用于要求準(zhǔn)確定心或?qū)χ械膱龊?。Wang chenggang92 /546 定心、對中夾緊機構(gòu) 2）基本類型（1）按定位夾緊元件等速移動原理來實現(xiàn)定心或?qū)χ袏A緊 見圖9-35：（a）左右螺旋機構(gòu)； （b）楔塊滑柱機構(gòu)； （c）杠桿機構(gòu)（2）按定位夾緊元件均勻彈性變形原理來實現(xiàn)定心或?qū)χ袏A緊

45、 見圖9-36：（a）彈簧夾頭； （b）膜片卡爪； （c）蝶形簧片夾具 圖9-37：液性塑料夾具Wang chenggang93 /54圖9-35 按定位夾緊元件等速移動原理 工作的定心、對中夾緊機構(gòu)示意圖Wang chenggang94 /54圖9-36 按定位夾緊元件均勻彈性原理 工作的定心、對中夾緊機構(gòu)Wang chenggang95 /54圖9-37 精車用液性塑料夾具Wang chenggang96 /546.4 6.4 其它裝置及夾具體其它裝置及夾具體二、 夾具的對刀裝置一、 夾具的連接元件三、 夾緊的分度裝置四、 夾具體Wang chenggang97 /54一、 夾具的連接元件夾具的連接元件將夾具在機床上進行定位夾緊的元件。兩種形式：一種是將夾具安裝在機床的工作臺上，如銑床、刨床、鉆床、鏜床、平面磨床等夾具安裝；另一種是將夾具安裝到機床的回