第三节 基本夹紧机构
第三章 工件的夹紧及夹紧装置(夹具设计)
速，但自锁能力较差，增力比小，（取决于L/ρ的 比值）。常用在切削平稳且切削力不大的场合。
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第二节 基本夹紧机构
2.偏心夹紧机构-适用范围
几种常见偏心夹紧机构
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第二节 基本夹紧机构
3.螺旋夹紧机构-分类
直接夹紧式螺旋夹紧机构：拉紧式和压紧式 移动压板式螺旋夹紧机构：支点式和内嵌式 铰链压板式螺旋夹紧机构：遮盖式、杠杆式、翻转式、联动式 可拆卸压板式螺旋夹紧机构：直拆式和旋拆式
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移动式压板端面偏心轮夹紧机构
移动式压板端面偏心轮夹紧机构：主要由两个端面凸轮在不同的旋 转角度上产生的轴向位移来实现夹紧动作。它的结构简单、紧凑， 占用空间小，操作方便，但自锁性能差一些，因此，其夹紧行程受 到一定限制。
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转动式压板端面偏心轮夹紧机构
转动式压板端面偏心轮夹紧机构：主要由端面凸轮和滑动杆在转动 一定角度时产生的位移来实现夹紧动作。它的结构也比较简单，操 作方便，由于是利用杠杆原理进行夹紧，其夹紧力比较大，但占用 的空间要大一些。
夹紧力作用点的选择
2)作用在工件刚度高的部位
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第一节 夹紧机构原理
3.确定夹紧力的基本原则
夹紧力的作用点与工件变形 a）工件底面产生夹紧变形 b）改进方案
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第一节 夹紧机构原理
3.确定夹紧力的基本原则
夹紧力作用点的选择
3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件 切削部位的刚度和抗振性。
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第二节 基本夹紧机构
6.斜楔夹紧机构-适用范围
斜楔夹紧装置常用在尺寸公差较小的夹紧装置中，主要用 于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。
基本夹紧机构
二、相关知识
（一）夹紧装置的组成和设计要求
工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位 位置不变的装置，称为夹紧装置。 1、夹紧装置的组成 动力源装置：它是产生夹紧作用力的装置。 传力机构：传递力的机构，其作用是：改变作用力的方 向；改变作用力的大小；具有一定的自锁性能，以保证 夹紧可靠。 夹紧元件：它是直接与工件接触完成夹紧作用的元件。
4）应用：广泛用在手动夹紧中
图a)减力增大行程
图b)改变力向 图c) 增力减小行程
常用的螺旋夹紧机构
常用的螺旋夹紧机构
（3）偏心夹紧机构 1）工作原理：利用转动中心与几何中心偏移的圆盘或
轴作为夹紧元件
偏心夹紧机构
2）夹紧特点： 结构简单，制造方便 夹紧迅速，操作灵活 行程小，增力小，自锁能力差 适合夹紧力小、振动小的场合 3）自锁条件：
2） 楔式定心夹紧机构
机动楔式夹爪自动定心机构
1-夹爪；2-本体；3-弹簧卡圈；4-拉杆；5-工件
3）杠杆式定心夹紧机构
杠杆作用的定心卡盘 1拉杆；2滑套；3钩形杠杆；4轴销；5夹爪
4） 弹簧筒夹式定心夹紧机构
弹性夹头和弹性心轴 1夹具体；2弹性筒夹；3锥套；4螺母；5心轴
5） 波纹套定心夹紧机构
例1：如图工件以外圆 定位加工内孔，保证同 轴度。若在套筒中动配 合 定 位 ： △ B=0 ， △ Y≠0 ， △ D=△Y ； 若 在三爪自动卡盘中定位， 因三爪等速向中心的移 动，使定位基准没有位 移，△Y=0，△D=0。
（2）常见的定心夹紧机构
1）螺栓式定心夹紧机构
螺旋式定心夹紧机构 1、5－滑座；2、4－V形块钳口；3－调节杆；6－双向螺杆
模块六 机床夹具
课题四 工件的夹紧
14讲§3.3 基本夹紧机构(2)
⑶圆偏心的设计 选工作区：β1(始角)～β2(未角) 夹紧行程△S确定： △S= △S1+△S2+△S3+△S4 △S1——装卸工件所留空隙(mm)，取≥0.3； △S2 — 夹紧机构变形补偿量 (mm)，取 =0.05 ～ 0.15 △S3 —— 夹紧尺寸误差补偿量 (mm)，即为夹紧 工件 尺寸的公差； △S4——行程贮备量(mm)，取=0.1～0.3。 ① ②
3.3 基本夹紧机构（2）
3、偏心夹紧机构
3、圆偏心夹紧机构
圆偏心夹紧机构是一种快速动作的夹紧机构， 它的工作效率较高．在夹具设计中应用得也较 广泛。 常用型式：圆偏心和曲线偏心。 曲线偏心采用阿基米德螺旋线或对数螺旋线作 为轮廓曲线。曲线偏心虽有升角变化均匀等优 点，但因制造复杂，故而用得较少； 圆偏心则因结构简单、制造容易，所以在生产 中得到广泛应用。 主要介绍圆偏心夹紧机构。
图3.21c圆偏心夹紧机构
①夹紧行程S S=MB－R = (MO +O B)－R =(MO +R)－R ＝(R－R ) ＋e sinβ
0
1
1
0
1
0
0
S= e (1＋sinβ)
S= e (1＋sinβ)
反映了S随β的变化规律，展开如 下图，即为曲线楔的展开图。
②升角α：是变化的，也即楔角是变化的。 tgα=OM / MB=OM / (MO1+O1B) = e cosβ/ (e sinβ+r) 讨论： 当β=±90°时， cos β =0， tgα=0，αmin＝0 当β＝0°时， cos β =1、 sin β =0， tgα= e / R→max， αmax≈e / R ≈ 2e / D
夹紧机构
偏心轮任一工作段能实现的夹紧行程：
S OX2 OX1 偏心轮工作面上任一点回转半径R : 在OXO1中，由余弦定理
R2 (OX )12 e2 2(OX )1 e cos(180 1) 即(OX )12 2(OX )1 e cos1 R2 e2 0
得上述方程的有用根OX1 R2 e2 sin2 1 e cos1
第三章 夹紧装置
偏心压板夹紧装置
气动压板夹紧装置
夹紧装置得组成
夹紧力的方向
夹紧力方向不当破坏原定位精度
防止---重力 F------切削力
W、G、F三力互相垂直
W和F 、 G反向
F
G G W
夹紧力作用在支承面内
夹紧力的作用点
夹紧力作用点作用在刚性较好的部位
d0-螺纹中径；α螺纹升角；
Φ1-螺旋处摩擦角；
Φ2-螺杆端部与工件的摩擦角；
r-螺杆端部与工件的当量摩擦半径。
螺杆端部与工件的当量摩擦半径r的计算公式
QL
对于其它螺纹夹紧以当量摩擦角代人：W
d0 2
tan(
1) r tan2
(N)
常用普通螺纹的当量摩 擦角1 tan11.15 tan
D 称为圆偏心的特性，反映了圆偏心工作可靠性 e
圆偏心夹紧力的计算
QL Q1r Q1的水平分力Q1
c
Q1 os
QL Qr1
根据斜楔夹紧原理有
W
Q1
(N)
tan1 tan( 2 )
将Q值代入得W
QL
(N)
r[tan1 tan( 2 )]
设1 2 上式可写为：
再计算夹紧力
夹紧机构 ppt课件
机床夹具设计
PPT课件
35
机床夹具设计
球面垫圈
PPT课件
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机床夹具设计 二、螺旋夹紧机构
钩形压板，其结构紧凑，很 适应夹具上安装夹紧机构位 置受到限制的场合
自调式压板，它能适应工件高 度由0-200mm范围内的变化， 其结构简单，使用方便。
PPT课件
37
机床夹具设计 二、螺旋夹紧机构
螺旋快速装卸机构
图3-28
PPT课件
30
机床夹具设计
二、螺旋夹紧机构
如图3-28 所示，A型的端面是光滑的，用于夹紧已加工表面； B型的端面有齿纹，用于夹紧毛坯面。当要求螺钉只移动不转动时， 可采用图c(GB／T2173—91)所示结构
图1—60
PPT课件
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机床夹具设计
二、螺旋夹紧机构
由于螺旋可以看作是绕在圆柱体上的 斜楔，因此，螺钉(或螺母)夹紧力的计算 与斜楔相似。
e
cos 1
e
cos 1
cos
2
心 距
e
s
cos1 cos 2
的
确
定
PPT课件
50
机床夹具设计 三、偏心夹紧机构
（1）由于圆偏心的夹紧力小，自锁性能又不是
适 很好，所以只适用于切削负荷不大，又无很大振
用
动的场合。 （2）为满足自锁条件，其夹紧行程也相应受到
范 限制，一般用于夹紧行程较小的情况。
机床夹具设计
上次课的主要内容：
1.夹紧的目的 2.夹紧装置的组成和要求 3.夹紧力的大小、方向、作用点
这次课的重点：
1.斜楔夹紧机构的作用原理和受力分析 2.斜楔夹紧机构的特点和结构 3机构
工装夹具基本夹紧机构
工装夹具基本夹紧机构文章目录[隐藏]• 1.斜楔夹紧机构• 2.螺旋夹紧机构•(1)单个螺旋夹紧机构•(2)螺旋压板机构• 3.偏心夹紧机构夹紧机构的种类虽然很多,但其结构都以斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构和偏心夹紧机构为基础,这三种机构合称为基本夹紧机构。
1.斜楔夹紧机构图1所示为几种用斜楔夹紧机构夹紧工件的实例。
图1a是手动斜楔夹紧机构，工件装入后锤击斜楔大头即可夹紧工件;加工完毕后,锤击斜楔小头,即可松开工件。
由于是用斜楔直接夹紧工件,夹紧力较小，且操作费时,所以实际生产中应用不多。
多数情况下是将斜楔与其他机构组合起来使用。
图1b是将斜楔与滑柱组合成-.种夹紧机构,一般用气压或液压做动力源。
图1c是由端面斜楔与压板组合而成的夹紧机构。
图1斜楔夹紧机构1-夹具体;2-斜楔;3-工件斜楔的自锁条件是:斜楔的升角小于斜楔与工件、斜楔与夹具体之间的摩擦角之和。
为保证自锁可靠,手动夹紧机构一般取升角a=6°~8°。
用气压或液压装置驱动的斜楔不需要自锁,可取a= 15°~ 30。
2.螺旋夹紧机构由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构,称为螺旋夹紧机构。
图2所示是应用这种机构来夹紧的实例。
图2螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构的实质是绕在圆柱体上的斜楔,因此它不仅结构简单、容易制造,而且由于其升角很小，所以螺旋夹紧机构的自锁性能好,夹紧行程较大,是手动夹紧中用得最多的一种夹紧机构,只是夹紧动作较慢。
(1)单个螺旋夹紧机构图2a、b所示是直接用螺钉或螺母夹紧工件的机构,称为单个螺旋夹紧机构。
在图2a中,螺钉头直接与工件表面接触,螺钉转动时，可能损伤工件表面，或带动工件旋转。
克服这一缺点的方法是在螺钉头部装上如图4-39所示的摆动压块。
当摆动压块与工件接触后，由于压块与工件间的摩擦力矩大于压块与螺钉间的摩擦力矩,压块不会随螺钉- -起转动。
如图3a所示的端面是光滑的,用于夹紧已加工表面;图3b的端面有齿纹,用于夹紧毛坯面。
7.3.3 基本夹紧机构_机械制造技术_[共3页]
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零件的装夹装置 122 第7章7.3.2 夹紧装置的组成及基本要求工件是由夹紧装置进行夹紧的，因此夹紧方案确定后，就可以进行夹紧装置的结构设计。
1．夹紧装置的组成（1）产生力源部分力源是产生夹紧的原始作用力。
机动夹紧装置常用的力源由汽缸等所产生；手动夹紧的力源由人力来保证。
（2）中间传力部分中间传力机构是将力源产生的力传递给夹紧元件的机构据需要保证夹紧机构的自锁性及夹紧可靠性。
（3）夹紧元件部分夹紧元件是实现夹紧的最终执行元件。
夹紧元件直接与工件接触而完成夹紧作用。
2．设计夹紧装置的基本要求① 夹紧时不应破坏工件定位时已获得的正确位置，即在夹紧力的作用下，工件不会离开定位元件。
② 夹紧力大小适当，夹紧可靠，保证在加工过程中工件不会产生松动或振动、变形和表面压伤。
③ 夹紧机构应操作安全、方便、省力，以减轻劳动强度，缩短辅助时间，提高生产率。
结构力求简单、紧凑和刚度好，使夹具有良好的工艺性，并尽量选用标准元件。
④ 夹紧机构的复杂程度和自动化程度，应与工件的生产批量和生产方式相适应。
7.3.3 基本夹紧机构夹紧机构的种类虽然很多，但其结构都以斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构和偏心夹紧机构为基础，这3种机构合称为基本夹紧机构。
1．斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构是利用楔块斜面移动产生的压力来夹紧工件，如图7-22所示。
当拧动右端螺杆时，与螺杆联接的斜块向左移动，并通过杠杆机构夹紧工件。
反方向拧动右端螺杆，松开工件。
斜楔夹紧机构夹紧行程短，夹紧力较小，且操作费时，所以实际生产中应用不多。
2．螺旋夹紧机构由螺钉、螺母、垫片、压板等元件组成的夹紧机构，称为螺旋夹紧机构。
如图7-23所示，螺钉4、垫片2和螺母3将工件1夹紧。
图7-22 斜楔夹紧机构。
常用的夹紧机构
不增力但改变夹紧力方向 的组合结构
铰链压板机构，增力但减 小夹紧行程
钩形压板
自调节式压板
3、快速装卸机构
1）快卸垫圈螺母夹紧机构 2）快卸螺母结构 3）回转压板夹紧机构 4）快卸螺杆机构 5）直槽与螺旋槽相连的螺杆结构
图3.20
目录下一节
三、偏心夹紧机构
用偏心件直接或间接夹紧工件。 优点：圆偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速。 缺点：夹紧行程和夹紧力均不大，机构不耐振，自锁可靠性差，一般
h is s tan a
S受斜楔长度限制，要增 大夹紧行程h，须增大 斜角α。但α越大， 自锁性差。所以常采 用双斜楔结构。
3、适用场合
由于增力比、夹紧行程、自锁条件是相互制 约，在确定斜楔升角时，要兼顾三者的实际需要 。单一斜楔夹紧机构夹紧力小且操作不便，很少 使用，通常用于机动夹紧或组合夹紧机构中。
§2.2 常用的夹紧机构
在夹具的各种夹紧机构中，以斜楔、螺 旋、偏心、铰链机构以及由他们组合而
成的夹紧装置应用最为普遍
一、斜楔夹紧机构
1－斜楔 2－工件 3－夹具体 锤击夹紧和松开工件，原理是楔紧作用。斜楔一般用20号
钢渗碳淬火或45号钢淬火。
1、受力分析：
FW即斜楔对工件的夹紧力 FJ
直接采用斜楔时产生的夹紧力
差对加工精度的影响。
六、定心夹紧机构
（一）工作原理
当被加工面以中心要素（轴线、中心平面）为工序加工
基准时，为使基准重合以减少定位误差，常采用能同时实现
对工件定心定位和夹紧的夹紧机构—定心夹紧机构。
①“定位—夹紧”元件合二为一； ②始终有：
△db=0； ③主要用在要求定心和对中的场合
（二）各类典型机构特点及适用范围
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（三）结构特点（自锁条件）
当去掉原始力FQ时斜楔有向右的运 动趋势，其受力如图所示。
1= 2，所以≤2=6°块 保护表面。动作慢费时→
a)开口垫圈;b)快卸螺母；c)快移槽。d）斜楔+垫块
夹紧力计算
当量摩擦半径
三、偏心夹紧机构
用偏心件直接或间接夹 紧工件的机构。
s≥T+Δ间+ Δ贮 偏心距e为 e = s / (cosγP - cosγE ) 若取P点左右各45°圆弧作为工作段，则
e = hPE / (cos 45° - cos 135°) = hPE /
1.1414 圆偏心轮夹紧力小，行程小，自锁性不太好，用
于 切削力小，无振动，工件尺寸公差不大的场合。
常见的偏心轮—压 板夹紧机构
（一）工作原理
偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，但各点升角不等， M、N
处升角为为0， P处升角最大。
由基圆和二个弧形楔组成，靠弧形楔楔入圆盘与 工件之间夹紧工件，圆偏心轮实际上是一斜楔的一个 变种。
(二）结构特点
2.偏心圆的自锁条件
确定夹紧行程s需考虑如下因素：夹紧工件尺寸公差、 装卸间隙、夹紧变形及磨损贮备量等
§3-3 夹紧机构设计
一、斜楔加紧机构 二、螺旋加紧机构 三、圆偏心加紧机构 四、铰链加紧机构 五、定心、对中加紧机构 六、联动加紧机构
夹紧力小，费时→组合
斜楔夹紧机构的类型 a、斜楔；b、斜楔与滑柱合成；c、端面斜楔压板组合。
（二）夹紧力的计算
夹紧力Fi,摩擦力F1,合力FR1, 工件上正压力FN2,摩擦力F2, 合力FR2,作用力FQ
4.偏心圆的有效工作区域
（三）夹紧力的计算
一般取 L=(2～2.5)d， ρ ≈ d /2 扩力比约为12～13
（四）圆偏心的结构形式
（五）适应范围
四、铰链夹紧机构
(二)夹紧力的计算
(三)夹紧行程和相应的铰链臂倾斜角
(四)气缸的工作行程 （五）自锁条件