夹紧机构
3.2 典型夹紧机构
操作方便，但传力系数小，夹紧行程短，
自锁能力差。
a)
c)
图2-34 斜楔夹紧机构
a)基本斜楔夹紧机构；b) 斜楔-滑柱组合夹紧机构；c) 端面斜楔-压板组合夹紧机构
2.螺旋夹紧机构 由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件
组成，采用螺旋直接夹紧或与其它元件 组合实现夹紧工件的机构，统称为螺旋 夹紧机构。螺旋夹紧机构不仅结构简单、 容易制造，而且自锁性能好、夹紧可靠， 夹紧力和夹紧行程都较大，是夹具中用 得最多的一种夹紧机构。
a)
b)
图2-35 简单螺旋夹紧机构
a)螺杆与工件直接接触；b)螺杆不与工件直接接触
1—螺钉（螺杆） 2—螺母套 3—夹具体 4—工件 5—摆
动压板
（2）螺旋压板夹紧机构 在夹紧机构中，结构形式变化最
多的是螺旋压板机构，常用的螺旋压 板夹紧机构如图2-36所示。选用时， 可根据夹紧力大小的要求、工作高度 尺寸的变化范围、夹具上夹紧机构允 许占有的部位和面积进行选择。例如， 当夹具中只允许夹紧机构占很小面积， 而夹紧力又要求不很大时，可选用如 图2-36a)所示的螺旋钩形压板夹紧机 构；又如工件夹紧高度变化较大的小 批、单件生产，可选用如图2-36e）、 f）所示的通用压板夹紧机构。
a)
b)
c)
夹紧机构
a)、b)移动压板式；c)铰链压板式；d) 固定压板式；e）、f）通用压板式
3.偏心夹紧机构 如图2-37所示为常见的各种偏
心夹紧机构，其中图2-37a)、b)是 偏心轮和螺栓压板的组合夹紧机构； 图2-37c)是利用偏心轴夹紧工件的； 图2-37d) 是利用偏心叉将铰链压板 锁紧在夹具体上，通过摆动压块将 工件夹紧。
2.3.2 典型夹紧机构
夹紧机构的基本形式
夹紧机构是一种用于夹持、固定或保持物体位置的装置，常用于机械工程、制造业和工业生产中。
夹紧机构的基本形式可以根据其工作原理和结构特点进行分类，以下是几种常见的夹紧机构形式：
螺旋夹紧机构：通过旋转螺杆或螺母来实现夹紧或释放物体。
螺旋夹紧机构常用于夹持物体的位置调整和固定，例如螺旋千斤顶。
摩擦夹紧机构：通过利用摩擦力来夹紧物体。
这种夹紧机构常用于夹紧工件或工具，如机床上的夹紧刀具和夹具。
弹簧夹紧机构：利用弹簧的弹性力量来夹紧物体。
弹簧夹紧机构常用于夹紧、固定或保持物体位置的场合，如弹簧钳和弹簧夹。
锁紧夹紧机构：通过锁紧装置来夹紧物体，例如螺栓、螺母和销钉等。
这种机构常用于连接和固定物体，提供较高的夹紧力和稳定性。
液压夹紧机构：利用液压系统的力量来夹紧物体。
液压夹紧机构常用于大型工件或需要较大夹紧力的应用，如液压千斤顶和液压夹具。
电磁夹紧机构：通过电磁力来夹紧或释放物体。
电磁夹紧机构常用于自动化系统中，例如电磁夹持装置和电磁锁。
这些是夹紧机构的一些基本形式，实际应用中还可以根据具体需求和应用场景设计和制造不同类型的夹紧机构。
具体选择何种夹紧机构形式取决于工作要求、夹紧力、稳定性要求以及经济性等因素。
夹紧机构的作用
夹紧机构的作用夹紧机构是一种常见的工程装置，用于夹紧、固定或控制物体的位置、运动和形状。
它广泛应用于各个领域，如机械制造、汽车工业、航空航天等。
夹紧机构的作用是通过施加力或扭矩来实现对被夹物体的牢固固定和稳定控制。
1. 夹紧机构的基本原理夹紧机构通常由两个或多个零件组成，通过一定方式连接在一起，并通过调整或施加力来实现夹紧效果。
其基本原理可归纳为以下几点：•摩擦力作用：夹紧机构通过增加接触面积和摩擦系数来提高夹持力。
当施加外力时，零件间产生摩擦力，使得被夹物体受到约束并保持相对位置稳定。
•弹性变形：某些夹紧机构利用弹性材料或结构的变形特性来实现夹持效果。
当施加外力时，零件发生弯曲、拉伸或压缩等变形，从而产生约束力。
•机械锁紧：部分夹紧机构采用机械锁紧原理，通过螺纹、齿轮、滑块等结构实现固定和控制。
这种机构具有高度可靠性和稳定性，适用于对位置和运动要求较高的场合。
2. 夹紧机构的分类根据夹紧机构的结构和工作原理，可以将其分为多种类型。
以下是几种常见的夹紧机构分类：•手动夹紧机构：手动夹紧机构通过人工操作实现夹持效果。
例如，手动螺纹钳、手动卡盘等。
这类夹紧机构操作简单灵活，适用于小型工件的加工和装配。
•气动/液压夹紧机构：气动或液压夹紧机构利用气体或液体的压力来产生约束力。
它们通常具有较大的夹持力和快速响应速度，适用于对力矩要求较高或需要频繁操作的场合。
•电动/电磁夹紧机构：电动或电磁夹紧机构通过电能转换为力或磁场来实现夹持效果。
这类机构具有较高的精度和可控性，适用于对位置和形状要求较高的工件。
•机械夹紧机构：机械夹紧机构通过齿轮、滑块、螺旋等结构实现固定和控制。
这类机构具有较高的可靠性和稳定性，适用于对位置和运动要求较高的场合。
3. 夹紧机构的应用领域夹紧机构在各个领域起着重要作用，为生产制造提供了有效的工具和装置。
以下是几个典型应用领域：•机械加工：在金属切削、零件加工等过程中，夹紧机构用于固定工件，保证加工精度和稳定性。
典型夹紧机构
2、螺旋夹紧机构
采用螺旋直接夹紧或者采用螺旋与其他元件组合实现夹紧的机 构，统称为螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构具有结构简单、增力大和 自锁性好等特点，很适用于手动夹紧。其缺点是夹紧动作慢，所以 在机动夹紧机构中应用较少。
（1）简单螺旋夹紧机构
图3为最简单的螺旋夹紧机构。如图3a所示，螺钉头部直接与工 件表面接触，螺钉转动时，可能损伤工件表面或带动工件转动。克 服这一缺点的方法是在螺钉头部装上图3b所示的摆动压块。图3c采 用的是一种快速螺旋夹紧机构。
4、联动夹紧机构
联动夹紧机构是一种高效夹紧机构，它可通过一个操作手柄或一个 力装置，对一个工件的多个夹紧点实施夹紧，或同时夹紧若干个工件 图7a所示是单件对向联动夹紧机构。如图7b所示是多件联动夹紧机 。
图7 联动夹紧机构
在设计联动夹紧 机构时，要特别注意 如何使夹紧力同时均 匀地传递作用于各施 力点。
机械制造技术
典型夹紧机构
夹紧机构是夹紧装置的重要组成部分，因为无论采用何 种动力源装置，都必须通过夹紧机构将原始力转化为夹紧力、 各类机床夹具应用的夹紧机构多种多样，以下介绍几种利用 机械摩擦实现夹紧，并可自锁的典型夹紧机构。
1、斜楔夹紧机构
图1为斜楔夹紧机构夹紧工作的实例，图a是在工件上钻相互垂直 的8mm、5mm的两个孔。由于用斜楔直接夹紧工件时夹紧力小且费 时费力，所以生产实践中单独应用的不多，一般情况下是将斜楔与 其他机构联合使用。图b是将斜楔与压板组合而成的机动夹紧机构。 图c是由端面斜楔与压板组合而成的手动夹紧机构。当利用斜楔手动 夹紧工件时，应使斜楔具有自锁功能。因此，在设计斜楔夹紧机构 时，需要解决原始作用力与夹紧力的转换、自锁条件以及选择斜楔 升角等主要问题。
图8 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
机械夹紧机构(共24张PPT)
如图14-14所示，为虎钳式定心夹紧机构，操作螺杆1，使左、右旋螺纹带动滑座上的 V形架2、3〔工作元件〕作对向等速移动，便可实现工件的定心夹紧，反之，便可松 开工件。
1〕 弹簧筒夹定心夹紧机构 如图14-15a所示为装夹工件以外圆柱面定位的弹簧夹头 ；如图14-15b所示为装夹工件以内孔定位的弹簧心轴。这类机构的主要元件是弹性筒 夹，它是在一个锥形套筒上开出3～4条轴向槽而形成的。
联动夹紧机构可分为单件联动夹紧机构和多件联动夹紧机构。 这类夹紧机构其夹紧力作用点有两点、三点或多至四点，夹紧力 的方向可以相同、相反、相互垂直或交叉。如图14-11a所示，两个夹紧力 互相垂直，拧紧手柄可在右侧面和顶面同时夹紧工件。如图14-11b所示，为两 个夹紧力方向相同，拧紧右边螺母，通过螺杆带动平衡杠杆即能使两 副压板均匀地同时夹紧工件。
如图14-11a所示，两个夹紧力互相垂直，拧紧手柄可在右侧面和顶面同时 夹紧工件。如图14-11b所示，为两个夹紧力方向相同，拧紧右边螺母，通过螺杆带
动平衡杠杆即能使两副压板均匀地同时夹紧工件。
• 2．多件联动夹紧机构
•
多件联动夹紧机构一般有平行式多件联动夹紧机构和连续式多件联动夹紧
机构。
• 〔1〕平行式多件联动夹紧机构
如图14-13所示，为同时铣削四个工件的夹具。
五、定心夹紧机构
在机械加工中，常遇到许多具有对称轴线、对称平面或对称中心 的工件，这时，可采用定心夹紧机构，如三爪卡盘。由于采用定心夹 紧机构时，对称轴线、对称平面或对称中心是工件的定位基准，因而 可使定位基准不产生位移。如果对称轴线、对称平面或对称中心又是 工件的工序基准，那么定位基准与工序基准重合。
机械设计中四种定位夹紧机构
机械设计中四种定位夹紧机构在设备的设计中，在对料件进行贴装时，都需要对料件进行定位夹紧。
目的是保证精度、保证料件的稳定性。
给下一步的的操作提供一种稳定的条件。
下边让我们一起学习几种工件的夹紧与松开机构。
要实现工件的夹紧，我们一般要分析工件的性质，工件是软的还是硬的，材料是塑料的还是金属的或者其他材质，需不需要防静电，在夹紧时可不可以硬压，能承受多大的力。
选用什么材质。
一、工件的夹紧与松开机构原理：（1）.气缸的自动机构。
通过安装在气缸上的推杆压紧铰链滑块，松开工件。
（2）通过安装在工件夹具上的拉伸弹簧夹紧。
1.将料件放入仿形定位块中定位。
2.滑台气缸后退，夹紧块在拉簧的作用下，夹紧料件。
3.旋转平台旋转，将定位好的料件转向下一工位，进行加工或贴装。
4.滑台气缸伸出，凸轮随动器顶定位块的下端，定位块沿着铰链旋转，打开，可以继续放入料件。
此图只作为原理上的参考，提供一种思路，如需设计要根据具体的情况设计。
为了提高生产的效率，一般加工贴装上会采用多工位，如图为4工位，上料与加工贴装互不影响，即上料时不影响加工贴装。
工位1、2、3之间的贴装同步进行互不影响。
这种思维的设计大大提高的效率。
二、基于连杆构造的内径夹紧松开机构原理：（1）通过弹簧力夹紧外形经粗略导向的工件内径。
（2）通过设置在外部的推杆推动夹紧状态的连杆机构来松开。
1. 当气缸伸出时，气缸推活动块1向左移动，在连杆机构的作用下，活动块2同步向右移动，左右压头同步向中间移动。
2. 将料件放入定位块中，定位好。
气缸退回，左右压头在弹簧的推动下，向两边移动压头从两侧同时推紧料件。
图只作为原理上的参考，提供一种思路，如需设计要根据具体的情况设计。
压头的力与弹簧的压缩量成正比，更换弹簧或调节压缩量来调解压头推紧料件的力，防止料件被压坏。
三、滚动轴承夹紧机构原理：通过弹簧力夹紧，通过外部柱塞松开。
1. 对推块施加力，推块向下移动，推块推动推块槽内的两个轴承，轴承固定块沿着旋转轴顺时针旋转，带动左右夹头向两侧张开。
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。
常见夹紧机构-对工装夹具人员非常有帮助的一份资料
常见夹紧机构夹紧机构的种类很多，这里只简单介绍其中一些典型装置。
（1）斜楔夹紧机构图 4.52所示是一些斜楔夹紧实例。
斜楔夹紧机构是利用斜面的楔紧作用，将外力传递给工件，完成工件的夹紧。
当楔块的升角α 在 6 0 ~10 0 时具有自锁性能。
但自锁的稳定性较差，主要用于夹紧机构中来改变力的方向。
（ 2）螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构结构简单、容易制造，而且螺旋相当于一个斜楔缠绕在圆柱体的表面形成的；由于其升角小（ 3 0 左右）则螺旋机构具有较好的自锁性能，获得的夹紧力大，是应用最广泛的一种夹紧机构。
如图 4.53、4.56所示1）单个螺旋夹紧机构如图4.53（a）（b）中直接用螺钉或螺母夹紧工件的机构。
螺钉头部直接压在工件表面上，可能会损伤工件或带动工件旋转。
为克服这一缺点在其头部加装浮动压块，以增加接触面积，减少损伤。
如图4.54所示夹紧动作慢使这一机构的另一缺点。
通常采用一些快速结构，如快卸垫圈、快换螺母、快速机构等，如图 4.55所示。
2）螺旋压板夹紧机构图4.56是螺旋压板夹紧机构的几种典型结构，其在夹紧机构中广泛的使用。
3）钩形压板夹紧机构图4.57是螺旋钩形压板夹紧机构的一些结构，其特点是结构紧凑，使用灵活、方便。
（3）偏心夹紧机构它是利用偏心间直接或间接夹紧工件的机构。
偏心夹紧分圆偏心和曲线偏心两种，其特点是结构简单、操作方便、夹紧迅速，缺点是夹紧力小，夹紧行程短，用于振动小、切削力不大的场合。
图 4.58是几种典型的偏心夹紧机构的实例，图4.59是圆偏心轮的几种结构。
（4）联动夹紧机构是利用机构的组合完成单件或多件的多点、多向同时夹紧的机构。
它可以实现多件加工、减少辅助时间、提高生产效率、减轻工人的劳动强度等。
1）单件联动夹紧机构利用夹紧机构实现工件的多向、多点夹紧。
如图4.60所示机构实现二力垂直夹紧。
2）多件联动夹紧机构一般有平行式多件联动夹紧机构和连续式多件联动夹紧机构。
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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
弹簧夹紧装置
压 板压
板
碟形弹簧组
圆偏心
压 板
铰链夹紧机构示意图
减小工件夹紧变形的措施
作用点靠近加工部位
铣削时夹紧力的计算
力矩平衡：1 W 2
f
(L1
L2
)
FL
理论夹紧力W 2PL f (L1 L2 )
考虑安全系数K，实际夹紧力应为
W K W 2KPL f (L1 L2 )
斜楔夹紧
斜楔夹紧机构
斜楔在气动夹具中的应用
曲线斜楔
圆偏心距件结构要素的确定
偏心距e的确定
偏心距影响夹紧行程，m-n最大夹紧行程S=2e
S S1 S2 S3 工件被压表面尺寸公差；
S1 所需间隙 0.3mm； S2 夹紧机构弹性变形的补偿量0.05 0.15mm S3 行程储备量0.1 0，3mm
斜楔夹紧受力分析
夹紧力的计算
根据静力平衡F1 RX Q
F1 W tan1; RX tan( 2 ) 代入上式:W tan tan( 2 ) Q
W
Q
(N)
W tan tan( 2 )
Q 作用在斜楔上的原始作用力
W 斜楔夹紧力
斜楔升角
斜楔升角必须小于两处摩擦角之和。
通常为自锁可靠取 6 8
增力特性：
W Q
iz
增力系数
iz
W Q
1
tan1 tan(
2 )
1
tan( 2)
螺钉夹紧
压块与压紧螺钉的连接方式
螺母夹紧
矩形螺纹螺旋夹紧受力分析
力矩平衡条件M M1 M 2
OX1 R e cos1 同理，在另一位置有OX 2 R eos 2
X1、X 2间夹紧行程为S (R e cos 2 ) (R e cos1) e(cos1 cos 2 )
偏心轮e
S
cos1 cos 2
1、 2为偏心轮工作段始点和终点相对于m点的转角。
W
QL
r（tan 2
tan）(N)
在偏心轮以P点夹紧工件时，有 max
若取r D ; tan f 0.15; L (4 5) D ;
2
2
tan max
D 2e
2D D 14
1。 7
代人上式得到夹紧力为：W (9 11）Q
计算圆偏心任意夹紧点 的夹紧力时，要根据几 何关系求出 和r值后，
组合螺旋夹j紧机构
螺旋压板夹j紧机构
按照杠杆原理并考虑机械效率，夹紧力 W L1 Q
L2
回转压板夹紧机构
1、转轴螺钉 2、止动螺钉 3、夹紧螺钉
钩形压板螺旋夹紧机构
1、套筒 2、钩形压板
快速螺旋夹紧机构
圆偏心夹紧机构3-26
圆偏心夹紧原理
相当于一个曲线斜楔，夹紧原理与 平面斜楔 相似，但升角α不是常数，且与夹 紧点位置有关
将M QL M 2 Fr Wr tan2
M1
R s in(
1
)
d0 2
W
tan(
1
)
d0 2
代入QL
W
tan(
1)
d0 2
Wr
tan 2
得：W
QL
(N)
d0 2
tan(
1)
r
tan 2
式中：
w-夹紧力；
Q-原始作用力；L-作用力臂；
偏心轮直径D
D取决于自锁条件：最大升角小于摩擦角
即max 以保证自锁
tanmax tan
由于 tan
f ; tanmax
e R
所以有 e f R
得到圆偏心夹紧的自锁条件为：e f或 2e f
R
D
当f 0.10
D 20 e
当f 0.15
D 14 e
当、1、2很小时W
Q tan(
2 )
(N)
斜楔夹紧受力分析
自锁条件和增力特性
• 自锁条件
• 气动和液压---不要求自锁 • 人工夹紧—失去原始力后夹紧
机构仍然能够保持对工件的夹 紧，要求自锁。 • 自锁条件：
F1 RX即W tan1 W tan( 2 ) 由于、1、2都很小：1 2 1 2 设1 2 则 2
圆偏心的几何特性
由正弦定理，在oxo1中：sine x
s
in(180 R
)
得：sin
x
e sin(180 )
R
夹紧工作点由m n,角在0 180变化；
以m点夹紧: 0,m 0
以P点夹紧:
90, p
max
sin 1
e R
以n点夹紧: 180,n 0