机械设计中四种定位夹紧机构
4 工件定位与夹紧方案的确定
（4）扩大机床使用范围和改变机床用途
如：铣床加分度头，就可以加工有等分要求的工件。 利用镗模，可以用车床或摇臂钻床镗削箱体的孔系。
12
§4.1.2 机床夹具的分类
按夹具应用范围划分
➢（1）通用夹具 三爪、四爪卡盘、平口钳等，一般由专业 厂生产，常作为机床附件提供给用户。
防转菱形销限制: Z 方向转动自由度
63
4.3 任务3 选择夹具定位元件
➢工件定位时，首先要根据加 工要求，确定工件需要限制 的自由度，选择合适的表面 作为定位基准面。 ➢工件的定位基准面有多种形 式，如平面、外圆柱面、内 孔等。 ➢根据定位基准面的不同，采 用不同的夹具定位元件，使 定位元件的定位面和工件的 定位基准面相接触或配合， 从而实现工件的定位。
顶尖限制: Y、Z 方向转动自 由度
61
过定位问题分析 ➢ 图示工件要在端面加工螺孔时，如何进行定位？
62
➢使用长圆柱销时，X、Y方 向的转动自由度重复限制， 当夹紧时，连杆会产生变形。
短长圆柱销限制: X、 Y 方向的移动自由度 X、 Y 方向的转动自由度
大端面限制: Z 方向的移动自由度 X、 Y 的转动自由度
图4-1 轴套零件图
9
4.1 任务1 认识机床夹具
本节要点
机床夹具的功能 机床夹具在机械加工中的作用 夹具的分类 机床夹具的组成
10
§4.1.1 机床夹具的功能与作用
1.机床夹具的功能
机床夹具的主要功能: ➢定位——工件在夹具中相对于刀具和机床占有正确的加 工位置。 ➢夹紧——把工件压紧夹牢，并保持这个确定的位置在加 工过程中稳定不变。
2）夹紧元件及装置
3）对刀及导向 元件
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。
常用夹紧机构及各类机床夹具
6.3.3 常用夹紧机构
双升角斜楔机构：大升角迅速趋近工件 小升角夹紧工件、自锁
3 1 2
α1 α2
1-夹 具 体
b) 2-斜 楔
3-工 件
双升角斜楔滑块夹紧机构 1—夹具体 2—斜楔 3—工件
6.3.3 常用夹紧机构
斜楔夹紧机构
➢ 夹紧特点： 结构简单，有增力作用。 一般扩力比Q/F≈3。 具有自锁特性：自锁条件<1+2 楔块夹紧行程小，夹紧力小， 夹紧和松开均需敲击，直接应用不方便，用作增力机构，
弹簧夹头
1－夹具体 2－螺母 3－弹簧套筒 4－工件
6.3.3 常用夹紧机构
➢ 以均匀弹性变形原理工作的定心夹紧机构
液塑心轴
1－柱塞 2－螺钉 3－液体塑料 4－薄壁套
6.3.3 常用夹紧机构
联动夹紧机构
➢ 特点——从一处施力，可同时在几处对一个或几个工件 进行夹紧
联动夹紧机构
1—压板 2—螺母 3—工件
➢回转式钻模 应用较多，主要用于加工平面上成圆周分布、轴线
互相平行的孔系，或分布在圆柱面上的径向孔系
回转式钻模
6.4.2 钻床与镗床夹具
回转式钻模
6.4.2 钻床与镗床夹具
➢翻转式钻模
也是一种转动夹具，只是没有 转轴和分度装置。主要用于加工 小型工件同一表面或不同表面上 的孔，结构上比回转式钻模简单， 适合于中小批量工件的加工。加 工时，整个钻模（含工件）一般 用于进行翻转；对于稍大工件， 必须设计专门的托架以便翻转夹 具。
6.4.2 钻床与镗床夹具
➢ 钻套结构形式 标准钻套 标准钻套又分为固定钻套、可换钻套和快换钻套，如
下图所示。结构、材料已经标准化，设计时可查手册。
夹紧机构(刘旋)
《机械系统设计》课程期末考查课程设计说明书学科专业：机械设计制造及其自动化班级：1117441学号：111744125学生姓名：刘旋指导老师：徐刚2014年6月工件夹紧机构设计一、工件的夹紧将工件定位后的位置固定下来称为夹紧，夹紧的目的是保持工件在定位中所获得的正确位置，使其在外力（夹紧力、切削力、离心力等外力）作用下，不发生移动和振动。
图 9-33 液压夹紧的铣床夹具1 －压板2 －铰链臂3 －活塞杆4 －液压缸5 －活塞1.1 夹紧装置的组成夹紧装置由两个基本部分组成。
1.1.1动力装置夹紧力的来源于人力或者某种动力装置。
用人力对工件进行夹紧称为手动夹紧。
用各种动力装置产生夹紧作用力进行夹紧称为机动夹紧。
常用的动力装置有：液压、气动、电磁、电动和真空装置等。
1.1.2夹紧机构一般把夹紧元件和中间传递机构和成为夹紧机构。
1 ）中间传递机构它是在动力装置与夹紧元件之间，传递夹紧力的机构。
其主要作用有：改变作用力的方向和大小；夹紧工件后的自锁性能，保证夹紧可靠，尤其在手动夹具中。
2 ）夹紧元件是执行元件，它直接与工件接触，最终完成夹紧任务。
图 9-33 所示是液压夹紧的铣床夹具。
其中，液压缸 4 、活塞 5 、活塞杆 3 组成了液压动力装置，铰链臂 2 和压板 1 等组成了铰链压板夹紧机构，压板 1 是夹紧元件。
1.2对夹紧装置的基本要求（ 1 ）能保证工件定位后占据的正确位置。
（ 2 ）夹紧力的大小要适当、稳定。
既要保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。
夹紧力稳定可减少夹紧误差。
（ 3 ）夹紧装置的复杂程度与生产类型相适应。
工件的生产批量越大，允许设计越复杂、效率越高的夹紧装置。
（ 4 ）工艺性好，使用性好。
其结构应尽量简单，便于制造和维修；尽可能使用标准夹具零部件；操作方便、安全、省力。
二、夹紧力的确定设计夹具的夹紧机构时，所需夹紧力的确定包括夹紧力的作用点、方向、大小三要素。
《机械制造工程原理》第4章
如对孔系的加工，常用划针在毛坯上按零件图要求先划线，
画出中心线、对称线或各加工表面的加工位臵，然后，按
其划线找正工件在机床上的正确位臵。这种方法称为划线 特点:划线找正的误差较大，因为线宽约有0.2-0.5mm， 找正安装法。 且划线时也会有误差。划线时虽能兼顾各表面的加工余量、 壁厚和装配要求等因素，但由此也增加了划线时间，又需 技术水平高的划线工。这种安装法也仅在单件小批量生产 中使用
2．工件定位的四种方式 （限制工件自由度与加工要求的关系） 工件在夹具中的定位问题，是夹具设计中首先要解 决的主要问题。在分析工件定位的问题时，定位基准 的选择是一个关键问题。工件定位基准一旦被选定， 则其定位方案也基本被确定了。定位基准一般在工艺 规程中选定，设计夹具时可直接引用。但当工艺规程 选定的定位基准不合理时，夹具设计者应会同工艺人 员共同协商进行改选，以使所设计出的夹具结构合理， 操作简便。必须指出，与定位支承点相接触的工件表 面称为定位基面。工件的定位是通过工件定位基面与 定位支承点相接触来实现的。
2. 机床夹具的分类
1）按夹具的使用范围可分为： 通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具等。 2）按所用的机床不同夹具可分为： 钻床夹具、镗床夹具、车床夹具、磨床夹具、拉床夹具等。 3）按夹具上所采用的夹紧动力装置不同可分为： 手动夹具、气动夹具、液压夹具、磁力夹具等。
三爪卡盘
四爪卡盘
万向平口钳
回转工作台
常见定位分析
完全定位：
侧挡销 短圆柱销
平面支承 图2-54 连杆钻孔定位方案
常见定位分析
不完全定位：
侧挡销 短圆柱销
平面支承 图2-54 连杆钻孔定位方案
Z
Y X Z X a）
Z Y X b） Z
夹紧机构介绍
但是，并非全部夹紧机构都具备上述三部分，有时可能缺少其中的某一部分，例如手动夹紧机构往往就很筒单。
组合机床夹具的夹紧机构，就其夹紧特性而言，可以分为直接夹紧机构和自锁夹紧机构两大类。
如果按夹紧动力的来源区分，可以分为手动夹紧机构和自动夹紧机构，在自动夹紧机构中，又有气动夹紧、液压夹紧、自动扳手夹紧和弹簧夹紧等机构。
设计夹具时，工件夹紧方法的确定，是在工件定位基准、夹具定位机构和导向装置的结构确定之后进行的，但工件的夹紧同工件的定位和导向装置是密切联系着的，因此在设计夹具时，这几个方面应当同时考虑。
在进行夹紧机构的结构设计之前，必须首先确定夹紧机构的下列主要项目：夹紧力的作用点、方向和大小；夹紧动力的种类；最合理的夹紧结构示意图及传动方式等。
其中夹紧力的作用点和方向，在制定机床方案进行工艺分析时就已经确定了，并且以特殊的符号表示在被加工零件工序图中,以作为夹具结构设计的依据。
设计时要根据工件特点、工艺方法、加工情况(粗、精加工；单面、多面加工等)以及工件的定位安装形式等因素来选择夹紧机构的形式。
设计夹紧机构时，应注意满足以下基本要求：(1)保证加工精度夹紧机构应能保证工件可靠地接触相应的定位基面，夹紧后不许破坏工件的正确位置。
夹紧后，工件在加工过程中，不应由于切削力的作用而产生位移和晃动。
为此，必须保证夹紧机构能产生定够的夹紧力，同时还要求具有较高的刚性。
由于组合机床通常都是多面多刀同时进行加工，夹具往往在较大的切削力作用下工作，提高夹紧机构的刚性，是十分重要的，因此组合机床夹具的夹紧螺栓、压板和传动杠杆等通常都比较粗大，以保证其足够的刚性。
夹紧工件时，不应破坏的已加工表面，也不应引起工件过大的变形，夹紧机构应力求使工件夹紧稳定和变形较小。
为此，应当正确地选择夹紧部位和设置辅助支承等。
当加工刚性很差的工件时，或在精加工机床夹具上，夹紧机构应能保证夹紧力有调节的可能性。
⑵保证生产率夹紧机构应当具有适当的自动化程度。
常用的夹紧机构
直接采用斜楔时产生的夹紧力
⑴夹紧力Fw（ FJ）计算： FQ—作用在斜楔上的原始水平作用力； α—斜楔升角； φ 1、 φ 2：斜楔与工件、夹具体之间的 摩擦角
FJ
FQ tan1 tan( 2 )
2、工作特点
（1）斜楔的自锁性。
在夹紧作用力去掉后，在纯 摩擦力作用下，仍能保持夹 紧的现象。 α≤ φ1 + φ2 为自锁条件。 αmax =12º,一般取6º ～8º。 气压或液压不需自锁，可稍 大些。
（二）各类典型机构特点及适用范围
按定心作用原理分类：
一种是依靠传动机构使定心夹紧元件同时作等速移动， 从而实现定心夹紧； 另一种是依靠定心元件本身作均匀的弹性变形，从而 实现定位夹紧。
1、螺旋式定心夹紧机构
结构简单、工作行程大、通用性 好。但定心精度 不高，主要适用于粗加工或半精加工中需要行程 大而定心精度要求不高的工件。
单件对向联动夹紧机构
单件互垂力或斜交力联动夹紧机构
2、多件联动夹紧机构
此机构多用于中小 型工件的多件加工。 按其对工件使力方 式的不同， 一般分为四种基本
形式：
（1）平行式多件 联动夹紧 F FW Wi n
（2）连续多件夹紧
理论上各工件的夹紧力：
FWi Fw
实际上，在夹紧系统中，各环节的变形、传力过程中均存 在摩擦能耗， 工件较多时，力在传递过程中存在损耗，末 件夹紧力可能会不足。
（3）对向式多件联动夹紧
这类夹紧机构 可减少原始作 用力，但相应 增大了对机构 夹紧行程要求
（4）复合式多件联动夹紧
凡将上述多件联 动夹紧方式合理组 合构成的机构，均 称为复合式多件联 动夹紧。
4.5.4 常见夹紧机构
4.5.4 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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
2. 当对推块施加的力取消时，弹簧推动推块向上移动，推块带动推块槽内的轴承，轴承固定块沿着旋转轴逆时针旋转，带动左右夹头夹紧料件。
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。
此机构的推块可以用于转移机械手，夹紧料件取放料。
四、同时夹持两个工件的机构
原理：
气缸伸出，通过气缸和连杆连接的外侧夹具打开，带其他支点的内侧夹具通过气缸前端的滚轮打开。
气缸缩回，滚轮脱离内侧夹具，通过弹簧力夹持工件β，通过连杆连接的外侧夹具关闭，夹持工件α。
然后，将临时组装的工件α、β转移到固定工序。
1. 气缸伸出时，推杆下移，带动带支点摇杆旋转，左右带支点摇杆向两侧张开，推杆前段的凸圆挤开轴承内侧的夹头张开
2. 气缸退回时，推杆上移，拉动带支点摇杆旋转，外夹头夹紧大料件，推杆前端的凸圆后退，凸圆离开轴承，内夹头在弹簧的拉力下夹紧料内料件
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。