两种定位夹紧机构工作原理分析
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。
机械学院
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
机械学院
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
机械学院
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。
机械学院
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
机械学院
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
机械学院
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。
机械学院
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。
两种快速夹紧机构工作原理分析
两种快速夹紧机构工作原理分析快速夹紧机构是一种用于夹紧工件或零件的装置，可以快速实现夹紧和松开的功能。
在生产和制造过程中，快速夹紧机构广泛应用于机械加工、装配线、自动化生产线等领域。
本文将分析两种常见的快速夹紧机构的工作原理。
第一种机构是气动夹紧机构。
气动夹紧机构是利用气动动力实现夹紧和松开的过程。
它的工作原理如下：1.气源供应：通过连接气源管道，将气源供应到夹紧机构中。
常见的气源有压缩空气等。
2.气动元件：夹紧机构中的气动元件包括气缸和气压控制装置。
气缸是实现夹紧和松开动作的关键部件，通过控制气缸的进气和排气来实现夹紧和松开的过程。
3.夹紧和松开：当气缸接收到气源供应时，进气使气缸内部的活塞向外推动，从而实现夹紧工件的目的。
当气缸排气时，气缸内的活塞向内收缩，松开工件。
整个夹紧和松开的过程可以通过控制气源的供应和排气来实现。
4.控制装置：气压控制装置用于控制气源的供应和排气，可以通过手动或自动控制。
控制装置常用的操作方式有手动阀、电磁阀、传感器等。
气动夹紧机构的优点是操作方便、响应速度快，适用于需要快速夹紧和松开的场合。
然而，由于其依赖于气源供应，需要连接气管和压缩空气设备，所以需要有稳定的气源供应。
同时，气动夹紧机构的夹紧力较小，不适用于对工件施加较大压力的场合。
第二种机构是液压夹紧机构。
液压夹紧机构是利用液体压力实现夹紧和松开的过程。
它的工作原理如下：1.液源供应：通过连接液压系统，将液压油供应到夹紧机构中。
液压油通常是由液压泵、压力调节器等组成。
2.液压元件：夹紧机构中的液压元件包括油缸、活塞和液控阀等。
油缸是实现夹紧和松开动作的关键部件，活塞通过阀门控制液压油的流动来实现夹紧和松开的过程。
3.夹紧和松开：当液压油进入油缸时，液压油的压力使活塞向外推动，从而实现夹紧工件的目的。
当液压油排出时，活塞向内收缩，松开工件。
整个夹紧和松开的过程可以通过控制液控阀来实现。
4.控制装置：液控阀用于控制液压油的进出和流量，可以通过手动或自动控制。
夹具典型定位、夹紧原理-李军
完全定位与不完全定位
• 而图b所示为铣削一个通槽，需限制除了 外的其他5个自由度。
完全定位与不完全定位
• 图中c所示在同样的长方 体工件上铣削一个键槽， 在三个坐标轴的移动和转 动方向上均有尺寸及相互 位置的要求，因此，这种 情况必须限制全部的6个 自由度，即完全定位
欠定位与过定位
• 欠定位: 工件实际定位限制的自由度少于该工序加工 所需限制的自由度数目; • 过定位: 两个或两个以上支承点重复限制同一个自由 度,这样将是工件的位置不确定;
常见的定位方式和定位元件
4.工件以组合表面定位
实际加工过程中，工件往往是以几个表面 同时定位的，称为“组合表面定位”。
常见的定位方式和定位元件
• 1 . 一个孔和一个端面组合 • 一个孔与端面组合定位时，孔与销或心轴定位采 用间隙配合，此时应注意避免过定位，以免造成 工件和定位元件的弯曲变形， 如图 示。
常见的定位方式和定位元件
2.工件以圆孔定位
有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等以孔作为定 位基准.
(1)定位销
常见的定位方式和定位元件
• (2)锥销:工件圆孔与锥 销定位，圆孔与锥销 的接触线是一个圆， 限制工件 、 、 三个 位移自由度，图 a 用 于粗基准，图 b 用于 精基准。
常见的定位方式和定位元件
这里我们将主要介绍具的定位与夹紧
工件定位的基本原理
• 工件定位的实质是什么呢？ 使工件在夹具中占有某个确定的位置 • 怎样获得工件的确定位置呢？ 通过定位支撑限制相应的自由度来获得 • 工件在空间直角坐标系内有具有几个自由 度？ • 6个，如下图
工件定位的基本原理
在空间直角坐标系中，刚体具有六个自由 度，即沿X、Y、Z轴移动的三个自由度和绕 此三轴旋转的三个自由度。
两种快速夹紧机构工作原理分析
两种定位夹紧机构工作原理分析摘要：在生产中，我们时常会遇到需要夹紧工件的情况，对于不同形状的工件，我们需要不同类型的夹紧机构。
本文主要介绍两类比较常用的快速夹紧机构，即斜楔式夹紧机构和偏心轮式夹紧机构的受力分析和自锁条件关键词：夹紧力、自锁、升角、偏心轮快速夹紧机构是指以快速简便的动作就能实现对物体施加某种形式的作用力，使之夹紧固定、夹持移位或夹紧制动的机构。
①根据其作用，分为定位夹紧机构、夹持位移机构和制动夹紧机构。
其中，定位夹紧机构是将工件定位夹紧后，能承受一定的外力作用而不松动的机构。
如机床加工夹具和各种测试夹具等。
本文介绍的两种快速夹紧机构即为定位夹紧机构。
一．斜块式斜楔夹紧机构（斜楔机构）1.受力分析斜楔夹紧机构的受力图如图1所示，作用力Q 推动楔块，顶块沿斜面向上的夹紧力为P ，法向力N 与沿接触面的摩擦力f 合成一个反力R 。
顶块在Q 、P 和R 的作用下处于平衡状态，由里的封闭三角形可知，顶块的夹紧力为tan()Q P =α+ϕ 式中α———楔块斜面升角φ———反力R 作用线与法向反力N 作用线之间的夹角，成为摩擦角。
αQ RN fPαφQ RPαφ图1αR f P αφN Q P Q RφαγL e h P O 1O 2工件AFα图2 图32.自锁条件夹紧后。
顶块保持在夹紧状态，楔块不会自动松脱的现象，成为自锁。
②如图2所示，若顶块沿斜面向下相对滑动时，楔块将被推出。
这时，P 为主动力，Q 为支持力，摩擦力f 向上。
F 和法向力N 合成反力R 。
可得tan()Q P =ϕ-α由上式可知，若α>ϕ，则Q<0，即力Q 的方向与图中所示相反。
这时，只要存在力Q 就能使楔块松脱。
若α<ϕ，则力Q 与图示相同。
这时，顶块对楔块无论多大的反力也不会使楔块自动退出。
可见。
斜楔夹紧机构的自锁条件是：楔块斜面升角α小于摩擦角ϕ，即α<ϕ。
二．偏心轮式夹紧机构偏心轮夹紧机构的夹紧原理如图3所示，O 1是偏心轮的几何中心；O 2是偏心轮的转动中心；偏心轮半径为R ；A 是偏心轮夹紧支点，e 为偏心距。
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。
夹紧原理与典型的夹
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。正如我们都希望改变世界，希望给别人带去光明，但更多时候我们只需要播下一颗种子，自然有微风吹拂，雨露滋养。恰如其分地表达观点，往往事半功倍。当您的内容到达这个限度时，或许已经不纯粹作用于演示，极大可能运用于阅读领域；无论是传播观点、知识分享还是汇报工作，内容的详尽固然重要，但请一定注意信息框架的清晰，这样才能使内容层次分明，页面简洁易读。如果您的内容确实非常重要又难以精简，也请使用分段处理，对内容进行简单的梳理和提炼，这样会使逻辑框架相对清晰。
间隙配合刚性心轴
夹紧力的方向
夹紧力的方向应尽量与工件受到的切削力、重力等的方向一致，以减小夹紧力 。 图:夹紧力的方向对夹紧力大小的影响
夹紧力的方向
动画
夹紧力的方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件变形 。由于工件在不同方向上刚性不同，因此对工件在不同方向施加夹紧力时所产生的变形也不同。
夹紧力的作用点
螺旋夹紧装置
螺旋夹紧装置是从楔块夹紧装置转化而来的，相当于把楔块绕在圆柱体上，转动螺旋时即可夹紧工件。 标准浮动压块 1--夹紧手柄；2--螺纹衬套；3--防转螺钉 4--夹具体；5--浮动压块；6--工件
螺旋夹紧装置
a.移动压板 b.转动压板 c.翻转压板
螺杆夹紧力计算
夹紧力的大小
式中： ――理论计算的夹紧力；
――安全系数，一般取 1.5～3.0
（粗加工时，K =2.5~3.0 ; 精加工时，K＝1.5～2.0）
工件的定位与夹紧
工件装夹的方法
划线找正法
先根据工序简图划出位置线、加工线和找正线，装夹工件时， 先按找正线找正工件的位置，然后夹紧工件。
特点：
效率低������ 定位精度低（0.1mm) ������ 不需要其它专门设备，通用性好������ 适用于单件，批量小������ 形状复杂毛坯公差大，精度要求低������ 表面粗糙，大型工件的粗加工工序
三、定位误差的分析与计算
1）以下母线定位
定位基准与工序基准重合， 无定位误差
三、定位误差的分析与计算
工序尺寸：加工后所要保证的尺寸 调整尺寸：运用调整法，通过直接调整这个尺寸而能 间接获得所要加工的尺寸 定位尺寸：工序基准与定位基准之间的关联尺寸
三 个 尺 寸
三、定位误差的分析与计算
2）以内孔定位（不考虑定位副制造、装配误差） 基准不重合误差：由于定位基准与工序基准不重合引起 的，工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大 位置变动量。 ΔB
B d
2
Y
OO1
d
2 s in
2
D Y
思考：分析定位元件所限制的自由度
组合限制
组合限制
一、工件定位的基本原理
思考：分析定位元件所限制的自由度
一、工件定位的基本原理
思考：分析定位元件所限制的自由度
二、定位基准的选择
1、基准
基准：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所
依据的那些点、线、面。
未经机械加工的定位基准
设计基准
粗基准 经机械加工的
定位 误差
ΔD
基准不重合误差 ΔB 基准位移误差 ΔY
三、定位误差的分析与计算
理解定位误差注意：
数控机床工件的定位和夹紧
3.2 工件的定位
2．六点定位原则 在机械加工中，要完全确定工件在夹具中的正确位置，必须 用六个相应的支承点来限制工件的六个自由图3-3 工件的6点定位
3.2 工件的定位
3．定位与夹紧的关系
定位与夹紧的任务是不同的，夹紧不能取代定位。若认为工 件被夹紧，位置不能动，工件的自由度都已限制，这种理解是错 误的。另一方面，若认为工件在夹紧前仍可在定位元件的反方向 有运动的可能，因而自由度并未限制，位置也不确定，这种理解 也是错误的。夹紧的作用是使工件不离开各个定位元件。
（2）可调支承。可调支承的顶端位置可以在一定的范围内调 整。如图3-10所示为几种常用的可调支承典型结构。
1－可调支承螺钉；2－螺母 图3-10 几种常见可调支承
3.3 工件方式及定位元件
（3）自位支承。自位支承是一种支承本身可随工件定位表面 位置的变化而自动与之相适应的一种定位支承。如图3-11所示是几 种常见的自位支承结构。
此外，按使用机床类型可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹 具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。按 驱动夹具工作的动力源可分为气动夹具、液压夹具、气液夹具、 电动夹具、磁力夹具和真空夹具等。
3.1 机床夹具概述
四、机床夹具的组成
机床夹具通常由定位元件、夹紧装置、安装连接元件、导向 元件、对刀元件和夹具体等几个部分组成，如图3-1所示。
1．夹紧力的方向 （1）夹紧力的方向应朝向主要定位基面。 如图3-24(a)所示。
图3-24夹紧力方向示意
3.4 工件的夹紧
(2) 夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。如图3-25所示为工件 在夹具中加工时常见的几种受力情况。显然，图3-25(a)为最合理， 如图3-25(f)情况为最差。
- 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)。
两种定位夹紧机构工作原理分析
摘要：在生产中，我们时常会遇到需要夹紧工件的情况，对于不同形状的工件，我们需要不同类型的夹紧机构。
本文主要介绍两类比较常用的快速夹紧机构，即斜楔式夹紧机构和偏心轮式夹紧机构的受力分析和自锁条件。
关键词：夹紧力；自锁；升角；偏心轮
快速夹紧机构是指以快速简便的动作就能实现对物体施加某种形式的作用力，使之夹紧固定、夹持移位或夹紧制动的机构。
①根据其作用，分为定位夹紧机构、夹持位移机构和制动夹紧机构。
其中，定位夹紧机构是将工件定位夹紧后，能承受一定的外力作用而不松动的机构。
如机床加工夹具和各种测试夹具等。
本文介绍的两种快速夹紧机构即为定位夹紧机构。
1.斜块式斜楔夹紧机构（斜楔机构）
1.1受力分析
斜楔夹紧机构的受力图如图1所示，作用力Q推动楔块，顶块沿斜面向上的夹紧力为P，法向力N与沿接触面的摩擦力f合成一个反力R。
顶块在Q、P 和R的作用下处于平衡状态，由里的封闭三角形可知，顶块的夹紧力为
式中α———楔块斜面升角
φ———反力R作用线与法向反力N作用线之间的夹角，成为摩擦角。
图1
图2 图3
1.2自锁条件
夹紧后。
顶块保持在夹紧状态，楔块不会自动松脱的现象，成为自锁。
②
如图2所示，若顶块沿斜面向下相对滑动时，楔块将被推出。
这时，P为主动力，Q为支持力，摩擦力f向上。
F和法向力N合成反力R。
可得
由上式可知，若> ，则Q<0，即力Q的方向与图中所示相反。
这时，只要存在力Q就能使楔块松脱。
若< ，则力Q与图示相同。
这时，顶块对楔块无论多大的反力也不会使楔块自动退出。
可见。
斜楔夹紧机构的自锁条件是：楔块斜面升角小于摩擦角，即< 。
2.偏心轮式夹紧机构
偏心轮夹紧机构的夹紧原理如图3所示，O1是偏心轮的几何中心；O2是偏心轮的转动中心；偏心轮半径为R；A是偏心轮夹紧支点，e为偏心距。
当偏心轮绕O2转动时，O2点至工件表面间的距离h发生变化。
利用这个变化可对工件进行夹紧。
图中h值为
h=O1A-ecosγ=R- ecosγ
式中γ——O1A与O1O2之间的夹角。
偏心轮实际上相当于一个特殊的斜楔，区别是，斜楔的升角是个常数；而偏心轮的升角α与夹紧支点的位置有关，也即是与γ角有关的变量。
1.自锁条件
设计时，为使偏心轮夹紧时保证自锁，须满足如下条件：
α≤φ1+φ2
式中α———偏心轮工作圆弧段夹紧点的升角
φ1———偏心轮回转轴处的摩擦角
φ2———偏心轮与工件间的摩擦角。
由图3几何关系可得
为简化计算和自锁可靠，并以最大升角α为夹紧装置是，有
R/e称为偏心轮特性，它表征偏心轮工作的可靠性。
只要满足上式要求，偏心轮圆周上的夹紧点均有安全的自锁性能。
2.夹紧力计算
设F为对手柄的作用力，L为手柄有效长度，P为偏心轮在接触点A夹紧时的夹紧力，对O2取矩，可得
由此可算得夹紧力为
参考文献：
[1]陈国华.机械机构及应用[M]机械工业出版社，2008.1
[2]邱永成.机械基础[M]中国农业出版社，2004.6。