夹具装置基本要求、夹紧结构夹紧力分析.
第三章-工件在夹具中的夹紧
2．液压夹紧
液压夹紧是利用液压油为工作介质来传力的 一种装置。它与气动夹紧比较，具有夹紧力稳定、 吸收振动能力强等优点，但结构比较复杂、制造 成本高，因此适用于大量生产。液压夹紧的传动 系统与普通气压系统类似。
3、气-液组合夹紧
气-液组合夹紧的动力源为压缩空气，但要使用 特殊的增压器，比气动夹紧装置复杂。它的工作原理 如图所示，压缩空气进入气缸1的右腔，推动增压器 活塞3左移，活塞杆4随之在增压缸2内左移。因活塞 杆4的作用面积小，使增压缸2和工作缸5内的油压得 到增加，并推动工作缸中的活塞6上抬，将工件夹紧。
削扭矩M 将使工件绕中心旋转，当钻头的刃带进入切削时，
产生的钻削扭矩最大，此时应为工件夹紧的最不利情况。
2.按静力平衡原理列出平衡式并计算夹紧力W
由图可知，钻削扭矩M有使工件产生转动的趋势，这 需要由夹紧力W在夹紧点所产生的摩擦阻力矩及由钻削力P 和夹紧力W所产生的支承反力在工件和定位面间产生的摩 擦阻力矩相平衡，即有平衡式：
升角：是工件上受压面与旋转半径的法线行 程的夹角。从几何关系可知，它是由转轴中心O点 和偏心几何中心C点，分别与夹紧点的连线所形成 的夹角。
P
max
e r
2）圆偏心夹紧的自锁条件
P点夹紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁
自锁条件 αmax ≤ 1 + 2
1-圆偏心轮与工件处的摩擦角。 2-圆偏心轮与转轴处的摩擦角。 tgαmax ≤ tg e/r ≤ , 取μ=0.1~0.15,
M / Q/ l
/
QL Q/ l
M M/
Q/ Q L l
N N
H1
H2 F1
F2
W
W
Q// H2 F2 W H1
简述夹具设计的基本要求
简述夹具设计的基本要求
夹具设计是指为了夹持、固定和支撑工件而设计和制造的工具或设备。
下面是夹具设计的基本要求：
1. 稳定性：夹具应具有足够的稳定性，能够确保工件在加工过程中保持固定位置。
夹具的结构和材料选择应考虑工件的重量、形状和加工力的影响，以确保夹具在操作过程中不会发生失稳或变形。
2. 精确性：夹具设计需要考虑工件的加工精度要求，确保夹具能够精确地夹持工件，并保持工件的准确定位。
夹具的定位装置和夹紧机构应设计合理，能够提供稳定和可靠的定位和夹紧力。
3. 刚性：夹具应具有足够的刚性，能够承受加工过程中的切削力、振动和变形等外部力的作用。
夹具的结构应考虑材料的选择和加固措施，以提高夹具的刚性和稳定性。
4. 适应性：夹具设计需要考虑不同工件的特点和形状，确保夹具能够适应各种尺寸和形状的工件。
夹具的结构应具有一定的可调性和适应性，能够满足不同工件的夹持需求。
5. 安全性：夹具设计应考虑操作人员的安全，确保夹具的设计符合相关的安全标准和规范。
夹具的操作和调整应简便可靠，能够最大限度地减少操作人员的伤害风险。
6. 经济性：夹具设计需要考虑成本效益，尽量降低制造和维护成本。
合理选择材料、结构和加工工艺，确保夹具的性能和质量，同时控制成本。
综上所述，夹具设计的基本要求包括稳定性、精确性、刚性、适应性、安全性和经济性。
这些要求需要在夹具设计的各个方面进行综合考虑，以满足工件加工的需求并提高生产效率。
夹具设计夹紧力
夹具设计夹紧力嘿，朋友们！今天咱来聊聊夹具设计夹紧力这个事儿。
你说这夹具设计夹紧力像不像咱拔河比赛时候的那股劲儿？得用对了地方，用够了力，才能把东西牢牢抓住。
要是劲儿使小了，那工件可能就松松垮垮，加工的时候还不得出乱子呀！要是劲儿使大了呢，又可能把工件给弄坏了，这可就得不偿失啦。
在实际操作中，可得好好琢磨琢磨这夹紧力。
比如说，不同的工件材质，那需要的夹紧力能一样吗？就像对付一块软木头和一块硬钢铁，你总不能用同样的力气吧！软木头你稍微使点劲可能就够了，可硬钢铁你不得加把劲呀！这就需要我们根据具体情况去调整啦。
还有啊，夹具的结构也很重要呢。
就好像一个好的拔河队伍，得有合理的站位和配合。
夹具的各个部分也得协同工作，才能让夹紧力发挥到最佳效果。
要是结构不合理，那夹紧力就可能分布不均匀，有的地方紧得要命，有的地方却还是松松的，这怎么行呢！咱再想想，要是在夹紧的过程中突然出了点意外情况，那可咋办？这就要求我们在设计的时候多留个心眼儿，考虑到各种可能出现的问题。
就像出门得看天气预报一样，咱得有未雨绸缪的意识呀！而且啊，这夹紧力还和加工的工艺有关系呢。
不同的加工方法，对夹紧力的要求也不一样。
这就好比不同的运动项目，跑步和举重需要的力量能一样吗？所以说呀，咱得根据具体的工艺来调整夹紧力，让它恰到好处地为我们服务。
大家想想，要是没有合适的夹紧力，那加工出来的东西质量能有保证吗？那肯定不行呀！就像盖房子，根基不牢怎么能行呢？这夹紧力就是我们加工的根基呀！所以啊，在夹具设计的时候，可千万别小瞧了这夹紧力。
得认真对待，反复试验，找到最合适的那个点。
只有这样，我们才能做出高质量的工件，才能让我们的工作顺顺利利的呀！这可不是开玩笑的事儿，大家可得上点心哟！总之，夹具设计夹紧力这事儿啊，真的太重要啦，得好好琢磨琢磨，才能让一切都稳稳当当的！。
夹具(夹紧装置设计3-2)ppt课件
夹紧力估算步骤： 1．计算切削力； 2．求出理论夹紧力W０
根据加工过程中，工件受到切削力F（按对夹紧最不利的加 工条件）、夹紧力W０（大型工件的重力，高速运动工件的惯 性力，高速旋转工件的离心力）、支承反力及摩擦力，处于 静力平衡状态，求出理论夹紧力W０。 3．求出实际夹紧力W：W=KW０
K—安全系数，与加工性质、切削特点、夹紧力来源、刀具情 况有关：一般取K＝1.5～3。 粗加工时，K＝2.5～3；精加工时，K＝1.5～2.5。
◇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，压块不会随螺钉一起转动。
摆动压块
★快速夹紧机构： 单个螺旋夹紧机构夹紧动作慢，装卸工件费时，为了克服这 一缺点，出现了各种快速螺旋夹紧机构。
使用了开口垫圈
采用了快卸螺母
夹紧轴1上的直槽连 着螺旋槽，先推动 手柄2，使摆动压 块迅速靠近工件， 继而转动手柄，夹 紧工件并自锁。
（b）所示：极限状态下，斜楔在工件反力和夹具体反力作用 下，处于平衡状态：
F 1 W 1 tF R g X W ( t2 g )
12 12
斜楔的自锁条件 斜楔的升角小于或等于斜楔与工件、斜楔与夹具体间
的摩擦角之和 12
若 1 2 → 0.1~0.15→ 6~8
◇手动夹紧机构一般取 1.15~17
手柄4带动螺母旋转时，因手柄5的限制，螺母不能右移， 致使螺杆带着摆动压块3往左移动，从而夹紧工件。松开时， 只要反转手柄4，稍微松开后，即可转动手柄5，为的快速 移动让出了空间。
★夹紧力计算：
◇原始作用力Q；
◇工件对螺杆的反作用力 W '：
垂直方向的反作用力W（夹紧力）、摩擦力 F2 ；
◇夹具体上的螺母对螺杆的作用力 R 1 ：
夹紧力的分析与估算
图1—55
例如，图1—56为铣削加工示意图，试 估算所需的夹紧力。
由于是小型工件，工件重力略去不计。 因为压板是活动的，压板对工件的摩擦力 也略去不计。
不设置止推销时，对夹紧最不利的瞬 时状态是铣刀切入全深、切削力 FP 达到
最用与大夹之时紧平，力衡工，FJ件建1、可立F能静J2 沿平产衡F生P方的的程摩方：擦向力移动F1，、F需2
设 FJ1 FJ2 FJ理
f1f2 f
F 则 F J 理 fL 1 L 2 F P L
J理
FPL f (L1L2)
考虑安全系数，每块压板需给工件的夹紧力(N)是：
F FpLK J需 f (L1L2)
式中L——切削力作用方向至挡销的距离， L1、L 2 ——两支承钉至挡销的距离。
安全系数可按下式计算
设置止推销后，工件不可能斜向移动了，对夹紧最不利的瞬
时状态是铣刀切入全深、切削力达到最大时，工件绕0点转动，形
成切削力矩FP L ，需用夹紧力FJ1、FJ2 产生的摩擦力矩F1L1、F2L2
与之平衡，建立静平衡方程如下：
F 1 L 1F 2 L 2F PL F J1f1L 1F J2f2L 2F P L
如图1—55所示， 夹紧力作用点靠近加工表面略去次要因
素在力系中的影响。估算步骤如下：
1)建立理论夹紧力 F J理 与主要最大切削
力 FP 的静平衡方程：
FJ理 FP
2)实际需要的夹紧力 FJ需 ，应考虑安全系数
(见表1—8)，FJ需KFJ理
3)校核夹紧机构产生的夹紧力 F J 是否满足
条件：
FJ FJ需
这样做，有利于保证孔与左端面的垂直度要求。如果夹紧力改朝B面，则由于工件左端面与底面
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。
工装夹具的基本要求与夹紧力确定原则
工装夹具是CNC数控加工主要的工件装夹定位工具，在面对复杂的工件加工时，加工中心可以满足更方便快捷的一体化加工方案，但工件的加工精度却需要工装夹具满足基本要求才能保证，下面为大家整理了工装夹具的基本要求与夹紧力的确定原则，以供大家参考。
一、工装夹具的基本要求1、能保证加工精度：保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。
2、能提高生产效率：工装夹具的复杂程度应与产能情况相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便、缩短辅助时间、提高生产效率。
3、工艺性能要好：工装夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。
4、使用性能要好：工装夹具应具备足够的强度和刚度，操作应简便、省力、安全可靠。
在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。
工装夹具还应排屑方便。
必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。
5、经济性要好：工装夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。
因此，设计时应根据订单及产能情况对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。
二、工装夹具的夹紧力确定原则工装夹具的夹紧力确定要素包括夹紧力的大小、方向、作用点三部分，在确定夹紧力的时候，主要就是确定这三要素，其确定原则如下：1、夹紧力大小的确定（1）工装夹具的夹紧力大小要适当，过大了会使工件变形，过小了则在加工时工件会松动，造成报废甚至发生事故。
（2）采用手动夹紧时，可凭人力来控制夹紧力的大小，一般不需要算出所需夹紧力的确切数值，只是必要时进行概略的估算。
（3）当设计机动（如气动、液压、电动等）夹紧装置时，则需要计算夹紧力的大小。
3第三章工件在夹具中的夹紧
3、圆偏心夹紧的自锁条件 P点夹紧时能自锁，则可保证其余 各点均可自锁 自锁条件 αp ≤ Φ1＋Φ2 tanαp=2e/D≈αp 为安全起见取Φ1 =0 2e/D ≤Φ2≈μ2, 取μ2=0.1~0.15, D/e≥14～20自锁, D/e叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮 的工作可靠性
(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
波纹套定心心轴 1螺母；2波纹套；3垫圈；4工件；5支承圈
(6) 液性塑料定心夹紧机构
液性塑料定心夹紧机构 1夹具体；2簿壁套筒；3液性塑料； 4滑柱；5螺钉；6限位螺钉
六、 联动夹紧机构 单件多位（联动）夹紧机构 多件多位（联动）夹紧机构
4、有效工作区域：一般常选下面两种工作区域： 1) β=±30°～±45°，为P点左右，楔角变化 小，工作较稳定，α大自锁性能差； 2) β=－15°～75°，楔角变化大，工作不稳 定，但夹紧时α小，自锁性能好。
e
L
P
B1 A
C贮 C间
A1
ρ
α Q 1x
α α
Q P C 垫块
工件
B Q1
T
图 6 . 47 圆偏心轮的设计
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
图3.18
万能可调节压板
三、圆偏心夹紧机构
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 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。
五、 定心、对中夹紧机构
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单螺旋夹紧
3．偏心夹紧
①、特性: (1) 圆偏心夹紧的自锁条件：D/e≥14。D/e值叫做偏心轮的偏心特性，
表示偏心轮工作的可靠性，此值大，自锁性能好，但结构尺寸也 大 (2) 增力比：i=12~13。 ②、特点: 优点是操作方便，动作迅速，结构简单 缺点是工作行程小，自锁性不如螺旋夹紧好，结构不耐振，适用于切 削平稳且切削力不大的场合，常用于手动夹紧机构。
（3） 夹紧元件
图3
夹紧装置的最终执行件，与工件直接接触完成夹紧作用
1—气缸
夹紧装置组成示意图 2—连杆
3—压板
2．对夹具装置的要求
（1）夹紧时应保持工件定位后所占据的正确位置。 （2） 夹紧力大小要适当。 （3） 夹紧机构的自动化程度和复杂程度应和工件的生产规模相适应，并
有良好的结构工艺性，尽可能采用标准化元件。 （4）夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。 良好的自锁
紧的机构
在设计圆偏心时，应注意以下三个问题： a）自锁条件； b）保证足够的夹紧力； c）保证足够的夹紧距离（指偏心轮工作部分与工作间接触点的最大垂直 位移）。
偏心夹紧必须保证自锁条件： 偏心夹紧必须保证自锁，否则就不能应用。
D/e值反映了偏心轮的偏心特性，它可用来表示偏心轮工作的可靠性； 此值大，自锁性能好，但结构尺寸也大。 满足偏心轮D/e≥14～20的条件时，机构即能自锁。
5．定心夹紧机构
①、概念： 定心夹紧机构是指能保证工件的对称点(或对称线、面)在夹紧
过程中始终处于固定准确位置的夹紧机构。
②、特点： 夹紧机构的定位元件与夹紧元件合为一体，并且定位和夹紧动
作是同时进行的。
③、按其工作原理分类： 一种是按定位——夹紧元件等速移动原理来实现定心夹紧的； 另一种是按定位——夹紧元件均匀弹性变形原理来实现定心夹
典型夹紧机构
典型夹紧机构
1．楔块夹紧工作特点：
(1)楔块的自锁性 楔块的自锁条件为：α≤φ1+φ2取α=5°~7° (2) 楔块能改变夹紧作用力的方向； (3) 楔块具有增力作用，增力比i=Q/F≈3； (4) 楔块夹紧行程小； (5) 结构简单，夹紧和松开需要敲击大、小端，操作不方便。增力比、行程大
（2）夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位上。
（3）夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面， 以减小切削力对工件造成的翻转力矩。工件 刚性差的部位增加辅助支承并施加夹紧力， 以免振动和变形。
夹紧力作用点应在支承面内
(a) 不合理
(b) 合理
夹紧力作用点应在刚性较好部位
(a) 不合理
(b) 合理
以减小切削力 对工件造成的翻转 力矩。工件刚性差 的部位增加辅助支 承并施加夹紧力， 以免振动和变形。
小和自锁条件是相互制约的
楔块夹紧钻模
大升角用来使机 构迅速趋近工件， 小升角用来夹紧 工件。
双升角楔块
2．螺旋夹紧机构 工作特点： (1) 自锁性能好 (2) 增力比大(i≈75) (3) 夹紧行程调节范围大 (4) 夹紧动作慢、工件装卸费时 适用范围； 适用于手动夹紧，在机动夹紧机构中应用较少 在实际生产中，螺旋——压板组合夹紧比单螺旋夹紧用
夹紧方向与夹紧力大小的关系 （a）最合理 （b）较合理 （c）可行 （d）不合理（e）不合理（f）最不合理
（3）夹紧力作用方向应使工件变形最小。
夹紧力方向与工件刚性关系
2．夹紧力作用点的确定
①、概念：
选择作用点的问题是指在夹紧方向已定的情况 下，确定夹紧力作用点的位置和数目。
②、依据原则：
（1）夹紧力作用点应落在支承元件上或几个支 承元件所形成的支承面内。
机床夹具简介
第一节 机床夹具的分类与组成 第二节 工件定位与装夹 第三节 夹紧装置与夹紧力 第四节 常见机床夹具
夹紧装置与夹紧力
1．夹紧装置的组成
夹紧装置组成示意图
1—气缸
2—连杆
3—压板
(1) 力源装置
图1
产生夹紧作用力的装置。所产生的力称为原始力
（2）中间传力机构
图2
介于力源和夹紧元件之间传递力的机构
性。
夹紧力三要素确定
夹紧力的三要素：大小、方向和作用点。
1．夹紧力方向的确定
确定原则 ： （1）夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面。 （2） 夹紧力作用方向应使所需夹紧力最小。 （3）夹紧力作用方向应使工件变形最小。Biblioteka 夹紧力方向对镗孔垂直度的影响
(a) 合理
(b) 不合理
（2） 夹紧力作用方向应使所需夹紧力最小。
(a) 偏心轮夹紧
(b) 圆偏心展开图
圆偏心夹紧及其圆偏心展开图
4．联动夹紧机构
①、概念: 联动夹紧机构是操作一个手柄或用一个动力装置在几个夹紧
位置上同时夹紧一个工件(单件多位夹紧)或夹紧几个工件(多件多 位夹紧)的夹紧机构。 ②、在设计联动夹紧机构时应注意的问题： (1) 必须设置浮动环节，以补偿同批工件尺寸偏差的变化，保证同 时且均匀地夹紧工件。 (2) 联动夹紧一般要求有较大的总夹紧力，故机构要有足够刚度， 防止夹紧变形。 (3) 工件的定位和夹紧联动时，应保证夹紧时不破坏工件在定位时 所取得的位置。
夹紧力作用点应靠近加工表面
3．夹紧力大小的确定
夹紧力大小要适当，过大了会使工件变形，过小了则在加 工时工件会松动，造成报废甚至发生事故。
采用手动夹紧时，可凭人力来控制夹紧力的大小 当设计机动(如气动、液压、电动等)夹紧装置时，则需要 计算夹紧力的大小。 夹紧力三要素的确定必须全面考虑工件的结构特点、工艺 方法、定位元件的结构和布置等多种因素。