工装夹具基本夹紧机构
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。
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
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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
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。
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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。
夹具装置基本要求、夹紧结构夹紧力分析.
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
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。
紧的机构
（2）夹紧力作用点应落在工加工表面， 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。
（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
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
常用夹紧机构及各类机床夹具
arctaRneesicnos
R ——偏心轮的半径（mm）
γ ——偏心轮作用点（X点）与起始 点（O点）之间圆弧所对应的圆心角（°）
6.3.3 常用夹紧机构
➢ 夹紧力——
Fj tanF (S2L )tan1
式中 Fj ——夹紧力（N） FS ——作用在手柄上的原始力（N） L ——作用力的力臂（mm）
增力比较小。一般常用于切削平稳且切削力不大的场合。
6.3.3 常用夹紧机构
铰链夹紧机构
➢ 几种铰链夹紧机构
铰链夹紧机构示例
6.3.3 常用夹紧机构
➢ 夹紧力——
Fj
tan(j
FS
)tan1
式中 Fj ，Fx——夹紧力’ ——臂两端铰链处当量摩擦角
φ’1 ——滚子滚动当量摩擦角
两种快撤机构（螺旋夹紧）
6.3.3 常用夹紧机构
偏心夹紧机构
➢ 几种偏心夹紧机构
偏心夹紧机构示例
6.3.3 常用夹紧机构
➢ 楔角计算——可将偏心轮视为一楔角变化的斜楔，圆偏 心轮展开如图示
圆偏心轮展开
h =O1X-O1M=R- e cos γ α =tan(O2M/MX)
式中 α ——偏心轮的楔角（°） e ——偏心轮的偏心量（mm）
6.3.3 常用夹紧机构
斜楔夹紧机构
➢ 自锁条件——当工件夹紧并撤除原始力Fx后，夹紧机 构依靠摩擦力的作用，仍能保持对工件的夹紧状态的现 象称为自锁。
α≤φ1＋φ2
钢铁表面间的摩擦因数一般为ƒ=0.1～0.15，可知摩擦角φ1和φ2的值 为5.75°～8.5°。因此，斜楔夹紧机构满足自锁的条件是： α≤11.5°～17° 但为了保证自锁可靠，一般取α为10°～15°；手动夹具一般取为 6～8°。
焊装夹具对夹紧器机构的基本要求
焊装夹具对夹紧器机构的基本要求汽车作为20世纪最显著的人文标志之一，己成为人类社会科技与文明进步的一个象征。
中国汽车工业经历了从无到有、从小到大，从货车时代到轿车时代，从"公车"到"私车"的发展过程，其创建、成长的每一步都成为中国制造业发展与开拓的见证。
而作为汽车生产四大工艺之一的车身焊装生产线，也经历了一个从低端到高端，从手动到自动的发展过程。
为了赶上国际水平，在提高产量的同时，要求努力提高汽车制造质量，因此对焊装夹具也提出了新的要求。
焊装夹具中夹紧器的发展焊装夹具也称焊接工装夹具，它与焊接变位机械装备在焊接结构生产中总称为工艺装备。
其中，工装夹具包括夹紧器、定位器、推拉装置等。
夹紧器是焊装夹具中最基本、应用量最多的设备，通过夹紧器对焊接工件的夹紧，可有效保证焊接工件的焊接精度和焊接质量。
从50年代开始发展的中国汽车制造业，以手工焊和电阻点焊作为主要加工手段，跨出了汽车制造的第一步，其焊装夹具也主要是以手工操作为主。
夹紧器的应用经历了以手动夹紧器为主，到以拉杆式气缸驱动夹紧机构为主，再到现今的以气动一体式夹紧器为主的一个发展过程。
目前，国内夹紧器主要分为两大类：一类是以主流汽车厂如上海大众、一汽大众、上海通用、武汉神龙等欧系汽车厂应用为代表的一体式夹紧器；另一类是以北京现代、广州本田、天津丰田等日韩系汽车厂应用为代表的拉杆式气缸驱动夹紧机构。
而一体式夹紧器以其优越的技术性能被越来越多的国内汽车制造企业所青睐，在焊装夹具上使用一体式夹紧器已成为一种趋势和潮流，如长安汽车厂的6350线，长安汽车五厂的CV9线，长安福特的340线，东南汽车的戴-克线，上海汇众及一些汽车零配件制造厂都已经开始使用一体式夹紧器，并逐步开始由原先的日韩系拉杆式气缸夹紧机构向一体式夹紧器升级换代。
焊装夹具对夹紧器/机构的基本要求1、夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可靠；2、夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损坏零件表面质量；3、夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调的；4、结构力求简单，便于制造和维修。
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。
夹具夹紧机构(重要)
≤4°，自锁性能更
好，耐振；夹紧行程 不受限制，但夹紧行 程大时，操作时间长。
图3.15单个螺旋夹紧机构
a) 结构简单，但易压伤工件表面，易带动工件旋 转；b)带有摆动压块，克服了上述不足
⑶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
特点：P295
避免 支承 反力 与夹 紧力 构成 力偶
b)、 c)正确
d)错误
2.有利减小变形 ： a)作用点位于工件刚性较好部位 b)变集中作用为分散作用
可造成工件薄壁底部较大的变形
改进后的结构
a) c)正确，b) d) e)错误
(3) 有利减小振动 ：
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形。
转动偏心轮，γ =0°～180 °， h从（R- e )变 到（R+ e )——就是偏心轮夹紧原理。
h= R- e conγ
以a点夹紧时，γ= 0°，升角 α=0 ° ，相对于斜楔的楔角为0。
当转至P点夹紧， O1 O的连线 与O1 P之间的夹角γ=9 0°时， aP 达最大.
αPmax=tg-1e/R
（二）夹紧力作用点的选择 （图30、图31、图32、图33） （加图3-10、3-11）
⑴保证定位稳定可靠：
⑵ 有利减小变形 ： a)作用点位于工件刚性较好部位定可靠：
夹紧力的作用点应与支承点“点与点”对 应，或在支承点确定的区域内.
等）或 力矩的静力平衡方程式求出；
实际夹紧力:Fwk =KFw K粗加工2.5～3；精加工1.5～2。
P293铣销的分析方法计算过程 （图34、表5-3）
三、常用夹紧机构
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工装夹具基本夹紧机构
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• 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。
当要求螺钉只移动不转动时,可采用图3c所示的结构。
图3摆动压块
为克服单个螺旋夹紧机构夹紧动作慢、工件装卸费时的缺点,常用各种快速接近、退离工件的方法。
图4所示为常见的几种快速螺旋夹紧机构。
图4a使用了开口垫圈;图4b中,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,用螺旋槽段夹紧工件并自锁;图4c采用了快卸螺母;图4d中的手柄4带动螺母旋转时,因补偿块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。
松夹时,只要反转手柄4,稍微松开后,即可使补偿块5摆开,为手柄4的快速右移让出了空间。
图4快速螺旋夹紧结构
1夹紧轴;2、4手柄;3摆动压块;5补偿块
(2)螺旋压板机构
夹紧机构中,结构形式变化最多的是螺旋压板机构。
图5所示是螺旋压板机构的4种典型结构。
图5a、b为移动压板,图5c、d为回转压板。
图6所示是螺旋钩形压板机构,其特点是结构紧凑,使用方便。
当钩形压板妨碍工件装卸时,可采用如图7所示的自动回转钩形压板,它避免了用手转动钩形压板的麻烦。
压板能自动回转的关键是在压板轴上开出了螺旋槽,该槽迫使压板轴在轴向移动的同时作旋转运动。
3.偏心夹紧机构
用偏心件直接或间接夹紧工件的机构,称为偏心夹紧机构。
常用的偏心件是圆偏心轮和偏心轴。
图8所示是偏心夹紧机构的应用实例，其中图8a用的是圆偏心轮,图8b用的是凸轮,图8c用的是偏心轴,图8d用的是偏心叉。
图5螺旋压板机构图6螺旋钩形压板
图7自动回转钩形压板
图8圆偏心夹紧机构
偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速,缺点是夹紧力和夹紧行程都较小,且自锁可靠性较差。
一般用于切削力不大、振动小、央压面公差小的加工中。
为避免夹紧时带动工件而破坏定位,一般不直接用偏心件夹工件。
偏心轮相当于绕在原盘上的斜楔,故其自锁条件与斜楔的自锁条件相同。