机床夹具设计-工件在夹具中的夹紧课件.ppt

1、机床夹具设计3.工件在夹具中的夹紧Page 13.1.夹紧装置的组成和基本要求Page 23.1.1.夹紧装置的组成 1力源装置改变夹紧作用力的方向；I改变夹紧作用力的大小；II2中间传力机构保证夹紧机构的工作安全可靠并具有一定自锁性能。III3夹紧元件4夹紧机构33.1.2.夹紧装置的基本要求1夹紧作用准确、安全、可靠；2夹紧动作迅速，操作方便省力；3夹紧变形小；4结构简单，制造容易。43.2.夹紧力的确定Page 53.2.1.夹紧力方向相关的准则1夹紧力应保证定位准确可靠，而不能破坏原定位精度。63.2.1.与夹紧力方向相关的准则211ffWfPQ2夹紧力的方向应有利于减少夹紧力73.2

2、.2.夹紧力作用点相关的准则 1夹紧力的作用点应能保持工件定位稳固而不至于引起工件发生位移或偏转。83.2.2.夹紧力作用点相关的准则2夹紧力的作用点，应该使夹紧系统的变形尽可能小。93.2.2.夹紧力作用点相关的准则2夹紧力的作用点，应该使夹紧系统的变形尽可能小。103.2.2.夹紧力作用点相关的准则3夹紧力的作用点应尽可能靠近工件被加工表面，以提高定位稳定性和夹紧可靠性。113.2.3.夹紧力大小相关的准则1夹紧力过小，则夹紧不稳固，轻则影响加工质量，重则造成安全事故。切削力是计算夹紧力的主要依据。但目前尚无成熟的系统计算公式与数据。很少用计算方法来确定夹紧力的大小。I在实际设计工作中，经

3、验估计或者通过试验实测来确定所需夹紧力。II2夹紧力过大，则没有必要，反而增加夹紧变形，对加工质量不利。3夹紧力大小的确定方法如下：12夹紧力的计算133.3.典型夹紧机构Page 143.3.1.斜楔夹紧机构1作用原理斜楔是夹紧机构中最基本的一种形式。斜楔主要是利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的，也就是一般所说的楔紧作用。153.3.1.斜楔夹紧机构12sinFRQ2sin RJ11JtgF 12tgtgQJ64,211062夹紧力的计算由静力平衡可知：所以：通常取：163.3.1.斜楔夹紧机构3结构特点：斜楔的自锁性I由图可知，斜楔要满足自锁要求，则：21sin RF11JtgF 2

4、cos RJ2121 JtgJtg又：得：即：通常取摩擦角约等于6；因此，。但是考虑到斜楔的实际工作条件，这实际可取 。这时 。173.3.1.斜楔夹紧机构3结构特点：斜楔具有改变夹紧作用力方向的特点；II在以气动或液压作为力源的高效率机械化夹紧装置中，常用斜楔作为增力机构。夹紧行程与斜楔的斜角有关，斜角越小，自锁性越好，但夹紧行程越小；反之，斜角越大，自锁性越差，但夹紧行程越大。斜楔具有增力作用：III12tgtgQJ斜楔的夹紧行程很小；IV183.3.1.斜楔夹紧机构4斜楔夹紧机构的适用范围：手动的斜楔夹紧机构工作时费时费力，效率低，很少采用。I斜楔夹紧机构主要用于机动夹紧装置中，而且毛坯

5、的质量较高时。II321b)1-夹具体 2-斜楔 3-工件21双升角斜楔滑块夹紧机构193.3.2.偏心夹紧机构偏心夹紧机构是一种快速动作的夹紧机构，工作效率较高，应用比较广泛。常见偏心轮形式：i圆偏心：结构简单、制造容易。应用广泛。ii曲线偏心：阿基米德螺旋线或对数螺旋线，升角变化均匀，但制造复杂。应用较少。203.3.2.偏心夹紧机构1作用原理当圆偏心绕O点回转时，圆上各点到O点的距离不断变化。我们可以把图中阴影部分近似的看成一个绕在半径为R0圆上的曲线楔；圆偏心回转时，其回转半径不断增大，相应于曲线楔向前楔紧在圆与工件之间，因而把工件压紧。213.3.2.偏心夹紧机构2结构特点圆偏心升角

6、工件受压面a-a与受压点B处圆偏心回转半径r的垂线b-b的夹角。这个角也等于圆偏心在夹紧点B的回转半径r与圆偏心半径R间的夹角。圆偏心上各点的升角是变化的；I圆偏心回转角O1与O连线和水平线的夹角。图中的角为正，因为它是回转半径增大；反之，则为负。BOMOOMtg11R223.3.2.偏心夹紧机构2结构特点当时 ，；圆偏心上各点的升角是变化的；IReetgsincos当时 ，；900min0ReR233.3.2.偏心夹紧机构2结构特点使圆偏心在该点的升角小于摩擦角来保证其自锁。但是一般圆偏心的工作点不确定，尤其与标准圆偏心机构，其工作点在一定范围内变化；因此，要保证自锁，必须使其 。圆偏心的自

7、锁条件II即：故：或一般：则设计圆偏心时，一般都是选定 和 ，然后根据自锁条件求出D。tgtgmaxRetgmaxtgmaxReDe215.010.02014eD243.3.2.偏心夹紧机构2结构特点夹紧行程S等于回转中心O到工件被夹紧表面的距离与最小回转半径R0之差。即：圆偏心的夹紧行程III 从 的变化，则其S也相应从0变化到2e。sin11eRMORRBMS253.3.2.偏心夹紧机构2结构特点标准圆偏心的有效工作区域一般为90，其位置有两种形式：圆偏心的有效工作区域IVi 或者 为工作区域。在这一区域内，各点的升角变化较小，工作较稳定，但升角值较大，自锁性差。ii 为工作区域。升角变化

8、比较大，升角值较小，自锁性好。263.3.2.偏心夹紧机构3夹紧力的计算由于圆偏心各点的升角不同，因此其各点的夹紧力也不同。12sin22tgtgeDQLJ273.3.2.偏心夹紧机构4适用范围由于圆偏心的夹紧力小，自锁性不是很好。因此只适用于切削负荷不大，且无很大振动的场合。I由于夹紧行程一般较小，所以要求受压面的位置变化要小。II283.3.3.螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构是应用最广的一种夹紧机构。293.3.3.螺旋夹紧机构1作用原理螺旋夹紧机构中所用的螺旋，相当于把斜楔绕在圆柱上，因此，它的夹紧原理与斜楔相同。螺旋夹紧是通过转动螺钉，使绕在圆柱体上的斜楔高度发生变化来夹紧工件。2结构特点螺

9、旋夹紧机构中的，螺钉的升角 ，因此自锁性好，能耐振。夹紧行程不受限制，可以任意加大。303.3.3.螺旋夹紧机构3夹紧力的计算所以，螺旋夹紧的增力比很大。KLMMMQLM 2JrtgMK1tgJrMpL21JrtgtgJrQLp21rtgtgrQLJ313.3.3.螺旋夹紧机构4适用范围由于螺旋夹紧机构结构简单、制造容易、夹紧可靠、增力比大、夹紧行程不受限制，所以在手动夹紧装置中用的极广。但是其夹紧动作慢、辅助时间较长、效率低。I323.3.3.螺旋夹紧机构4适用范围快速夹紧的螺旋夹紧机构：IIi增加开口垫圈；ii快卸螺母；iii快撤螺旋夹紧机构；333.3.4.杠杆夹紧机构杠杆夹紧机构是利用

10、杠杆原理直接夹紧工件，一般不能自锁，所以大多数以气压或液压作为夹紧力源。343.3.5.铰链夹紧机构铰链夹紧机构，主要是在气动夹紧中作增力机构用。353.3.5.铰链夹紧机构1夹紧力的计算主要分析外力Q作用在铰链机构上后，铰链机构上产生的夹紧力W的计算方法。可以解得：N力通过销轴5作用于压板2，其垂直分力W：0sinsin21FNQ0coscos21FN121sincostgQN1cos NW21tgtgQW363.3.5.铰链夹紧机构2夹紧行程和相应的铰链臂倾斜角h的大小取决于被夹紧表面的位置变化和系统的夹紧变形。I夹紧行程h铰链臂的铰链点A的行程。IIh1为满足装卸工件所需的夹紧空行程；I

11、IIh2夹紧行程的最小储备量，防止夹紧行程点A超越而使夹紧机构失效；IV相应的铰链倾斜角：LhL22cosLhL2coscosLhhL)(373.3.5.铰链夹紧机构2夹紧行程和相应的铰链臂倾斜角气缸的工作行程，可以按下式求得：V气缸的工作行程VI自锁条件要使铰链机构自锁，应使夹紧时铰链臂的倾斜角 。这个条件和前面要保证夹紧行程的最小储备量是矛盾的。因此，一般在夹具中都不应用这个自锁条件。也可以和其它具有自锁性能的机构组成复合夹紧机构。210sinsin L383.4.复合夹紧机构Page 393.4.1.斜楔钩形压板403.4.2.偏心压板413.4.3.螺钉压板型夹紧机构1由螺旋夹紧机构与

12、杠杆压板组成，应用广泛。I压板与工件相接触的加压面，应作成弧面；2螺钉压板型夹紧机构：II采用厚螺母作夹紧螺母；III支承高度能调节；IV必须采用球面垫圈；V压板下方应设置弹簧；VI压板上供穿过夹紧螺栓用的孔，应作成长圆孔；423.4.3.螺钉压板型夹紧机构3三种基本形式：433.4.4.回转压板回转压板在这里并没有利用杠杆原理来增力或扩大行程，只相当于一个单螺钉加紧机构，但是它的优点是装夹迅速。443.4.5.铰链压板使工件装卸方便。铰链压板有增力作用。根据工件被压表面的形状，铰链压板与压块有不同的组合形式。453.4.6.螺旋钩形压板当夹具总体布局上位置受到限制，无法采用外形尺寸较大的螺钉

13、压板夹紧机构时，可改用螺旋钩形压板。套筒要有足够的导向长度，使压板受力后，不至于后仰。螺旋钩形压板结构紧凑，但其受力情况较差。463.4.7.万能自调螺旋压板夹紧尺寸调节范围大。473.5.定心夹紧机构Page 483.5.定心夹紧机构夹具中的一种特殊的夹紧机构。它在工件的被夹紧的过程中同时实现定位和夹紧。定心夹紧机构中与工件定位基准面相接触的元件既是定位元件，又是夹紧元件。定心夹紧机构主要用于要求准确定心和对中的场合。493.5.1.定心夹紧机构工作原理：1利用定位夹紧元件的等速移动2利用定位夹紧元件均匀弹性形变使误差或偏差相对于所定中心的位置，能均匀而对称的分配在工件的定位基准面上。503

14、.5.2.利用等速移动定心夹紧513.5.3.利用均匀弹性变形定心夹紧轴向固定式弹簧夹头523.5.3.利用均匀弹性变形定心夹紧533.6.联动夹紧机构Page 543.6.联动夹紧机构1因工件的定位基准面较大，需要在同一方向上布置若干夹紧点，或定位基准面分布在不同方向，而需要在不同方向上布置若干夹紧点；2应能同时均匀地夹紧，避免由于夹紧有先有后，或各点夹紧力不均匀，引起工件产生夹紧变形或者造成工件位移。3各点的夹紧动作在机构上联动，变各夹紧点的单独操作为集中操作，从而提高操作效率，减轻工人劳动强度。553.6.联动夹紧机构I设置必要的浮动环节；4设计注意事项：II工件不宜太多；III总夹紧力

15、足够、刚度足够；VI结构简单紧凑、增力；V注意累积误差的影响。563.6.1.多点、多向联动夹紧机构573.6.1.多点、多向联动夹紧机构双向压板所产生的夹紧力，受到铰链轴的结构尺寸和强度的限制。因此一般只适用于切削负荷较小的场合。583.6.1.多点、多向联动夹紧机构593.6.1.多点、多向联动夹紧机构603.6.2.多件联动夹紧机构1多件平行夹紧613.6.2.多件联动夹紧机构1多件平行夹紧623.6.2.多件联动夹紧机构2多件依次夹紧机构633.7.液性塑料夹具Page 643.7.液性塑料夹具I基本塑料：聚氯乙烯树脂1主要用于工件以内孔和外圆定位并要求达到较高的定心精度的场合。2工作原理：3液性塑料组成：II增塑剂：磷苯二甲酸二丁酯III稳定剂：硬脂酸钙IV润滑剂：真空油、透平油或锭子油等653.7.液性塑料夹具66思考题分析下列各夹紧方案是否合理？如何改进？67思考题分析下列各夹紧方案是否合理？如何改进？68思考题分析下列各夹紧方案是否合理？如何改进？69