夹紧机构教学课件.ppt

1、1 1工件的夹紧2 2前面所学的主要内容（定位）：前面所学的主要内容（定位）：工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位 1.零件技术要求分析零件技术要求分析 2.分析必须要限制哪些自由度（理论应限自由度分析）分析必须要限制哪些自由度（理论应限自由度分析）3.定位方案设计（组合定位所限自由度分析）定位方案设计（组合定位所限自由度分析）4.定位误差分析定位误差分析这次课的重点：这次课的重点：1.夹紧的概念、目的夹紧的概念、目的 2.夹紧装置的组成和要求夹紧装置的组成和要求 3.夹紧力的大小、方向、作用点夹紧力的大小、方向、作用点 4.减小夹紧变形的措施减小夹紧变形的措施3 3 保证工件定位时确定的正确

2、位置,防止工件在切削力、离心力、惯性力、重力等作用下产生位移和振动。目的组成（1）力源装置：力源装置：手动装置气压装置、液压装置气、液增压装置、电动装置、磁力装置、真空装置（2）中间传力机构中间传力机构 1）改变作用力的方向；2）改变作用力的大小；3）使夹紧实现自锁。（3）夹紧元件夹紧元件一、夹紧概述一、夹紧概述4 4工件不移动原则；工件不变形原则；工件不振动原则；安全、省力、方便；要求(1)主要在粗加工时考虑，要求(2)、(3)主要在精加工时考虑 对对夹夹紧紧装装置置的的基基本本要要求求5 5(1)有助于定位稳定，且主要夹紧力应垂直主要定位面；(2)有利于减小夹紧力(3)夹紧力的方向应是工件

3、刚性较好的方向。二、夹紧力的方向和作用点和大小二、夹紧力的方向和作用点和大小方向作用点(1)夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内(2)应选在工件刚性较好的部位(3)应尽量靠近加工表面。6 6大小(1)计算:根据切削力大小，计算确定,并乘以安全系数并乘以安全系数K K 7 7大小表表4-1 4-1 安全系数安全系数K K0 0 K K4 4的数值的数值(2)(2)经验对比法。经验对比法。一般精加工一般精加工K=K=1.51.5 2 2，粗加工，粗加工K=K=2.5 2.5 3 3。8 8表表4-34-3常见夹紧形式所需的夹紧力计算公式常见夹紧形式所需的夹紧力计算公式9 91010(1)分散着

4、力点和增加压紧件接触面积。三、减小夹紧变形的方法三、减小夹紧变形的方法1111(1)分散着力点和增加压紧件接触面积。1212(2)在可能条件下采用机动夹紧，并使各接触面上所受的单位压力相等。1313(3)提高工件和夹具元件的装夹刚度。1414151516161717典型夹紧机构1818上次课的主要内容：上次课的主要内容：1.夹紧的目的夹紧的目的 2.夹紧装置的组成和要求夹紧装置的组成和要求 3.夹紧力的大小、方向、作用点夹紧力的大小、方向、作用点这次课的重点：这次课的重点：1.斜楔夹紧机构的作用原理和受力分析斜楔夹紧机构的作用原理和受力分析 2.斜楔夹紧机构的特点和结构斜楔夹紧机构的特点和结构

5、 3.螺旋夹紧机构的特点螺旋夹紧机构的特点 4.螺旋压板夹紧机构螺旋压板夹紧机构 5.偏心夹紧机构偏心夹紧机构1919一、斜楔夹紧机构一、斜楔夹紧机构采用斜楔作为传力元件或夹紧元件的夹紧机构称为斜楔夹紧机构。什么是斜楔夹紧机构 如动画。2020一、斜楔夹紧机构一、斜楔夹紧机构2121一、斜楔夹紧机构一、斜楔夹紧机构2222夹紧力的计算夹紧力的计算F（X）=0 Q=F1+RxF1=wtg1Rx=wtg(+2)Q=wtg1+wtg(+2)设设1=2=，很小时，很小时，nw-斜楔对工件的夹紧力；斜楔对工件的夹紧力；-斜楔升角；斜楔升角；nQ-加在斜楔上的作用力；加在斜楔上的作用力；n1-斜楔与工件间

6、的摩擦角；斜楔与工件间的摩擦角；n2-斜楔与夹具体间的摩擦角。斜楔与夹具体间的摩擦角。12Qwtgtg2Qwtg一、斜楔夹紧机构一、斜楔夹紧机构2323自锁条件自锁条件F1RxF1=wtg1 Rx=wtg(-2)又又、1、2很小很小tg11tg(-2)-21-21+2斜楔自锁条件：斜楔自锁条件：斜楔的升角小于斜楔与工件、斜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。楔与夹具体之间的摩擦角之和。为安全可靠，手动时取为安全可靠，手动时取=6 68 8，机动时，机动时(气动、气动、液动液动)可不考虑自锁可不考虑自锁,取取=15153030。一、斜楔夹紧机构一、斜楔夹紧机构2424斜斜楔楔

7、受受力力分分析析一、斜楔夹紧机构一、斜楔夹紧机构2525斜楔的自锁条件 一、斜楔夹紧机构一、斜楔夹紧机构2626斜斜楔楔夹夹紧紧的的特特点点u增力比u行程比u优缺点与应用优点：结构简单，易于制造，具有良好的自锁性，并有增力作用。缺点：是增力比小，夹紧行程小，且动作慢应用：在机动夹紧机构中应用较广。一、斜楔夹紧机构一、斜楔夹紧机构211()wiQtgtg2727斜斜楔楔夹夹紧紧的的结构图1图2动画1动画2动画3动画4一、斜楔夹紧机构一、斜楔夹紧机构2828二、二、螺旋螺旋夹紧机构夹紧机构慨念特点由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构称为螺旋夹紧机构。结构简单、容易制造，而且自锁性好，夹紧力

8、大，是夹具上用得最多的一种夹紧机构。2929用螺钉直接夹压工件，其表面易夹伤且在夹紧过程中使工件可能转动。动画1 动画2结结构构u单个螺旋夹紧机构二、二、螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构3030 是在螺钉头部装上图是在螺钉头部装上图3-283-28所示的摆动压块。当摆动压块与工所示的摆动压块。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。擦力矩，压块不会随螺钉一起转动。图3-28二、二、螺旋螺旋夹紧机构夹紧机构3131 如图如图3-28 3-28 所示，所示，A A型的端面是光滑的，用于夹紧

9、已加工表面；型的端面是光滑的，用于夹紧已加工表面；B B型的端面有齿纹，用于夹紧毛坯面。当要求螺钉只移动不转动时，型的端面有齿纹，用于夹紧毛坯面。当要求螺钉只移动不转动时，可采用图可采用图c(GBc(GBT217391)T217391)所示结构所示结构 图160二、二、螺旋螺旋夹紧机构夹紧机构3232 由于螺旋可以看作是绕在圆柱体上的由于螺旋可以看作是绕在圆柱体上的斜楔，因此，螺钉斜楔，因此，螺钉(或螺母或螺母)夹紧力的计算夹紧力的计算与斜楔相似。与斜楔相似。图图1 1一一6262是夹紧状态下螺杆的受力情况。是夹紧状态下螺杆的受力情况。图中图中,为工件对螺杆的摩擦力，分布在为工件对螺杆的摩擦力

10、，分布在整个接触面上，整个接触面上，计算时可视为集中在半径计算时可视为集中在半径为为 的圆周上。的圆周上。称为当量摩擦半径，它称为当量摩擦半径，它与接触形式有关与接触形式有关(见表见表3 3一一6)6)。为螺孔对螺杆的摩擦力，也分布在为螺孔对螺杆的摩擦力，也分布在整个接触面上，计算时可视为集中在螺纹整个接触面上，计算时可视为集中在螺纹中径处中径处 。根据力矩平衡条件根据力矩平衡条件 2Frr0d1F二、二、螺旋螺旋夹紧机构夹紧机构3333202dFrFLFRXQ2102tgrtgdLFFQW 得得 式中式中 一一夹紧力一一夹紧力(N)(N)；一一作用力一一作用力(N)(N)；L L一一作用力臂

11、一一作用力臂(mm)(mm)；一一螺纹中径一一螺纹中径(mm)(mm)；一一螺纹升角一一螺纹升角()()；一一螺纹处一一螺纹处 摩擦角摩擦角()()；一一螺杆端部与工件间的摩擦角一一螺杆端部与工件间的摩擦角()()；一一螺杆端部与工件间的当量摩擦半径一一螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm)(mm)。oooWFQF0d2二、二、螺旋螺旋夹紧机构夹紧机构3434结结构构u螺旋压板夹紧机构它们是利用杠杆原理来实现夹紧作用的，由于这三种夹紧机构的夹紧点、支点和原动力作用点之间的相对位置不同，因此杠杆比各异，夹紧力也不同。动画1动画2 动画3 动画4 二、二、螺旋螺旋夹紧机构夹紧机构35353636球

12、面垫圈3737钩形压板，其结构紧凑，很适应夹具上安装夹紧机构位置受到限制的场合自调式压板，它能适应工件高度由0-200mm范围内的变化，其结构简单，使用方便。二、二、螺旋螺旋夹紧机构夹紧机构3838结结构构u螺旋快速装卸机构二、二、螺旋螺旋夹紧机构夹紧机构3939结结构构u螺旋快速装卸机构二、二、螺旋螺旋夹紧机构夹紧机构40404141结结构构u螺旋快速装卸机构动画1 动画2 动画3 动画4 动画5二、二、螺旋螺旋夹紧机构夹紧机构4242手手柄柄的的选选用用二、二、螺旋螺旋夹紧机构夹紧机构4343上次课的主要内容：上次课的主要内容：1.斜楔夹紧机构的作用原理和受力分析斜楔夹紧机构的作用原理和受

13、力分析 2.斜楔夹紧机构的特点和结构斜楔夹紧机构的特点和结构 3.螺旋夹紧机构的特点螺旋夹紧机构的特点 4.螺旋压板夹紧机构螺旋压板夹紧机构这次课的重点：这次课的重点：1.偏心夹紧机构的特点偏心夹紧机构的特点 2.偏心夹紧机构的原理偏心夹紧机构的原理 3.联动夹紧机构的结构和设计要点联动夹紧机构的结构和设计要点4444三、偏心夹紧机构三、偏心夹紧机构慨念结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 图6.33（a)(b)(c)动画1 动画2 动画3 动画44545（）优点：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。（）应用：一般用于切削力不大、振动小、没有离心

14、力影响的加工中 优缺点和应用三、偏心夹紧机构三、偏心夹紧机构4646夹夹紧紧原原理理和和几几何何特特征征三、偏心夹紧机构三、偏心夹紧机构4747夹夹紧紧原原理理和和几几何何特特征征三、偏心夹紧机构三、偏心夹紧机构xxsinsin 180e2D（）（a）偏心轮的楔角）偏心轮的楔角 （b）偏心轮的位移曲线）偏心轮的位移曲线xx2esin(sin)Darc4848相当于一个弧形禊，最大夹紧行程2e,各点升角不是一个常数。最短最长夹紧半径处=0，在他们中间，=max。夹夹紧紧原原理理和和几几何何特特征征三、偏心夹紧机构三、偏心夹紧机构4949自锁条件 三、偏心夹紧机构三、偏心夹紧机构5050偏心距的确

15、定2112coscoscoscos22DDseee12coscosse三、偏心夹紧机构三、偏心夹紧机构5151（1）由于圆偏心的夹紧力小，自锁性能又不是很好，所以只适用于切削负荷不大，又无很大振动的场合。（2）为满足自锁条件，其夹紧行程也相应受到限制，一般用于夹紧行程较小的情况。（3）一般很少直接用于夹紧工作，大多是与其它夹紧机构联合使用。适用范围 三、偏心夹紧机构三、偏心夹紧机构5252四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构慨念利用一个原始作用力实现单件或多件的多点、多向同时夹紧的机构，称为联动夹紧机构。结构图1 联动夹紧机构 图2 联动夹紧机构 单件联动夹紧机构单件联动夹紧机构多件联动夹紧机构多

16、件联动夹紧机构与其它动作联动的夹紧机构与其它动作联动的夹紧机构 5353图3.23单件同向联动夹紧机构 单件联动夹紧机构单件联动夹紧机构1、单件联动夹紧机构、单件联动夹紧机构 四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构5454(2)单件对向联动夹紧机构单件对向联动夹紧机构四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构5555(3)单件互垂力或斜交力联动夹紧机构单件互垂力或斜交力联动夹紧机构 图3.25互垂力或斜交力联动夹紧机构 四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构5656、多件联动夹紧机构、多件联动夹紧机构(1)多件平行联动夹紧机构多件平行联动夹紧机构四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构5757四、联动夹紧机构四、联动夹紧机

17、构5858四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构5959(2)多件连续夹紧机构多件连续夹紧机构 四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构6060(3)对称式多件联动夹紧机构对称式多件联动夹紧机构四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构6161(3)对称式多件联动夹紧机构对称式多件联动夹紧机构四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构6262(4)复合式多件联动夹紧机构复合式多件联动夹紧机构四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构6363四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构6464四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构65653、与其它动作联动的夹紧机构、与其它动作联动的夹紧机构(1)先定位后夹紧的联动机构先定位后夹紧的联动机构四、联动夹紧机构

18、四、联动夹紧机构6666(2)夹紧与移动压板联动机夹紧与移动压板联动机6767(3)夹紧与辅助支承联动机构夹紧与辅助支承联动机构68686969（1）两个夹紧点之间必须有浮动环节（2）限制工件数量（3）联动夹紧机构的中间传力杠杆应力求增力，以免使驱动力过大；并要避免采用过多的杠杆，力求结构简单紧凑，提高工作效率，保证机构可靠的工作。（4）设置必要的复位环节，保证复位准确，松夹装卸方便。（5）要保证联动夹紧机构的系统刚度。（6）正确处理夹紧力方向和工件加工面之间的关系，避免工件在定位、夹紧时的逐个积累误差对加工精度的影响。设计要点 四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构7070上次课的主要内容：上次课

19、的主要内容：1.偏心夹紧机构的原理和特点偏心夹紧机构的原理和特点 2.联动夹紧机构的结构和设计要点联动夹紧机构的结构和设计要点这次课的重点：这次课的重点：1.定心夹紧机构的概念和原理定心夹紧机构的概念和原理 2.定心夹紧机构的结构定心夹紧机构的结构 3.夹紧机构的力源装置夹紧机构的力源装置7171五、定心夹紧机构五、定心夹紧机构慨念（1）当工件被加工面以中心要素(轴线、中心平面等)为工序基准时，为使基准重合以减少定位误差，就须采用定心夹紧机构。（）定心夹紧机构具有定心(对中)和夹紧两种功能。如卧式车床的三爪自定心卡盘即为最常用的典型实例。7272五、定心夹紧机构五、定心夹紧机构结构定心夹紧机构

20、按其定心作用原理有两种类型，（）一种是依靠传动机构使定心夹紧元件同时作等速移动，从而实现定心夹紧如螺旋式、杠杆式、楔式机构等；（）另一种利用薄壁弹性元件受力后产生均匀地弹性变形（收缩或扩张），来实现定心夹紧。如弹簧筒夹、膜片卡盘、波纹套、液性塑料等。7373(1)螺旋式定心夹紧机构螺旋式定心夹紧机构图3.34螺旋式定心夹紧机构1、5滑座；2、4V形块钳口；3调节杆；6双向螺杆 7474(2)杠杆式定心夹紧机构杠杆式定心夹紧机构图3.36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 7575(3)楔式定心夹紧机构楔式定心夹紧机构7676图3.37弹性夹头和弹性心轴1夹具体；2弹性

21、筒夹；3锥套；4螺母；5心轴(4)弹簧筒夹式定心夹紧机构弹簧筒夹式定心夹紧机构7777 图3.38波纹套定心心轴1螺母；2波纹套；3垫圈；4工件；5支承圈(5)波纹套定心夹紧机构波纹套定心夹紧机构 7878图3.39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(6)液性塑料定心夹紧机构液性塑料定心夹紧机构 7979 1 1、气动夹紧装置、气动夹紧装置 优点：优点：传送、分配方便，干净；缺点：缺点：尺寸较大，有排气噪声，夹紧力小。2 2、液压夹紧装置、液压夹紧装置 优点：优点：装置紧凑，工作平稳，无噪声；缺点：缺点：成本高。3 3、气液联合夹紧装置（气液增压器

22、）、气液联合夹紧装置（气液增压器）具有气动、液动的优点。4 4、其它动力夹紧装置、其它动力夹紧装置 真空夹紧（非导磁材料）电磁夹紧 其它（重力、惯性力、弹性力等）109六、夹紧机构的动力装置六、夹紧机构的动力装置8080一、夹紧一、夹紧概述概述8181二、夹紧力的方向和作用点和大小二、夹紧力的方向和作用点和大小8282二、夹紧力的方向和作用点和大小二、夹紧力的方向和作用点和大小8383二、夹紧力的方向和作用点和大小二、夹紧力的方向和作用点和大小8484二、夹紧力的方向和作用点和大小二、夹紧力的方向和作用点和大小8585二、夹紧力的方向和作用点和大小二、夹紧力的方向和作用点和大小8686保证定位

23、稳定可靠,避免支承反力与夹紧力构成力偶二、夹紧力的方向和作用点和大小二、夹紧力的方向和作用点和大小8787工件的夹紧工件的夹紧2.2.夹紧力的方向和作用点和大小8888二、夹紧力的方向和作用点和大小二、夹紧力的方向和作用点和大小8989u 敲入斜楔1上行夹紧工件2u加工完毕后，锤击斜楔1的小头，松开工件 斜楔夹紧机构1斜楔2滑柱3浮动压板4工件一、斜楔夹紧机构一、斜楔夹紧机构9090一、斜楔夹紧机构一、斜楔夹紧机构9191一、斜楔夹紧机构一、斜楔夹紧机构9292一、斜楔夹紧机构一、斜楔夹紧机构9393一、斜楔夹紧机构一、斜楔夹紧机构9494一、斜楔夹紧机构一、斜楔夹紧机构9595二、螺旋夹紧机

24、构二、螺旋夹紧机构9696减力增加行程改变夹紧力方向增力减小行程二、螺旋夹紧机构二、螺旋夹紧机构9797三、偏心夹紧机构三、偏心夹紧机构下压手柄1时，圆偏心轮2绕轴3旋转，将圆柱面压在垫板4上，反作用力又将轴3抬起，推动压板5压紧工件 9898三、偏心夹紧机构三、偏心夹紧机构9999四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构100100四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构101101四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构102102四、联动夹紧机构四、联动夹紧机构103103五、定心夹紧机构五、定心夹紧机构l夹爪 2夹爪工作面 3工件 4刀具 104104五、定心夹紧机构五、定心夹紧机构105105五、定心夹紧机构五、定心夹紧机构106106l夹具体2弹性筒夹 3内锥套 4螺母 五、定心夹紧机构五、定心夹紧机构