模塊六機(jī)床夾具 課題四 工件夾緊

1、課題四課題四 工件的夾緊工件的夾緊知識點(diǎn)知識點(diǎn)技能點(diǎn)技能點(diǎn)l了解了解夾緊裝置的組成和設(shè)計(jì)要求夾緊裝置的組成和設(shè)計(jì)要求l掌握夾緊力確定的基本原則掌握夾緊力確定的基本原則l夾緊裝置的組成和設(shè)計(jì)要求夾緊裝置的組成和設(shè)計(jì)要求l夾緊力確定的基本原則夾緊力確定的基本原則l典型的夾緊機(jī)構(gòu)典型的夾緊機(jī)構(gòu)一一. 課題分析課題分析夾緊是工件裝夾過程中的重要組成部分。工件定位夾緊是工件裝夾過程中的重要組成部分。工件定位后必須通過一定的機(jī)構(gòu)產(chǎn)生夾緊力，把工件壓緊在定位后必須通過一定的機(jī)構(gòu)產(chǎn)生夾緊力，把工件壓緊在定位元件上，使其保持準(zhǔn)確的定位位置，不會由于切削力、元件上，使其保持準(zhǔn)確的定位位置，不會由于切削力、工件重力

2、、離心力或慣性力等的作用而產(chǎn)生位置變化和工件重力、離心力或慣性力等的作用而產(chǎn)生位置變化和振動，夾緊力既不能太大，也不能太小，這種產(chǎn)生夾緊振動，夾緊力既不能太大，也不能太小，這種產(chǎn)生夾緊力的機(jī)構(gòu)稱為夾緊裝置。夾緊機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)和使用過程中，力的機(jī)構(gòu)稱為夾緊裝置。夾緊機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)和使用過程中，既要保證加工質(zhì)量，又要講究效率和經(jīng)濟(jì)性，因此學(xué)習(xí)既要保證加工質(zhì)量，又要講究效率和經(jīng)濟(jì)性，因此學(xué)習(xí)常用夾緊機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和選用是十分重要的。常用夾緊機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和選用是十分重要的。 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的裝置，稱為夾緊裝置。位置

3、不變的裝置，稱為夾緊裝置。 （1）夾緊裝置的組成）夾緊裝置的組成 動力源裝置：動力源裝置：它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。 傳力機(jī)構(gòu)：傳力機(jī)構(gòu)：傳遞力的機(jī)構(gòu)，其作用是：改變作用力的方傳遞力的機(jī)構(gòu)，其作用是：改變作用力的方向；改變作用力的大??；具有一定的自鎖性能，以保證向；改變作用力的大??；具有一定的自鎖性能，以保證夾緊可靠。夾緊可靠。 夾緊元件：夾緊元件：它是直接與工件接觸完成夾緊作用的元件。它是直接與工件接觸完成夾緊作用的元件。1. 1. 夾緊裝置的組成和設(shè)計(jì)要求夾緊裝置的組成和設(shè)計(jì)要求2、相關(guān)知識、相關(guān)知識夾緊裝置的組成夾緊裝置的組成1氣缸氣缸 2斜楔斜楔 3滾子滾子

4、4壓板壓板 5工件工件（2）設(shè)計(jì)夾具時應(yīng)考慮的問題）設(shè)計(jì)夾具時應(yīng)考慮的問題 夾緊力（三要素：大小、方向、作用點(diǎn)）夾緊力（三要素：大小、方向、作用點(diǎn)） 傳力方式（手動、氣動、液力、電力等）傳力方式（手動、氣動、液力、電力等） 夾緊機(jī)構(gòu)（增力、快速、機(jī)動等）夾緊機(jī)構(gòu)（增力、快速、機(jī)動等）（3）對夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求）對夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求 能保持工件定位時已獲得的正確位置能保持工件定位時已獲得的正確位置 夾緊要可靠和適當(dāng)夾緊要可靠和適當(dāng) 操作方便、安全，勞動強(qiáng)度低，生產(chǎn)效率高操作方便、安全，勞動強(qiáng)度低，生產(chǎn)效率高 夾緊裝置的自動化和復(fù)雜程度與生產(chǎn)批量與生產(chǎn)方式相適應(yīng)夾緊裝置的自動化和復(fù)雜程度與生產(chǎn)批量

5、與生產(chǎn)方式相適應(yīng) 有良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性有良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性 夾緊力的確定包括夾緊力的大小、方向和作用點(diǎn)三個夾緊力的確定包括夾緊力的大小、方向和作用點(diǎn)三個要素要素 （1）夾緊力方向的確定）夾緊力方向的確定 應(yīng)指向各定位元件，且盡可能使之垂直于主要定位基應(yīng)指向各定位元件，且盡可能使之垂直于主要定位基準(zhǔn)，應(yīng)在工件剛度最大的方向上將工件夾緊。準(zhǔn)，應(yīng)在工件剛度最大的方向上將工件夾緊。 有助于定位，不破壞定位的準(zhǔn)確性和可靠性。有助于定位，不破壞定位的準(zhǔn)確性和可靠性。 應(yīng)考慮接觸面積的影響，使工件變形盡可能小。應(yīng)考慮接觸面積的影響，使工件變形盡可能小。 應(yīng)使夾緊力盡可能小，減輕勞動強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率。應(yīng)

6、使夾緊力盡可能小，減輕勞動強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率。2.2.夾緊力確定的基本原則夾緊力確定的基本原則 夾緊力應(yīng)指向主要定位基面夾緊力應(yīng)指向主要定位基面 b)、c)錯誤，d)正確 結(jié)論：主要夾緊力方向應(yīng)盡量垂直主要定位面結(jié)論：主要夾緊力方向應(yīng)盡量垂直主要定位面結(jié)論：有利于減小夾緊力的大小結(jié)論：有利于減小夾緊力的大小 夾緊力方向與夾緊力大小的關(guān)系夾緊力方向與夾緊力大小的關(guān)系 FW 夾緊力；夾緊力；F切削力；切削力；G工件自重工件自重b)較差較差 a)好好 結(jié)論：夾緊力的方向應(yīng)是工件剛度較高的方向結(jié)論：夾緊力的方向應(yīng)是工件剛度較高的方向 2.2.夾緊力作用點(diǎn)的選擇夾緊力作用點(diǎn)的選擇 夾緊力作用點(diǎn)是指夾緊元

7、件與工件接觸的一小塊面積夾緊力作用點(diǎn)是指夾緊元件與工件接觸的一小塊面積 應(yīng)落在支承元件上或幾個支承元件所形成的支承面內(nèi)應(yīng)落在支承元件上或幾個支承元件所形成的支承面內(nèi) a)錯誤，錯誤，b)正確正確 應(yīng)選在工件剛性較好的部位應(yīng)選在工件剛性較好的部位 a)錯誤，錯誤，b)正確正確 當(dāng)作用點(diǎn)只能遠(yuǎn)離加工面，可增設(shè)輔助支承當(dāng)作用點(diǎn)只能遠(yuǎn)離加工面，可增設(shè)輔助支承 應(yīng)盡可能靠近被加工表面，以減少切削力翻轉(zhuǎn)力矩應(yīng)盡可能靠近被加工表面，以減少切削力翻轉(zhuǎn)力矩的影響，減少振動的影響，減少振動 3.夾緊力大小的確定夾緊力大小的確定 要足夠防止加工時松動要足夠防止加工時松動 使工件受壓變形小，剛性差的工件應(yīng)均勻加壓使工

8、件受壓變形小，剛性差的工件應(yīng)均勻加壓 機(jī)動夾緊時應(yīng)計(jì)算夾緊力的大小，以理論夾緊力機(jī)動夾緊時應(yīng)計(jì)算夾緊力的大小，以理論夾緊力乘以安全系數(shù)乘以安全系數(shù)K 粗加工取粗加工取K2.53， 精加工取精加工取K1.52 夾緊力三要素的確定，是一個綜合性問題，必須夾緊力三要素的確定，是一個綜合性問題，必須考慮工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工工藝方法、定位元件考慮工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工工藝方法、定位元件的結(jié)構(gòu)和布置等多種因素。的結(jié)構(gòu)和布置等多種因素。1.基本夾緊機(jī)構(gòu)基本夾緊機(jī)構(gòu)（1）斜楔夾緊機(jī)構(gòu)）斜楔夾緊機(jī)構(gòu) 工作原理：工作原理：利用楔塊的斜面將楔塊的推力轉(zhuǎn)變?yōu)閵A緊力，利用楔塊的斜面將楔塊的推力轉(zhuǎn)變?yōu)閵A緊力，從而夾緊工件從

9、而夾緊工件 夾緊力的大?。簥A緊力的大?。?1tgtgFQ3.典型的夾緊機(jī)構(gòu)典型的夾緊機(jī)構(gòu) （1）斜楔夾緊機(jī)構(gòu)）斜楔夾緊機(jī)構(gòu) 錘擊夾緊和松開工件，原理是楔緊作用錘擊夾緊和松開工件，原理是楔緊作用 斜楔夾緊機(jī)構(gòu)斜楔夾緊機(jī)構(gòu)1斜楔斜楔 2工件工件 3夾具體夾具體 夾持原則：夾持原則： 楔塊夾緊工件后應(yīng)能自鎖，楔塊夾緊工件后應(yīng)能自鎖，1 1 + +2 2 為自鎖條件。為自鎖條件。 一般鋼鐵的摩擦系數(shù)為一般鋼鐵的摩擦系數(shù)為0.10.15，取，取1 1 =2 = 57，故故1014 為了安全可靠，取為了安全可靠，取= 571）夾緊力）夾緊力Fw計(jì)算：計(jì)算： FQ夾緊作用力；夾緊作用力；斜楔升角；斜楔升角；

10、 1、 2摩擦角摩擦角 由靜力平衡：由靜力平衡：F F1 1+F+Frxrx= =而而F F1 1= = tg tg 1 1 F Frxrx= F= FW W tg(+ tg(+2 2) ) F FW W = F= FQ Q/ /tgtg1 1+tg(+tg(+2 2) ) a）自鎖條件：）自鎖條件： F1Frx， 即 tg tg( )tg tg( )WF1WF212 為自鎖條件一般 、 = 6 =12 一般取68 1212max夾緊特點(diǎn)：夾緊特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，有增力作用。結(jié)構(gòu)簡單，有增力作用。 一般擴(kuò)力比一般擴(kuò)力比Q/ /F3。 楔塊夾緊行程小，增大行程會使自鎖性能楔塊夾緊行程小，增大行程會

11、使自鎖性能變差變差 操作不便，夾緊和松開均需敲擊操作不便，夾緊和松開均需敲擊 楔 塊 材 料 ： 通 常 用楔 塊 材 料 ： 通 常 用 2 0 鋼 滲 碳 ， 淬 硬鋼 滲 碳 ， 淬 硬5862HRC 偏心輪、凸輪、螺釘為楔塊的變種偏心輪、凸輪、螺釘為楔塊的變種 （2）螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）螺旋夾緊機(jī)構(gòu)工作原理：工作原理：類似楔塊，螺旋相當(dāng)于斜類似楔塊，螺旋相當(dāng)于斜楔繞在圓柱體上形成，所以夾緊工件楔繞在圓柱體上形成，所以夾緊工件仍是楔緊作用。仍是楔緊作用。 夾緊力大?。簥A緊力大?。侯愃菩▔K類似楔塊夾緊特點(diǎn)：夾緊特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，增力大結(jié)構(gòu)簡單，增力大 夾緊可靠，能保證自鎖夾緊可靠，能保證自鎖 夾

12、緊動作慢，適合手動夾緊夾緊動作慢，適合手動夾緊1）夾緊力計(jì)算）夾緊力計(jì)算受力分析受力分析在在 原始力矩，原始力矩，M1螺螺母阻止螺釘轉(zhuǎn)動的力矩，母阻止螺釘轉(zhuǎn)動的力矩，M2工件阻止螺釘轉(zhuǎn)動的力工件阻止螺釘轉(zhuǎn)動的力矩仨作用下處于平衡：矩仨作用下處于平衡： QMMQM1 M20 FW=FQL/d2/2tg(+ 1 1)+rtg2 2 FW夾緊力夾緊力(N)；FQ原始作用力原始作用力(N)L作用力臂作用力臂(mm)；d2螺紋中徑螺紋中徑(mm)；螺紋升角螺紋升角()；1 1 螺螺紋處摩擦角螺螺紋處摩擦角()2 2 螺釘端部摩擦角螺釘端部摩擦角() r螺釘端部當(dāng)量摩擦半徑螺釘端部當(dāng)量摩擦半徑(mm) 2

13、）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 具有斜楔的結(jié)具有斜楔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，而且螺紋構(gòu)特點(diǎn)，而且螺紋升角升角4，自鎖，自鎖性能更好，耐振；性能更好，耐振；夾緊行程不受限制，夾緊行程不受限制，但夾緊行程大時，但夾緊行程大時，操作時間長。操作時間長。 單個螺旋夾緊機(jī)構(gòu)單個螺旋夾緊機(jī)構(gòu) a) 結(jié)構(gòu)簡單，但易壓傷工件表面，易帶動工結(jié)構(gòu)簡單，但易壓傷工件表面，易帶動工件旋轉(zhuǎn)；件旋轉(zhuǎn)；b)帶有擺動壓塊，克服了上述不足帶有擺動壓塊，克服了上述不足 3）應(yīng)用：廣泛用在手動夾緊中）應(yīng)用：廣泛用在手動夾緊中圖圖a)減力增大行程減力增大行程 圖圖b)改變力向改變力向 圖圖c) 增力減小行程增力減小行程 （3）偏心夾緊機(jī)構(gòu)）偏心夾緊機(jī)構(gòu)工

14、作原理：工作原理：利用轉(zhuǎn)動中心與幾何中心偏移的利用轉(zhuǎn)動中心與幾何中心偏移的圓盤或軸作為夾緊元件圓盤或軸作為夾緊元件夾緊特點(diǎn)：夾緊特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，制造方便結(jié)構(gòu)簡單，制造方便 夾緊迅速，操作靈活夾緊迅速，操作靈活 行程小，增力小，自鎖能力差行程小，增力小，自鎖能力差 適合夾緊力小、振動小的場合適合夾緊力小、振動小的場合自鎖條件：自鎖條件：D/ /e 1420設(shè)計(jì)計(jì)算：設(shè)計(jì)計(jì)算： 偏心距取偏心距取2e + （：工件尺寸公差；：工件尺寸公差；：裝卸工件預(yù)留間隙）：裝卸工件預(yù)留間隙） 偏心輪直徑取偏心輪直徑取D=14e20e 手柄長取手柄長取L=(22.5)D 最小夾緊行程最小夾緊行程Smin=+ 偏

15、心輪材料：偏心輪材料：20鋼或鋼或20Cr；表面滲碳淬；表面滲碳淬火火5560HRC，磨光、發(fā)藍(lán)，磨光、發(fā)藍(lán)2. 聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu) 原理：利用一個原始作用力實(shí)現(xiàn)單件或多件的多點(diǎn)、多向同時夾緊的機(jī)構(gòu)。單件同向聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)單件同向聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu) （1）單件聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)）單件聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)單件對向聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)單件對向聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)單件互垂力或斜交力聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)單件互垂力或斜交力聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu) 互垂力或斜交力聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)互垂力或斜交力聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu) （）多件聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)（）多件聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu) 多件平行聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)多件平行聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)多件連續(xù)夾緊機(jī)構(gòu)多件連續(xù)夾緊機(jī)構(gòu) 對稱式多件聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)復(fù)合式多件聯(lián)動夾緊

16、機(jī)構(gòu)復(fù)合式多件聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)（3）與其它動作聯(lián)動的夾緊機(jī)構(gòu)）與其它動作聯(lián)動的夾緊機(jī)構(gòu) 先定位后夾緊的聯(lián)動機(jī)構(gòu)先定位后夾緊的聯(lián)動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)多位夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問題 夾緊元件必須為浮動、可調(diào)節(jié)的聯(lián)動零夾緊元件必須為浮動、可調(diào)節(jié)的聯(lián)動零件，以保證同時均勻夾緊和同時松開件，以保證同時均勻夾緊和同時松開 夾緊力方向應(yīng)與定位方式和加工方法相夾緊力方向應(yīng)與定位方式和加工方法相適應(yīng)適應(yīng) 應(yīng)保證每一工件都有足夠的夾緊力應(yīng)保證每一工件都有足夠的夾緊力 夾緊元件和傳力零件應(yīng)有足夠的剛性，夾緊元件和傳力零件應(yīng)有足夠的剛性，保證傳力均勻保證傳力均勻（4）夾緊動力源裝置 1）氣動夾緊氣動夾緊 包括三個部分：第一部分為氣源，包

17、括三個部分：第一部分為氣源，第二部分為控制部分，第三部分為執(zhí)行第二部分為控制部分，第三部分為執(zhí)行部分。部分。 2）液壓夾緊）液壓夾緊 液壓夾緊是利用液壓油為工作介質(zhì)液壓夾緊是利用液壓油為工作介質(zhì)來傳力的一種裝置。它與氣動夾緊比較，來傳力的一種裝置。它與氣動夾緊比較，具有夾緊力穩(wěn)定、吸收振動能力強(qiáng)等優(yōu)具有夾緊力穩(wěn)定、吸收振動能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、制造成本高，因點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、制造成本高，因此適用于大量生產(chǎn)。液壓夾緊的傳動系此適用于大量生產(chǎn)。液壓夾緊的傳動系統(tǒng)與普通氣壓系統(tǒng)類似。統(tǒng)與普通氣壓系統(tǒng)類似。 3）氣）氣- -液組合夾緊液組合夾緊 氣氣- -液組合夾緊的動力源為壓縮空氣，液組合

18、夾緊的動力源為壓縮空氣，但要使用特殊的增壓器，比氣動夾緊裝置但要使用特殊的增壓器，比氣動夾緊裝置復(fù)雜。它的工作原理下圖所示，壓縮空氣復(fù)雜。它的工作原理下圖所示，壓縮空氣進(jìn)入氣缸進(jìn)入氣缸1的右腔，推動增壓器活塞的右腔，推動增壓器活塞3左移，左移，活塞桿活塞桿4隨之在增壓缸隨之在增壓缸2內(nèi)左移。因活塞桿內(nèi)左移。因活塞桿4的作用面積小，使增壓缸的作用面積小，使增壓缸2和工作缸和工作缸5內(nèi)內(nèi)的油壓得到增加，并推動工作缸中的活塞的油壓得到增加，并推動工作缸中的活塞6上抬，將工件夾緊。上抬，將工件夾緊。3. 定心夾緊機(jī)構(gòu)定心夾緊機(jī)構(gòu) （1）定心夾緊機(jī)構(gòu)的工作原理）定心夾緊機(jī)構(gòu)的工作原理例例1：如圖工件以外

19、圓定位加：如圖工件以外圓定位加工內(nèi)孔，保證同軸度。若在套工內(nèi)孔，保證同軸度。若在套筒中動配合定位：筒中動配合定位：B=0，Y0，D=Y；若在三爪；若在三爪自動卡盤中定位，因三爪等速自動卡盤中定位，因三爪等速向中心的移動，使定位基準(zhǔn)沒向中心的移動，使定位基準(zhǔn)沒有位移，有位移，Y=0，D=0。 例例2：如圖在工件上：如圖在工件上加工槽，保證對工件加工槽，保證對工件中心面的對稱度。若中心面的對稱度。若采用固定雙支承平面采用固定雙支承平面定位：定位：B0，Y=0，D=B；若左右側(cè)面采用等速若左右側(cè)面采用等速內(nèi)、外移定位元件，內(nèi)、外移定位元件，使定位基準(zhǔn)為中心面，使定位基準(zhǔn)為中心面，B=0，D=0。b) 定心夾緊機(jī)構(gòu)：定位和夾緊同時實(shí)現(xiàn)的夾緊機(jī)定心夾緊機(jī)構(gòu)：定位和夾緊同時實(shí)現(xiàn)的夾緊機(jī)構(gòu)。采用定心夾緊機(jī)構(gòu)可減少構(gòu)。采用定心夾緊機(jī)構(gòu)可減少dw。工作原理：利用工作原理：利用“定位定位夾緊夾緊”元件的等速移元件的等速移動或均勻彈