工件在夾具中夾緊課件

1、 第三章工件在夾具中的夾緊1.夾緊裝置的組成及基本要求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。（1）動力源（2）夾緊機(jī)構(gòu) 夾緊裝置的組成中間遞力機(jī)構(gòu)夾緊元件1）改變作用力的方向；2）改變作用力的大??；3）使夾緊實(shí)現(xiàn)自鎖。中間遞力機(jī)構(gòu)的作用：設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)考慮的問題1.夾緊力（三要素：大小、方向、作用點(diǎn)）2.傳力方式（手動、氣動、液力、電力等）3.夾緊機(jī)構(gòu)（增力、快速、機(jī)動等）2. 對夾緊裝置的基本要求1）夾緊應(yīng)有利于工件的定位而不能破壞工件在定位時(shí)所獲得的正確位置；2）夾緊力大小應(yīng)適當(dāng)，使夾緊作用可靠，而且能夠自鎖。 3） 夾緊后工件的變形應(yīng)盡可能小，不能因夾緊

2、變形而影響加工精度。4）夾緊機(jī)構(gòu)的操作要方便、迅速、省力、安全。 3-2 夾緊力的確定必須合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點(diǎn) (1)夾緊力方向的確定 1）主要夾緊力方向應(yīng)垂直于主要定位面 夾緊力方向?qū)︾M孔位置精度的影響 2）夾緊力的作用方向應(yīng)使所需夾緊力最小 3）夾緊力的作用方向應(yīng)使工件變形盡可能小 二、夾緊力的作用點(diǎn) 1）夾緊力應(yīng)作用在剛度較好部位 2）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)正對支承元件或位于支承元件 形成的支承面內(nèi)薄壁件的夾緊3）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近加工表面 三、夾緊力大小的估算加工過程中，工件受到切削力、離心力、慣性力及重力等的作用，理論上夾緊力的作用應(yīng)與上述力 (力矩)的作用相平衡

3、。但是切削力的大小和方向在加工過程中是變化的，因此夾緊力的大小只能進(jìn)行粗略的估算。估算的方法如下。1)找出對夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力。2)為了簡便，只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。3)根據(jù)工件狀態(tài)，列出力(力矩)的平衡方程式，解出夾緊力的大小，還應(yīng)適當(dāng)考慮安全系數(shù)。夾緊力的大小，對于保證定位穩(wěn)定、夾緊可靠，確定夾緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，都有著密切的關(guān)系。夾緊力的大小要適當(dāng)。夾緊力過小則夾緊不牢靠，在加工過程中工件可能發(fā)生位移而破壞定位，其結(jié)果輕則影響加工質(zhì)量，重則造成工件報(bào)廢甚至發(fā)生安全事故。夾緊力過大會使工件變形，也會對加工質(zhì)量不利。 夾緊力的大小根

4、據(jù)切削力、工件重力的大小、方向和相互位置關(guān)系具體計(jì)算，并乘以安全系數(shù)K ，一般精加工K =1.52，粗加工K = 2.53。1.根據(jù)加工簡圖，確定對工件夾緊的最不利的瞬時(shí)狀態(tài)。鉆削力P使工件壓向定位面，有利于工件夾緊，而鉆削扭矩M 將使工件繞中心旋轉(zhuǎn)，當(dāng)鉆頭的刃帶進(jìn)入切削時(shí)，產(chǎn)生的鉆削扭矩最大，此時(shí)應(yīng)為工件夾緊的最不利情況。2.按靜力平衡原理列出平衡式并計(jì)算夾緊力W由圖可知，鉆削扭矩M有使工件產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的趨勢，這需要由夾緊力W在夾緊點(diǎn)所產(chǎn)生的摩擦阻力矩及由鉆削力P和夾緊力W所產(chǎn)生的支承反力在工件和定位面間產(chǎn)生的摩擦阻力矩相平衡，即有平衡式：M 1-夾緊力在壓板與工件接觸面間所引起的摩擦阻力矩,N

5、mM 2-由于切削力P和夾緊力W的作用，工件與定位支承面所產(chǎn)生的摩擦阻力矩,Nm因壓板為活動件，故M 1的值可忽略不計(jì)，即M 1=0夾緊力W和鉆削軸向力P是均勻作用在圓環(huán)形支承面上，設(shè)D和d為工件定位基面的內(nèi)外圓直徑，則得單位面積上得壓力為：圓環(huán)形支承面上所產(chǎn)生得摩擦阻力矩按定積分原理求得，在支承面上取一圓環(huán)微面積積分得：實(shí)際夾緊力為：3-3 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）斜楔夾緊機(jī)構(gòu)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，從而夾緊工件。以斜楔為研究對象，夾緊時(shí)根據(jù)靜力平衡原理，有 Q = F2+ W tg(+1) F2= W tan 2WWNQ2F2F11NQ = Wtan 2+ W tg(+

6、1) 1 = 2 = ，當(dāng) 11，可用下式近似計(jì)算WWN2F2F11N夾緊力Q去除，斜楔受到F1、N等作用，要能自鎖，必須滿足下式 F2 Nsin(-1) 一般 1 = 2 = =57，故當(dāng) 1014時(shí)自鎖，一般取 =68 F2 = W tan 2W = N cos (-1)W tg2 Wtg(-1)即 2 (-1) 或 1 24）結(jié)構(gòu)簡單，但操作不方便。主要用于機(jī)動夾緊，且毛坯質(zhì)量較高的場合。斜楔夾緊的特點(diǎn)：2）有增力作用，擴(kuò)力比 i = W /Q ，約等于3；3）夾緊行程小,h/s =tan，故 h 遠(yuǎn)小于 s ；1）能改變夾緊力作用力的方向；5）夾緊效率低夾持原則：1.楔塊夾緊工件后應(yīng)能

7、自鎖，1 +2 為自鎖條件2.一般鋼鐵的摩擦系數(shù)為0.10.15，取1 =2 = 57，故10143.為了安全可靠，取= 57楔塊材料：通常用20鋼滲碳，淬硬5862HRC（2）螺旋夾緊機(jī)構(gòu)螺旋夾緊裝置是從楔塊夾緊裝置轉(zhuǎn)化而來的,相當(dāng)于把楔塊繞在圓柱體上,轉(zhuǎn)動螺旋時(shí)即可夾緊工作. 螺旋夾緊特點(diǎn)： 1）結(jié)構(gòu)簡單，自鎖性好，夾緊可靠； 2）擴(kuò)力比約為80,遠(yuǎn)比斜楔夾緊力大； 3）夾緊行程不受限制； 4）夾緊動作慢，輔助時(shí)間長，效率低（三）夾緊力的計(jì)算WWNF2F1NQ12采用螺桿夾緊直徑為100mm的工件，現(xiàn)已知切削力矩M3Nm.A、B及C點(diǎn)處的摩擦系數(shù)為0.18，V形塊夾角900。若選取M121

8、.75的螺桿，手柄直徑d=62mm，施于手柄上的力Q=80N,螺桿與螺母間的摩擦系數(shù)為0.15，試分析此夾緊是否可靠？ 三、偏心夾緊機(jī)構(gòu)常見的偏心輪壓板夾緊機(jī)構(gòu)工作原理：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。夾緊特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便夾緊迅速，操作靈活行程小，增力小，自鎖能力差適合夾緊力小、振動小的場合自鎖條件：D/e 1420 1）圓偏心夾緊原理及其幾何特性 偏心夾緊實(shí)質(zhì)是一種斜楔夾緊，但各點(diǎn)升角不等， m、n處升角為為00， P處升角最大。OC點(diǎn)O 偏心輪工作時(shí)的旋轉(zhuǎn)中心，點(diǎn)C為其工作圓面的幾何中心，即圓心，以O(shè)點(diǎn)為圓形，om 為半徑的圓稱為圓偏心輪的基圓。OC圓偏心輪實(shí)際是

9、斜楔的一種變形，它與平斜楔和螺旋相比，主要特點(diǎn)是其工作表面上各夾緊點(diǎn)的升角不是一個(gè)常數(shù)，它隨轉(zhuǎn)角的改變而發(fā)生變化。升角：是工件上受壓面與旋轉(zhuǎn)半徑的法線行程的夾角。從幾何關(guān)系可知，它是由轉(zhuǎn)軸中心O點(diǎn)和偏心幾何中心C點(diǎn)，分別與夾緊點(diǎn)的連線所形成的夾角。 2）圓偏心夾緊的自鎖條件 P點(diǎn)夾緊時(shí)能自鎖，則可保證其余各點(diǎn)均可自鎖 自鎖條件 max 1 + 2 tgmax tg e/r , 取=0.10.15, 1-圓偏心輪與工件處的摩擦角。2-圓偏心輪與轉(zhuǎn)軸處的摩擦角。d/e叫偏心輪的偏心特性，表示偏心輪的工作可靠性。得d/e1420自鎖,在實(shí)際應(yīng)用中，一般多采用f=0.15，偏心率d/e14的圓偏心輪作

10、夾緊元件OC圓偏心夾緊機(jī)構(gòu)有效工作區(qū)域： 3）圓偏心夾緊的夾緊力 QLelM=Q L在此力矩M作用下，在夾緊點(diǎn)接觸處，有一力Q/，產(chǎn)生的力矩與M平衡。/WWNF2F1NQ/H1H24）圓偏心的夾緊機(jī)構(gòu)的適用范圍1.由于圓偏心的夾緊力小，自鎖性能一般，所以適用于切削負(fù)荷不大且無較大振動的場合。2.夾緊行程較小3.一般需與其它機(jī)構(gòu)連用，很少用于直接夾緊。鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)常用的鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)的三種基本結(jié)構(gòu)：單臂鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)；雙臂單作用鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)；雙臂雙作用鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)。一般由氣缸帶動鉸鏈臂及壓板轉(zhuǎn)動夾緊或松開工件。鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)是一種增力機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，增力比大，摩擦損失小，但一般不具備自鎖性能，常與具

11、有自鎖性能的機(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)。所以鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)適用于多點(diǎn)、多件夾緊，在氣動、液壓夾具中獲得廣泛應(yīng)用。五定心、對中夾緊機(jī)構(gòu)1）螺旋定心夾緊機(jī)構(gòu)螺旋式定心夾緊機(jī)構(gòu)彈性夾頭：螺母4（左）彈性筒夾2（左移）+向心收縮（錐套3）夾緊。2）彈性夾頭彈性心軸：螺母4錐套3（左）彈性筒夾2外脹夾緊3）彈性心軸1-加具體2-薄壁套筒 3-液性塑料4-柱塞5-螺釘6-限位螺釘4）液性塑料夾具六聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)（一）多點(diǎn)、多向夾緊機(jī)構(gòu)（二）多件夾緊機(jī)構(gòu)3-4 夾緊動力裝置可分為：氣動、液壓、電磁、真空等1氣動夾緊包括三個(gè)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)行部分。2液壓夾緊 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，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，因此適用于大量生