第四章機床夾具原理設計

第四節(jié)工件在夾具中的夾緊西安航空學院夾緊的必要性：為了使工件加工時在切削力、慣性力、重力等外力作用下，仍然保持已定好的正確位置，在夾具上還須設有夾緊裝置，對工件產生適當?shù)膴A緊力。夾緊裝置的設計和選擇是否合理，將直接影響工件的加工質量和生產率。1.夾緊裝置的組成夾緊裝置的結構形式是多種多樣的，一般由三部分組成：(1)力源裝置：如圖中的氣缸、活塞等。(2)中間傳力機構：如圖中的斜楔。(3)夾緊元件：如圖中的壓板。

夾緊裝置的基本要求夾緊時不能破壞工件夾具中占有正確位置。夾緊力要適當。夾緊機構要操作方便，夾壓迅速、省力。結構要緊湊簡單，有良好結構工藝性，盡量使用標準件。

二.夾緊力的確定：1.確定夾緊力方向的原則：當工件由幾個表面組合定位時，在各相應方向都應施加夾緊力，且主要夾緊力的方向應朝向主要定位基面；應垂直主定位面，最好對著平面形定位件夾緊力的作用方向應使所需夾緊力最小夾緊力的方向應與工件剛度最大的方向一致，以減小工件變形。夾緊薄壁工件時，尤應注意這種情況。2.夾緊力作用點的確定原則夾緊力的作用點應正對支承元件或位于支承元件所形成的支承面內；如左圖所示，夾緊力W的作用點可能會使工件翻轉。以上兩種夾緊方案，相較而言b)方案是合理的。夾緊力作用點應位于工件剛性較好的部位；通過對比以上兩種方案，將作用在殼體中部的單點改為在工件外緣處的兩點夾緊，工件的變形大大改善，夾緊也更可靠。此項原則對剛性差的工件尤為重要。

如下圖所示，鏜連桿大頭孔時，W1加在桿身中間，會使兩頭上翹，鏜孔后，導致孔軸線與端面不垂直。夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面，以減小切削力對夾緊點的力矩，防止或減少工件的加工振動或彎曲變形。3.夾緊力大小的確定原則

夾緊力的大小可根據切削力、工件重力的大小、方向和相互位置關系具體計算。為安全起見，計算出的夾緊力應乘以安全系數(shù)K，故實際夾緊力一般比理論計算值大2～3倍。

夾緊力的大?。?/p>

W=K*WL

式中：K——安全系數(shù)； 粗加工K=2.5～3,精加工K=1.5～2。

WL——解靜力學求得的理論值。

W足夠而不過大，即只要能夠克服F切、F重等外力的影響，不破壞定位；W過大則工件變形愈大。三.典型夾緊機構

夾緊機構是夾緊裝置的重要組成部分，因為無論采用何種動力源裝置，都必須通過夾緊機構將原始力轉化為夾緊力、各類機床夾具應用的夾緊機構多種多樣，以下介紹幾種利用機械摩擦實現(xiàn)夾緊，并可自鎖的典型夾緊機構。斜楔夾緊；螺旋夾緊；偏心夾緊。楔塊夾緊機構是利用斜面來夾緊工件的，它是夾具的基本形式，其他一些機構實際上是由此派生出來的。1.斜楔夾緊

特點：結構簡單，升程小，擴力倍數(shù)不算大，操作情況不理想，但與機動裝置聯(lián)合應用較廣。另外，增大行程和增大夾緊力使斜楔自鎖是矛盾的，因此，選斜楔角時必須考慮這兩方面因素，如果兩者都要求很嚴，可將斜楔做成兩個升角，前一段大升角用于加大工作行程，后一段小升角用于工件的加緊并自鎖。2.螺旋夾緊螺旋夾緊機構在生產中使用極為普遍。其結構簡單，夾緊行程大，特別是它具有自鎖性能和增力大兩大特點。它主要有兩種典型結構:1、單個螺栓夾緊機構;2、螺旋壓板夾緊機構。

單個螺栓夾緊機構如圖a所示為六角頭壓緊螺釘，它是用螺釘頭部直接壓緊工件。b圖所示在螺釘頭部裝上擺動壓塊，可防止螺釘旋轉時損傷工件表面或帶動工件旋轉。

擺動壓塊結構如下圖所示。

螺旋壓板夾緊機構如圖所示為螺旋壓板夾緊機構，它的產生擴大了單螺旋夾緊機構的應用范圍，實際中常采用螺旋與壓板組合的螺旋壓板夾緊機構。特點：(1)夾緊結構簡單，夾緊可靠，在加劇中得到廣泛應用；(2)夾緊力比斜楔夾緊力大，螺旋夾緊行程不受限制，所以在手動夾緊中應用極廣；(3)螺旋夾緊動作慢，輔助時間長，效率低，在實際生產中，螺旋一壓板組合夾緊比單螺旋夾緊用的更為普遍?？赊D位壓板

螺旋夾緊動畫3.偏心夾緊偏心夾緊機構是由偏心件作為夾緊元件，直接夾緊或與其它元件組合實現(xiàn)對工件的夾緊，常用的偏心件有圓偏心和偏心軸偏心兩種。

當順時針轉動手柄2使偏心輪3繞軸4轉動時，偏心輪的圓柱面緊壓在墊板1上，由于墊板的反作用力，使偏心輪上移，同時抬起壓板5右端，而左端下壓夾緊工件。

一種常見的偏心輪一壓板夾緊機構

特點：由于圓偏心夾緊時的夾緊力小，自鎖性能不是很好，且夾緊行程小，故多用于切削力小，無振動，工件尺寸公差不大的場合，但是圓偏心夾緊機構是一種快速夾緊機構。

四.夾緊動力源裝置1—霧化器2—減壓閥3—止回閥4—轉向閥5—調速閥6—氣壓表7—氣缸

1.氣動夾緊氣動夾緊的特點操作方便迅速、反應靈敏，易于自動化；空氣取之不盡，廢氣直接排入大氣無污染，但有噪聲；空氣具有可壓縮性，夾緊剛度不高，需設置自鎖機構；因工作壓力不高，夾緊力不夠大，需借助擴力機構，結構比較龐大。2.液壓夾緊優(yōu)點：(1)工作壓力高，傳動力大，不需增力機構，夾具結構簡單；(2)油液不可壓縮，夾緊剛性大，工作平穩(wěn)，夾緊可靠；(3)噪聲小，勞動條件好。(4)適用于重力切削或加工大型工件時的多處夾緊。

缺點：對密封性能要求高，需要一套壓力油供應系統(tǒng)，為單一夾具設置此系統(tǒng)不經濟。下圖為直接作用式氣-液聯(lián)合增壓虎鉗示意圖。氣-液聯(lián)合增壓虎鉗動畫3.氣-液壓組合夾緊1—氣缸2—增壓缸3—活塞桿4—活塞桿5—工作缸6—活塞

為了提高生產率，充分利用機床的走刀行程，在批量較大的情況下，常采用多件同時加工，這時設計的夾具必須保證多件同時夾緊，且必須保證各個工件的加工精度。

聯(lián)動夾緊機構形式有：多件平行夾緊；多件依次夾緊。聯(lián)動夾緊機構多件平行夾緊

如圖所示為多件平行夾緊夾具，在設計時應注意，由于一批工件尺寸大小不一，夾緊元件應作成浮動式，如圖b所示。否則有的工件可能夾不緊，如圖a所示，只能夾緊尺寸大的工件。多件依次夾緊