第6章机械制造工艺学

1、Wang chenggang1 /54第第6 6章章 机床夹具设计机床夹具设计 6.3 工件在夹具中的夹紧 6.4 其它装置及夹具体 6.2 工件在夹具中的定位 6.1 概 述摘要：本章主要介绍机械加工过程中机床夹具的设计。重点分析了工件在夹具中的定位与夹紧，介绍了一些常用的典型夹紧机构，并对夹具的其它装置作了简单介绍。Wang chenggang2 /546.1 6.1 概概 述述三、 机床夹具的分类二、 机床夹具的组成一、 机床夹具的作用四、 机床夹具的现状及发展方向Wang chenggang3 /54一、 机床夹具的作用机床夹具（夹具）是指在机械加工过程中，为了保证加工精度，固定工件，

2、使之占有正确位置以接受加工或检测的工艺装备。其作用是将工件进行定位和夹紧，将刀具进行导向和对刀，以保证工件和刀具之间的相对位置关系。主要作用：1、保证机械加工质量。 工件相对机床与刀具的位置由夹具来保证，不受工人技术水平影响。2、提高生产率，降低成本。 装夹方便迅速，减少辅助时间。3、扩大机床的工艺范围。 可改变机床的用途，实现一机多能。如在车床上安装镗模夹具，就可对箱体类零件的孔系进行镗削加工等。4、改善劳动条件、保证生产安全。Wang chenggang4 /54二、 机床夹具的组成按夹具上各部分元件和 装置所起的功用划分，可得出夹具一般有以下几个组成部分，以图6-1钻模夹具为例，夹具一般

3、有以下几个组成部分。（1）定位元件与工件定位基准相接触，用来确定工件在夹具中的正确位置。（2）夹紧装置将工件夹紧，保证工件在加工过程中的正确位置不变。（3）对刀-导向元件用于确定刀具相对于夹具的正确位置和引导刀具进行加工。（4）夹具体是夹具的基础零件，它将夹具上的定位、夹紧、导向、对刀等其它元件连接成一个整体，并保证它们之间相对位置关系。（5）连接元件确定夹具在机床上正确位置的元件，如定位键、定位销及紧固螺栓等。（6）其它元件和装置：如分度装置、动力装置等。Wang chenggang5 /54图6-1 简易钻模夹具示例Wang chenggang6 /54三、 机床夹具的分类 夹具按其用途不

4、同，可分为机床夹具、装配夹具、检验夹具等。 机床夹具可分为：1、按通用化程度来分类2、按使用机床的类型来分类 可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具和其他机床夹具等。3、按所用动力源来分类 可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增压夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具、离心力夹具、自紧夹具（靠切削力本身夹紧）和其它夹具等。Wang chenggang7 /541、 按通用化程度来分：（1）通用夹具机床附件。如三爪卡盘、顶尖、鸡心夹头、平口钳、分度头等。（2）专用夹具根椐某零件的某道工序要求而专门设计的夹具。（3）组合夹具它由许多标准件组合而成，可根据零件加工工序的需要进行拼装，

5、用完后能再拆卸，清洗后入库以备下次组合使用。（4）成组夹具是指按成组技术的原理，在零件分类成组的基础上，针对一组（或几组）相似零件的一个（或几个）工序而设计的夹具。（5）随行夹具它是适合于组合机床自动化生产线上加工的一种可移动式夹具，工件安装在夹具上，随流水线从一个工序到另一个工序。Wang chenggang8 /54四、 机床夹具的现状及发展方向1、机床夹具的现状 国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能

6、力的工厂 里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新50%80%左右专用夹具。 2、现代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。Wang chenggang9 /546.2 6.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位一、 六点定位原理三、 常见定位方式及其所用定位元件四、 定位误差的分析与计算二、 工件定位的几种情况 Wang chenggang10 /54一、 六点定位原理 1、自由度的概念 一个位于空间自由状态的工件，与刚体一样，对于直角坐标系来说，具在六个自由度。如图9-2所示长方体工件，它

7、在空间的位置是任意的，既能沿X、Y、Z轴移动，记 ； 还能绕X、Y、Z轴转动，记为 、 、 。习惯上，把这六个独立的运动称为六个自由度。XYZXYZWang chenggang11 /54一、 工件的定位原理 2、六点定位原理 定位，就是限制自由度。如果采取一定的约束措施，限制工件的六个自由度，则工件被完全定位。如图9-3所示，底面约束点1、2、3限制三个自由度 、 、 ，侧面约束点4、5 限制两个自由度 、 ，端面约束点6限制一个自由度 。 采用六个按一定规则的约束点，限制工件六个自由度，实现完全定位，叫六点定位原理。XYZXYZWang chenggang12 /54一、 工件的定位原理应

8、用 “六点定位原理”进行定位分析时，应注意以下几点：(1)定位就是限制自由度，通常用合理布置的定位支承点来限制工件的自由度。(2)定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。若二者脱离，则意味着失去定位作用。(3)定位和夹紧是两个不同的概念：定位是为了使工件在空间某一方向占据唯一确定的位置，此时工件除受自身重力作用外，不受其他外力作用。而夹紧则是使工件在外力作用下，仍能保证这唯一正确位置不变，对于一般夹具，先实施定位，然后再夹紧。对于自定心夹具(如三爪卡盘），则是定位和夹紧过程同时进行。因此，一定要把定位和夹紧区别开来，不能混为一谈。(4)定位支承点是由

9、定位元件抽象而来的，在夹具中，定位支承点总是通过具体的定位元件来体现，至于具体的定位元件应转化为几个定位支承点，需结合其结构进行分析。 表6-1所示为常见的典型定位方式及定位元件可转化的支承点数目及所能限制的自由度。Wang chenggang13 /54表6-1 常用典型定位方式及定位元件所能限制的自由度Wang chenggang14 /54表6-1 常用典型定位方式及定位元件所能限制的自由度Wang chenggang15 /54表6-1 常用典型定位方式及定位元件所能限制的自由度Wang chenggang16 /54二、工件定位中的几种情况1、完全和不完全定位 完全定位根椐工件的加工

10、要求，工件的六个自由度被完全限制的定位方式。 不完全定位根椐工件的加工要求，工件并不需要限制全部六个自由度，但仍能保证加工质量。 参见图9-4。完全定位和不完全定位都是根据工件的加工要求来定，都是允许的。一般来说，不影响加工精度的自由度不必限制。有时，为了使定位元件能帮助承受切削力、夹紧力，或为了保证一批工件的进给长度一致，常对无位置要求的自由度也加以限制。如图9-4(b)、(c)、(e)、(f)，完全可以再加一个支承来限制某一方向的移动自由度；图9-4(d)，往往会多限制2至3个自由度，见图9-4(g)、(h)所示。Wang chenggang17 /54二、工件定位中的几种情况 1、完全和

11、不完全定位65314223Wang chenggang18 /54二、工件定位中的几种情况 2、欠定位 欠定位工件定位过程中实际所限制的自由度数目少于按其加工技术要求所必需限制的自由度数。 参见图9-5。欠定位是一种不正常定位，是绝对不允许出现的。Wang chenggang19 /54二、 工件定位中的几种情况3、过定位 过定位当工件在机床上或夹具中定位时，若几个定位支承点重复限制同一个或几个自由度时的定位。在设计夹具时，是否允许出现过定位，要具体情况具体分析：当定位表面精度低（如毛坯表面）时，一般不允许过定位；当定位表面精度较高时，为了提高工件定位的稳定性和刚度，在一定条件下允许采用过定位

12、。 参见图9-6。当被加工工件在夹具中不是只用一个平面而是用两个或两个以上的组合表面作为定位基准时，由于工件各基准面之间存在位置误差，夹具上各定位元件之间的位置也不可能绝对准确，故采用过定位将给工件定位带来不良的后果。见图6-5所示。表6-2是根据工件的加工要求，必须限制的自由度。Wang chenggang20 /54图9-6 平面定位的过定位Wang chenggang21 /54图6-5 连杆的定位Wang chenggang22 /54三、 常见定位方式及其所用定位元件1、工件以平面定位 它是最常见的定位方式之一。工件以平面定位时，在大平面或主要支承面上布置三个支承点，窄的平面或次要的

13、平面布置两个或一个支承点。 当工件定位平面为未加工表面（粗基准），一般采用三点球头支承方式；当工件定位平面为已加工表面时（精基准），采用平面支承。 当工件定位平面比较大，支承刚度足够大时，夹具的支承表面可减少，如支承表面中间低而不连续，以提高工件的定位精度。常用定位元件：固定支承；可调支承；自位支承；辅助支承。Wang chenggang23 /54图6-6 各种固定支承钉图6-7 固定支承板 在夹具体上定位支承点的位置固定不变的定位元件，称为固定支承。Wang chenggang24 /54 可调支承 在夹具体上定位支承点的位置可在一定范围内进行调节的定位元件，称为可调支承。Wang che

14、nggang25 /54 自位支承 在夹具体上定位支承点本身可以随工件定位基准面的位置变化而变化的定位元件，称为自位支承。Wang chenggang26 /54 辅助支承 在工件定位时只起提高工件支承刚性或稳定性作用的定位元件，称为辅助支承。它是在工件定位后才参与支承的，不起定位作用，但锁紧后能承受重力、夹紧力、切削力等。Wang chenggang27 /54三、 常见定位方式及其所用定位元件2、工件以圆孔定位 工件以圆孔定位时，定位基准为孔的轴线。常见定位元件有：（1）定位销 包括：固定式定位销、可换式定位销、圆锥定位销。 参见图例，具体可查阅相应国家标准。工件以圆孔与锥销定位能实现无间

15、隙配合，但单个圆锥销定位时容易倾斜， 因此，圆锥销一般不单独使用。如图6-14所示，图6-14(a)为圆锥与圆柱组合心轴定位；图6 - 14( b)为用活动锥销与平面组合定位；图6 - 14( c)为双圆锥销组合定位。 （2）心轴 包括：圆柱心轴、锥度心轴等。参见图例；图6-16Wang chenggang28 /54图例 定位销H7/r6H7/n6H7/n6H7/h6150大倒角Wang chenggang29 /54图6-14 圆锥销组合定位Wang chenggang30 /54图例 心 轴定位部分传动部分导向部分铣扁小锥度1：50001：1000Wang chenggang31 /54

16、图6-16 锥度心轴Wang chenggang32 /54三、 常见定位方式及其所用定位元件3、工件以外圆柱面定位 工件以外圆表面定位主要有两种形式：一种是定心定位，常见定位元件有定位套；另一种是支承定位，常见定位元件是V形块。（1）定位套 参见图6-19（2）V形块 参见图6-17； V形块设计尺寸，见图6-18，具体可查手册或见教材P147148计算公式。4、工件以锥孔定位 在加工轴类零件或某些精密定心零件时，常以工件的圆锥孔定位，如图6-21所示。Wang chenggang33 /54图9-13 定位套限制2个自由度限制4个自由度限制3个自由度Wang chenggang34 /54

17、图6-17 V形块限制4个自由度限制2个自由度Wang chenggang35 /54图6-18 V形块的基本尺寸Wang chenggang36 /54图6-21 工件以锥孔定位Wang chenggang37 /54四、 定位误差的分析与计算定位误差是指一批工件采用调整法加工时，工件在定位时由于工序基准的实际位置偏离其理论位置而使工件在加工时产生的加工误差称为定位误差，用D表示。即由于定位不准而引起的工序尺寸和位置要求的最大可能变动范围。在工件的加工中，还会因为夹具在制造与安装、工件的夹紧、机床的工作精度、刀具的精度、受力变形、热变形等因素而产生误差，所以定位误差仅是加工误差的一部分。一般

18、限定定位误差不超过工件加工公差T的1/51/3，即：Wang chenggang38 /54四、 定位误差的分析与计算定位误差D主要由定位基准不重合误差B和定位基准位移误差Y组成： 定位基准不重合误差B由于定位基准与工序基准或设计基准不重合而产生的定位误差。定位基准位移误差Y由于定位表面不准确和由于夹具定位元件不准确而引起的误差。基准不重合误差与基准位移误差的合成： 式中：为基准不重合误差B方向与工序尺寸方向间的夹角；为基准位移误差Y方向与工序尺寸方向间的夹角。 当B和Y关联时（同一误差因素产生）：方向相同取“+”，反之取“-”；当B和Y不关联时：直接采用两者的和叠加计算定位误差 。Wang

19、chenggang39 /54四、 定位误差的分析与计算几种常见定位形式的定位误差：1、工件以平面定位（1）用平面定位平面（2）用支承定位平面2、工件以圆孔在心轴上定位（1）心轴水平安装时（2）心轴垂直安装时3、工件以外圆在V形块上定位4、组合表面定位Wang chenggang40 /541、工件以平面定位时的定位误差Wang chenggang41 /541、工件以平面定位时的定位误差 对图（a），要保证尺寸A1，其设计基准是顶面，而定位基准是底面，则定位基准与设计基准不重合产生定位误差： D = B =A2分析：若A2=500.13，A1=250.15 由于D （A1）=A2=0.26(

20、A1)/3=0.1，故不能满足要求。改进方案：（1）改为图（c）定位方案，此时基准重合，定位误差为零，但夹紧由下而上，夹紧方式不理想，夹具结构变得复杂。（2）提高尺寸A2的加工精度，使A2(A4)/3=0.167，不能保证。基准位移误差在此占绝大部分，当以底面定位加工侧面时，一般机床能保证两面垂直度误差，即较小，则Y较小，此时A4的精度能够得到保证。tghA222/,9020Ah tghA222/,9020Ah Wang chenggang44 /542、工件以圆孔在心轴上定位（1）心轴水平安装时Wang chenggang45 /542、工件以圆孔在心轴上定位（1）心轴水平安装时 当工件和心

21、轴为间隙配合，且心轴为水平安装时，工件与心轴是单边接触，其内孔壁与心轴上母线始终接触，在垂直向下方向产生基准位移误差。 如图9-16，当工件定位孔直径为最大Dmax，定位心轴直径为最小dmin时，定位基准偏移量为最大，加工尺寸A也为最大；反之，当工件定位孔直径为最小Dmin ，定位心轴直径为最大dmax时，定位基准偏移量为最小，加工尺寸A也为最小。因此： Y = Amax-Amin=OO1-OO2=（D+d）/2 由于加工尺寸A的设计基准与定位基准重合，则基准不重合误差B B为0，故： D = Y =（D+d）/2？思考：当加工尺寸A分别是以外圆下母线、内孔下母线、内孔上母线定位，其定位误差怎

22、样计算？Wang chenggang46 /542、工件以圆孔在心轴上定位（2）心轴垂直安装时Wang chenggang47 /542、工件以圆孔在心轴上定位（2）心轴垂直安装时 当工件和心轴为间隙配合，且心轴为垂直安装时，工件与心轴内孔是任意边接触，如上图所示，当工件定位孔直径为最大Dmax，定位心轴直径为最小dmin时，且考虑孔轴的最小配合间隙Xmin，此时，定位基准位移误差为： Y = Dmax-dmin+ Xmin =（D+d）+ Xmin 对于基准不重合误差，则应视工序基准的不同而异。本例中，由于加工尺寸A的设计基准与定位基准重合，则基准不重合误差B为0，故： D = Y =（D+

23、d） + Xmin Wang chenggang48 /543、工件以外圆在V形块上定位Wang chenggang49 /54 当工件以外圆在V形块上定位，如上图所示，在垂直方向，因工件外圆有制造误差，故产生基准位移误差： Y = 对于基准不重合误差，则应视工序基准的不同而异。本例中，有三种情况： （1）工序基准为工件轴心线： 此时，定位基准与工序基准重合，对尺寸B2则不重合误差为0，故： D = Y = 3、工件以外圆在V形块上定位2sin22sin22sin22sin2sin2112ddddBOAOOO2sin22sin22sin22sin2sin2112ddddBOAOOOWang c

24、henggang50 /54（2）工序基准为外圆上母线： 此时，定位基准与工序基准不重合，既有基准位移误差，又有基准不重合误差，对尺寸B1的定位误差为： D =B1max-B1min=P1P2=P1O2-O2P2 因为： 所以：3、工件以外圆在V形块上定位（续1）22sin2112121dPOOOOPd222ddPO22sin2ddDWang chenggang51 /54（3）工序基准为外圆下母线： 此时，定位基准与工序基准不重合，既有基准位移误差，又有基准不重合误差，对尺寸B3的定位误差为： D =B3max-B3min=A1A2=CA2-CA1 因为： CA2= CO1+O1O2+ O2

25、A2 CA1= CO1+O1A1 所以：3、工件以外圆在V形块上定位（续2）22sin2222sin2ddddDddWang chenggang52 /54当加工箱体类零件时，常采用一面两孔组合定位，即一个大平面及与该平面垂直的两个圆孔组合定位，夹具上与之相对应的定位元件是一面两销。采用一面两孔定位能使各道工序的定位基准统一，减小基准不重合引起的定位误差，同时有利于自动化生产。如图9-17（a）所示，当采用一面两孔定位时，由于两孔、两销及它们的中心距都存在制造误差，极易因过定位而引起定位销不能装入工件孔。4、组合表面定位（1）一面两孔定位Wang chenggang53 /544、组合表面定位

26、 （1）一面两孔定位Wang chenggang54 /54设工件孔1、2的直径尺寸及公差为 ， ； 夹具定位销1、2的直径尺寸及公差为 ， ； 定位副1（孔1与销1组合）之间的最小间隙为 ； 定位副2（孔2与销2组合）之间的最小间隙为 ； 两孔同时定位时，极限情况下孔2与销2之间的最小间隙为； 工件两定位孔之中心距尺寸和偏差为 ； 夹具两定位销之中心距尺寸和偏差为 ；基准位移误差： 它是由定位孔1和定位销1之间的配合间隙决定的，在图示平面内的任何方向上的基准位移误差为：4、组合表面定位（2）一面两孔定位时的误差分析101DD202DD011dd022dd12kLxL1111dDwWang c

27、henggang55 /54对于如下两种情况，转角误差各不相同：1）减小d2直径：4、组合表面定位（2）一面两孔定位时的误差分析（续）LdDdD22211arctan2112222xkDd122222xkdDLdDdDardxk2222211tanWang chenggang56 /542）将定位销2削边后增大S值： 由图中三角形O2AB得： 再由三角形O2AM得：整理上两式，并略去高阶无穷小量，得：4、组合表面定位（2）一面两孔定位时的误差分析（续）2222222222bdABBOAO222222bD22222222222SbDAMMOAO122222xkDbSDbWang chenggan

28、g57 /54 由此可见，在相同中心距补偿量（ ）下，采用削边销使第二定位副间的最小间隙仅为原来的b/D2，因而，其转角误差大大减小：4、组合表面定位（2）一面两孔定位时的误差分析（续）LdDdD22211arctan21122xkWang chenggang58 /541）确定夹具两定位销之间的中心距及尺寸偏差： 夹具两定位销与工件两中心孔的中心距相同； 夹具两定位销的公差=工件两中心孔的公差的（1/31/5）。2）确定圆柱销的尺寸和公差： 取圆柱孔的最小直径为圆柱销的基本尺寸； 公差取g6或f7。3）确定削边销的宽度、直径和公差： 削边销宽度b可查手册，如表6-3所示； 求削边销直径的基本

29、尺寸d2； 削边销直径公差取h7或h6。4）计算定位误差： 首先计算基准位移误差，再计算转角误差。4、组合表面定位（3）一面两孔定位时的设计步骤Wang chenggang59 /546.3 6.3 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧二、 夹紧力的确定一、 夹紧装置的组成及基本要求三、 典型夹紧机构Wang chenggang60 /54一、 夹紧装置的组成及基本要求1、夹紧装置的组成：（1）力源装置通常是指产生夹紧作用力的装置，所产生的力称为原动力，常用的动力有气动、液动、电动等。图6-40中的力源装置是气缸1。手动夹紧装置的力源为人的手。（2）中间传力机构。它是指将力源装置产生的原动力传

30、递给夹紧元件的机构，如图中的斜楔2。（2）夹紧元件。它是夹紧装置的最终执行元件，它直接作用在工件上完成夹紧作用，如图中的压板4 4。在一些简单的手动夹紧装置中，夹紧元件与中间传力机构往往是混在一起的，很难截然分开，因此常将二者又统称为夹紧机构。 Wang chenggang61 /54图6-40 夹紧装置的组成Wang chenggang62 /54一、 夹紧装置的组成及基本要求2、对夹紧装置的基本要求：(1)夹紧时不破坏工件的定位，不损伤已加工表面；(2)夹紧力的大小要适当，即既要夹紧，又不使工件产生不允许的变形；(3)夹紧动作准确、迅速、操作方便省力，安全可靠；(4)手动夹紧装置要有可靠的

31、自锁性，机动夹紧装置要统筹考虑其自锁性和稳定的原动力；(5)夹紧装置要具有足够的夹紧行程，以满足工件装卸空间的需要；(6)夹紧装置的设计应与工件的生产类型一致；(7)结构简单，制造修理方便，工艺性好，尽量采用标准化元件。其关键在夹紧力的确定。Wang chenggang63 /54二、 夹紧力的确定1、夹紧力方向的确定：（1）应垂直于主要定位支承面。见图6-41（2）夹紧力方向应使工件夹紧变形最小。见图6-42 （3）应尽可能与工件重力、加工时的切削力方向一致，以利于减小所需的夹紧力。见图6-432、夹紧力作用点的确定（1）应能保持工件定位的稳定，不致于产生位移和偏转，其作用点应在定位的有效支

32、承范围内。如图6-45（2）作用点的分布应使工件的夹紧变形尽可能小。即作用点应处于工件刚性最好的部位或增大工件受力面积。如图6-44（3）作用点应尽可能靠近被加工部位，以减少工件的振动，提高定位的稳定性和夹紧的可靠性。如图6-46（4）夹紧力应尽量避免作用在已经精加工过的表面上，以免产生压痕，损坏已加工表面。3、夹紧力大小的确定 大小要适当，精确计算比较复杂，一般凭经验估算。Wang chenggang64 /54图6-41 夹紧力垂直指向支承面Wang chenggang65 /54图6-42 夹紧力方向对工件变形的影响Wang chenggang66 /54图6-43 夹紧力的方向与夹紧力

33、大小的关系Wang chenggang67 /54图6-45 夹紧力的作用点的分布 对工件定位的影响Wang chenggang68 /54图6-44 夹紧力的作用点 应处在工件刚性最好的部位Wang chenggang69 /54图6-46 夹紧力的作用点应接近加工部位Wang chenggang70 /54三、三、 典型夹紧机构典型夹紧机构2、 螺旋夹紧机构1、 斜楔夹紧机构3、 圆偏心夹紧机构4、 铰链夹紧机构 夹紧机构是夹具的一个很重要的组成部分，外力通过夹紧机构转化为夹紧力直接作用于工件。 最基本的形式是斜楔夹紧机构。5 联动夹紧机构6 定心、对中夹紧机构Wang chenggang

34、71 /541 斜楔夹紧机构1) 斜楔的工作原理 在外力的作用下，斜楔利用其上的斜面移动时产生的压力直接或间接作用于工件，从而将工件夹紧；当外力去掉后，斜楔依靠其自锁特性始终使工件处于夹紧状态。2) 斜楔的夹紧力计算 如图9-23，设外力Q作用于斜楔上后产生了夹紧力W，取斜楔为受力平衡对象进行研究，其受力图如前图（b）所示，根据力的平衡条件得： 整理后得：21sintanRWRFQxG2cosRRWy21tantanQWWang chenggang72 /54图9-23 斜楔受力机构与斜楔受力分析Wang chenggang73 /541 斜楔夹紧机构3) 斜楔的自锁条件 自锁是指作用在斜楔上

35、的外力取消后，工件仍处于夹紧状态。 此时，夹紧机构是在纯摩擦力的作用下，仍能保持其夹紧状态而不松开，其摩擦力的方向与工件企图退出的方向相反。通过受力分析，满足自锁的条件为RxFG，即： 因1与 2都很小，故取：- 2 1 则斜楔的自锁条件为： 1+ 2 根据钢和铁的摩擦系数，其摩擦角为 所以 100160；手动时取=6080，斜度常取1：10；气动时取 150300；此时不考虑自锁，增大楔角，可减小楔块移动行程，增大夹紧行程。12tantanWW002185Wang chenggang74 /541 斜楔夹紧机构4) 斜楔的结构特点与适用范围（1）斜楔零件结构简单、工作可靠。（2）斜楔的夹紧行

36、程较小，其行程与楔角的大小有关。（3）斜楔具有增力作用，增力系数为：（4）适合于毛坯质量较高的工件加工，工作中常与气缸、液压缸等联合使用实现自动夹紧。 如图6-47(b) 21tantan1QWipWang chenggang75 /54图6-47 斜楔夹紧机构Wang chenggang76 /542 螺旋夹紧机构1）螺旋夹紧机构的工作原理 其原理可看成是由螺旋升角为的平面楔，绕在圆柱体上形成的，螺母相当于斜面上的滑块，一般螺旋升角小于40。2）简单螺旋夹紧机构 如图6-49；其压块结构见图9-25所示。3）螺旋压板夹紧机构 螺杆与压板结合形成，参见图6-50。4）螺旋夹紧机构夹紧力计算 可

37、看成是绕在圆柱体上的斜楔，其受力分析与斜楔类似。 利用螺杆、螺母、垫圈和压板等元件夹紧工件的装置，称为螺旋夹紧机构。201tan2tandrLQWWang chenggang77 /54图6-49 简单螺旋夹紧机构Wang chenggang78 /54图9-25 螺旋夹紧机构的压块结构Wang chenggang79 /54图6-50 螺旋压板夹紧机构Wang chenggang80 /542 螺旋夹紧机构5）螺旋夹紧机构的特点和应用范围（1）结构简单，制造容易，夹紧可靠。其自锁性好。（2）螺旋夹紧机构是增力机构，其增力比大，可达到65140倍。（3）螺旋夹紧机构的夹紧行程可不受限制，常用于

38、手动夹紧，其缺点是夹紧动作慢，效率低，故可考虑采用快速螺旋夹紧机构。如图9-28所示。Wang chenggang81 /543 圆偏心夹紧机构 偏心夹紧机构是一种快速夹紧机构，常由偏心夹紧元件直接夹紧工件或与其他元件组合以实现对工件的快速夹紧。偏心夹紧元件（偏心轮）有两种形式：圆偏心和曲线偏心。圆偏心制造容易，应用较广。 1）圆偏心工作原理 2）圆偏心工作弧段的选择 如图9-29（b），取以P点为中心的左右300450AB弧段为工作弧段。 3）圆偏心的自锁条件 4）圆偏心的工作行程 5）圆偏心的夹紧力计算 6）圆偏心夹紧机构适应范围2014eDWang chenggang82 /541）圆偏

39、心工作原理 如图9-29所示的偏心圆，其几何中心为O1，半径为R1，回转中心为O，偏心距为e。若圆偏心的上半部装上手柄，当转动手柄带动圆偏心顺时针方向转动时，圆偏心与工件表面的接触点的距离不断增大，相当于弧形楔向前楔紧在工件与圆偏心回转销轴之间，从而夹紧工件。Wang chenggang83 /544）圆偏心的工作行程 如图9-29（a）所示，设圆偏心轮工作弧段为AB，理论上，当工作时，以A点夹紧最大极限尺寸的工件，以B点夹紧最小极限尺寸的工件，故其夹紧行程与被夹工件的尺寸公差T有关，除此以外，还要考虑如下因素：（1）为便于工件装卸而必须留有间隙：1 0.3mm；（2）夹紧机构在夹紧力作用下的

40、弹性变形： 2 =0.050.15mm；（3）工作弧段的行程贮备量： 3=0.10.3mm； 其总行程为：Smin=T + 1 + 2 + 3 当工作弧段在P点附近450时，对应弧段的工作行程为：S=1.4e，由此，可根据Smin算出偏心距e，再由公式：D (1420)e求出偏心轮直径D。Wang chenggang84 /544）圆偏心的夹紧力计算 对于圆偏心，其工作弧段各点的升角各不相同，产生的夹紧力也各不一样。如图9-29所示， 当圆偏心在P点附近某点夹紧工件时，其楔角p为最大，产生的夹紧力最小，因此，只要算出P点的夹紧力即可，圆偏心其它点的夹紧力都要大于此夹紧力。 如图9-30所示为圆

41、偏心的受力情况与分析，根据静力学的平衡条件，可以求得夹紧力为： 上式中， （当 p 很小时）。21tantan2pDLQWDeDeap2arctan2arcsinWang chenggang85 /54图9-30 圆偏心的受力情况与分析Wang chenggang86 /546）圆偏心夹紧机构的适应范围（1）夹紧力比较小，自锁性能不是很好，适合于切削力不大，且振动不是很大的场合。（2）为满足圆偏心夹紧的自锁条件，其夹紧行程较小。（3）对工件受压面的表面质量有一定要求，其受压面的位置变化要小。（4）常与其它夹紧元件联合使用。（5）它仍是一种增力机构，其增力比为1214。Wang chenggan

42、g87 /544 铰链夹紧机构 铰链夹紧机构常有三种基本结构形式：单臂铰链夹紧机构、双臂单作用铰链夹紧机构、双臂双作用铰链夹紧机构，见图6-54。 铰链夹紧机构同样是一种常用的增力夹紧机构，是一种铰链与杠杆组合的夹紧机构，其结构简单，增力比较大，缺点是自锁性较差。它常与气动、液动等力源联用。Wang chenggang88 /54图6-54 铰链夹紧机构Wang chenggang89 /544 铰链夹紧机构铰链夹紧机构的结构特点（1）铰链夹紧机构是一种增力机构，其增力比为1.54，对于单臂铰链夹紧机构，其增力比为：（2）铰链夹紧机构能改变力的方向；（3） 夹紧行程受限制；（4） 一般不考虑自

43、锁；若要自锁，须与其它自锁夹紧装置组合使用；（5）多与气动、液压装置连接使用。1 2tantan1QWiWang chenggang90 /545 联动夹紧机构需多点夹紧工件或同时夹紧几个工件时，为提高生产效率，可采用联动夹紧机构。如图6-556-55所示，多点夹紧机构中有一个重要的浮动浮动元件，在夹紧工件的过程中，若有一个夹紧点接触，该元件就能摆动或移动，使两个或多个夹紧点同时都与工件接触，直至最后均衡夹紧。 Wang chenggang91 /546 定心、对中夹紧机构 1）工作原理 利用定位夹紧元件的等速移动或均匀弹性变形的方式，来消除定位副制造不准确误差或定位尺寸偏差对定心或对中的不利

44、影响，使这些误差或偏差相对于所定中心的位置，能均匀而对称地分配在工件的定位基准面上。 当工件以中心线或对称平面为工序基准时，其定位基准也就是其中心线或对称平面，此时，若采用定心、对中夹紧机构装夹工件，其定位误差为零。 定心、对中夹紧机构是一种特殊夹紧机构，它使工件在被夹紧的过程中同时实现定位和夹紧两种作用。主要用于要求准确定心或对中的场合。Wang chenggang92 /546 定心、对中夹紧机构 2）基本类型（1）按定位夹紧元件等速移动原理来实现定心或对中夹紧 见图9-35：（a）左右螺旋机构； （b）楔块滑柱机构； （c）杠杆机构（2）按定位夹紧元件均匀弹性变形原理来实现定心或对中夹紧

45、 见图9-36：（a）弹簧夹头； （b）膜片卡爪； （c）蝶形簧片夹具 图9-37：液性塑料夹具Wang chenggang93 /54图9-35 按定位夹紧元件等速移动原理 工作的定心、对中夹紧机构示意图Wang chenggang94 /54图9-36 按定位夹紧元件均匀弹性原理 工作的定心、对中夹紧机构Wang chenggang95 /54图9-37 精车用液性塑料夹具Wang chenggang96 /546.4 6.4 其它装置及夹具体其它装置及夹具体二、 夹具的对刀装置一、 夹具的连接元件三、 夹紧的分度装置四、 夹具体Wang chenggang97 /54一、 夹具的连接元件夹具的连接元件将夹具在机床上进行定位夹紧的元件。两种形式：一种是将夹具安装在机床的工作台上，如铣床、刨床、钻床、镗床、平面磨床等夹具安装；另一种是将夹具安装到机床的回