工件在夹具中夹紧课件

1、 第三章工件在夹具中的夹紧1.夹紧装置的组成及基本要求工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的装置，称为夹紧装置。（1）动力源（2）夹紧机构 夹紧装置的组成中间递力机构夹紧元件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。中间递力机构的作用：设计夹具时应考虑的问题1.夹紧力（三要素：大小、方向、作用点）2.传力方式（手动、气动、液力、电力等）3.夹紧机构（增力、快速、机动等）2. 对夹紧装置的基本要求1）夹紧应有利于工件的定位而不能破坏工件在定位时所获得的正确位置；2）夹紧力大小应适当，使夹紧作用可靠，而且能够自锁。 3） 夹紧后工件的变形应尽可能小，不能因夹紧

2、变形而影响加工精度。4）夹紧机构的操作要方便、迅速、省力、安全。 3-2 夹紧力的确定必须合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点 (1)夹紧力方向的确定 1）主要夹紧力方向应垂直于主要定位面 夹紧力方向对镗孔位置精度的影响 2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小 3）夹紧力的作用方向应使工件变形尽可能小 二、夹紧力的作用点 1）夹紧力应作用在刚度较好部位 2）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件 形成的支承面内薄壁件的夹紧3）夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面 三、夹紧力大小的估算加工过程中，工件受到切削力、离心力、惯性力及重力等的作用，理论上夹紧力的作用应与上述力 (力矩)的作用相平衡

3、。但是切削力的大小和方向在加工过程中是变化的，因此夹紧力的大小只能进行粗略的估算。估算的方法如下。1)找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力。2)为了简便，只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。3)根据工件状态，列出力(力矩)的平衡方程式，解出夹紧力的大小，还应适当考虑安全系数。夹紧力的大小，对于保证定位稳定、夹紧可靠，确定夹紧装置的结构尺寸，都有着密切的关系。夹紧力的大小要适当。夹紧力过小则夹紧不牢靠，在加工过程中工件可能发生位移而破坏定位，其结果轻则影响加工质量，重则造成工件报废甚至发生安全事故。夹紧力过大会使工件变形，也会对加工质量不利。 夹紧力的大小根

4、据切削力、工件重力的大小、方向和相互位置关系具体计算，并乘以安全系数K ，一般精加工K =1.52，粗加工K = 2.53。1.根据加工简图，确定对工件夹紧的最不利的瞬时状态。钻削力P使工件压向定位面，有利于工件夹紧，而钻削扭矩M 将使工件绕中心旋转，当钻头的刃带进入切削时，产生的钻削扭矩最大，此时应为工件夹紧的最不利情况。2.按静力平衡原理列出平衡式并计算夹紧力W由图可知，钻削扭矩M有使工件产生转动的趋势，这需要由夹紧力W在夹紧点所产生的摩擦阻力矩及由钻削力P和夹紧力W所产生的支承反力在工件和定位面间产生的摩擦阻力矩相平衡，即有平衡式：M 1-夹紧力在压板与工件接触面间所引起的摩擦阻力矩,N

5、mM 2-由于切削力P和夹紧力W的作用，工件与定位支承面所产生的摩擦阻力矩,Nm因压板为活动件，故M 1的值可忽略不计，即M 1=0夹紧力W和钻削轴向力P是均匀作用在圆环形支承面上，设D和d为工件定位基面的内外圆直径，则得单位面积上得压力为：圆环形支承面上所产生得摩擦阻力矩按定积分原理求得，在支承面上取一圆环微面积积分得：实际夹紧力为：3-3 夹紧机构设计（1）斜楔夹紧机构工作原理：利用楔块的斜面将楔块的推力转变为夹紧力，从而夹紧工件。以斜楔为研究对象，夹紧时根据静力平衡原理，有 Q = F2+ W tg(+1) F2= W tan 2WWNQ2F2F11NQ = Wtan 2+ W tg(+

6、1) 1 = 2 = ，当 11，可用下式近似计算WWN2F2F11N夹紧力Q去除，斜楔受到F1、N等作用，要能自锁，必须满足下式 F2 Nsin(-1) 一般 1 = 2 = =57，故当 1014时自锁，一般取 =68 F2 = W tan 2W = N cos (-1)W tg2 Wtg(-1)即 2 (-1) 或 1 24）结构简单，但操作不方便。主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。斜楔夹紧的特点：2）有增力作用，扩力比 i = W /Q ，约等于3；3）夹紧行程小,h/s =tan，故 h 远小于 s ；1）能改变夹紧力作用力的方向；5）夹紧效率低夹持原则：1.楔块夹紧工件后应能

7、自锁，1 +2 为自锁条件2.一般钢铁的摩擦系数为0.10.15，取1 =2 = 57，故10143.为了安全可靠，取= 57楔块材料：通常用20钢渗碳，淬硬5862HRC（2）螺旋夹紧机构螺旋夹紧装置是从楔块夹紧装置转化而来的,相当于把楔块绕在圆柱体上,转动螺旋时即可夹紧工作. 螺旋夹紧特点： 1）结构简单，自锁性好，夹紧可靠； 2）扩力比约为80,远比斜楔夹紧力大； 3）夹紧行程不受限制； 4）夹紧动作慢，辅助时间长，效率低（三）夹紧力的计算WWNF2F1NQ12采用螺杆夹紧直径为100mm的工件，现已知切削力矩M3Nm.A、B及C点处的摩擦系数为0.18，V形块夹角900。若选取M121

8、.75的螺杆，手柄直径d=62mm，施于手柄上的力Q=80N,螺杆与螺母间的摩擦系数为0.15，试分析此夹紧是否可靠？ 三、偏心夹紧机构常见的偏心轮压板夹紧机构工作原理：利用转动中心与几何中心偏移的圆盘或轴作为夹紧元件。夹紧特点：结构简单，制造方便夹紧迅速，操作灵活行程小，增力小，自锁能力差适合夹紧力小、振动小的场合自锁条件：D/e 1420 1）圆偏心夹紧原理及其几何特性 偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，但各点升角不等， m、n处升角为为00， P处升角最大。OC点O 偏心轮工作时的旋转中心，点C为其工作圆面的几何中心，即圆心，以O点为圆形，om 为半径的圆称为圆偏心轮的基圆。OC圆偏心轮实际是

9、斜楔的一种变形，它与平斜楔和螺旋相比，主要特点是其工作表面上各夹紧点的升角不是一个常数，它随转角的改变而发生变化。升角：是工件上受压面与旋转半径的法线行程的夹角。从几何关系可知，它是由转轴中心O点和偏心几何中心C点，分别与夹紧点的连线所形成的夹角。 2）圆偏心夹紧的自锁条件 P点夹紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁 自锁条件 max 1 + 2 tgmax tg e/r , 取=0.10.15, 1-圆偏心轮与工件处的摩擦角。2-圆偏心轮与转轴处的摩擦角。d/e叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮的工作可靠性。得d/e1420自锁,在实际应用中，一般多采用f=0.15，偏心率d/e14的圆偏心轮作

10、夹紧元件OC圆偏心夹紧机构有效工作区域： 3）圆偏心夹紧的夹紧力 QLelM=Q L在此力矩M作用下，在夹紧点接触处，有一力Q/，产生的力矩与M平衡。/WWNF2F1NQ/H1H24）圆偏心的夹紧机构的适用范围1.由于圆偏心的夹紧力小，自锁性能一般，所以适用于切削负荷不大且无较大振动的场合。2.夹紧行程较小3.一般需与其它机构连用，很少用于直接夹紧。铰链夹紧机构常用的铰链夹紧机构的三种基本结构：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。一般由气缸带动铰链臂及压板转动夹紧或松开工件。铰链夹紧机构是一种增力机构，其结构简单，增力比大，摩擦损失小，但一般不具备自锁性能，常与具

11、有自锁性能的机构组成复合夹紧机构。所以铰链夹紧机构适用于多点、多件夹紧，在气动、液压夹具中获得广泛应用。五定心、对中夹紧机构1）螺旋定心夹紧机构螺旋式定心夹紧机构弹性夹头：螺母4（左）弹性筒夹2（左移）+向心收缩（锥套3）夹紧。2）弹性夹头弹性心轴：螺母4锥套3（左）弹性筒夹2外胀夹紧3）弹性心轴1-加具体2-薄壁套筒 3-液性塑料4-柱塞5-螺钉6-限位螺钉4）液性塑料夹具六联动夹紧机构（一）多点、多向夹紧机构（二）多件夹紧机构3-4 夹紧动力装置可分为：气动、液压、电磁、真空等1气动夹紧包括三个部分：第一部分为气源，第二部分为控制部分，第三部分为执行部分。2液压夹紧 液压夹紧是利用液压油为工作介质来传力的一种装置。它与气动夹紧比较，具有夹紧力稳定、吸收振动能力强等优点，但结构比较复杂、制造成本高，因此适用于大量生