夹紧装置设计课件

第四章夹紧装置设计

第一节夹紧装置的组成和基本要求

第二节确定夹紧力的基本原则

第三节常用的典型夹紧机构

第四节常用夹具元件第四章夹紧装置设计第一节夹紧装置的组成和基本要求第一节夹紧装置的组成和基本要求一、夹紧装置的组成夹紧装置由三部分组成，如图2-16所示。

1.动力装置动力装置是产生夹紧作用力的装置。通常是指机动夹紧时所用的气动、液压、电动等动力装置。

2.夹紧元件夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件。通过它和工件受压面的直接接触而完成夹紧动作。

3.中间传动机构中间传动机构是介于力源和夹紧元件之间的传力机构，它将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件。如铰链杠杆机构、斜楔机构等。下一页返回第一节夹紧装置的组成和基本要求一、夹紧装置的组成下一页返回第一节夹紧装置的组成和基本要求二、夹紧装置的基本要求

1.夹紧时不破坏工件在夹具中占有的正确位置。

2.夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面及产生夹紧变形。

3.夹紧机构操作安全、省力，夹紧迅速

4.夹紧机构的复杂程度、工作效率应与生产类型相适应。结构应尽量简单，便于制造与维修。

5.具有良好的自锁性能上一页返回第一节夹紧装置的组成和基本要求二、夹紧装置的基本要求上一页返第二节确定夹紧力的基本原则一、夹紧力作用点夹紧力作用点是指夹紧时，夹紧元件与工件表面的接触位置。它对工件夹紧的稳定性和变形有很大影响。

1.夹紧力的作用点应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承平面内，以保证确定定位的工件位置不被破坏

2.夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这对刚性差的工件尤为重要

3.夹紧力的作用点应尽可能靠近加工面，这样可以增加夹紧力的可靠性，防止和减少工件的振动。下一页返回第二节确定夹紧力的基本原则一、夹紧力作用点下一页返回第二节确定夹紧力的基本原则二、夹紧力的方向夹紧力的方向与工件定位基准所处的位置，以及工件所受外力的作用方向等有关。

1.夹紧力的作用方向应垂直于工件的主要定位基准，以保证加工精度。

2.夹紧力的作用方向应有利于减少所需的夹紧力的大小。下一页上一页返回第二节确定夹紧力的基本原则二、夹紧力的方向下一页上一页返回第二节确定夹紧力的基本原则三、夹紧力的大小夹紧力的大小，对工件装夹的可靠性、工件和夹具的变形、夹紧装置的复杂程度等都有很大的影响。计算夹紧力，通常将夹具和工件看成一个刚性系统以简化计算。然后根据工件受切削力、夹紧力(大型工件还应考虑重力、高速运动的工件还应考虑惯性力等)后达到静力平衡条件，计算出理沦夹紧力FJ0，再乘以安全系数K，作为实际所需的夹紧力F，即:

考虑到切削力的变化和工艺系统变形等因素，一般在粗加工时取K=2.53,精加工时取K=1.5~2。加工过程中切削力的作用点、方向和大小可能都在变化，估算夹紧力时应按最不利的情况考虑。上一页返回第二节确定夹紧力的基本原则三、夹紧力的大小上一页返回第三节常用的典型夹紧机构一、斜楔夹紧机构斜楔是夹紧机构中最基本的一种形式，它是利用斜面移动时所产生的压力来夹紧工件。在生产中，直接使用楔块楔紧工件的情况比较少。在手动夹紧中，楔块往往和其他机构联合使用，通常在气动和液压夹具中广泛应用。

图2-20为楔式铰链夹紧机构。当楔块2向左移动(在A-A刘面中)时，连板3同时带动两螺栓5向下移动，于是两压板4同时将工件压紧。

图2-21为楔式联动夹紧机构下一页返回第三节常用的典型夹紧机构一、斜楔夹紧机构下一页返回第三节常用的典型夹紧机构二、螺旋夹紧机构

1.单螺旋夹紧机构

图2-22(a)是最简单的螺旋夹紧机构，螺钉头部直接压紧工件表面。这种机构在使用时容易压坏工件表面，而且拧动螺钉时容易使工件产生转动，破坏原来的定位，一般应用较少。图2-22(b)中，螺杆3的头部通过活动的压块1与工件表面接触，在拧动螺杆时，压块不随螺杆转动，而只做轴向移动，可防止在夹紧时带动工件转动，并避免压坏工件表面。采用衬套2可以提高夹紧机构的使用寿命，当螺纹磨损时也可通过更换件2，迅速恢复螺旋夹紧功能。

2.螺旋压板夹紧机构

图2-23为螺旋压板夹紧机构。

3.快速夹紧机构

图2-24为快速夹紧机构下一页上一页返回第三节常用的典型夹紧机构二、螺旋夹紧机构下一页上一页返回第三节常用的典型夹紧机构四、定心夹紧机构定心夹紧机构能够在实现定心(定位基准与工序基准重合于工件对称中心或对称平面)作用的同时，起到将工件夹紧的作用。定心夹紧机构中与工件定位基准相接触的元件，既是定位元件，又是夹紧元件。定心夹紧机构是利用定位一夹紧元件的等速移动或均匀弹性变形的方式，来消除定位尺寸偏差对工件定心或对中的不利影响。因此，其基本类型可分为机械定心夹紧机构和弹性定心夹紧机构。下一页上一页返回第三节常用的典型夹紧机构四、定心夹紧机构下一页上一页返回第三节常用的典型夹紧机构1.机械定心夹紧机构一般三爪卡盘、双顶尖、等距移动双V形块等均为机械定心夹紧机构图2-26(a)所示为利用斜楔实现机械定心夹紧机构的形式。工作时推动锥体2向右移动，使三个卡爪1同时仲出，对工件内孔进行定心夹紧

2.弹性定心夹紧机构弹性定心夹紧机构常用于装夹轴、套类工件。图2-26(b)所示为用于工件以内孔为定位基面的弹簧心轴。旋转螺母4时，锥体1和锥套3迫使弹性简夹2上的簧瓣定心涨开，从而将工件定心夹紧。下一页上一页返回第三节常用的典型夹紧机构1.机械定心夹紧机构下一页上第三节常用的典型夹紧机构

五、铰链夹紧机构铰链夹紧机构是一种增力机构，它具有增力倍数较大，摩擦损失较小的优点，但自锁性较差，广泛应用于气动夹具中。

图2-27所示为铰链夹紧机构，当拉杆1向左移动时，拉杆上的斜面通过钢球4推动推杆3使两压板2将工件夹紧。六、常用典型夹紧机构图例

表2-29列出了较为常用的典型夹紧机构。上一页返回第三节常用的典型夹紧机构五、铰链夹紧机构上一页返回第四节常用夹具元件

一、夹紧件

1.螺母夹具中使用的螺母标准件主要有:带肩六角螺母、球面带肩螺母、菱形螺母等。

2.螺钉夹具中使用的螺钉标准件主要有:固定手柄压紧螺钉、阶形螺钉、内六角圆柱头螺钉等。

3.垫圈夹具中使用的垫圈标准件主要有:转动垫圈、球面垫圈、锥面垫圈、快换垫圈等。下一页返回第四节常用夹具元件

一、夹紧件下一页返回第四节常用夹具元件

4.压块夹具中使用的光面压块标准件。

5.压板夹具中使用的压板标准件主要有:移动压板、转动压板、偏压轮用压板、平压板、直压板、铰链压板、回转压板、钩形压板等。

6.偏心轮夹具用标准圆偏心轮参见表2-50，标准偏心轮用垫板参见表2-51。7.支座夹具用标准铰链支座见表2-52。8.快速夹紧装置夹具用标准快速夹紧装置参见表2-53下一页上一页返回第四节常用夹具元件

4.压块下一页上一页返回第四节常用夹具元件

9.操作件及其他标准元件夹具常用标准操作件有滚花把手、星形把手等。本书还列出了夹具常用的其他标准元件，如导板,铰链轴、圆柱螺旋压缩弹簧、法兰式气缸、膜片式气缸等。上一页返回第四节常用夹具元件

9.操作件及其他标准元件上一页返回图2-16夹紧装置返回图2-16夹紧装置返回图2-20楔式铰链夹紧机构返回图2-20楔式铰链夹紧机构返回图2-21楔式联动夹紧机构返回图2-21楔式联动夹紧机构返回图2-22单螺旋夹紧机构返回图2-22单螺旋夹紧机构返回图2-23螺旋压板夹紧机构返回图2-23螺旋压板夹紧机构返回图2-24快速夹紧机构返回图2-24快速夹紧机构返回图2-26定心夹紧机构返回图2-26定心夹紧机构返回图2-27铰链夹紧机构返回图2-27铰链夹紧机构返回表2-29常用典型夹紧机构下一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回夹紧装置设计课件表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构下一页上一页返回表2-29常用典型夹紧机构上一页返回表2-29常用典型夹紧机构上一页返回表2-50圆偏心轮返回表2-50圆偏心轮返回表2-51偏心轮用垫板返回表2-51偏心轮用垫板返回表2-52铰链支座返回下一页表2-52铰链支座返回下一页表2-52铰链支座返回上一页表2-52铰链支座返回上一页表2-53快速夹紧装置返回下一页表2-53快速夹紧装置返回下一页表2-53快速夹紧装置返回下一页上一页表2-53快速夹紧装置返回下一页上一页表2-53快速夹紧装置返回上一页表2-53快速夹紧装置返回上一页第四章夹紧装置设计

第一节夹紧装置的组成和基本要求

第二节确定夹紧力的基本原则

第三节常用的典型夹紧机构

第四节常用夹具元件第四章夹紧装置设计第一节夹紧装置的组成和基本要求第一节夹紧装置的组成和基本要求一、夹紧装置的组成夹紧装置由三部分组成，如图2-16所示。

1.动力装置动力装置是产生夹紧作用力的装置。通常是指机动夹紧时所用的气动、液压、电动等动力装置。

2.夹紧元件夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件。通过它和工件受压面的直接接触而完成夹紧动作。

3.中间传动机构中间传动机构是介于力源和夹紧元件之间的传力机构，它将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件。如铰链杠杆机构、斜楔机构等。下一页返回第一节夹紧装置的组成和基本要求一、夹紧装置的组成下一页返回第一节夹紧装置的组成和基本要求二、夹紧装置的基本要求

1.夹紧时不破坏工件在夹具中占有的正确位置。

2.夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面及产生夹紧变形。

3.夹紧机构操作安全、省力，夹紧迅速

4.夹紧机构的复杂程度、工作效率应与生产类型相适应。结构应尽量简单，便于制造与维修。

5.具有良好的自锁性能上一页返回第一节夹紧装置的组成和基本要求二、夹紧装置的基本要求上一页返第二节确定夹紧力的基本原则一、夹紧力作用点夹紧力作用点是指夹紧时，夹紧元件与工件表面的接触位置。它对工件夹紧的稳定性和变形有很大影响。

1.夹紧力的作用点应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承平面内，以保证确定定位的工件位置不被破坏

2.夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这对刚性差的工件尤为重要

3.夹紧力的作用点应尽可能靠近加工面，这样可以增加夹紧力的可靠性，防止和减少工件的振动。下一页返回第二节确定夹紧力的基本原则一、夹紧力作用点下一页返回第二节确定夹紧力的基本原则二、夹紧力的方向夹紧力的方向与工件定位基准所处的位置，以及工件所受外力的作用方向等有关。

1.夹紧力的作用方向应垂直于工件的主要定位基准，以保证加工精度。

2.夹紧力的作用方向应有利于减少所需的夹紧力的大小。下一页上一页返回第二节确定夹紧力的基本原则二、夹紧力的方向下一页上一页返回第二节确定夹紧力的基本原则三、夹紧力的大小夹紧力的大小，对工件装夹的可靠性、工件和夹具的变形、夹紧装置的复杂程度等都有很大的影响。计算夹紧力，通常将夹具和工件看成一个刚性系统以简化计算。然后根据工件受切削力、夹紧力(大型工件还应考虑重力、高速运动的工件还应考虑惯性力等)后达到静力平衡条件，计算出理沦夹紧力FJ0，再乘以安全系数K，作为实际所需的夹紧力F，即:

考虑到切削力的变化和工艺系统变形等因素，一般在粗加工时取K=2.53,精加工时取K=1.5~2。加工过程中切削力的作用点、方向和大小可能都在变化，估算夹紧力时应按最不利的情况考虑。上一页返回第二节确定夹紧力的基本原则三、夹紧力的大小上一页返回第三节常用的典型夹紧机构一、斜楔夹紧机构斜楔是夹紧机构中最基本的一种形式，它是利用斜面移动时所产生的压力来夹紧工件。在生产中，直接使用楔块楔紧工件的情况比较少。在手动夹紧中，楔块往往和其他机构联合使用，通常在气动和液压夹具中广泛应用。

图2-20为楔式铰链夹紧机构。当楔块2向左移动(在A-A刘面中)时，连板3同时带动两螺栓5向下移动，于是两压板4同时将工件压紧。

图2-21为楔式联动夹紧机构下一页返回第三节常用的典型夹紧机构一、斜楔夹紧机构下一页返回第三节常用的典型夹紧机构二、螺旋夹紧机构

1.单螺旋夹紧机构

图2-22(a)是最简单的螺旋夹紧机构，螺钉头部直接压紧工件表面。这种机构在使用时容易压坏工件表面，而且拧动螺钉时容易使工件产生转动，破坏原来的定位，一般应用较少。图2-22(b)中，螺杆3的头部通过活动的压块1与工件表面接触，在拧动螺杆时，压块不随螺杆转动，而只做轴向移动，可防止在夹紧时带动工件转动，并避免压坏工件表面。采用衬套2可以提高夹紧机构的使用寿命，当螺纹磨损时也可通过更换件2，迅速恢复螺旋夹紧功能。

2.螺旋压板夹紧机构

图2-23为螺旋压板夹紧机构。

3.快速夹紧机构

图2-24为快速夹紧机构下一页上一页返回第三节常用的典型夹紧机构二、螺旋夹紧机构下一页上一页返回第三节常用的典型夹紧机构四、定心夹紧机构定心夹紧机构能够在实现定心(定位基准与工序基准重合于工件对称中心或对称平面)作用的同时，起到将工件夹紧的作用。定心夹紧机构中与工件定位基准相接触的元件，既是定位元件，又是夹紧元件。定心夹紧机构是利用定位一夹紧元件的等速移动或均匀弹性变形的方式，来消除定位尺寸偏差对工件定心或对中的不利影响。因此，其基本类型可分为机械定心夹紧机构和弹性定心夹紧机构。下一页上一页返回第三节常用的典型夹紧机构四、定心夹紧机构下一页上一页返回第三节常用的典型夹紧机构1.机械定心夹紧机构一般三爪卡盘、双顶尖、等距移动双V形块等均为机械定心夹紧机构图2-26(a)所示为利用斜楔实现机械定心夹紧机构的形式。工作时推动锥体2向右移动，使三个卡爪1同时仲出，对工件内孔进行定心夹紧

2.弹性定心夹紧机构弹性定心夹紧机构常用于装夹轴、套类工件。图2-26(b)所示为用于工件以内孔为定位基面的弹簧心轴。旋转螺母4时，锥体1和锥套3迫使弹性简夹2上的簧瓣定心涨开，从而将工件定心夹紧。下一页上一页返回第三节常用的典型夹紧机构1.机械定心夹紧机构下一页上第三节常用的典型夹紧机构

五、铰链夹紧机构铰链夹紧机构是一种增力机构，它具有增力倍数较大，摩擦损失较小的优点，但自锁性较差，广泛应用于气动夹具中。

图2-27所示为铰链夹紧机构，当拉杆1向左移动时，拉杆上的斜面通过钢球4推动推杆3使两压板2将工件夹紧。六、常用典型夹紧机构图例

表2-29列出了较为常用的典型夹紧机构。上一页返回第三节常用的典型夹紧机构五、铰链夹紧机构上一页返回第四节常用夹具元件

一、夹紧件

1.螺母夹具中使用的螺母标准件主要有:带肩六角螺母、球面带肩螺母、菱形螺母等。

2.螺钉夹具中使用的螺钉标准件主要有:固定手柄压紧螺钉、阶形螺钉、内六角圆柱头螺钉等。

3.垫圈夹具中使用的垫圈标准件主要有:转动垫圈、球面垫圈、锥面垫圈、快换垫圈等。下一页返回第四节常用夹具元件

一、夹紧件下一页返回第四节常用夹具元件

4.压块夹具中使用的光面压块标准件。

5.压板夹具中使用的压板标准件主要有:移动压板、转动压板、偏压轮用压板、平压板、直压板、铰链压板、回转压板、钩形压板等。

6.偏心轮夹具用标准圆偏心轮参见表2-50，标准偏心轮用垫板参见表2-51。7.支座夹具用标准铰链支座见表2-52。8.快速夹紧装置夹具用标准快速夹紧装置参见表2-53下一页上一页返回第四节常用夹具元件

4.压块下一页上一页返回第四节常用夹具元件

9.操作件及其他标准元件夹具常用标准操作件有滚花把手、星形把手等。本书还列出了夹具常用的其他标准元件，如导板,铰链轴、圆柱螺旋压缩弹簧、法兰式气缸、膜片式气缸等。上一页返回第四节常用夹具元件

9.操作件及其他标准元件上一页返回图2-16夹紧装置返回图2-16夹紧装置返回图2-20楔式铰链夹紧机构返回图2-20楔式铰链夹紧机构返回图2-21楔式联动夹紧机构返回图2-21楔式联动夹紧机构返回图2-22单螺旋夹紧机构返回图2-22单螺旋夹紧机构返回图2-23螺旋压板夹紧机构返回图2-23螺旋压板夹紧机构返回图2-24快速夹紧机构返回图2-24快速夹紧机构返回图2-26定心夹紧机构返回图2-26定心夹紧机构返回图2-27铰链