数控加工工艺第六讲

数控加工工艺第六讲第一页，共九十一页，编辑于2023年，星期日Chapter5、机床夹具本章要点机床夹具概述工件在夹具上的定位工件夹紧各类机床夹具夹具设计步骤与方法柔性夹具计算机辅助夹具设计第二页，共九十一页，编辑于2023年，星期日第5章

机床夹具设计5.1

机床夹具概述

Introductiontothemachinefixturaltool第三页，共九十一页，编辑于2023年，星期日夹具？在机床上对工件进行加工时，为保证加工精度和提高生产率，使工件在机床上相对刀具占有正确位置的辅助装置。对机械加工质量、工人劳动强度、生产率和生产成本有直接影响。比直接装夹和划线找正等方法更为快捷有效5.1.1机床夹具定义和组成第四页，共九十一页，编辑于2023年，星期日

连杆铣槽夹具1—菱形销

2—对刀块

3—定位键

4—夹具底板

5—圆柱销

6—工件

7—弹簧

8—螺栓

9—螺母

10—压板

11—止动销

5.1.1机床夹具定义和组成第五页，共九十一页，编辑于2023年，星期日

铣轴端槽夹具1—V型块

2—支撑套

3—手柄

4—定向键

5—夹具体

6—对刀块5.1.1机床夹具定义和组成第六页，共九十一页，编辑于2023年，星期日夹具工作的要点使工件在夹具中占有正确的位置；（工件在夹具中的定位）夹具对机床有准确的相对位置（夹具相对机床的定位）定位元件的定位工作面对于夹具与机床相联接的表面之间有准确的相对位置，从而满足工件加工面对定位基准的相互位置精度要求；刀具相对定位元件的定位工作面调整到准确位置，保证刀具在工件上加工出的表面对工件定位基准的位置尺寸；（对刀）定位始终可靠，需要夹紧。5.1.1机床夹具定义和组成第七页，共九十一页，编辑于2023年，星期日夹具的组成1、定位元件用以确定工件在夹具中的位置2、夹紧装置保持工件在夹具中的既定位置加工过程中不因外力而改变位置3、对刀与导引元件预先调整夹具相对于刀具的位置4、联接元件和联接表面确定夹具在机床上的位置5、夹具体夹具的各种元件、装置联结成一个整体的基础件6、其它装置一些特殊需要而设置的装置

5.1.1机床夹具定义和组成第八页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.1.2机床夹具功能1）保证加工质量

用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。2）提高生产效率，降低生产成本

使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削用量；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。3）扩大机床工艺范围

根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工。4）减轻工人劳动强度，保证安全生产

夹具功能第九页，共九十一页，编辑于2023年，星期日三爪卡盘四爪卡盘万向平口钳回转工作台分度头通用夹具5.1.3机床夹具分类第十页，共九十一页，编辑于2023年，星期日专用夹具

43φDL零件工序简图5.1.3机床夹具分类第十一页，共九十一页，编辑于2023年，星期日零件工序简图43φDLLφD43φD43LφDL34φDL43φDL34成组夹具KH1KH2KH3KH45.1.3机床夹具分类第十二页，共九十一页，编辑于2023年，星期日组合夹具实例5.1.3机床夹具分类第十三页，共九十一页，编辑于2023年，星期日可分为钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具等。◆按使用机床划分可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、真空夹具、电动夹具等。◆按夹紧力源划分气动虎钳液压夹具5.1.3机床夹具分类第十四页，共九十一页，编辑于2023年，星期日第5章

机床夹具设计5.2

工件在夹具上的定位Theworkpiecepositioninginthefixture第十五页，共九十一页，编辑于2023年，星期日定位的概念定位——使工件占据规定的位置夹紧——使该既定位置固定下来安装——是指工件从定位到夹紧的过程注意：首先选择与夹具定位元件接触的表面，即选择工件的定位基准。工件的定位基准一旦选定，则工件的定位方案、夹具的定位元件也就基本确定了。足够的精度。足够的硬度和耐磨性。足够的刚度和强度。工艺性要好。便于清除切屑。定位元件的基本要求5.2工件在夹具上定位第十六页，共九十一页，编辑于2023年，星期日工件以平面定位固定支承支承钉支承板为保持几个支承板的等高性应:严格控制其高度公差装配后统一磨削在设计时应注意，支承板定位表面应被工件定位表面完全遮盖，即其面积小于工件定位表面面积，以使定位元件均匀磨损。5.2.1定位方法与定位元件第十七页，共九十一页，编辑于2023年，星期日

可调支承——支承点的位置可以在一定高度范围内调整的支承。当工件定位表面不规整或工件批与批之间毛坯尺寸变化较大时，常用可调支承。可调支承注意：每一批工件都要对可调支承进行调整，且调整完后一定要锁紧，即将该位置固定。5.2.1定位方法与定位元件第十八页，共九十一页，编辑于2023年，星期日自位支承

自位支承——又称浮动支承。在定位过程中，支承点可以自动调整其位置以适应工件定位表面的变化。只限制一个自由度，可提高工件的安装刚性和稳定性。5.2.1定位方法与定位元件第十九页，共九十一页，编辑于2023年，星期日

辅助支承——在工件完成定位后才参与支承，它不起定位作用，而只起支承作用，常用于在加工过程中加强被加工部位的刚度，提高切削稳定性。

辅助支承5.2.1定位方法与定位元件第二十页，共九十一页，编辑于2023年，星期日平面定位元件的选用面积较小的基准平面选用支承钉面积较大、平面度精度较高的基准平面定位选用支承板毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承毛坯面作基准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分别选用可调支承当工件定位基准面需提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用辅助支承5.2.1定位方法与定位元件第二十一页，共九十一页，编辑于2023年，星期日工件以圆柱孔定位心轴——在车、铣、磨、齿轮加工等机床上加工套筒类和盘类零件。心轴刚性心轴弹性心轴自动定心心轴液塑心轴…过盈配合间隙配合小锥度心轴过盈配合心轴间隙配合心轴小锥度心轴5.2.1定位方法与定位元件第二十二页，共九十一页，编辑于2023年，星期日工件以圆柱孔定位心轴弹性心轴5.2.1定位方法与定位元件第二十三页，共九十一页，编辑于2023年，星期日工件以圆柱孔定位心轴自动定心心轴1—螺母2—弹簧3—活块123AB5.2.1定位方法与定位元件第二十四页，共九十一页，编辑于2023年，星期日工件以圆柱孔定位心轴液塑心轴5.2.1定位方法与定位元件第二十五页，共九十一页，编辑于2023年，星期日工件以圆柱孔定位定位销：工件上定位内孔较小时，常选定位销定位销圆柱定位销圆锥定位销菱形定位销圆柱定位销5.2.1定位方法与定位元件第二十六页，共九十一页，编辑于2023年，星期日工件以圆柱孔定位定位销菱形销锥形销5.2.1定位方法与定位元件第二十七页，共九十一页，编辑于2023年，星期日工件以外圆柱面定位套筒套筒定位当工件对称度要求较高时，选用V形块当工件定位圆柱面精度较高时，可选用定位套或半圆形定位座5.2.1定位方法与定位元件第二十八页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.2.1定位方法与定位元件第二十九页，共九十一页，编辑于2023年，星期日对于有些大型工件，不便从轴向安装，此时可利用半圆套定位。如下图上半圆夹紧，下半圆定位。半圆套5.2.1定位方法与定位元件第三十页，共九十一页，编辑于2023年，星期日V形块的结构类型

图a用于短精基准图b用于较长粗基准图c用于长基准，精基准图d较粗大工件，可镶钢垫，提高耐磨性，节约钢材工件以外圆柱面定位

V形块（支承定位）5.2.1定位方法与定位元件第三十一页，共九十一页，编辑于2023年，星期日工件以外圆柱面定位

V形块（支承定位）V形块当α＝90°时，有：5.2.1定位方法与定位元件第三十二页，共九十一页，编辑于2023年，星期日工件以其他表面定位工件以锥面定位工件以齿面定位5.2.1定位方法与定位元件第三十三页，共九十一页，编辑于2023年，星期日生产中最常见的“一面两孔”定位“一面两孔”定位的特点：容易实现基准统一；位置精度高；一面两孔定位5.2.1定位方法与定位元件第三十四页，共九十一页，编辑于2023年，星期日一面两孔定位

一面两孔定位菱形销宽度尺寸计算BbD2d2O2O’2ACL±1/2TLKL±1/2TLXD1d1O1式中b——菱形销宽度；

D1，D2——与圆柱销和菱形销配合孔最小直径；

Δ1min，Δ2min——孔1、2与销1、2的最小间隙；

TLK，TLX——两孔和两销中心距的公差。5.2.1定位方法与定位元件第三十五页，共九十一页，编辑于2023年，星期日一面两孔定位设计计算1）确定两销中心距尺寸及公差：取工件两孔中心距基本尺寸为两销中心距基本尺寸，其公差取工件孔中心距公差的1/5～1/32）确定圆柱销直径及其公差：取相应孔的最小直径作为圆柱销直径的基本尺寸，其公差一般取g6或f7。3）确定菱形销宽度、直径及其公差：按有关标准（见下表）选取菱形销的宽度b；然后按前式计算菱形销与其配合孔的最小间隙Δ2min；再计算菱形销直径的基本尺寸：d2＝D2－Δ2min；最后按h6或h7确定菱形销直径公差。菱形销结构尺寸d＞3～6＞6～8＞8～20＞20～25＞25～32＞32～40＞40～50Bd－0.5d－1d－2d－3d－4d－5d－6b11233345b2345568（单位：mm）b——削边销计算宽度b1——修圆后留下的圆柱部分宽度5.2.1定位方法与定位元件第三十六页，共九十一页，编辑于2023年，星期日【例1】

设计计算图6-1夹具两销定位的有关尺寸。【解】取两销中心距（57±0.02)mm

取圆柱销直径为d1=φ42.6g6mm

选取菱形销的宽度b=4mm

计算菱形销与其配合孔的最小间隙确定菱形销的公差

第三十七页，共九十一页，编辑于2023年，星期日使用机床夹具时，加工误差由三部分组成：定位误差△DW

基准位置误差△JW

1、安装误差△AZ基准不重合误差△BC夹紧误差△JJ对刀误差△DO

2、对定误差△DD

夹具位置误差△W力变形、热变形3、过程误差△GC机床、夹具、刀具的磨损

5.2.2定位误差计算第三十八页，共九十一页，编辑于2023年，星期日要保证加工精度,必须满足加工误差不等式：△AZ+△DD+△GC≤T

T—工件公差一般可平均分配△AZ≤（1/3）T△DD≤（1/3）T△GC≤（1/3）T

也可给△GC留（1/3）T、（2/3）T在△AZ、△DD之间进行调整5.2.2定位误差计算第三十九页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.2.2定位误差计算

定位误差的概念例如在轴上铣键槽，要求保证槽底至轴心的距离H。若采用V型块定位，键槽铣刀按规定尺寸H调整好位置。实际加工时，由于工件直径存在公差，会使轴心位置发生变化。此变化量就是由于工件的定位而引起的加工误差，故称为定位误差。定位误差HOAO1O2ΔDW定位误差是由于工件在夹具上（或机床上）定位不准确而引起的加工误差。第四十页，共九十一页，编辑于2023年，星期日1）由于工件定位表面或夹具定位元件制作不准确引起的定位误差，称为基准位置误差，如前页图所示例子。2）由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位误差，称为基准不重合误差。

右图所示工件以底面定位铣台阶面，要求保证尺寸a，即工序基准为工件顶面。如刀具已调整好位置，则由于尺寸b的误差会使工件顶面位置发生变化，从而使工序尺寸a产生误差。bΔDWa由于基准不重合引起的定位误差工序基准

定位基准5.2.2定位误差计算

定位误差的来源第四十一页，共九十一页，编辑于2023年，星期日1）合成法△DW＝△BCcosα±△JWcosβ式中△DW——定位误差；△BC——基准不重合误差；△JW——基准位置误差；α——基准不重合误差与加工方向的夹角；β——基准位置误差与加工方向的夹角。

注意:式中“±号”的选取：当某种因素引起的、变动趋势相同时，取“+”号；当、变动方向相反时，取“-”号。5.2.2定位误差计算

第四十二页，共九十一页，编辑于2023年，星期日

2）定义法利用定义法计算△DW步骤：①明确工序要求（加工要求方向）②找出工序基准③计算工序基准在加工方向上最大变动量工件以平面定位时的定位误差定位基准：平面；定位元件工作面：平面===>易加工平整，接触良好===>所以△JW=0,△DW=△JB

（注：若是毛坯面，则仍有△JW）5.2.2定位误差计算第四十三页，共九十一页，编辑于2023年，星期日3）微分法

根据定位误差的定义，要计算定位误差，必须确定工序基准在加工要求方向上最大的变动量，而这个变动量相对于基本尺寸而言是个微量，因而可将这个变动量视为某个基本尺寸的微分。微分法是把工序基准与夹具上在加工要求方向上某固定点相连后得到一线段，用几何的方法得出该线段的表达式，然后对该表达式进行微分，再将各尺寸误差视为微小增量，取绝对值后代替微分，最后以公差代替尺寸误差，就可以得到定位误差的表达式。5.2.2定位误差计算第四十四页，共九十一页，编辑于2023年，星期日定义法通过两个极限位置求解定位误差，既有效又简洁；合成法避免了用极限位置求解定位误差时复杂的位移计算，还有助于正确理解定位误差产生的原因；微分法在解决较复杂的定位误差分析计算问题时有明显的优势，但有时不易建立工序基准与夹具上固定点的关系式，无法进行计算。第四十五页，共九十一页，编辑于2023年，星期日【例1】

一批工件用“调整法”铣缺口，定位有a）、b）两种方案，如图所示。试计算两种情况下工序尺寸20的定位误差。【解】（1）合成法

a）△DW.20=△BC+△JW=T40+0=0.28+0=0.28(mm)≥T20/3=0.3/3=0.1(mm)

不能够采用此种定位方案。

b）△DW.20=△BC+△JW=0+0=0

故可以采用此种定位方案。工件以平面定位第四十六页，共九十一页，编辑于2023年，星期日（2）微分法先建立工序基准到某一固定点距离的关系式，然后对其进行微分。

a）工序基准A到定位表面B的距离刚好就是工件的高度尺寸H±TH=40±0.14

对其进行微分：△DW|20≈dH＝δH=TH＝0.28（mm）b)工序基准到定位表面的距离是一个固定的常值，常值的微分是0。△DW|20=0

工件以平面定位第四十七页，共九十一页，编辑于2023年，星期日（3）定义法

a）

1、加工方向：竖直

2、工序基准：A面

3、计算工序基准在加工方向上的最大变动量

△DW|20=T20=0.28(mm)b)

△DW|20=0

工件以平面定位第四十八页，共九十一页，编辑于2023年，星期日【例2】如下图所示，以A面定位加工φ20H8孔，求加工尺寸40±0.1mm的定位误差。【解】设计基准B与定位基准A不重合，因此将产生基准不重合误差ΔJW＝0mmΔJB＝0.025-(0.025)+0.05-(-0.05)mm=0.15mmΔDW＝ΔJW

+ΔJB

＝0.15mm工件以外圆定位

第四十九页，共九十一页，编辑于2023年，星期日【例】有一批轴件.在支承上定位铣键槽.保证相应的工序要求，求各工序要求定位误差是多少？【解】（仅使用定义法）

△DW|H=Td/2△DW|b=0△DW|÷=Td/2

工件以外圆定位

第五十页，共九十一页，编辑于2023年，星期日【例】有一批轴件,现用调整法铣一缺口。定位方案如图.试求工序尺寸A、B的定位误差工件以外圆定位

第五十一页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3

工件的夹紧Workpiececlamping第5章

机床夹具设计第五十二页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.1

对工件夹紧装置要求

在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置夹紧力大小适当——夹紧机构应能保证在加工过程中工件不产生松动或振动，同时又要避免工件产生不适当的变形和表面损伤夹紧机构一般应有自锁作用夹紧装置应操作方便、省力、安全夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与生产批量和生产方式相适应。结构设计应力求简单、紧凑，并尽量采用标准化元件

第五十三页，共九十一页，编辑于2023年，星期日夹紧装置的组成动力源装置：它是产生夹紧作用力的装置传力机构：传递力的机构，其作用是：改变作用力的方向；改变作用力的大小；具有一定的自锁性能，以保证夹紧可靠。夹紧元件：它是直接与工件接触完成夹紧作用的元件第五十四页，共九十一页，编辑于2023年，星期日设计夹具时应考虑的问题夹紧力（三要素：大小、方向、作用点）传力方式（手动、气动、液力、电力等）夹紧机构（增力、快速、机动等）第五十五页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.2夹紧力的确定

夹紧力方向选择夹紧力作用方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位。为此一般要求主要夹紧力垂直指向主要定位面夹紧力方向选择（1）夹紧力方向选择（2）夹紧力作用方向应尽量与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力第五十六页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.2夹紧力的确定

夹紧力方向选择夹紧力作用方向应尽量与工件刚度大的方向相一致，以减小工件夹紧变形夹紧力方向选择（3）第五十七页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.2夹紧力的确定

夹紧力作用点选择夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面内，以保证工件已获得的定位不变

a）b）夹紧力作用点的选择（1）第五十八页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.2夹紧力的确定

夹紧力作用点选择夹紧力作用点应处于工件刚性较好的部位，以减小工件夹紧变形

夹紧力作用点选择（2）第五十九页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.2夹紧力的确定

夹紧力作用点选择夹紧力作用点应尽量靠近加工表面，以减小切削力对工件造成的翻转力矩。必要时应在工件刚度差的部位增加辅助支承并施加夹紧力，以减小切削过程中的振动和变形

夹紧力作用点选择（3）第六十页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.2夹紧力的确定

夹紧力大小估算

估算夹紧力一般方法——将工件视为分离体，并分析作用在工件上的各种力，再根据力系平衡条件，确定保持工件平衡所需最小夹紧力，最后将最小夹紧力乘以一适当的安全系数车削时夹紧力的估算d0d【例】估算图示车削夹紧力由上式可求出最小夹紧力，再乘以安全系数k，得到所需的夹紧力：【解】只考虑主切削力Fc所产生的力矩与卡爪夹紧力Fj所产生的力矩相平衡，有：第六十一页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.2夹紧力的确定

【例】估算图示铣削夹紧力由上式可求出最小夹紧力，再乘以安全系数k，得到所需的夹紧力：铣削时夹紧力的估算【解】开始铣削时的受力情况最为不利。此时在力矩FaL的作用下有使工件绕O点转动的趋势，与之相平衡的是作用在A、B点上的夹紧力反力所构成的摩擦力矩。根据力矩平衡条件有：第六十二页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.2夹紧力的确定

夹紧力大小估算

安全系数——通常取1.5～2.5。精加工和连续切削时取小值，粗加工或断续切削时取大值。当夹紧力与切削力方向相反时，可取2.5～3

摩擦系数——主要取决于工件与夹具支承件或夹紧件之间的接触形式，具体数值可参考下表：不同表面的摩擦因数接触表面特征摩擦因数光滑表面直沟槽，方向与切削方向一致直沟槽，方向与切削方向垂直交错网状沟槽0.15～0.250.25～0.350.4～0.50.6～0.8第六十三页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.2夹紧力的确定夹紧力大小的确定要足够防止加工时松动使工件受压变形小，刚性差的工件应均匀加压在实际的加工中，对于小件，往往不需要计算夹紧力，可根据经验进行设计。大批量生产或者是新产品上马时，可查阅夹具设计手册，利用给定的现成公式来估算夹紧力的大小。

夹紧力三要素的确定，是一个综合性问题，必须考虑工件的结构特点、加工工艺方法、定位元件的结构和布置等多种因素。第六十四页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.3常用夹紧机构

斜楔夹紧机构斜楔夹紧的翻转式钻模第六十五页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.3常用夹紧机构

斜楔夹紧机构

夹紧力——取斜楔为分离体，分析其所受作用力，并根据力平衡条件，可得到直接采用斜楔夹紧时的夹紧力为：

式中Fj

——可获得的夹紧力（N）

Fx

——作用在斜楔上的原始力（N）

φ1——斜楔与工件间摩擦角（°）

φ2——斜楔与夹具体间摩擦角（°）

α

——斜楔的楔角（°）工作原理：利用楔块的斜面将楔块的推力转变为夹紧力，从而夹紧工件第六十六页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.3常用夹紧机构

斜楔夹紧机构

自锁条件——当工件夹紧并撤除原始力Fx后，夹紧机构依靠摩擦力的作用，仍能保持对工件的夹紧状态的现象称为自锁。α≤φ1＋φ2

钢铁表面间的摩擦因数一般为ƒ=0.1～0.15，可知摩擦角φ1和φ2的值为5.75°～8.5°。因此，斜楔夹紧机构满足自锁的条件是：α≤11.5°～17°但为了保证自锁可靠，一般取α为10°～15°；手动夹具一般取为6～8°。第六十七页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.3常用夹紧机构

Fj/Fx=1/(tanφ1＋tan(α+φ2))若取φ1＝φ2＝6°，α＝10°带入上式i=2.6.

増力比——是指在夹紧原始力Fx作用下，夹紧机构所能产生的夹紧力Fj和Fx的比值。第六十八页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.3常用夹紧机构楔角α越小，则产生的夹紧力Fj就越大，而要保证必要的夹紧行程S，必须加大斜楔的移动行程L，致使结构不紧凑，夹紧速度变慢。所以在选择楔角α时，必须同时兼顾增力比和夹紧行程，不可顾此失彼。现场中可以采用“双楔角”的斜楔

行程比——一般把斜楔的移动行程L与工作需要的夹紧行程S的比值，称为行程比，它一定程度上反映了对某一工件夹紧的夹紧机构的尺寸大小。L/S＝1/tanα第六十九页，共九十一页，编辑于2023年，星期日双升角斜楔滑块夹紧机构1—夹具体2—斜楔3—工件双升角斜楔机构：大升角迅速趋近工件小升角夹紧工件、自锁5.3.3常用夹紧机构第七十页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.3常用夹紧机构夹紧特点：结构简单，有增力作用。一般扩力比Q/F≈3。具有自锁特性：自锁条件<1+2楔块夹紧行程小，夹紧力小，夹紧和松开均需敲击，直接应用不方便，用作增力机构，常与机械、汽动、液压机构联动。楔块材料：通常用20钢渗碳，淬硬58~62HRC斜楔夹紧机构第七十一页，共九十一页，编辑于2023年，星期日6.3.3常用夹紧机构

螺旋夹紧机构

夹紧力——螺旋可视为绕在圆柱体上的斜楔，因此可从斜楔公式直接导出螺旋夹紧力计算公式：

式中Fj

——沿螺旋轴向作用的夹紧力（N）

Fx——作用在扳手上的力（N）

L——作用力的力臂（mm）

d0——螺纹中径（mm）

α

——螺纹升角（°）

φ’1——螺纹副的当量摩擦角（°）

φ2——螺杆（或螺母）端部与工件（或压板）之间的当量摩擦角（°）

r’

——螺杆（或螺母）端部与工件（或压板）之间的当量摩擦半径（mm）1-螺母2-螺杆3-工件第七十二页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.3常用夹紧机构

螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构示例第七十三页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.3常用夹紧机构

2r2RRβⅢⅡⅠ压块形状当量摩擦半径计算公式矩形螺纹梯形螺纹三角螺纹螺纹形状当量摩擦角计算公式60°30°压紧螺钉端部的当量摩擦半径r1的值与螺杆头部（或压块）的结构有关

第七十四页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.3常用夹紧机构

计算准确性——由于φ’1

与φ2数值在很大范围内变化，要获得准确结果很困难。目前许多手册给出的数据大多以摩擦系数μ＝0.1为依据的，这与实际情况出入较大。当需要准确确定螺旋夹紧力时，需要采用实验方法。

力矩与夹紧力的关系实验（8mm系列组合夹具）Fj

＝kt

×Ts

第七十五页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.3常用夹紧机构

自锁条件——螺旋夹紧机构的自锁条件和斜楔夹紧机构相同，即也可写为

α≤φ1＋φ2螺旋夹紧机构的螺旋升角α很小（一般为2°～4°），故自锁性能好。

増力比——因为螺旋升角小于斜楔的楔角，螺旋夹紧机构的扩力作用远大于斜楔夹紧机构。如一个M10的螺钉，手柄长度120mm,其增力比约为140。若原始作用力FX＝25N(2.5kg),则会产生Fj=3500N(350kg)的作用力。第七十六页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.3常用夹紧机构

螺旋夹紧特点——结构简单，易于制造，增力比大，自锁性能好，在手动夹紧中应用广泛。缺点是动作较慢，为提高作效率，可采用一些快撤装置。

两种快撤机构（螺旋夹紧）第七十七页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.3常用夹紧机构

偏心夹紧机构几种偏心夹紧机构

偏心夹紧机构示例第七十八页，共九十一页，编辑于2023年，星期日6.3.3常用夹紧机构

圆偏心轮展开

楔角计算——可将偏心轮视为一楔角变化的斜楔，圆偏心轮展开如图示

式中α

——偏心轮的楔角（°）

e

——偏心轮的偏心量（mm）

R——偏心轮的半径（mm）

γ

——偏心轮作用点（X点）与起始点（O点）之间圆弧所对应的圆心角（°）h=O1X-O1M=R-e

cosγα

=tan(O2M/MX)第七十九页，共九十一页，编辑于2023年，星期日5.3.3常用夹紧机构

夹紧力——式中Fj

——夹紧力（N）

FS

——作用在手柄上的原始力（N）

L

——作用力的力臂（mm）

ρ——偏心转动中心到作用点之间的距离（mm）

α

——偏心轮楔角，参考式6-1