《夹具数字化设计》课件-3.5.1-1夹紧装置概述

1夹具数字化设计夹紧装置概述2课程导入夹紧装置通过施加夹紧力对工件进行夹紧。那么如何选择夹紧力方向、作用点？如何估算工件加工所需夹紧力的大小呢？这就是本次课学习的内容。3夹紧的目的是把工件压紧、夹牢在定位元件上，使其在外力的作用下不移动，保持已占据的正确位置。夹紧机构是把工件在夹具中压紧、夹牢的装置。夹紧装置的要求工件不移动原则工件不变形原则自动化、复杂化程度与生产纲领相一致工件不振动原则安全、方便、省力夹紧装置的基本要求4典型夹紧装置由三部分组成，即力源装置、中间传力机构、夹紧元件，如图所示。夹紧装置的组成气压夹紧装置的组成1一气缸；2一斜楔；3一滚子；4一压板；5一工件力源装置：这是产生夹紧作用力的核心部分。动力源装置可以分为手动夹紧和机动夹紧两大类。中间传力机构：它将力源产生的夹紧力传给夹紧元件，然后由夹紧元件最终完成对工件的夹紧。夹紧元件：它是实现夹紧的最终执行元件，通过它和工件直接接触而完成夹紧工件。5夹紧力是矢量，包含力的大小、方向、作用点三个要素。夹紧力的三要素夹紧力用字母Fw表示，其图示可用带箭头线段表示，长短表示力的大小，箭头所指方向为夹紧力的方向，作用点为箭头所指处。夹紧力夹紧力确定的总体要求：稳、牢、小。6夹紧力的方向

夹紧力的方向主要和工件的定位基准以及工件所受外力的作用方向有关。确定方向时应遵循以下原则：（一）夹紧力应垂直于主要定位基准面在夹紧力作用下，应保证工件主要定位基准面与定位元件可靠接触。夹紧力垂直于定位基准面夹紧力方向不当7夹紧力的方向（二）夹紧力的方向应有利于减小夹紧力当夹紧力和切削力、工件重力同向时，加工过程中所需的夹紧力最小。图3-2-3夹紧力与切削力、重力反向8夹紧力的方向（三）夹紧力施加的方向应是工件刚度较高的方向尽可能可避免工件发生严重变形。图3-2-4夹紧力方向9夹紧力作用点选择

夹紧力作用点选择，主要影响工件夹紧时的定位稳定性和夹紧后的刚性。确定作用点时应遵循以下原则：（一）夹紧力的作用点应落在支承元件上或落在几个支承所形成的支承面内夹紧力的作用点落在几个支承所形成的支承面内时，应尽可能靠近支承面的几何中心，这样可使夹紧力均匀地分布在定位基准面和定位元件的整个接触面上。图3-2-5夹紧力作用点的选择10夹紧力作用点选择

(二）夹具力的作用点应位于工件刚性较好的部位可以减小工件的夹紧变形。图3-2-6夹紧力作用点应位于工件刚性好的部位11夹紧力作用点选择（三）夹具力的作用点应尽量靠近加工表面可以减小切削力对夹紧点的力矩，减小工件加工时的振动或弯曲变形。图3-2-6夹紧力作用点应尽量靠近加工表面12夹紧力大小确定

工件夹紧时所需夹紧力的大小，不仅与加工时作用在工件上的切削力相关，同时还工件的定位方案等因素有关，夹紧力大小的精确计算是很复杂的。因此，实际设计中常采用估算法、类比法和试验法来确定所需的夹紧力。试验法：通过切削试验，来进一步验证夹紧力。估算法：静力平衡原理计算出理论夹紧力，再乘以安全系数。即，FWK=KFW

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类比法：与生产部门中相类似切削条件的夹紧装置的应用情况相比较，来大致确定所需夹紧装置的主要规格。式中，FW—按工件受静力平衡所需要的夹紧力；FWK—实际夹紧力；K——安全系数。K一般取1.5~3；用于粗加工取K=2.5~3，用于精加工取K=1.5~2。13小试牛刀

如下图所示，主切削力为Fz，工件与三爪之间摩擦系数为f,加工工件较短，求车削时所需的夹紧力。1一三爪自定心卡盘；2一工件；3一车刀图3-2-7车削加工工件图解：根据静力平衡条件:当d≈d0时,【思路】依据FWK=KFW，应用静力平衡原理，先求FW，再考虑安全系数K,再求FWK。考虑安全系数,每个卡爪实际所需夹紧力：切削力产生的力矩：夹紧力产生的力矩：3fFWd03fFWd0=FZd3fFW=FZ

FZd14课堂小结夹紧力的三要素选择夹紧力的方向选择夹紧力作用点估算夹紧力大小力的大小力的方向力的作用点应垂直于主要定位基准面应有利于减小夹紧力应是工件刚度较高的方向应尽可能靠近支承面的几何中心应位于工件刚性较好的部位应尽量靠近加工表面估算法实验法类比法15实验改进

加工参数