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1、第六章 机床夹具设计,第三节 工件在夹具中的夹紧,6.3 工件在夹具中的加紧,1.夹紧装置的组成及基本要求,（1）力源装置（2）中间传力机构（3）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,组成,作用,6.3 工件在夹具中的加紧,1.夹紧装置的组成及基本要求,1）在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的准确定位2）夹紧力的大小要适当，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或使工件产生过大的夹紧变形3）夹紧装置应操作方便、省力、安全4）夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与工件的生产批量和生产方式相适应,基本要求,6.3 工件在夹具中的加紧,1
2、.夹紧装置的组成及基本要求,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）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位应指向主定位支撑面,6.3 工件在夹具中的加紧,图 夹紧力作用方向不垂直于主要定位基准面,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 2）夹紧力的作用方向应与切削力方向一致，以减少所需夹紧力,2.夹紧力的确定,6.3 工件在夹具中的加紧,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 3）夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向一致，以减少工件的变形,2.夹紧力的确定,6.3
3、工件在夹具中的加紧,套筒夹紧,必须合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点(2)夹紧力作用点的确定 1）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，以保证工件以获得的定位不变,2.夹紧力的确定,6.3 工件在夹具中的加紧,必须合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点(2)夹紧力作用点的确定 2）夹紧力应作用在刚度较好部位，以减少工件不变形,2.夹紧力的确定,6.3 工件在夹具中的加紧,措施：增大受力面积，合理布置作用点,必须合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点(2)夹紧力作用点的确定 2）夹紧力应作用在刚度较好部位，以减少工件不变形,2.夹紧力的确定,6.3 工件在夹具中
4、的加紧,必须合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点(2)夹紧力作用点的确定 3）夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面，以减少切削力对工件的翻转力矩,2.夹紧力的确定,6.3 工件在夹具中的加紧,必须合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点(3)夹紧力大小的估算,2.夹紧力的确定,6.3 工件在夹具中的加紧,理论上，夹紧力应与作用在工件上的其他力（力矩）相平衡；而实际上，夹紧力的大小还需用估算法、类比法和试验法确定所需要的夹紧力,图6-39 楔块夹紧动画,3.常用夹紧机构,（1）斜楔夹紧机构,6.3 工件在夹具中的加紧,3.常用夹紧机构,（1）斜楔夹紧机构,6.3 工件在夹具中的加紧,6.3
5、工件在夹具中的加紧,以斜楔为研究对象，夹紧时根据静力平衡原理，有 FQ=F1+FRX F1=FJ tan1 FRX=FJ tan(2)FJ=FQ/tan1tan(2)设1=2=，当10，可用下式近似计算FJ=FQ/(tan2),夹紧力FQ去除，斜楔受到F1、FRX作用，要能自锁，必须满足下式 F1 FRX F1=FJ tan1 FRX=FJ tan(2)tan1 tan(2)即 1(2)或 1 2一般1=2=57，故当1014时自锁，一般取=68,6.3 工件在夹具中的加紧,6.3 工件在夹具中的加紧,斜楔夹紧的特点：1）有增力作用，扩力比 i=FJ/FQ，约等于3；2）夹紧行程小,h/s=t
6、an，故 h 远小于 s；3）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。,（2）偏心夹紧机构,常见的偏心轮压板夹紧机构,6.3 工件在夹具中的加紧,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0，P处升角最大。,偏心轮及其展开图,（2）偏心夹紧机构,6.3 工件在夹具中的加紧,P点夹紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁 自锁条件 p 12 tanp=2e/Dp 为安全起见取1=0 2e/D 22,取2=0.10.15,D/e1420自锁,D/e叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮的工作可靠性,（2）偏心夹紧机构,6.3 工件在夹具
7、中的加紧,2）圆偏心夹紧的自锁条件,偏心夹紧受力分析,（2）偏心夹紧机构,6.3 工件在夹具中的加紧,3）圆偏心夹紧的夹紧力,根据斜楔夹紧原理，得P点产生的夹紧力为 QFJ P l/(tan1+tan（p2）一般取 l=(22.5)D，D/2 扩力比约为1213,M=P l=Q1 或Q1 P l/,因为p很小，Q1Q1cosp=FQ,确定夹紧行程hPE需考虑如下因素：夹紧工件尺寸公差、装卸间隙、夹紧变形及磨损贮备量等hPET+间+贮偏心距e为 e=hPE/(cosP cosE)若取P点左右各45圆弧作为工作段，则e=hPE/(cos 45 cos 135)=hPE/1.1414圆偏心轮夹紧力小
8、，行程小，自锁性不太好，用于切削力小，无振动，工件尺寸公差不大的场合。,（2）偏心夹紧机构,6.3 工件在夹具中的加紧,4）圆偏心的夹紧行程,（3）螺旋夹紧机构,6.3 工件在夹具中的加紧,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,图6-58 可转位压板,6.3 工件在夹具中的加紧,（2）螺旋夹紧机构,（4）其它夹紧机构,1）螺旋压板夹紧机构,6.3 工件在夹具中的加紧,图6-60 螺旋夹紧动画,（4）其它夹紧机构,2）螺旋定心夹紧机构,6.3 工件在夹具中的加紧,（4）其它夹紧机构,2）螺
9、旋定心夹紧机构,6.3 工件在夹具中的加紧,图 联动夹紧机构 1压板 2螺母 3工件,（4）其它夹紧机构,3）联动夹紧机构,6.3 工件在夹具中的加紧,图 多件夹紧机构,（4）其它夹紧机构,4）多件夹紧机构,6.3 工件在夹具中的加紧,气动、液压、电磁、真空等,气液压组合夹紧,（4）其它夹紧机构,5）夹紧动力装置,6.3 工件在夹具中的加紧,气动虎钳 液压夹具,台式钻床,只能加工小孔（一般，孔径12mm）,钻床夹具,6.4 常见机床夹具,图 盖板式钻模 1圆柱销 2钻模套 3菱形销 4支承钉,钻床夹具,6.4 常见机床夹具,引导元件,6.4 常见机床夹具,钻床夹具,6.4 常见机床夹具,引导元
10、件,钻床夹具,6.4 常见机床夹具,引导元件,钻床夹具,6.4 常见机床夹具,图 弯板式车床夹具 1平衡块 2防护罩 3钩形压板,6.4 常见机床夹具,车床夹具,6.4 常见机床夹具,车床夹具,车床夹具的设计特点：（1）工件上被加工的孔或外圆的中心，必须与机床主轴回转中心重合；（2）由于车削时的速度较高，整个夹具随机床主轴一同回转，所以要求夹具结构紧凑、轮廓尺寸尽可能小、质量小，而且重心应尽可能靠近回转轴线，以减小惯性力和回转转矩。（3）高速旋转时会产生很大的离心力，且转速越高，离心力越大。所以，为了保证加工质量、刀具寿命、机床精度及加工安全，必须有平衡措施消除回转中心的不平衡。（4）主轴轴端
11、连接部分是夹具的定位基准，要求有较准确的圆柱孔或锥孔。（5）高速回转夹具应特别注意使用安全，尽可能避免带有尖角或凸出部分，加紧力要足够大且自锁可靠等。必要时，回转部分要加一外罩以保护操作者的安全。,图 铣斜面夹具 1螺母 2杠杆,6.4 常见机床夹具,铣床夹具,对刀装置,6.4 常见机床夹具,铣床夹具,6.4 常见机床夹具,铣床夹具,铣床夹具的设计特点：（1）由于铣削加工时的切削力较大，且铣刀刀齿多、切削不连续，容易产生冲击和振动，所以要求较大的加紧力，夹具刚性也要好。（2）借助对刀装置确定刀具相对夹具定位元件，次装置一般固定在夹具体上。（3）借助定位元件确定夹具在工作台的位置，在夹具体的底面装有定位键，用以确定夹具与机床工作台进给方向的相对位置。定位键与工作台T形槽相配合。（4）由于铣削加工时间短，要尽量减少辅助时间。,（4）成组夹具,（5）组合夹具,（6）随行夹具,图6-46b 组合夹具实例,机床夹具设计步骤和方法例题,选择定位方法和定位元件,选择定位方法和定位元件,选择定位方法和定位元件,
