F1 F2
1 F 2
F ( L1 L2 ) 2 FR L
F 2 FR L ( L1 L2 )
2 K FR L F K ( L1 L2 )
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。
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：
N
N
H1
Q // H 2 F 2
W H1
Q // Q / cos
H2
F1 F2
Q//
F 2 W tg 2
H 2 H1 tg( 1 ) W tg( 1 )
W
W
Q / cos W tg ( 1 ) tg 2
1 acrtg artg0.15 8032 /
1/ acrtg(1.15tg1 ) 90 47 /
80 62 W 2024 .48 N 0 / 0 / 10.86 tg (2 56 9 47 ) W N 2 sin 2 D M 夹＝（N B N C WA ) 2 1 W D 2024 .48 0.18 0.1 1 ＝ 1 ＝ 1 0 2 sin 2 sin 45 2 ＝43.99 N m
F2
W
F1
N
N
1
一般取 =6～8°
斜楔夹紧的特点：
1）能改变夹紧力作用力的方向； 2）有增力作用，扩力比 i = W /Q ，约等于3； 3）夹紧行程小,h/s =tanα，故 h 远小于 s ； 4）结构简单，但操作不方便。 5）夹紧效率低 主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。
夹持原则：
作可靠性。 在实际应用中，一般多采用f=0.15，偏心 率d/e＝14的圆偏心轮作夹紧元件
圆偏心夹紧机构有效工作区域：
O
C
3）圆偏心夹紧的夹紧力
e L
M=Q L
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。
M / Q/ l
M M/
Q L Q/ l L / Q Q l
a) r 0
1 b) r D 3
( D3 d 3 ) c) r 3( D 2 d 2 )
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
N N
/ M Q M N M F 2 0
W
Q L cos l[tg ( 1 ) tg 2 ]
4）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。
夹紧力的大小根据切削力、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 =1.5～2，粗加工K = 2.5～3。
W0 K W
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。
M M1 M 2
矩,Nm
M 1-夹紧力在压板与工件接触面间所引起的摩擦阻力
M 2-由于切削力P和夹紧力W的作用，工件与定位支承
因压板为活动件，故M 1的值可忽略不计，即M 1=0
面所产生的摩擦阻力矩,Nm
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：
d 2 D 2 3
d 3 D3 2 d p 12
M M 2 (W P) r /
1 M W / P 2 r
实际夹紧力为：
k M W0 / P 2 r
F1L1 F2 L2 FR L
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
3、气-液组合夹紧 气-液组合夹紧的动力源为压缩空气，但要使用 特殊的增压器，比气动夹紧装置复杂。它的工作原理 如图所示，压缩空气进入气缸1的右腔，推动增压器 活塞3左移，活塞杆4随之在增压缸2内左移。因活塞 杆4的作用面积小，使增压缸2和工作缸5内的油压得 到增加，并推动工作缸中的活塞6上抬，将工件夹紧。
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，因此适用于大量生产。液压夹紧的传动 系统与普通气压系统类似。
1. 楔 块 夹 紧 工 件 后 应 能 自 锁 ， α≤φ1 +φ2 为自锁条件 2.一般钢铁的摩擦系数为0.1～0.15，取 φ1 =φ2 = 5～7°，故α≤10～14°
3.为了安全可靠，取α= 5～7°
楔块材料：通常用20钢渗碳，淬硬58~62HRC
（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.
1F1ຫໍສະໝຸດ α/ M N N / sin( 1 )d 2 / 2
Q F2
Wtg ( 1 )d 2 / 2
M F 2 F 2 r / Wtg 2 r /
2
W
W
QL W tg ( 1 )d 2 / 2 r / tg 2
采用螺杆夹紧直径为100mm的工件，现已知切削力矩M＝3Nm.A、 B及C点处的摩擦系数为0.18，V形块夹角＝900。若选取M121.75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？
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
2）弹性夹头
弹性夹头：螺母4（左）→弹性筒夹2（左移）+ 向心收缩（锥套3）→夹紧。
3）弹性心轴
弹性心轴：螺母4→锥套3（左） →弹性筒夹2外胀→夹紧
4）液性塑料夹具
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
O
C
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。
O
C
圆偏心轮实际是斜楔的一种变形，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。
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。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。
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 ≥14～20
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。
p 4(W P) (d 2 D 2 )
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
dA 2 d
dM 2 p dA 2 P 2 d
积分得：
M 2 2 p
1 d3 D M2 (W P) (W P) r / 3 d 2 D2