32
机床夹具设计
二、螺旋夹紧机构
FQ L
F2r '
FRX
d0 2
得
FW
d0 2
tg
FQ L
1 r 'tg2
式中 FW 一一夹紧力(N)；FQ 一一作用力(N)； Lo一一作用力臂(mm)； d 0 一一螺纹中径(mm)； 一一螺纹升角( )； 一一螺纹处
摩擦角( o )； 2一一螺杆端部与工件间的摩擦角( o )；
2
机床夹具设计
一、夹紧概述
目
保证工件定位时确定的正确位置,防止工
的
件在切削力、离心力、惯性力、重力等作用 下产生位移和振动。
（1）力源装置：手动装置 气压装置、液压装置气、 液增压装置、电动装置、磁力装置、真空装置
组 （2）中间传力机构
成
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。
大 小
一般精加工K =1.5~2，粗加工K = 2.5~3。
(2)经验对比法。
7
机床夹具设计
表4-3常见夹紧形式所需的夹紧力计算公式
8
机床夹具设计
9
机床夹具设计
三、减小夹紧变形的方法 (1)分散着力点和增加压紧件接触面积。
10
机床夹具设计
(1)分散着力点和增加压紧件接触面积。
11
机床夹具设计
56
机床夹具设计 四、联动夹紧机构
57
机床夹具设计 四、联动夹紧机构
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机床夹具设计 四、联动夹紧机构 (2)多件连续夹紧机构
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机床夹具设计 四、联动夹紧机构
(3)对称式多件联动夹紧机构
60
机床夹具设计 四、联动夹紧机构
(3)对称式多件联动夹紧机构
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机床夹具设计 四、联动夹紧机构 (4)复合式多件联动夹紧机构
杆式、楔式机构等； （２）另一种利用薄壁弹性元件受力后产生均匀 地弹性变形（收缩或扩张），来实现定心夹紧。 如弹簧筒夹、膜片卡盘、波纹套、液性塑料等。
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机床夹具设计
(1)螺旋式定心夹紧机构
图3.34螺旋式定心夹紧机构 1、5－滑座；2、4－V形块钳口；
3－调节杆；6－双向螺杆
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机床夹具设计
(2)杠杆式定心夹紧机构
避免工件在定位、夹紧时的逐个积累误差对加工精
度的影响。
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机床夹具设计
上次课的主要内容：
1.偏心夹紧机构的原理和特点 2.联动夹紧机构的结构和设计要点
这次课的重点：
1.定心夹紧机构的概念和原理 2.定心夹紧机构的结构 3. 夹紧机构的力源装置
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机床夹具设计
五、定心夹紧机构
（1）当工件被加工面以中心要素(轴线、中心平面
这次课的重点：
1.斜楔夹紧机构的作用原理和受力分析 2.斜楔夹紧机构的特点和结构 3.螺旋夹紧机构的特点 4.螺旋压板夹紧机构 5.偏心夹紧机构
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机床夹具设计
一、斜楔夹紧机构
什 么 采用斜楔作为传力元件或夹紧元件 是 的夹紧机构称为斜楔夹紧机构。
斜
楔 夹
如动画。
紧
机
构
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机床夹具设计 一、斜楔夹紧机构
范 限制，一般用于夹紧行程较小的情况。
围 （3）一般很少直接用于夹紧工作，大多是与其
它夹紧机构联合使用。
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机床夹具设计
四、联动夹紧机构
慨 利用一个原始作用力实现单件或多件的多点、 念 多向同时夹紧的机构，称为联动夹紧机构。
图1 联动夹紧机构 图2 联动夹紧机构
结 单件联动夹紧机构
构
多件联动夹紧机构 与其它动作联动的夹紧机构
20
机床夹具设计 一、斜楔夹紧机构
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机床夹具设计
一、斜楔夹紧机构
夹紧力的计算 ∑F（X）=0 → Q=F1+Rx F1=wtgφ1 Rx=wtg(α+φ2)
Q=wtgφ1+wtg(α+φ2)
w
tg1
Q
tg
2
w--斜楔对工件的夹紧力；α--斜楔升角；
Q-- 加在斜楔上的作用力；
Φ1--斜楔与工件间的摩擦角； Φ2--斜楔与夹具体间的摩擦角。
(2)在可能条件下采用机动夹紧，并使各接触面 上所受的单位压力相等。
12
机床夹具设计 (3)提高工件和夹具元件的装夹刚度。
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机床夹具设计
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机床夹具设计
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机床夹具设计
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机床夹具设计
典型夹紧机构
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机床夹具设计
上次课的主要内容：
1.夹紧的目的 2.夹紧装置的组成和要求 3.夹紧力的大小、方向、作用点
向 (2)有利于减小夹紧力
(3)夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。
作 (1)夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范
用
围内 (2)应选在工件刚性较好的部位
点 (3)应尽量靠近加工表面。
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机床夹具设计
(1)计算:根据切削力大小，计算确定,并乘以安全系数K
大 小
6
机床夹具设计
表4-1 安全系数K0~ K4的数值
图3.36杠杆作用的定心卡盘 1拉杆；2滑套；3钩形杠杆；4轴销；5夹爪
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机床夹具设计
(3)楔式定心夹紧机构
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机床夹具设计
(4)弹簧筒夹式定心夹紧机构
图3.37弹性夹头和弹性心轴 1夹具体；2弹性筒夹；3锥套；4螺母；5心轴
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机床夹具设计
(5) 波纹套定心夹紧机构
图1一62是夹紧状态下螺杆的受力情况。
图 整中 个接, 触面为F上工2，件对计螺算杆时的可摩视擦为力集，中分在布半在径
r r 为 的圆' 周上。 称为' 当量摩擦半径，它
与接触F形1 式有关(见表3一6)。
为螺孔对螺杆的摩擦力，也分布在 整个接触面上，计算时可视为集中在螺纹
中径处 d 0 。 根据力矩平衡条件
为安全可靠，手动时取α =6～8°，机动时(气动、 液动)可不考虑自锁,取α =15～30°。
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机床夹具设计
一、斜楔夹紧机构
斜 楔 受 力 分 析
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机床夹具设计
一、斜楔夹紧机构
斜 楔 的 自 锁 条 件
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机床夹具设计
一、斜楔夹紧机构
Байду номын сангаас
斜 楔
增力比
i w
1
Q tg2 tg(1 )
夹
紧 的 行程比
特 征
sinαx
＝
sin（180
）
x
e
D 2
α＝arc x
sin(
2e D
sin
x
)
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机床夹具设计
三、偏心夹紧机构
夹
紧
原
理
和
几
何
相当于一个弧形禊，最大夹紧行程2e ,各
特 征
点升角α不是一个常数。最短最长夹紧半 径处α=0º，在他们中间，α=αmax 。
48
机床夹具设计 三、偏心夹紧机构
自 锁 条 件
（3）夹紧元件
3
机床夹具设计
对
夹 ⑴工件不移动原则；
紧 ⑵工件不变形原则；
装 ⑶工件不振动原则；
置 ⑷安全、省力、方便；
的 基 本
要求(1)主要在粗加工时考虑，要求(2)、 (3)主要在精加工时考虑
要
求
4
机床夹具设计
二、夹紧力的方向和作用点和大小
方
(1)有助于定位稳定，且主要夹紧力应垂直主要定 位面；
（１）优点：偏心夹紧机构操作方便、夹紧 迅速． （２）缺点：是夹紧力和夹紧行程都较小。
应 用
（３）应用：一般用于切削力不大、振动小 、没有离心力影响的加工中
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机床夹具设计
三、偏心夹紧机构
夹 紧 原 理 和 几 何 特 征
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机床夹具设计
三、偏心夹紧机构
夹
紧
原
理
和
几
何
（a）偏心轮的楔角
（b）偏心轮的位移曲线
机床夹具设计
工件的夹紧
1
机床夹具设计
前面所学的主要内容（定位）：
工件在夹具中的定位 1.零件技术要求分析 2.分析必须要限制哪些自由度（理论应限自由度分析） 3.定位方案设计（组合定位所限自由度分析） 4.定位误差分析
这次课的重点：
1.夹紧的概念、目的 2.夹紧装置的组成和要求 3.夹紧力的大小、方向、作用点 4.减小夹紧变形的措施
设φ1=φ2=φ，α很小时，
w
Q
tg 2
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机床夹具设计
一、斜楔夹紧机构 自锁条件
F1＞Rx F1=wtgφ1 Rx=wtg(α-φ2) 又α、φ1、φ2很小
tgφ1≈φ1
tg(α-φ2)≈α-φ2
∴φ1＞α-φ2
α＜φ1+φ2
斜楔自锁条件：斜楔的升角小于斜楔与工件、斜 楔与夹具体之间的摩擦角之和。
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机床夹具设计 四、联动夹紧机构
63
机床夹具设计 四、联动夹紧机构
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机床夹具设计 四、联动夹紧机构 3、与其它动作联动的夹紧机构
(1)先定位后夹紧的联动机构
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机床夹具设计 (2)夹紧与移动压板联动机
66
机床夹具设计 (3)夹紧与辅助支承联动机构
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机床夹具设计
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机床夹具设计
四、联动夹紧机构
图3-28 30
机床夹具设计 二、螺旋夹紧机构
如图3-28 所示，A型的端面是光滑的，用于夹紧已加工表面； B型的端面有齿纹，用于夹紧毛坯面。当要求螺钉只移动不转动时， 可采用图c(GB／T2173—91)所示结构