數(shù)控加工工藝第六講

數(shù)控加工工藝第六講Chapter5、機床夾具本章要點機床夾具概述工件在夾具上的定位工件夾緊各類機床夾具夾具設(shè)計步驟與方法柔性夾具計算機輔助夾具設(shè)計第2頁,共91頁，星期六，2024年，5月第5章

機床夾具設(shè)計5.1

機床夾具概述

Introductiontothemachinefixturaltool第3頁,共91頁，星期六，2024年，5月夾具？在機床上對工件進行加工時，為保證加工精度和提高生產(chǎn)率，使工件在機床上相對刀具占有正確位置的輔助裝置。對機械加工質(zhì)量、工人勞動強度、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本有直接影響。比直接裝夾和劃線找正等方法更為快捷有效5.1.1機床夾具定義和組成第4頁,共91頁，星期六，2024年，5月

連桿銑槽夾具1—菱形銷

2—對刀塊

3—定位鍵

4—夾具底板

5—圓柱銷

6—工件

7—彈簧

8—螺栓

9—螺母

10—壓板

11—止動銷

5.1.1機床夾具定義和組成第5頁,共91頁，星期六，2024年，5月

銑軸端槽夾具1—V型塊

2—支撐套

3—手柄

4—定向鍵

5—夾具體

6—對刀塊5.1.1機床夾具定義和組成第6頁,共91頁，星期六，2024年，5月夾具工作的要點使工件在夾具中占有正確的位置；（工件在夾具中的定位）夾具對機床有準(zhǔn)確的相對位置（夾具相對機床的定位）定位元件的定位工作面對于夾具與機床相聯(lián)接的表面之間有準(zhǔn)確的相對位置，從而滿足工件加工面對定位基準(zhǔn)的相互位置精度要求；刀具相對定位元件的定位工作面調(diào)整到準(zhǔn)確位置，保證刀具在工件上加工出的表面對工件定位基準(zhǔn)的位置尺寸；（對刀）定位始終可靠，需要夾緊。5.1.1機床夾具定義和組成第7頁,共91頁，星期六，2024年，5月夾具的組成1、定位元件用以確定工件在夾具中的位置2、夾緊裝置保持工件在夾具中的既定位置加工過程中不因外力而改變位置3、對刀與導(dǎo)引元件預(yù)先調(diào)整夾具相對于刀具的位置4、聯(lián)接元件和聯(lián)接表面確定夾具在機床上的位置5、夾具體夾具的各種元件、裝置聯(lián)結(jié)成一個整體的基礎(chǔ)件6、其它裝置一些特殊需要而設(shè)置的裝置

5.1.1機床夾具定義和組成第8頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.1.2機床夾具功能1）保證加工質(zhì)量

用夾具裝夾工件時，工件相對于刀具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。2）提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本

使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要劃線找正，可顯著地減少輔助工時；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，可加大切削用量；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機構(gòu)，進一步提高勞動生產(chǎn)率。3）擴大機床工藝范圍

根據(jù)加工機床的成形運動，附以不同類型的夾具，即可擴大機床原有的工藝范圍。例如在車床的溜板上或搖臂鉆床工作臺上裝上鏜模，就可以進行箱體零件的鏜孔加工。4）減輕工人勞動強度，保證安全生產(chǎn)

夾具功能第9頁,共91頁，星期六，2024年，5月三爪卡盤四爪卡盤萬向平口鉗回轉(zhuǎn)工作臺分度頭通用夾具5.1.3機床夾具分類第10頁,共91頁，星期六，2024年，5月專用夾具

43φDL零件工序簡圖5.1.3機床夾具分類第11頁,共91頁，星期六，2024年，5月零件工序簡圖43φDLLφD43φD43LφDL34φDL43φDL34成組夾具KH1KH2KH3KH45.1.3機床夾具分類第12頁,共91頁，星期六，2024年，5月組合夾具實例5.1.3機床夾具分類第13頁,共91頁，星期六，2024年，5月可分為鉆床夾具、銑床夾具、車床夾具、磨床夾具等。◆按使用機床劃分可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、真空夾具、電動夾具等?！舭磰A緊力源劃分氣動虎鉗液壓夾具5.1.3機床夾具分類第14頁,共91頁，星期六，2024年，5月第5章

機床夾具設(shè)計5.2

工件在夾具上的定位Theworkpiecepositioninginthefixture第15頁,共91頁，星期六，2024年，5月定位的概念定位——使工件占據(jù)規(guī)定的位置夾緊——使該既定位置固定下來安裝——是指工件從定位到夾緊的過程注意：首先選擇與夾具定位元件接觸的表面，即選擇工件的定位基準(zhǔn)。工件的定位基準(zhǔn)一旦選定，則工件的定位方案、夾具的定位元件也就基本確定了。足夠的精度。足夠的硬度和耐磨性。足夠的剛度和強度。工藝性要好。便于清除切屑。定位元件的基本要求5.2工件在夾具上定位第16頁,共91頁，星期六，2024年，5月工件以平面定位固定支承支承釘支承板為保持幾個支承板的等高性應(yīng):嚴格控制其高度公差裝配后統(tǒng)一磨削在設(shè)計時應(yīng)注意，支承板定位表面應(yīng)被工件定位表面完全遮蓋，即其面積小于工件定位表面面積，以使定位元件均勻磨損。5.2.1定位方法與定位元件第17頁,共91頁，星期六，2024年，5月

可調(diào)支承——支承點的位置可以在一定高度范圍內(nèi)調(diào)整的支承。當(dāng)工件定位表面不規(guī)整或工件批與批之間毛坯尺寸變化較大時，常用可調(diào)支承?？烧{(diào)支承注意：每一批工件都要對可調(diào)支承進行調(diào)整，且調(diào)整完后一定要鎖緊，即將該位置固定。5.2.1定位方法與定位元件第18頁,共91頁，星期六，2024年，5月自位支承

自位支承——又稱浮動支承。在定位過程中，支承點可以自動調(diào)整其位置以適應(yīng)工件定位表面的變化。只限制一個自由度，可提高工件的安裝剛性和穩(wěn)定性。5.2.1定位方法與定位元件第19頁,共91頁，星期六，2024年，5月

輔助支承——在工件完成定位后才參與支承，它不起定位作用，而只起支承作用，常用于在加工過程中加強被加工部位的剛度，提高切削穩(wěn)定性。

輔助支承5.2.1定位方法與定位元件第20頁,共91頁，星期六，2024年，5月平面定位元件的選用面積較小的基準(zhǔn)平面選用支承釘面積較大、平面度精度較高的基準(zhǔn)平面定位選用支承板毛坯面、階梯平面和環(huán)形平面作基準(zhǔn)平面定位時，選用自位支承毛坯面作基準(zhǔn)平面，調(diào)節(jié)時可按定位面質(zhì)量和面積大小分別選用可調(diào)支承當(dāng)工件定位基準(zhǔn)面需提高定位剛度、穩(wěn)定性和可靠性時，可選用輔助支承5.2.1定位方法與定位元件第21頁,共91頁，星期六，2024年，5月工件以圓柱孔定位心軸——在車、銑、磨、齒輪加工等機床上加工套筒類和盤類零件。心軸剛性心軸彈性心軸自動定心心軸液塑心軸…過盈配合間隙配合小錐度心軸過盈配合心軸間隙配合心軸小錐度心軸5.2.1定位方法與定位元件第22頁,共91頁，星期六，2024年，5月工件以圓柱孔定位心軸彈性心軸5.2.1定位方法與定位元件第23頁,共91頁，星期六，2024年，5月工件以圓柱孔定位心軸自動定心心軸1—螺母2—彈簧3—活塊123AB5.2.1定位方法與定位元件第24頁,共91頁，星期六，2024年，5月工件以圓柱孔定位心軸液塑心軸5.2.1定位方法與定位元件第25頁,共91頁，星期六，2024年，5月工件以圓柱孔定位定位銷：工件上定位內(nèi)孔較小時，常選定位銷定位銷圓柱定位銷圓錐定位銷菱形定位銷圓柱定位銷5.2.1定位方法與定位元件第26頁,共91頁，星期六，2024年，5月工件以圓柱孔定位定位銷菱形銷錐形銷5.2.1定位方法與定位元件第27頁,共91頁，星期六，2024年，5月工件以外圓柱面定位套筒套筒定位當(dāng)工件對稱度要求較高時，選用V形塊當(dāng)工件定位圓柱面精度較高時，可選用定位套或半圓形定位座5.2.1定位方法與定位元件第28頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.2.1定位方法與定位元件第29頁,共91頁，星期六，2024年，5月對于有些大型工件，不便從軸向安裝，此時可利用半圓套定位。如下圖上半圓夾緊，下半圓定位。半圓套5.2.1定位方法與定位元件第30頁,共91頁，星期六，2024年，5月V形塊的結(jié)構(gòu)類型

圖a用于短精基準(zhǔn)圖b用于較長粗基準(zhǔn)圖c用于長基準(zhǔn)，精基準(zhǔn)圖d較粗大工件，可鑲鋼墊，提高耐磨性，節(jié)約鋼材工件以外圓柱面定位

V形塊（支承定位）5.2.1定位方法與定位元件第31頁,共91頁，星期六，2024年，5月工件以外圓柱面定位

V形塊（支承定位）V形塊當(dāng)α＝90°時，有：5.2.1定位方法與定位元件第32頁,共91頁，星期六，2024年，5月工件以其他表面定位工件以錐面定位工件以齒面定位5.2.1定位方法與定位元件第33頁,共91頁，星期六，2024年，5月生產(chǎn)中最常見的“一面兩孔”定位“一面兩孔”定位的特點：容易實現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一；位置精度高；一面兩孔定位5.2.1定位方法與定位元件第34頁,共91頁，星期六，2024年，5月一面兩孔定位

一面兩孔定位菱形銷寬度尺寸計算BbD2d2O2O’2ACL±1/2TLKL±1/2TLXD1d1O1式中b——菱形銷寬度；

D1，D2——與圓柱銷和菱形銷配合孔最小直徑；

Δ1min，Δ2min——孔1、2與銷1、2的最小間隙；

TLK，TLX——兩孔和兩銷中心距的公差。5.2.1定位方法與定位元件第35頁,共91頁，星期六，2024年，5月一面兩孔定位設(shè)計計算1）確定兩銷中心距尺寸及公差：取工件兩孔中心距基本尺寸為兩銷中心距基本尺寸，其公差取工件孔中心距公差的1/5～1/32）確定圓柱銷直徑及其公差：取相應(yīng)孔的最小直徑作為圓柱銷直徑的基本尺寸，其公差一般取g6或f7。3）確定菱形銷寬度、直徑及其公差：按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（見下表）選取菱形銷的寬度b；然后按前式計算菱形銷與其配合孔的最小間隙Δ2min；再計算菱形銷直徑的基本尺寸：d2＝D2－Δ2min；最后按h6或h7確定菱形銷直徑公差。菱形銷結(jié)構(gòu)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（單位：mm）b——削邊銷計算寬度b1——修圓后留下的圓柱部分寬度5.2.1定位方法與定位元件第36頁,共91頁，星期六，2024年，5月【例1】

設(shè)計計算圖6-1夾具兩銷定位的有關(guān)尺寸?！窘狻咳射N中心距（57±0.02)mm

取圓柱銷直徑為d1=φ42.6g6mm

選取菱形銷的寬度b=4mm

計算菱形銷與其配合孔的最小間隙確定菱形銷的公差

第37頁,共91頁，星期六，2024年，5月使用機床夾具時，加工誤差由三部分組成：定位誤差△DW

基準(zhǔn)位置誤差△JW

1、安裝誤差△AZ基準(zhǔn)不重合誤差△BC夾緊誤差△JJ對刀誤差△DO

2、對定誤差△DD

夾具位置誤差△W力變形、熱變形3、過程誤差△GC機床、夾具、刀具的磨損

5.2.2定位誤差計算第38頁,共91頁，星期六，2024年，5月要保證加工精度,必須滿足加工誤差不等式：△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

也可給△GC留（1/3）T、（2/3）T在△AZ、△DD之間進行調(diào)整5.2.2定位誤差計算第39頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.2.2定位誤差計算

定位誤差的概念例如在軸上銑鍵槽，要求保證槽底至軸心的距離H。若采用V型塊定位，鍵槽銑刀按規(guī)定尺寸H調(diào)整好位置。實際加工時，由于工件直徑存在公差，會使軸心位置發(fā)生變化。此變化量就是由于工件的定位而引起的加工誤差，故稱為定位誤差。定位誤差HOAO1O2ΔDW定位誤差是由于工件在夾具上（或機床上）定位不準(zhǔn)確而引起的加工誤差。第40頁,共91頁，星期六，2024年，5月1）由于工件定位表面或夾具定位元件制作不準(zhǔn)確引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)位置誤差，如前頁圖所示例子。2）由于工件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差。

右圖所示工件以底面定位銑臺階面，要求保證尺寸a，即工序基準(zhǔn)為工件頂面。如刀具已調(diào)整好位置，則由于尺寸b的誤差會使工件頂面位置發(fā)生變化，從而使工序尺寸a產(chǎn)生誤差。bΔDWa由于基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差工序基準(zhǔn)

定位基準(zhǔn)5.2.2定位誤差計算

定位誤差的來源第41頁,共91頁，星期六，2024年，5月1）合成法△DW＝△BCcosα±△JWcosβ式中△DW——定位誤差；△BC——基準(zhǔn)不重合誤差；△JW——基準(zhǔn)位置誤差；α——基準(zhǔn)不重合誤差與加工方向的夾角；β——基準(zhǔn)位置誤差與加工方向的夾角。

注意:式中“±號”的選?。寒?dāng)某種因素引起的、變動趨勢相同時，取“+”號；當(dāng)、變動方向相反時，取“-”號。5.2.2定位誤差計算

第42頁,共91頁，星期六，2024年，5月

2）定義法利用定義法計算△DW步驟：①明確工序要求（加工要求方向）②找出工序基準(zhǔn)③計算工序基準(zhǔn)在加工方向上最大變動量工件以平面定位時的定位誤差定位基準(zhǔn)：平面；定位元件工作面：平面===>易加工平整，接觸良好===>所以△JW=0,△DW=△JB

（注：若是毛坯面，則仍有△JW）5.2.2定位誤差計算第43頁,共91頁，星期六，2024年，5月3）微分法

根據(jù)定位誤差的定義，要計算定位誤差，必須確定工序基準(zhǔn)在加工要求方向上最大的變動量，而這個變動量相對于基本尺寸而言是個微量，因而可將這個變動量視為某個基本尺寸的微分。微分法是把工序基準(zhǔn)與夾具上在加工要求方向上某固定點相連后得到一線段，用幾何的方法得出該線段的表達式，然后對該表達式進行微分，再將各尺寸誤差視為微小增量，取絕對值后代替微分，最后以公差代替尺寸誤差，就可以得到定位誤差的表達式。5.2.2定位誤差計算第44頁,共91頁，星期六，2024年，5月定義法通過兩個極限位置求解定位誤差，既有效又簡潔；合成法避免了用極限位置求解定位誤差時復(fù)雜的位移計算，還有助于正確理解定位誤差產(chǎn)生的原因；微分法在解決較復(fù)雜的定位誤差分析計算問題時有明顯的優(yōu)勢，但有時不易建立工序基準(zhǔn)與夾具上固定點的關(guān)系式，無法進行計算。第45頁,共91頁，星期六，2024年，5月【例1】

一批工件用“調(diào)整法”銑缺口，定位有a）、b）兩種方案，如圖所示。試計算兩種情況下工序尺寸20的定位誤差。【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)

不能夠采用此種定位方案。

b）△DW.20=△BC+△JW=0+0=0

故可以采用此種定位方案。工件以平面定位第46頁,共91頁，星期六，2024年，5月（2）微分法先建立工序基準(zhǔn)到某一固定點距離的關(guān)系式，然后對其進行微分。

a）工序基準(zhǔn)A到定位表面B的距離剛好就是工件的高度尺寸H±TH=40±0.14

對其進行微分：△DW|20≈dH＝δH=TH＝0.28（mm）b)工序基準(zhǔn)到定位表面的距離是一個固定的常值，常值的微分是0?！鱀W|20=0

工件以平面定位第47頁,共91頁，星期六，2024年，5月（3）定義法

a）

1、加工方向：豎直

2、工序基準(zhǔn)：A面

3、計算工序基準(zhǔn)在加工方向上的最大變動量

△DW|20=T20=0.28(mm)b)

△DW|20=0

工件以平面定位第48頁,共91頁，星期六，2024年，5月【例2】如下圖所示，以A面定位加工φ20H8孔，求加工尺寸40±0.1mm的定位誤差?！窘狻吭O(shè)計基準(zhǔn)B與定位基準(zhǔn)A不重合，因此將產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差ΔJW＝0mmΔJB＝0.025-(0.025)+0.05-(-0.05)mm=0.15mmΔDW＝ΔJW

+ΔJB

＝0.15mm工件以外圓定位

第49頁,共91頁，星期六，2024年，5月【例】有一批軸件.在支承上定位銑鍵槽.保證相應(yīng)的工序要求，求各工序要求定位誤差是多少？【解】（僅使用定義法）

△DW|H=Td/2△DW|b=0△DW|÷=Td/2

工件以外圓定位

第50頁,共91頁，星期六，2024年，5月【例】有一批軸件,現(xiàn)用調(diào)整法銑一缺口。定位方案如圖.試求工序尺寸A、B的定位誤差工件以外圓定位

第51頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3

工件的夾緊Workpiececlamping第5章

機床夾具設(shè)計第52頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.1

對工件夾緊裝置要求

在夾緊過程中應(yīng)能保持工件定位時所獲得的正確位置夾緊力大小適當(dāng)——夾緊機構(gòu)應(yīng)能保證在加工過程中工件不產(chǎn)生松動或振動，同時又要避免工件產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)淖冃魏捅砻鎿p傷夾緊機構(gòu)一般應(yīng)有自鎖作用夾緊裝置應(yīng)操作方便、省力、安全夾緊裝置的復(fù)雜程度和自動化程度應(yīng)與生產(chǎn)批量和生產(chǎn)方式相適應(yīng)。結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)力求簡單、緊湊，并盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化元件

第53頁,共91頁，星期六，2024年，5月夾緊裝置的組成動力源裝置：它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置傳力機構(gòu)：傳遞力的機構(gòu)，其作用是：改變作用力的方向；改變作用力的大??；具有一定的自鎖性能，以保證夾緊可靠。夾緊元件：它是直接與工件接觸完成夾緊作用的元件第54頁,共91頁，星期六，2024年，5月設(shè)計夾具時應(yīng)考慮的問題夾緊力（三要素：大小、方向、作用點）傳力方式（手動、氣動、液力、電力等）夾緊機構(gòu)（增力、快速、機動等）第55頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.2夾緊力的確定

夾緊力方向選擇夾緊力作用方向應(yīng)有利于工件的準(zhǔn)確定位，而不能破壞定位。為此一般要求主要夾緊力垂直指向主要定位面夾緊力方向選擇（1）夾緊力方向選擇（2）夾緊力作用方向應(yīng)盡量與切削力、工件重力方向一致，以減小所需夾緊力第56頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.2夾緊力的確定

夾緊力方向選擇夾緊力作用方向應(yīng)盡量與工件剛度大的方向相一致，以減小工件夾緊變形夾緊力方向選擇（3）第57頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.2夾緊力的確定

夾緊力作用點選擇夾緊力作用點應(yīng)正對支承元件或位于支承元件所形成的支承面內(nèi)，以保證工件已獲得的定位不變

a）b）夾緊力作用點的選擇（1）第58頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.2夾緊力的確定

夾緊力作用點選擇夾緊力作用點應(yīng)處于工件剛性較好的部位，以減小工件夾緊變形

夾緊力作用點選擇（2）第59頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.2夾緊力的確定

夾緊力作用點選擇夾緊力作用點應(yīng)盡量靠近加工表面，以減小切削力對工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩。必要時應(yīng)在工件剛度差的部位增加輔助支承并施加夾緊力，以減小切削過程中的振動和變形

夾緊力作用點選擇（3）第60頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.2夾緊力的確定

夾緊力大小估算

估算夾緊力一般方法——將工件視為分離體，并分析作用在工件上的各種力，再根據(jù)力系平衡條件，確定保持工件平衡所需最小夾緊力，最后將最小夾緊力乘以一適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)車削時夾緊力的估算d0d【例】估算圖示車削夾緊力由上式可求出最小夾緊力，再乘以安全系數(shù)k，得到所需的夾緊力：【解】只考慮主切削力Fc所產(chǎn)生的力矩與卡爪夾緊力Fj所產(chǎn)生的力矩相平衡，有：第61頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.2夾緊力的確定

【例】估算圖示銑削夾緊力由上式可求出最小夾緊力，再乘以安全系數(shù)k，得到所需的夾緊力：銑削時夾緊力的估算【解】開始銑削時的受力情況最為不利。此時在力矩FaL的作用下有使工件繞O點轉(zhuǎn)動的趨勢，與之相平衡的是作用在A、B點上的夾緊力反力所構(gòu)成的摩擦力矩。根據(jù)力矩平衡條件有：第62頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.2夾緊力的確定

夾緊力大小估算

安全系數(shù)——通常取1.5～2.5。精加工和連續(xù)切削時取小值，粗加工或斷續(xù)切削時取大值。當(dāng)夾緊力與切削力方向相反時，可取2.5～3

摩擦系數(shù)——主要取決于工件與夾具支承件或夾緊件之間的接觸形式，具體數(shù)值可參考下表：不同表面的摩擦因數(shù)接觸表面特征摩擦因數(shù)光滑表面直溝槽，方向與切削方向一致直溝槽，方向與切削方向垂直交錯網(wǎng)狀溝槽0.15～0.250.25～0.350.4～0.50.6～0.8第63頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.2夾緊力的確定夾緊力大小的確定要足夠防止加工時松動使工件受壓變形小，剛性差的工件應(yīng)均勻加壓在實際的加工中，對于小件，往往不需要計算夾緊力，可根據(jù)經(jīng)驗進行設(shè)計。大批量生產(chǎn)或者是新產(chǎn)品上馬時，可查閱夾具設(shè)計手冊，利用給定的現(xiàn)成公式來估算夾緊力的大小。

夾緊力三要素的確定，是一個綜合性問題，必須考慮工件的結(jié)構(gòu)特點、加工工藝方法、定位元件的結(jié)構(gòu)和布置等多種因素。第64頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.3常用夾緊機構(gòu)

斜楔夾緊機構(gòu)斜楔夾緊的翻轉(zhuǎn)式鉆模第65頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.3常用夾緊機構(gòu)

斜楔夾緊機構(gòu)

夾緊力——取斜楔為分離體，分析其所受作用力，并根據(jù)力平衡條件，可得到直接采用斜楔夾緊時的夾緊力為：

式中Fj

——可獲得的夾緊力（N）

Fx

——作用在斜楔上的原始力（N）

φ1——斜楔與工件間摩擦角（°）

φ2——斜楔與夾具體間摩擦角（°）

α

——斜楔的楔角（°）工作原理：利用楔塊的斜面將楔塊的推力轉(zhuǎn)變?yōu)閵A緊力，從而夾緊工件第66頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.3常用夾緊機構(gòu)

斜楔夾緊機構(gòu)

自鎖條件——當(dāng)工件夾緊并撤除原始力Fx后，夾緊機構(gòu)依靠摩擦力的作用，仍能保持對工件的夾緊狀態(tài)的現(xiàn)象稱為自鎖。α≤φ1＋φ2

鋼鐵表面間的摩擦因數(shù)一般為?=0.1～0.15，可知摩擦角φ1和φ2的值為5.75°～8.5°。因此，斜楔夾緊機構(gòu)滿足自鎖的條件是：α≤11.5°～17°但為了保證自鎖可靠，一般取α為10°～15°；手動夾具一般取為6～8°。第67頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.3常用夾緊機構(gòu)

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

増力比——是指在夾緊原始力Fx作用下，夾緊機構(gòu)所能產(chǎn)生的夾緊力Fj和Fx的比值。第68頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.3常用夾緊機構(gòu)楔角α越小，則產(chǎn)生的夾緊力Fj就越大，而要保證必要的夾緊行程S，必須加大斜楔的移動行程L，致使結(jié)構(gòu)不緊湊，夾緊速度變慢。所以在選擇楔角α?xí)r，必須同時兼顧增力比和夾緊行程，不可顧此失彼?，F(xiàn)場中可以采用“雙楔角”的斜楔

行程比——一般把斜楔的移動行程L與工作需要的夾緊行程S的比值，稱為行程比，它一定程度上反映了對某一工件夾緊的夾緊機構(gòu)的尺寸大小。L/S＝1/tanα第69頁,共91頁，星期六，2024年，5月雙升角斜楔滑塊夾緊機構(gòu)1—夾具體2—斜楔3—工件雙升角斜楔機構(gòu)：大升角迅速趨近工件小升角夾緊工件、自鎖5.3.3常用夾緊機構(gòu)第70頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.3常用夾緊機構(gòu)夾緊特點：結(jié)構(gòu)簡單，有增力作用。一般擴力比Q/F≈3。具有自鎖特性：自鎖條件

<1+2楔塊夾緊行程小，夾緊力小，夾緊和松開均需敲擊，直接應(yīng)用不方便，用作增力機構(gòu)，常與機械、汽動、液壓機構(gòu)聯(lián)動。楔塊材料：通常用20鋼滲碳，淬硬58~62HRC斜楔夾緊機構(gòu)第71頁,共91頁，星期六，2024年，5月6.3.3常用夾緊機構(gòu)

螺旋夾緊機構(gòu)

夾緊力——螺旋可視為繞在圓柱體上的斜楔，因此可從斜楔公式直接導(dǎo)出螺旋夾緊力計算公式：

式中Fj

——沿螺旋軸向作用的夾緊力（N）

Fx——作用在扳手上的力（N）

L——作用力的力臂（mm）

d0——螺紋中徑（mm）

α

——螺紋升角（°）

φ’1——螺紋副的當(dāng)量摩擦角（°）

φ2——螺桿（或螺母）端部與工件（或壓板）之間的當(dāng)量摩擦角（°）

r’

——螺桿（或螺母）端部與工件（或壓板）之間的當(dāng)量摩擦半徑（mm）1-螺母2-螺桿3-工件第72頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.3常用夾緊機構(gòu)

螺旋夾緊機構(gòu)螺旋夾緊機構(gòu)示例第73頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.3常用夾緊機構(gòu)

2r2RRβⅢⅡⅠ壓塊形狀當(dāng)量摩擦半徑計算公式矩形螺紋梯形螺紋三角螺紋螺紋形狀當(dāng)量摩擦角計算公式60°30°壓緊螺釘端部的當(dāng)量摩擦半徑r1的值與螺桿頭部（或壓塊）的結(jié)構(gòu)有關(guān)

第74頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.3常用夾緊機構(gòu)

計算準(zhǔn)確性——由于φ’1

與φ2數(shù)值在很大范圍內(nèi)變化，要獲得準(zhǔn)確結(jié)果很困難。目前許多手冊給出的數(shù)據(jù)大多以摩擦系數(shù)μ＝0.1為依據(jù)的，這與實際情況出入較大。當(dāng)需要準(zhǔn)確確定螺旋夾緊力時，需要采用實驗方法。

力矩與夾緊力的關(guān)系實驗（8mm系列組合夾具）Fj

＝kt

×Ts

第75頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.3常用夾緊機構(gòu)

自鎖條件——螺旋夾緊機構(gòu)的自鎖條件和斜楔夾緊機構(gòu)相同，即也可寫為

α≤φ1＋φ2螺旋夾緊機構(gòu)的螺旋升角α很?。ㄒ话銥?°～4°），故自鎖性能好。

増力比——因為螺旋升角小于斜楔的楔角，螺旋夾緊機構(gòu)的擴力作用遠大于斜楔夾緊機構(gòu)。如一個M10的螺釘，手柄長度120mm,其增力比約為140。若原始作用力FX＝25N(2.5kg),則會產(chǎn)生Fj=3500N(350kg)的作用力。第76頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.3常用夾緊機構(gòu)

螺旋夾緊特點——結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，增力比大，自鎖性能好，在手動夾緊中應(yīng)用廣泛。缺點是動作較慢，為提高作效率，可采用一些快撤裝置。

兩種快撤機構(gòu)（螺旋夾緊）第77頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.3常用夾緊機構(gòu)

偏心夾緊機構(gòu)幾種偏心夾緊機構(gòu)

偏心夾緊機構(gòu)示例第78頁,共91頁，星期六，2024年，5月6.3.3常用夾緊機構(gòu)

圓偏心輪展開

楔角計算——可將偏心輪視為一楔角變化的斜楔，圓偏心輪展開如圖示

式中α

——偏心輪的楔角（°）

e

——偏心輪的偏心量（mm）

R——偏心輪的半徑（mm）

γ

——偏心輪作用點（X點）與起始點（O點）之間圓弧所對應(yīng)的圓心角（°）h=O1X-O1M=R-e

cosγα

=tan(O2M/MX)第79頁,共91頁，星期六，2024年，5月5.3.3常用夾緊機構(gòu)

夾緊力——式中Fj

——夾緊力（N）

FS

——作用在手柄上的原始力（N）

L

——作用力的力臂（mm）

ρ——偏心轉(zhuǎn)動中心到作用點之間的距離（mm）

α

——偏心輪楔角，參考式6-16（°）

φ1——