工件的夹紧与常用的夹紧装置
一、工件的夹紧
(一)夹紧装置
1.夹紧装置的组成——动力装置、夹紧元件、中间传力机构
2.夹紧装置的基本要求
(1)夹紧既不应破坏工件的定位，或产生过大的夹紧变形，又要有足够的夹紧力，防止工件在加工中产生振动；
(2)足够的夹紧行程，夹紧动作迅速，操纵方便、安全省力；
(3)手动夹紧机构要有可靠的自锁性，机动夹紧装置要统筹考虑夹紧的自锁性和原动力的稳定性；
(4)结构应尽量简单紧凑，制造、维修方便。
(二)夹紧力的确定
1.确定夹紧力作用方向的原则
(1)夹紧力的方向应使定位基面与定位元件接触良好，保证工件定位准确可靠；
(2)加紧力的方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件变形；
(3)加紧力的方向应尽量与工件受到的切削力、重力等的方向一致，以减小加紧力。
2.确定夹具力作用点的原则
(1)加紧力的作用点应正对支撑元件或位于支撑元件所形成的支撑面内；
(2)夹具力的作用点应位于工件刚性较好的部位。
(3)夹具力的作用点应尽量靠近加工表面，以减小切削力对夹紧点的力矩，防止或减小工件的加工振动或弯曲变形。
二、常用的夹紧装置
夹具中常用的夹紧装置有楔块,螺旋,偏心轮等,它们都是根据斜面夹紧原理而夹紧工件的。
·楔块夹紧装置
楔块夹紧装置是最基本的夹紧装置形式之一,其他夹紧装置均是它的变形。它主要用于增大夹紧力或改变夹紧力方向。
⑴楔块夹紧装置特点:
①自锁性(自锁条件α≤ψ1+ψ2)
②斜楔能改变夹紧作用力方向
③斜楔具有扩力作用,ip=θ/p=1/[tanψ2+tan(α+ψ1)]
④夹紧行程小
⑤效率低(因为斜楔与夹具体及工件间是滑动摩擦,所以夹紧效率低)
所以适用范围:多用与机动夹紧装置中
⑵夹紧力计算:
θ=p/[tanψ2+tan(α+ψ1)] 其中p为原始力,α为楔块升角,常数6度–10度
ψ1:工件与楔块的摩擦角 ψ2:夹具体与楔块的摩擦角
⑶自锁条件:
原始力P撤除后,楔块在摩擦力作用下仍然不会松开工件的现象称为自锁.
α≤ψ1+ψ2 ,一般α取10–15度或更小nextpage
⑷传力系数:
夹紧力与原始力之比称为传力系数.用ip表示
ip=θ/p=1/[tanψ2+tan(α+ψ1)]
⑸楔块尺寸与材料:
升角α确定后,其工作长度应满足夹紧要求,其厚度保证热处理不变形,小头厚应为75mm.材料一般用20钢或20Cr,渗碳厚为0.8–1.2mm.HRC:56–62.Ra为1.6μm.
·螺旋夹紧装置
螺旋夹紧装置是从楔块夹紧装置转化而来的,相当于吧楔块绕在圆柱体上,转动螺旋时即可夹紧工作.
⑴螺旋夹紧装置特点:
①结构简单,制造容易,夹紧可靠
②扩力比ip大,夹紧行程S不受限制
③夹紧动作慢,效率低
应用场合:手动夹紧装置常采用.
⑵螺杆夹紧力计算:
θ=PL/r中tan(α+ψ1)+r1tanψ2
其中:P是原始力,L是原始力作用点到螺杆中心距离,r中是螺旋中经的一半,α是螺旋升角,ψ1螺母于螺杆的摩擦角,r1摩擦力矩计算半径,ψ2工件与螺杆头部(或压块)间的摩擦角
⑶自锁性能:
因为楔块的自锁条件为α≤11.5°-17°,而螺旋夹紧装的螺旋升角(α≤2°-4°)很小,所以自锁性很好.
⑷传力系数:
ip=θ/p=PL/r中tan(α+ψ1)+r1tanψ2＞＞楔块的ip
⑸多位或多件夹紧:
为了减小夹压的辅助时间和提高生产率,可采用多位或多件夹紧装置.
⑹压块的材料一般位45钢,HRC:43–48
螺杆的材料一般位45钢,HRC:33–38
·偏心夹紧装置
偏心夹紧装置也是由楔块夹紧装的一种变形.
⑴圆偏心夹紧力:
θ=PL/ρtan(α+ψ1)+tanψ2
其中L为手柄长度,ρ支承轴中心(回转中心)到夹紧点距离
ψ1,ψ2分别为偏心轮与支承轴及偏心轮与工件间的摩擦角.
⑵传力系数ip:
ip=L/ρtan(α+ψ1)+tanψ2,远小于螺旋夹紧的ip
⑶特点及应用场合:
偏心夹紧与螺旋夹紧相比,夹紧行程小,夹紧力小,自锁能力差,但夹紧迅速,结构紧凑,所以常用与切削力不大,振动较小的的场合,常与其他夹紧元件联合使用.
·定心夹紧结构
定心夹紧结构是一种利用定位夹紧元件等速移动或弹性变形来保证工件准确定心或对中的装置.使工件的定位和夹紧过程同时完成,而定位元件与夹紧元件合二为一.
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