5.4機床夾具夾緊機構的設計

夾緊必須保證定位準確可靠，而不能破壞定位。工件和夾具的變形必須在允許的范圍內。夾緊機構必須可靠。夾緊機構各元件要有足夠的強度和剛度，手動夾緊機構必須保證自鎖，機動夾緊應有聯鎖保護裝置，夾緊行程必須足夠。夾緊機構操作必須安全、省力、方便、迅速、符合工人操作習慣。夾緊機構復雜、自動化程度必須與生產綱領和工廠的條件相適應。5.4.1夾緊機構設計應滿足的要求5.4.2夾緊力的確定

圖示夾具，用于對直角支座零件進行鏜孔，要求孔與端面A垂直。因此應選A面為第一定位基準，夾緊力Fjl應垂直壓向A面。若采用夾緊力Fj2，由于工件A面與B面的垂直度誤差，則鏜孔只能保證孔與B面的平行度，而不能保證孔與A面的垂直度。

夾緊力的方向應有利于工件的準確定位，而不能破壞定位，一般要求主夾緊力應垂直于第一定位基準面。1.夾緊力方向的確定

夾緊力包括方向、作用點和大小三個要素。

夾緊力的方向應與工件剛度高的方向一致，以利于減少工件的變形。如圖示為薄壁套的夾緊，a采用三爪自定心卡盤夾緊，易引起工件的夾緊變形。若鏜孔，內孔加工后將有三棱圓形圓度誤差。b為改進后的夾緊方式，采用端面夾緊，可避免上述圓度誤差。如果工件定心外圓和夾具定心孔之間有間隙，會產生定心誤差。

夾緊力的方向盡可能與切削力、重力方向一致，有利于減小夾緊力。如圖示，a的情況是合理的，b則不盡合理。2.夾緊力作用點的選擇

夾緊力的作用點應與支承點“點對點”對應，或在支承點確定的區域內，以避免破壞定位或造成較大的夾緊變形。如圖示，兩種情況均破壞了定位。

夾緊力的作用點應選擇在工件剛度高的部位。如圖示，a的情況可造成工件薄壁底部較大的變形，改進后的結構為b。

夾緊力的作用點和支承點盡可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的剛度和抗振性。如圖示，在切削部位增加了輔助支承和輔助夾緊。

夾緊力的反作用力不應使夾具產生影響加工精度的變形。如圖示，a的情況，工件對夾緊螺桿3的反作用力使導向支架2變形，從而產生鏜套4的導向誤差。改進后的結構為b，夾緊力的反作用力不再作用在導向支架2上。3.夾緊力大小的確定

夾緊力大小需要準確的場合，一般可經過實驗來確定。也可以計算。通常由于切削力本身是估算的，工件與支承件間的摩擦系數也是近似的，因此夾緊力也是粗略估算。

上圖是一種簡單的斜楔夾緊機構。向右推動斜楔1，使滑柱2下降，滑柱上的擺動壓板3同時壓緊兩個工件4。下圖是受力分析圖。有式中，W為產生的夾緊力，Q原動力，φ1、φ2為摩擦角，α為斜楔的楔角。為使手動夾緊時能自鎖，α=6°～8°；采用螺旋機構，偏心機構或氣動，液動推動斜楔時，α可大一些。斜楔夾緊機構的優點是有一定的擴力作用，可以方便地使力的方向改變90°，缺點是α較小，行程要長。5.3.3常用夾緊機構1.斜楔夾緊機構

螺旋夾緊機構是手動夾緊機構中應用最廣泛的一種，左下圖為螺旋夾緊機構的兩個例子。右下圖為螺桿受力分析圖。有：螺旋夾緊機構的優點是：擴力比可達80以上，自鎖性好，結構簡單，制造方便，適應性強。其缺點是動作慢，操作強度大。2.螺旋夾緊機構3.偏心夾緊機構

偏心夾緊的偏心輪已標準化。優點是結構簡單，操作方便，動作迅速。缺點是自鎖性能差，夾緊行程和增力比小。

偏心夾緊機構是靠偏心輪回轉時其半徑逐漸增大而產生夾緊力來夾緊工件，左下圖為三種偏心夾緊機構。偏心夾緊原理與斜楔夾緊機構靠斜面高度增高而產生夾緊相似，只是斜楔的楔角不變，而偏心輪的楔角是變化的，右下圖是偏心輪展開圖。有：5.4.4其它夾緊機構1.鉸鏈夾緊機構

鉸鏈夾緊機構的特點是動作迅速，增力比大，易于改變力的作用方向。缺點是自鎖性能差。一般常用氣動、液動夾緊。設計時要進行受力分析、運動分析和參數分析計算。考慮設置必要的浮動、調整環節。鉸鏈夾緊機構的應用實例見下面圖示。2.定心夾緊機構

定心夾緊機構的設計一般有以下兩種原理。定位——夾緊元件按等速位移原理實現工件定心或對中。下圖為錐面定心夾緊心軸。

下圖示為螺旋定心夾緊機構。

定位——夾緊元件按均勻彈性變形原理來實現定心夾緊。如各種彈性心軸，彈性筒夾，液性塑料夾頭等。圖示為彈性夾頭的結構。3.聯動夾緊機構

在夾緊機構設計中，常常遇到工件需要多點同時夾緊，或多個工件同時夾緊，有時需要使工件先可靠定位再夾緊或者先鎖定輔助支承再夾緊等等。為了操作方便、迅速、提高生產率，減輕勞動強度，可采用聯動夾緊機構。圖示為三種多點聯動夾緊機構。

圖示為多工件聯動夾緊機構。

圖示為夾緊與輔助支承聯動夾緊機構。

圖示為先定位與后夾緊聯動夾緊機構。

設計聯動夾緊機構時應注意如下幾點:l）由于聯動機構動作和受力情況比較復雜，應仔細進行運動分析和受力分析，以確保設計意圖能夠實現。

2）在聯動機構中要充分注意在哪些地方設置浮動環節，如鉸鏈，球面墊等，要注意浮動的方向和浮動量的大小，要注意設置必要的調整環節，保證各處夾緊均衡，運動不發生干涉。

3）各壓板都能很好地松夾，以便裝卸工件。

4）要注意整個機構和傳動受力環節的強度和剛度。

5）聯動機構不要設計得太復雜，注意提高可靠性，降低制造成本。5.4.5夾緊機構的動力裝置

在大批大量生產中往往采用機動夾緊，如氣動、液動、電磁和真空夾緊等。機動夾緊可以克服手動夾緊的缺點，提高生產率，還有利于實現自動化。1.氣動夾緊裝置

采用壓縮空氣作為夾緊裝置的動力源。典型的氣壓傳動系統如圖示。

固定式氣缸和固定式液壓缸相類似。回轉式氣缸與氣動卡盤如圖示，它是用于車床夾具的，由于氣缸和卡盤隨主軸回轉，還需要一個導氣接頭。5.5.2液壓夾緊裝置

液壓夾緊裝置的工作原理和結構基本上與氣動夾緊裝置相似，它與氣動夾緊裝置相比有下列優點：壓力油工作壓力可達6MPa，因此液壓缸尺寸小，不需增力機構，夾緊裝置緊湊。5.5.3氣-液聯合夾緊裝置

所謂氣-液聯合夾緊裝置是利用壓縮空氣為動力，油液為傳動介質，兼有氣動和液壓夾緊裝置的優點。圖示的氣液增壓器，就是將壓縮空氣的動力轉換成較高壓力的液體，供應夾具的夾緊液壓缸。

壓力油具有不可壓縮性，因此夾緊裝置剛度大、工作平穩可靠。液壓夾緊裝置噪聲小。

其缺點是需要有一套供油裝置，成本要相對高一些。因此適用于具有液壓傳動系統的機床和切削力較大的場合。5.5.4其它動力裝置1.真空夾緊

真空夾緊是利用工件上基準面與夾具上定位面間的封閉空腔抽取真空后來吸緊工件，或者就是利用工件外表面上受到的大氣壓力來壓緊工件的。真空