确定夹紧力的方法与步骤

夹紧力包括大小、方向和作用点三要素，下面分别讨论。

1．夹紧力方向的选择

1）夹紧力的方向应垂直于工件的主要定位基面，以有利于工件的准确定位。图3-31 所示镗孔工序要求保证孔轴线与A 面垂直，则应以A 面为主要定位基面，夹紧力方向应与A 面垂直；否则由于A 面与B 面的垂直度误差，很难保证孔轴线与A 面的垂直度要求。

2）夹紧力的作用方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件的夹紧变形。图3-32为加工薄壁套筒零件的两种夹紧方式，由于工件轴向刚度大，用图3-32b）所示轴向夹紧方式比用图3-32a）所示径向夹紧方式，夹紧变形相对较小。

图3-31　夹紧力垂直于主要定位面

图3-32　加工薄壁套筒零件的两种夹紧方式

a）轴向夹紧方式；b）径向夹紧方式

3）夹紧力作用方向应尽量与工件的切削力、重力等的作用方向一致，以减小夹紧力。

2．夹紧力作用点的选择

1）夹紧力的作用点应正对定位元件或位于定位元件所形成的支承面内，以保证工件已获得的定位不变。图3-33 违背了这项原则，夹紧力的正确位置应如图中箭头所示。

图3-33　夹紧力作用点的位置(www.xing528.com)

1—定位元件；2—工件

2）夹紧力的作用点应位于工件刚性较好的部位，以减小工件的变形。图3-34 中实线为夹紧力的正确作用点。

图3-34　夹紧力作用点与工件变形

3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以减小切削力对工件造成的翻转力矩，防止或减小切削过程中的振动和变形。

3．夹紧力的估算

确定夹紧力时，将工件视为分离体，将作用在工件上的各种力（如切削力、夹紧力、重力和惯性力）等根据静力平衡条件列出方程式，即可求得保持工件平衡所需的最小夹紧力。最小夹紧力乘以安全系数，即得到所需的夹紧力。一般安全系数：粗加工取2.5～3，精加工取1.5～2。

【例3-3】　在图3-35 所示刨平面工序中，G 为工件自重，F 为夹紧力，Fc、Fp分别为主切削力和背向力。已知：Fc=800N，Fp=200N，G=100N。问需施加多大夹紧力才能保证此工序加工的正常进行。

解：取工件为分离体，工件所受的力如图3-35 所示，根据静力平衡原理，列出静力平衡方程式为

从夹紧的可靠性考虑，当z=l/5时属最不利情况。将有关已知条件代入上式，即可求得夹紧力F=330N；取安全系数k=3，最后求得需施加的夹紧力F=990N。

图3-35　夹紧力计算

夹具设计中，夹紧力大小并非在所有情况下都需要计算，如手动夹紧装置中，常根据经验或类比法确定所需的夹紧力。