夹紧机构分类及实例分析

夹具上用来把零件压紧夹牢的机构叫夹紧装置。

如图10-36所示，夹紧装置一般由以下几个部分组成。

图10-36 夹紧装置的组成

1—压板 2—连杆 3—活塞杆 4—液压缸 5—活塞

1）力源装置 是指提供原始夹紧力的装置。

2）中间传力机构 是把力源装置产生的力传给夹紧元件的机构。

3）夹紧元件 是夹紧装置的最终执行元件，一般与零件的夹压表面直接接触。

1）在夹紧和加工过程中，应能保证零件定位后所获得的正确位置不会改变。

2）夹紧力的大小要适当。

3）工艺性和使用性要好。

确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作用点三个要素。

（1）夹紧力方向的确定

1）夹紧力的方向应朝向主要的定位基准面 如图10-37所示，在直角支座上镗孔，本工序要求所镗孔与A面垂直，故应以A面为主要定位基准面[如图10-37（a）所示]，在确定夹紧力的方向时，应使夹紧力朝向A面即主要定位基准面[如图10-37（d）所示]，以保证孔与A面的垂直度。反之，若朝向B面[如图10-37（b）、（c）所示]，则因A、B两面的夹角α有误差，就无法保证所镗孔与A面垂直的工序要求。

2）夹紧力的方向应尽量与零件刚度最大的方向相一致，以减小零件变形 如图10-38所示的薄壁套筒零件，若用三爪自定心卡盘将薄壁套筒径向夹紧，则因零件的径向刚度比较差易引起大的变形。若改成用螺母轴向夹紧零件，则因零件的轴向刚度比较大不易产生变形。

3）夹紧力的方向应尽量与切削力、零件重力的方向一致，以减小夹紧力 如图10-39所示为在钻床上钻孔的情况，由于夹紧力F_j与零件重力G和切削力F同向，零件重力和切削力也能起到夹紧的作用，因此，这时所需的夹紧力为最小。

图10-37 夹紧力的方向应朝向主要的定位基准面

图10-38 夹紧力方向与零件刚性的关系

图10-39 夹紧力与切削力、零件重力的关系

（2）夹紧力作用点的确定

1）夹紧力的作用点应落在支承点上或几个支承元件所形成的支承区域内，以保证零件已获得的定位位置不变 如图10-40所示，夹紧力的作用点不在支承元件范围内，产生了翻转力矩，将使零件倾斜或移动，破坏了零件的定位。正确的夹紧力作用点应施于支承区域内并靠近其几何中心或落在支承点上。其正确位置应如图10-40（a）中双点划线箭头或双点划线箭头以下所示位置，图10-40（b）中双点划线箭头所示位置。

图10-40 夹紧力作用点的位置

1—夹具体 2—零件

2）夹紧力的作用点应落在零件刚性最好的部位，以减小零件的夹紧变形 如图10-41（a）所示，若把夹紧力作用点选在零件刚性较差的顶部中点，则零件会产生较大的变形。正确的选择是如图10-41（b）所示，将夹紧力作用点选在零件刚性较好的部位，并改单点夹紧为两点夹紧，避免了零件产生不必要的变形且夹紧牢固可靠。

图10-41 夹紧力的作用点应落在零件刚性最好的部位

3）夹紧力作用点应尽量靠近被加工表面，以减小对零件造成的翻转力矩 如图10-42所示零件，在铣削A、B两端面时，由于主要夹紧力F_j垂直作用于主要定位基准面，如果不再施加其他夹紧力，因夹紧力F_j没有靠近加工部位，加工过程中易产生振动。所以，应在靠近加工表面的地方设置辅助支承增加夹紧力F′_j或采用浮动夹紧机构，这样就提高了零件的装夹刚度，减小了零件加工时的振动。(www.xing528.com)

图10-42 夹紧力的作用点应靠近加工部位

（3）夹紧力大小的确定

在夹紧力的方向、作用点确定之后，就要确定夹紧力的大小。夹紧力的大小应适当，夹紧力太小，难以保证零件定位的稳定性和加工质量；夹紧力太大，将会增大夹紧装置的结构尺寸，还会使夹紧系统的变形增大，从而影响加工质量。

斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构和偏心夹紧机构统称为基本夹紧机构。

斜楔夹紧机构是指利用斜面直接或间接夹紧零件的机构。如图10-43所示为几种斜楔夹紧机构夹紧零件的实例。图10-43（a）是在零件上钻互相垂直的两个孔。零件装入后，敲击斜楔大头，夹紧零件。加工完成后，敲击小头，松开零件。由于用斜楔直接夹紧零件时夹紧力较小，且操作费时费力，所以实际生产中单独应用的不多，一般情况下是将斜楔与其他机构联合使用。图10-43（b）是将斜楔与滑柱压板组合而成的机动夹紧机构。

斜楔夹紧机构的特点是具有增力作用，但夹紧行程较小。

图10-43 斜楔夹紧机构

1—夹具体 2—零件 3—斜楔

螺旋夹紧机构是指由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的一种夹紧机构。如图10-44所示为应用这种机构夹紧零件的实例。螺旋夹紧机构具有结构简单、制造容易、通用性好、自锁性能好、夹紧力和夹紧行程大等特点，目前在夹具中得到广泛的应用。

（1）单个螺旋夹紧机构

直接用螺钉、螺母夹紧零件的机构，称为单个螺旋夹紧机构。如图10-44（a）所示，用螺钉头直接压在零件表面上，因接触面积小，压强大，所以在转动螺钉时，可能会损伤零件的已加工表面，或带动零件旋转。在实际应用中，常在螺钉头部装上如图10-44（b）所示的可以摆动的压块，由于压块与零件间的接触面积大大增加，压强大大减小，且压块与零件间的摩擦力矩大于压块与螺钉间的摩擦力矩，所以可防止发生上述现象。

标准压块的结构有两种（如图10-44所示），A型的端面是光滑的，用于已加工表面，B型端面有齿纹，用于夹紧毛坯的粗糙表面。

图10-44 螺旋夹紧机构及摆动压块

1—螺钉、螺杆 2—螺母套 3—摆动压块 4—零件

（2）快速螺旋夹紧机构

单个螺旋夹紧机构在使用时夹紧动作慢，零件装卸费时。所以，为迅速夹紧零件，减少辅助时间，生产中常采用各种快速螺旋夹紧机构。图10-45（a）所示为带有开口垫圈的螺母夹紧机构；图10-45（b）所示为快卸螺母结构。图10-45（c）所示为回转压板夹紧机构，当松夹时，将回转压板逆时针转过适当角度，零件即可从上面取出。

图10-45 快速螺旋夹紧机构

用偏心件直接或间接夹紧零件的机构，称为偏心夹紧机构。常用的偏心件有圆偏心和曲线偏心两种。圆偏心因结构简单，制造容易，在夹具中应用较多。如图10-46所示为常见的采用圆偏心轮的夹紧机构。

圆偏心夹紧机构的特点是结构简单、操作方便、夹紧迅速，缺点是夹紧力和夹紧行程较小，耐振性能差，自锁性能不稳定。一般用于切削力不大、振动小、没有离心力影响的场合。

图10-46 圆偏心轮的夹紧机构

定心夹紧机构是一种可同时实现对零件定心、定位和夹紧的夹紧机构。如图10-47所示为弹簧筒夹定心夹紧机构，其中图10-47（a）为装夹零件以外圆柱面定位的弹簧夹头，图10-47（b）为装夹零件以内孔定位的弹簧心轴。其主要元件是弹性筒夹2，它是在一个锥形套筒上开出3～4条轴向槽而形成的。在图10-47（a）中，旋转螺母4时，在螺母端面的作用下，弹性筒夹在锥套内向左移动，锥套3的内锥面迫使弹性筒夹2上的簧瓣向心收缩，从而将零件定心夹紧；反向旋转螺母，即可卸下零件。在图10-47（b）中，旋转螺母4时，锥套3的外锥面迫使弹性筒夹2的两端簧瓣向外均匀扩张，从而将零件夹紧。反转螺母，松夹。

图10-47 弹簧夹头和弹簧心轴

1—夹具体 2—弹性筒夹 3—锥套 4—螺母 5—心轴

弹簧筒夹定心夹紧机构结构简单，定心精度高，体积小，操作方便、迅速，所以在生产中应用非常广泛，一般适用于精加工和半精加工。