单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,三、偏心夹紧机构,用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构常用的偏心件是圆偏心轮和偏心轴。图,1-66,是偏心夹紧机构的应用实例，图,1-66a,、,b,用的是圆偏心轮。,(a),(b),图,166,圆偏心夹紧机构,三、偏心夹紧机构(a)(b)图166 圆,偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速，缺点是夹紧力和夹紧行程都较小，一般用于切削力不大、振动小、夹压面公差小的加工中。,(c),(d),图,166,圆偏心夹紧机构,图,1-66c,用的是偏心轴，图,166-d,用的是偏心叉。,偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速，缺点是夹紧力,1,圆偏心轮的工作原理,图,167,是圆偏心轮直接夹紧工件的原理图。图中，是圆偏心轮的几何中心，,R,是它的几何半径。是偏心轮的回转中心，是偏心距。,若以 为圆心，以,r,为半径画圆,(,点划线圆,),，便把偏心轮分成了三个部分。其中，虚线部分是个“基圆盘”，半径,r=R-e,；另两部分是两个相同的弧形楔。当偏心轮绕回转中心 顺时针方向转动时，相当于一个弧形楔逐渐楔入“基圆盘”与工件之间，从而夹紧工件。,图,l,一,67,圆偏心轮的工作原理,1圆偏心轮的工作原理图l一67 圆偏心轮的工作原,2.,圆偏心轮的夹紧行程及工作段,如图,1-68a,所示，当圆偏心轮绕回转中心 转动时，设轮周上任意点,x,的回转角为 ，即工件夹压表面法线与 连线间的夹角；回转半径为 。,(a),(b),图,l,一,68,圆偏心轮的回转角、升角及弧形楔展开图,2.圆偏心轮的夹紧行程及工作段(a)(b)图l一68,用 、为坐标轴建立直角坐标系，再将轮周上各点的回转角与回转半径一一对应地记入此坐标系中，便得到了圆偏心轮上弧形楔的展开图，如图,l,一,68b,所示。,图,168,表明，当圆偏心轮从,0,回转到,180,时，其夹紧行程 为,2e,。图,168,还表明，轮周上各点的升角 是不等的，,90,时的升角 最大,(),。升角 为工件夹压表面的法线与回转半径的夹角。在三 角形 中,用 、为坐标轴建立直角坐标系，,式中,H,一一夹紧高度，所以，,当,=,0,、,180,时 ，,当,时，,圆偏心轮的工作转角一般小于,90,，因为转角太大，不仅操作费时，也不安全。工作转角范围内的那段轮周称为圆偏心轮的工作段。常用的工作段是,45,135,或,90,180,在,45,135,范围内，升角大，升角变化小，夹紧力较小而稳定，并且夹紧行程大,(,h1.4e,),。在,90,180,范围内，升角由大到小，夹紧力逐渐增大，但夹紧行程较小,(h=e),。,式中 H一一夹紧高度，所以，,3,圆偏心轮偏心量,e,的确定,如图,l,一,68,所示，设圆偏心轮工作段为 根据式在,A,点的夹紧高度 ，在,B,点的夹紧高度 夹紧行程,所以,式中，夹紧行程为,:,一一装卸工件所需的间隙，一般取 ,0.3mm,；,一一夹紧装置的弹性变形量，一般取,=0.05,0.15mm,；,一一夹紧行程储备量，一般取,=0.1,O.3mm,；,一一工件夹压表面至定位面的尺寸公差。,3圆偏心轮偏心量e的确定,4,圆偏心轮的自锁条件（如图,1-69,）,由于圆偏心轮夹紧工件的,实质是弧形楔夹紧工件，因此，,圆偏心轮的自锁条件应与斜楔,的自锁条件相同，即,式中 一一圆偏心轮的最大,升角；,一一圆偏心轮与工件,间的摩擦角；,一一圆偏心轮与回转,销之间的摩擦角。,图,169,圓偏心轮受力分析,4圆偏心轮的自锁条件（如图1-69）图16,由于回转销的直径较小，圆偏心轮与回转销之间的摩擦力矩不大，为使自锁可靠，将其忽略不计，上式便简化为,或者,因 ，代入上式 ，得,偏心轮的自锁条件是,：,当,f=0.1,时，；,当,f=0.15,时，。,由于回转销的直径较小，圆偏心轮与回转销之间的,5,圆偏心轮的夹紧力,由于圆偏心轮周上各点的升角不同，因此，各点的夹紧力也不相等。图,1-69,为任意点,x,夹紧工件时圆偏心轮的受力情况。,设作用力为 ，的作用点至回转中心 的距离为,L,，回转半径为 ，偏心距 。,圆偏心轮夹紧工件时，受到的力矩为 ，可把圆偏心轮看成是作用在工件与转轴之间的弧形楔。可将力矩 转化为力矩 ，,=,，所以,：,弧形楔的作用力 ，,5圆偏心轮的夹紧力,因此，与斜楔夹紧力公式相似，夹紧力,当,=90,时，,=,，代入得,一般情况下，回转角,=90,时，最小。只要计算出此时的夹紧力，若能满足要求，则偏心轮上其他各点的加紧力都能满足要求。,因此，与斜楔夹紧力公式相似，夹紧力,6,圆偏心轮的设计程序,(1),确定夹紧行程 偏心轮直接夹紧工件时的夹紧行程 为,:,(2),计算偏心距 确定工作段回转角范围，如,=45,135,或,=90,180,。偏心距为,(3),按自锁条件计算,D f=0.1,时：,D=20e,；,f=0.15,时：,D=14e,。,(4),查“夹具标准”,(GB,T219191,GB,T2194-91),或查“夹具手册”，确定圆偏心轮的其它参数。其结构如图,l,一,70,所示。,6圆偏心轮的设计程序,图,1,一,70,标准圆偏心轮的结构,图1一70 标准圆偏心轮的结构,图,l,一,70,标准圆偏心轮的结构,图l一70 标准圆偏心轮的结构,第十节 工件装夹的实例分析,本章前面各节阐述了工件装夹的定位原理、常用的定位元件、定位误差的计算方法、确定夹紧力的原则和基本夹紧机构，本节将用实例说明怎样综合运用上述原理、原则和方法来装夹工件。,如图,1-71,所示，在拨叉上铣槽。,根据工艺规程，这是最后一道机加工工序，加工要求有：槽宽,16H11,，槽深,8mm,，槽侧面与,25H7,孔轴线的垂直度为,0.08mm,，槽侧面与,E,面的距离为,l1 0.2mm,，槽底面与,B,面平行。,试设计其定位装置和手动夹紧装置。,第十节 工件装夹的实例分析,图,1-71,拔叉零件图,图1-71 拔叉零件图,一、定位方案分析,1.,确定需要限制的自由度以及选择定位基面和定位元件,从加工要求考虑，在工件上铣通槽，沿,X,轴的位置自由度可以不限制，但为了承受切削力，简化定位装置结构，还是要限制。工序基准为：,25H7,、,E,面和,B,面。,现拟定三个定位方案如图,1,一,72,所示。,如图,1,一,72a,所示，工件以,E,面作为主要定位面，用支承板,1,限制三个自由度 、，用短销,2,与,25H7,孔配合限制两个自由度 、。,为了提高工件的装夹刚度，在,C,处加一辅助支承。由于垂直度,0.08mm,的工序基准是,25H7,孔轴线，而工件绕,X,轴的角度自由度,x,由,E,面限制，定位基准与工序基准不重合，不利于保证槽侧面与,25H7,孔轴线的垂直度。,一、定位方案分析,图,1-72,定位方案分析,(a),(b),(c),1,一支承板,2,一短销,3,一长销,4,一支承钉,5,一长条支承板,图1-72 定位方案分析(a)(b)(c)1一支承板,图,1,一,72b,以,25H7,孔作为主要定位基面，用长销,3,限制工件四个自由度 、，用支承钉,4,限制一个自由度 ，在,C,处也放一辅助支承。,由于 长销限制，定位基准与工序基准重合，有利于保证槽侧面与,25H7,孔轴线的垂直度。,但这种定位方式不利于工件的夹紧，因为辅助支承不能起定位作用，辅助支承上与工件接触的滑柱必须在工件夹紧后才能固定。,当首先对支承钉,4,施加夹紧力时，由于其端面的面积太小，工件极易歪斜变形，夹紧也不可靠。,图1一72b以 25H7孔作为主要定位基面，用长销,图,l,一,72c,用长销限制工件四个自由度 、,用长条支承板,5,限制两个自由度 、被重复限制，属重复定位。因为,E,面与,25H7,孔轴线的垂直度为,0.lmm,，而工件刚性较差，,0.lmm,在工件的弹性变形范围内，因此属可用重复定位。,比较上述三种方案，图,1,一,72c,所示方案较好。,按照加工要求，工件绕丫轴的自由度 必须限制，限制的办法如图,1,一,73,所示。,挡销放在图,1,一,73a,所示位置时，由于,B,面与,25H7,孔轴线的距离,(mm),较近，尺寸公差又大，因此防转效果差，定位精度低。,挡销放在图,1,一,73b,所示位置时，由于距离,25H7,孔轴线较远，因而防转效果较好，定位精度较高，且能承受切削力所引起的转矩。,图l一72c用长销限制工件四个自由度 、,图,173,(a),(b),图173(a)(b),2.,计算定位误差,除槽宽,16H11,由铣刀保证外，本工序的主要加工要求是槽侧面与正面的距离,11,士,0.2mm,及槽侧面与,25H7,孔轴线的垂直度,0.08mm,，其它要求未注公差，因而只要计算上述两项加工要求的定位误差即可。,(1),加工尺寸,11,士,0.2mm,的定位误差采用图,1,一,72c,所示定位方案时，工序基准为,E,面，定位基准,E,面及,25H7,孔均影响该项误差。,当考虑,E,面为定位基准时，基准重合，基准位移误差 ；因此定位误差,=0,当考虑,25H7,为定位基准时，基准不重合，基准不重合误差为,E,面相对,25H7,孔的垂直度误差，即；,2.计算定位误差,由于长销与定位孔之间存在最大配合间隙,Xmax,，会引起工件绕,Z,轴的角度偏差土 。,取长销配合长度为,40mm,，直径为,25g6(mm),，定位孔为,25H7(),，则定位孔单边转角偏差,(,见图,1-74a,),。,此偏差将引起槽侧面对,E,面的偏斜，而产生尺寸,11,士,O.2mm,的基准位移误差，由于槽长为,40mm,，,所以,因工序基准与定位基面无相关的公共变量，所以,mm,在分析加工尺寸精度时，应计算影响大的定位误差 。此项误差略大于工件公差,(0.4mm),的,1,3,，需经精度分析后确定是否合理。,由于长销与定位孔之间存在最大配合间隙Xmax，会引起,(a),(b),图,1,一,74,铣拨叉槽时的定位误差,(a)(b)图1一74 铣拨叉槽时的定位误差,(2),槽侧面与,25H7,孔轴线垂直度的定位误差,由于定位基准与工序基准重合，所以,=0,由于孔轴配合存在最大配合间隙,Xmax,，所以存在基准位移误差。定位基准可绕,x,轴产生两个方向的转动，其单方向的转角如图,1,一,74b,所示,此处槽深为,8mm,，所以基准位移误差,由于定位误差只有垂直要求（,0.08mm,）的,1/8,，故此装夹方案的定位精度足够。,(2)槽侧面与 25H7孔轴线垂直度的定位误差,二、夹紧方案分析,前面已经提到，必须首先对长条支承板施加夹紧力，然后固定辅助支承的滑柱。,由于支承板离加工表面较远，铣槽时的切削力又大，故需在靠近加工表面的地方再增加一个夹紧力。,如图,1-75,所示。,图,1,一,75,夹紧方案分析,(a),(b),二、夹紧方案分析图1一75 夹紧方案分析(a)(b,此夹紧力作用在图,1,一,75a,所示位置时，由于工件该部位的刚性差，夹紧变形大。,因此，应如图,1,一,75b,所示，用螺母与开口垫圈夹压在工件圆柱的左端面。,拨叉此处的刚性较好，夹紧力更靠近加工表面，工件变形小，夹紧也可靠。对着支承板的夹紧机构采用钩形压板，可使结构紧凑，操作也方便。,综合以上分析，拨叉铣槽的装夹方案应如图,1,一,76,所示。装夹时，先拧紧钩形压板,1,，再固定滑柱,5,，然后插上开口垫圈,3,，拧紧螺母,2,。,此夹紧力作用在图1一75a所示位置时，由于工,图,176,拨叉的装夹方案,1,一钩形压板,2,一螺母,3,一开口垫圈,4,一长销,5,一滑柱,6,一长条支承板,7,一挡销,8,一夹具体,(a),(b),本讲小结：,偏心夹紧机构,圆偏心轮的工作原理,圆偏心轮的夹紧行程及工作段,圆偏心轮偏心量,e,的确定,圆偏心轮的自锁条件,圆偏心轮的夹紧力,圆偏心轮的设计程序,工件装夹的实例分析,定位方案分析,夹紧方案分析,复习思考题：,本讲小结：,