第5章机床夹具.ppt

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,*,第,5,章机床夹具设计原理,在实施机械加工时，要首先考虑的最重要问题之一是怎样将工件装夹在机床上或夹具中，并使其在加工过程中保持定位位置的不变。这里的装夹有两个含义，即定位和夹紧。,定位是指确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。夹紧是指工件定位后，将其固定,，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。,第,5,章 机床夹具设计原理,如图,5-1,所示是双联齿轮,2,在插齿机工作台上的装夹情况。为了保证该齿轮的齿圈与内孔同轴，可以将双联齿轮,2,的内孔套在心轴,3,上（心轴,3,与插齿机回转工作台同轴）。另外，为保证切出的轮齿与大齿轮端面垂直，需将大齿轮端面靠在靠垫,4,上。这就实现了上述双联齿轮在插齿机上的定位。为保证插齿时该双联齿轮不会转动，用夹紧螺母,1,将它压紧在靠垫,4,上，这,就是夹紧。,经过了上述操作过程，,就完成了该双联齿轮的装夹。,图,5-1,双联齿轮加工,工件在机床上装夹有三种主要的方法：,1.,直接找正装夹,工件的定位过程可以由操作工人直接在机床上利用千分表、划线盘等工具，找正某些有相互位置要求的表面，然后夹紧工件，称之为直接找正装夹。例如在前例中，为保证小齿轮齿圈和内孔的同轴度要求，只要齿坯外圆和内孔的同轴度较好，也可以允许采用外径比内孔内径小的心轴，将千分表表架固定在床身上，千分表表头顶在小齿轮齿圈外圆上，使插齿机工作台回转来调整齿坯的位置。如果表针基本不动，则说明齿坯外圆和工作台的回转中心,同轴，,间接保证了小齿轮齿圈和内孔同轴（如图,5-2,所示）。,图,5-2,直接找正装夹,2.,划线找正装夹,按图纸要求在工件表面上划出位置线以及加工线和找正线，装夹工件时，先在机床上按找正线找正工件的位置，然后夹紧工件。例如，要在长方形工件上镗孔（如图,5-3,所示），可先在划线平台上划出孔的十字中心线，再划出加工线和找正线（找正线和加工线之间的距离一般为,5,mm,）。,然后将工件安放在四爪单动卡盘上轻轻夹住。转动四爪单动卡盘，用划针检查找正线，找正后夹紧工件。划线装夹不需要其它专门设备，通用性好，但生产效率低，精度不高（一般划线找正的对线精度为,0.1,mm,左右），适用于单件、中小批量生产中的复杂铸件或精,度较低的粗加工。,图,5-3,划线找正装夹,3.4.2,工件在夹具中的夹紧,1.,对夹紧装置的要求,夹紧装置是夹具的重要组成部分。在设计夹紧装置时，应满足以下基本要求：,(1,）在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。,(2,）夹紧应可靠和适当。夹紧机构一般要有自锁作用，保证在加工过程中不会产生松动或振动。夹紧工件时，不允许工件产生不适当的变形和表面损伤。,(3,）夹紧装置应操作方便、省力、安全。,(4,）夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与工件的生产批量和生产方式相适应。结构设计,应力求简单、,紧凑，,并尽可能采用标准化元件。,2.,夹紧力的确定,夹紧力包括大小、方向和作用点三个要素，它们的确定是夹紧机构设计中首先要解决的问题。,1,）,夹紧力方向的选择,夹紧力方向的选择一般应遵循以下原则：,图,5-4,夹紧力方向的选择,（,1,）夹紧力的作用方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位。为此一般要求主要夹紧力应垂直指向主要定位面。如图,5-4,所示，在直角支座零件上镗孔，要求保证孔与端面的垂直度，则应以端面,A,为第一定位基准面，此时夹紧力作用方向应如图中,F,J1,所示。若要求保证被加工孔轴线与支座底面平行，应以底面,B,为第一定位基准面，此时夹紧力方向应如图中,F,J2,所示。否则，由于,A,面与,B,面的垂直度误差，将会引起被加工孔轴线相对于,A,面（或,B,面）的位置误差。实际上，在这种情况下，由于夹紧力作用不当，将会使工件的主要定位,基准面发生转换，,从而产生定位误差。,（,2,）夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向相一致，以减小工件变形。例如图,5-5,所示的薄壁套筒工件，它的轴向刚度比径向刚度大。若如图,5-5(a,),所示，用三爪自定心卡盘径向夹紧套筒，将使工件产生较大变形。若改成图,5-5(b,),的形式，用螺,母轴向夹紧工件，,则不易产生变形。,图,5-5,薄壁套筒工件的夹紧,（,3,）夹紧力的作用方向应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力。如图,5-6(a,),所示，夹紧力与主切削力方向一致，切削力由夹具的固定支承承,受，,所需夹紧力较小。,若如图,5-6(b,),所示，,则夹紧力至少要大于切削力。,图,5-6,夹紧力的作用方向与切削力方向,2,）夹紧力作用点的选择,夹紧力作用点的选择是指在夹紧力作用方向已定的情况下，确定夹紧元件与工件接触点的位置和接触点的数目。一般应注意以下几点：,（,1,）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面内，以保证工件已获得的定位不变。如图,5-7,所示，夹紧力作用点不正对支承元件，产生了使工件,翻转的力矩，,破坏了工件的定位。,图,5-7,夹紧力作用点位置,（,2,）夹紧力作用点应处在工件刚性较好的部位，以减小工件的夹紧变形。如图,5-,8,所示，夹紧力作用点如在工件刚度较差的部位，,易使工件发生变形。,图,5-8,夹紧力作用点位置与工件变形,（,3,）夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面，以便减小切削力对工件造成的翻转力矩。必要时应在工件刚度差的部位增加辅助支承并施加夹紧力，以减小切削过程中的振动和变形。如图,5-9,所示零件加工部位刚度较差，在靠近切削部位处增加辅助支承并施加,附加夹紧力，,可有效地防止切削过程中的振动和变形。,图,5-9,夹紧力作用点靠近被加工表面,3,）夹紧力大小的估算,在夹紧力方向和作用点位置确定以后，还需合理地确定夹紧力的大小。夹紧力不足，会使工件在切削过程中产生位移并容易引起振动；夹紧力过大又会造成工件或夹具不应有的变形或表面损伤。因此，应对所需的夹紧力进行估算。,估算夹紧力的一般方法是将工件视为分离体，并分析整个加工过程中作用在工件上的各种力；再根据力系的平衡条件，确定在整个加工过程中保持工件平衡所需的最小夹紧力；,最后将此最小夹紧力乘以一适当的安全系数,K,，,即可得到所需要的夹紧力。,安全系数,K,通常取,1.5,2.5,。精加工和连续切削时取较小值；粗加工或断续切削时取较大值。当夹紧力与切削力方向相反时，对,K,值可取至,2.5,3,。接触面摩擦系数主要取决于工件与支承元件或夹紧元件之间的接触形式：光滑表面取,0.15,0.25,；单向直沟槽取,0.25,0.5,；交错网状沟槽取,0.6,0.8,。,夹紧力的估算很粗略。这是因为：首先切削力大小的估算本身就是很粗略的，其次摩擦系,数的取值也是近似的。因此在需要准确地确定夹紧力的大小时，通常要采用试验的方法。,3.,常用夹紧机构,1,）,斜楔夹紧机构,如图,5-10,所示为几种斜楔夹紧机构示例。其中，图,(,a),所示夹具直接采用斜楔夹紧，图,(,b),、,(c),为斜楔、滑柱、杠杆,(,压板,),组合夹紧机构。,斜楔夹紧具有结构简单、增力比大、自锁性能好等特点，因此获得广泛应用。,（,1,）斜楔夹紧机构的夹紧力。直接采用斜楔夹紧时受力如图,5-107,所示，可,获得的夹紧力为,（,5-15,）,式中,:,F,J,可获得的夹紧力（,N,）；,F,Q,作用在斜楔上的原始力（,N,）；,1,斜楔与工件之间的摩擦角（,）；,2,斜楔与夹具体之间的摩擦角（,）；,斜楔的升角（,）。,图,5-10,斜楔夹紧机构,图,5-11,斜楔受力分析,（,2,）斜楔自锁条件。斜楔的自锁条件是：斜楔的升角小于斜楔与工件、斜楔与夹具体,之间的摩擦角之和。,（,5-16,）,一般钢件接触面的摩擦系数,f,=0.1,0.15,，,故得摩擦角,=,arctan,(0.10,0.15,）,543,830,，,为保证自锁可靠，手动夹紧机构一般取,=6,8,。,用气压或液压装置驱动的斜楔不需要自锁，可取,=1530,。,（,3,）斜楔夹紧机构的设计要点。设计斜楔夹紧机构的主要工作内容为确定升楔的升角,和夹紧机构所需的夹紧力，其设计步骤如下：,确定斜楔的升角,。,斜楔的升角,与斜楔的自锁性能和夹紧行程有关。因此，确定,值时可视具体情况而定，一般主要从确保夹紧机构的自锁条件出发来确定,的大小，即取,=6,8,；,但要求斜楔有较大的夹紧行程时，为提高夹紧效率，可将斜楔的斜面作成如图,5-10(b,),所示的升角分别为,1,和,2,的两段。前段采用较大的升角,1,，,以保证有较大的,行程，,后段采用较小的升角,2,，,以确保自锁。,计算作用力,F,Q,。,由下式可计算出,F,Q,F,J,tan,(,2,),（,5-,17,）,2,）螺旋夹紧机构,采用螺杆作中间传力元件的夹紧机构称为螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构结构简单、容易制造，而且由于螺旋升角小，螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都较大，是手动夹具上用得最多的一种夹紧机构。,（,1,）单个螺旋夹紧机构。如图,5-12(a,),、,(b),所示是直接用螺钉或螺母夹紧,工件的机构，,称为单个螺旋夹紧机构。,图,5-12,螺旋夹紧机构,在图,5-12(a,),中，夹紧时螺钉头部直接与工件表面接触，螺钉转动时，可能损伤工件表面，或带动工件旋转。为此在螺钉头部装上如图,5-13,所示的摆动压块。当摆动压块与工件接触后，由于压块与工件间的摩擦力矩大于压块与螺钉间的摩擦力矩，压块不会随螺钉一起转动。在图,5-13,中，,A,型的端面是光滑的，用于夹紧已加工表面，,B,型端面有齿纹，用,于夹紧毛坯粗糙表面。,图,5-13,摆动压块,夹紧动作慢、工件装卸费时是单个螺旋夹紧机构的另一个缺点。如图,5-12(b,),所示，装卸工件时，要将螺母拧上拧下，费时费力。克服这一缺点的办法很多，如图,5-14,所示是常见的几种方法。,图,5-14(a,),中使用了开口垫圈。图,5-14(b,),中采用了快卸螺母。图,5-14(c,),中，夹紧轴,1,上的直槽连着螺旋槽，先推动手柄,2,，使摆动压块迅速靠近工件，继而转动手柄，夹紧工件并自锁。图,5-14(d,),中手柄,2,推动螺杆沿直槽方向快速接近工件，后将手柄,3,拉到图示位置，再转动手柄,2,带动螺母旋转，因手柄,3,的限制，螺母不能右移，致使螺杆带着摆动压块往左移动，从而夹紧工件。松夹时，只要反转手柄,2,，稍微松开后，即可推开手柄,3,，为手柄,2,的快速右移让出了空间。,图,5-14,快速螺旋夹紧机构,(b),图,5-15,快速螺旋夹紧机构,螺旋夹紧是斜楔夹紧的一种变形，螺旋可以视为绕在圆柱体上的斜楔，因此可从斜楔的夹,紧力计算公式直接导出螺旋夹紧力的计算公式,（,5-18,）,式中,:,F,J,沿螺旋轴线作用的夹紧力（,N,）；,F,Q,作用在扳手上的作用力（,N,）；,L,作用力的力臂（,mm,）；,d,0,螺纹中径（,mm,）；,螺纹升角（,）；,1,螺纹副的当量摩擦角（,）；,2,螺杆（或螺母）端部与工件（或压块）的当量摩擦角（,）；,r,螺杆（或螺母）端部与工件（或压块）的当量摩擦半径（,mm,）。,（,2,）螺旋压板机构。夹紧机构中，结构形式变化最多的是螺旋压板机构。如图,5-111,所示是常用,螺旋压板机构的五种典型结构。图,5-111(a,),、,(b),两种机构的施力螺钉位置不同，图,5-111(a,),中夹紧力,F,J,小于作用力,F,Q,主要用于夹紧行程较大的场合，图,5-111(b,),中可通过调整压板的杠杆比,l,/,L,，,实现增大夹紧力和夹紧行程的目的。图,3,111(c),是铰链压板机构，主要用于增大夹紧力场合。图,5-111(d,),是螺旋钩形压板机构。其特点是结构紧凑，使用方便，主要用于安装夹紧机构的位置受限的场合。图,5-111(e,),为自调式压板，它能适应工件高度由,0,190,mm,范围内变化，而无需进行调节，其结构简单、使用方便。,设计螺旋压板夹紧机构时应注意的问题,:,当工件在夹紧方向上的尺寸变化较大时。如被夹压表面为毛面，则应在夹紧螺母同压板之间设置球面垫圈，并使垫圈孔与螺杆间保持足够大的间隙，以防止夹紧工件时，由于压板倾斜而使螺杆弯曲。,压板的支承端应制成圆球形，另一端用螺母锁紧在夹具体上。且螺杆高度应可调，以,使压板有足够的活动余地，,适应工件夹压尺寸的变化和防止支承螺杆松动。,当夹紧螺杆或支承螺杆与夹具体接触端必须移动时，应避免与夹具体直接接触。应在螺杆与夹具体间增设用耐磨材料制作的垫块，以免夹具体被磨损。,应采取措施防止夹紧螺杆转动。如图,5-111(a,),、,(b),、,(d),所示，夹紧螺杆用锁紧螺母锁紧在夹具体上，以防止其转动。其它的防转措施可参阅各种夹具图册。,夹紧压板应采用弹簧支承，,以利于装卸工件。,3,）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。偏心件有圆偏心和曲线偏心两种类型，其中，圆偏心机构因结构简单、制造容易而得到广泛的应用。如图,5-42,所示是几种常见偏心夹紧机构一的应用实例。图,5-112(a,),、,(b),用的是圆偏心轮，图,5-11,2(c,),用的是偏心轴，,图,5-112(d,),用的是偏心叉。,图,5-112,圆偏心夹紧机构,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、没有离心力影响的加工中。,（,1,）,圆偏心轮的工作原理。如图,5-113,所示是圆偏心轮直接夹紧工件的原理图。图中，,O,1,是半径为,R,的圆偏心轮的几何中心，,O,2,是偏心轮的回转中心，,O,1,O,2,是偏心距。,图,5-113,圆偏心轮的工作原理及弧形楔展开图,若以,O,2,为圆心，,r,为半径画圆（虚线圆），便把偏心轮分成了三个部分。其中虚线以内的部分是,“,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,O,2,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。,若以,O,2,为圆心，,r,为半径画圆（虚线圆），便把偏心轮分成了三个部分。其中虚线以内的部分是,“,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,O,2,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。,（,2,）圆偏心轮的夹紧行程及工作段。如图,5-113(,a),所示，当圆偏心轮绕回转中心,O,2,转动时，设轮周上任意点,x,的回转角为,x,，,回转半径为,r,x,，用,x,、,r,x,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中，便得到了圆偏心轮上弧形楔的展开图，如图,5-113(,b),所示。,从图,5-113(b,),可见，当圆偏心轮从,0,回转到,180,时，其夹紧行程为,2,e,。,轮周上各点升角不等，是变量，,P,点的升角最大为,max,。,根据解析几何，,P,点的升角等于,P,点的切线与,P,点回转半径的法线间的夹角。,按照上述原理，在图,5-113(a,),中，过,P,点分别作,O,1,P,、,O,2,P,的垂线，便可得到,P,点的升角。由几何关系可求得,（,5-19,）,圆偏心轮的工作转角一般小于,90,，若转角太大，不仅操作费时，而且也不安全。工作转角范围内的那段轮周称为圆偏心轮的工作段。常用的工作段是弧,x,45,135,或,x,90,180,。在,x,45,135,范围内，升角大，夹紧力较小，但夹紧行程大,(,h=1.4e),；在,x,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,),。,（,3,）圆偏心轮的自锁条件。由于圆偏心轮的弧形楔夹紧与斜楔夹紧的实质相同，因此,，圆偏心轮的自锁条件应与斜楔的自锁条件相同，,即,（,5-20,）,式中,:,max,圆偏心轮的最大升角（,）；,1,圆偏心轮与工件间的摩擦角（,）；,2,圆偏心轮与回转轴之间的摩擦角（,）。,为安全起见，不考虑转轴处的摩擦，将,2,忽略不计，则,（,5-21,）,由于,max,较小，则,整理得,（,5-22,）,（,4,）圆偏心轮的设计步骤。,确定夹紧行程,h,。,偏心轮直接夹紧工件时,式中,:,T,工件夹压表面至定位面的尺寸公差,(,mm),；,s,1,装卸工件所需的间隙,(,mm),，,一般取,s,1,=0.3mm,；,s,2,夹紧装置的压移量,(,mm),，,一般取,s,2,=0.3,0.5mm,；,s,3,夹紧行程储备量,(,mm),，,一般取,s,3,=0.1,0.3mm,。,偏心轮不直接夹紧工件时,（,5-23,）,式中,:,K,夹紧行程系数，,其值取决于偏心夹紧机构的结构。,计算偏心距。用,x,45,135,作为工作段时：,e,=0.7h,，用,x,90,180,作工作段时：,e=h,。,按自锁条件计算,D,。,f,=0.1,时：,D,=20e,；,f,=0.15,时：,D,=14e,。,圆偏心轮的结构已标准化有关技术要求、参数可查阅,GB/T 2191,2194,91,。,如图,5-114,所示为几种常用的偏心轮结构，可供设计时参考。,图,5-114,标准圆偏心轮的结构,4),定心夹紧机构,当工件被加工面以中心要素（轴线、中心平面等）为工序基准时，为使基准重合以减少定位误差，需采用定心夹紧机构。定心夹紧机构具有定心（对中）和夹紧两种功能，如卧式车床的三爪自定心卡盘即为最常用的定心夹紧机构的典型实例。,定心夹紧机构按其定心作用原理有两种类型：一种是依靠传动机构使定心夹紧元件等速移动，从而实现定心夹紧，如螺旋式、杠杆式、楔式机构等；另一种是利用薄壁弹性元件受力后产生均匀的弹性变形（收缩或扩张）来实现定心夹紧，如弹簧筒夹、膜片卡盘、波纹,套、,液性塑料等。下面介绍常用的几种结构。,（,1,）螺旋式定心夹紧机构。如图,5-115,所示，螺杆,4,两端的螺纹旋向相反，螺距相同。当其旋转时，使两个,V,形钳口,1,、,2,作对向或反向等速移动，从而实现对工件的定心夹紧或松开,。,V,形钳口可按工件不同形状进行调整。,这种定心夹紧机构的特点是：结构简单、工作行程大、通用性好，但定心精度不高，一般约为,0.1,0.5,mm,。,主要适用于粗加工或半精加工中需要行程大而定心精度要求不太高的场合,。,图,5-115,螺旋式定心夹紧机构,（,2,）杠杆式定心夹紧机构。如图,5-116,所示为杠杆式三爪自定心卡盘。滑套,1,作轴向移动时，圆周均布的三个钩形杠杆,2,便绕轴,3,转动，拨动三个滑块,4,沿径向移动。从而带动其上卡爪,（图中未示出）将工件定心并夹紧或松开。,这种定心夹紧机构具有刚性大、动作快、增力倍数大、工作行程也比较大等特点，但其定心精度较低，一般约为,0.1,mm,左右。它主要用于工件的粗加工。由于杠杆机构不能,自锁，所以这种机构锁紧要靠气压或其它机构，其中采用气压的较多。,图,5-116,杠杆式三爪自定心卡盘,（,3,）楔式定心夹紧机构。如图,5-117,所示为机动的楔式夹爪自动定心机构。当工件以内孔及左端面在夹具上定位后，气缸通过拉杆,4,使六个夹爪,1,左移，由于本体,2,上斜面的作用，夹爪左移的同时向外胀开，将工件定心夹紧；反之，夹爪右移时，在弹簧卡圈,3,的作用下使,夹爪收拢，,将工件松开。,这种定心夹紧机构的结构紧凑，定心精度一般可达,0.02,0.07,mm,，,比较适,用于工件以内孔作定位基面的半精加工工序。,图,5-117,机动楔式夹爪自动定心机构,（,4,）弹簧筒夹式定心夹紧机构。这种定心夹紧机构常用于安装轴套类工件。如图,5-118(a,),所示为用于装夹工件以外圆柱面为定位基面的弹簧夹头。旋转螺母,4,时，其端面推动弹性筒夹,2,左移，此时锥套,3,内锥面迫使弹性筒夹,2,上的簧瓣向心收缩，从而将工件定心夹紧。如图,5-118(b,),所示是用于工件以内圆柱为定位基面的弹簧心轴。因工件的长径比,L/d,1,，,故弹性筒夹,2,的两端各有簧瓣。旋转螺母,4,时，其端面推动锥套,3,同时推动弹性筒夹,2,左移，锥套,3,和夹具体,1,的外锥面同时迫使弹性筒夹,2,的两端簧瓣向外均匀扩张，从而将工件定心夹紧。反向转动螺母，带动锥套，便可卸下工件。,图,5-118,弹簧夹头和弹簧心轴,弹簧筒夹式定心夹紧机构的结构简单、体积小、操作方便迅速，因而应用十分广泛。其定心精度可稳定在,0.04,0.1,mm,之间。为保证弹性筒夹正常工作，工件定位基面的,尺寸公差应控制在,0.1,0.5,mm,范围内，故一般适用于精加工或半精加工场合。,（,5,）膜片卡盘定心夹紧机构。如图,5-119,所示为膜片卡盘结构，膜片（弹性盘）,4,为定心夹紧弹性施力元件，用螺钉,2,和螺母,3,紧固在夹具体,1,上。弹性盘上有,6,16,个卡爪，爪上装有可调螺钉,5,，用于对工件定心和夹紧，螺钉位置调好后用螺母锁紧，然后采用就地加工法磨螺钉头部及顶杆,7,端面，以确保对主轴回转轴线的同轴度及垂直度，磨时使卡爪有一定的预胀量，确保螺钉,5,头部所在圆与工件外径一致。装夹工件时，外力,F,Q,通过推杆,8,使弹性盘,4,弹性变形，卡爪张开。,膜片卡盘的刚性、工艺性、通用性均好，定心精度高，可达,0.005,0.01,mm,，,操作方便迅速，但它的夹紧行程较小，,适用于精加工。,图,5-119,膜片卡盘定心夹紧机构,（,6,）波纹套定心夹紧机构。如图,5-120,所示为波纹套定心心轴。旋紧螺母,5,时，轴向压力使两波纹套,3,径向均匀胀大，将工件,4,定心胀紧。波纹套,3,及支承圈,2,可以更换，以适应孔径不同的工件，扩大心轴的通用性,。,图,5-120,波纹套定心心轴,这种定心夹紧机构结构简单、安装方便、使用寿命长、其定心精度可达,0.005,0.01,mm,，,适用于定位基准孔,D20 mm,，,且公差等级不低于,IT8,级的工件，在齿轮、套筒类工件的精加工工序中应用较多,。,（,7,）液性塑料定心夹紧机构。如图,5-121,所示为液性塑料定心夹紧机构的两种结构，其中图,5-121(a,),是工件以内圆柱面为定位基面，图,5-121(b,),是工件以外圆柱面为定位基面，虽然两者的定位基面不同，但其基本结构与工作原理是相同的。起直接夹紧作用的薄壁套筒,2,压配在夹具体,1,上，在所构成的环槽中注满了液性塑料,3,。当旋转螺钉,5,通过柱塞,4,向腔内加压时，液性塑料便向各个方向传递压力，在压力作用下薄壁套筒产生径向均匀的弹性变形，从而将工件定心夹紧。图,5-121(a,),中的限位螺钉,6,用于限制加压螺钉的行程，防止薄壁套筒因,超负荷而产生塑性变形。,图,5-121,液性塑料定心夹紧机构,这种定心机构的结构很紧凑，操作方便，定心精度高，可达,0.005,0.01,mm,，,主要用于定位基面孔径,D18 mm,或外径,d18 mm,尺寸公差为,IT8,IT7,级工件的,精加工。,5),气液传动装置,使用人力通过各种传力机构对工件进行夹紧，称为手动夹紧。而现代高效率的夹具，大多采用机动夹紧方式。在机动夹紧中，一般都设有产生夹紧力的动力系统，常用的动力系统有气动、液压、气液联合等快速高效传动装置。这样可以大幅度减少装夹工件的辅助时间，,提高生产率和减轻工人劳动强度。,（,1,）气动夹紧。气动夹紧是机动夹紧中应用最广泛的一种，目前不仅在大批量生产中已普遍采用，而且已逐步推广到成批和小批生产。,气压传动系统。如图,5-122,所示，电动机,1,带动空气压缩机,2,产生,0.7,0.9,MPa,的压缩空气,，,经冷却器,3,进入储气罐,4,备用。压缩空气在进入机床夹具的气缸前，必须进行处理：首先进入分水滤气器,7,分离出水分并滤去杂质，以免锈蚀元件及堵塞管路；再经调压阀,8,，使压力降至工作压力,(0.4,0.6,MPa,),并稳定在该压力水平上；然后通过油雾器,9,混以雾化油，以,保证系统中各元件的润滑；最后经单向阀,10,换向阀,11,节流阀,12,进入气缸。,图,5-122,气动夹紧系统示意图,气动夹紧的特点。,a.,压缩空气来源于大气，取之不尽，废气可排入大气中，处理方便，没有污染；,b.,压缩空气在管道中流动的压力损失小，因此，便于集中供应和实现远距离操纵实现自动化；,c.,压缩空气在管道中流动速度快，反应灵敏，可达到快速夹紧的目的；,d.,夹紧力基本稳定，但由于空气有压缩性，夹紧刚度差，故在重切削或断续切削时，应设置自锁装置；,e.,压缩空气的工作压力较小；,f.,与液压夹紧装置相比，结构较庞大；,g.,气动夹紧机构动作时有噪声。,气缸。气压传动系统中的气压传动装置是气缸。常用的气缸有两种形式，即活塞式气缸和薄膜式气缸。下面介绍两种在车床上使用的双向作用活塞式气缸，即回转式气缸和不动式气缸。,在图,5-123,中，夹具,8,通过过渡盘,7,安装在车床主轴,6,的前端，气缸,3,通过过渡盘,4,固定在主轴的尾部，气缸另一头装有导气接头,1,。活塞,2,推动拉杆,5,，带动夹具,8,的夹紧元件运动，使工件夹紧或松开。如图,5-124,所示为导气接头的典型结构。配气轴,1,用螺母紧固在气缸的后盖上，并随气缸一起转动。阀体,2,固定不动，接头,3,、,4,分别通过通道,a,、,b,与气缸的前腔和后,腔相连通。,阀体与配气轴的间隙为,0.007,0.015,mm,。,图,5-123,回转式气缸,图,5-124,导气接头,在高速回转时，使用回转式气缸必须加以仔细地平衡，否则会使主轴负荷增加。此时采用如图,5-125,所示的不动式气缸为好。图中拉杆随主轴一起转动，而气缸不动。,如图,5-126,所示为单向作用的薄膜式气缸结构。薄膜,5,代替了活塞的作用，将气室分为左、右两部分。当压缩空气经接头,1,进入左腔时，推动薄膜,5,和推杆,6,右移实现夹紧。当左腔由导气接头经分配阀放气时，弹簧作用力使推杆左移而复位，工件松开。与活塞式气缸相比，,薄膜式气缸具有密封性好、结构简单、,寿命较长等优点；,缺点是工作行程短。,图,5-125,不动式气缸,图,5-126,单向作用的薄膜式气缸,(2),液压夹紧装置。液压夹紧装置利用压力油为夹紧动力。与气动夹紧装置相比，液压夹紧装置有如下优点：,工作压力可达,5,6.5,MPa,，,传动力大，可采用直接夹紧方式，结构尺寸较小。,油液不可压缩，故夹紧刚性大，工作平稳、可靠。,噪声小。,采用液压夹紧装置需设置专门的液压系统，因此在没有液压系统的单台机床上不宜采用。,有关液压传动装置的设计请参考有关资料。,(3),气、液增压夹紧装置。气、液增压夹紧装置以压缩空气为动力源，通过压力油来传力和增力。它集合了气动和液压传动两者的优点，可获得很大的传动力而结构尺寸又较小。,如图,5-127(a,),所示为气,液增压装置工作原理图，图,(,b),为装置结构图。压力为,p,1,的压缩空气由,A,进入增压器气缸,1,的左腔，推动活塞右移压油，使油液压力增至,p,2,，,再进入直径为,D,的夹紧液压缸（单作用液压缸），推动夹紧机构。为补充液压油损耗，设有补充油箱,2,。单向,阀可防压油时向油箱倒流。,图,5-127,气,液增压装置,p,1,和,p,2,的比值是增压器的重要性能指标，称为增压系数。由气缸,1,中活塞的,受力平衡条件，有,可导出增压系数为,（,5-24,）,式中,:,i,p,增压系数；,p,1,压缩空气工作压力（,MPa,）；,p,2,压力油的工作压力（,MPa,）；,D,气缸直径（,mm,）；,d,活塞杆直径（,mm,）。,上述气,液增压装置由于液压缸容积有限，一般只能为,1,3,个夹紧油缸供油，且夹紧油缸,的活塞行程较小。为满足生产上的需要，,目前已有更完善的增压器可供选用。,