偏心轮夹紧机构复习进程.docx
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偏心轮夹紧机构复习进程
在夹具的各种夹紧机构中,以斜楔、螺旋、偏心、铰链机构以及由它们组合而成的夹紧装置应用最为普遍。
一、斜楔夹紧机构
1.夹紧力计算
图3-10夹紧受力图
由上面受力图可知,斜楔静力平衡条件为:
F1+FRX=FQ
其中:
F1=FWtanφ1;FRX=FWtan(α+φ2)代入上式
计算得:
式中:
FW斜楔对工件夹紧力
α斜楔升角
FQ原始作用力
φ1斜楔与工件之间的摩擦角
φ2斜楔与夹具体之间的摩擦角
2.增力比计算
增力比iF=夹紧力/原始作用力
如果不考虑摩擦影响理想增力比(即忽略摩擦角):
3.夹紧行程比计算
图3-11夹紧受力
工件所要求的夹紧行程h与斜楔相应移动的距离s之比成为行程比iS。
由上图可知:
夹紧行程=工件被夹紧行程h/斜楔移动距离S
4.自锁条件
图3-12自锁受力
上图为原始作用力FQ停止作用后斜楔的受力情况。
斜楔楔入后,原始力去除,斜楔体自锁条件为
F1>FRX
FWtanφ1>FWtan(α-φ2)
φ1>α-φ2或α〈φ1+φ2
因此自锁条件是斜楔升角小于斜楔与工件、与夹具体之间的摩擦角之和,钢件:
f=0.1~0.15摩擦角φ=5°43′~8°30′,故α<10°~17°
5.升角α的选择
手动夹紧α=6°~8°,机动夹紧α≤12°,不需要自锁α=15°~30°
6.结构设计
包括:
手动夹紧机构、气动或液压夹紧、斜楔与压板与螺旋等组合结构。
斜楔夹紧机构的计算见下表
二、螺旋夹紧机构
螺旋夹紧机构在生产中使用极为普遍。
螺旋夹紧机构结构简单、夹紧行程大,特别是它具有增
力大、自锁性能好两大特点,其许多元件都已标准化,很适用于手动夹紧。
它主要有两种典型的结
构形式。
1.单个螺旋夹紧机构
下图a所示为GB/T2161-91六角头压紧螺钉,它是螺钉头部直接压紧工件的一种结构。
下图b所示在螺钉头部装上摆动压块,可防止螺钉转动时损伤工件表面或带动工件转动。
下图c为用GB/T2149-91球面带肩螺母夹紧结构。
图3-13单螺旋夹紧
2.螺旋压板夹紧机构
夹紧机构中,结构型式变化最多的是螺旋压板机构。
下图中所示为常用的五种典型机构。
图3-14典型螺旋压板结构
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。
偏心件一般有圆偏心和曲线偏心两种类型,圆偏心因结构简单、制造容易而得到广泛的应用。
下图所示为常见的几种圆偏心夹紧机构。
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均不大,结构不耐振,自锁可靠性差,故一般适用于夹紧行程及切削负荷较小且平稳的场合。
图3-15偏心夹紧
1.圆偏心轮的应用特性
图3-16偏心轮夹紧特征
上图所示偏心轮直径D,偏心距e。
与斜楔夹紧比较,偏心夹紧主要是圆周上各接触点的升角α不是一个常数。
图3-17偏心轮升角
如上图知,从任意接触点K分别作与回转中心O、几何中心O1的连线,LOKO1就是K点的升角αK
式中θ——偏心轮回转角度
随着回转角的增大,升角也随之增大,P点处的升角接近最大值,此时OO1连线处于水平位置。
回转焦大于90度以后,升角将随回转角增大而减小,θ=180度时,n点的升角为0度。
圆偏心轮升角变化的特性与自锁条件、工作段选择及结构设计等关系极大。
2.圆偏心轮的主要几何参数
(1)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,因此其自锁条件
(2)若选择1、2之间的弧为工作段(见下图),则夹紧行程
故得:
3.偏心率及结构设计
根据圆偏心轮的自锁条件
D/e之值称为偏心率。
D/e值大的自锁性能好,但轮廓尺寸大。
当圆偏心轮的外径相同时,偏心率为14的
有较大的偏心距,因而夹紧行程较大,偏心率为20的更能确保自锁,故选择偏心率时,应视具体情况而
定。
偏心夹紧机构
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图3-36(a)所示直径为D,偏心距为e的偏心轮。
偏心轮可以看作是一个绕在转轴上的弧形楔(图中径向影线部分)。
将偏心轮上起夹紧作用的廓线展开,如图(b)所示,圆偏心实质是一曲线斜楔,夹紧的最大行程为2e,曲线上各点的升角不相等,P点升角最大则夹紧力最小,但P点附近升角变化小,因而夹紧比较稳定。
(1)圆偏心夹紧的自锁条件:
D/e≥14。
D/e值叫做偏心轮的偏心特性,表示偏心轮工作的可靠性,此值大,自锁性能好,但结构尺寸也大。
(2)增力比:
i=12~13。
(a) (b)
图3-36 圆偏心夹紧及其圆偏心展开图
(a)偏心轮夹紧 (b)圆偏心展开图
偏心夹紧的主要优点是操作方便,动作迅速,结构简单,其缺点是工作行程小,自锁性不如螺旋夹紧好,结构不耐振,适用于切削平稳且切削力不大的场合,常用于手动夹紧机构。
由于偏心轮带手柄,所以在旋转的夹具上不允许用偏心夹紧机构,以防误操
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