三、典型夹紧机构
常用的典型夹紧机构有斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构及铰链夹紧机构等。
1. 斜楔夹紧机构
斜楔夹紧机构是最基本夹紧机构,螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构等均是斜楔机构的变型。
图 9-40 为几种典型的斜楔夹紧机构 ,图a是在工件上钻互相垂直的
、
两组孔,工件装入后,锤击
斜楔大头,夹紧工件; 加工完毕后,锤击 斜楔小头,松开工件。 可见,斜楔是利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件,即利用斜面的楔紧作用夹紧工件。图 b 是将
斜楔与滑柱合成一种夹紧机构,一般用气压或液压驱动。 图 c 是由端面 斜楔与压板组合而成的夹紧机构。
( 1 )斜楔的夹紧力
图 9-41a 为斜楔在外力作用下的受力情况,建立静平衡方程式:
,其中
,
整理后得:
( 9-18 )
式中
—— 斜楔对工件的夹紧力,单位为
;
—— 斜楔升角,单位为(
);
——加在斜楔上的原始作用力,单位为
;
——斜楔与工件间的摩擦角(
);
——斜楔与夹具体间的摩擦角(
)。
设
,当
时,可用下式作近似计算:
( 9-19 )
( 2 ) 斜楔的自锁条件
当加在斜楔上的原始作用力
撤除后,斜楔在摩擦力作用下仍然不会松开工件的现象称为自锁。此时摩擦力的方向与斜楔企图松开和退出的方向相反,如图 9-41
b 所示。从图中可见,要自锁,必须满足下式:
其中
整理后
所以
( 9-20 )
斜楔的自锁条件是斜楔的升角小于或等于斜楔与工件、斜楔与夹具体间的摩擦角之和。
若
,
,则
。为保证自锁可靠,手动夹紧机构一般取
;用液压或气压驱动的斜楔,可取
。
3 )斜楔的扩力比与夹紧行程
夹紧力
与原始作用力
之比称为扩力比或增力系数,用
表示,即
( 9-21 )
若
,
,则
。可见,
斜楔具有扩力作用,
越小,
越大。
图 9-41c 所示,
是
斜楔夹紧行程,
是斜楔
夹紧工件过程中移动的距离,则
( 9-22 )
由于
受到
斜楔 长度的限制,要增大 夹紧行程,就得增大斜角
,这样会降低自锁性能。当要求机构既能自锁,又要有较大夹紧行程,可采用双斜面斜楔,如
图 9-40 b 所示,大斜角
段使滑柱
迅速上升,小斜角
段确保自锁。
2 . 螺旋夹紧机构
图 9-42 是常见 螺旋夹紧机构。 由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成。
( 1 )单个螺旋夹紧机构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,如图 9-42 所示。
图a中螺钉头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。为克服这一缺点,可在螺钉头部装上 摆动压块 (
)
。 图 9-43
a 、b 所示, A 型的端面光滑,用于夹紧已加工表面; B 型的端面有齿纹,用于夹紧毛坯面。当要求螺钉只移动不转动时,可采用图 c 所示结构(
)。
单个螺旋夹紧机构夹紧动作慢,装卸工件费时,为克服这一缺点,可采用各种快速螺旋夹紧机构 。
( 2 )螺旋压板夹紧机构
常见的螺旋压板夹紧机构如图 9-44 所示,图 a 、 b 为移动压板;图 c 、 d 为回转压板。图 9-45 是螺旋钩形压板夹紧机构,其特点是结构紧凑,使用方便。当钩形压板妨碍工件装卸时,自动回转钩形压板避免了手转动钩形压板的麻烦。
螺旋夹紧机构具有结构简单、制造容易、自锁性能好、夹紧可靠,是手动夹紧中常用的一种夹紧机构。