文档介绍：南充职业技术学院教案
课程名称
实用机床夹具技术
授课教师
杜红东
授课顺序
第十二讲
课题
三、偏心夹紧机构
第十节工件装夹的实例分析
授课时间
授课班级
课型
专业课
教学方法
讲授
教学目的
偏心夹紧机构及原理、特点、应用、设计及工件合理装夹方案的确定
教学重点
1、偏心夹紧机构及原理、特点、应用
2、偏心夹紧机构设计
3、工件装夹的实例分析
教学难点
1、偏心夹紧机构设计
2、工件装夹的实例分析
教学内容
附后
课堂反馈
课后作业
三、偏心夹紧机构
用偏心件直接或间接夹紧工件的机构,,图1是偏心夹紧机构的应用实例。图1a)、b)用的是圆偏心轮,图1c)用的是偏心轴,图1d)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。
a) b)

c) d)
图1 圆偏心夹紧机构

图2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,,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2圆偏心轮的工作原理

如图3a)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。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3b)所示。

a) b)
图3 圆偏心轮的回转角p.、升角0真及弧形楔展开图
图3表明,当圆偏心轮从0o回转到180o时,其夹紧行程为2e。图3还表明,轮周上各点的升角是不等的, 90o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

(1)
式中 H一一夹紧高度。
所以
(2)
当=0o 、180 o 时, 当 o 时, 即
(3)
圆偏心轮的工作转角一般小于90 o,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 o一135 o或90 o~180 o 在=45 o~135 o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(h≈)。在=90 o~180 o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)。

如图3所示,设圆偏心轮工作段为根据式(1)在A点的夹紧高度,在B点的夹紧高度,夹紧行程,所以
(4)
式中,夹紧行程为:
一一装卸工件所需的间隙,一般取≥;
一一夹紧装置的弹性变形量,一般取=~;
一一夹紧行程储备量,一般取=~;
一一工件夹压表面至定位面的尺寸公差。

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4 圓偏心轮受力分析
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,代入上式而根据(1—30)
所以,偏心轮的自锁条件是当f=,;当f=,

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4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≈,因此,与斜楔夹紧力公式相似,夹紧力
当=90 o 时,=,代入得
一般情况下,回转角=90 o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。

(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=45o~135o或=90o~180o。偏心距为
(3)按自锁条件计算D f=:D=20e;f=:D=14e。

(