夹紧装置的机械设计

『壹』 机械设计 夹具设计 关于制动盘的定位与夹紧，寻求够操作方便省时的夹紧方式。

这个压装装置太简单。
首先，选择压力设备。在压力设备上使用压装装置并施行压装。
压装装置（压装模），只要一个底盘，中间设置一个定位柱（Φ50），10mm长度即可（这就是下模）。再有个压头（上模）。
使用时，将下模用压板及螺丝压紧固定在设备的工作台上，上模安装在压力机上滑块上。上下模对准中心，调整好闭合高度。
工件（制动盘）孔套在定位柱上，不须夹紧。
放好工件（轴承），开动设备，即可压装了。
（模具如再高级点，可设计轴承放置定位。这样模具相对就复杂多了。恕不详述。）

『贰』 澶圭揣瑁呯疆璁捐＄殑鍘熷垯鏈夐偅浜

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『叁』 弹簧夹紧式卡盘的设计计算

图5-8所示为卡瓦座受弹簧力在斜面上移动卡瓦时卡瓦的受力分析图。

图5-8中G为卡盘上最大轴向载荷即给进机构最大提升力；N为卡瓦对钻杆的夹紧力；f′为卡瓦与钻杆间的摩擦系数，考虑卡瓦齿嵌入钻杆中，所以设计一般取f′＝0.5；P为卡瓦座对卡瓦的正压力；Pf为卡瓦座与卡瓦间的摩擦力；f为斜面间摩擦系数，钢对钢f＝0.15；φ为斜面间摩擦角，tgφ＝f，当f＝0.15时，φ＝8°32′；R为P与Pf的合力；α为卡瓦座T形槽斜面角；F为弹簧的轴向推力

1.卡盘承受最大提升力G

则

液压动力头岩心钻机设计与使用

2.弹簧的轴向推力

为确定弹簧力F与提升力G之间的关系，建立xy两坐标方向的平衡方程式：

∑x＝0 Rcos（α＋φ）-N＝0移项得：

液压动力头岩心钻机设计与使用

上两式整理得：F＝Ntan（α＋φ）

液压动力头岩心钻机设计与使用

液压动力头岩心钻机设计与使用

图5-8 卡盘受力分析

考虑应有一定储备系数（安全系数）k，则上式改写为：

液压动力头岩心钻机设计与使用

式中k值一般取1.25～1.6。

从式中看出，α值愈小，增力作用愈大，但使卡瓦产生一定的径向位移所需的轴向行程必然加长。从而导致卡盘轴向尺寸增加。当然，α过大，增力作用就不明显了。

设卡瓦径向位移量为Δx，而卡瓦轴向位移量为Δy见图5-9。从图中可知，弹簧压缩量Δy与卡瓦径向位移量Δx的比值为定值，其数值大小取决于α角，当卡瓦径向位移量一定时，α角越小，所需卡瓦座位移量越大，即弹簧压缩量越大。

卡瓦斜面角是这种机构最主要的设计参数。在卡盘基本参数（夹持能力、夹持范围）一定时，减小α角可相应减小所需的弹簧力F，但卡瓦的移动量加大，从而使卡盘轴向尺寸加大，故一般取α＝6°～9°。

为了减小斜面间的摩擦系数，有的钻机卡盘在卡瓦与卡瓦座之间加了滚柱，变滑动摩擦为滚动摩擦，有的钻机在斜面处采用了油脂润滑，设置了加油孔。

图5-9 斜面位移关系

3.碟形弹簧参数的确定

在卡盘中，单片碟形弹簧一般不能满足要求，需要采用组合弹簧。主要有两种组合方式，即对合与叠合的组合方式，而钻机卡盘均应用对合组合弹簧（图5-10）。

图5-10 对合碟形弹簧

此种弹簧设计计算，主要根据载荷及变形量要求，选择单片弹簧的规格和弹簧片数，其设计步骤如下。

1）已知条件

（1）根据钻机应用钻杆使用范围确定主轴通孔直径即可知碟簧内径d的尺寸。

（2）根据给进液压缸的提升力即可知组合碟形弹簧的载荷P_z。

（3）采用斜面增力机构，根据所需的径向位移量Δx为1～2mm，可初步确定夹紧时的工作载荷P₁时的轴向变形量f1和松开卡盘时工作载荷P₂时的轴向变形量f_z。

2）设计说明

由i个相同规格的一组碟簧

P_z＝P

fz＝if

H_z＝iH₀

式中：P、f、H₀为单片碟簧的载荷、变形量和高度；P_z、fz、H_z为组合碟簧的载荷、变形量和自由高度。

3）c值的选择

，碟形弹簧单位体的做功能力与c值有关，一般在 时为最大，因此设计储能的碟形弹簧时，可取c＝1.7-2.5，为制造方便，一般取c＝2.0。c值对弹簧特性曲线也有很大影响，c值愈大，弹簧刚度愈小，但c＞3时，c值的改变对特性几乎没有影响。c值过小时将使制造困难，一般不小于1.25。

考虑卡盘具体结构和上述选择c值的范围，定出c值与前述确定的碟形弹簧内径d，即可求出碟形弹簧外径D。

4）求碟形弹簧的厚度

当单片碟簧的变形量f等于碟簧压平时变形量h₀时，压平弹簧时载荷P_c（N）。

液压动力头岩心钻机设计与使用

式中：E为弹性模量，MPa；μ为泊松比；t为碟簧厚度，mm；h₀为碟形弹簧压平时变形量的计算值，mm；D为碟形弹簧外径，mm；K₁、K₄为计算系数，可根据机械手册查取。

5）确定弹簧片数i

当松开卡瓦时，弹簧被进一步压缩。为了使弹簧有一定的使用寿命，松开卡瓦时的轴向力P₂不应超过P_c，弹簧的变形量f_z相应也不应超过最大工作载荷的变形量h₀。为了限位，即限制碟簧不超过最大变形量h₀，应在对合碟簧间加一垫圈。

6）确定碟簧尺寸

给出组合弹簧的几何尺寸，包括组合弹簧自由高度H_z，夹紧状态下（工作载荷P₁）的高度H₁，以及松开时的高度H_z。

7）进行碟簧强度及刚度验算，以确保弹簧工作的可靠性。

『肆』 何谓联动夹紧机构设计联运夹紧机构时应注意哪些问题

联动夹紧机构：利用一个原始夹紧作用力实现单件或多点、多向同时加紧的机构。
设计联动夹紧机构时应该注意以下问题：1、必须设置浮动环节，以补偿同批工件尺寸偏差的变化，保证同时且均匀地夹紧工件。2、联动夹紧一般要求有较大的夹紧力，故机构要有足够的刚度，防止夹紧变形。3、工件的定位和夹紧联动时，应保证夹紧时不破坏工件在定位时所取得的位置。

『伍』 夹紧装置的基本类型有哪几种比较各类的优缺点

1、楔块夹紧装置
楔块夹紧装置是最基本的夹紧装置形式之一，其他夹紧装置均是它的内变形。它主要用容于增大夹紧力或改变夹紧力方向。
2、螺旋夹紧装置
螺旋夹紧装置是从楔块夹紧装置转化而来的，相当于吧楔块绕在圆柱体上，转动螺旋时即可夹紧工作。
3、偏心夹紧装置
偏心夹紧装置也是由楔块夹紧装的一种变形。
4、定心夹紧结构
定心夹紧结构是一种利用定位夹紧元件等速移动或弹性变形来保证工件准确定心或对中的装置，使工件的定位和夹紧过程同时完成,而定位元件与夹紧元件合二为一。

『陆』 请问机械加工工装夹具设计的三要素是什么

请问机械加工工装夹具设计的三要素是：工装夹具应具备足够的强度和刚度、夹紧的可靠性、良好的工艺性。

利用工件前工序中加工完的孔进行定位时，需要使用有公差的销子进行定位。 通过工件孔的精度与销子外形的精度配合，根据配合公差进行组合，可以使定位精度达到实际需求。

此外，在使用销子定位的时候，一般一个使用直柱销另一个使用菱形销，那么这样装拆工件就会变得比较方便，很少会出现工件与销子卡死的情况。

(6)夹紧装置的机械设计扩展阅读：

基本要求

1、保证工件的加工精度保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。

2、提高生产效率专用夹具的复杂程度应与产能情况相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。

3、工艺性能好专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。

4、使用性能好工装夹具应具备足够的强度和刚度，操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。

5、经济性好专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据订单及产能情况对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。