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附件1： 3.2.2 夾緊力作用點 選擇作用點的問題是指在夾緊方向已定的情況下，確定夾緊力作用點的位置和數目。由于夾緊力作用點的位置和數目直接影響工件定位后的可靠性和夾緊后的變形，應依據以下原則： 1.夾緊力作用點應落在支承元件上或幾個支承元件所形成的支承面內 如圖3-6(a)所示，夾緊力作用在支承面范圍之外，會使工件傾斜或移動，而如圖3-6(b)所示，夾緊力作用在支承面范圍之內則是合理的。 (a)不合理 (b)合理 圖3-6 夾緊力作用點應在支承面內 2.夾緊力作用點應落在工件剛性好的部位上 如圖3-7所示，將作用在殼體中部的單點改成在工件外緣處的兩點夾緊，工件的變形大為改善，且夾緊也更可靠。該原則對剛度差的工件尤其重要。 (a)不合理 (b)合理 圖3-7 夾緊力作用點應在剛性較好部位 3.夾緊力作用點應盡可能靠近被加工表面，以減小切削力對工件造成的翻轉力矩 必要時應在工件剛性差的部位增加輔助支承并施加夾緊力，以免振動和變形。如圖3-8所示，支承a盡量靠近被加工表面，同時給予夾緊力Q2。這樣翻轉力矩小又增加了工件的剛性R，既保證了定位夾緊的可靠性，又減小了振動和變形。 圖3-8 夾緊力作用點應靠近加工表面 3.2.3 夾緊力大小 夾緊力的大小主要影響工件定位的可靠性、工件夾緊變形以及夾緊裝置的結構尺寸和復雜性，夾緊力大小要適當，過大了會使工件變形，過小了則在加工時工件會松動，造成報廢甚至發(fā)生事故。 1.夾緊力的大小確定方法 在實際設計中確定夾緊力大小的方法有兩種：經驗類比法和分析計算法。 經驗類比法如手動夾緊時，可憑人力來控制夾緊力的大小，一般不需要算出所需夾緊力的確切數值，只是必要時進行概略的估算。 采用分析計算法，一般將夾具和工件看做一剛性系統(tǒng)，以簡化計算。根據工件在切削力、夾緊力(重型工件要考慮重力，高速時要考慮慣性力)作用下處于靜力平衡，列出靜力平衡方程式，即可算出理論夾緊力，再乘以安全系數K，作為所需的實際夾緊力Q。 K的取值范圍一般為1.5～3，粗加工時為2.5～3，精加工時為1.5～2。 夾緊力的計算可根據圖3-4中的幾種情況來進行?，F分析其中的三種情況： 1）切削力完全作用在支承上。 這時可不增加夾緊力或增加少量的夾緊力，如在拉削套筒、盤類零件的孔時就可不增加夾緊力。 2）切削力與夾緊力的方向垂直。 夾緊力的情況如圖3-4（b）所示，切削力F的計算公式為： （3-1） 式中，f1為工件已加工定位面與定位元件之間的摩擦系數，一般取0.10～0.15；f2為夾緊元件與工件夾緊表面之間的摩擦系數，一般取0.2～0.25。 不計工件重力，并考慮安全系數，則由式（3-1）變形可得夾緊力為： （3-2） 3）切削力與夾緊力的方向相反。 夾緊力的情況如圖3-4（f）所示：此時需要夾緊力最大為： （3-3） 2.計算夾緊力的典型實例 1）車削加工時的夾緊力計算 如圖3-9所示，工件夾于三爪卡盤上，每爪的夾緊力為Q。車削時，工件所受的切削力F分為Fx、Fy、Fz三個分力。 圖3-9 車削時的夾緊力計算 由于工件夾于三爪卡盤上，三個夾緊力Q要克服工件切削時的軸向移動和繞軸線的轉動，軸向移動分力為Fx，繞軸線的轉動扭矩為，但夾緊力是夾緊在直徑為D的截面處，故根據力矩平衡關系可得直徑為D處的力： 則合力F為 則可得工件與卡爪間處夾緊力值： 式中，n為卡爪數；f為工件與卡爪間的摩擦系數。 2）鉆削加工時的夾緊力計算 鉆孔時產生軸向力和扭矩，軸向力可以幫助夾緊。如圖3-10（a）所示為用壓板壓緊工件時鉆孔，考慮最不利的情況，鉆削扭矩全部由夾緊力Q克服，這時由力矩平衡關系可得： 式中，M為鉆削扭矩（Nm）。 如圖3-10（b）所示為用三爪卡盤夾緊工件時鉆孔，這時鉆削扭矩和軸向力全部由三個爪的夾緊力承受，由靜力學平衡關系可知： 式中，F為鉆削時的軸向力（N）；D為需要加工孔的直徑（mm）。 （a）用壓板壓緊工件時鉆孔 （b）用三爪卡盤夾緊工件時鉆孔 圖3-10 鉆孔時的夾緊力計算 3）銑削加工時的夾緊力計算 如圖3-11所示為在臥式銑床上用圓柱銑刀銑削工件上的一個平面，工件由側面上的兩處進行夾緊。圖中表示了一個刀齒正在切削的情況，其徑向力Fr和周向力FT的合力為F這時合力F會使工件繞O點翻轉，其力矩為FL，而阻止它的反力矩是兩個夾緊力Q1、Q2產生的摩擦力矩。 圖3-11 銑削時的夾緊力計算 若兩處夾緊力相等 【小提示】若有幾個刀齒同時切削，可逐個刀齒進行計算。由于加工中的切削力隨刀具的磨鈍、工件材料的性質和余量不均勻等因素而變化，而且切削力的公式是在一定的條件下求得的，使用時雖然根據實際的加工情況給予修正，但是很難計算準確，所以在實際生產中一般很少通過計算的方法求的夾緊力，而是通過類比的方法估算夾緊力大小。對于關鍵的重要夾具，則往往通過試驗的方法測定所需的夾緊力。 夾緊力三要素的確定是一個綜合性問題，必須全面考慮工件的結構特點、工藝方法、定位元件的結構和布置等多種因素，才能最后確定并具體設計出較為理想的夾緊機構。 例3-1 如圖3-12所示，工件在V形塊上定位，進行鏜孔。在工件的上母線上施以垂直向下的夾緊力Q，求夾緊力Q的大小。 圖3-12 鏜孔時V形塊定位的受力分析 解 鏜孔時，工件受到圓周切削力Fz和軸向切削力Fx的作用。圓周切削力Fz使工件受到在V形塊內轉動的力矩，而軸向切削力Fx會使工件軸向移動。工件重力相對很小，可忽略不計。 （1）防止工件轉動所需夾緊力。圓周切削力產生的切削轉距為M=Fzr，它由夾緊后夾緊點和定位點產生的摩擦力距平衡。 設理論夾緊力為，定位表面的支反力為N，由力的平衡方程得 即 設夾緊點的磨擦系數為m1，支承點的摩擦系數為m2，由力矩平衡方程得 即 整理得 考慮安全系數K，則所需的夾緊力Q為 （2）防止工件軸向移動所需的夾緊力、摩擦力與軸向切削力平衡方程為 整理得 考慮安全系數K，且Q=KQ/，則所需的夾緊力為 比較防止工件轉動所需夾緊力和防止工件軸向移動所需的夾緊力，取其較大者作為實際所需的夾緊力。 【小提示】各接觸表面間的摩擦系數m取決于工件與定位支承面或壓板之間的接觸情況。當接觸表面均為已加工表面時，摩擦系數可按下列數據選?。? （1）支承塊表面為光滑面時，m=0.16～0.25。 （2）支承塊表面有與位移方向一致的溝槽時，m=0.3。 （3）支承塊表面有與位移方向垂直的溝槽時，m=0.4。 （4）支承塊表面有交錯的網狀溝槽時，m=0.7～0.8。