在确定正确的型号大小时，需要考虑几个方面。然而，在本章中，图示的重点在于有效表面移动工件所需的可传递力。图3.70PowerBall 机器人上应用的抓取用途机械手首先，再次区分力锁和形锁的不同基本抓取原理。另一级别的分类是相应的力方向或力传递之间的区别。使用设计公式是确保将有效表面压在一起所需的夹持力以产生足够的摩擦力的好方法。还将进一步解释力的产生和传递，因为这会对力的作用产生影响。......
2023-06-15
如何正确确定工件的夹紧力？
【摘要】：夹紧力朝向主要定位基准面A，这样做有利于保证孔与左端面的垂直度要求。如果夹紧力改为朝向B 面，则由于工件左端面与底面的夹角误差，夹紧时将破坏工件的定位，影响孔与左端面的垂直度要求。对刚性较差的工件，夹紧力作用点应增多，力求避免单点集中夹紧，以减小工件的夹紧变形。因此，夹紧力的大小必须适当。
确定夹紧力的方向、作用点和大小时，要分析工件的结构特点、加工要求、切削力和其他外力作用工件的情况，以及定位元件的结构和布置方式。
1.夹紧力的方向和作用点的确定
（1）夹紧力方向应朝向主要定位基准面。对工件只施加一个夹紧力，或施加几个方向相同的夹紧力时，夹紧力的方向应尽可能朝向主要定位基准面。
如图5-23（a）所示，工件上被镗的孔与左端面有一定的垂直度要求，因此，工件以孔的左端面与定位元件的A 面接触，限制三个自由度；以底面与B 面接触，限制两个自由度。夹紧力朝向主要定位基准面A，这样做有利于保证孔与左端面的垂直度要求。如果夹紧力改为朝向B 面，则由于工件左端面与底面的夹角误差，夹紧时将破坏工件的定位，影响孔与左端面的垂直度要求。
又如图5-23（b）所示，夹紧力朝向主要定位基准面——V 形块的V 形面，使工件的装夹稳定可靠。如果夹紧力改为朝向B 面，则由于工件圆柱面与端面的垂直度误差，夹紧时，工件的圆柱面可能离开V 形块的V 形面。这不仅破坏了定位，影响加工要求，而且加工时工件容易振动。
图5-23 夹紧力朝向主要定位基准面
对工件施加几个方向不同的夹紧力时，朝向主要定位基准面的夹紧力应是主要夹紧力。
夹紧力作用点的数目应适当。对刚性较差的工件，夹紧力作用点应增多，力求避免单点集中夹紧，以减小工件的夹紧变形。如图5-24所示的薄壁套筒，因其径向刚性很差，故采用弹簧套筒或特殊卡爪实现多点夹紧。但夹紧点越多，夹紧机构越复杂，夹紧的可靠性也越差。所以，在不致产生夹紧变形的前提下，夹紧力作用点的数目越少越好。
（2）夹紧力的作用点应落在定位元件的支承区域内。如图5-25（a）、（b）所示，夹紧力的作用点落到了定位元件的支承区域之外，夹紧时将破坏工件的定位，因而是错误的。如图5-26所示，当夹紧力作用点的位置不当（超出定位支承点的范围）时，夹紧过程中，将使工件偏转[图5-26（a）]或移动[图5-26（b）]，从而破坏了工件的既定位置。如将夹紧力作用点改在图示箭头所指位置，就不会因夹紧而破坏工件的定位了。
图5-24 薄壁套筒的多点夹紧
图5-25 夹紧力作用点的位置不正确
图5-26 夹紧力作用点示例
（3）夹紧力应朝向工件刚性好的方向。由于工件在不同的方向上刚度是不等的，不同的受力表面也因其接触面积大小不同而变形各异，夹紧力的方向应使工件变形尽可能小，尤其是在夹紧薄壁零件时更要注意。如图5-27（a）所示，薄壁套的轴向刚性比径向好，用卡爪径向夹紧，工件变形大，若沿轴向施加夹紧力，变形就会小得多。当夹紧如图5-27（b）所示薄壁箱体时，夹紧力不应作用在箱体的顶面，而应作用在刚性好的凸边上。箱体没有凸边时，如图5-27（c）所示，将单点夹紧改为三点夹紧，使着力点落在刚性较好的箱壁上，并降低了着力点的压强，减小了工件的夹紧变形。
图5-27 夹紧力作用点与夹紧变形的关系
（a）夹紧薄壁套；（b）夹紧薄壁箱体；（c）三点夹紧薄壁箱体
（4）夹紧力作用点应尽量靠近工件加工部位。如图5-28所示，在拨叉上铣槽，由于主要夹紧力的作用点距加工表面较远，故在靠近加工表面的地方设置了辅助支承，增加了夹紧力Fj。这样不仅提高了工件的装夹刚性，还可减少加工时工件的振动。
夹紧力作用点靠近被加工表面，还可减小切削力对该点的力矩，从而防止或减小工件切削时的振动及弯曲变形。如图5-29所示，因M1＜M2，故在切削力大小相同的条件下，图5-29（a）、（c）所用的夹紧力FW 较小。
图5-28 夹紧力作用靠近工件的加工表面
2.夹紧力大小的确定
夹紧力的大小主要影响工件定位的可靠性、工件的夹紧变形以及夹紧装置的结构尺寸和复杂性。因此，夹紧力的大小必须适当。过小，工件在加工过程中将发生移动，破坏定位；过大，将使工件和夹具发生夹紧变形，影响加工质量。
理论上，夹紧力的大小应与在加工过程中，工件受到的切削力、离心力、惯性力及重力等力的作用平衡；实际上，切削力在加工过程中是变化的，夹紧力的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。所以夹紧力的计算是一个复杂的问题，一般只能进行粗略估算。
用估算法确定夹紧力的大小时，首先根据加工情况，确定工件在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，分析作用在工件上的各种力，再根据静力平衡条件计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数，即可得到实际所需夹紧力，即
式中 Fj——实际所需夹紧力（N）；
F——由静力平衡计算出的理论夹紧力（N）；
K——安全系数，通常取1.5～2.5，精加工和连续切削时取较小值，粗加工或断续切削时取较大值，当夹紧力与切削力方向相反时，取2.5～3。
图5-29 夹紧力作用点布置分析
（a），（c）合理；（b），（d）不合理
对于一般中、小型工件的加工，主要考虑切削力的影响；对于大型工件的加工，必须考虑重力的影响；对于高速回转的偏心工件和往复运动的大型工件的加工，还必须考虑离心力和惯性力的影响。
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