第4章 典型機床夾具

第四章典型機床夾具第一節(jié)車床夾具第二節(jié)鉆床夾具第三節(jié)銑床夾具第四節(jié)鏜床夾具第一節(jié)車床夾具一、車床夾具的典型結(jié)構(gòu)1.心軸類車床夾具心軸類車床夾具多用于以內(nèi)孔作為定位基準.加工外圓柱面的情況。常見的心軸有圓柱心軸、彈簧心軸、頂尖心軸、液性介質(zhì)彈性心軸等.

圖4一1為圓柱心軸、圖4一2為彈簧心軸、圖4一3為頂尖式心軸、圖4一4為液性介質(zhì)彈性心軸。2.角鐵式車床夾具夾具體呈角鐵狀的車床夾具稱為角鐵式車床夾具.其結(jié)構(gòu)不對稱.用于加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件上的回轉(zhuǎn)面和端面。下一頁返回第一節(jié)車床夾具二、車床夾具設(shè)計要點1.車床夾具在機床主軸上的安裝方式車床夾具與機床主軸的配合表面之間必須有一定的同軸度和看可靠的連接.其通常的連接方式有以下幾種。(1)夾具通過主軸錐孔與機床主軸連接。(2)夾具通過過渡盤與機床主軸連接。上一頁下一頁返回第一節(jié)車床夾具2.找正基面的設(shè)置為了保證車床夾具的安裝精度.安裝時應對夾具的限位表面進行仔細地找正。若夾具的限位面為與主軸同軸的回轉(zhuǎn)面.則直接用限位表面找正它與主軸的同軸度.若限位面偏離回轉(zhuǎn)中心.則應在夾具體上專門制一孔(或外圓)作為找正基面.使該面與機床主軸同軸.同時.它也作為夾具的設(shè)計、裝配和測量基準.為保證加工精度.車床夾具的設(shè)計中心(即限位面或找正基面)對主軸回轉(zhuǎn)中心的同軸度應控制在Ф0.01㎜之內(nèi).限位端面(或找正端面)對主軸回轉(zhuǎn)中心的跳動量也不應大于0.01㎜。上一頁下一頁返回第一節(jié)車床夾具

3.定位元件的設(shè)置設(shè)置定位元件時應考慮使工件加工表面的軸線與主軸軸線重合。對于回轉(zhuǎn)體或?qū)ΨQ零件一般采用心軸或定心夾緊式夾具.以保證工件的定位基面、加工表面和主軸三者的軸線重合。對于殼體、支架、托架等形狀復雜的工件.由于被加工表面與工序基準之間有尺寸和相互位置要求.所以各定位元件的限位表面應與機床主軸旋轉(zhuǎn)中心具有正確的尺寸和位置關(guān)系。為了獲得定位元件相對于機床主軸軸線的準確位置.有時采用“臨床加工”的方法.即限位面的最終加工就在使用該夾具的機床上進行.加工完之后夾具的位置不再變動.避免了很多中間環(huán)節(jié)對夾具位置精度的影響。上一頁下一頁返回第一節(jié)車床夾具

4.夾緊裝置的設(shè)置車床夾具的夾緊裝置必須安全可靠。夾緊力必須克服切削力、離心力等外力的作用.且自鎖可靠。對高速切削的車、磨夾具.應進行夾緊力克服切削力和離心力的驗算。若采用螺旋夾緊機構(gòu)一般要加彈簧墊圈或使用鎖緊螺母。5.夾具的平衡應有平衡措施.以消除回轉(zhuǎn)不平衡產(chǎn)生的振動現(xiàn)象。常采用配重法來達到車床夾具的靜平衡。在平衡配重塊上應開有弧形槽.以便調(diào)整至最佳平衡位置后用螺釘固定;也可一采用在夾具體上加工減重孔來達到平衡。上一頁下一頁返回第一節(jié)車床夾具

6.夾具的結(jié)構(gòu)要求(1)結(jié)構(gòu)要緊湊.懸伸長度要短(2)車床夾具的夾具體應制成圓形.夾具上(包括工件在內(nèi))的各元件不應伸出夾具體的輪廓之外.當夾具上有不規(guī)則的突出部分.或有切削液飛濺及切屑纏繞時.應加設(shè)防護罩。(3)夾具的結(jié)構(gòu)應便于工件在夾具上安裝和測量.切屑能順利排出或清理。上一頁下一頁返回第一節(jié)車床夾具三、車床夾具的加工誤差工件在車床夾具上加工時.加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。上一頁下一頁返回第一節(jié)車床夾具

1.定位誤差由于C面既是工序基準.又是定位基準.基準不重合誤差為零。工件在夾具上定位時.定位基準與限位基準是重合的.基準位移誤差也為零.因此.尺寸(45士0.05)㎜的定位誤差等于零。2.夾具誤差夾具誤差為限位基面與止口軸線間的距離誤差.上一頁下一頁返回第一節(jié)車床夾具

3.夾具的安裝誤差式中X1max一過渡盤與主軸間的最大配合間隙;X2max一過渡盤與夾具體間的最大配合間隙.

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4.加工方法誤差車床夾具的加工方法誤差.如車床主軸上安裝夾具基準(圓柱面軸線、圓錐面軸線或圓錐孔軸線)與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動、車床溜板進給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等它的大小取決于機床的制造精度、夾具的懸伸長度和離心力的大小等因素。上一頁返回第二節(jié)鉆床夾具一、鉆床夾具的類型

1.固定式鉆模固定式鉆模.在使用的過程中.鉆模在機床上的位置是固定不動的這類鉆模加工精度較高.主要用于立式鉆床上加工直徑較大的單孔.或在搖臂鉆床上加工平行孔系。2.回轉(zhuǎn)式鉆模加工同一圓周上的平行孔系、同一截面內(nèi)徑向孔系或同一直線上的等距孔系時.鉆模上應設(shè)置分度裝置帶有回轉(zhuǎn)式分度裝置的鉆模稱為回轉(zhuǎn)式鉆模。下一頁返回第二節(jié)鉆床夾具

3.翻轉(zhuǎn)式鉆模翻轉(zhuǎn)式鉆模主要用于加工小型工件不同表面上的孔.翻轉(zhuǎn)式鉆模適用于夾具與工件總質(zhì)量不大于10㎏、工件上鉆制的孔徑小于Ф8~Ф10㎜、加工精度要求不高的場合。4.蓋板式鉆模一些大、中型的工件上加工孔時.常用蓋板式鉆模。5.滑柱式鉆?；姐@模是帶有升降鉆模板的通用可調(diào)夾具.為保證工件的加工與裝卸.當鉆模板夾緊工件或升至一定高度后應能自鎖。上一頁下一頁返回第二節(jié)鉆床夾具二、鉆套鉆套是鉆模上特有的元件.用來引導刀具以保證被加工孔的位置精度和提高工藝系統(tǒng)的剛度。1.鉆套類型鉆套可分為標準鉆套和特殊鉆套兩大類。已列入國家標準的鉆套稱為標準鉆套。其結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料、熱處理等可查“夾具標準”或“夾具手冊”。標準鉆套又分為固定鉆套、可換鉆套和快換鉆套三種。上一頁下一頁返回第二節(jié)鉆床夾具

固定鉆套(GB/T2263-1991)如圖4一5(a),(b)所示.分A,B型兩種.可換鉆套(GB/T2264-1991)如圖4一5(c)所示?？鞊Q鉆套(GB/T2265-1991)如圖4一5(d)所示。因工件的形狀或被加工孔的位置需要而不能使用標準鉆套時.需自行設(shè)計的鉆套稱特殊鉆套常見的特殊鉆套如圖4-6所示。上一頁下一頁返回第二節(jié)鉆床夾具

2.鉆套的尺寸、公差及材料一般鉆套導向孔的基本尺寸取刀具的最大極限尺寸.鉆孔時其公差取F7或F8.粗鉸孔時公差取G7精鉸孔時公差取G6。若被加工孔為基準孔(如H7,H9)時.鉆套導向孔的基本尺寸可一取被加工孔的基本尺寸.鉆孔時其公差取F7或F8時.鉸H7孔時取F7.鉸H9孔時取E7若刀具用圓柱部分導向(如接長擴孔鉆、鉸刀等)時.可一采用H7/[f7(g6)]配合.上一頁下一頁返回第二節(jié)鉆床夾具

鉆套的高度H增大.則導向性能好.刀具剛度提高.加工精度高.但鉆套與刀具的磨損加劇。一般取H=1~2.5d.排屑空間h指鉆套底部與工件表面之間的空間。增大h值.排屑方便.但刀具的剛度和孔的加工精度都會降低。鉆削易排屑的鑄鐵時.常取h=(0.3~0.7)d;鉆削較難排屑的鋼件時.常取h=(0.7~1.5)d。工件精度要求高時.可取h=0.使切屑全部從鉆套中排出。鉆套的材料參看“‘夾具手冊”。上一頁下一頁返回第二節(jié)鉆床夾具三、鉆模板

鉆模板用于安裝鉆套.并確保鉆套在鉆模上的正確位置。常見的鉆模板有以下幾種。1.固定式鉆模板固定在夾具體上的鉆模板稱為固定式鉆模板。2.鉸鏈式鉆模板當鉆模板妨礙工件裝卸或鉆孔后需攻螺紋時.可一采用如圖4一7所示的鉸鏈式鉆模板。上一頁下一頁返回第二節(jié)鉆床夾具

3.分離式鉆模板鉆模板與夾具體分離.鉆模板在工件上定位.并與工件一起裝卸.如圖4一8所示。這類結(jié)構(gòu)加工的工件精度高.但工效低.費時費力。4.懸掛式鉆模板在立式鉆床或組合機床上用多軸傳動頭加工平行孔系時.鉆模板連接在機床主軸的傳動箱上.隨機床主軸上下移動靠近或離開工件.這種結(jié)構(gòu)簡稱為懸掛式鉆模板。上一頁下一頁返回第二節(jié)鉆床夾具四、鉆模對刀誤差山的計算

刀具與鉆套的最大配合間隙Xmax的存在會引起刀具的偏斜.將導致加工孔的偏移量X2:式中B—工件厚度;H—鉆套高度;h—排屑空間的高度.上一頁返回第三節(jié)銑床夾具一、銑床夾具的主要類型

銑床夾具主要用于加工零件上的平面、溝槽、缺口、花鍵以及成形面等。按照銑削時的進給方式.通常將銑床夾具分為三類:直線進給式、圓周進給式以及靠模銑床夾具。其中.直線進給式銑床夾具用得最多。1.直線進給式銑床夾具這類夾具安裝在銑床工作臺上.隨工作臺一起作直線進給運動按照在夾具上裝夾工件的數(shù)目.它可分為單件夾具和多件夾具。多件夾具廣泛用于成批生產(chǎn)或大量生產(chǎn)的中、小零件加工。它可按先后加工.平行加工.或平行一先后加工等方式設(shè)計銑床夾具.以節(jié)省切削的基本時間或使切削的基本時間重合。下一頁返回第三節(jié)銑床夾具2.圓周進給式銑床夾具圓周進給式銑床夾具一般在有回轉(zhuǎn)工作臺的專用銑床上使用。在通用銑床上使用時.應進行改裝.增加一個回轉(zhuǎn)工作臺。上一頁下一頁返回第三節(jié)銑床夾具二、專用銑床夾具的結(jié)構(gòu)分析

圖4-9為在杠桿零件上銑兩斜面的工序圖.工件形狀不規(guī)則圖4-10所示為成批生產(chǎn)中加工該工件的單件銑床夾具。工件以已精加工過的孔Ф22H7和端面在臺階定位銷9上定位.限制工件的5個自由度;以圓弧面在可調(diào)支承6上定位限制工件的一個自由度.從而實現(xiàn)了完全定位倘若工件的毛坯是同批鑄造的.則可調(diào)支承6只需每批調(diào)整一次。上一頁下一頁返回第三節(jié)銑床夾具

工件的夾緊以鉤形壓板10為主.其結(jié)構(gòu)見A-A剖面圖.另在接近加工表面處采用浮動的輔助夾緊機構(gòu).當擰緊該機構(gòu)的螺母時.卡爪2和卡爪3對向移動.同時將工件夾緊。在卡爪3的末端開有三條軸向槽.形成三片簧瓣.繼續(xù)擰緊螺母.錐套5迫使簧瓣脹開.使其鎖緊在夾具體中.從而增強夾緊剛度.以免銑削產(chǎn)生振動。夾具通過兩個定位鍵8與銑床工作臺下形槽對定.采用兩把角度銑刀同時進行加工。夾具上的角度對刀塊7與定位銷9的臺階面和軸線有一定的尺寸聯(lián)系.而定位銷的軸線又與定位鍵的側(cè)面垂直.故通過塞尺對刀.即可使夾具相對于機床和刀具獲得正確的加工位置.從而保證加工要求。上一頁下一頁返回第三節(jié)銑床夾具三、銑床夾具的設(shè)計要點1.定位元件和夾緊裝置的設(shè)計要點為保證工件定位的穩(wěn)定性.除應遵循一般的設(shè)計原則外.銑床夾具定位兀件的布置.還應盡量使主要支承面積大些。若工件的加工部位呈懸臂狀態(tài).則應采用輔助支承.增加工件的安裝剛度.防止振動。設(shè)計夾緊裝置應保證足夠的夾緊力.且具有良好的自鎖性能.以防止夾緊機構(gòu)因振動而松夾。施力的方向和作用點要恰當.并盡量靠近加工表面.必要時設(shè)置輔助夾緊機構(gòu).以提高夾緊剛度對于切削用量大的銑床夾具.最好采用螺旋夾緊機構(gòu)。上一頁下一頁返回第三節(jié)銑床夾具2.特殊元件設(shè)計(1)定位鍵。定位鍵安裝在夾具底面的縱向槽中一般使用兩個.用開槽圓柱頭螺釘固定。小型夾具也可一使用一個斷面為矩形的長鍵。通過定位鍵與銑床工作臺上下形槽的配合.確定夾具在機床上的正確位置。定位鍵還可承受銑削時可一產(chǎn)生的切削扭矩.減輕夾具固定螺栓的負荷.加強夾具在加工過程中的穩(wěn)固性。常用定位鍵的斷面為矩形.矩形定位鍵已標準化.(2)對刀裝置。它主要由對刀塊和塞尺組成.用以確定夾具與刀具間的相對位置。對刀塊的結(jié)構(gòu)型式取決于加工表面的形狀上一頁下一頁返回第三節(jié)銑床夾具3.夾具的總體設(shè)計及夾具體為了提高銑床夾具在機床上安裝的穩(wěn)固性和動態(tài)下的抗振性能.在進行夾具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計時.各種裝置的布置應緊湊.加工面盡可一能靠近工作臺面.以降低夾具的重心一般夾具的高寬之比應限制在HB≤1~1.25范圍內(nèi)。上一頁下一頁返回第三節(jié)銑床夾具銑床夾具的夾具體應具有足夠的剛度和強度.必要時設(shè)置加強肋。此外.還應合理地設(shè)置耳座.銑削加工時產(chǎn)生大量切屑.夾具應具有足夠的排屑空間.并注意切屑的流向.使清理切屑方便對于重型銑床夾具.在夾具體上應設(shè)置吊環(huán).以便于搬運上一頁返回第四節(jié)鏜床夾具一、雙支承鏜模雙支承鏜模上有兩個引導鎖刀桿的支承.鏜桿與機床主軸采用浮動連接.鏜孔的位置精度由鏜模保證.消除了機床主軸回轉(zhuǎn)誤差對鏜孔精度的影響。1.前后雙支承鏜模

圖4一11所示為鏜削車床尾座孔的鏜模.鏜模的兩個支承分別設(shè)置在刀具的前方和后方.鏜刀桿10和主軸之間通過浮動接頭11連接工件以底面、槽及側(cè)面在定位板3,生及可調(diào)支承釘7上定位.限制6個自由度。采用聯(lián)動夾緊機構(gòu).擰緊夾緊螺釘6.壓板5,8同時將工件夾緊。鏜模支架1上裝有滾動回轉(zhuǎn)鏜套2.用以支承和引導鎖刀桿。鏜模以底面A作為安裝基面安裝在機床工作臺上.其側(cè)面設(shè)置找正基面B.因此可一不設(shè)定位鍵。下一頁返回第四節(jié)鏜床夾具2.后雙支承鏜模

圖4一12所示為后雙支承鏜孔示意圖.兩個支承設(shè)置在刀具的后方.鏜桿與主軸浮動連接。為保證鏜桿的剛性.鏜桿的懸伸量L1＜5d;為保證鏜孔精度.兩個支承的導向長度L>(1.25-1.5)L1。后雙支承鏜?？稍谙潴w的一個壁上鏜孔.此類鏜模便于裝卸工件和刀具.也便于觀察和測量。上一頁下一頁返回第四節(jié)鏜床夾具二、單支承鏜模這類鏜模只有一個導向支承.鏜桿與主軸采用固定連接。安裝鏜模時.應使鏜套軸線與機床主軸軸線重合。主軸的回轉(zhuǎn)精度將影響鏜孔精度。根據(jù)支承相對刀具的位置.單支承鏜模又可一分為以下兩種。上一頁下一頁返