第六章 機床夾具及其設計方法

第六章機床夾具及其設計方法6.1概述1機床夾具的原理在機械加工過程中，為了保證加工精度，必須固定工件，使工件相對于機床或刀具占有確定位置，以完成工件的加工和檢驗。2機床夾具的作用夾具是機械制造廠里的一種工藝裝備，在機械制造過程中廣泛采用大量夾具機床夾具就是夾具中的一種。它裝在機床上使工件相對刀具與機床保持正確的相對位置，并能承受切削力的作用。1）保證加工精度用專用夾具安裝工件，能迅速準確地保證工件位置正確不受工人操作水平等因素的影響，不同批次零件基本達到相同精度，保證加工精度穩(wěn)定可靠。（2）提高生產效率采用機床夾具工件定位和夾緊迅速可靠，既可減少劃線找正等輔助工時，又提高工件加工時的剛度，還可選用較大切削用量，從而提高了勞動生產率。（3）改善勞動條件采用夾具裝夾工件方便、省力、安全。當采用氣動-液動等夾緊裝置時可減輕工人的勞動強度，同時保證安全生產。（4）降低生產成本在成批生產中使用夾具，生產效率高，對工人技術要求低，可相對降低生產成本，批量越大，生產成本降低越顯著。（5）擴大工藝范圍單件小批量生產時，零件品種多數量少，又不可能為了滿足所有的加工要求而購置相應的機床，采用夾具就可以擴大機床的加工范圍。3機床夾具的分類1、按夾具的通用特性分類（1）通用夾具。通用夾具是指結構，尺寸已規(guī)格化，且具有一定通用性的夾具。（2）專用夾具。專用夾具是針對某一工件的某一工序的加工要求而專門設計和制造的夾具。（3）可調夾具。可調夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的一類新型夾具。（4）成組夾具。成組夾具是在成組加工技術基礎上發(fā)展起來的一類夾具。（5）組合夾具。組合夾具是一種模塊化的夾具（6）自動線夾具。自動線夾具一般分為兩種：一種為固定式夾具，它與專用夾具相似；另一種為隨行夾具，使用中夾具隨著工件一起運動，并將工件沿著自動線從一個工位移至下一個工位進行加工。2、按夾具使用的機床分類這是專用夾具設計所用的分類方法。車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具、數控機床夾具等。3、按夾具動力源來分類按夾具夾緊動力源可將夾具分為手動夾具和機動夾具兩大類常用的機動夾具有氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、電磁夾具、真空夾具和離心力夾具等。4機床夾具的組成1）定位支承元件定位支承元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置并支承工件，是夾具的主要功能元件之一。2）夾緊裝置夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受力（切削力等）作用時不離開已經占據的正確位置。3、對刀或導向裝置對刀或導向裝置用于確定刀具相對于定位元件的正確位置，如圖6-3所示的鉆套1和鉆模板2組成導向裝置，確定了鉆頭軸心線相對定位元件的正確位置。4、連接元件連接元件是確定夾具在機床上正確位置的元件。5、其他裝置或元件6、夾具體夾具體是夾具的基本骨架，用來配置安裝各夾具元件使之組成一整體。上述各組成部分中，定位元件、夾緊裝置、夾具體是夾具的基本組成部分。6.2車床夾具1車床夾具的分類（1）車床主要用于加工零件的內外圓柱面、圓錐面、回轉成形面、螺紋以及端平面等。（2）安裝在滑板或床身上的夾具對于某些形狀不規(guī)則和尺寸較大的工件，常常把夾具安裝在車床滑板上，刀具則安裝在車床主軸上作旋轉運動，夾具作進給運動。車床夾具按使用范圍，可分為通用車夾具、專用車夾具和組合夾具三類。2、車床夾具的設計要點（1）車床夾具總體結構因為整個車床夾具隨機床主軸一起回轉，所以要求它結構緊湊輪廓尺寸盡可能小，重量要尺量輕，重心盡可能靠近回轉軸線，以減小慣性力和回轉力矩。（2）夾具與機床的聯接車床夾具與機床主軸的聯接方式取決于機床主軸軸端的結構及夾具的體積和精度要求。6.3銑床夾具1、銑床夾具的分類銑床夾具按使用范圍，可分為通用銑夾具、專用銑夾具和組合夾具三類 。按工件在銑床上加工運動特點，可分為直線進給夾具、圓周進給夾具、沿曲線進給夾具（如仿形裝置）三類。還可按自動化程度和夾緊力來源不同（如氣動、電動、液動）以及裝夾工件數量的多少（如單件、雙件、多件等）進行分類，其中，最常用的分類方法是按通用、專用和組合進行分類。2、典型銑床專用夾具結構1）銑削鍵槽用的簡易專用夾具如圖6-6所示，該夾具用于銑削工件4上的半封閉鍵槽，2）加工殼體的銑床夾具如圖6-7所示，為加工殼體側面棱邊所用的銑床夾具，工件以端面、大孔和小孔作定位基準，定位元件為支承板2和安裝在其上的大圓柱銷6和菱形銷10。3、銑床夾具的設計要點（1）銑床夾具的安裝銑床夾具在銑床工作臺上的安裝位置，直接影響被加工表面的位置精度；夾具通過兩個定位鍵嵌入到銑床工作臺的同一條T形槽中，再用T形螺栓和墊圈、螺母將夾具體緊固在工作臺上，所以在夾具體上還需要提供兩個穿T形螺栓的耳座。如圖6-9所示，（2）銑床夾具的對刀裝置。銑床夾具在工作臺上安裝好了以后，還要調整銑刀對夾具的相對位置，以便于進行定距加工。如圖6-10所示是對刀裝置的使用簡圖，常用的塞尺有平塞尺和圓柱塞尺兩種。其形狀如圖6-11所示。（3）由于銑削時的切削力大，振動也大，夾具體要有足夠的強度和剛性，還應盡可能降低夾具的重心提高夾具的穩(wěn)定性。6.4鉆床夾具1、鉆模的類型及典型結構為保證被加工孔的定位基準和各孔之間的尺寸精度和位置精度，提高勞動生產率，實際生產中經常用鉆套引導刀具進行加工。一般外套和鉆模板構成，根據被加工孔的分布和鉆模板的特點，鉆模一般分為固定式、回轉式、移動式、翻轉式、蓋板式和滑柱式等幾種類型。（1）固定式鉆模。在使用過程中，鉆模和工件在機床上的位置固定不動，常用于在立式鉆床上加工較大的單孔或在搖臂鉆床上加工平行孔系。圖6-12所示為固定式鉆模，工件以其端面和鍵槽與鉆模上的定位法蘭3及鍵相接觸而定位。轉動螺母9使螺桿11向右移動時，通過鉤形開口墊圈1將工件夾緊。松開螺母9，螺桿2在彈簧的作用下向左移，鉤形開口墊圈1松開并繞螺釘擺下即可卸下工件。（2）回轉式鉆模?；剞D式鉆模鉆模體可按一定的分度要求繞某一固定軸轉動。主要用于加工同一圓周上的平行孔系或分布在圓周上的徑向孔。（3）移動式鉆模。移動式鉆模常用于單軸立式鉆床，先后鉆削工件同一表面上的多個孔。一般工件和被加工孔的孔徑都不大，屬小型夾具。圖6-14所示為移動式鉆模，（4）翻轉式鉆模。翻轉式鉆模整個夾具可以帶動工件一起翻轉，加工中、小型工件分布在不同表面的孔系，甚至可加工定位基準面上的孔。圖6-15所示（5）蓋板式鉆模。這類鉆模常用于加工大型工件上的小孔，鉆模本身是一塊鉆模板，上面裝有導向定位裝置、夾緊元件和鉆套，加工時將其覆蓋在工件上即可。如圖6-16所示，圖6-17滑柱式鉆模2、鉆模設計要點（1）鉆模的選擇鉆模類型多，在設計時，要根據工件的形狀、重量、加工要求和批量來選型：①被鉆孔徑>10mm，或加工精度較高時，宜用固定鉆模。②不同表面上的孔，總G<100N，中、小型工件，宜用翻轉鉆模。③當分布在不同心圓周上的孔系，總G<150N，宜用回轉式鉆模；當G>150N，宜用固定鉆模，在搖臂鉆加工，量大時用立鉆多軸加工。④垂直度與孔間距要求不高時，用滑柱式鉆模。⑤若加工大件上的小孔時，宜用蓋式鉆模。（2）鉆套鉆套是引導刀具的元件，用以保證被加工孔的正確位置，并防止加工過程中刀具的偏斜。鉆套裝配在模板上，用鉆套比不用鉆套可減少50%以上的誤差。其結構尺寸已標準化。①固定鉆套：配合H7/n6、H7/r6，結構簡單，精度高，適用于單孔或小批生產。②可換鉆套：H7/g5、H7/g6，間隙配合裝入襯套內，用螺釘固定。③快換鉆套：配合H7/g5、H7/g6，結構與上述不同，不用固定螺釘便可更換。適用于加工多，更換不同孔經的鉆套。④特殊鉆套：適用于工件結構形狀和被加工孔的位置特殊性，標準鉆套不滿足時用的鉆套。鉆套與工件之間一般應留有排屑間隙，此間隙不宜過大，以免影響導向作用。鑄鐵：h=（0.3~0.7）d小孔取小值；鋼：h=(0.7~1.5)d大孔取大值；斜孔：h=（0~0.2）d。6.5鏜床夾具鏜床夾具主要用來加工箱體、支座等零件上的精密孔或孔系，通常稱為鏜模。鏜模一般由定位元件、夾緊裝置、導引元件（鏜套）夾具體（鏜模支架和鏜模底座）4個部分組成。圖6-19所示為加工磨床尾架孔用的鏜模。6.6專用夾具設計方法夾具設計是工藝裝備設計中的一個重要組成部分，是保證產品質量和提高勞動生產率