第六章机床夹具及其设计方法.ppt

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第五章第五章机床机床专用用夹具及其具及其设计方法方法机床机床夹具一般由定位装置、具一般由定位装置、夹紧装置、装置、夹具体及其它装置或元件所具体及其它装置或元件所组成。

但是各成。

但是各类机床的加工工机床的加工工艺特点、特点、夹具与机床的具与机床的连接接方式等不尽相同，因此方式等不尽相同，因此夹具的具体具的具体结构和构和技技术要求等方面也不相同。

本章在各种装要求等方面也不相同。

本章在各种装置和元件置和元件设计的基的基础上，上，结合合实例例对几几类典型的机床典型的机床夹具予以分析，以了解和掌握具予以分析，以了解和掌握各各类机床机床夹具的具的结构特点和构特点和设计要点。

要点。

第一第一节各各类机床机床夹具及其具及其设计特点特点一、车床夹具车床主要用于加工零件的内、外圆柱面、圆锥面、回转成形面、螺纹以及端平面等。

根据加工特点和夹具在机床上安装的位置，将车床夹具分为两种基本类型。

（一）车床夹具的类型1、安装在车床主轴上的夹具这类夹具，加工时夹具随机床主轴一起旋转，切削刀具作进给运动。

2、安装在滑板或床身上的夹具对于某些形状不规则和尺寸较大的工件，常常把夹具安装在车床滑板上，刀具则安装在车床主轴上作旋转运动，夹具作进给运动。

加工回转成形面的靠模属于安装在床身上的夹具。

（二）、车床专用夹具的典型结构1、心轴类车床夹具心轴类车床夹具多用于工件以内孔作为定位基准，加工外圆柱面的情况。

常见的车床心轴有圆柱心轴、弹簧心轴、顶尖式心轴等。

2角铁式车床夹具角铁式车床夹具的结构特点是具有类似角铁的夹具体。

它常用于加工壳体、支座，接头类零件上的圆柱面及端面。

1过渡盘2夹具体3联接块4销钉5杠杆6拉杆7定位销8钩形压板9带肩螺母10配重块11楔块12摆动压块3、花盘式车床夹具n花盘式车床夹具的夹具体为圆盘形。

在花盘式夹具上加工的工件一般形状都较复杂，多数情况是工件的定位基准为圆柱面和与其垂直的端面。

n4、安装在拖板上车床夹具n通过机床改装（拆去刀架，小拖板）使其固定在大拖板上，工件直运动，刀具则转动。

这种方式扩大车床用途，以车代镗，解决大尺寸工件无法安装在主轴上或转速难以提高的问题。

1过渡盘2夹具体3分度盘4T形螺钉5螺母6削边销7圆柱销8压板10对定销11配重块（三）车床夹具设计要点1、定位装置的设计要求在车床上加工回转面时要求工件被加工面的轴线与车床主轴的旋转轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置，必须保证这一点。

因此，对于轴套类和盘类工件，要求夹具定位元件工作表面的对称中心线与夹具的回转轴线重合。

对于壳体、接头或支座等工件，被加工的回转面轴线与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，应以夹具轴线为基准确定定位元件工作表面的位置。

（三）车床夹具设计要点1、定位装置的设计要求在车床上加工回转面时要求工件被加工面的轴线与车床主轴的旋转轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置，必须保证这一点。

因此，对于轴套类和盘类工件，要求夹具定位元件工作表面的对称中心线与夹具的回转轴线重合。

对于壳体、接头或支座等工件，被加工的回转面轴线与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，应以夹具轴线为基准确定定位元件工作表面的位置。

3夹具与机床主轴的连接n车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的回转精度有决定性的影响。

因此，要求夹具的回转轴线与主轴轴线应具有尽可能高的同轴度。

n心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用螺杆拉紧。

有的心轴根据径向尺寸的大小，其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式；n

（2）对于径向尺寸较大的夹具。

一般通过过渡盘与车床主轴头端连接。

4、总体结构设计要求n车床夹具结构应力求紧凑、轻便，悬伸长度要短，使重心尽可能靠近主轴。

n结构上还应基本平衡。

角铁式车床夹具的定位装置及其它元件总是安装在主轴轴线的一边，不平衡现象最严重，所以在确定其结构时，特别要注意对它进行平衡。

平衡的方法有两种：

设置配重块或加工减重孔。

n为保证安全，夹具上的各种元件一般不允许突出夹具体圆形轮廓之外。

此外，还应注意切屑缠绕和切削液飞溅等问题，必要时应设置防护罩。

（四）车床夹具的安装误差与下列因素有关：

（1）夹具定位元件与本体安装基面的相互位置误差。

（2）夹具安装基面本身的制造误差以及与安装面的连接误差。

1）对于心轴。

夹具的安装误差就是心轴工作表面轴线与中心孔或者心轴锥柄轴线间的同轴度误差。

2）对于其它车床专用夹具，一般使用过渡盘与主轴轴颈连接。

当过渡盘是与夹具分离的机床附件时，产生夹具安装误差的因素是：

定位元件与夹具体止口轴线间的同轴度误差，或者相互位置尺寸误差；夹具体止口与过渡盘凸缘间的配合间隙，过渡盘定位孔与主轴轴颈间的配合间隙。

（四）车床夹具的安装误差与下列因素有关：

（1）夹具定位元件与本体安装基面的相互位置误差。

（2）夹具安装基面本身的制造误差以及与安装面的连接误差。

1）对于心轴。

夹具的安装误差就是心轴工作表面轴线与中心孔或者心轴锥柄轴线间的同轴度误差。

2）对于其它车床专用夹具，一般使用过渡盘与主轴轴颈连接。

当过渡盘是与夹具分离的机床附件时，产生夹具安装误差的因素是：

定位元件与夹具体止口轴线间的同轴度误差，或者相互位置尺寸误差；夹具体止口与过渡盘凸缘间的配合间隙，过渡盘定位孔与主轴轴颈间的配合间隙。

1、固定式：

夹具与机床上位置固定不变，用于立钻，摇臂钻加工大件等1、菱形销2、压板3、螺母4、定位件1、固定式：

夹具与机床上位置固定不变，用于立钻，摇臂钻加工大件等。

1、菱形销2、压板3、螺母4、定位件3、移动式钻模移动，用于加工同一表面上的多个孔中小型工件1夹具体2固定V形块3钻模板4、5钻套6支座7活动V形块8手轮9半月键10钢球11螺钉12、13定位套4、翻转式钻模板转动一定角度，用于加工不同表面上的孔。

l台肩销2快换垫圈3螺母5、盖板式n没有夹具体，模板盖在工件上加工1-钻模盖板2-圆柱销3-削边销4-支承钉6、滑柱式：

升降钻模板的通用可调夹具1-夹具体2-滑柱3-锁紧螺母4-钻模板5-套环6-手柄7-螺旋齿轮轴

（二）钻床夹具设计要点1、钻模类型选择钻模类型多，在设计时，要根据工件的形状、重量、加工要求和批量来选型：

n

（1）被钻孔径10mm，或加工精度较高时，宜用固定钻模n

（2）不同表面上的孔，总G100N，中、小型工件，宜用翻转钻模n（3）当分布在不同心圆周上的孔系，总G150N,宜用固定钻模，在摇臂钻加工，量大时用立钻多轴加工。

n（4）垂直度与孔间距要求不高时，用滑柱式钻模。

若加工大件上的小孔时，宜用盖式钻模。

2、钻套的选择与设计

（1）钻套的选择钻套和钻模板是钻床夹具的特殊元件。

钻套的作用是确定被加工孔的位置和引导刀具加工，钻套装配在模板上，用钻套比不用钻套可减少50%以上的误差。

其结构尺寸已标准化。

1）固定钻套配合H7/n6,H7/r6,结构简单，精度高，适用于单孔或小批生产。

2）可换钻套H7/g5,H7/g6，间隙配合装入衬套内，用螺钉固定。

3）快换钻套配合H7/g5,H7/g6,结构与上述不同，不用固定螺钉便可更换。

适用于加工多，更换不同孔经的钻套。

4）特殊钻套适用于工件结构形状和被加工孔的位置特殊性，标准钻套不满足时用的钻套。

加长钻套斜面钻套小孔距钻套可定位、夹紧钻套

（2）钻套的尺寸、公差配合的选择钻套内径基本尺寸=引导刀具的最大极限尺寸1）钻套内径基本尺寸2）钻套高度H：

H=（13）D斜孔H=（46）DH过长，磨损严重3）排屑空间：

h措钻套底部与工件表面之间的空间。

h过大要引偏，过小不能排屑.铸铁：

S=（0.30.7）D小孔取小值钢：

S=（0.71.5）D大孔取大值斜孔：

S=（00.2）D4）材料性能要求：

高硬度，耐磨常用材料：

T10AT12ACrMn或20渗碳淬火D10mmCrMnD60mm,L60mm,LD的通孔，便于测量与观测。

一般情况下h=（0.51）D，h不小于20mm，H=（1.53）d2）加工LD的长孔时，镗杆导向部分的直径d应小于所加工孔的直径D。

这样，镗杆导向部分进人孔内，可以缩短距离h，减小镗杆的悬伸量，保证镗杆具有一定的刚度，以免镗杆变形或产生振动，影响加工精度。

h值的大小应根据更换刀具、装卸和测量工件及排屑是否方便来考虑。

在卧式螳床上镗孔时，一般取h60100mm。

在立式镗床上镗孔时，镗套高度H=（1.53）d，或按最大悬伸量选取，即取Hh十L。

n（3）、单面双导向：

工件一侧装两个支架，镗杆与机床浮动连接，所镗孔的位置精度主要取决于镗模支架上镗套位置的准确度，而不受机床工作精度的影响，因此两镗套必须严格同轴。

为了保证导向精度，在设计时，导向长度L（0.55）l；镗套高度H1=H2=（12）d。

为保证镗杆刚度，镗杆的悬伸量Ll5d。

2双面导向式

（1）双面单导向：

支架分布在工件两侧，镗杆与主轴浮动连接，支架分布在工件两侧。

（2）双面双导向：

工件的两侧都装有两个镗模支架。

（三）、镗套的设计与选择1、镗套的结构与尺寸固定式

（1）镗套的形式回转式

（2）镗套材料及技术要求1）镗套的材料常用20钢或20Cr钢渗碳，渗碳深度为0.81.2mm，淬火硬度为5560HRC。

也用青铜做固定式镗套，适用高速镗孔。

大直径镗套可采用铸铁HT200。

一般情况下，镗套的硬度应低于镗杆的硬度。

2）镗套的主要技术要求n镗套内径公差为H6或H7。

外径公差，粗加工采用g6，精加工用g5。

n镗套内孔与外圆的同轴度：

当内径公差为H7时，为0.01mm；当内径公差为H6时，为0.005mm（外径85mm时）或0.01mm（外径85mm时）。

内孔的圆度、圆柱度允差一般为0.010.002mm。

n镗套内孔表面粗糙度值为Ra0.80.4um；外圆表面粗糙度值为Ra0.8um。

n镗套用衬套的内径公差：

粗加工采用H7，精加工采用H6。

衬套的外径公差为n6。

n衬套内孔与外圆的同轴度：

当内径公差带为H7时，0.01mm。

当内径公差带为H6时，为0.005mm（外径52mm时）或0.01mm（外径52mm时）。

三、铣床夹具n铣床夹具：

主要指用于加工零件的平面，沟槽，花键及成形面等夹具，适用于铣床，平面磨床。

n特点：

切削力大，刀齿不连续切削，易受冲击，振动，夹紧力大。

1、铣床夹具的构造n定位元件n夹紧装置n对刀块n定向键（确定在机床工件台上位置）2、铣床夹具的安装夹具安装在工件台T形槽内，定向键为标准尺寸，定向键尺寸要求尽力最大。

3、对刀装置n由对切块+塞尺组成第二节专用夹具设计全过程一、拟定夹具的结构方案1、明确设计要求和生产条件n了解工件情况，n了解机床刀具n了解生产批量n了解工厂的生产条件和技术水平n资料准备、收集2、拟定定结构方案构方案n定位方案：

n夹紧方案n分度（转工位）方案n对刀导向方案n安装方式二、夹具图设计n1、设计步骤

（1）图纸比列：

1：

1，主视图：

取操作者正对的位置

（2）绘图顺序n工件透明化（双点划线）颜色线、n定位元件n夹紧元件与装置n刀具对刀、导向元件n夹具体（3）尺寸标注n夹具轮廓尺寸（升降）运动范围n定位元件上定位表面的尺寸以及各定位表面之间尺寸n定位表面对刀、导向元件尺寸n主要配合尺寸、定位元件与夹具体等n夹具与机床的联系（4）夹具精度校核具精度校核（5）绘制零件制零件图2、设计要求n

（1）元件设计尽可能标准化，通用化n

（2）防误操作设计n（3）运动机构要娄活，准确n（4）夹具各零部件有良好的结构工艺性n（5）便于维修和更换零件（6）尽可能地通用化设计。