第8章各類專用夾具的設(shè)計(jì)

1、機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 主編吳拓 孫英達(dá) 第8章各類專用夾具的設(shè)計(jì)8.1車床夾具8.2銑床夾具8.3鉆鏜夾具8.4典型數(shù)控機(jī)床夾具8.5現(xiàn)代機(jī)床夾具8.1車床夾具8.1.1車床夾具的分類車床主要用于加工零件的內(nèi)、外圓柱面、圓錐面、回轉(zhuǎn)成形面、螺紋以及端平面等。上述各種表面都是圍繞機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線而形成的，根據(jù)這一加工特點(diǎn)和夾具在機(jī)床上安裝的位置，將車床夾具分為兩種基本類型。1.安裝在車床主軸上的夾具2.安裝在滑板或床身上的夾具8.1.2車床常用通用夾具的結(jié)構(gòu)1.三爪自定心卡盤8.1車床夾具圖8-1三爪自定心卡盤8.1車床夾具圖8-2四爪單動(dòng)卡盤2.四爪單動(dòng)卡盤8.1車床夾具圖8-3內(nèi)、外撥動(dòng)頂尖a)外

2、撥動(dòng)頂尖b)內(nèi)撥動(dòng)頂尖3.撥動(dòng)頂尖8.1車床夾具8.1.3車床專用夾具的典型結(jié)構(gòu)圖8-4端面撥動(dòng)頂尖8.1車床夾具1.心軸類車床夾具圖8-5頂尖式心軸1軸肩2心軸3工件4頂尖5墊圈6螺母8.1車床夾具圖8-6錐柄式心軸2.角鐵式車床夾具8.1車床夾具圖8-7角鐵式車床夾具8.1.4車床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)車削運(yùn)動(dòng)是一種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因而車床夾具的設(shè)計(jì)具有如下特點(diǎn)：8.1車床夾具1)因?yàn)檎麄€(gè)車床夾具隨機(jī)床主軸一起回轉(zhuǎn)，所以要求它結(jié)構(gòu)緊湊，輪廓尺寸盡可能小，重量要盡量輕，重心盡可能靠近回轉(zhuǎn)軸線，以減小慣性力和回轉(zhuǎn)力矩。8.1車床夾具圖8-8車氣門桿的角鐵式夾具8.1車床夾具2)應(yīng)有消除回轉(zhuǎn)中的不平衡現(xiàn)象的平

3、衡措施，以減小振動(dòng)等不利影響。3)與主軸連接部分是夾具的定位基準(zhǔn)，應(yīng)有較準(zhǔn)確的圓柱孔(或圓錐孔)，夾具的定位元件或裝置必須保證工件加工部分的軸線與機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線重合，其結(jié)構(gòu)形式和尺寸，依照具體使用的機(jī)床而定。4)為使夾具使用安全，應(yīng)盡可能避免有尖角或凸起部分，必要時(shí)回轉(zhuǎn)部分外面可加防護(hù)罩。5)夾緊力要足夠大，自鎖可靠，還要防止夾具變形。8.2銑床夾具8.2.1銑床夾具的分類銑床夾具按使用范圍，可分為通用銑夾具、專用銑夾具和組合銑夾具三類；按工件在銑床上加工的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，可分為直線進(jìn)給夾具、圓周進(jìn)給夾具、沿曲線進(jìn)給夾具(如仿形裝置)三類；還可按自動(dòng)化程度和夾緊動(dòng)力源的不同(如氣動(dòng)、電動(dòng)、液壓)

4、以及裝夾工件數(shù)量的多少(如單件、雙件、多件)等進(jìn)行分類；其中，最常用的分類方法是按通用、專用和組合進(jìn)行分類。8.2.2銑床常用通用夾具的結(jié)構(gòu)銑床常用的通用夾具主要有平口臺(tái)虎鉗，它主要用于裝夾長方形工件，也可用于裝夾圓柱形工件。8.2銑床夾具圖8-9機(jī)用平口臺(tái)虎鉗的結(jié)構(gòu)1臺(tái)虎鉗體2固定鉗口3、4鉗口鐵5活動(dòng)鉗口6絲桿7螺母8活動(dòng)座9方頭10壓板11緊固螺釘12回轉(zhuǎn)底盤13鉗座零線14定位鍵8.2銑床夾具8.2.3典型銑床專用夾具結(jié)構(gòu)1.銑削鍵槽用的簡易專用夾具 2.加工殼體的銑床夾具圖8-10銑削鍵槽用的簡易專用夾具1V形塊2壓板3螺栓4工件5定位鍵6對(duì)刀塊8.2銑床夾具8.2.4銑床夾具的設(shè)計(jì)

5、特點(diǎn)銑床夾具與其他機(jī)床夾具的不同之處在于：它是通過定位鍵在機(jī)床上定位，用對(duì)刀裝置決定銑刀相對(duì)于夾具的位置。1.銑床夾具的安裝8.2銑床夾具圖8-11加工殼體的銑床夾具1夾具體2支承板3壓板4螺母5對(duì)刀塊6大圓柱銷7球頭釘8鉸接板9螺桿10菱形銷11定向鍵8.2銑床夾具圖8-12定位鍵及其連接8.2銑床夾具圖8-13對(duì)刀裝置1對(duì)刀塊2對(duì)刀平塞尺3對(duì)刀圓柱塞尺2.銑床夾具的對(duì)刀裝置8.2銑床夾具圖8-14標(biāo)準(zhǔn)對(duì)刀塞尺a)平塞尺b)圓柱塞尺8.3鉆鏜夾具8.3.1鉆床夾具在鉆床上進(jìn)行孔的鉆、擴(kuò)、鉸、锪、攻螺紋加工所用的夾具稱為鉆床夾具。鉆床夾具是用鉆套引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的，所以簡稱為鉆模。鉆模有利于保

6、證被加工孔對(duì)其定位基準(zhǔn)和各孔之間的尺寸精度和位置精度，并可顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。1.鉆床夾具的分類(1)固定式鉆模(2)回轉(zhuǎn)式鉆模(3)移動(dòng)式鉆模8.3鉆鏜夾具圖8-15專用回轉(zhuǎn)式鉆模1鉆模板2夾具體3手柄4、8螺母5把手6對(duì)定銷7圓柱銷9快換墊圈10襯套11鉆套12螺釘8.3鉆鏜夾具圖8-16移動(dòng)式鉆模1夾具體2固定V形塊3鉆模板4、5鉆套6支座7活動(dòng)V形塊8手輪9半月鍵10鋼球11螺釘12、13定位套8.3鉆鏜夾具圖8-1760翻轉(zhuǎn)式鉆模1臺(tái)肩銷2快換墊圈3螺母(4)翻轉(zhuǎn)式鉆模8.3鉆鏜夾具圖8-18蓋板式鉆模1鉆模蓋板2圓柱銷3削邊銷4支承釘(5)蓋板式鉆模8.3鉆鏜夾具(6)滑柱式鉆模圖

7、8-19滑柱式鉆模的通用結(jié)構(gòu)1夾具體2滑柱3鎖緊螺母4鉆模板5套環(huán)6手柄7交錯(cuò)軸斜齒輪軸8.3鉆鏜夾具2.鉆床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)2)鉆模板是供安裝鉆套用的，應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度，以防止變形而影響鉆套的位置和引導(dǎo)精度。3)為減少夾具底面與機(jī)床工作臺(tái)的接觸面積，使夾具放置平穩(wěn)，一般都在相對(duì)鉆頭送進(jìn)方向的夾具體上設(shè)置四個(gè)支腳。8.3鉆鏜夾具圖8-20標(biāo)準(zhǔn)鉆套a)、b)固定鉆套c)可換鉆套d)快換鉆套8.3鉆鏜夾具圖8-21特殊鉆套a)加長鉆套b)斜面鉆套c)小孔距鉆套d)可定位、夾緊鉆套8.3鉆鏜夾具8.3.2鏜床夾具鏜床夾具通常稱為鏜模。鏜模是一種精密夾具，它主要用來加工箱體類零件上的精密孔系。鏜模和

8、鉆模一樣，是依靠專門的導(dǎo)引元件鏜套來導(dǎo)引鏜桿，從而保證所鏜的孔具有很高的位置精度。采用鏜模后，鏜孔的精度可不受機(jī)床精度的影響。1.鏜模的組成8.3鉆鏜夾具圖8-22加工磨床尾架的鏜模1鏜套2鏜模支架3支承釘4夾具底座5鉸鏈壓板6壓緊螺釘7螺母8活節(jié)螺栓9定位斜塊10支承板11固定耳座8.3鉆鏜夾具2.鏜套(1)固定式鏜套(2)回轉(zhuǎn)式鏜套8.3鉆鏜夾具圖8-23回轉(zhuǎn)式鏜套a)滑動(dòng)鏜套1軸承套2鏜套3鍵槽b)滾動(dòng)鏜套1鏜套2滾動(dòng)軸承3軸承蓋世4鏜模支架8.4典型數(shù)控機(jī)床夾具1)數(shù)控機(jī)床夾具應(yīng)有較高的精度，以滿足數(shù)控加工的精度要求。2)數(shù)控機(jī)床夾具應(yīng)有利于實(shí)現(xiàn)加工工序的集中，即可使工件在一次裝夾后能

9、進(jìn)行多個(gè)表面的加工，以減少工件裝夾次數(shù)。3)數(shù)控機(jī)床夾具的夾緊應(yīng)牢固可靠、操作方便；夾緊元件的位置應(yīng)固定不變，防止在自動(dòng)加工過程中，元件與刀具相碰。4)每種數(shù)控機(jī)床都有自己的坐標(biāo)系和坐標(biāo)原點(diǎn)，它們是編制程序的重要依據(jù)之一。圖8-24液動(dòng)三爪自定心卡盤a)卡盤b)工作液壓缸1平衡塊2杠桿3卡爪4楔槽軸5活塞8.4典型數(shù)控機(jī)床夾具8.4.1數(shù)控銑床夾具1.對(duì)數(shù)控銑床夾具的基本要求圖8-25防止刀具與夾具元件相碰8.4典型數(shù)控機(jī)床夾具1)為保持零件安裝方位與機(jī)床坐標(biāo)系及程編坐標(biāo)系方向的一致性，夾具應(yīng)能保證在機(jī)床上實(shí)現(xiàn)定向安裝，還要求能協(xié)調(diào)零件定位面與機(jī)床之間保持一定的坐標(biāo)尺寸聯(lián)系。2)為保持工件在本

10、工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夾具要做得盡可能開敞，因此夾緊機(jī)構(gòu)元件與加工面之間應(yīng)保持一定的安全距離，同時(shí)要求夾緊機(jī)構(gòu)元件能低則低，從而防止夾具與銑床主軸套筒或刀套、刀具在加工過程中發(fā)生碰撞。3)夾具的剛性與穩(wěn)定性要好。2.常用數(shù)控銑床夾具種類1)組合夾具：適用于小批量生產(chǎn)或研制時(shí)的中、小型工件在數(shù)控銑床上進(jìn)行銑削加工。2)專用銑削夾具：是特別為某一項(xiàng)或類似的幾項(xiàng)工件設(shè)計(jì)制造的夾具，一般在批量生產(chǎn)或研制時(shí)非要不可時(shí)采用。8.4典型數(shù)控機(jī)床夾具3)多工位夾具：可以同時(shí)裝夾多個(gè)工件，可減少換刀次數(shù)，也便于一邊加工，一邊裝卸工件，有利于縮短準(zhǔn)備時(shí)間，提高生產(chǎn)率，較適宜于中批量生產(chǎn)。4)氣

11、動(dòng)或液壓夾具：圖8-26真空夾具1待加工零件2定位孔3定位銷4夾具體5密封槽6空氣槽8.4典型數(shù)控機(jī)床夾具5)真空夾具：適用于有較大定位平面或具有較大可密封面積的工件。8.4.2數(shù)控鉆床夾具數(shù)控鉆床是數(shù)字控制的以鉆削為主的孔加工機(jī)床。在數(shù)控機(jī)床的發(fā)展過程中，數(shù)控鉆床的出現(xiàn)是較早的，其夾具設(shè)計(jì)原理與通用鉆床相同。結(jié)合數(shù)控鉆削加工的特點(diǎn)，在夾具的選用上應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：1)優(yōu)先選用組合夾具。2)在保證零件的加工精度及夾具剛性的情況下，盡量減少夾壓變形，選擇合理的定位點(diǎn)及夾緊點(diǎn)。3)對(duì)于單件加工工時(shí)較短的中小零件，應(yīng)盡量減少裝卸夾壓時(shí)間，采用各種氣壓、液壓夾具和快速聯(lián)動(dòng)夾緊方法以提高生產(chǎn)效率。8.

12、4典型數(shù)控機(jī)床夾具4)為了充分利用工作臺(tái)的有效面積，對(duì)中小型零件可考慮在工作臺(tái)面上同時(shí)裝夾幾個(gè)零件進(jìn)行加工。5)避免干涉。6)如有必要時(shí)可在夾具上設(shè)置對(duì)刀點(diǎn)。8.4.3加工中心機(jī)床夾具8.4典型數(shù)控機(jī)床夾具加工中心機(jī)床是一種功能較全的數(shù)控加工機(jī)床。在加工中心上，夾具的任務(wù)不僅是裝夾工件，而且還要以各個(gè)方向的定位面為參考基準(zhǔn)，確定工件編程的零點(diǎn)。在加工中心上加工的零件一般都比較復(fù)雜，零件在一次裝夾中，既要粗銑、粗鏜，又要精銑、精鏜，需要多種多樣的刀具，這就要求夾具既能承受大切削力，又要滿足定位精度要求。加工中心的自動(dòng)換刀(ATC)功能又決定了在加工中不能使用支架、位置檢測(cè)及對(duì)刀等夾具元件。加工中

13、心的高柔性要求其夾具比普通機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊、簡單，夾緊動(dòng)作迅速、準(zhǔn)確，盡量減少輔助時(shí)間，操作方便、省力、安全，而且要保證足夠的剛性，還要靈活多變。根據(jù)加工中心機(jī)床特點(diǎn)和加工需要，目前常用的夾具結(jié)構(gòu)類型有專用夾具、組合夾具、可調(diào)整夾具和成組夾具。8.5現(xiàn)代機(jī)床夾具8.5.1組合夾具組合夾具早在20世紀(jì)50年代便已出現(xiàn)，現(xiàn)在已是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、柔性化程度很高的夾具，它由一套預(yù)先制造好的具有不同幾何形狀、不同尺寸的高精度元件與合件組成，包括基礎(chǔ)件、支承件、定位件、導(dǎo)向件、壓緊件、緊固件、其他件、合件等。使用時(shí)按照工件的加工要求，采用組合的方式組裝成所須的夾具。根據(jù)組合夾具組裝連接基面的形狀，可將其分

14、為槽系和孔系兩大類，槽系組合夾具的連接基面為T形槽，元件由鍵和螺栓等元件定位緊固聯(lián)接；孔系組合夾具的連接基面為圓柱孔組成的坐標(biāo)孔系。1. T形槽系組合夾具8.5現(xiàn)代機(jī)床夾具1)小型系列組合夾具，主要適用于儀器、儀表和電信、電子工業(yè)，也可用于較小工件的加工。2)中型系列組合夾具，主要適用于機(jī)械制造工業(yè)。3)大型系列組合夾具，主要適用于重型機(jī)械制造工業(yè)。2.孔系組合夾具3.組合夾具的特點(diǎn)1)組合夾具元件可以多次使用，在變換加工對(duì)象后，可以全部拆裝，重新組裝成新的夾具結(jié)構(gòu)，以滿足新工件的加工要求，但一旦組裝成某個(gè)夾具，則該夾具便成為專用夾具。8.5現(xiàn)代機(jī)床夾具2)和專用夾具一樣，組合夾具的最終精度是

15、靠組成元件的精度直接保證的，不允許進(jìn)行任何補(bǔ)充加工，否則將無法保證元件的互換性，因此，組合夾具元件本身的尺寸、形狀和位置精度以及表面質(zhì)量要求高。3)這種夾具不受生產(chǎn)類型的限制，可以隨時(shí)組裝，以應(yīng)生產(chǎn)之急，可以適應(yīng)新產(chǎn)品試制中改型的變化等。4)由于組合夾具是由各標(biāo)準(zhǔn)件組合的，因此剛性差，尤其是元件連接的接合面接觸剛度對(duì)加工精度影響較大。5)一般組合夾具的外形尺寸較大，不如專用夾具那樣緊湊。8.5現(xiàn)代機(jī)床夾具圖8-27T形槽系組合夾具的元件a)基礎(chǔ)件b )支承件c)定位件d)導(dǎo)向件e)夾緊件f)緊固件g)其他件h)合件8.5現(xiàn)代機(jī)床夾具8.5.2模塊化夾具模塊化夾具是一種柔性化的夾具，通常由基礎(chǔ)件和其他模塊元件組成。8.5現(xiàn)代機(jī)床夾具圖8-28盤形零件鉆徑向分度孔的T形槽系組合夾具1基礎(chǔ)件2支承件3定位件4導(dǎo)向件5夾緊件6