第8章 各類專用夾具的設計

1、機床夾具設計 主編吳拓 孫英達 第8章各類專用夾具的設計8.1車床夾具8.2銑床夾具8.3鉆鏜夾具8.4典型數(shù)控機床夾具8.5現(xiàn)代機床夾具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床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線而形成的，根據(jù)這一加工特點和夾具在機床上安裝的位置，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8-2四爪單動卡盤2.四爪單動卡盤8.1車床夾具圖8-3內(nèi)、外撥動頂尖a)外

2、撥動頂尖b)內(nèi)撥動頂尖3.撥動頂尖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車床夾具的設計特點車削運動是一種旋轉(zhuǎn)運動，因而車床夾具的設計具有如下特點：8.1車床夾具1)因為整個車床夾具隨機床主軸一起回轉(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，以減小振動等不利影響。3)與主軸連接部分是夾具的定位基準，應有較準確的圓柱孔(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，依照具體使用的機床而定。4)為使夾具使用安全，應盡可能避免有尖角或凸起部分，必要時回轉(zhuǎn)部分外面可加防護罩。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動力源的不同(如氣動、電動、液壓)

4、以及裝夾工件數(shù)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。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機用平口臺虎鉗的結(jié)構(gòu)1臺虎鉗體2固定鉗口3、4鉗口鐵5活動鉗口6絲桿7螺母8活動座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對刀塊8.2銑床夾具8.2.4銑床夾具的設計

5、特點銑床夾具與其他機床夾具的不同之處在于：它是通過定位鍵在機床上定位，用對刀裝置決定銑刀相對于夾具的位置。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對刀裝置1對刀塊2對刀平塞尺3對刀圓柱塞尺2.銑床夾具的對刀裝置8.2銑床夾具圖8-14標準對刀塞尺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行孔的鉆、擴、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刀具進行加工的，所以簡稱為鉆模。鉆模有利于保

6、證被加工孔對其定位基準和各孔之間的尺寸精度和位置精度，并可顯著提高勞動生產(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交錯軸斜齒輪軸8.3鉆鏜夾具2.鉆床夾具的設計特點2)鉆模板是供安裝鉆套用的，應有一定的強度和剛度，以防止變形而影響鉆套的位置和引導精度。3)為減少夾具底面與機床工作臺的接觸面積，使夾具放置平穩(wěn)，一般都在相對鉆頭送進方向的夾具體上設置四個支腳。8.3鉆鏜夾具圖8-20標準鉆套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，是依靠專門的導引元件鏜套來導引鏜桿，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)滑動鏜套1軸承套2鏜套3鍵槽b)滾動鏜套1鏜套2滾動軸承3軸承蓋世4鏜模支架8.4典型數(shù)控機床夾具1)數(shù)控機床夾具應有較高的精度，以滿足數(shù)控加工的精度要求。2)數(shù)控機床夾具應有利于實現(xiàn)加工工序的集中，即可使工件在一次裝夾后能

9、進行多個表面的加工，以減少工件裝夾次數(shù)。3)數(shù)控機床夾具的夾緊應牢固可靠、操作方便；夾緊元件的位置應固定不變，防止在自動加工過程中，元件與刀具相碰。4)每種數(shù)控機床都有自己的坐標系和坐標原點，它們是編制程序的重要依據(jù)之一。圖8-24液動三爪自定心卡盤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)控機床夾具8.4.1數(shù)控銑床夾具1.對數(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)控機床夾具1)為保持零件安裝方位與機床坐標系及程編坐標系方向的一致性，夾具應能保證在機床上實現(xiàn)定向安裝，還要求能協(xié)調(diào)零件定位面與機床之間保持一定的坐標尺寸聯(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，因此夾緊機構(gòu)元件與加工面之間應保持一定的安全距離，同時要求夾緊機構(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)或研制時的中、小型工件在數(shù)控銑床上進行銑削加工。2)專用銑削夾具：是特別為某一項或類似的幾項工件設計制造的夾具，一般在批量生產(chǎn)或研制時非要不可時采用。8.4典型數(shù)控機床夾具3)多工位夾具：可以同時裝夾多個工件，可減少換刀次數(shù)，也便于一邊加工，一邊裝卸工件，有利于縮短準備時間，提高生產(chǎn)率，較適宜于中批量生產(chǎn)。4)氣

11、動或液壓夾具：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床。在數(shù)控機床的發(fā)展過程中，數(shù)控鉆床的出現(xiàn)是較早的，其夾具設計原理與通用鉆床相同。結(jié)合數(shù)控鉆削加工的特點，在夾具的選用上應注意以下幾個問題：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，選擇合理的定位點及夾緊點。3)對于單件加工工時較短的中小零件，應盡量減少裝卸夾壓時間，采用各種氣壓、液壓夾具和快速聯(lián)動夾緊方法以提高生產(chǎn)效率。8.

12、4典型數(shù)控機床夾具4)為了充分利用工作臺的有效面積，對中小型零件可考慮在工作臺面上同時裝夾幾個零件進行加工。5)避免干涉。6)如有必要時可在夾具上設置對刀點。8.4.3加工中心機床夾具8.4典型數(shù)控機床夾具加工中心機床是一種功能較全的數(shù)控加工機床。在加工中心上，夾具的任務不僅是裝夾工件，而且還要以各個方向的定位面為參考基準，確定工件編程的零點。在加工中心上加工的零件一般都比較復雜，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。加工中心的自動換刀(ATC)功能又決定了在加工中不能使用支架、位置檢測及對刀等夾具元件。加工中

13、心的高柔性要求其夾具比普通機床結(jié)構(gòu)緊湊、簡單，夾緊動作迅速、準確，盡量減少輔助時間，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)加工中心機床特點和加工需要，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)代機床夾具8.5.1組合夾具組合夾具早在20世紀50年代便已出現(xiàn)，現(xiàn)在已是一種標準化、系列化、柔性化程度很高的夾具，它由一套預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，包括基礎件、支承件、定位件、導向件、壓緊件、緊固件、其他件、合件等。使用時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孔系。1. T形槽系組合夾具8.5現(xiàn)代機床夾具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，主要適用于機械制造工業(yè)。3)大型系列組合夾具，主要適用于重型機械制造工業(yè)。2.孔系組合夾具3.組合夾具的特點1)組合夾具元件可以多次使用，在變換加工對象后，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，但一旦組裝成某個夾具，則該夾具便成為專用夾具。8.5現(xiàn)代機床夾具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，不允許進行任何補充加工，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，可以隨時組裝，以應生產(chǎn)之急，可以適應新產(chǎn)品試制中改型的變化等。4)由于組合夾具是由各標準件組合的，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)代機床夾具圖8-27T形槽系組合夾具的元件a)基礎件b )支承件c)定位件d)導向件e)夾緊件f)緊固件g)其他件h)合件8.5現(xiàn)代機床夾具8.5.2模塊化夾具模塊化夾具是一種柔性化的夾具，通常由基礎件和其他模塊元件組成。8.5現(xiàn)代機床夾具圖8-28盤形零件鉆徑向分度孔的T形槽系組合夾具1基礎件2支承件3定位件4導向件5夾緊件6