機(jī)床專用夾具及其設(shè)計(jì)方法14547.doc

機(jī)床專用夾具及其設(shè)計(jì)方法機(jī)床夾具一般由定位裝置、夾緊裝置、夾具體及其它裝置或元件所組成。但是各類機(jī)床的加工工藝特點(diǎn)、夾具與機(jī)床的連接方式等不盡相同，因此夾具的具體結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求等方面也不相同。本章在各種裝置和元件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)例對幾類典型的機(jī)床夾具予以分析，以了解和掌握各類機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。第一節(jié) 各類機(jī)床夾具及其設(shè)計(jì)特點(diǎn)一、車床夾具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。根據(jù)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。（一）車床夾具的類型 1、安裝在車床主軸上的夾具 這類夾具，加工時(shí)夾具隨機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn)，切削刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。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(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，夾具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 加工回轉(zhuǎn)成形面的靠模屬于安裝在床身上的夾具。 （二）、車床專用夾具的典型結(jié)構(gòu) 1、心軸類車床夾具 心軸類車床夾具多用于工件以內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)，加工外圓柱面的情況。常見的車床心軸有圓柱心軸、彈簧心軸、頂尖式心軸等。 2角鐵式車床夾具角鐵式車床夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有類似角鐵的夾具體。它常用于加工殼體、支座，接頭類零件上的圓柱面及端面。當(dāng)被加工工件的主要定位基準(zhǔn)是平面，被加工面的軸線對主要位基準(zhǔn)面保持一定的位置關(guān)系（平行或成一定的角度）時(shí)，相應(yīng)地夾具上的平面定位件設(shè)在與車床主軸軸線相平行或成一定角度的位置上。3、花盤式車床夾具花盤式車床夾具的夾具體為圓盤形。在花盤式夾具上加工的工件一般形狀都較復(fù)雜，多數(shù)情況是工件的定位基準(zhǔn)為圓柱面和與其垂直的端面。夾具上的平面定位件與車床主軸的軸線相垂直。4、安裝在拖板上車床夾具通過機(jī)床改裝（拆去刀架，小拖板）使其固定在大拖板上，工件直運(yùn)動(dòng)，刀具則轉(zhuǎn)動(dòng)。這種方式擴(kuò)大車床用途，以車代鏜，解決大尺寸工件無法安裝在主軸上或轉(zhuǎn)速難以提高的問題。（三）車床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)1、 定位裝置的設(shè)計(jì)要求在車床上加工回轉(zhuǎn)面時(shí) 要求工件被加工面的軸線與車床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線重合，夾具上定位裝置的結(jié)構(gòu)和布置，必須保證這一點(diǎn)。因此，對于軸套類和盤類工件，要求夾具定位元件工作表面的對稱中心線與夾具的回轉(zhuǎn)軸線重合。對于殼體、接頭或支座等工件，被加工的回轉(zhuǎn)面軸線與工序基準(zhǔn)之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時(shí)，應(yīng)以夾具軸線為基準(zhǔn)確定定位元件工作表面的位置。2、夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求 在車削過程中，由于工件和夾具隨主軸旋轉(zhuǎn)，除工件受切削扭矩的作用外，整個(gè)夾具還受到離心力的作用。此外，工件定位基準(zhǔn)的位置相對于切削力和重力的方向是變化的。因此，夾緊機(jī)構(gòu)必須產(chǎn)生足夠的夾緊力，自鎖性能要可靠。對于角鐵式夾具，還應(yīng)注意施力方式，防止引起夾具變形。3夾具與機(jī)床主軸的連接車床夾具與機(jī)床主軸的連接精度對夾具的回轉(zhuǎn)精度有決定性的影響。因此，要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與主軸軸線應(yīng)具有盡可能高的同軸度。心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機(jī)床主軸錐孔配合連接，用螺桿拉緊。有的心根據(jù)徑向尺寸的大小，其它專用夾具在機(jī)床主軸上的安裝連接一般有兩種方式； (1) 對于徑向尺寸D140mm，或D10mm，或加工精度較高時(shí)，宜用固定鉆模（2）不同表面上的孔，總G100N，中、小型工件，宜用翻轉(zhuǎn)鉆模（3）當(dāng)分布在不同心圓周上的孔系，總G150N,宜用固定鉆模，在搖臂鉆加工，量大時(shí)用立鉆多軸加工。（4）垂直度與孔間距要求不高時(shí)，用滑柱式鉆模。（5）若加工大件上的小孔時(shí)，宜用蓋式鉆模。2、 鉆套的選擇與設(shè)計(jì) （1）鉆套的選擇鉆套和鉆模板是鉆床夾具的特殊元件。鉆套的作用是確定被加工孔的位置和引導(dǎo)刀具加工，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(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化1）固定鉆套：配合H7/n6,H7/r6,結(jié)構(gòu)簡單，精度高，適用于單孔或小批生產(chǎn)。 2）可換鉆套：H7/g5,H7/g6，間隙配合裝入襯套內(nèi)，用螺釘固定3）快換鉆套：配合H7/g5,H7/g6,結(jié)構(gòu)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(jīng)的鉆套。 上述鉆套標(biāo)準(zhǔn)化。4）特殊鉆套：適用于工件結(jié)構(gòu)形狀和被加工孔的位置特殊 性，標(biāo)準(zhǔn)鉆套不滿足時(shí)用的鉆套。 加長鉆套 斜面鉆套 小孔距鉆套 可定位、夾緊鉆套（2）鉆套的尺寸、公差配合的選擇鉆套內(nèi)徑基本尺寸=引導(dǎo)刀具的最大極限尺寸1） 鉆套內(nèi)徑基本尺寸：鉆頭、擴(kuò)孔鉆，鉸刀是標(biāo)準(zhǔn)化定尺寸刀具，所以內(nèi)徑刀與刀具按基軸制選。鉆套與刀具之間按一定的間隙配合，以防刀具使用時(shí)咬孔或長使一般根據(jù)刀具精度選套孔的公差：鉆（擴(kuò)孔）選F7，粗鉸 G7，精鉸G6。若引導(dǎo)的是刀具導(dǎo)柱部分不是切削部分，可按孔制選取：H7/f7，,H7/g6，,H6/g5等。2）鉆套高度H：H=（13）D 斜孔 H=（46）DH過長，磨損嚴(yán)重3）排屑空間：h措鉆套底部與工件表面之間的空間。h過大要引偏，過小不能排屑.鑄鐵：S=（0.30.7）D 小孔取小值鋼： S=(0.71.5) D 大孔取大值斜孔：S=（00.2）D 4）材料：性能要求：高硬度，耐磨 常用材料：T10A T12A CrMn 或20滲碳淬火 D10mm CrMn D25mm T10A T12A HRC5864 D25mm 20滲碳淬火 HRC5864（3）鉆模板的設(shè)計(jì)1）鉆模板類型鉆模板通常裝配在夾具體或支架上，或與夾具上的其它元件相連接。常見的有如下幾種類型：A固定式鉆模板：鉆模板和夾具體或支架是用固定方法相連接，一般采用兩個(gè)圓錐銷和螺釘裝配連接；對于簡單的結(jié)構(gòu)也可采用整體的鑄造或焊接結(jié)構(gòu)。B鉸鏈?zhǔn)姐@模板： 當(dāng)鉆模板妨礙工件裝卸等工作時(shí)，可用活動(dòng)鉸鏈把鉆模板與夾具體相連接。C可卸式鉆模板D懸掛式鉆模板： 在立式鉆床上采用多軸傳動(dòng)頭進(jìn)行平行孔系加工時(shí)，所用的鉆模板就連接在傳動(dòng)箱上，并隨機(jī)床主軸往復(fù)移動(dòng)。這種鉆模板簡稱為懸掛式鉆模板。2）設(shè)計(jì)特點(diǎn)A鉆模板上安裝鉆套的孔之間及孔與定位元件的位置應(yīng)有定夠的精度B剛性一定要好，不能太厚、太重、不承受夾具反力C穩(wěn)定性能好（4）導(dǎo)向誤差分析用鉆模加工時(shí)，被加工孔的位置精度主要受定位誤差D和導(dǎo)向誤差T的影響。鉆模上的導(dǎo)向裝置對定位元件的位置不準(zhǔn)確，將導(dǎo)致刀具位置發(fā)生變化，由此而造成的加工尺寸誤差T即為導(dǎo)向誤差。主要包括：鉆模板底孔軸線至定位元件的尺寸公差；e1一快換鉆套內(nèi)、外圓的同軸度公差；e2：襯套內(nèi)、外圓的同軸度公差；X1：快換鉆套和襯套的最大配合間隙。X2：刀具（引導(dǎo)部位）與鉆套的最大配合間隙。X3：刀具在鉆套中的偏斜量，這引些誤差以隨機(jī)誤差變量按概率法合成： 。三、銑床夾具 銑床夾具：主要指用于加工零件的平面，溝槽，花鍵及成形面等夾具，適用于銑床，平面磨床。特點(diǎn)：切削力大，刀齒不連續(xù)切削，易受沖擊，振動(dòng)，夾緊力大1、銑床夾具的構(gòu)造定位元件，夾緊裝置，對刀塊，定向鍵（確定在機(jī)床工件臺(tái)上位置）2、銑床夾具的安裝夾具安裝在工件臺(tái)T形槽內(nèi)，定向鍵為標(biāo)準(zhǔn)尺寸， 定向鍵尺寸要求盡力最大3、對刀裝置：由對切塊+塞尺組成第二節(jié) 專用夾具設(shè)計(jì)全過程一、 擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案1、明確設(shè)計(jì)要求和生產(chǎn)條件（1）了解工件情況，工序要求和加工狀態(tài)：結(jié)構(gòu)、材料、相關(guān)尺寸精度，前后工序關(guān)系，工序內(nèi)容、（2）了解機(jī)床刀具：機(jī)床合格，技術(shù)參數(shù)，運(yùn)動(dòng)情況，安裝結(jié)構(gòu)刀具的結(jié)構(gòu)，精度聯(lián)接方式等（3）了解生產(chǎn)批量（4）了解工廠的生產(chǎn)條件和技術(shù)水平（5）資料準(zhǔn)備、收集二、 擬定結(jié)構(gòu)方案（1）定位方案：根據(jù)加工對象的精度（2）夾緊方案（3）分度（轉(zhuǎn)工位）方案（4）對刀導(dǎo)向方案（5）安裝方式三、 夾具圖設(shè)計(jì) 比例1：1（最好）1、總圖設(shè)計(jì)步驟先用雙點(diǎn)劃線把工件在加工位置狀態(tài)時(shí)的形狀在圖低上依次給制定位件，夾緊裝置和夾緊件，對刀或?qū)蛟?，夾具體及多連接件2、標(biāo)注尺寸3、精度校核4、繪制零件圖四、夾具總圖設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)步驟與要求：1、圖紙比列：1：1主視圖：取操作者正對的位置2、設(shè)計(jì)步驟 （繪圖順序）工件透明化（雙點(diǎn)劃線）顏色線、定位元件夾緊元件與裝置刀具對刀、導(dǎo)向元件夾具體（2）尺寸標(biāo)注 1）尺寸夾具輪廓尺寸（升降）運(yùn)動(dòng)范圍定位元件上定位表面的尺寸以及各定位表面之間尺寸定位表面對刀、導(dǎo)向元件尺寸主要配合尺寸、定位元件與夾具體等夾具與機(jī)床的聯(lián)系2）主要元件公差與工件公差相應(yīng)的大取小小