第六章 典型夾具的設(shè)計

1、第六章第六章 典型夾具的設(shè)計典型夾具的設(shè)計 第一節(jié)第一節(jié) 鉆床夾具鉆床夾具 第二節(jié)第二節(jié) 鏜床夾具鏜床夾具 第三節(jié)第三節(jié) 銑床夾具銑床夾具 第四節(jié)第四節(jié) 其他機床夾具簡介其他機床夾具簡介 機床夾具可以看作機床的附件。機床夾具可以看作機床的附件。 夾具可以增強或拓展機床的功能，使通用機床具夾具可以增強或拓展機床的功能，使通用機床具 有一定的專用機床的屬性。有一定的專用機床的屬性。 機床類型往往決定了機床夾具設(shè)計，不同類型機機床類型往往決定了機床夾具設(shè)計，不同類型機 床的夾具設(shè)計各具特點。床的夾具設(shè)計各具特點。 下面著重介紹常見的鉆床夾具設(shè)計、車床夾具設(shè)下面著重介紹常見的鉆床夾具設(shè)計、車床夾具設(shè)

2、計、鏜床夾具設(shè)計以及銑床夾具設(shè)計。計、鏜床夾具設(shè)計以及銑床夾具設(shè)計。 第一節(jié)第一節(jié) 鉆床夾具鉆床夾具 在鉆床上鉆孔常采用劃線法加工，其生產(chǎn)效率和加在鉆床上鉆孔常采用劃線法加工，其生產(chǎn)效率和加 工精度較低，故當生產(chǎn)批量較大時，常使用專用鉆床夾工精度較低，故當生產(chǎn)批量較大時，常使用專用鉆床夾 具。具。 在鉆床夾具上，一般都裝有一定尺寸的鉆套，用以在鉆床夾具上，一般都裝有一定尺寸的鉆套，用以 確定定位元件距刀具的位置，故習慣上稱為鉆模。通過確定定位元件距刀具的位置，故習慣上稱為鉆模。通過 鉆套引導刀具進行加工。鉆套引導刀具進行加工。 使用鉆床夾具加工的優(yōu)點：使用鉆床夾具加工的優(yōu)點： 易于保證被加工孔

3、對其定位基準和各孔之間的位置易于保證被加工孔對其定位基準和各孔之間的位置 精度；精度； 有助于提高刀具系統(tǒng)的剛度，防止鉆頭在切入后引有助于提高刀具系統(tǒng)的剛度，防止鉆頭在切入后引 偏；偏； 并有利于提高孔的尺寸精度和降低表面粗糙度。并有利于提高孔的尺寸精度和降低表面粗糙度。 此外，由于不需劃線和找正，工序時間大為縮短，此外，由于不需劃線和找正，工序時間大為縮短， 顯著提高了工作效率。顯著提高了工作效率。 1. 1. 鉆床夾具的類型鉆床夾具的類型 鉆床夾具一般分為固定式、翻轉(zhuǎn)式、可移式，回轉(zhuǎn)鉆床夾具一般分為固定式、翻轉(zhuǎn)式、可移式，回轉(zhuǎn) 式、蓋板式和滑柱式等類型：式、蓋板式和滑柱式等類型： (1)

4、(1) 固定式鉆模固定式鉆模 在立鉆上鉆一個孔或在搖臂鉆床上鉆平行孔系的孔在立鉆上鉆一個孔或在搖臂鉆床上鉆平行孔系的孔 ，常用固定鉆模，這種夾具穩(wěn)固，可鉆較大的孔。，常用固定鉆模，這種夾具穩(wěn)固，可鉆較大的孔。 (2) (2) 翻轉(zhuǎn)式鉆模翻轉(zhuǎn)式鉆模 翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具用于工件連同夾具不超過翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具用于工件連同夾具不超過10kg10kg重的重的 小型零件加工，特別適用多方向的孔系加工。小型零件加工，特別適用多方向的孔系加工。 (3) (3) 可移動式模鉆可移動式模鉆 可移動式模鉆用于在單軸立式鉆床上，鉆削工件同可移動式模鉆用于在單軸立式鉆床上，鉆削工件同 一表面上的多個孔。一般工件和加工孔徑都不

5、大，屬于一表面上的多個孔。一般工件和加工孔徑都不大，屬于 小型夾具。移動方式有兩種：一種是自由移動；另一種小型夾具。移動方式有兩種：一種是自由移動；另一種 是使用專門設(shè)計的導軌和定程機構(gòu)來控制移動的方向和是使用專門設(shè)計的導軌和定程機構(gòu)來控制移動的方向和 距離。距離。 (4) (4) 回轉(zhuǎn)式鉆?；剞D(zhuǎn)式鉆模 加工工件需要均勻布于軸線四周的孔常采用回加工工件需要均勻布于軸線四周的孔常采用回 轉(zhuǎn)式鉆模。轉(zhuǎn)式鉆模。 (5) (5) 蓋板式鉆模蓋板式鉆模 加工大型工件局部位置的孔系常常采用只有鉆模加工大型工件局部位置的孔系常常采用只有鉆模 板的蓋板式鉆模。然后按其上鉆套孔位置鉆削工件板的蓋板式鉆模。然后按

6、其上鉆套孔位置鉆削工件 所需加工的孔。這類夾具結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，但所需加工的孔。這類夾具結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，但 生產(chǎn)率不高。生產(chǎn)率不高。 (6) (6) 滑柱式鉆?；姐@模 滑柱式鉆模是一種通用可調(diào)夾具，其結(jié)構(gòu)特點是滑柱式鉆模是一種通用可調(diào)夾具，其結(jié)構(gòu)特點是 鉆模板裝在可升降的滑柱上的鉆模?；姐@模的鉆模板裝在可升降的滑柱上的鉆模?；姐@模的 定位元件、夾緊元件和鉆套等可根據(jù)工件不同進行定位元件、夾緊元件和鉆套等可根據(jù)工件不同進行 更換，而滑柱式鉆模的其它部分可保持不變。更換，而滑柱式鉆模的其它部分可保持不變。 滑柱式鉆模適用于小型零件生產(chǎn)?；姐@模適用于小型零件生產(chǎn)。 2. 2.

7、鉆套鉆套 鉆套是引導孔加工刀具的元件，其作用是確定鉆套是引導孔加工刀具的元件，其作用是確定 刀具相對夾具定位元件的位置，引導鉆頭等孔加工刀具相對夾具定位元件的位置，引導鉆頭等孔加工 刀具，提高其剛性，防止刀具在加工中發(fā)生偏斜。刀具，提高其剛性，防止刀具在加工中發(fā)生偏斜。 按鉆套的結(jié)構(gòu)和使用情況，可分為按鉆套的結(jié)構(gòu)和使用情況，可分為固定式固定式、可可 換式換式、快換式快換式和和特殊鉆套特殊鉆套，其前三種均已標準化。，其前三種均已標準化。 固定式鉆套結(jié)構(gòu)已經(jīng)標準化固定式鉆套結(jié)構(gòu)已經(jīng)標準化 圖圖3.53(a)3.53(a)、3.53(b)3.53(b)為固定式鉆套的兩種形式為固定式鉆套的兩種形式 。

8、 鉆套外徑以鉆套外徑以H7/n6H7/n6配合直接壓入鉆模板的孔中。配合直接壓入鉆模板的孔中。 固定式鉆套固定式鉆套多用于中小批生產(chǎn)，使用過程不需多用于中小批生產(chǎn)，使用過程不需 要更換鉆套的場合。固定式鉆套結(jié)構(gòu)簡單，可獲得要更換鉆套的場合。固定式鉆套結(jié)構(gòu)簡單，可獲得 較高精度。較高精度。 圖圖3.53(c)3.53(c)為為可換式鉆套可換式鉆套。當生產(chǎn)量較大，使用。當生產(chǎn)量較大，使用 過程中需要更換磨損了的鉆套時，可使用這種鉆套過程中需要更換磨損了的鉆套時，可使用這種鉆套 。可換式鉆套裝在襯套中，襯套按。可換式鉆套裝在襯套中，襯套按H7/n6H7/n6的配合壓入的配合壓入 夾具體內(nèi)，可換式鉆套

9、外徑與襯套內(nèi)徑一般采用夾具體內(nèi)，可換式鉆套外徑與襯套內(nèi)徑一般采用 H7/g6 H7/g6 或或H7/h6H7/h6的配合，并用螺釘加以緊固，以防止的配合，并用螺釘加以緊固，以防止 在加工過程中鉆頭與鉆套內(nèi)徑摩擦而使鉆套發(fā)生轉(zhuǎn)在加工過程中鉆頭與鉆套內(nèi)徑摩擦而使鉆套發(fā)生轉(zhuǎn) 動，或退刀時隨刀具抬起。動，或退刀時隨刀具抬起。 圖圖3.53(d)3.53(d)為為快換式鉆套快換式鉆套。在一次安裝中順序進。在一次安裝中順序進 行鉆、擴、鉸孔，需要使用不同內(nèi)徑的鉆套來引導行鉆、擴、鉸孔，需要使用不同內(nèi)徑的鉆套來引導 刀具。使用時，只要將鉆套逆時針方向轉(zhuǎn)過一個角刀具。使用時，只要將鉆套逆時針方向轉(zhuǎn)過一個角 度

10、，使得螺釘?shù)念^部剛好對準鉆套上的缺口，然后度，使得螺釘?shù)念^部剛好對準鉆套上的缺口，然后 往上一拔，就可取下鉆套。往上一拔，就可取下鉆套。 圖示為幾種特殊結(jié)構(gòu)的鉆套。圖示為幾種特殊結(jié)構(gòu)的鉆套。 圖圖a a用于加深底面孔的加長鉆套；用于加深底面孔的加長鉆套； 圖圖b b用于加工曲面上的孔；用于加工曲面上的孔； 圖圖c c用于加工間距很小的孔。用于加工間距很小的孔。 3 3鉆模板鉆模板 用于安裝鉆套的板叫鉆模板，鉆模板與夾具體的用于安裝鉆套的板叫鉆模板，鉆模板與夾具體的 連接方式有固定式，鉸鏈式，可折式和懸掛式等幾連接方式有固定式，鉸鏈式，可折式和懸掛式等幾 種。種。 第二節(jié)第二節(jié) 鏜床夾具鏜床夾具

11、 鏜床也是采用刀具回轉(zhuǎn)加工方式，因此鏜床夾鏜床也是采用刀具回轉(zhuǎn)加工方式，因此鏜床夾 具的重要特征是具有鏜桿導向裝置，被稱為具的重要特征是具有鏜桿導向裝置，被稱為鏜套鏜套， 一般稱為鏜模。一般稱為鏜模。 在鏜床夾具中，鏜套要安裝在鏜模支架上，鏜在鏜床夾具中，鏜套要安裝在鏜模支架上，鏜 模支架連接在夾具體上。模支架連接在夾具體上。 鏜床夾具設(shè)計的關(guān)鍵在設(shè)計鏜套結(jié)構(gòu)及其位置鏜床夾具設(shè)計的關(guān)鍵在設(shè)計鏜套結(jié)構(gòu)及其位置 布置。布置。 1 1鏜套鏜套 鏜套分為固定式鏜套和回轉(zhuǎn)式鏜套等類型。鏜套分為固定式鏜套和回轉(zhuǎn)式鏜套等類型。 固定式鏜套結(jié)構(gòu)固定式鏜套結(jié)構(gòu)與鉆套類似，鏜套被固定安裝在夾具鏜模與鉆套類似，鏜套

12、被固定安裝在夾具鏜模 支架上，不能隨鏜桿一起轉(zhuǎn)動，因此，在鏜削過程中，鏜桿在支架上，不能隨鏜桿一起轉(zhuǎn)動，因此，在鏜削過程中，鏜桿在 鏜套中既有軸向的相對移動，又有較高的相對轉(zhuǎn)動。鏜套容易鏜套中既有軸向的相對移動，又有較高的相對轉(zhuǎn)動。鏜套容易 摩擦磨損而失去引導精度，只適用于線速度摩擦磨損而失去引導精度，只適用于線速度v v0.3 m0.3 ms s的低的低 速情況下使用。速情況下使用。 回轉(zhuǎn)式鏜套結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)式鏜套結(jié)構(gòu)較為復雜，包含有滑動軸承或滾動軸承，較為復雜，包含有滑動軸承或滾動軸承， 鏜套在鏜孔過程中隨同鏜桿一起回轉(zhuǎn)，因此鏜套內(nèi)壁與鏜桿沒鏜套在鏜孔過程中隨同鏜桿一起回轉(zhuǎn)，因此鏜套內(nèi)壁與鏜桿沒

13、 有相對轉(zhuǎn)動，從而減少鏜套內(nèi)壁的磨損和發(fā)熱，可長期維持其有相對轉(zhuǎn)動，從而減少鏜套內(nèi)壁的磨損和發(fā)熱，可長期維持其 引導精度，比較適合于高速鏜孔，一般應用于孔徑較大、線速引導精度，比較適合于高速鏜孔，一般應用于孔徑較大、線速 度度v v0.3 m0.3 ms s的場合。的場合。 2 2鏜套導向支架的布置鏜套導向支架的布置 鏜套導向支架的布置指的是鏜套相對于鏜刀的位置分布。鏜套導向支架的布置指的是鏜套相對于鏜刀的位置分布。 按照鏜套相對刀具分布位置的不同，鏜模導向裝置的布置按照鏜套相對刀具分布位置的不同，鏜模導向裝置的布置 方式可分為單套前引導、單套后引導、雙套單向引導、前后單方式可分為單套前引導、

14、單套后引導、雙套單向引導、前后單 套引導和前后雙套引導等五種結(jié)構(gòu)形式。夾具設(shè)計時應根據(jù)零套引導和前后雙套引導等五種結(jié)構(gòu)形式。夾具設(shè)計時應根據(jù)零 件結(jié)構(gòu)、孔的位置及孔徑大小和孔深比等來選擇鏜模導向裝置件結(jié)構(gòu)、孔的位置及孔徑大小和孔深比等來選擇鏜模導向裝置 的布置方式。的布置方式。 3 3鏜床夾具設(shè)計關(guān)鍵鏜床夾具設(shè)計關(guān)鍵 (1) (1) 鏜床夾具設(shè)計須注意鏜刀從鏜套中穿過時的刀具引入鏜床夾具設(shè)計須注意鏜刀從鏜套中穿過時的刀具引入 問題。避免破壞已調(diào)整好的鏜刀或碰傷已加工表面。問題。避免破壞已調(diào)整好的鏜刀或碰傷已加工表面。 (2) (2) 為了防止受力變形影響孔的加工精度和孔系位置精度為了防止受力變

15、形影響孔的加工精度和孔系位置精度 ，鏜模導向支架上不允許設(shè)計夾緊機構(gòu)等。，鏜模導向支架上不允許設(shè)計夾緊機構(gòu)等。 第三節(jié)第三節(jié) 銑床夾具銑床夾具 1 1、銑床夾具的主要類型銑床夾具的主要類型 專用銑床夾具是生產(chǎn)中應用很廣泛的一種夾具。專用銑床夾具是生產(chǎn)中應用很廣泛的一種夾具。 在銑削過程中，多數(shù)銑床夾具與機床工作臺一起作進給運在銑削過程中，多數(shù)銑床夾具與機床工作臺一起作進給運 動的。動的。 銑床夾具的整體結(jié)構(gòu)在很大程度上取決于銑床的工作方式銑床夾具的整體結(jié)構(gòu)在很大程度上取決于銑床的工作方式 、工件加工表面特征等。、工件加工表面特征等。 按照銑削的進給方式，銑床夾具可分為：直線進給式銑床按照銑削的

16、進給方式，銑床夾具可分為：直線進給式銑床 夾具、圓周進給式銑床夾具和仿形進給式銑床夾具等。夾具、圓周進給式銑床夾具和仿形進給式銑床夾具等。 按在夾具同時裝夾的工件數(shù)量，銑床夾具可分為單件加工按在夾具同時裝夾的工件數(shù)量，銑床夾具可分為單件加工 銑床夾具和多件加工銑床夾具等。銑床夾具和多件加工銑床夾具等。 按夾具的工位數(shù)量，銑床夾具可分為單工位銑床夾具、雙按夾具的工位數(shù)量，銑床夾具可分為單工位銑床夾具、雙 工位銑床夾具和多工位銑床夾具等。工位銑床夾具和多工位銑床夾具等。 2 2定位鍵定位鍵 銑床夾具底面上常常裝有定位鍵，定位鍵可用銑床夾具底面上常常裝有定位鍵，定位鍵可用 來確定夾具相對機床進給方向

17、的正確位置。來確定夾具相對機床進給方向的正確位置。 3. 3. 對刀元件對刀元件 為迅速確定刀具相對夾具的相對位置，銑削夾為迅速確定刀具相對夾具的相對位置，銑削夾 具常使用對刀元件。它由對刀塊及塞尺組成，如圖具常使用對刀元件。它由對刀塊及塞尺組成，如圖 3.553.55所示。所示。 當對刀具要求高或夾具不便設(shè)置對刀元件時，當對刀具要求高或夾具不便設(shè)置對刀元件時， 也可以采用試切法或接樣板對刀。也可以采用試切法或接樣板對刀。 4. 4. 銑床夾具設(shè)計關(guān)鍵銑床夾具設(shè)計關(guān)鍵 由于銑削時切削力較大，且為不連續(xù)切削，易產(chǎn)由于銑削時切削力較大，且為不連續(xù)切削，易產(chǎn) 生振動，因此銑床夾具應具有生振動，因此銑

18、床夾具應具有足夠的強度和剛度足夠的強度和剛度，應，應 使工件的加工表面盡可能地靠近工作臺面，以降低夾使工件的加工表面盡可能地靠近工作臺面，以降低夾 具重心。通常夾具體的高度與寬度之比限制在具重心。通常夾具體的高度與寬度之比限制在H/B1H/B1 1.51.5范圍內(nèi)。根據(jù)實際情況還設(shè)置必要的加強筋，范圍內(nèi)。根據(jù)實際情況還設(shè)置必要的加強筋， 以提高夾具的剛性和抗振性。以提高夾具的剛性和抗振性。 銑床夾具一般設(shè)置銑床夾具一般設(shè)置對刀裝置對刀裝置，方便對刀操作。設(shè)，方便對刀操作。設(shè) 置定位鍵，保證工件、機床、刀具等之間的位置精度置定位鍵，保證工件、機床、刀具等之間的位置精度 銑床夾具往往銑床夾具往往固

19、定在工作臺固定在工作臺上使用，一般采用上使用，一般采用T T形形 螺栓利用工作臺螺栓利用工作臺T T形槽固定。銑床夾具側(cè)面一般設(shè)置形槽固定。銑床夾具側(cè)面一般設(shè)置 兩個兩個U U形口，形口，U U形口中心和定向鍵中心與工作臺形口中心和定向鍵中心與工作臺T T形槽形槽 相一致。相一致。 此外，銑削加工時切屑較多，夾具應有足夠的此外，銑削加工時切屑較多，夾具應有足夠的排排 屑空間屑空間。清理切屑要安全方便，并注意切屑的流向。清理切屑要安全方便，并注意切屑的流向。 第四節(jié)第四節(jié) 車床夾具車床夾具 相比較，車床夾具較簡單，有較多夾具實現(xiàn)了相比較，車床夾具較簡單，有較多夾具實現(xiàn)了 通用化和標準化。典型的車

20、床夾具如以外圓定位通用化和標準化。典型的車床夾具如以外圓定位 的車床夾具如卡盤、卡頭；以內(nèi)孔定位的車床夾的車床夾具如卡盤、卡頭；以內(nèi)孔定位的車床夾 具如各類心軸；以中心孔定位的車床夾具如各類具如各類心軸；以中心孔定位的車床夾具如各類 頂尖、撥盤等。頂尖、撥盤等。 車床夾具設(shè)計主要特點是由于夾具裝在機床主車床夾具設(shè)計主要特點是由于夾具裝在機床主 軸上并帶動工件回轉(zhuǎn)，因此夾具設(shè)計需要關(guān)注回軸上并帶動工件回轉(zhuǎn)，因此夾具設(shè)計需要關(guān)注回 轉(zhuǎn)中心的同軸問題和平衡問題，特別是零件不是轉(zhuǎn)中心的同軸問題和平衡問題，特別是零件不是 回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)時，平衡問題更為突出?；剞D(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)時，平衡問題更為突出。 一般地，車床夾具

21、設(shè)計關(guān)鍵如下：一般地，車床夾具設(shè)計關(guān)鍵如下： (1)(1)夾具與主軸的連接，夾具與主軸的連接，定心精度要高定心精度要高，連接，連接 方式要與選用機床主軸端部結(jié)構(gòu)相符，定心后要方式要與選用機床主軸端部結(jié)構(gòu)相符，定心后要 壓緊或拉緊，保證可靠與安全。壓緊或拉緊，保證可靠與安全。 (2) (2) 車床夾具設(shè)計應注意夾具的回轉(zhuǎn)軸線與機車床夾具設(shè)計應注意夾具的回轉(zhuǎn)軸線與機 床主軸軸線有較高的床主軸軸線有較高的同軸度同軸度。 (3) (3) 因車床夾具帶動工件高速回轉(zhuǎn)，受切削力因車床夾具帶動工件高速回轉(zhuǎn)，受切削力 、離心力等作用，因此、離心力等作用，因此夾緊力應足夠大夾緊力應足夠大，且須有，且須有 可靠的

22、可靠的自鎖自鎖，以確保安全。，以確保安全。 (4) (4) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)應盡量應盡量緊湊緊湊，懸伸長度要短，夾具應，懸伸長度要短，夾具應 制成圓形。當機構(gòu)非對稱結(jié)構(gòu)時，應注意制成圓形。當機構(gòu)非對稱結(jié)構(gòu)時，應注意動平衡動平衡 ，設(shè)置必要的配重并能調(diào)節(jié)，以免破壞主軸回轉(zhuǎn)，設(shè)置必要的配重并能調(diào)節(jié)，以免破壞主軸回轉(zhuǎn) 精度。精度。 (5) (5) 因車床夾具跟隨車床主軸高速回轉(zhuǎn)，夾具因車床夾具跟隨車床主軸高速回轉(zhuǎn)，夾具 各部分不得突出夾具體轉(zhuǎn)盤外徑之外，且夾具工各部分不得突出夾具體轉(zhuǎn)盤外徑之外，且夾具工 作中不能松動零件，以確保安全。作中不能松動零件，以確保安全。 (6) (6) 注意切屑纏繞和冷卻液飛濺等

23、問題，必要注意切屑纏繞和冷卻液飛濺等問題，必要 時應設(shè)置防護罩。時應設(shè)置防護罩。 外圓磨床夾具設(shè)計外圓磨床夾具設(shè)計與車床夾具設(shè)計較為相似。與車床夾具設(shè)計較為相似。 一、可調(diào)夾具一、可調(diào)夾具 概念：概念： 某些元件可調(diào)整或更換，某些元件可調(diào)整或更換，以適應多種工件加工以適應多種工件加工 的夾具，稱為的夾具，稱為可調(diào)夾具可調(diào)夾具。 分類：分類： 通用可調(diào)夾具（通用范圍比通用夾具更大）通用可調(diào)夾具（通用范圍比通用夾具更大） 成組夾具成組夾具 （專用可調(diào)夾具（專用可調(diào)夾具 ） 特點特點：對不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或：對不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或 更換原來夾具上的更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件個別定位元件和夾緊元件便便 可使用?？墒褂?。 第五節(jié)第五節(jié) 其他機床夾具簡介其他機床夾具簡介 二、組合夾具二、組合夾具 概念概念： 采用采用標準標準的組合元件、部件，專為某一的組合元件、部件，專為某一 工