機床專用夾具及其設計方法14547.doc

機床專用夾具及其設計方法機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。但是各類機床的加工工藝特點、夾具與機床的連接方式等不盡相同，因此夾具的具體結構和技術要求等方面也不相同。本章在各種裝置和元件設計的基礎上，結合實例對幾類典型的機床夾具予以分析，以了解和掌握各類機床夾具的結構特點和設計要點。第一節(jié) 各類機床夾具及其設計特點一、車床夾具車床主要用于加工零件的內、外圓柱面、圓錐面、回轉成形面、螺紋以及端平面等。根據(jù)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。（一）車床夾具的類型 1、安裝在車床主軸上的夾具 這類夾具，加工時夾具隨機床主軸一起旋轉，切削刀具作進給運動。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運動，夾具作進給運動。 加工回轉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構 1、心軸類車床夾具 心軸類車床夾具多用于工件以內孔作為定位基準，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構特點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。當被加工工件的主要定位基準是平面，被加工面的軸線對主要位基準面保持一定的位置關系（平行或成一定的角度）時，相應地夾具上的平面定位件設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雜，多數(shù)情況是工件的定位基準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床改裝（拆去刀架，小拖板）使其固定在大拖板上，工件直運動，刀具則轉動。這種方式擴大車床用途，以車代鏜，解決大尺寸工件無法安裝在主軸上或轉速難以提高的問題。（三）車床夾具設計要點1、 定位裝置的設計要求在車床上加工回轉面時 要求工件被加工面的軸線與車床主軸的旋轉軸線重合，夾具上定位裝置的結構和布置，必須保證這一點。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軸線重合。對于殼體、接頭或支座等工件，被加工的回轉面軸線與工序基準之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時，應以夾具軸線為基準確定定位元件工作表面的位置。2、夾緊裝置的設計要求 在車削過程中，由于工件和夾具隨主軸旋轉，除工件受切削扭矩的作用外，整個夾具還受到離心力的作用。此外，工件定位基準的位置相對于切削力和重力的方向是變化的。因此，夾緊機構必須產生足夠的夾緊力，自鎖性能要可靠。對于角鐵式夾具，還應注意施力方式，防止引起夾具變形。3夾具與機床主軸的連接車床夾具與機床主軸的連接精度對夾具的回轉精度有決定性的影響。因此，要求夾具的回轉軸線與主軸軸線應具有盡可能高的同軸度。心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機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，宜用固定鉆模（2）不同表面上的孔，總G100N，中、小型工件，宜用翻轉鉆模（3）當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，量大時用立鉆多軸加工。（4）垂直度與孔間距要求不高時，用滑柱式鉆模。（5）若加工大件上的小孔時，宜用蓋式鉆模。2、 鉆套的選擇與設計 （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。其結構尺寸已標準化1）固定鉆套：配合H7/n6,H7/r6,結構簡單，精度高，適用于單孔或小批生產。 2）可換鉆套：H7/g5,H7/g6，間隙配合裝入襯套內，用螺釘固定3）快換鉆套：配合H7/g5,H7/g6,結構與上述不同，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。 上述鉆套標準化。4）特殊鉆套：適用于工件結構形狀和被加工孔的位置特殊 性，標準鉆套不滿足時用的鉆套。 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徑基本尺寸=引導刀具的最大極限尺寸1） 鉆套內徑基本尺寸：鉆頭、擴孔鉆，鉸刀是標準化定尺寸刀具，所以內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，以防刀具使用時咬孔或長使一般根據(jù)刀具精度選套孔的公差：鉆（擴孔）選F7，粗鉸 G7，精鉸G6。若引導的是刀具導柱部分不是切削部分，可按孔制選?。篐7/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）鉆模板的設計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，一般采用兩個圓錐銷和螺釘裝配連接；對于簡單的結構也可采用整體的鑄造或焊接結構。B鉸鏈式鉆模板： 當鉆模板妨礙工件裝卸等工作時，可用活動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頭進行平行孔系加工時，所用的鉆模板就連接在傳動箱上，并隨機床主軸往復移動。這種鉆模板簡稱為懸掛式鉆模板。2）設計特點A鉆模板上安裝鉆套的孔之間及孔與定位元件的位置應有定夠的精度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）導向誤差分析用鉆模加工時，被加工孔的位置精度主要受定位誤差D和導向誤差T的影響。鉆模上的導向裝置對定位元件的位置不準確，將導致刀具位置發(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、外圓的同軸度公差；e2：襯套內、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：切削力大，刀齒不連續(xù)切削，易受沖擊，振動，夾緊力大1、銑床夾具的構造定位元件，夾緊裝置，對刀塊，定向鍵（確定在機床工件臺上位置）2、銑床夾具的安裝夾具安裝在工件臺T形槽內，定向鍵為標準尺寸， 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) 專用夾具設計全過程一、 擬定夾具的結構方案1、明確設計要求和生產條件（1）了解工件情況，工序要求和加工狀態(tài)：結構、材料、相關尺寸精度，前后工序關系，工序內容、（2）了解機床刀具：機床合格，技術參數(shù)，運動情況，安裝結構刀具的結構，精度聯(lián)接方式等（3）了解生產批量（4）了解工廠的生產條件和技術水平（5）資料準備、收集二、 擬定結構方案（1）定位方案：根據(jù)加工對象的精度（2）夾緊方案（3）分度（轉工位）方案（4）對刀導向方案（5）安裝方式三、 夾具圖設計 比例1：1（最好）1、總圖設計步驟先用雙點劃線把工件在加工位置狀態(tài)時的形狀在圖低上依次給制定位件，夾緊裝置和夾緊件，對刀或導向元件，夾具體及多連接件2、標注尺寸3、精度校核4、繪制零件圖四、夾具總圖設計 設計步驟與要求：1、圖紙比列：1：1主視圖：取操作者正對的位置2、設計步驟 （繪圖順序）工件透明化（雙點劃線）顏色線、定位元件夾緊元件與裝置刀具對刀、導向元件夾具體（2）尺寸標注 1）尺寸夾具輪廓尺寸（升降）運動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、導向元件尺寸主要配合尺寸、定位元件與夾具體等夾具與機床的聯(lián)系2）主要元件公差與工件公差相應的大取小小