《铣工技术》第3章铣床夹具

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1、铣工技术,第三章 铣床夹具,2019年10月17日星期四,铣工技术,2019年10月17日星期四,铣工技术,教学目的和要求,2019年10月17日星期四,铣工技术,2019年10月17日星期四,铣工技术,2019年10月17日星期四,铣工技术,在铣床上加工工件时，为了在工件上加工出符合工艺规程和技术要求的表面，工件在加工前需要在铣床上占有一个正确的位置，即定位。在加工过程中，工件受到切削力、重力、振动、离心力、惯性力等作用，所以还需采用一定的机构，让工件在加工过程中一直保持在最先确定的位置上，即夹紧。在铣床上使工件占有正确的加工位置并使其在加工过程中始终保持不变的工艺装备称为铣床夹具。,3.1

2、 铣床夹具的组成和作用,2019年10月17日星期四,铣工技术,3.1.1 铣床夹具的组成,铣床夹具通常由定位元件、夹紧装置、安装连接元件、导向元件、对刀元件和夹具体等几部分组成。 1.定位元件 定位元件用于确定工件在夹具中的位 置，使工件因相对于刀具及运动轨迹有一个 正确的位置。定位元件是夹具的主要功能元 件之一，其定位精度将直接影响工件的加工 精度。 2.夹紧装置 夹紧装置用于保持工件在夹具中的既定位置， 使工件不致在加工时受到切削力、重力、离心力 等外力而改变原有的位置。夹紧装置也是夹具的 主要功能元件之一，它通常由夹紧元件、增力装 置和动力源等部分组成。如图3-1所示，螺母螺 杆副是夹

3、紧元件，同时也是增力装置及快卸垫圈、 定位销上构成了夹紧装置。此钻模夹具中动力源 为手动夹紧。,2019年10月17日星期四,铣工技术,3.安装连接元件 安装连接元件用于确定夹具在铣床上的位置，以保证工件与铣床之间的正确加工位置。 4.导向元件和对刀元件 1）导向元件 是用于确定刀具位置并引导 刀具进行加工的元件。在图3-1中， 钻套就是引导钻头用的导向元件。 2）对刀元件 是用于确定刀具在加工前处 于正确位置的元件，如对刀块 5.夹具体 是夹具的基础部件，用来连接夹 具上各个元件或装置，使之成 为一个整体。,2019年10月17日星期四,铣工技术,3.1.2 铣床夹具的作用,1.保证加工质量

4、 铣床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工面与定位面之间，以及被加工表面相互之间的位置精度。使用夹具后，这种精度主要靠夹具和铣床来保证，不再依赖于工人的技术水平。 2.提高劳动生产率，降低成本 生产率的高低可以用单位时间内生产出工件数量的多少来衡量。采用夹具安装工件，不仅省去划线找正等辅助时间，简化了工件的安装，而且当采用快速夹紧装置时，还可以进一步加快夹紧速度，所以提高了劳动生产率。劳动生产率的提高、产品质量的稳定和对操作工人技术要求的降低，均有利于降低加工成本。,2019年10月17日星期四,铣工技术,3.扩大铣床工艺范围 在单件小批量生产的情况下，工件的种类、规格多，

5、而铣床的数量品种有限，为解决这种矛盾，可设计专用夹具，使铣床一机多用。 4.改善工人劳动条件，保障生产安全 夹具中可采用扩力机构来减小操作的原始力，还可以采用各种机动夹紧装置，减轻劳动强度。由于专用夹具是针对具体工件的具体加工要求而专门设计的，可以保证工件的定位精度，其再与夹紧装置相配合，便可以充分保证生产安全。,2019年10月17日星期四,铣工技术,3.2.1 六点定位原理,3.2 工件在铣床夹具中的定位,2019年10月17日星期四,铣工技术,定位的任务就是要设法限制工件的自由度。若工件的某一自由度被限制，工件在这个方向或方位上的位置就被确定了；若工件的六个自由度均被限制，工件在空间中就

6、将占有唯一确定的固定位置。在夹具中，用分布适当的、与工件接触的六个支承点来限制工件六个自由度的原理，称为六点定位原理。,2019年10月17日星期四,铣工技术,2019年10月17日星期四,铣工技术,3.2.2 常用定位方式及定位元件,1.工件以平面定位 定位元件主要有支承钉、支承板、可调支承和辅助支承四种。 1）支承钉,2019年10月17日星期四,铣工技术,例：如图3-4所示，三点确定一个平面，工件在XY平面上定位， 支承钉1、2、3限制了工件的三个 自由度分别是 ； 在XZ平面上定位，支承钉4和5限 制了工件的两个自由度分别是 ； 在YZ平面上定位，支承钉6限制 了工件一个自由度是 。,

7、2019年10月17日星期四,铣工技术,2）支承板 支承板适用于精加工过的平面定位，如图3-5所示。,A型支承板沉头螺钉凹坑处积屑不易清除，会影响定位，所以仅适用于侧平面的定位。 B型支承板由于有斜槽，易清除切屑，且支承板与工件接触较少，定位较准确，因此可用于已加工水平面的定位。,2019年10月17日星期四,铣工技术,3）可调支承 可调支承的顶端位置能在一定范围 内调整，调整后用螺母旋紧，多用 于毛坯表面的定位，如图3-6所示。 可调支承分为圆头式、尖头式和摆 动式。 4）辅助支承 如图3-7所示，当工件由于结构上 的特点使定位不稳定或工件局部 刚度地易变形时，可在工件的 适当部位设置辅助支

8、承，但它并 不能限制自由度。,2019年10月17日星期四,铣工技术,2.工件以外圆定位 工件以外圆定位时，最常见的定位元件有V形架、半圆弧定位等装置。 1）V形架 工件在V形架上的定位情况要视V形架的长短具体分析。,短V形架限制两个自由度，分别是:,长V形架限制四个自由度，分别是:,2019年10月17日星期四,铣工技术,2）半圆弧定位装置 其下半圆弧固定在夹具体上，起定位作用，上半圆弧是活动的，起夹紧作用。由于工件在半圆弧上定位时与夹具的接触面较大，表面不易夹毛，因此适用于外圆已精加工过的工件。为了保证定心精度，半圆弧的下部应适当挖空。,2019年10月17日星期四,铣工技术,3.工件以圆

9、柱孔定位 工件以圆柱孔为定位基面时，常用圆柱体和圆锥体作为定位元件。 1）圆柱销 从长度上看，圆柱销（又称为定位销）可分为短圆柱销和长圆柱销两种。短圆柱销可限制两个自由度，而长圆柱销可限制四个自由度。从结构上看，圆柱销一般可分为固定式和可换式两种。如图3-11所示为固定式圆柱销的几种典型结构，固定式圆柱销是直接用过盈配合装在夹具体上使用的。,2019年10月17日星期四,铣工技术,2）圆柱心轴 圆柱心轴是以外圆柱面为定心，以端面压紧来装夹工件的。如图3-12所示，圆柱心轴和工件孔一般采用间隙配合，所以工件能很方便地套在心轴上。但是，由于配合间隙太大，一般只能保证同轴度0.02 mm左右。,20

10、19年10月17日星期四,铣工技术,3）圆锥销 圆锥销一般只能限制三个自由度。如图3-13所示为工件以圆锥销定位的示意图，图（a）用于粗定位基面，图（b）用于精定位基面。工件在单个圆锥销上容易倾斜，为此，圆锥销一般与其他定位元件组合使用。,4）圆锥心轴 当工件带有圆锥孔时，一般可用与工件孔锥度相同的圆锥心轴定位，当圆锥半角小于自锁角时，为了便于工件拆卸，可在圆锥心轴大端配上一个可旋出工件的螺母，如图3-14所示。,2019年10月17日星期四,铣工技术,1.完全定位 加工时，工件的六个自由度被完全限制了的定位称为完全定位。但生产中并不是任何工序都需要采用完全定位的，限制自由度的数目和种类应由工

11、件的加工要求决定。在图3-4中，箱体类工件的六点定位都是完全定位。完全定位时，整批工件相对于加工铣床及刀具有一个统一的完全确定的唯一位置。一般情况下，当工件的工序内容在这三个坐标轴方向上均有尺寸或形位精度要求时，需要在加工工位上对工件施行完全定位。 2.不完全定位 工件定位时，并非所有情况下都必须完全定位。在满足加工要求的前提下，少于六个支承点的定位，称为不完全定位或部分定位。例如，在长轴上铣一个键槽，加工要求除了键槽本身的宽度、深度和长度外，还需保证槽距轴端的尺寸及槽对外圆轴线的对称度。此时，绕工件轴线转动的自由度就不必限制，而只要限制五个自由度就可以了。这就是工件的不完全定位。,3.2.3

12、工件定位的几种现象,2019年10月17日星期四,铣工技术,3.欠定位 按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。在生产中，欠定位是不允许出现的，因为欠定位保证不了加工要求。如图3-15所示铣削零件上的通槽，应该限制 这三个自由度，以保证槽底与A面的平行度及尺寸 mm两项加工要求；应该限制 两个自由度以保证槽侧面与B面的平行度及尺寸300.10 mm两项加工要求；而 自由度不影响通槽加工，可以不被限制。如果 没有被限制，那么 mm就无法保证；如果 没有被限制，槽底与A面的平行度就不能保证。,2019年10月17日星期四,铣工技术,4.重复定位 工件的一个或几个自由度被不同的定位元

13、件重复限制的定位称为重复定位或过定位。它会造成定位干涉、定位不稳或增大误差，使工件或定位元件受力产生变形，甚至出现部分工件装不进夹具的局面，因此应该尽量避免。但在精密加工和装配中，重复定位有时也是有必要的。 如图3-16（a）所示为加工连杆小头孔的定 位方式。一个端面与支承板3接触，限制了 这三个自由度；大头孔内设一个短圆柱销1，限制 了 两个自由度；杆身靠在挡销2上，限制 自由度。若将孔中的短圆柱销改成长圆销，而且 配合间隙较小，则长圆柱销实际上可限制连杆的 这四个自由度。此时，孔中心线的方向 由长圆柱销决定，而不由支承板的平面决定。,2019年10月17日星期四,铣工技术,工件在加工前除了

14、定位外，还需要夹紧，夹紧是工件装夹过程中的一个重要组成部分。它必须在工件定位后利用一种机构产生的夹紧力把工件压紧在定位元件上，让工件保持原有的准确确定位置，不会因为切削力、工件重力、离心力或惯性力等作用而产生变化和振动，从而确保加工精度和安全操作。能够产生夹紧力的这种机构就称为夹紧装置。,3.3 工件夹紧,2019年10月17日星期四,铣工技术,3.3.1夹紧装置应具备的基本要求 在保证工件的定位精度和加工质量的前提下，应该尽可能使夹紧装置具备以下基本要求：,2019年10月17日星期四,铣工技术,3.3.2夹紧力三要素的合理确定 力的三要素是力的大小、方向和作用点，在确定夹紧装置后，正确选择

15、夹紧力的三要素成为首先要解决的问题。,1.夹紧力方向的合理确定 1）应指向主要定位基准面 如图3-17（a）所示，被加工孔的轴线与A面有垂直度要求，所以在加工这个工件时要以A面为主要定位基准面，夹紧力Fi的方向应指向A面。如图3-17 （b）所示，若夹紧力Fi的方向改指向B面，则工件侧面A与底面B的夹角误差就会影响工件夹紧时的定位位置，从而无法保证孔与A面的垂直度要求。 2）应与切削力或重力的方向一致 夹紧力的方向应和切削力或重力的方向一致，这样，切削力和重力可以承担部分夹紧力作用，这时所需的夹紧力最小，对夹紧机构的要求也最低。,2019年10月17日星期四,铣工技术,2.夹紧力作用点的合理确

16、定 夹紧力的作用点应尽量落在定位元件 的支承范围内并靠近支承元件的几何中心。 如图3-18所示，如果夹紧力的作用点在支 承件的几何中心以外，则会导致工件的倾 斜和移动，从而无法保证工件的定位。图 3-18中所示为正确的夹紧力作用点位置。 夹紧力的作用点要靠近工件加工表面，从而提高工件加工部位的刚度，提高抗振性。如图3-19所示拨叉装夹时，主要夹紧力F1垂直作用定位基面，辅助支承点设在靠近加工面处，再施加适当的辅助夹紧力F2，从而提高工件的安装刚度。,2019年10月17日星期四,铣工技术,3.夹紧力大小的合理确定 夹紧力的大小对工件安装的可靠性、工件和夹具的变形、夹紧机构的复杂程度等有很大关系。如果夹紧力太小，工件的位置得不到稳固，在加工过程中工件会产生振动或移动；如果夹紧力过大，则会引起工件和夹具变形，还可能损伤工件表面，影响加工质量。夹紧力的大小关系到夹紧机构主要元件