机械制造技术基础第30讲(2015年)

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1、一、夹紧装置的组成和要求 1. 夹紧装置的组成 （1）动力装置产生夹紧力的动力装置。 （2）夹紧元件直接用于夹紧工件的元件。 （3）中间传力机构将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件的机构。,第三节 工件在夹具中的夹紧,常将夹紧元件和中间传力机构统称为夹紧机构。,夹紧元件,中间传力机构,动力装置,2对夹紧装置的要求 1）夹紧过程不得破坏工件在夹具中占有的正确定位位置。 2）夹紧力大小要适当，既要保证工件定位的稳定性，又要防止工件表面损伤或使工件产生较大的夹紧变形。 3）操作安全、省力和方便。 4）尽量做到结构简单，便于制造和维修。,二、夹紧力的确定 1夹紧力作用点的选择 1）夹紧力的作用点应

2、正对定位元件或位于定位元件所形成的支承面内。,图6-12 夹紧力作用点的选择,2）夹紧力的作用点应位于工件刚性较好的部位上。,图6-13 夹紧力的作用点应位于工件刚性较好的部位,3）夹紧力作用点应尽量靠近加工表面，使夹紧稳固可靠。,图6-14 夹紧力的作用点应靠近加工表面,2夹紧力作用方向的选择 1）夹紧力的方向应垂直于工件的主要定位基面。,图6-15 夹紧力应垂直于主要定位基面,2）夹紧力的方向应与工件刚度最大的方向一致,以减小工件的夹紧变形。,图6-16 夹紧力应与工件刚度最大方向一致,3）夹紧力的方向应尽量与切削力、重力等力的作用方向一致，以有利于减小夹紧力。,附图 夹紧力方向与切削力、

3、重力方向的关系,3夹紧力的估算 在确定夹紧力时，可将夹具和工件看成一个整体，将作用在工件上的切削力、夹紧力、重力和惯性力等，根据静力平衡原理列出静力平衡方程式，从而求出理论夹紧力。 为使夹紧可靠，应再乘一安全系数k，粗加工时取k = 2.53，精加工时取k = 1.52。,在加工过程中如果切削力的作用点、方向和大小都在变化，则估算夹紧力时应按最不利的情况考虑。 夹具设计中，夹紧力大小并非在所有情况下都需要计算。在手动夹紧装置中，常根据经验或类比法确定所需的夹紧力。对于关键工序中若需要准确计算夹紧力时，可通过工艺试验来实测切削力的大小，然后再进行夹紧力的计算。,三、典型夹紧机构 1. 斜楔夹紧机

4、构,附图 斜楔夹紧,斜楔是夹紧机构中最为基本的一种形式，它是利用斜面移动时所产生的力来夹紧工件的。,对于夹紧机构，尤其对于手动夹紧机构，一般都要求自锁，即在去除外力后，夹紧机构仍能保持对工件的夹紧。 斜楔夹紧机构的缺点是夹紧行程小，手动操作不方便，故常用于气动和液压夹紧装置中，此时斜楔夹紧机构不需要自锁。,附图 气动滚子斜楔夹紧机构 1-活塞杆 2-斜楔 3-滚子 4-滑柱 5-双头支承 6-压板,2. 螺旋夹紧机构 采用螺旋装置直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧的机构，统称螺旋夹紧机构。 螺旋夹紧机构结构简单，容易制造。由于螺纹升角小，螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都较大，在手动夹

5、具上应用较多。,图6-19 单螺旋夹紧机构 1-活动压块 2-衬套 3-螺杆,图6-20 螺旋压板夹紧机构 1-螺母 2-球面垫圈 3-锥面垫圈 4-压板,3. 偏心夹紧机构 偏心夹紧机构是通过偏心轮直接夹紧工件或与其它元件组合夹紧工件的。 常用的偏心轮有圆偏心和曲线偏心两种。,图6-21 偏心夹紧机构,优点：结构简单，夹紧迅速；但它的夹紧行程小，增力倍数小，自锁性能差，故一般只在被夹紧表面尺寸变动不大和切削过程振动较小的场合应用。,铣床夹具一般不宜采用偏心夹紧机构。,图6-21 偏心夹紧机构,4. 定心夹紧机构 定心夹紧机构是指能够在实现工件定心作用的同时，又起着将工件夹紧的作用的夹紧机构。

6、 定心作用是指具有对称轴线或对称中心平面的工件，通过定心夹紧机构可使其定位基准重合于机床夹具定位元件工作表面的对称轴线或对称中心平面。,图6-22 机械定心夹紧机构 1-手柄 2-偏心轮 3、4、5-卡爪 6-锥体,这两套定心夹紧机构是利用定位夹紧元件的等速移动来实现工件定心或对中作用的。,图6-23 弹性定心夹紧机构 1-夹具体 2、6-弹性筒夹 3、7-锥套 4、8-螺母 5-心轴本体,定心夹紧机构中与工件定位基准（面）相接触的元件，可称为定心夹紧元件。,这两套定心夹紧机构是利用定位夹紧元件的均匀弹性变形方式，来实现工件定心或对中作用的。,5. 铰链夹紧机构 铰链夹紧机构是一种增力装置，它

7、具有增力倍数较大，摩擦损失较小的优点，广泛应用于气动夹具中。,图6-24 铰链夹紧机构 1-气缸 2-铰链扩力机构 3、4-压板,6. 联动夹紧机构 联动夹紧机构是一种高效夹紧机构，它可通过一,个操作手柄或一个动力装置，对一个工件的多个夹紧点实施夹紧，或同时夹紧若干个工件。,图6-25 多件联动夹紧机构,图6-26a 联动夹紧机构,图6-26b 联动夹紧机构,四、夹紧的动力装置 在大批大量生产中，为提高生产率和降低劳动强度，大多数夹具都采用机动夹紧装置，常见驱动方式有气动、液动、气液联合驱动，电（磁）驱动，真空吸附等多种形式。 1. 气动夹紧装置 气动夹紧装置装置以压缩空气（0.4 0.6MP

8、a）作为动力源推动夹紧机构夹紧工件。,常用的气缸结构有活塞式和薄膜式两种。活塞式气缸有固定式、摆动式和回转式三种,图6-27 双作用固定式活塞气缸 1-前盖 2-气缸体 3-活塞杆 4-活塞 5-密封圈 6-后盖,图6-28 回转式气缸及其应用 1-导气接头 2-活塞 3-气缸 4、7-过渡盘 5-活塞杆 6-主轴 8-夹具体,图6-30 薄膜式气缸 1-导气接头 2-薄膜 3-左气缸壁 4-右气缸壁 5-推杆 6-弹簧,2. 液压夹紧装置 液压夹紧装置的结构和工作原理基本与气动夹紧装置相同，所用的工作介质则是压力油（工作压力可达5 6.5MPa） 。 与气压夹紧装置相比，液压夹紧的优点是：传

9、动力大，夹具结构相对较小；油液不可压缩，夹紧可靠，工作平稳；噪声小。其不足之处是需设置专门的液压系统，应用范围受限制。,一、钻床夹具 钻床夹具的明显特点是夹具上设有引导钻头、扩孔钻、铰刀等孔加工刀具的导向元件钻套和安装钻套的钻模板，因此习惯上将钻床夹具称为“钻模”。,第四节 典型机床夹具,（一）钻模的主要类型及其结构特点 根据工件上被加工孔的分布情况和工件的生产类型，钻模在结构上有固定式、回转式、翻转式、摆动式和滑柱式等多种形式。 1固定式钻模 固定式钻模是指加工中钻模板相对于工件和机床的位置保持不变的钻模。,图6-31 固定式钻床夹具 1-圆支承板 2-长V型块 3-钻模板 4-钻套 5-V

10、型压头 6-螺钉 7-转轴 8-手柄,2. 回转式钻模 回转式钻模用于加工分布在同一圆周上的平行孔系或径向孔系。,图6-32 回转式钻模 1-分度插销 2-等分锥套 3-圆支承板 4-开口垫圈 5-夹紧螺母 6-短定位销 7-键 8-钻套 9-分度盘 10-衬套 11-锁紧手柄 12-手柄 13-夹具体,3翻转式钻模 翻转式钻模主要用于加工小型工件上几个不同方向的孔,图6-33 翻转式钻模 1-钻套 2-倒锥螺栓 3-弹簧涨套 4-圆支承板 5-螺母,4滑柱式钻模 滑柱式钻模的钻模板可上下升降，其结构已通用化。 除手动外，滑柱式钻模还可以采用其它动力装置，如气动、液压等。 滑柱式钻模具有结构简

11、单、操作迅速方便、自锁可靠等优点，它被广泛用于成批生产和大量生产中。,5盖板式钻模（可卸钻模板式钻模） 图6-35所示是钻主轴箱侧面上7个孔所用的盖板式钻模。 因装卸钻模板费力费时，该钻模仅适于在中小批量生产中使用。,图6-35 盖板式钻模 1-支承钉 2-圆柱销 3-手柄 4-菱形销 5-钻模板 6-钢球 7-定心销,（二）钻床夹具设计要点 1钻套 钻套的作用是确定钻头、铰刀等孔加工刀具的轴线位置，提高刀具的刚性，防止刀具在加工中发生偏斜。 根据使用特点，钻套可分为固定式、可换式、快换式等多种结构形式。,图6-36 固定钻套的结构,（1）固定钻套 固定钻套直接被压装在钻模板上，其位置精度较高

12、，但磨损后不易更换。,钻套导向部分高度尺寸H 越大，刀具的导向性越好，但刀具与钻套的摩擦越大，一般取 H =（12.5）D，孔径小、精度要求较高时，H 取较大值。,为便于排屑，钻套下端与被加工工件间应留有适当距离h；但是，h值太大会降低钻套对钻头的导向作用，影响加工精度。,加工钢件时， 取h =（0.7l.5）D ；加工铸铁时， 取h =（0.30.4）D；大孔取较小的系数， 小孔取较大的系数。,（2）可换钻套 在成批、大量生产中可采用可换钻套。,图6-37a 可换钻套的结构,（3）快换钻套 在工件一次装夹中，若顺序进行钻孔、扩孔、铰孔或攻丝等多个工步加工，需使用不同孔径的钻套来引导刀具，此时

13、应使用快换钻套。,图6-37b 快换钻套的结构,图6-38 专用钻套,上述三种钻套的结构和尺寸均已标准化，设计时可参阅有关国家标准。 （4）专用钻套 在一些特殊场合，可根据具体要求自行设计钻套。,2钻模板 常见的钻模板有固定式、铰链式、可卸式和悬挂式等四种结构形式。 （1）固定式钻模板 固定式钻模板与夹具体是固定联接的，可以与夹具体做成一体，也可以用螺钉将它与夹具体相联接。,图6-31 固定式钻床夹具,图6-39 铰链式钻模板,（2）铰链式钻模板 铰链式钻模板与夹具体通过铰链连接。它主要用在生产规模不大、钻孔精度要求不高的场合。,（3）悬挂式钻模板 悬挂式钻模板是与机床主轴箱相连接的。 它通常

14、在用多轴传动头加工平行孔系时采用，生产效率高，适于在大批大量生产中应用。,图6-40 悬挂式钻模板,3. 钻套位置尺寸和公差的确定 钻套在夹具上的位置以定位元件的定位表面或定位元件轴线为基准进行标注。钻套位置尺寸以工件相应尺寸的平均尺寸为基本尺寸，公差取为工件相应尺寸公差的1/5 1/2，偏差对称标注。,二、铣床夹具 铣削加工属断续切削，易产生振动，铣床夹具的受力部件要有足够的强度和刚度，夹紧机构所提供的夹紧力应足够大，且要求有较好的自锁性能。 对刀块和定位键是铣床夹具的特有元件。,对刀块是用来确定铣刀相对于夹具定位元件位置关系的。,图6-42 对刀装置,定位键是用来确定夹具相对于机床位置关系

15、的。它安装在夹具体底面的纵向槽中。,图6-44 定位键联接图,图6-45 铣床夹具,三、车床夹具 车床夹具一般用于加工回转体零件，其特点是夹具都装在机床主轴上，车削时夹具带动工件作旋转运动，因此在设计这类夹具时，要注意解决质量平衡和操作安全问题。,图6-46 车床专用夹具 1-浮动盘 2-支承板 3-卡爪 4-定位销 5-工件 6-夹具体 7-连接盘 8-连接套 9-拉杆 10-配重块,四、组合夹具 组合夹具是用一套预先制造好的标准元件和合件（参见图6-47a）组装而成的夹具。,图6-47a 组合夹具,图6-47b是一个钻转向臂侧孔的组合夹具。,图6-47b 组合夹具,五、随行夹具 随行夹具是用于自动线上的一种移动式夹具。 图6-48所示为曲轴加工自动线所用的随行夹具。,图6-48 曲拐加工自动线随行夹具 1-圆柱限位销 2-V形块 3-铰链压板 4-螺母 5-活头螺杆 6-顶销 7-螺纹套 8-方头螺杆 9-定位套 10-滑柱 11-导板,