机床夹具设计与实践- 镗床夹具设计

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1、机床夹具设计与实践 知识目标 能力目标 根据零件的结构特点和加工要求，能设计根据零件的结构特点和加工要求，能设计镗镗床夹具。床夹具。 项目9 镗床夹具设计 1. 分析各种镗床夹具。分析各种镗床夹具。 2. 掌握镗床夹具的设计要点。掌握镗床夹具的设计要点。 机床夹具设计与实践 9.1 工作任务 9.1.1 任务描述 如图所示为箱体零件三维图。箱体零件材料为HT200，毛坯为铸件，年产量1000件。 在本工序中需加工箱体壁上两两同轴并互相垂直的4个孔。试用三维图设计箱体零件镗此4 孔的镗床夹具。 机床夹具设计与实践 9.1.2 任务分析 1.生产纲领：年产量1000件，中批量生产。 2. 毛坯：材

2、料为HT200，毛坯为铸件，箱体零件底面及6个小孔均已在先行工序 中加工完毕。 3. 结构分析：工件由以下几个部分构成：容纳运动零件和贮存润滑液的内腔； 厚薄较均匀的壁部；壁部有安装运动零件的孔及安装端盖的凸台和凹坑、螺孔等 ；将工件固定在机座上的底板及安装孔；加强筋、润滑油孔、油槽、放油螺孔等 。 4. 精度分析：工件关键要保证壁部上安装运动零件的四孔精度，两两同轴度 及其相互垂直度。故此四孔需要在镗床上加工，设计镗床夹具。 机床夹具设计与实践 9.2 知识准备 9.2.1 各种镗床夹具 镗床夹具又称镗模，是一种精密夹具，主要用于加工箱体、支架类零件上 的孔或孔系，它不仅在各类镗床上使用，也

3、可在组合机床、车床及摇臂钻床上 使用。 卧式镗床卧式镗床 机床夹具设计与实践 1. 双支承镗床夹具 按镗床夹具支架在镗模上布置形式的不同，可分为双支承、单支承、无支承镗床夹具 等。 双支承镗床夹具上有两个引导镗刀杆的支承，镗杆与机床主轴采用浮动连接，镗孔的 位置精度由镗模保证，消除了机床主轴回转误差对镗孔精度的影响。 机床夹具设计与实践 图所示为镗削泵体上两个图所示为镗削泵体上两个 相互垂直的孔及端面用的相互垂直的孔及端面用的 夹具。夹具经找正后紧固夹具。夹具经找正后紧固 在卧式镗床的工作台上，在卧式镗床的工作台上， 可随工作台一起移动和转可随工作台一起移动和转 动。动。 1 1，2 2，3

4、3支承板；支承板； 4 4一挡块；一挡块；5 5钩形压板；钩形压板； 6 6一镗套；一镗套；7 7一镗模支架；一镗模支架； 8 8一螺钉；一螺钉；9 9一起吊螺栓一起吊螺栓 机床夹具设计与实践 图为镗削车床尾座孔的镗模，镗模的两个支承分别设置在刀具的前方和后方，镗 刀杆9和主轴之间通过浮动接头10连接。工件以底面、槽及侧面在定位板3、4及可调支 承钉7上定位，限制工件六个自由度。采用联动夹紧机构，拧紧夹紧螺钉6，压板5、8同 时将工件夹紧。镗模支架l上装有滚动回转镗套2，用以支承和引导镗刀杆。镗模以底面 A作为安装基面安装在机床工作台上，其侧面设置找正基面B，因此可不设定位键。 前后双支承镗模

5、应用得最普遍。一般用于镗削孔径较大。孔的长径比LD15的 通孔或孔系，其加工精度较高，但更换刀具不方便。 机床夹具设计与实践 2. 单支承镗床夹具 单支承这类镗模只有一个导向支承，镗杆与主轴采用固定连接。安装镗模 时，应使镗套轴线与机床主轴轴线重合。主轴的回转精度将影响镗孔精度。根据 支承相对刀具的位置，单支承镗模又可分为两种。 前单支承镗模镗孔前单支承镗模镗孔 后单支承镗模镗孔后单支承镗模镗孔 机床夹具设计与实践 3. 无支承镗床夹具 工件在刚性好、精度高的金刚镗床、坐标镗床或数控机床、加工中心上镗孔 时，夹具上不设置镗模支承，加工孔的尺寸和位置精度均由镗床保证。这类夹具 只需设计定位装置、

6、夹紧装置和夹具体即可。 镗削曲轴轴承孔金刚镗床夹具镗削曲轴轴承孔金刚镗床夹具 1 1，3 3V V形块；形块；2 2浮动压块；浮动压块；4 4一弹簧；一弹簧；5 5一活塞；一活塞；6 6一一 活塞杆；活塞杆；7 7一转动叉形块；一转动叉形块；8 8，9 9一浮动压板一浮动压板 机床夹具设计与实践 镗模一般用镗套作为导向元件引导镗孔刀具或镗杆进行镗孔，镗套按照被加 工孔或孔系的坐标位置布置在镗模支架上。所以设计镗床夹具，主要要确定镗 套和镗杆 。 1.镗套：主要用来导引镗杆 (1)镗套的结构形式镗套的结构形式 镗套的结构型式和精度直接影响被加工孔的加工精度和表面粗糙度，因此应 根据工件的不同加工

7、要求和加工条件合理设计或选用，常用的镗套有两类，既 固定式镗套和回转镗套。 9.2.2 镗床夹具设计要点 固定式镗套固定式镗套 特点： 外形尺寸小、结构 紧凑、制造简单，易 保证镗套中心位置的 准确，因与镗杆之间 有摩擦，主要用于低 速加工。 机床夹具设计与实践 回转式镗套回转式镗套 回转式镗套随镗杆一起转动，镗杆与镗套之间只有相对移动而无相对转动， 从而减少了镗套的磨损，不会因摩擦发热而出现“卡死”现象。因此，这类镗套 适用于高速镗孔。回转式镗套又分为滑动式和滚动式两种 回转式镗套回转式镗套 1 1、6 6一镗套；一镗套；2 2一滑动轴承；一滑动轴承；3 3一镗模支架；一镗模支架；4 4一滚

8、动轴承；一滚动轴承；5 5一轴承端盖一轴承端盖 机床夹具设计与实践 滚动镗套是由滚动轴承支承的镗套。分为外滚式和内滚式 （a）外滚式：轴承安装在镗套外，工作时镗杆与镗套有相对轴向移动，无相对转动 机床夹具设计与实践 （b）内滚式：轴承安装在镗套内，工作时镗杆与镗套无相对轴向移动，有相对转动。 内滚式滚动镗套 1导套2固定支承套3镗杆 机床夹具设计与实践 滚动式回转镗套一般用于镗削孔距较大的孔系，当被加工孔径大于镗套 孔径时，需在镗套上开引刀槽，使装好刀的镗杆能顺利进入。为确保镗 刀进入引刀槽，镗套上有时设置尖头键。 回转镗套的引刀槽及尖头键回转镗套的引刀槽及尖头键 机床夹具设计与实践 各种镗套

9、特点各种镗套特点 类固定镗套滑动镗套滚动镗套 适应转速低低高 承载能力较大大低 润滑要求较高高低 径向尺寸小较小大 加工精度较高高低 应用低速、一般镗孔低速、孔距小高速、孔距大 机床夹具设计与实践 ( (2 2) )镗套主要技术要求镗套主要技术要求 镗套尺寸及要求粗镗精镗 镗套与镗杆的配合H7/g6(H7/h6)H6/g5(H6/h5) 镗套与衬套的配合H7/g6(H7/js6)H6/g5(H6/j5) 衬套与支架的配合H7/n6H7/n5 镗套内外圆同轴度0.01 当镗套外径85：0.01 当镗套外径85：0.005 机床夹具设计与实践 (3) (3) 镗套的布置：镗套的布置：取决于镗孔直径

10、取决于镗孔直径 D D和深度和深度L L 单面前镗套单面前镗套：莫氏锥度刚性连接莫氏锥度刚性连接 D 60 mm L D 通孔 h=(0.51)D h20 机床夹具设计与实践 用于D60mm L 1.5D的通孔或同轴孔系，当 S 10d时，应设中间导引套 机床夹具设计与实践 (4) 镗套的材料 镗套的材料常用20钢或20Cr钢渗碳,渗碳深度为0.81.2mm， 淬火硬度为5560HRC。 一般情况下，镗套的硬度应低于镗杆的硬度。若用磷青铜做固定 式镗套，因为减摩性好而不易与镗杆咬住，可用于高速镗孔，但成 本较高。对于大直径镗套，或单件小批生产用的镗套，也可采用铸 铁(HT200)材料。目前也有

11、用粉末冶金制造的耐磨镗套。 镗套的衬套衬套也用20钢制成，渗碳深度为0.81.2mm，淬火硬度 为5864HRC。 机床夹具设计与实践 2. 镗杆 (1) 镗杆导引部分 用于固定镗套的镗杆导向部分的结构用于固定镗套的镗杆导向部分的结构 机床夹具设计与实践 用于回转镗套的镗杆引进结构用于回转镗套的镗杆引进结构 机床夹具设计与实践 (2) 镗杆直径和轴向尺寸 镗杆与加工孔之间应有足够的间隙镗杆与加工孔之间应有足够的间隙，以容纳切屑以容纳切屑。 表中所列镗秆直径的范围，在加工小孔时取大值；在加工大孔时，一般取中间值， 若导向良好，切削负荷小，则可取小值，若导向不良，切削负荷大时可取大值。 表 镗孔直

12、径D、镗杆直径d与镗刀截面BXB的尺寸关系 D30404050507070一9090100 d20303040405050656590 BB881010121216161616，2020 镗杆直径：d=(0.60.8)D,也可查表也可查表 镗孔直经D、镗杆直径d、镗刀截面BB之间的关系为 2 dD （11.5)B 机床夹具设计与实践 图图 镗孔系统图示例镗孔系统图示例 镗杆的轴镗杆的轴 向尺寸，应向尺寸，应 按镗孔系统按镗孔系统 图上的有关图上的有关 尺寸确定尺寸确定 机床夹具设计与实践 (3)镗杆的材料及主要技术要求 镗杆材料要求镗杆材料要求:要求镗杆表面硬度高而内部有较好的韧性。 采用20

13、钢、20Cr钢，渗碳淬火硬度为6163HRC； 也可用氮化钢38CrMoAlA，但热处理工艺复杂； 大直径的镗杆，还可采用45钢、40Cr钢或65Mn钢。 镗杆主要技术要求镗杆主要技术要求 镗杆导向部分的直径公差带为：粗镗时取g6，精镗时取g5、n5。 表面粗糙度值为Ra0.8m或Ra0.4m。 镗杆导向部分直径的圆度与锥度公差控制在直径公差的1/2以内。 镗杆在500mm长度内的直线度公差为0.0lmm。 装刀的刀孔对镗杆中心的对称度公差为0.010.1mm，垂直度 公差为(0.010.02)/100mm。刀孔表面粗糙度一般为Ra1.6m，装刀 孔不淬火。 机床夹具设计与实践 (4) 浮动接

14、头 采用双支承镗模镗孔时，镗杆均采用浮动接头与机床主采用双支承镗模镗孔时，镗杆均采用浮动接头与机床主 轴连接。轴连接。 常用浮动接头结构常用浮动接头结构 1 1镗杆；镗杆； 2 2一接头体；一接头体； 3 3一拨动销一拨动销 机床夹具设计与实践 镗杆示例图镗杆示例图 1 1镗套；镗套；2 2镗杆；镗杆；3 3会牙；会牙；4 4刮刀；刮刀；5 5螺钉；螺钉；6 6衬套；衬套；7 7固定螺钉；固定螺钉；8 8镗刀内孔镗刀内孔 机床夹具设计与实践 3. 镗模支架和底座的设计 表 镗模支架典型结构及尺寸 机床夹具设计与实践 不允许镗模支架承受夹紧反力不允许镗模支架承受夹紧反力 1 1夹紧螺钉；夹紧螺钉

15、；2 2一镗模支架；一镗模支架；3 3一工件；一工件；4 4镗模底座镗模底座 镗模支架应有足够的强度和刚度镗模支架应有足够的强度和刚度 机床夹具设计与实践 镗模底座典型结构和尺寸镗模底座典型结构和尺寸表表 镗模底座上要安装各种装置和工件，并承受切削力、夹紧力，因此要有足 够的强度和刚度，并有较好的精度稳定性。 底座侧面一般设有找正基面，供安装找正用；底座上供安装 各元件的平面，做出凸台，高35mm，以减少刮研量。 机床夹具设计与实践 9.3 任务实施 9.3.1 工作任务实施 1 定位方案：一面两销 2 定位元件： 圆柱销 菱形销 机床夹具设计与实践 3 夹紧元件 (a) 压板(b) 压紧螺母(c) 压紧螺钉 机床夹具设计与实践 4 引导装置 导向支架固定式镗套 机床夹具设计与实践 5 定位键与夹具体 定位键夹具体 机床夹具设计与实践 6 夹具总图 机床夹具设计与实践 项目小结 本项目介绍了各种镗床夹具及其设计要点，通过本项目的学习和完成工作 任务，能根据零件加工要求，完成一定复杂程度零件的镗床夹具三维设计。 实践任务 见书