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1、第五章各类机床夹具的结构特点,5-1 钻床夹具,1钻床类夹具的种类及其构造 这类夹具主要是用来保证被加工孔的位置精度。钻床夹具的种类繁多，根据被加工孔的分布情况和钻模板的特点，一般分为固定式、回转式、移动式、翻转式、复盖式和滑柱式等几种类型,1.固定式钻模,在使用中，这类钻模在机床上的位置固定不动，而且加工精度较高，主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系。,2.回转式钻模,回转式钻模 这类钻模上有分度装置，因此可以在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔系。,3.翻转式钻模,翻转式钻模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔，孔径小于810mm。它可以减少安装次数，提高被加
2、工孔的位置精度。其结构较简单，加工钻模一般手工进行翻转，所以夹具及工件应小于10 kg为宜。,4.盖板式钻模,这种钻模无夹具体，其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。钻模板在工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。夹具、结构简单轻便，易清除切屑；但是每次夹具需从工件上装卸，较费时，故此钻模的质量一般不宜超过10 kg。,5.滑柱式钻模,滑柱式钻模 滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点，生产中应用较广。,摇臂是以待加工的两孔端外圆为定位基准，钻模上则用锥形定位套 1与 2来定位。,加工柴油机气门摇臂上的孔,安装工件时，先将工
3、件放在锥形定位套 2 上，然后使钻模板下降，而由锥形定位套 1 套住工件顶端，并予以夹紧。锥形孔与外圆接触有自动定心作用，这样便使工件按孔口两端外圆定好位，保证孔的壁厚均匀。滑柱式钻模各组成件已标准化，设计时可参考有关资料。,二钻床夹具的结构特点及其设计,钻模板用于安装钻套，确保钻套在钻模上的正确位置，钻模板多装在夹具体或支架上：常见的钻模板有：(1)固定式钻模板 (2)铰链式钻模板(3)可卸（分离）式钻模板(4)悬挂式钻模板,钻床夹具的设计主要考虑钻套的设计。钻套是用来引导钻头、扩孔钻、铰刀等孔加工刀具，加强刀具刚度，并保证所加工的孔和工件其它表面有准确的相对位置。,1. 固定式钻模板,2.
4、 铰链式钻模板,1.铰链销 2.夹具体 3.铰链座 4.支承钉 5.钻模板 6.菱形螺母,3. 可卸（分离）式钻模板,4. 悬挂式钻模板,5-2镗床夹具,在机械加工中，许多产品的关键零件机座、箱体等，往往需要进行精密孔系的加工。这些孔系不但要求孔的尺寸和形状精度高，而且各孔间及孔与其它基准面之间的相互位置精度也较高，用一般的办法加工很难保证。为此，可以利用各种专用镗孔夹具 (镗模)，从而解决了孔系的加工问题。采用镗模后，镗孔精度基本上可不受机床精度的影响，对于缺乏高精度镗孔机床的中、小工厂，就可以用普通机床、动力头以至其它经改装的旧机床来批量加工精密孔系。,加工车床尾架孔用的镗模。镗模的两个支
5、承分别设置在刀具的前方和后方，镗刀杆 9 和主轴浮动联接。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，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 1 上用回转镗套 2 来支承和引导镗杆。镗模以底面 A 安装在机床工作台上，其位置用 B 面找正。,组成：,导向支架、镗套、定位元件、夹紧装置、镗模体,（a）单支承前导向,（b、c）单支承后导向,二镗床夹具的结构特点及其设计,一、镗套的选择和设计,1.固定式镗套：镗孔过程中不随镗杆转动的镗套,固定式镗套具有下列优点：外形尺寸小，结构紧凑，制造简单，容易保证镗套中心位置的准确。 但是固定式镗套只适用于低
6、速加工，否则镗杆与镗套间容易因相对运动发热过高而咬死，或者造成镗杆迅速磨损,2.回转式镗套：,滑动镗套：回转式镗套由滑动轴承来支承，称为滑动镗套。其结构见图 。镗套 2 支承在滑动轴承套 1 上，其支承的结构和一船滑动轴承相似。支承上有油杯（图中未画出），经油孔而将润滑油送到回转部分的支承面间。镗套中开有键槽，镗杆上的键通过键槽带动镗套回转。它有时也可让镗杆上的固定刀头通过（若尺寸允许的话，否则要另行开专用引刀槽）。,滑动镗套的特点是：与下面即将介绍的滚动镗套相比，它的径向尺寸较小，因而适用于孔心距较小而孔径却很大的孔系加工；减振性较好，有利于降低被镗孔的表面粗糙度；承载能力比滚动镗套大；若润
7、滑不够充分，或镗杆的径向切削负荷不均衡，则易使镗套和轴承咬死；工作速度不能过高。,滚动镗套：随着高速镗孔工艺的发展，镗杆的转速愈来愈高。因此，滑动镗套已不能满足需要，于是便出现用滚动轴承作为支承的滚动镗套，镗套 6 是由两个向心推力球轴承 5 所支承。向心推力球轴承是安装在镗模支架 3 的轴承孔中。镗模支承孔的两端分别用轴承盖 4 封住。根据需要，镗套内孔上也可相应地开出键槽或引刀槽。,当工件孔直径大于镗套孔径时，需要在镗套上设引刀槽，使装好刀的镗杆能顺利进入。为确保镗刀能进入引刀槽，镗套上有时设置尖头键,如图所示。当镗杆进入镗套时，该传动键能自动沿着镗杆螺旋导向槽进入键槽中，使回转式镗套随镗
8、杆一起转动。,镗套的设计 镗套的长度影响导向性能，根据镗套的类型和布置方式，一般取：固定镗套H=(1.52)d滑动回转式镗套H=(1.53)d滚动回转式镗套H=0.75d对于单支承所采用的镗套,或者加工精度较高时，H应取较大值。,一般加工低于IT8级公差的孔或粗镗时，镗杆选用IT6级公差；当精加工IT7级公差孔时，通常选用IT5级公差。回转式镗套与镗杆采用H7/h6或H6/h5配合，当孔加工精度（如同轴度）要求高时，常用配研法使镗套与镗杆的配合间隙达到最小值（不大于0.01mm），但此时应用低速加工。,镗套的材料可选用铸铁（HT200）、青铜、粉末冶金用钢制成，硬度一般应低于镗杆的硬度。在生产
9、批量不大时多用铸铁，负荷大时采用20钢渗碳，经热处理淬硬至HRC5560。青铜比较贵，因此多用在生产批量较大场合。,二、镗杆的结构及其设计参数,图a为开油槽的镗杆，镗杆与镗套的接触面积大，磨损大，若切屑从油槽内进入镗套，则易出现“卡死”现象。但镗杆的刚度较好。,图b及c为有较深直槽和螺旋槽的镗杆，这种结构可大大减少镗杆与镗套的接触大面积，沟槽有一定的存屑能力，可减少“卡死”现象，但其刚度降低。当镗杆导向部分的直经d50mm时，常采用如图d所示的镶条式结构。,图a为镗套上开键槽，镗杆上装键。镗杆上的键都是弹性键，当镗杆伸入镗套时，弹簧被压缩，在镗杆旋转过程中，弹性键便自动弹出落入镗套的键槽中，带
10、动镗套一起回转。,图b为镗套上装键，镗杆上开键槽，镗杆端部做成螺旋导引结构，其螺旋角要小于45。镗套为带尖键的滚动镗套。当镗杆伸入镗套时，其两侧螺旋面中的任一面与尖头键的任一侧相接触，因而拔动尖头键带动镗套回转，使尖头键自动进入镗杆的键槽中。,三、镗模支架和底座的设计 镗模支架和底座多为铸铁件（一般为HT200），常分开制造，这对于夹具的加工，装配和铸件的时效处理有利。,要求支架和底座有足够的强度和刚度，以及保持尺寸的稳定性。镗模支架是组成镗模的重要零件，它的作用是安装镗套并承受切削力。为了保持支架上镗套位置精度，设计中不允许在支架上设置夹紧机构或承受夹紧反力。镗模支架与底座连接，一般采用螺钉
11、紧固的结构。在镗模装配中，调整好支架正确位置后，用两个对定销对定。,5-3 铣床夹具,铣床夹具是加工箱体零件上平面常用的工艺装备，由于铣削时切削力较大，冲击和振动也较严重，因此要求铣床夹具的夹紧力较大，夹具组成部分的强度和刚度较高。 铣削加工的切削时间较短，因而单件加工时的辅助时间相对地就显得长了。因此，降低辅助时间，是设计铣床夹具时要考虑的主要问题之一。,1）直线进给铣床夹具这类夹具安装在铣床工作台上，加工中工作台是按直线进给方式运动的。,2）圆周进给式铣床夹具圆周进给式铣床夹具的结构型式也很多，如转盘铣床通常有一个很大的转台或转鼓（前者为立轴，后者为卧轴）。在转台上可以沿圆周依次布置若干工
12、作夹具，依靠转台旋转而将其上的工作夹具依次送入转盘铣床的切削区域，从而进行连续铣削。,3）靠模铣床夹具 零件上的各种直线成型面或立体成型面，可用在专用的靠模铣床上进行加工，也可设计靠模夹具在一般万能铣床上加工。靠模加工夹具的作用是使主送进运动和由靠模获得的辅助运动形成加工所需要的仿形运动。因此按照送进运动方式，靠模夹具可分为直线进给和圆周进给两种。,直线进给式靠模铣夹具,靠模板3和工件1分别装在机床工作台夹具中，滚子滑座5和铣刀滑座6联成一组合体，它们的轴线距离R保持不变，滑座组合体在强力弹簧或重锤拉力的作用下，使滚柱始终压在靠模板上。因此，当工作台作纵向直线进给时，滑座组合体即获得一横向辅助
13、运动，从而铣刀按靠模曲线轨迹在工件上铣出所需要的曲面轮廓。,夹具装在回转工作台3上，回转工作台又装在滑座4上。滑座重锤或弹簧力的作用使靠模2与滚子5保持紧密接触。滚子5与铣刀6不同轴，两轴相距为R。当转台带动工件回转时，滑座也带动工件沿导轨相对于刀具径向辅助运动，从而加工出与靠模外形相仿的成形面。,圆周进给式铣夹具,铣削为断续切削，冲击、振动大，夹紧力要求较大。夹具要有足够的刚度和强度，本体应牢固地固定在机床工作台上。铣削加工效率高，工件安装应迅速，要有快速对刀元件。,二、铣床夹具的特点,铣床夹具的安装：主要依靠定向键和百分表校正来提高安装精度。定位键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的T形槽
14、尺寸选定，它和夹具底座以及工作台T形槽的配合为H7/h6、H8/h8。两定位键的距离应力求最大。,5-4 车床夹具,当在车床上加工的零件形状比较复杂，通用卡盘装夹工件比较困难，或者应用花盘等装夹工件，生产效率不能满足生产纲领要求时，需要设计专用夹具。,车床夹具大致可分为：角铁式、定心式、卡盘式等数种,采用卡盘式车床夹具加工的零件，大多数是回转体或对称件，这类夹具的结构基本上是对称的，回转时的不平衡影响较小。,1.卡盘式车床夹具,2.角铁式车床夹具,削边销,圆柱销,支承板,夹具体,压板,工件,校正套,平衡块,三车床夹具的设计特点工件均为回转体，夹具随机床主轴一起旋转，因此要求夹具结构紧凑、轮廓尺寸尽可能小、重量尽可能靠近回转轴线，以减少惯性力和回转力矩。,转速高，必须考虑平衡、夹紧力大小、元件刚度和强度、操作安全等问题，注意消除不平衡引起的振动现象。通常采用加平衡块的方法进行平衡,1夹具的平衡,夹具上所有元件的布置和工件的外形不应超出夹具体的外轮廓。为使夹具使用安全，应尽可能避免带有尖角或凸出部分，必要时要加防护罩。,2夹具的安全,3车床夹具总体结构,为保证夹具工作平稳，夹具的结构应尽量紧凑、轻便，悬臂尺寸尽可能短，使重心靠近主轴端。悬臂长度l与其外轮廓尺寸d之比：,对于d300mm的夹具，l/d 0.6；,
