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1、第2章机床夹具设计步骤和实例2. 1机床夹具设计的大体要求和一样设计步骤一、机床夹具设计的基本要求1 .保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案，适合的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析， 确保夹具能知足工件的加工精度要求。2. 提高生产效率专用夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应。应依照工件生产批量的大小选用不同 复杂程度的快速高效夹紧装置，以缩短辅助时刻，提高生产效率。3. 工艺性好专用夹具的结构应简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。专用夹具的生产属于单件生产。当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整或 修配结构，如适当的调整间隙、可修磨的垫片等。4. 利用性好专用
2、夹具的操作应简便、省力、平安靠得住，排屑应方便，必要时可设置排屑结构。5经济性好除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、本钱低廉外，还应根据生产纲领对夹具 方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。二、机床夹具设计的一样步骤1. 研究原始资料在明确设计任务(通常在生产厂依照夹具设计任务书)后，应付以下几方面的原始资料进 行研究。(1) 研究加工工件图样。了解该工件的结构形状、尺寸、材料、热处置要求，要紧表面 的加工精度、表面粗糙度及其他技术要求。(2) 熟悉工艺文件，明确以下内容。 毛坯的种类、形状、加工余量及其精度。 工件的加工工艺进程、工序图、本工序所处的地位，本工序前已加工
3、表面的精度及表 面粗糙度，基准面的状况。 本工序所利用的机床、刀具及其他辅具的规格。 本工序所采纳的切削用量。2. 拟定夹具的结构方案拟定夹具的结构方案包括以下几个内容。(1) 确信夹具的类型。各类机床夹具均有多种不同的类型，如车床夹具可有角铁式、圆 盘式等，钻床夹其有固定式、翻转式、盖板式等，应依照工件的形状.尺寸、加工要求及重 量确信适合的夹具类型。(2) 确信工件的定位方案，设计定位装置。依照六点定位原那么，分析工序图上所规定 的定位方案是不是可取，不然应提出修改意见或提出新的方案，与有关工艺人员协商后确信。在确信了工件的定位方案后，即可依照定位基面的形状，选取相应的定位元件及确信 尺寸
4、精度和配合公差，如平面定位可依照定位面尺寸大小及该面是不是加工过(即是粗基准 仍是精基准)等，选取不同的支承扳、支承钉或可调支承等，内孔定位可选取相应的定位销、 心轴等，而外圆柱面定位那么可选取V形块或定位套等。(3) 确信工件的夹紧方式，设计夹紧装置及计算夹紧力。夹紧机构应保证工件夹紧靠得 住、平安、不破坏工件的定位及夹压表面的精度和粗糙度。同时夹紧机构的复杂程度应与工 件的生产类型相适应。必要时还应进行夹紧力的估算。当采纳估算法确信夹紧力的大小时，为简化计算，通常将夹具和工件看成一个刚性系 统。报据工件所受切削力、夹紧力（大型工件还应考虑重力、惯性力等）的作用情形，找出加 工进程中对夹紧最
5、不利的状态，按静力平稳原理计算出理论夹紧力，最后再乘以平安系数作 为实际所需夹紧力，即F =KFWK W式中Fwk一实际所需夹紧力，N；FW一在必然条件下，由静力平稳算出的理论夹紧力，N；K一平安系数。平安系数K可由式（2-2-2）计算，K K K K K K K K0 1 2 3 4 5 6K0K6为考虑各类因素的平安系数，见表2-2-1和表2-2-2 2-2-1安全系数监一垢峋薮值考JS的因算疾敦值心胃虏工折材科及加-奈利K性的基本安全系教1. 2-1.：Ki工性质租加X1. 2L.K,刀JI耗化程虚.1预-L. *Kj切削待点连埃切削1. ：断焕切削14Ki央紧力的僚定性1. M机动买割
6、1. ：K.手动.如繁闵的车柄待置景柞方便L0捷作不方便1. M但有力始便工件回转时工怦与菱承面的接触情乩at作点豪定1.3搂心.不确定1.1;注刀具饨化程度KK翌小2叽* 2-2-2 安全系敷也饷工方挟切割分力或 如削力短K：铸麟M.1. ISL 15k T：1. ：，也IM1. S相扩（毛瑾；1. 21. 2:虬1. K-?.持扩1. 2：, 2Fi1. 0LQ租车或粗检马L 2:.4Fii.e F.1. Ubi. 0糖车或神腐FpL, 41. 0：F匚L. 31. n1, -1. 4】,GL找含，小于 遇）1.2-L4传碘大于端面块削（蛔、整；L 2-1. 41.6L EC含瞭量小于3%
7、）1.含豚量大3妩；磨削图2-2-1为铣削加工示意，在开始铣削到切削深度最大时，引发工件绕止推支承的翻转 为最不利的状态，其翻转力矩为FL,而阻止工件翻转的支承二、6上的摩擦力矩为FN2几+ FN1fL2，工件重力及压板与工件间的摩擦力可以忽略不计。当FN1 = FN2=FW/2时，依照静力 平稳条件并考虑平安系数，得F饥L+*L2KFL心十式中工件与支漱板之间摩擦因数1安全系数，由式以-2-?）确定如图2-2-2所示用三爪自定心卡盘夹紧，车削时受切削合力Fc、Fp、Ff的作用，主切削 力Fc形成的切削转矩为Fc（d/2），使工件相对卡盘顺时针转动。Fc和Fp还一起以工件为杠杆， 力图搬松卡爪
8、。Pf与卡盘端面反力相平稳。为简化计算，工件较短时只考虑切削转矩的阻碍。. 假设设一个卡爪的夹紧力为Fw，工件与卡爪之间的摩擦因数为f，依照静力平稳条件并考虑 平安系数，需要每一个卡爪实际输出的夹紧力Fc为E 宇一3Fwf?（当时）当工件的悬伸长L与夹持直径d之比L/d0.5时，Fp等力对夹紧的阻碍不能忽略，能够 乘以修正系数K来补偿，K值按L/d的比值按表2-2-3选取。图2-2-1 甄现加丁所需夹紧.方】一迁桓I八& 导向吏承； u -T ；s一止推玄承222 车削MT所需夹妖力L二压自定心I：.盘 工F1 ；：，一年71豪 2-2-3 rn1,30+ 51.01.52.02.54.&常见
9、各类夹紧形式所需的夹紧力计算及摩擦因数，别离见表2-2-4和表2-2-5。哀2-2-4常见夹形式所需的夹肇力计算公式夹茉曜式加工简图什算公式用弹簧兆头夹策工件用国板夹紧工件靖面用钮口夷繁工件培面君尸曜力所需晃肾力一X部为切削群炬，N *F，.,凡为/削力叫K为安全.苦痕r为一:件构直住皿卜”为夹M戳？ /为工件与支成值间的摩擦因效，其敖值暮见表Z-鼠衰2-2-5智种不同接触表面之间的摩覆因数旋触表面的形式摩耕数f1接敢盘简的形式M擦因救f接触袁而均为如匚过的光滑表面其具笑紧地件的湾横程面在垂直主切削力方向有皆耽j. 4工件表W为毛坊,央其的支承成为球明0, 2- 0, 3i夷具无紫兀件的悖蔑表
10、面有相互 垂直的出绞，、15一 5未具.元件的禅硬夜而在沿主切削力方向有街技:心卜席具或器元14的猝侵表面有网故1帷L 7(4) 确信刀具的导向方式或对刀装置。关于钻夹具应正确地选择钻套的型式和结构尺寸， 关于铣床夹具应合理地设置对刀装置，而镗夹具那么应合理地选择镗套类型和镗模导向的布 理方式。(5) 确信其他机构。如分度装置、装卸工件用的辅助装置等。对分度装置一样生产中应 用较普遍的是机械分度装置。依照其分度方式又可分为回转式分度装置和直线移动式分度装 置，其中回转式分度装置应用较多。图2-2-3所示为钻扇形工件五个径向孔的轴向插销式分度回转钻模。工件以圆盘凸台和 端面为基准，在转轴4和分度
11、盘3上定位。再用一个小孔套在菱形销1上作角向定位。用两 个钩形压板9将工件压紧在分度盘上。手柄7拨动分度销来作分度。手柄6用以锁紧或松开 分度盘。如此就能够够在一次装夹中，用分度来变更工位，钻出5个ei0mm的孔。图2-2-3分度销轴向插入的分度装置由上例可明白，回转分度装置中的关键部份是分度盘3和定位销8组成的对定机构， 还有操作机构和锁紧机构。而其工作精度要紧取决于对定机构的型式和制造精度。 对定机构的类型，图2-2-4所示为按分度盘和定位销彼此位置的配置情形，一样分为 轴向分度图2-2-4（a）、（b）和径向分度图2-2-4 （c）,、（d）两类。轴向分度定位销的运动方向 与分度盘的轴线
12、方向平行；径向分度定位销的运动方向与分度盘的回转方向垂直。图2 2+肘定机桐桥意在分度装置中，分度盘上的分度孔（槽）离分度盘的中心越远，由分度孔（槽）与定位销的 配合间所引发的定位误差越小。显然在定位盘直径相同的情况下，径向分度比轴向分度精度 要高，但轴向分度结构紧凑，占空间位置较小，有时用轴向分度较方便。经常使用的定位销有圆柱形、圆锥形和斜楔形三种，如图2-2-4所示，圆锥形和楔形定 位销能排除定位销和分度孔（槽）的配合间隙，故分度精度较高。而圆柱形定位销与分度孔配 合有间隙，分度精度受其阻碍。在圆锥形、楔形定位销的分度孔中有积存碎屑或污物，将影 响其接触情形，而圆柱形不受此阻碍。图直位式分
13、度销单斜面的定位销，当分度盘始终朝向定位平 面一边接触时，即便定位销稍有后退，可不能影 响定位精度，故分度精度高，经常使用于周密分 度装置中。 分度定位销的操纵机构。操纵分度定位销 动作机构很多，有手动、脚踏、气动，液动和电 动等。而手动式操纵机构按其操作方式有直拉式 和侧面操纵式等。直拉式分度销的结构尺寸已有标准，图2-2-5所示为其中之一。导套2的右端有一横向 槽，当拉出手柄4,拔出定位销1，转向90时，那么手柄上的销子3嵌入导套2端面的另 一凹槽中，现在定位销停止在此位置上。分度后，将手柄转90，由弹簧将定位销推入工 作位置。 分度盘的锁紧机构。分度装置上对定机构仅起分度定位作用。为了在
14、工作进程中受 力后分度装置不变形和损坏，保证分度角度的稳定性，分度装置一样设有使分度盘（或分度 台面）锁紧的机构。最经常使用的是螺压紧机构，其结构简单、工作靠得住。（6）确信夹具体的结构类型。夹具上的各类装置和元件通过夹具体连接成一个整体。因 此夹具体的形状及尺寸取决于夹具各类装置的布置及夹具与机床的连接。 对夹具体的要求。a. 有适当的精度和尺寸稳固性。b. 有足够的强度和刚度。c. 结构工艺性好。d. 排屑方便(图2-2-6为夹具体上排屑结构。e. 在机床上安装稳定靠得住。图2-2-6夹具体上设置排屑结构 夹具体毛坯的类型。a. 铸造夹具体。如图2-2-7 (a)所示，铸造夹具体的优势是工艺性好，可铸出各类复杂 形状，具有较好的抗压强度、刚性和抗振性。但生产周期长，需进行时效处置，以消除内应 力。b. 焊接夹具体。如图2-2-7 (b)所示，它由钢板、型材焊接而成。制造方便、生产周期 短、本钱低、质量小。但焊接式夹具体的热应力较大，易变形
