机床夹具设计原理

1、第九章 机床夹具设计原理1学习目的与要求 (1) 了解夹具设计的要求与方法； (2) 了解典型夹具设计。2课程内容 (1) 工件定位原理；(2) 典型定位元件；(3) 定位误差分析；(4) 夹紧装置；(5) 典型夹具设计；(6) 夹具设计原则。第一节 机床夹具概述8.1.1 机床夹具的作用机械加工中，采用机床夹具安装工件，具有如下作用：1）工件易于正确定位，保证加工精度工件装入夹具时，依靠定位基准与夹具的定位元件相接触而占有正确的位置。工件上加工表面与不加工表面之间的相互位置关系完全由夹具来保证，不需找正即可夹紧。只要正确确定夹具在机床上的安装位置，就可保证工件相对于刀具和机床切削成形运动之间

2、具有正确的位置。这样，在加工一批工件时可使它们占据同一正确位置，从而稳定地获得较高的加工精度。2)缩短安装时间，提高劳动生产率工件在夹具中的定位可以通过其定位元件快速实现。而夹紧工件时可用联动夹紧装置、快速夹紧装置或机动夹紧装置等，使用这些装置能明显地缩短辅助时间，提高劳动生产率。3)扩大机床工艺范围，实现一机多能采用夹具后，可以使机床的工艺范围扩大。对于中小工厂，由于机床的品种、规格和数量有限，为了挖掘现有设备的潜力，往往可通过设计不同的夹具进一步扩大机床的工艺范围，达到一机多用的目的。例如，在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以代替镗床实现箱体的镗孔加工。4)操作方便、安全、可降

3、低对工人的技术要求，还可减轻工人的劳动强度使用夹具，不但操作方便、安全，而且工件的加工质量基本一致，不取决于工人的技术水平，可以降低对工人的技术要求，同时可以减轻工人的劳动强度。8.1.2 机床夹具的分类在机械制造中，夹具的应用十分广泛。夹具的种类和形式繁多，有不同的分类方法，按夹具的使用范围可以分为通用夹具、专用夹具、通用和专业化可调整夹具、组合夹具和随行夹具等(见图81)。1)通用夹具2)专用夹具专用夹具是专为某一工件的某道工序的加工而设计制造的夹具。专用夹具不必考虑通用性，故可以设计得结构紧凑、操作简单、使用方便。但它的设计制造周期较长，成本也较高，产品变更时无法使用，因而适用于成批及大

4、量生产中。本章主要介绍专用夹具的设计原理。3)通用可调整夹具和专业化可调整夹具这两种夹具有相似的结构，其共同特点是夹具经过调整或更换个别元件，便可适用于加工形状相似、尺寸相近、加工工艺相似的多种工件。通用可调整夹具的调整范围大，适用面较宽。专业化可调整夹具是专为某一组工件设计的，装夹对象和使用范围明确，可使结构更为紧凑。由于这两种夹具兼有专用性与通用性，因此，适用于加工多品种工件及中小批量生产类型，是工艺装备发展的一个方向。4)组合夹具组合夹具是按某一工件的某道工序的加工要求，由一套预先制造好的标准元件组装成的“专用夹具”。标准元件具有不同的形状、规格和功能，使用时可按工件的加工要求，选用适当

5、的元件，以组装成各种“专用夹具”。组合夹具在使用上具有专用夹具的优点，用毕后可将元件拆卸、清洗、入库，留待组装新的夹具。因此，组合夹具具有组装迅速，生产准备周期短，元件能反复使用等优点，适用于加工多品种工件、单件小批量生产和新产品试制的场合。5)随行夹具随行夹具是自动线夹具的一种。自动线夹具按与机床的关系可分为两类：一类为固定夹具，它是固定安装在自动线的各机床以及一些装置(如检测装置)上，用以完成对工件(或随行夹具)的定位与夹紧，它与一般专用夹具相似；另一类为随行夹具，它不仅要完成工件在其上的定位和夹紧，而且带着工件沿着自动线从一个工位移到下一个工位承担沿自动线输送工件的任务，故称随行夹具。以

6、上各类夹具是按其使用范围来区分的。此外，尚可按使用夹具的各类机床将夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具及其他机床夹具。按夹紧动力源不同，还可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具以及其他夹紧夹具等。8.1.3 机床夹具的组成机床夹具种类繁多，结构各异，但它们的工作原理基本相同。在具体研究夹具设计问题时，对各类夹具可以按照组成件的作用将其划分成既相对独立而又彼此联系的组成部分。1)定位元件及定位装置定位元件及定位装置(由零件构成的装置)的作用是确定工件在夹具中的位置。通过工件定位基准(或定位基面)与其保持接触，使工件加工时相对于刀具和切削成形运动具有正

7、确的位置。2)夹紧装置夹紧装置的作用是保持工件在夹具中的既定位置，使其在加工过程中不因受外力而产生位移和振动。3)对刀导向元件在采用调整法加工时，为了预先调正夹具相对于刀具的位置，在夹具上设有确定刀具(铣刀、刨刀等)位置或导引刀具(孔加工用刀具)运动方向的对刀导向元件。4）连接元件为了确定夹具在机床上的位置，一般夹具设有供夹具本身在机床上定位和夹紧用的连接元件，如铣床夹具的定向键。5)其他装置夹具为满足加工或使用上的一些特殊需要而设置的装置，如分度装置。6)夹具体将夹具的各种元件、装置联结起来，使之成为一个整体的基础件。图82表示夹具各组成部分与工件、机床、刀具的相互联系，同时也反映了工件通过

8、夹具的组成部分与机床和刀具建立的相互联系。第二节 工件在夹具中的定位8.2.1 定位的概念使用夹具安装工件时，工件在夹具中的位置是由定位元件确定的。工件的有关表面需紧靠在定位元件上，从而被确定在一个既定的位置上，实现工件的定位。工件定位的作用在于使工件准备占据定位元件所规定的位置，并且使一批逐次加工的工件在夹具中占据同一正确的位置。通常夹具是用来安装加工成批工件的，所以工件的定位需要保证一批工件加工位置的一致性。定位是工件安装过程的一部分，已经定位的工件尚需通过夹紧使其固定下来。有些定位过程(如三爪卡盘安装)虽然同时能将工件固定，但定位的概念并不是使工件固定，而是使工件占据规定的位置。使该既定

9、位置固定下来是通过夹紧实现的，两者的概念要区分开。8.2.2 工件定位的基本原理一个空间刚体具有六个自由度* 六点定位原理： 假定工件为空间刚体，正确分布六各支承点与工件的基准面相接触，限制其空间六个自由度，确定工件的空间位置。* 应用六点定位原理时的注意事项：1 ） 定位支承点与工件的定位基准面必须始终保持紧贴；2 ） 一个定位支承点只能限制工件一个自由度，同时一个自由度 原则上不得有多个支承点 重复限制，（支承点数不应超过六 个）；3 ） 工件应限制几个自由度，由工件加工技术条件来确定；4 ） 工件的定位不是由夹紧力作用获得的。定位现象分析：完全定位：限制工件的全部六个自由度。不完全定位（

10、部分定位）：限制工件自由度少于六个，但仍能满足加工技术要求。欠定位：限制自由度数少于加工技术要求限制的最少只有度数。过定位/重复定位：工件的某一个或几个自由度被多个定位元件限制。典型定位：8.2.3 常见定位方式及定位元件*工件以平面定位（ 1 ）固定支承：支承钉（限 1 个）、支承板（限 2 个）（ 2 ）可调支承（ 3 ）自位支承（浮动支承）（ 4 ）辅助支承（不限制自由度）* 工件以内圆定（ 1 ）心轴：短的限两个自由度，长的限四个自由度，锥度多限一个（ 2 ）定位销短销定位销组合 菱形销（削扁销）* 工件以圆锥孔定（ 1 ）锥心（ 2 ）顶尖*工件以外圆定（ 1 ）定心定位： 定位套

11、V 形块（ 2 ）支承定位： 支承平V形块组合定位弹性定位套*定位分析方法与步骤：1）找与工件表面接触的元件2）根据零件表面形状和零件的加工要求分出定位元件和夹紧元件（一般夹紧元件拿走后，零件定位状态保持不变，且夹紧元件上有施力机构或作用力符号）3）根据典型表面、元件类型分析各定位元件限制的自由度4）根据加工表面技术要求和实际限制自由度，分析定位属哪种定定位实例分析定位实例分析（ 2 ）定位实例分析（ 3 ） 8.2.4 定位的误差分析和计算1）工件以平面定*工件以平面定位时产生的定位误差主要是基准不重合误差， 基准不重合误差的计算可根据其定义，即工序基准相对定位基准在工序尺寸方向上的最大位置

12、变动范围。对较复杂的两基准面间定位尺寸不是一个独立尺寸时， 可用尺寸链来计算定位尺寸（定位基准与工序基准间尺寸）及其公差，公差就是基准不重合误差* 基准位移误差 分两种情况1) 工件以粗基准定位其中 H 是基面形状误差造成的基面最大变动范围。2）工件以精基准定位2. 工件以圆孔定位时的定位误差（ 1 ） 工件圆孔与刚性心轴或销过盈配合孔与心轴始终同心（ 2 ） 工件圆孔与刚性心轴或销间隙配*心轴水放置 （ 重力作用下孔与心轴固定上母线接触 ）工件孔尺 ，心轴尺寸工件孔中心最大变动量即为基准位移误： （ 4 ）工件圆孔与锥心轴定位*孔直径方向配合无间隙，径向基准位移误差* 轴向最大位移即轴向基准

13、位移误差其中 为锥心轴的半锥角，TD 为孔的直径公差。* 工件轴线可能发生偏转，转角定位误差为： = 3. 工件以外圆定位时的定位误差主要分析工件外圆在 V 形块上定位情况：由于工件设计基准不同，可能出现以下三种情况，即 设计基准分别为 A 、 B 、 C 。（ 1 ）设计基准为 A 时的定位误差*V 形块是对中定心元件，制造无误差时，理论上外圆 中心与 V 形块中心位置重合，无基准不重合误差* 工件外圆直径有偏差时，工件轴线在 V 形块中心线上下偏移。 （ 2 ）设计基准为 B 时的定位误差* 由于定位基准是 A ，而设计基准是 B ，故基准位移误差即工件直径误差造成的 A 上下最大变化量工

14、件尺寸变化时，定位基准的移动方向与工序基准相 对定位基准的移动方向相同。故（ 3 ）设计基准为 C 点时的定位误差* 由于定位基准是 A ，而设计基准是 C ，故* 基准位移误差即工件直径误差造成的 A 上下最大变化量工件尺寸变化时，定位基准的移动方向与工序基准相对 定位基准的移动方向相反。故例： 有一批直径为 d ± d /2 的轴类零件，欲加工端面孔，分 析下列方案加工孔与外圆得同轴度误差。第三节 工件的夹紧8.3.1 对夹紧装置的基本要求 夹紧过程中，不改变工件定位后所占据的正确位置。 夹紧力的大小适当，既要保证工件在职个加工过程中的位置稳定不变、无振动，又要使工件不产生过大的

15、变形。 工艺性好，夹紧装置的复杂程度要与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构力求简单、便于制造和维修。 使用性好，夹紧装置的操作应当安全、方便、省力。8.3.2 夹紧力的确定1)夹紧力的方向夹紧力应朝着主要限位面。主要限位面限制的自由度最多，支承面积较大，夹紧力朝着主要限位面可使工件稳定，夹紧可靠。当有几个夹紧力时，应使主要夹紧力朝着主要限位面。夹紧力方向应有助于定位。如图852(a)所示，夹紧力施加后易使工件向右面滑动而脱离左面的支承。采用图852(b)所示方式夹紧时，能保证定位的可靠性。夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。如图853所示的几种钻孔位置，当夹紧力与切削力、重力(对大型工

16、件而言)的方向都相同时(见图853(a)，所需要的夹紧力最小，夹具结构也比较简单。夹紧力与钻孔轴向力和工件重力都垂直时(见图853(b)，夹紧力要乘以摩擦系数(一般 )后克服这两个力。图853(c)中的加工方式，所需的夹紧力比图853(a)的夹紧力要增大2倍的钻削轴向力和工件重力，夹具结构也比较复杂。2）夹紧力作用点的确定 夹紧力要有着力点。即夹紧力要落在支承面积之内，否则夹紧时将破坏工件的定位，如图854所示夹紧力要落在工件刚性好的部位。对于刚性较差的工件，要特别注意减少夹紧力造成的变形。图855(a)所示为箱体零件的夹紧方案，夹紧力不应作用在箱体的顶面，而应作用在刚性好的凸边上，如果不能在

17、凸边上夹紧，则应将单点夹紧力改为三点浮动夹紧(图855(b)，以减少箱体顶面的变形。 夹紧力作用点应靠近工件加工面。夹紧力作用点离工件加工表面愈远，加工时愈容易振动，必要时需在加工表面旁边增设辅助支承和夹紧点。3) 夹紧力的大小在加工过程中，工件受到切削力、惯性力及重力的作用，夹紧力要克服上述力的作用，保证工件的工作位置不变。如果工件在这些力的作用下产生瞬间的少量位移，即为夹紧失效。因此，要以对夹紧最不利的瞬间状态来估算所需的夹紧力。同时，对于受力状态复杂的工件，通常只考虑主要因素的影响，略去次要因素，再考虑安全系数，以使计算过程简化。图856(a)为某阀体加工的双头、双工位组合机床夹具的实例

18、。工件以一面双孔定位，在I工位由镗车动力头l上的多刀对法兰的外圆和端面进行加工；到工位由八支5mm的钻头钻孔，两面同时加工。 I工位情况分析。刀具以镗车方式切削，切削力的大小和方向在加工过程中都在变化。工件夹紧失效的可能性是 转动和 倾覆，对 转动，两面同时加工，瞬间状态无法预计，切削力不能算抵消，只能算叠加。由于定位销有配合间隙，若靠定位销阻止转动，则在刀具切入的瞬间工件可能有一定的转动而失效，所以计算时只能考虑由摩擦力阻止转动。 倾覆的可能性相对较小。 工位情况分析。夹紧失效的可能性是工件 倾覆，两面同时加工，但不可能使钻头在同一瞬间切入，所以按单面切削计算。由于钻孔的轴向力相当大，工位的

19、倾覆力比I工位的大得多，所以I工位的 倾覆可忽略。 I工位夹紧力估算。如图856(b)所示，将各把刀具的切削力算出，并根据实际加工状况折算成一个合力 夹紧力 按下式计算： 工位夹紧力估算。将八支钻头的切削力算成合力 及其作用线平均高度H，如图856(c)所示，所需夹紧力 按下式计算： 上述计算结果， 约为 约为 安全系数K一般按下式计算各种因素的安全系数见表85。8.3.3 基本夹紧机构夹具用手动夹紧时，必须采用具有增力和自锁特性的夹紧机构。基本夹紧机构的形式有斜楔、螺旋和偏心三种。1) 斜楔夹紧机构图857为几种用斜楔夹紧机构夹紧工件的实例。图857(a)是在工件上钻互相垂直的 mm、 mm

20、两个孔，工件装入后，用锤击楔块大头、夹紧工件。加工完毕后，锤击斜楔小头，松开工件。用斜楔直接夹紧工件的夹紧力不大，操作不方便，生产中较多采用斜楔和其他机构的联合机构。图857(b)是将斜楔与滑柱合成一种夹紧机构，可以手动，也可以气压驱动。图857(c)是由端面斜楔与压板组合而成的夹紧机构。斜楔的楔角是斜楔夹紧机构的主要参数，它对斜楔的增力比、自锁性、夹紧行程及操作性能都起决定性的作用。(1) 斜楔的夹紧力与增力比斜楔夹紧机构的驱动力与夹紧力按下式计算(推导从略)：夹紧力与作用力之比称为增力比从上式可知：楔角 愈小，增力比愈大；摩擦角(摩擦系数)愈大，增力比愈小。(2) 斜楔自锁条件根据力学定义

21、，自锁条件是压力角(此处是斜楔升角)小于摩擦角，即：对于金属材料为保证自锁的可靠性，手动夹紧机构一般取 。用气压或液压装置驱动的斜楔不需自锁，可取 斜楔的夹紧行程斜楔向工件夹紧的行程h与推动斜楔前进的距离s(见图858)有如下关系： ，说明楔角愈小，对工件夹紧的行程也愈小，操作时动作愈慢。综上分析，楔角取大，增力小，自锁性差；楔角取小，增力大，自锁性好，但夹紧行程小，动作慢。图857(b)中采用的双重斜角能较好地解决这一矛盾。2) 螺旋夹紧机构由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构，称为螺旋夹紧机构。螺钉似一个斜楔绕在一个圆柱体上，所以它的实质也是斜楔。其特点是楔角很小，因此螺旋夹紧机构

22、的增力比很大，自锁性很好。由于斜楔绕在圆柱体上，它的夹紧行程几乎不受限制，但最大的问题是夹紧的动作慢，需要与其他元件结合使用来解决这个问题。图859是直接用单个螺钉夹紧工件的机构。但这两种结构在使用时都存在问题：图859(a)中的螺钉直接在工件表面上转动。会损伤工件表面。解决这一问题的办法是采用图859(b)所示的压块。图859(c)所示的夹紧机构在装卸工件时，要将螺母全部拧出，操作很费时。图860所示的快速螺旋夹紧机构为改进上述结构的部分实例。图860(a)是使用开口垫圈和小螺母结构，工件的孔径必须大于螺母的最大直径。将螺母松开，即可将开口垫圈抽出，再卸下工件。图860(b)是快卸螺母，旋松

23、螺母并倾斜一角度，可顺光孔卸下螺母。图860(c)是螺旋钩形压板，松开后可将压板转开，便于工件的装卸。这种压板所占空间较小，但夹紧力不大。图861为几种螺旋压板机构。设计夹具时，可参阅夹具设计手册，尽量在标准结构中选择合适的夹紧装置。螺旋夹紧机构的夹紧力大小可直接按螺钉的设计规范，根据螺钉的直径确定。偏心夹紧机构偏心夹紧机构的工作原理如图862所示。圆偏心轮的回转中心02与几何中心Ol间有一个偏心距 ，手柄下压，偏心轮将工作夹紧。若以02为圆心，以r为半径画圆(虚线圈)，便把偏心轮分成了三个部分，其中虚线圆部分是个“基圆盘”，另两部分是两个相同的弧形楔。当偏心轮绕02顺时针转动时，相当于一个弧

24、形楔逐渐楔人“基圆盘”与工件之间，夹紧工件。所以，偏心夹紧的实质还是斜楔的作用。(1)园偏心轮的夹紧行程及工作段如图863所示，将圆偏心轮基圆从 的半周拉直，得到弧形楔的展开图(图863(b)，可见弧形楔各点的楔角 是变化的，并且当偏心轮从 转到 时，其夹紧行程为2 。设轮周上任意点x的回转角为 (见图863(a)， 和 在图863(b)中是分别垂直于偏心盘轮廓面和基圆的，显然这两线的夹角 为该点的楔角。根据正弦定理： 圆偏心轮的工作转角一般小于 。因为转角太大，不仅操作费时，也不安全。工作转角范围内的那段轮周称为圆偏心轮的工作段。常用的工作段是 或 。在 范围内，升< 。在 范围内，升

25、角由大到小，夹紧力增大；但夹紧行程较小 )(2) 圆偏心轮的自锁条件圆偏心轮的自锁条件应与斜楔的自锁条件相同，即：由于回转销的直径较小，忽略 上式可改写为圆偏心轮的夹紧力由于圆偏心轮工作段各点的楔角不同，因此各点的增力比也是不等的。近中间段的楔角大，增力比小。需要估算夹紧力时，可查阅机床夹具设计手册。采用偏心夹紧机构时，很少用偏心轮直接夹紧工件，常和其他元件联合使用。图864是几种利用偏心原理的夹紧机构。图865是标准偏心轮结构。8.3.4 联动夹紧机构在机械加工中，根据工件的结构特点和生产率要求，常需要对一个工件施加几个夹紧力，或者在一个夹具中同时装几个工件，此时采用联动夹紧机构，只需操作一

26、个手柄就能完成夹紧动作。1) 件联动夹紧机构图866(a)是在互相垂直的两面同时对工件夹紧的夹具。螺母对压板1向下夹紧的同时，拉压板2顺时针转动压紧工件。松开时，压板还能快速退离工件。图866(b)为两力同向的单件联动夹紧机构。左压板下压时，螺栓将杠杆4左部上拉，使右压板也同时夹紧工件。图867为四力联动的单件联动夹紧机构，其夹紧力是互相交叉的。夹紧过程是：在夹具上开有如图867(b)所示的圆孔空腔，腔内注满液性塑料，夹紧时转动手柄1使偏心轮2推动柱塞10，由液性塑料把压力传到四个滑柱6，滑柱向外推动两对压板4和5，使之同时夹紧工件。加工完毕后，反转手柄松开偏心轮，拉簧8将压板自动松开，压回四

27、个滑柱6，就可卸下工件。2）多件联动夹紧机构多件联动夹紧机构多用于夹紧中、小型工件，它在铣床夹具中用得较为广泛，是提高生产率的有效措施。根据夹紧的方向不同。多件联动夹紧机构主要有以下两种形式：(1) 平形式多件夹紧如图868所示，夹紧力方向与工件排列方向垂直，各个夹紧力互相平行，理论上分配到各个工件的夹紧力>应相等，即：但是，若采用刚性压板(见图868(a)，由于工件尺寸有误差，理论上只有两个工件被压紧，其余工件夹不住。为了能均匀地夹住工件，夹紧元件必须做成浮动的。如图88(b)所示，采用摆动压块，且两个摆块之间也要浮动。连续式多件夹紧如图869所示，夹紧力的作用方向与工件排列方向相同，

28、忽略摩擦力的因素，每个工件所受到的夹紧力与施加的总夹紧力相等。由于夹紧时的工件顺着夹紧的方向要有一定量的移动，定位元件也要能在此方向浮动。另外，因工件的尺寸和形状有误差，沿工件排列方向上有累积误差。835 定心夹紧机构当工件的工序基准是定位基面的对称中心时，用定心夹紧机构可避免因定位基面的尺寸误差所引起的基准位移误差。如图870所示的夹紧装置，各夹紧元件作同步、等速移动，夹紧时能自动对中。定心夹紧机构的定位元件也是夹紧元件，在夹紧的同时完成定位。实现定心夹紧的原理主要有以下两种：1) 等速移动定心央紧机构此类机构是利用定心夹紧元件的等速移动来实现定心夹紧的，其工作原理如图87l所示。图871(

29、a)为左右螺旋机构，图871(b)为斜楔一一滑柱机构，图87l(c)为铰链杠杆机构。图872(a)所示的定心夹具，用两个V形架钳口1定心夹紧工件。两个V形架本身具有上下自动对中的功能，再通过等螺距的左、右螺旋带动两个滑座2等速移动，实现左、右方向的自动对中。理论上，不管工件直径有多大误差，定位基准的位置是不变的。图872(b)是一个斜楔滑柱定心夹紧机构。拉杆3向左拉动时(气压或液压传动)，三个滑块4沿斜楔5的斜槽涨开，使工件内径定心并被夹紧。2) 弹性定心夹紧机构这类机构的特点是利用薄壁弹性元件受力后的均匀弹性变形使工件定心并被夹紧。图873(a)是一个弹簧心轴。工件以内孔和端面在弹性筒夹4、

30、定位套3上定位。当拉杆1带动螺母5和弹性筒夹4向左移动时，夹具体2上的锥面使轴向开槽的弹性筒夹径向涨大而从工件孔内对工件定心夹紧。图873(b)是液性介质的弹性心轴。拧紧加压螺钉7，使柱塞8对密封腔内的液性塑料施加压力，迫使薄壁套10产生均匀的径向变形(涨开)。从而将工件定心并夹紧。8.4.1 钻床夹具在钻床上钻孔，重要的工艺要求是孔的位置精度。孔的位置精度不便用试切法获得，用划线法加工能获得的位置精度和生产率都很低；用块规、样板等找正虽然精度高一些，但生产率更低。所以在成批生产时，常使用钻床夹具。通过钻床夹具上的钻套引导刀具进行加工，既保证位置精度，又可提高刀具的刚性，使加工质量和生产率都得

31、到显著提高。在机床夹具总量中。钻床夹具占的比例最大。钻床夹具因其使用钻套的特征，习惯上称为钻模。1)钻套钻套钻模上特有的元件，钻头、铰刀等孔加工刀具通过钻套再切人工件，一方面确定了加工孔的位置，一方面在紧靠加工面的地方给予刀具引导，提高刀具系统的刚性，并防止其在加工过程中偏斜。1)钻套类型按钻的结构和使用情况，可分为固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种类型，其中前三种钻套都已标准化。 固定钻套。如图874(a)所示，固定钻套有A、B型两种，与夹具体采用H7n6或H7r6配合，其结构简单，钻孔精度较高，适用于单一钻孔工序的小批量生产。 可换钻套。当工件为单一钻孔工序、大批量生产时，要考虑钻

32、套磨损后的更换问题。如图874(b)所示，在钻套与钻模板之间加衬套，衬套与钻模板用过盈配合，衬套与钻套用间隙配合，使钻套的更换不会造成钻模板的磨损。为防止钻孔时钻套转动和滑出，一侧要用螺钉压紧。 快换钻套。当工件需钻、扩、铰多工步加工时，在工步间需要更换不同孔径的钻套。为使钻套的更换方便迅速，快换钻套采用图874(c)所示的结构。更换时，将钻套逆时针转至缺口对螺钉即可取出。钻孔时，摩擦力是顺时针方向，钻套不会脱出。螺钉与钻套在轴向还留有一点间隙，不直接压紧钻套 特殊钻套。当标准钻套不能适用时，要根据工件的具体要求设计特殊钻套，如图875所示。图875(a)是加长钻套，用于加工在凹面上的孔。由于

33、钻套的导向尺寸H和排屑空间的高度h要按一定规范设计，所以加长钻套就设计成“缩节”形。图875(b)为斜面钻套。如果工件孔口端面与孔不垂直，只有采用这样的钻套才能够钻孔。为尽可能增加钻头刚度，避免钻头引偏或折断，排屑空间的高度h要尽量小。图875(c)为小孔距钻套，用一个定位销确定钻套的周向位置。(2) 钻套的尺寸和材料一般钻套导向孔的基本尺寸取刀具的最大极限尺寸，公差带用F7或F8。用于铰孔的钻套，粗饺用G7，精铰用G6。钻套的导问尺寸H一般取 (孔径)。H大，导向性好，刀具刚度提高，加工精度高，但钻套与刀具的摩擦也大，钻套易磨损。排屑空间h是钻套底部到工件表面的空间，增大h值可使切屑流出顺畅

34、，但刀具钻孔时的刚度和加工孔的精度都会降低。钻削易排屑的铸铁时，取 ；钻塑性材料时，取 。工件精度要求高时，可 ，使切屑全部从钻套中排出钻套材料一般用T10A淬火，或20钢渗碳淬火。2）钻模板钻模板用于安装钻套，并确保钻套在钻模上的正确位置。常见的钻模板有以下几种(1) 固定式钻模板 钻模板用机械联接的形式固定在夹具体上，如图876所示。在装配时可通过调整来保证钻套的位置，减少了加工难度，因而使用较为广泛。 (2) 铰饺式钻模板当钻模板妨碍工件装卸或钻孔后要攻螺纹，要求钻模板让位时，可采用如图877所示的铰链式钻模板。 图中钻模板2的左端通过铰链销6与铰链座4连接，钻模板放下时，由支承钉3及铰

35、链座两侧面定位。钻孔时，由菱形螺母1将钻模板锁住。铰链式钻模板因存在配合间隙，使钻套的位置精度比固定式钻模板略低。为避免钻模板的受力变形，一般不允许将夹紧装置装在钻模板上，使钻模板承受夹紧力的反作用力。 (3) 可卸式钻模 可卸式钻模板不与夹具体联接。而是将钻模板和工件一起夹紧，装卸工件时先要卸下钻模板，操作较麻烦，但精度比较高。3)钻模的主要类型(1) 固定式钻模固定式钻模在加工一批工件的过程中，钻模的位置固定不动。这种钻模主要用于在立式钻床上加工直径较大的单孔，或在摇臂钻床上加工平行孔系(2) 回转式钻回转式钻模可按分度要求而绕一固定轴线每次转过一定的角度。当加工分布在同一平面内围绕轴线的

36、平行孔系，或在圆柱面上成辐向分布的径向孔系时，工件能在一次安装中靠分度装置带动夹具体回转，依次加工各孔，生产率高，精度也容易得到保证。(3) 翻转式钻模当工件有几个面上要钻孔时，钻模不在机床上固定，可用手翻转至不同的方向进行钻孔。这种钻模称为翻转式钻模(见图857(a)，一般用于在较小的工件上钻孔。(4) 盖板式钻模大型工件的钻孔可采用盖板式钻模，即将钻模装在工件上，在工件上定位和夹紧。盖板式钻模省去了夹具体，使钻模结构大为简化。8.4.2 铣床夹具铣床夹具都固定安装在铣床工作台上。由于铣削加工一般切削用量较大，且为断续切削，因此，设计铣床夹具时，要注意工件的装夹刚性及夹具在机床上的安装稳定性

37、。铣床夹具结构如图867所示。以下讨论铣床夹具的一些结构特点。 1) 定位键图878所示的是定位键结构及其安装。一般在铣床夹具底部开纵向槽，定位键分置于槽的两头，并用埋头螺钉固定。定位键分开愈远。定向精度就愈高定位键有矩形和圆形两种。用圆形定位销作定位键用(见图878(d)，它制造方便；但容易磨损，因而较少使用。矩形定位键有A、B两种型号，A型矩形键(见图矿78(b)上、下尺寸相同，用于定向精度要求不高的场合。B型矩形键(见图878(c)在键的一侧开槽形成台阶，上、下部分分别与夹具体和铣床工作台的丫形槽形成不同的配合 2) 对刀装 铣床夹具多用对刀块确定刀具与夹具的相对位置。对刀装置一般安装在

38、夹具体上，在铣刀进给所经过的部位。根据工件加工表面的形状，应选择相应的对刀块结构形式。图879所示为几种对刀装置。图879(a)为只对一个高度位置，用于铣平面；图879(b)为对上下、左右两个位置，适用于铣直角或槽；图879(c)为用一个V形面对刀，主要用于圆弧形加工面对刀；图879(d)为一种特殊形式的对刀块，适用于特定的对称成形面。 为方便对刀，避免对刀块直接与刀具接触，对刀时，要在对刀块与刀具之间加一塞尺，将塞尺轻轻插入刀具与对刀块之间，调整刀具相对于夹具的位置。到与塞尺稍有摩擦即到位。所以设计对刀块时，其对刀面应比加工位置低一个塞尺厚度，从对刀面到相应的定位元件的尺寸为对刀块的位置尺寸

39、，在设计和装配时须严格把握。塞尺的形状有平塞尺和圆柱形塞尺等，其厚度或直径一般为355mm。对刀块和塞尺均已标准化，设计时可查阅夹具设计手册。3) 铣床夹具的夹具体铣床夹具的夹具体不仅要有足够的刚度。还要求稳定性好。设计时，应限制其高、宽之比 (见图880(a)，以降低夹具的重心。此外，为方便夹具在铣床工作台上的固定，夹具体上应设置耳座。凸台式耳座(见图880(b)适用于铸造夹具体，它的平面加工比较方便。夹具体用钢块制成时，则采用内凹式耳座(见图880(c)。耳座的具体结构尺寸要根据铣床工作台规格，参考夹具手册进行设计。小型夹具体一般两端各设一个耳座。夹具体较宽时，可在两端各设置两个耳座，两耳

40、座的距离应与工作台上两T形槽的间隔距离一致。当夹具较重，需要行车吊运时，夹具体两端还应设置吊装孔或吊环等。8.4.3 车床夹具 车床夹具与其他夹具最大的不同是，夹具装在车床主轴上并与工件一起旋转，要保证工件的回转轴线位置，以及平衡和安全性等。1) 车床夹具的类型车床上可选用的通用夹具较多，遇工件形状比较复杂或生产率要求很高，通用夹具不适用时，才需设计专用车床夹具。根据工件形状、结构和加工要求的不同，车床夹具有多种形式，图881为几种车床夹具类型的示意图。图881(a)所示为加工盘类工件的夹具，且主要定位面与回转轴线垂直。这类车床夹具悬伸长度短；类似于花盘，结构比较简单紧凑。图88l(b)所示为

41、加工较长工件的夹具，其形式类似于两顶尖装夹。图881(c)是加工非回转体零件的夹具，其主要定位面与回转轴线平行。为了工件的定位，夹具体需设计成角铁状，称角铁式车床夹具，这也是结构较为复杂的车床夹具。图88l(d)是用于加工以回转面作为主要定位面工件的夹具，主要采用定心夹紧机构。2) 夹县与车床主轴的联接车床夹具与车床主轴的联接精度对夹具的回转精度有决定性的影响。因此，要求夹具的回转轴线与车床主轴轴线的同轴度误差尽量小根据车床夹具径向尺寸的大小，它在车床主轴上的安装主要有以下几种方式： 对于径向尺寸D小于140mm，或 的小型夹具，一般通过锥柄安装在车床主轴锥孔中，并用螺栓拉 紧。这种连接方式定

42、心精度较高(见图88l(b)。 对于径向尺寸较大的夹具，一般通过过渡盘与车床主轴连接。两者配合处的形状取决于主轴前端的结构。图881(a)所示过渡盘3的定位孔与车床主轴轴颈按H7h6或H7js6配合，用螺纹紧固，轴向端部靠紧。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开，可用压板5将过渡盘压在主轴上。过渡盘与夹具体之间用端面、止口配合，并用螺钉固定。这种安装方式的安装精度受两个圆柱面配合精度的影响。图881(c)所示的夹具体与机床主轴以圆锥面定位，这种安装方式的精度和刚性都较好，但制造要求也高； 3) 对夹县总体结构的要求 (1) 尺寸 由于加工时夹具随主轴旋转，其结构应力求紧凑，尽可能减小回转半径和悬伸长度。对于角铁式夹具(见图88l(c)，应控制其悬伸长度L与轮廓直径D之比 平衡因夹具要随主轴旋转，如果夹具的重心对轴线偏离将产生离心力，对加工和安全都有很大影响，因此要考虑平衡问题。通常是设置质量或位置可调整的配重块(见图88l(c)中件7)。(3) 夹具体应制成圆形圆形的夹具体符合车床夹具回转的特性。夹具上各元件及工件一般都不允许突出夹具体圆形轮廓之外，以利安全。此外，设计车床夹具时较其他夹具要更多地考虑安全问题。如夹紧机构本身受离心力影响可能使有效的夹紧力减小；为保证自锁的可靠性，多使用螺旋夹紧或采用