第8章各类专用夹具的设计

1、机床夹具设计 主编吴拓 孙英达 第8章各类专用夹具的设计8.1车床夹具8.2铣床夹具8.3钻镗夹具8.4典型数控机床夹具8.5现代机床夹具8.1车床夹具8.1.1车床夹具的分类车床主要用于加工零件的内、外圆柱面、圆锥面、回转成形面、螺纹以及端平面等。上述各种表面都是围绕机床主轴的旋转轴线而形成的，根据这一加工特点和夹具在机床上安装的位置，将车床夹具分为两种基本类型。1.安装在车床主轴上的夹具2.安装在滑板或床身上的夹具8.1.2车床常用通用夹具的结构1.三爪自定心卡盘8.1车床夹具图8-1三爪自定心卡盘8.1车床夹具图8-2四爪单动卡盘2.四爪单动卡盘8.1车床夹具图8-3内、外拨动顶尖a)外

2、拨动顶尖b)内拨动顶尖3.拨动顶尖8.1车床夹具8.1.3车床专用夹具的典型结构图8-4端面拨动顶尖8.1车床夹具1.心轴类车床夹具图8-5顶尖式心轴1轴肩2心轴3工件4顶尖5垫圈6螺母8.1车床夹具图8-6锥柄式心轴2.角铁式车床夹具8.1车床夹具图8-7角铁式车床夹具8.1.4车床夹具的设计特点车削运动是一种旋转运动，因而车床夹具的设计具有如下特点：8.1车床夹具1)因为整个车床夹具随机床主轴一起回转，所以要求它结构紧凑，轮廓尺寸尽可能小，重量要尽量轻，重心尽可能靠近回转轴线，以减小惯性力和回转力矩。8.1车床夹具图8-8车气门杆的角铁式夹具8.1车床夹具2)应有消除回转中的不平衡现象的平

3、衡措施，以减小振动等不利影响。3)与主轴连接部分是夹具的定位基准，应有较准确的圆柱孔(或圆锥孔)，夹具的定位元件或装置必须保证工件加工部分的轴线与机床主轴的回转轴线重合，其结构形式和尺寸，依照具体使用的机床而定。4)为使夹具使用安全，应尽可能避免有尖角或凸起部分，必要时回转部分外面可加防护罩。5)夹紧力要足够大，自锁可靠，还要防止夹具变形。8.2铣床夹具8.2.1铣床夹具的分类铣床夹具按使用范围，可分为通用铣夹具、专用铣夹具和组合铣夹具三类；按工件在铣床上加工的运动特点，可分为直线进给夹具、圆周进给夹具、沿曲线进给夹具(如仿形装置)三类；还可按自动化程度和夹紧动力源的不同(如气动、电动、液压)

4、以及装夹工件数量的多少(如单件、双件、多件)等进行分类；其中，最常用的分类方法是按通用、专用和组合进行分类。8.2.2铣床常用通用夹具的结构铣床常用的通用夹具主要有平口台虎钳，它主要用于装夹长方形工件，也可用于装夹圆柱形工件。8.2铣床夹具图8-9机用平口台虎钳的结构1台虎钳体2固定钳口3、4钳口铁5活动钳口6丝杆7螺母8活动座9方头10压板11紧固螺钉12回转底盘13钳座零线14定位键8.2铣床夹具8.2.3典型铣床专用夹具结构1.铣削键槽用的简易专用夹具 2.加工壳体的铣床夹具图8-10铣削键槽用的简易专用夹具1V形块2压板3螺栓4工件5定位键6对刀块8.2铣床夹具8.2.4铣床夹具的设计

5、特点铣床夹具与其他机床夹具的不同之处在于：它是通过定位键在机床上定位，用对刀装置决定铣刀相对于夹具的位置。1.铣床夹具的安装8.2铣床夹具图8-11加工壳体的铣床夹具1夹具体2支承板3压板4螺母5对刀块6大圆柱销7球头钉8铰接板9螺杆10菱形销11定向键8.2铣床夹具图8-12定位键及其连接8.2铣床夹具图8-13对刀装置1对刀块2对刀平塞尺3对刀圆柱塞尺2.铣床夹具的对刀装置8.2铣床夹具图8-14标准对刀塞尺a)平塞尺b)圆柱塞尺8.3钻镗夹具8.3.1钻床夹具在钻床上进行孔的钻、扩、铰、锪、攻螺纹加工所用的夹具称为钻床夹具。钻床夹具是用钻套引导刀具进行加工的，所以简称为钻模。钻模有利于保

6、证被加工孔对其定位基准和各孔之间的尺寸精度和位置精度，并可显著提高劳动生产率。1.钻床夹具的分类(1)固定式钻模(2)回转式钻模(3)移动式钻模8.3钻镗夹具图8-15专用回转式钻模1钻模板2夹具体3手柄4、8螺母5把手6对定销7圆柱销9快换垫圈10衬套11钻套12螺钉8.3钻镗夹具图8-16移动式钻模1夹具体2固定V形块3钻模板4、5钻套6支座7活动V形块8手轮9半月键10钢球11螺钉12、13定位套8.3钻镗夹具图8-1760翻转式钻模1台肩销2快换垫圈3螺母(4)翻转式钻模8.3钻镗夹具图8-18盖板式钻模1钻模盖板2圆柱销3削边销4支承钉(5)盖板式钻模8.3钻镗夹具(6)滑柱式钻模图

7、8-19滑柱式钻模的通用结构1夹具体2滑柱3锁紧螺母4钻模板5套环6手柄7交错轴斜齿轮轴8.3钻镗夹具2.钻床夹具的设计特点2)钻模板是供安装钻套用的，应有一定的强度和刚度，以防止变形而影响钻套的位置和引导精度。3)为减少夹具底面与机床工作台的接触面积，使夹具放置平稳，一般都在相对钻头送进方向的夹具体上设置四个支脚。8.3钻镗夹具图8-20标准钻套a)、b)固定钻套c)可换钻套d)快换钻套8.3钻镗夹具图8-21特殊钻套a)加长钻套b)斜面钻套c)小孔距钻套d)可定位、夹紧钻套8.3钻镗夹具8.3.2镗床夹具镗床夹具通常称为镗模。镗模是一种精密夹具，它主要用来加工箱体类零件上的精密孔系。镗模和

8、钻模一样，是依靠专门的导引元件镗套来导引镗杆，从而保证所镗的孔具有很高的位置精度。采用镗模后，镗孔的精度可不受机床精度的影响。1.镗模的组成8.3钻镗夹具图8-22加工磨床尾架的镗模1镗套2镗模支架3支承钉4夹具底座5铰链压板6压紧螺钉7螺母8活节螺栓9定位斜块10支承板11固定耳座8.3钻镗夹具2.镗套(1)固定式镗套(2)回转式镗套8.3钻镗夹具图8-23回转式镗套a)滑动镗套1轴承套2镗套3键槽b)滚动镗套1镗套2滚动轴承3轴承盖世4镗模支架8.4典型数控机床夹具1)数控机床夹具应有较高的精度，以满足数控加工的精度要求。2)数控机床夹具应有利于实现加工工序的集中，即可使工件在一次装夹后能

9、进行多个表面的加工，以减少工件装夹次数。3)数控机床夹具的夹紧应牢固可靠、操作方便；夹紧元件的位置应固定不变，防止在自动加工过程中，元件与刀具相碰。4)每种数控机床都有自己的坐标系和坐标原点，它们是编制程序的重要依据之一。图8-24液动三爪自定心卡盘a)卡盘b)工作液压缸1平衡块2杠杆3卡爪4楔槽轴5活塞8.4典型数控机床夹具8.4.1数控铣床夹具1.对数控铣床夹具的基本要求图8-25防止刀具与夹具元件相碰8.4典型数控机床夹具1)为保持零件安装方位与机床坐标系及程编坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸联系。2)为保持工件在本

10、工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，从而防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刀具在加工过程中发生碰撞。3)夹具的刚性与稳定性要好。2.常用数控铣床夹具种类1)组合夹具：适用于小批量生产或研制时的中、小型工件在数控铣床上进行铣削加工。2)专用铣削夹具：是特别为某一项或类似的几项工件设计制造的夹具，一般在批量生产或研制时非要不可时采用。8.4典型数控机床夹具3)多工位夹具：可以同时装夹多个工件，可减少换刀次数，也便于一边加工，一边装卸工件，有利于缩短准备时间，提高生产率，较适宜于中批量生产。4)气

11、动或液压夹具：图8-26真空夹具1待加工零件2定位孔3定位销4夹具体5密封槽6空气槽8.4典型数控机床夹具5)真空夹具：适用于有较大定位平面或具有较大可密封面积的工件。8.4.2数控钻床夹具数控钻床是数字控制的以钻削为主的孔加工机床。在数控机床的发展过程中，数控钻床的出现是较早的，其夹具设计原理与通用钻床相同。结合数控钻削加工的特点，在夹具的选用上应注意以下几个问题：1)优先选用组合夹具。2)在保证零件的加工精度及夹具刚性的情况下，尽量减少夹压变形，选择合理的定位点及夹紧点。3)对于单件加工工时较短的中小零件，应尽量减少装卸夹压时间，采用各种气压、液压夹具和快速联动夹紧方法以提高生产效率。8.

12、4典型数控机床夹具4)为了充分利用工作台的有效面积，对中小型零件可考虑在工作台面上同时装夹几个零件进行加工。5)避免干涉。6)如有必要时可在夹具上设置对刀点。8.4.3加工中心机床夹具8.4典型数控机床夹具加工中心机床是一种功能较全的数控加工机床。在加工中心上，夹具的任务不仅是装夹工件，而且还要以各个方向的定位面为参考基准，确定工件编程的零点。在加工中心上加工的零件一般都比较复杂，零件在一次装夹中，既要粗铣、粗镗，又要精铣、精镗，需要多种多样的刀具，这就要求夹具既能承受大切削力，又要满足定位精度要求。加工中心的自动换刀(ATC)功能又决定了在加工中不能使用支架、位置检测及对刀等夹具元件。加工中

13、心的高柔性要求其夹具比普通机床结构紧凑、简单，夹紧动作迅速、准确，尽量减少辅助时间，操作方便、省力、安全，而且要保证足够的刚性，还要灵活多变。根据加工中心机床特点和加工需要，目前常用的夹具结构类型有专用夹具、组合夹具、可调整夹具和成组夹具。8.5现代机床夹具8.5.1组合夹具组合夹具早在20世纪50年代便已出现，现在已是一种标准化、系列化、柔性化程度很高的夹具，它由一套预先制造好的具有不同几何形状、不同尺寸的高精度元件与合件组成，包括基础件、支承件、定位件、导向件、压紧件、紧固件、其他件、合件等。使用时按照工件的加工要求，采用组合的方式组装成所须的夹具。根据组合夹具组装连接基面的形状，可将其分

14、为槽系和孔系两大类，槽系组合夹具的连接基面为T形槽，元件由键和螺栓等元件定位紧固联接；孔系组合夹具的连接基面为圆柱孔组成的坐标孔系。1. T形槽系组合夹具8.5现代机床夹具1)小型系列组合夹具，主要适用于仪器、仪表和电信、电子工业，也可用于较小工件的加工。2)中型系列组合夹具，主要适用于机械制造工业。3)大型系列组合夹具，主要适用于重型机械制造工业。2.孔系组合夹具3.组合夹具的特点1)组合夹具元件可以多次使用，在变换加工对象后，可以全部拆装，重新组装成新的夹具结构，以满足新工件的加工要求，但一旦组装成某个夹具，则该夹具便成为专用夹具。8.5现代机床夹具2)和专用夹具一样，组合夹具的最终精度是

15、靠组成元件的精度直接保证的，不允许进行任何补充加工，否则将无法保证元件的互换性，因此，组合夹具元件本身的尺寸、形状和位置精度以及表面质量要求高。3)这种夹具不受生产类型的限制，可以随时组装，以应生产之急，可以适应新产品试制中改型的变化等。4)由于组合夹具是由各标准件组合的，因此刚性差，尤其是元件连接的接合面接触刚度对加工精度影响较大。5)一般组合夹具的外形尺寸较大，不如专用夹具那样紧凑。8.5现代机床夹具图8-27T形槽系组合夹具的元件a)基础件b )支承件c)定位件d)导向件e)夹紧件f)紧固件g)其他件h)合件8.5现代机床夹具8.5.2模块化夹具模块化夹具是一种柔性化的夹具，通常由基础件和其他模块元件组成。8.5现代机床夹具图8-28盘形零件钻径向分度孔的T形槽系组合夹具1基础件2支承件3定位件4导向件5夹紧件6