典型夹紧机构与专用机床夹具

典型夹紧机构与机床夹第五节的夹一、夹紧装置的组成及基本要求图9-33夹紧的铣床夹1－压 2－铰链 3－活塞 4－ 5－活1（1）（2）1）中间传递机构它是在动力装置与夹紧元件之间，传递夹紧力的机构。其主2）图9-33所示是夹紧的铣床夹具。其中，缸4、活塞5、活塞杆3组成了动力装置，铰链臂2和压板1等组成了铰链压板夹紧机构，压板1是夹紧元件。2（1）（2）夹紧力的大小要适当、稳定。既要保证工件在整个加工过程中的位置稳（3）夹紧装置的复杂程度与生产类型相适应。工件的生产批量越大，允许设（4）工艺性好，使用性好。其结构应尽量简单，便于制造和维修；尽可能使二、夹紧力的确定（1）9-34夹紧力作用。图9-34所示为夹紧力朝向主要定位面的示例。图a中，工件以左端面与定位元件 度要求。图ｂ中，夹紧力朝向Ｖ形块的Ｖ形面，使工件装夹稳定可靠。9-35别加力和一力两9-36紧力与切削力、重力的关a对第一定位基面施加 ，对第二定位基面施加 图b、c所示施加 ，使两定位基面同时受到夹紧力的作用。 位支承面，应最后作用 应先作用（2）夹紧力的方向应方便装夹和有利于减小夹紧力，最好与切削力、重力方9-36图a夹紧力 图b夹紧力 图c夹紧力 图d夹紧 与切削 、重 垂直，夹紧力最大图e夹紧 与切削 、重力反向，夹紧力较大由上述分析可知图a、b应优先选用，图c、e次之，图ｄ， 3 （9-17式中——安全系数，与加工性质（粗、精加工）、切削特点（连续、断续切 三、典型夹紧机构1.相垂直的、两组孔，工件装入后，锤击斜楔大头，夹紧工件；加b成一种夹紧机构，一般用气压或驱动。图c是由端面斜楔与压板组合而（1）图9-41a为斜楔在外力作用下的受力情况建立静平衡方程式： ，（9-18式 ——斜楔对工件的夹紧力，单位 ——斜楔升角，单位为（——加在斜楔上的原始作用力，单位 ——斜楔与工件间的摩擦角（——斜楔与夹具体间的摩擦角（）9-41的受力分 ， 时，可用下式作近似计算（9-19（2）当加在斜楔上的原始作用 反，如图9-41b所示。从图中可见，要自锁，必须满足下式：所 （9-20 ；用或气压驱动的斜楔，可取 3）夹紧 与原始作用 之比称为扩力比或增力系数， 表示，（9-21 。可见，斜楔具有扩力作用， 图9-41c所示， 是斜楔夹紧行程， （9-229-42夹紧机 受到斜楔长度的限制，要增大夹紧行程，就得增大斜角 如图9-40b所示，大斜 段使滑柱迅速上升，小斜 段确保自锁9-42（1）单个螺旋夹紧机构直接用螺钉或螺母夹紧工件的机构，称为单个螺旋夹9-42a压块（ ）。图9-43a、b所示，A型的端面光滑，用于夹紧已加工表面；B型的端面有齿纹，用于夹紧毛坯面。当要求螺钉只移动不转动时，可采用图c所示结构（ 速螺旋夹紧机构。（2）9-44压板夹紧机9-44abcd9-459-45动回转钩形压板9-46心夹紧机9-46ab图9-47所示是常用的铰链夹紧机构的三种基本结构，图a为单臂铰bc9-47夹紧机机构适用于多点、多件夹紧，在气动、夹具中获得广泛应用。（1）9-48定心夹紧心9-49定心夹紧机（2）弹簧夹头、液性塑料夹头等。图9-50为弹簧夹头的结构。9-50簧夹9-51动压头和四点双向浮动夹紧1浮动9-52向式多件夹紧机1—压板2—夹具3—滑柱4—偏心5—导轨6—螺杆7—顶杆，8—连杆如图9-51所示，多点夹紧机构中有一个重要的浮构或浮动元1，在夹紧工件的过程中，若有一个夹紧点接触，该元件就能摆动（图a）或移动（b），c个夹紧点，通过浮动元件1实现对工件的夹紧，调节杠杆 图2- 多件夹紧机◦nnm,",",,','—，＇'.'.1W ,匕＿响＿＿＿＿亟琛畛窃～～没够必图6-31图6-31饺链夹紧机◦（四）多位夹在夹紧机构设计中，有时需要同时有儿个点对某个工件夹紧，有时需要同时夹紧儿、二件。为了减少工件装夹时间，提高生产率，往往设计位夹紧机构，即联构。多位天机构是操作一个手柄或用－个动力装置在儿个夹紧位置上同时夹紧一个工件（单件多f二紧）或夹紧儿个工件（多件多位夹紧）后与平行先后多位夹紧三种结构形式。单件多位夹紧如4-90所示为单件多位夹紧机构。它是利用一种联构能同时从各方向上均匀子三 图1-90单件多位（联动）夹紧多件多位夹紧许多工件夹紧。图49a和c表多位都必须保证每个工件紧力q要满足实际的要求而且对工序尺寸造成影响。图b的情况只适用于被加工表面与夹紧

;\I 图4-91多件多位（联动）夹紧=658典型的气压传动系统如图4-96所示。图中所用的雾化器2、减压阀3、止回阀4、分配阀5、调速阀6、压力表7、气缸8=658工件夹紧元件中间 构传动装7图4-95机动夹紧装置的组工件夹紧元件中间 构传动装7气压传动装置一般分为气缸式和薄膜气盒2.常用气缸分为单向作用式和双向作用式两种，如图4-9所示。图a为单向作用气缸，买力肛为式中 活塞直径

叩F单＝－4P1J-p—压缩空气的单位压力7一一一气缸的机械效率，取o.85~0.q弹簧的阻力(N)图b为双向作用气缸。活塞的双向移动均由压缩空气驱动，它用在行程较大或往复均零动力推动的情况，作用力不随行程而变化，两个方向都可以依次工作。令活塞杆直径为－(m)，则在无活塞杆一边的传动力为有杆一边的活塞作用力F

F＝4穴(D2—d 图4-97气缸工作示意 图4- 回转式气缸及应1一夹具2—过渡盘3—主轴4—拉5一过渡盘6-－气缸7-－活塞8—导气接大使用特点来说，气缸又可分为回转式和不动式气缸。在加工时，工件与夹具一起转动－三、磨用气动夹具）则采用回转式气缸。为保证高效和安全，气缸要密封可靠，回转轻便 ＿-3为回转式气缸的典型结构及其在 应用的情况左高速回转时不宜采用回转式气缸，而采用不动式气缸。如图4-99所示，只有拉杆3＝一二一起转动。在加工长棒料时可卸去螺塞6·,将棒料穿人主：气盒的结构及工作三于活塞式气缸一般体积较大，活塞与缸壁间难免会漏气，制造又较复杂，故生－三宝用薄膜式气盒（图-100)。它也有单向和双向作用两种，利用空气压力使薄膜变形而一二宅杆。图4- 不动式气l-－气缸2—活塞3-拉杆 气管接头5－导气管接头6—螺

图4-100了芒市；摩擦部位少，薄膜使用长，可工作到数万次以上。其缺点是推杆的行程受薄膜变形的限制，一般行程仅在0m之内；推力较小，并三芞紧行程增大而下降。（二）夹紧装主作简单省力、动作迅速，使辅助时间大为减少。而夹紧另有其优点：油压可达SOX105~65X105Pa,传动油液不可压缩，比气动夹紧刚性大，工作平稳，夹紧可靠尤噪夹紧装置特别适用于大型工件的加工及切削时有较大冲击的场合。当机床没有艺统时，采用夹具就需要设置站，而导致夹具成本的提高。如果工厂有压缩空气站集中供气，则可采用气—组合夹紧，以避免设置系统而仍能发挥夹紧的优三）气—夹紧装2b为固定式双向作用气缸，通常固定在夹具体上。活塞在压缩空气的推动下，来回往复运动，三三 图3-'.i2a)单向f1用气 b)双向竹用飞图-53所示为单活塞回转式气缸，主要用于需要连续或周期性转动的车啥夹具及分度夹具。使用时将气缸、夹具分别通过过渡盘、安装在机床主轴缸右腔时．活塞向左移动并通过拉杅5拉动三个钩形压板9将工件10夹紧。勹｀勹图3- 回转式气1—导气接 2—活 3－气呈-、7一过渡 5—拉 G一主 8－夹 9—钩形压 1-；L气缸盖上，随气缸一起在轴承内转动。阀体2固定不动，压缩空气可由接头-'三邑道a进入气缸左腔，或由接头3经通道b进入气缸右腔。体与轴间隙应为o.oc广～ 三项1!l在仵迁充分润滑的同时保持密封由于回转式气缸工作时转动，且气缸转动溃扯大，容易损坏机床王轴衵承妇回转式气缸在夹具中逐渐被不动式气缸所代替。图3-55为车床用的一种不动式气缸＄由图可以看出，气缸固定不动，舌塞只仵移动而不转动．装于活塞中邻的拉杅可随机床主轴转动并传递活差的推力。由于拉杆是在滚动轴承内砖动｀故可避免回转式气缸的缺点。＝作用在薄膜上，经托盘4、推杆6

_·1＂1至夹紧机构，回程时依靠弹簧2、3」世复位薄膜式气缸结构简单、零件』废低但由于受薄膜变形撮的限制畸二作行程较短推力也较小，并随着推言

图3-54l—轴2-阀体3、4（三）气动－夹紧系为了综合应用气压夹紧和夹余的优点，可以采用气液联合的增压表置。由于该种装置只利用气源即可获得高压油，因此成本低．方 图3-55车床用的不动式气气液增压装置分为直接作用式和低、高压先后作用式两种。图3-57是直接作用式气－｛夜者压虎钳示意图。工作时，先通过丝杠2将钳口1调至接近工件的位置。然后换向阀．使王缩空气进入气缸的A腔，推动活塞5右移，B腔中的废气经换气阀排出，此时活塞杅4对由腔C（增压缸）加压，并使高压油经油路a进入油腔F（工作缸），推动活塞3左移，即由于工作缸F的活塞面积比气缸活塞杅4的横截而积大得多，故缸活塞3获得 辽 i 互勹－p=(J丿第六节床夹一、车床夹具（1）卡盘和夹头式车床夹具，以工件外圆为定位基面，如三爪自定心卡盘及（2）心轴式的车床夹具，以工件内孔为定位基面，如各种定位心轴（刚性心以锥柄与车床主轴连接。设计心轴时，应注意正确选择工件孔与心轴配合。9-54圆柱心9-55气门顶杆端面的角铁式车床（3）（4）图9-55所示为车气门顶杆端面的角铁式车床夹具。由于该工件是以基面较复杂时，需要设计车床夹具。（1）当夹具采用锥柄与机床主轴锥孔连接时，夹具上最大轮廓直 512当心轴直径大 时，可采用中空结构，以减轻重量（2）（3）（4）a2定心，由通过主轴孔的拉杆1拉紧。9-57具与机床常用的连接，d所示是以主轴前端长圆锥面与夹具过渡盘连接，夹具4通过过渡3的内锥孔与主轴1前端的长锥面相配合定心，并用锁紧螺母2紧固。在锥面配合处用键5连接传递扭矩。二、钻床夹具特点是装有钻套和安装钻套用的钻模板，故上简称为钻模。（1） 夹具体周围留有供夹紧用的凸缘或U形槽。（2）9-58钻1具体2V3偏心压板4钻套5手动拔（3） （4）（5）（1））9-59ab（GB/T2262-91）a型固定钻套；图b为B型固定钻套。钻套安装在钻模板或夹具体中，其配合为 。固定钻套结构简单，钻孔精度高，但钻套磨损后，不易更换）9-59c（GB/T2264-91）的结构。为了克服固定（GB/T2263-91的配合 衬套与钻模板的配合 ，并用钻套螺钉（GB/T2268-91）固定，以防止加工时钻套转动及退刀9-60殊钻9-59准钻9-59d（GB/T2265-91）的结构。适用于工件在应选用快换钻套。快换钻套与衬套的配合为或，衬套与钻模板的配合为或。快换钻套除在其凸缘上有供钻套螺钉压紧的肩台外，还有一个特殊结构的钻套。常用的特殊钻套结构如图9-60a）是加长钻套，加工凹面上的孔，而钻模板又无法接近工件的加工平面时使用；图b）是斜面钻套，用于斜面或圆弧面上钻孔，排屑空间的高 ，可增加钻头钻套导向孔与刀具之间，应保证一定的配合间隙。一般根据所具和工件的加工精度要求来选取钻套导向孔的公差与配合。当钻孔和扩孔时， 粗铰孔时， ；精铰孔时， 图9-61钻套与工件距 的选应配 选取H因素决定。通常 ，当加工精度较高或加工的孔径较小时，可 钻套与工件间应留有适当的排屑空 如图9-61a所示 小，如图9-61b所示，排屑，会加速导向表面的磨损；若太大，排屑方便，但导向性能降低，如图9-61c所示。因此设计时应根据钻头直径及工件材料确定适当的间隙。通常按经验公式选取值：加工铸铁时、黄铜时 加工钢件时 在斜面上钻孔（或钻斜孔）时，可 ，以免钻头引偏孔的位置精度较高时，可 ，使切屑从钻头的螺旋槽中排出钻深孔（孔的长径 ）时，要求排屑畅快， （2）1）9-629-63式钻模9-62式钻模

1—铰链销2—夹具体34—支承5—钻模板6-菱形螺2）1板5的销孔配合 ，与铰链座3的销孔配合 。钻模板53之间的配合为。钻套导向孔与夹具安装面的垂直度可通过调整两个支承钉4的高度加以保证。加工时，钻模板5由菱形螺母6锁紧。使3）可卸式钻模板也叫分离式钻模板。钻模板与夹具体是分离的，成为一个独9-64式钻模1—弹簧2—导向滑柱3—螺钉45—钻模板6—横16干中一]0一对）J咦 LI．图4'一1铣轴端槽的夹 5一V形 已t已t0+

图2-.l53铣斜面t—螺母2—扛扦

（切工艺尺寸计算简三、镗床夹具1（1）1）9-65车床尾座镗1—支架2—镗套34—定位板58—压板6—夹紧7—可调支承9—镗杆10—浮动卡910侧面在定位板3、4及可调支承钉7上定位，限制工件的六个度。采装有滚动回转镗套2，用以支承和引导镗杆。镗模以底面作为安装基面安装 2）主轴浮动连接。为保证镗杆刚性，镗杆悬伸 图9-66后双支承导向镗孔 图9-67前单支承导（2）1） 2）时切屑不会影响镗套当镗 的通孔或盲孔时如图a 时，如图b所示，应使镗杆导向部分直径 向部分可加工孔，从而缩短镗套与工件之间的距离及镗杆的悬伸长度。 （3）9-68支承导向镗图9-69为镗削曲轴轴承孔的镗床夹具。在卧式双头镗，V137上，在弹簧4的作用下，转动叉形块7使工件的定位端面紧靠在V形块1的侧面上。当缸活塞5向下运动时，带动活塞杆689向下运动，使四个浮动压块2分别从主轴颈上方压紧工件。当活塞上升松开工件时，活塞杆6带动浮动压板8转 2（1）镗套用于引导镗杆。镗套的结构形式和精度直接影响被加工孔的精度。9-70镗1）固定式镗套在镗孔过程中不随镗杆转动的镗套。图9-70是标准结构的固定式镗套 ），与快换钻套结构相似 镗杆上开油槽 型则带油杯和油槽，使镗杆和镗套之间能充分润滑 2）回转式镗套在镗孔过程中随镗杆一起转动，镗杆与镗套之间只有相对移动9-719-71滚回转镗16镗套2轴承3镗模支架4调整垫5承

9-72转镗套的引导槽及尖a123用于精加工，摩擦面线速 b635度。但径向尺寸较大，回转精度受轴承精度影响。可采用滚针轴承以c套上设置尖头键或钩头键，如图9-72所示。回转镗套的导向长度。（2）9-73于固定镗套的镗杆导向部分9-73bc图9-74用于回转镗套镗套的镗杆导向部图9-74ab键槽，其头部作成的螺旋引导结构，可与图9-72四、铣床夹具19-75工的直线进给式铣床12活动V块3弹簧4夹紧元5膜式汽缸6支承钉7导向柱8定位键9对刀（1）直线进给式铣床夹具这类夹具安装在铣床工作台上，在加工中随工作台图9-75V26V7V3分离。5V2989-76进给铣床夹13夹具2刀4床工作9-76在铣床工作台上装有两个相同的夹具1和3，每个夹具都可以分别装夹523（29-77线进给式靠模铣床夹12铣刀3靠模4滚子5滚子滑座6铣刀滑9-78周进给式靠模铣床夹12靠模3工作台4滑座569-7731体，且保持两者轴线间的距离不变。该滑座组合件在重锤或弹簧拉力的作423上回转工作台3装在滑座4上滑座4受重锤或弹簧拉 的作用使模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 。2（1）定位键。铣床夹具通过两个定位键与机床工作台上 形槽配合，确定夹具定位键（GB/T2206-91），其结构尺寸已标准化。图d为圆柱形定位键。9-79位 型两种结构型式。型定位键的宽度， ，以便与工作 2）图9-80所示为常见几种铣刀的对刀装置，图a是高度对刀装置，3（GB/T2240-91）；b3直角对刀块（GB/T224291），cd