《机械制造基础》课件 模块6 机床专用夹具的设计过程

各类机床专用夹具《机械制造基础》12车床夹具钻床夹具3镗床夹具4铣床夹具5数控机床夹具一、车床夹具包括用于各种车床、内外圆磨床等机床上安装工件用的夹具。主要用于加工旋转表面及端面。一、车床夹具1、心轴式车夹具（1）顶尖式心轴图6-1-1顶尖式心轴包括用于各种车床、内外圆磨床等机床上安装工件用的夹具。主要用于加工旋转表面及端面。一、车床夹具1、心轴式车夹具（2）锥柄式心轴图6-1-2锥柄式心轴包括用于各种车床、内外圆磨床等机床上安装工件用的夹具。主要用于加工旋转表面及端面。一、车床夹具2、圆盘式车夹具图6-1-3具有联动压板的圆盘车夹具工件是以孔及端面为基准在定位件上定位，用三个联动的钩形压板夹紧的。包括用于各种车床、内外圆磨床等机床上安装工件用的夹具。主要用于加工旋转表面及端面。一、车床夹具3、角铁式车夹具图6-1-4角铁式车夹具1工件以一平面、一孔和一外圆面为基准，在定位平面、一个销和活动V形块上定位，压板转上来夹紧工件，V形块也有夹紧作用。包括用于各种车床、内外圆磨床等机床上安装工件用的夹具。主要用于加工旋转表面及端面。一、车床夹具3、角铁式车夹具图6-1-5角铁式车夹具2工件以一平面和两孔为基准在夹具倾斜的定位面和两个销子上定位，用两只钩形压板夹紧。车床夹具特点一、车床夹具⑴因为整个车夹具是随机床主轴一起回转的，所以要求它结构紧凑，轮廓尺寸尽可能小，重量轻，而且其重心尽可能靠近回转轴线，以减少惯性力和回转力矩。⑵应有平衡措施，消除回转不平衡产生的振动现象。⑶与主轴端连接部分有较准确的圆柱孔（或圆锥孔），其结构形式及尺寸规格，随使用的机床而异。⑷为使夹具使用安全，尽可能避免带有尖角或凸出部分，必要时回转部分外面要加防护罩。二、钻床夹具二、钻床夹具⒈固定模板式钻模

图6-1-6固定模板式钻模工件以端面、内孔、槽为基准，在夹具心轴和圆柱销单位，用垫圈螺母夹紧。二、钻床夹具2.覆盖式钻模

图6-1-7覆式钻模（1）覆式钻模——可将钻模板“覆”在工件上或装于工件中，定位件与钻套均装在钻模板上，这时工件通常都是直接放置在机床工作台上，而钻模就利用本身定位件在工件上的定位基准面上定位。二、钻床夹具2.覆盖式钻模

图6-1-8盖式钻模（2）盖式钻模——盖式钻模的钻模板是个活动的盖板，可和钻夹具本体用定位销相组合或用铰链连接。二、钻床夹具3.翻转式钻模

图6-1-9钻八个孔的箱式钻模1-夹具体2-定位板3-钻套4-开口垫圈5-螺母6-V形垫块7-螺纹轴整个夹具可以和工件一起翻转，用以加工不同方向的孔。可分为箱式、半箱式和支柱式。二、钻床夹具⒋回转式钻模图6-1-10带分度装置的回转式钻模1、4-螺母2-分度盘3-定位轴

5-分度销用来加工沿圆周分布的许多孔（或许多径向孔）。一种是利用分度装置使工件变更工位；另一种是每一个孔都使用一个单独的钻套，依靠这些钻套来决定刀具对工件的位置。二、钻床夹具⒌滑柱式钻模图6-1-11手动的滑柱式钻模1-底座2-定位支承钉3-圆柱销4-压柱5-压柱体6-螺塞7-快换钻套8-衬套9-定位圆锥结构已经通用化和规格化，不必使用单独的夹紧装置，操作迅速，所以在生产中使用广泛。使用这类钻模时，应注意滑柱的配合间隙。二、钻床夹具⒌滑柱式钻模图6-1-12滑柱式钻模二、钻床夹具钻套的类型（1）固定钻套（2）可换钻套（3）快换钻套二、钻床夹具钻套的类型（4）特种钻套三、镗床夹具三、镗床夹具1、镗模6-1-13镗模

1－支架2－镗套3、4－定位元件5、8－压板6－夹紧螺钉7－可调支承9－镗模底座10－镗杆11－浮动接头三、镗床夹具2、镗套类型（1）固定式镗套（2）回转式镗套外形尺寸小、结构紧凑、制造简单，易保证镗套中心位置的准确，因与镗杆之间有摩擦，主要用于低速加工。

随镗杆一起转动，适于镗杆在较高速度条件下工件。a、b外滚式：轴承安装在镗套外，镗杆与镗套有相对轴向移动，无相对转动c、d内滚式：轴承安装在镗套内，镗杆与镗套无相对轴向移动，有相对转动。四、铣床夹具四、铣床夹具铣床夹具包括用在各种铣床、平面磨床上的夹具，工件安装在夹具上随同机床工作台一起作送进运动。6-1-14多工位回转式夹具四、铣床夹具图6-1-15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-定向键四、铣床夹具图6-1-16定向键及其连接铣床夹具的安装铣床夹具在铣床工作台上的安装位置，直接影响被加工表面的位置精度，所以在设计时就必须考虑其安装方法，一般是在夹具底座下面装两个定向键。图6-1-17夹具体上的耳座四、铣床夹具图6-1-18利用对刀装置对刀铣床夹具的对刀装置铣床夹具在工作台上安装好以后，还要调整铣刀对夹具的相对位置，以便于进行定距加工。五、数控机床夹具五、数控机床夹具1、对数控机床夹具的要求（1）能实现在一次安装后进行多个表面的加工，避免刀具干涉。（2）要保证夹紧可靠，同时又要避免产生夹紧变形。（3）采用多件加工，提高效率。（4）装卸工件方便，辅助时间尽量短。（5）数控夹具要考虑数控加工的其他特点。五、数控机床夹具2、数控机床常用的夹具（1）数控车床上的通用夹具。如卡盘、花盘等。（2）数控铣床和加工中心加工中小型零件，使用机用虎钳。（3）压板-T形螺钉或弯板安装工件。（4）拼装夹具，是用元件和合件装配而成的夹具。小结1、能够分析车床夹具、钻床夹具、镗床夹具、铣床夹具的结构特点；2、理解数控夹具的特点，正确选用数控机床夹具。《机械制造基础》专用夹具设计的全过程《机械制造基础》12设计准备工作拟定夹具结构方案3对结构方案进行精度分析和估算4夹具总图设计5夹具总图上的尺寸和技术要求的标注6绘制夹具零件图一、设计准备工作专用夹具设计是以机械加工工序卡片上所规定的定位基准、夹紧位置和工序要求作依据的。一、设计准备工作⑴了解工件情况、工序要求和加工状态⑵了解所用机床、刀具等的情况⑶了解生产批量和对夹具的需用情况⑷了解夹具制造车间的生产条件和技术现状⑸准备好设计夹具用的各种标准、工厂规定、典型夹具图册和相关夹具设计指导资料等。以成批生产连杆为例，说明夹具设计的具体方法步骤。一、设计准备工作图6-2-1连杆铣八槽工序图槽宽10槽深3.2槽位置45°二、拟定夹具结构方案二、拟定夹具结构方案⒈工件的定位方案图6-2-2铣连杆槽的定位方案理论需限制的自由度：6个选择定位元件：一面两销变更工位方案：两个相差为90度菱形销二、拟定夹具结构方案2.工件的夹紧方案图6-2-3铣连杆槽的夹紧方案夹紧作用点：大孔端面夹紧力方向：向下夹紧机构：手动螺旋压板二、拟定夹具结构方案3.刀具的对刀或导引方案图6-2-4对刀方案直角对刀块塞尺二、拟定夹具结构方案4.夹具体结构，夹具在机床上的安装方式图6-2-5铣连杆八槽的夹具总图三、对结构方案进行精度分析和估算三、对结构方案进行精度分析和估算

论证能否保证工件被加工表面的位置精度要求，从而可以断定所拟方案是否合理。同时也可发现方案中的薄弱环节，以便进一步修改方案和采取某些措施。对结构方案进行精度分析和估算，要涉及到定位、夹紧、分度、引导以及夹具制造的技术要求等。四、夹具总图设计四、夹具总图设计夹具总图图形大小的比例尽量取1:1，如工件过大可用1:2或1:5，过小可用2:1的比例。总图中的视图应尽量少。主视图尽量选与操作者正对的位置。⒈总图设计的步骤——先用双点划线把工件在加工位置状态的形状绘制在图纸上，然后依次制定定位、夹紧装置和夹紧件、刀具的对刀或导引件、夹具本体及各个连接件等。⒉对总图设计中的几点要求1）设计定位件、夹紧件、刀具导引件等元件时，尽量多采用标准件和通用件。2）为操作方便和防止将工件装反，可设置止动销、障碍销。五、夹具总图上的尺寸和技术要求的标注五、夹具总图上的尺寸和技术要求的标注⒈夹具总图上标注的五类尺寸⑴夹具的轮廓尺寸——即夹具的长、宽、高尺寸。⑵定位元件上定位表面的尺寸以及各定位表面之间的尺寸。⑶定位表面到对刀件或刀具导引件间的位置尺寸，及导引件间的位置尺寸⑷主要配合尺寸。⑸夹具与机床的联系尺寸——指夹具在机床上安装时有关的尺寸，确定夹具在机床上的正确位置。⒉夹具上主要元件之间的位置尺寸公差夹具上主要元件之间的尺寸应取工件相应尺寸的平均值。一般是按工件相应公差的1/2~1/5取值的，有时甚至还取得更严些。它的取值原则是既要精确，又要能够实现，以确保工件加工质量。六、绘制夹具零件图六、绘制夹具零件图

对于夹具上的零件，要分别绘制其工件图，并规定相应的技术要求。

夹具体一般都是非标准件，也是夹具上尺寸最大，结构最复杂和承受负荷也最大的元件，需自行设计和制造，设计时应考虑如下要求：⑴夹具体应有足够的强度和刚度，以防受力后发生变形⑵夹具体安装需稳定，故夹具体重心必须要低⑶夹具体要结构紧凑、形状简单、装卸工件方便并尽可能使其重减轻⑷夹具体要便于排屑⑸夹具体要有良好的结构工艺性，以便于制造、装配和使用⑹夹具体制造方法的选择要能保证加工精度，同时要考虑降低成本六、绘制夹具零件图1.铸造夹具体（图a）工艺性好，可以铸出各种复杂的外形，且抗压强度、刚度和抗振性都较好。2.焊接夹具体（图b）

易于制造，生产周期短，成本低，重量轻。

缺点是焊接产生的热变形和残余应力对精度影响较大。3.装配夹具体（图c）很有发展前途，选用标准毛坯件或标准零件组装而成，可大为缩