车床夹具设计

1、课题：机床夹具及其设计方法 一、 一、 教学目的：通过各类机床专用夹具的基本特征和设计特点的，掌握专用机床夹具的设计方法，了解不同机床的夹具结构和类型 二、 二、 教学重点：车床夹具、钻床夹具的结构及设计特点。 三、 三、 教学难点： 四、教学时数： 2 学时，其中实践性教学 学时。五、习题： 六、教学后记： 第五章 机床专用夹具及其设计方法机床夹具一般由定位装置、夹紧装置、夹具体及其它装置或元件所组成。但是各类机床的加工工艺特点、夹具与机床的连接方式等不尽相同，因此夹具的具体结构和技术要求等方面也不相同。本章在各种装置和元件设计的基础上，结合实例对几类典型的机床夹具予以分析，以了解和掌握各类

2、机床夹具的结构特点和设计要点。第一节 第一节 各类机床夹具及其设计特点一、 一、车床夹具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。根据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。（一）车床夹具的类型 1、安装在车床主轴上的夹具 这类夹具，加工时夹具随机床主轴一起旋转，切削刀具作进给运动。2、安装在滑板或床身上的夹具对于某些形状不规则和尺寸较大的工件，常常把夹具安装在车床滑板上，刀具则安装在车床主轴上作旋转运动，夹具作进给运动。 加工回转成形面的靠模属于安装在床身上的夹具。 （二）、车床专用夹具的典型结构 1、心轴类车床夹具 心轴类车床夹具多用于

3、工件以内孔作为定位基准，加工外圆柱面的情况。常见的车床心轴有圆柱心轴、弹簧心轴、顶尖式心轴等。 2角铁式车床夹具角铁式车床夹具的结构特点是具有类似角铁的夹具体。它常用于加工壳体、支座，接头类零件上的圆柱面及端面。当被加工工件的主要定位基准是平面，被加工面的轴线对主要位基准面保持一定的位置关系（平行或成一定的角度）时，相应地夹具上的平面定位件设在与车床主轴轴线相平行或成一定角度的位置上。3、花盘式车床夹具花盘式车床夹具的夹具体为圆盘形。在花盘式夹具上加工的工件一般形状都较复杂，多数情况是工件的定位基准为圆柱面和与其垂直的端面。夹具上的平面定位件与车床主轴的轴线相垂直。4、安装在拖板上车床夹具通过

4、机床改装（拆去刀架，小拖板）使其固定在大拖板上，工件直运动，刀具则转动。这种方式扩大车床用途，以车代镗，解决大尺寸工件无法安装在主轴上或转速难以提高的问题。（三）车床夹具设计要点1、 定位装置的设计要求在车床上加工回转面时 要求工件被加工面的轴线与车床主轴的旋转轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置，必须保证这一点。因此，对于轴套类和盘类工件，要求夹具定位元件工作表面的对称中心线与夹具的回转轴线重合。对于壳体、接头或支座等工件，被加工的回转面轴线与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，应以夹具轴线为基准确定定位元件工作表面的位置。2、夹紧装置的设计要求 在车削过程中，由于工件和夹具随主轴旋

5、转，除工件受切削扭矩的作用外，整个夹具还受到离心力的作用。此外，工件定位基准的位置相对于切削力和重力的方向是变化的。因此，夹紧机构必须产生足够的夹紧力，自锁性能要可靠。对于角铁式夹具，还应注意施力方式，防止引起夹具变形。3夹具与机床主轴的连接车床夹具与机床主轴的连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主轴轴线应具有尽可能高的同轴度。心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用螺杆拉紧。有的心根据径向尺寸的大小，其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式； (1) 对于径向尺寸D140mm，或D10mm，或加工精度较高时，宜用固定钻模（2） （2）不同表面上

6、的孔，总G100N，中、小型工件，宜用翻转钻模（3） （3）当分布在不同心圆周上的孔系，总G150N,宜用固定钻模，在摇臂钻加工，量大时用立钻多轴加工。（4） （4）垂直度与孔间距要求不高时，用滑柱式钻模。（5） （5）若加工大件上的小孔时，宜用盖式钻模。2、 2、 钻套的选择与设计 （1）钻套的选择钻套和钻模板是钻床夹具的特殊元件。钻套的作用是确定被加工孔的位置和引导刀具加工，钻套装配在模板上，用钻套比不用钻套可减少50%以上的误 差。其结构尺寸已标准化1）固定钻套：配合H7/n6,H7/r6,结构简单，精度高，适用于单孔或小批生产。 2）可换钻套：H7/g5,H7/g6，间隙配合装入衬套内

7、，用螺钉固定3）快换钻套：配合H7/g5,H7/g6,结构与上述不同，不用固定螺钉便可更换。适用于加工多，更换不同孔经的钻套。 上述钻套标准化。4）特殊钻套：适用于工件结构形状和被加工孔的位置特殊 性，标准钻套不满足时用的钻套。 加长钻套 斜面钻套 小孔距钻套 可定位、夹紧钻套（2）钻套的尺寸、公差配合的选择钻套内径基本尺寸=引导刀具的最大极限尺寸1） 1） 钻套内径基本尺寸：钻头、扩孔钻，铰刀是标准化定尺寸刀具，所以内径刀与刀具按基轴制选。钻套与刀具之间按一定的间隙配合，以防刀具使用时咬孔或长使一般根据刀具精度选套孔的公差：钻（扩孔）选F7，粗铰 G7，精铰G6。若引导的是刀具导柱部分不是切

8、削部分，可按孔制选取：H7/f7，,H7/g6，,H6/g5等。2）钻套高度H：H=（13）D 斜孔 H=（46）DH过长，磨损严重3）排屑空间：h措钻套底部与工件表面之间的空间。h过大要引偏，过小不能排屑.铸铁：S=（0.30.7）D 小孔取小值钢： S=(0.71.5) D 大孔取大值斜孔：S=（00.2）D 4）材料：性能要求：高硬度，耐磨 常用材料：T10A T12A CrMn 或20渗碳淬火 D10mm CrMn D60mm, LD的通孔，便于测量与观测。一般情况下h=(0.51)D，h不小于20mm，H=(1.53)d（2） （2） 单面后导式：支架布置在刀具后方，镗杆与主轴刚性连

9、接。适用于D60mm通孔成盲孔。1）加工孔距精度高和孔的长度LD时如图所示，镗杆导向部分的直径 d可大于所加工孔的直径D。这样，镗杆的刚性好，加工精度较高。2）加工LD的长孔时，如图所示，镗杆导向部分的直径 d应小于所加工孔的直径D。这样，镗杆导向部分进人孔内，可以缩短距离h，减小镗杆的悬伸量，保证镗杆具有一定的刚度，以免镗杆变形或产生振动，影响加工精度。 h值的大小应根据更换刀具、装卸和测量工件及排屑是否方便来考虑。在卧式螳床上镗孔时，一般取h60100mm。在立式镗床上镗孔时，一般与钻模情况相似。镗套高度H=(1.53)d，或按最大悬伸量选取，即取Hh十L。（3）单面双导向：工件一侧装两个

10、支架，镗杆与机床浮动连接，所镗孔的位置精度主要取决于镗模支架上镗套位置的准确度，而不受机床工作精度的影响，因此两镗套必须严格同轴。为了保证导向精度，在设计时，导向长度L(0.55)l；镗套高度H1= H2=(12)d。为保证镗杆刚度，镗杆的悬伸量Ll5d。2双面导向式（1） （1） 双面单导向：支架分布在工件两侧双面单导：镗杆与主轴浮动连接，支架分布在工件两侧（2） （2） 双面双导向：工件的两侧都装有两个镗模支架。 （三）、镗套的设计与选择1、镗套的结构与尺寸： 固定式（1）镗套的形式 回转式结构与尺寸具体见教材或手册。（2）镗套材料及技术要求：1）镗套的材料：常用20钢或20Cr钢渗碳，渗

11、碳深度为0.81.2mm，淬火硬度为5560HRC。也用青铜做固定式镗套，适用高速镗孔。大直径镗套可采用铸铁HT200。一般情况下，镗套的硬度应低于镗杆的硬度。 2）镗套的主要技术要求，一般规定为： A镗套内径公差为H6或H7。外径公差，粗加工采用g6，精加工用g5。 B镗套内孔与外圆的同轴度：当内径公差为H7时，为0.01mm；当内径公差为H6时，为0.005mm（外径85mm时）或0.01mm（外径85mm时）。内孔的圆度、圆柱度允差一般为0.010.002mm。 C镗套内孔表面粗糙度值为 Ra0.80.4um；外圆表面粗糙度值为Ra0.8 um。 D镗套用衬套的内径公差：粗加工采用H7，

12、精加工采用H6。衬套的外径公差为n6。E衬套内孔与外圆的同轴度：当内径公差带为H7时，0.01mm。当内径公差带为H6时，为0.005mm(外径52mm时)或0.01mm（外径52mm时）三、铣床夹具 铣床夹具：主要指用于加工零件的平面，沟槽，花键及成形面等夹具，适用于铣床，平面磨床。特点：切削力大，刀齿不连续切削，易受冲击，振动，夹紧力大1、 1、铣床夹具的构造定位元件，夹紧装置，对刀块，定向键（确定在机床工件台上位置）2、 2、铣床夹具的安装夹具安装在工件台T形槽内，定向键为标准尺寸， 定向键尺寸要求尽力最大3、 3、对刀装置：由对切块+塞尺组成第二节 第二节 专用夹具设计全过程一、 一、

13、 拟定夹具的结构方案1、 1、明确设计要求和生产条件（1） （1）了解工件情况，工序要求和加工状态：结构、材料、相关尺寸精度，前后工序关系，工序内容、（2） （2）了解机床刀具：机床合格，技术参数，运动情况，安装结构刀具的结构，精度联接方式等（3） （3）了解生产批量（4） （4）了解工厂的生产条件和技术水平（5） （5）资料准备、收集二、 二、 拟定结构方案（1） （1）定位方案：根据加工对象的精度（2） （2）夹紧方案（3） （3）分度（转工位）方案（4） （4）对刀导向方案（5） （5）安装方式三、 三、 夹具图设计 比例1：1（最好）1、 1、总图设计步骤先用双点划线把工件在加工位置状

14、态时的形状在图低上依次给制定位件，夹紧装置和夹紧件，对刀或导向元件，夹具体及多连接件2、 2、标注尺寸3、 3、精度校核4、 4、绘制零件图四、夹具总图设计 设计步骤与要求：1、 1、图纸比列：1：1主视图：取操作者正对的位置2、设计步骤 （绘图顺序） 工件透明化（双点划线）颜色线、 定位元件 夹紧元件与装置 刀具对刀、导向元件 夹具体（2）尺寸标注 1）尺寸 夹具轮廓尺寸（升降）运动范围 定位元件上定位表面的尺寸以及各定位表面之间尺寸 定位表面对刀、导向元件尺寸 主要配合尺寸、定位元件与夹具体等 夹具与机床的联系2）主要元件公差与工件公差相应的大取小小取大3）技术要求的规定 定位件之间的相互

15、位置 定位件与导元件之间的相互位置要求 对刀件与校正面间的位置（定向键） 夹具与机床上安装的位置精度1） 1）编写零件照细表2、 2、设计要求：（1） （1）元件设计尽可能标准化，通用化（2） （2）防误操作设计（3） （3）运动机构要娄活，准确（4） （4）夹具各零部件有良好的结构工艺性（5） （5）便于维修和更换零件（6） （6）尽可能地通用化设计。五、夹具精度校核六、绘制零件图课题： 夹 具 拆 装 七、 七、 教学目的： 通过拆装典型机床夹具，巩固定位的原理，进一步掌握机床夹具的组成、结构等。 八、 八、 教学重点： 九、 九、 教学难点： 四、教学时数： 学时，其中实践性教学 2 学

16、时。五、习题： 六、教学后记： 实验三 夹具拆装与结构分析一、实验目的和要求通过实验，了解各部分组成的安装方法， 及其相互位置的确定形式，加深对专用夹具的印象。二、实验内容和原理分组拆装车、铣、钻等专用夹具各一套， 要求正确拆下各部分装置、零件，正确安装好各部分零件。三、实验所用仪器及材料 1车床、铣床、钻床、镗床专用夹具各一套（或备用几套），工作台四块。 2拆装工具，各类扳手、开刀、套筒扳手、小锤、防锈油等。四、实验方法及步骤1学生分组，一般分34人为一组。 要求先观察了解相应一套专用夹具各部分组成及安装方式后， 确定拆解顺序及安装次序。2拆解各部分零件，要求每位学生都动手配合， 按拆解顺序在工