夹具讲稿第四章.

第四章各类机床夹具及其设计特点§4.1车床类夹具车床类夹具：包括用于各种车床、内外圆磨床等机床上安装工件的夹具。工作特点：这类夹具都是安装在机床的主轴上，与主轴一起作回转运动。用以保证工件被加工表面对其定位基准的位置精度。一、各种车床类夹具车床类夹具按其结构特征大致可分为心轴类、圆盘类、花盘类和角铁类几种。1．心轴式按照与机床主轴的连接方式，心轴可分为顶尖式心轴和锥柄式两类。2．圆盘式对于各种轴类、盘类、套筒类和齿轮类等工件的车、磨工序，都可以应用圆盘式夹具。由于工件和夹具都是对称的，所以不需要考虑平衡问题。有时要设计校正环用来找正，减小安装误差。过渡盘：3．花盘式对于复杂工件，加工一个或几个与其基准平面垂直的孔时，就可采用花盘式车床夹具。由于定位基准与加工表面不同轴，因此在设计花盘式车床夹具时，就要考虑平衡问题。如图是加工壳体上相距为37.8±0.05毫米的两个孔。4．角铁式当工件的加工表面的轴线与定位基准面不垂直时，或不适合设计成对称式夹具时，就可以采用角铁式结构，但要妥善处理好平衡问题。车气门杆的角铁式夹具二、车床类夹具的设计特点1．夹具上最大最重的元件是夹具体，所以夹具体最好做成圆形，以适应旋转运动的要求。2．注意夹具旋转过程中的平衡问题：解决方法：增加重量，加配重块减少重量，加减重孔3．当定位表面不能作为找正面使用时，应在夹具体上专门做出供找正用的圆柱面。4．保证工作安全平衡是保证工作安全的措施之一；还应注意，所有元件不应突出夹具体边缘之外；不应有易脱落甩出的元件，有时加防护罩；此外压板以及其它辅助元件的位置应尽量低矮，使刀架有足够的活动空间而不易碰撞。5.尽量减轻机床主轴的负荷，因此，夹具的悬伸长度应尽量缩短。§4.2铣床类夹具铣床类夹具：包括用在各种铣床、刨床、平面磨床上的夹具。工作特点：工件安装在夹具上，且随同机床工作台一起作送进运动。一、铣床夹具的构造及典型装置各种铣床夹具：加工壳体侧面棱边的铣床夹具铣叶片榫头夹具圆周进给铣齿轮端面夹具定向键：铣床夹具在机床工作台上的安装位置，直接影响工件被加工表面的位置精度。在设计时就必须考虑其安装方法，一般是在夹具底座下装两个定向键。两个定向键的距离尽可能大些，以利于提高安装精度。对刀装置：铣床夹具在工作台上安装好了以后，还要调整刀具对夹具的相对位置尺寸，以便于进行定距加工。一般采用对刀装置。采用对刀块的主要原因是铣刀是多刃刀具，加工尺寸不便用试削法调刀。（但有时也采用试削法，用标准样件调刀）。调刀的简图：塞尺的形状：对刀块的形状和安装：二、铣床类夹具的设计特点1．铣床夹具要有足够的强度、刚度和可靠地夹紧。铣削加工一般是断续切削，要减小振动。2．要考虑如何快速地装卸工件。如设计多位，多件夹紧和连续加工的夹具，夹紧方法尽量采用气、液压或机械联动机构。原因是安装时间占加工时间的比例大。3．一般要设计对刀装置和定向键，对于大型夹具还要设计吊环等。4.应注意清除切屑和排液的方便。§4.3钻床类夹具钻床类夹具：是用于各种钻床、镗床和组合机床上加工孔时的夹具，有时也叫钻模。工作特点：它的主要作用是控制刀具的位置和导引其送进方向。一、钻床夹具的构造和种类1.固定模板式钻模：钻模板固定在夹具体上。钻模板固定在夹具体上，排除了活动联结造成的误差，所以被加工孔的位置精度较好。在壳体上钻孔用的固定模板式钻模：具有分度装置的固定模板式钻模：2．复、盖式钻模复式钻模：定位件和钻套一同装在钻模板上，没有夹具体，复在或放在工件上。如图钻模板2上除具有快换钻套1外，还装有一个圆柱销3和一个菱形销4。加工整流仓端面接合孔用的复式钻模（也叫镜面钻模）：盖式钻模：钻模板是个活动的盖板，它与钻具本体的组合和联接，可以使用定位销，也可以采用铰链结构。是钻模板可卸的盖式钻模：铰链式的盖式钻模：3.翻转式钻模：整个夹具可以和工件一起翻转，用以加工不同方位的孔。可分为箱式、半箱式和支柱式。箱式钻模：半箱式钻模：支柱式钻模：一般是四个柱而不是三个柱，以检查夹具安放是否倾斜。4.回转式钻模：回转式钻模用来加工沿圆周分布的许多轴向孔或径向孔。5.滑柱式钻模：钻模板沿滑柱上下移动，不必使用单独的夹紧装置。二、钻套的设计1．钻套的种类钻套：是引导刀具的元件，用以保证孔的加工位置，并防止加工过程中刀具的偏斜。钻套分为：固定钻套、可换钻套、快换钻套和特种钻套。特种钻套：2．钻套的设计钻套是标准件，材料一般是T10，T12，CrMn，需要确定尺寸和公差。1)内孔基本尺寸d取刀具最大极限尺寸，公差：按基轴制选择小间隙配合，钻选F7，F8，铰选G7，G6。2）钻套的高度H，一般取H=(1~3)d，钻套距工件孔端的距离（间隙）S，铸铁一般取S=(0.3~0.7)d，钢S=(0.7~1.5)d，斜孔S=(0~0.2)d。三、钻床夹具的设计特点1)钻套设计：由于钻套是引导刀具的元件，直接影响加工孔的位置精度，设计时要注意钻套类型的选择，钻套尺寸的设计，钻套距工件孔端距离的设计。2)钻模板的设计：钻模板用来安装钻套，直接影响加工孔的位置精度，钻模板与夹具体的联接方式有固定式、铰链式、分离式和悬挂式等，设计时要考虑对精度的影响。3）夹具体的设计：钻模的夹具体一般没有定位或导向装置，一般直接通过夹具体的底面安放在钻床的工作台上。但要保证刀具能通过钻套顺利导入，如有支脚一般设计成四个。§4.4机床夹具的精度分析例在卧式铣床上，用三面刃铣刀加工如图所示零件的缺口，试设计一个能满足加工要求的定位方案，并计算定位引起的误差。解：工序要求限制：以外圆为主定位基准，用长V型块限制工件的四个自由度。同时以孔为第二定位基准，以菱形销限制工件的自由度。尺寸的定位误差和定基误差：槽对称度的定位误差和定基误差：由于是采用V型块所以定位误差0021.030yzyz022.0010075.009015.0sin452021.0o定位0105.02021.0定基0定位0定基xmm0255.00105.0015.0定位定基总误差0定位定基总误差yxzzy在加工工序所规定的精度要求中，与夹具密切相关的是被加工表面的位置精度——位置尺寸和相互位置关系的要求。影响因素有：定基、安装、加工三部分。定基是指由于定位基准与原始基准不重合而引起的原始尺寸的误差。它的大小已由工艺规程所确定。安装是指与工件在夹具上以及夹具在机床上安装的误差有关。包括：（1）工件在夹具上定位时所产生的定位误差定位。（2）工件因夹紧而产生的误差夹紧。（3）夹具在机床上的安装误差夹安。加工是指在加工中由于工艺系统变形，磨损以及调整不准确等而造成的原始尺寸误差。包括：（1）与机床有关的误差机床。（2）与刀具有关的误差刀具。（3）与调整有关的误差调整。（4）与变形有关的误差变形。则尺寸误差应满足如下关系：定基+定位+夹紧+夹安+加工当原始尺寸不只一个时，应分别计算。精度分析举例：陀螺马达壳体工件，以孔、端面和凸耳平面B作定位基准。加工4个3.5的孔。现分析13.40.1和23.30.1位置尺寸的保证。004.0020.0101.影响尺寸13.40.1的误差分析（1）由于基准重合，所以定基误差定基=0。（2）由于是平面定位定位误差定位=0。（3）在夹紧工件时，定位端面的接触变形很小，可按夹紧=0.01估算。（4）钻模安装的不准确并不影响孔的位置尺寸，夹安=0。（5）调整误差调整可分作两项：一项是钻套座孔轴线对定位端面的距离尺寸公差，其值可取工件相应尺寸公差（13.40.1)的1/3~1/5，按1/5取0.02。另一项是钻套内外圆的同轴度允差，一般取0.01~0.005，今取0.01。则：调整=0.05。（6）钻头在加工中的偏斜。由于孔较浅，按偏移考虑，则最大偏移量为钻头和钻套内孔之间的最大间隙。如：钻头直径为3.5-0.008，钻套内径按F8选取为，假定允许钻头的磨损量为0.02。则：最大偏移量为：0.008+0.028+0.02=0.056。以上各项误差的极限值相加为：0.01+0.05+0.056=0.1160.2说明各项误差的总和小于原始尺寸公差，因此，该钻具可以满足13.40.1的工件尺寸精度。有关对尺寸23.30.1尺寸的误差分析请看书自学。028.0010.05.3第五章专用夹具设计的全过程一、拟定夹具的结构方案1．了解设计要求前面已经讲过设计依：（1）工序图及有关技术要求。（2）定位基准以及该基准与原始基准的关系。（3）使用该夹具的机床规格与状况。（4）夹具制造车间的技术水平。（5）有关图册、设计手册。例：如图以小连杆的铣槽工序设计夹具。2．拟定夹具的结构方案1）确定定位方法和定位件；工艺设计虽然规定了定位基准和夹紧位置，但仍然应进行分析研究。定位基准：如在槽深方向，选择原始基准作定位基准，会使夹具设计复杂，如果选择另外一端，虽然存在0.1mm的定基误差，但与尺寸公差0.4mm相比，能满足要求。定位方法：大孔作主定位基准，选圆柱销，小孔选择菱形销。2）确定夹紧方法和夹紧装置；夹紧采用手动的螺旋压板夹紧。3）确定刀具的对刀或导引方案；采用对刀块。4）变更工位的方案；工位的变更有两种方案，一种是分度，另一种是两次装夹，由于产量小，精度要求低采用第二种方案。5）夹具在机床上的安装：采用定向键。3.对结构方案进行精度分析和估算，决定方案的可行性。二、夹具总图设计当夹具的结构方案确定之后，就可着手正式绘制夹具总图，在绘制时，最好采用1:1的比例，主视图应尽可能选取与操作者正对的位置。1．设计步骤：首先用双点划线画出工件——绘制定位元件——绘制夹紧件和夹紧装置——刀具导引件对刀件——支承件夹具体以及连接件。2．对总图设计中的几点要求夹具结构的工艺性要好，设计机床夹具时，除了遵循夹具设计的定位原理、夹紧原理以及在机床上正确安装的条件外，还应考虑所设计的夹具在加工、装配、维修、检验等方面的合理要求，以便既能保证产品质量，又能达到技术、经济的最好效果。夹具零件的结构形状应具有良好的加工和装配工艺性，尽量选用标准件。3．尺寸标注1)定位件本身及之间关系尺寸；2)定位件与刀具引导件或对刀装置的关系尺寸；3)主要配合尺寸；4)夹具的安装尺寸；5)外廓尺寸。4．夹具的技术要求控制各种装配误差，调整误差。5．编写夹具零件的明细表三、夹具精度的校核在夹具总图设计完成之后，需要进行精度校核。四、绘制夹具零件图应用机械零件设计的有关知识，应达到零件图的要求。