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机床夹具设计第五章第五章各类机床夹具的结构特点1钻床夹具2镗床夹具3铣床夹具4车床夹具5齿轮加工机床夹具一、钻模主要类型（1）固定式钻模（2）回转式钻模（3）翻转式钻模（4）盖板式钻模（5）滑柱式钻模§5-1钻床夹具在各种钻床或组合机床上，用来钻、扩、铰各种孔所采用的装置，称为钻床夹具。特征：装有钻套和安放钻套用的钻模板，习惯称“钻模”。（1）固定式钻模1－夹具体；2－支承板；3－削边销；4－圆柱销；5－快夹螺母；6－快换钻套这类钻模多用于立式钻床加工单孔、摇臂钻床和多轴钻床上加工平行孔系。加工的孔径大于10mm，需将钻模固定，防止工作位置变化。工作时，钻模固定在钻床工作台上。（2）回转式钻模用于加工工件上同一圆周上的平行孔系，或加工分布在同一圆周上的径向孔系。回转式钻模有立轴、卧轴和斜轴三种。钻套一般固定不动。目前除在大批量生中使用回转式钻模外，一般被机床标准回转工作台所取代。（3）翻转式钻模钻模没有转轴和分度装置，在使用过程中用手翻转，钻模连同工件的总重量不能太重，以免操作疲劳，小于8—10kg。用于加工小型工件上分布几个方向的孔由于减少工件的装夹次数．提高了工件各孔之间的位置精度（4）盖板式钻模没有夹具体，钻模板上除有钻套外，还有定位元件和夹紧装置。加工时，钻模板象盖子一样覆盖在工件上。优点：结构简单轻巧，清除切屑方便，适用于大而笨重的工件不足：每次需从工件上装卸，费事，不宜用于大批量生产。（5）滑柱式钻模根据工件形状尺寸和工序要求,设计相应的定位夹紧和钻套，可以用于不同工件的加工。钻模板在夹紧工件或上升到一定高度后要自锁。是一种带升降钻模板的通用可调夹具。与手动滑柱钻模相比，不需锁紧装置，动作快，效率高1）孔径大于10mm或加工精度较高时，宜采用固定式钻模。2）翻转式钻模适用于加工中、小型工件。3）加工分布不在同心圆周上的平行孔系，宜采用固定钻模。4）孔的垂直度和孔距要求不高时，宜优先采用滑柱钻模。钻模类型的选择二、钻床夹具的结构特点及其设计钻床夹具结构特点是有钻套和钻模板。(一)钻模板钻模板是供安装钻套用的，要求具有一定的强度和刚度，防止因变形而影响钻套的位置精度和导向精度。钻模板A.固定式钻模板B.铰链式钻模板C.可卸式钻模扳D.悬挂式钻模扳1、固定式钻模板这种钻模板直接固定在夹具体上而不可移动。所获得的位置精度比较高。有时装卸工件不太方便。钻模板与夹具体连接有两种结构2．铰链式钻模板钻模板与夹具体为铰链连接使用铰链式钻模板．装卸工件方便，对于同一工序上钻孔后接着锪孔、攻丝的情况更适合。但铰链处有间隙，因而位置精度比固定式钻模板低。3、可卸式钻模板钻模板可拆卸，工件每装卸一次，钻模板也要装卸一次。是为了装卸工件方便而设计的。使用这种钻模板时，装卸钻模板费时费力，且钻孔位置精度较低，故一般多用于使用其他类型钻模板不便于的场合。4．悬挂式钻模板悬挂式钻模板适用于大批大量生产中钻削同一方向上的平行孔系，可在立式钻床上配合多轴传动头或在组合机床上使用。设计钻模板时应注意以下几点：1）钻模板上安装钻套的孔之间及孔与定位元件的位置应有足够的精度。2）钻模板应具有足够的刚度。3）为保证加工的稳定性，悬挂式钻模板导杆上的弹簧力必须足够，以使钻模板在夹具上维持足够的夹紧力。（二）钻模用的支脚1）支脚必须有四个。2）矩形支脚的宽度或圆柱支脚的直径必须大于机床工作台T形槽的宽度。3）夹具的重心、钻削压力必须落在四个支脚所形成的支承面内。4）钻套轴线应与支脚所形成的支承面垂直或平行，以保证孔的位置精度。§5-2镗床夹具镗床夹具又称为镗模，主要用于加工箱体或支座类零件上的孔和孔系。镗床夹具的特点1)设有镗套，以引导镗杆进行镗孔。2)可以加工出有较高精度要求的孔或孔系。3)可广泛用于镗床和组合机床上，也可通过用镗床夹具来扩大车床、摇臂钻床的加工范围。为确定镗床夹具在机床工作台上的相对位置，一般用定向键或按底座侧面的找正基面用百分表找正。一、镗床夹具的主要类型及实用范围（2）双支承导向A、双支承前后导向B、双支承后导向（1）单支承导向A、单支承前导向B、单支承后导向镗模的结构类型，按镗套布置形式分为：单支承导向和双支承导向两类。（一）单支承导向镗模在镗模中只布置一个位于刀具前方或后方的导向装置引导镗杆。镗杆与机床主轴刚性连接，镗杆的一端直接插入机床主轴的莫氏锥孔中，并通过调整使镗套轴线与主轴轴线重合。这种方式的调整工作比较费时，且机床的精度影响镗孔精度，一般适于小孔和短孔的加工。1、单支承前导向优点：(1)镗套处于刀具的前方，加工过程中便于观察、测量．特别适合于锪平面和攻丝工序。(2)加工孔径D可以不同，但镗杆的导柱直径可统一，便于同一镗套用多种刀具(3)镗杆上导向柱直径比镗孔小，镗套可以做得小，故能镗削孔间距小的孔系。缺点：(1)立镗时，切屑容易落入镗套中，使镗杆与镗套过早磨损或发热咬死。(2)装卸工件时，刀具引进退出的距离较长。镗套布置在刀具送进方向的前方2、单支承后导向镗套布置在刀具送进方向的后方，镗套介于工件和机床主轴之间，主要用于镗削D60mm的通孔和盲孔，镗杆与机床主轴仍为刚性连接。L/D1时，即镗短孔时，应采用导向柱直径大于所镗孔径的结构。其特点如下：(1)镗孔长度小，导向柱直径大，刀具悬伸长度也短，镗杆刚性好，加工精度高；(2)可利用同一尺寸的镗套，进行多工位多工步的加工。(3)镗杆引进退出长度缩短，装卸工件和更换刀具方便；(4)立镗时无切屑落入镗套。当所镗孔L/D1时，镗杆仍为悬臂式，采用导向柱直径dD的结构，以缩短距离尺寸h和镗杆的悬伸长度l。如仍采用dD的形式，则加工这类孔时，刀具悬伸长度必然很大，降低镗杆的刚度，使壁杆易于变形或振动，从而影响加工精度。单支承后导向，镗套上需开引刀槽（2）双支承导向在镗模中布置两个导向装置引导镗杆，镗杆和机床主轴采用浮动联接，镗孔的位置精度主要取决于镗模支架上镗套位置的精度，而不受机床精度的影响。1．前后引导的双支承导向前后引导的双支承应用较广泛。主要用于加工L/D1.5的孔，或排列在同一轴线的一组通孔，且孔本身和孔间距精度要求较高的场合。由于壁杆较长、刚度低，更换刀具不太方便。注意以下几点：(1)若前后孔相距较远，应设置中间引导支承，提高镗杆刚度。(2)若采用预先调整好几把单刃刀具镗削同一轴线上直径相同的一组通时，镗模上应设置有让刀机构，使工件相对于镗杆能偏移或抬高一定的距离，待刀具通过以后，再复位。如果不便采用前后引导的双支承导向时，可采用后引导的双支承导向方式。其优点是：装卸工件方便，装卸刀具容易，加工过程中便于观察、测量。但是，由于镗杆受切削力时，呈悬臂梁状态，为提高镗杆刚度，保证导向精度，应合理设计导向长度。2．后引导的双支承导向二、镗床夹具的结构特点及设计镗模的组成A、定位元件；B、夹紧装置；C、导向装置（镗套和支架）；D、镗杆E、镗模底座。（一）镗套的选择和设计镗套的结构形式1）固定式镗套2）回转式镗套1、固定式镗套在镗孔过程中不随镗杆转动的镗套。外形尺寸小，结构简单，导向精度高，但镗杆在镗套内一边回转，一边作轴向移动，镗套易磨损，故只适用于低速镗孔。无衬套．不带油杯，需在镗杆上滴油润滑。有衬套，自带注油装置．镗套或镗杆上开有螺旋形或杯形油槽。其结构与钻套基本相同。固定式镗套的优点：(1)结构紧凑，外形尺寸小；(2)制造简单；(3)容易保证镗套的中心位置准确，从而具有较高的孔系位置精度缺点是：(1)容易磨损；(2)当切屑落入镗套与镗杆之间时，易发热，甚至咬死。固定式镗套2）回转式镗套镗套随镗杆一起转动，与镗杆之间只有相对移动而无相对转动。大大减轻了磨损，也不会因摩擦发热而“卡死”。因此，它适合于高速镗孔。装有滑动轴承，径向尺寸小，有较高的回转精度和抗振性能，但轴承间隙调整比较困难，不易长期保持其精度。仅在结构尺寸受到限制和转速不高的半精加工时采用装有滚珠轴承的回转式镗套。用于卧式镗孔、其径向尺寸较大，加工精度与轴承精度及其配合状况有关，通常用于粗加工和半精加工。装有滚锥轴承，用于立式镗孔，有较高的刚度，但回转精度较低，常用于切削负荷较重、切削厚皮不均的粗加工中。用回转式镗套镗孔时，由于被镗孔直径一般大于镗套直径，为便于镗刀的出入，必须在回转镗套上开引刀槽，同时使刀具停止在引刀槽的方位上，且刀具进出时，不能旋转。为保证刀具停止在引刀槽的方位上，需设置定向键带定向键的回转镗套，有以下两种形式：为尖头定向键的回转镗套。为带弹簧钩头键的回转镗套1)镗套的长度2)镗套与镗杆以及衬套的配合3）镗套的材料及主要技术要求镗套的材料：可选用铸铁HT20-40，常用20钢或20Cr钢渗碳，一般情况镗套硬度低于镗杆的硬度。镗套的主要技术要求：1）镗套内径公差带、内孔与外圆的同轴度；2）镗套内、外表面粗糙度值；3）镗套用衬套的内、外径公差带；4）衬套内孔与外圆的同轴度等（二）镗杆的设计（1）镗杆结构：整体式和镶条式。（2）镗杆直径和轴向尺寸（3）镗杆的材料及主要技术要求1）镗杆的结构当镗杆直径小于50mm时，做成整体式，并在外圆柱表面上开出直槽或螺旋槽。减小接触面积和存润滑油，用于低速镗孔。高削镗削时，为便于镗杆磨损后修理，可采用在导向部分装有镶条的结构，材料为铜，用螺钉固定。回转镗套内开有键槽，则镗杆上装有平键。如果回转镗套内装有尖头定向键，则镗杆前端做成螺旋引导结构镗杆装刀孔位置应根据工件尺寸确定，单刃刀头装刀孔的断面形状有圆形和方形。装刀孔可直开或斜开，斜开的装刀孔用于小直径镗杆或镗削盲孔的镗杆。双刃镗刀块用的装刀孔，都是长方形，且只能直开。多刀同时镗孔时，装刀孔错开布置，以免降低镗杆强度2）镗杆直径和轴向尺寸镗杆直径d及长度L主要是根据所镗孔的直径D及刀具截面尺寸B×B来确定。镗杆直径d应尽可能大，其双导引部分的L/d≤10为宜；而悬伸部分的L/d≤4～5，以使其有足够的刚度来保证加工精度。d=(0.7-0.8)D3）镗杆的材料及主要技术要求镗杆的材料：常用20钢或20Cr钢渗碳，渗碳层深度0.8-1.2mm，硬度HRC61-63。大直径的镗杆，还可采用45钢、40Cr或65MnHRC40-45。镗杆的主要技术要求：1）镗杆导向部分的直径公差，表面粗糙度；2）镗杆导向部分直径的圆度与锥度公差；3）镗杆的直线度公差；4）装刀的刀孔对镗杆中心的对称度、垂直度公差以及刀孔表面粗糙度。镗杆示例图4）镗杆与主轴的连接（三）支架与底座的设计要求：有足够的强度和刚度、有较高的精度，以及精度的长期稳定性。材料一般为铸铁。支架用于安装镗套和承受切削力，但不允许承受夹紧反力。其具体尺寸，在设计时参考相关手册镗模底坐是镗床夹具的基础件，用于连接夹具上所有零件，承受所有元件的重力和切削力。为提高其刚度，除合理选择壁厚外，还要合理布置加强筋的位置。5.3铣床夹具铣床夹具主要用于加工零件上的平面、凹槽、键槽、花键、缺口及各种成形面。铣削加工时，夹具通常随工作台一起作进给运动。数控铣床龙门铣床（1）直线进给式（2）圆周进给式（3）靠模式主要类型（按进给方式的不同）一、铣床夹具的主要类型和适用范围（一）直线进给式铣床夹具这类夹具安装在铣床工作台上，加工中随工作台一起作直线进给运动。按照在夹具上装夹工件的数目，它可分为单件夹具和多件夹具。1、单件加工的直线进给式铣床夹具这类夹具多用于中小批生产或加工大型工件，或加工定位夹紧方式较特殊的中小工件。（二）多件加工的直线进给式铣床夹具多件加工直线进给式夹具常用于成批或大量生产中。此夹具的优点是夹紧可靠，但操作稍为复杂。（三）多工位加工的直线进给式铣床夹具夹具上设有多个工位，在不同工位加工同一工件的不同表面。多件加工直线进给式铣床夹具多件多工位的铣削加工能充分利用机床工作台的工作行程，减少铣刀切入和切出空程时间，来提高夹具的工作效率（四）利用机动时间装卸工件的直线进给式铣床夹具单件铣削加工和多件多工位铣削加工的夹具均可采用气动、液压等机械传动装置来减少辅助时间和减轻体力劳动。但是，从提高生产率的角度来看，最好是利用机动时间来装卸工件。特点：生产效率