第一節(jié)車床夾具

機床夾具有通用與專用兩類。通用夾具作為機床附件已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,適合于工件形狀比較規(guī)則的單一、小批量零件的裝夾。例如,三爪自定心卡盤、機床用平口虎鉗等。而專用夾具,是按工件的加工需要,專門設(shè)計的夾具以滿足零件加工精度及批量生產(chǎn)的要求。本章主要介紹典型機床專用夾具。由于各類機床的加工工藝不同,夾具與機床的連接方式不同,各種夾具的結(jié)構(gòu)與技術(shù)要求方面有不同的特點。下面,結(jié)合實例對幾類典型機床夾具予以分析,以便了解和掌握機床夾具的結(jié)構(gòu)特點與設(shè)計要點。

車床主要用于加工零件的內(nèi)外圓的回轉(zhuǎn)成形面、螺紋以及端面等。一些已標(biāo)準(zhǔn)化的車床夾具,如三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、頂尖、夾頭等都作為機床附件提供,保證一些小批量的形狀規(guī)則的零件加工要求。而對一些特殊零件的加工,還需設(shè)計、制造車床專用夾具來滿足加工工藝要求。車床專用夾具可分為兩類:一類是裝夾在車床主軸上的夾具,使工件隨夾具與車床主軸一起作旋轉(zhuǎn)運動,刀具作直線切削運動;另一類是裝夾在床鞍上或床身上的夾具,使某些形狀不規(guī)則和尺寸較大的工件隨夾具安裝在床鞍上作直線運動,刀具則安裝在主軸上做旋轉(zhuǎn)運動完成切削加工,生產(chǎn)中常用此方法,擴大車床的加工工藝范圍,使車床作鏜床之用。

在實際生產(chǎn)中,需要設(shè)計且用得較多的是第一類專用夾具,故就該類夾具的結(jié)構(gòu)及設(shè)計要點進行分析。第一節(jié)車床夾具一、車床夾具的典型結(jié)構(gòu)(1)心軸類車床夾具

心軸類車床夾具多用于以內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn),加工外圓柱面的情況。常見的心軸有圓柱心軸、彈簧心軸、頂尖心軸等。

圖7-1為圓柱心軸。圖7-1a為間隙配合心軸,心軸的工作部分按h6、g6或f7制造,工件裝卸方便,但定心精度不高。一般以孔和端面聯(lián)合定位,軸向尺寸可用鋼球測量。圖7-1b為過盈配合心軸,導(dǎo)向部分L1的直徑D1的基本尺寸為工件定位孔的最小極限尺寸,按f6制造。定位部分L3的直徑D2按兩種情況制造:當(dāng)心軸與工件的配合長度小于孔徑時,按過盈配合r6制造;當(dāng)大于孔徑時,應(yīng)做成錐形,前端按間隙配合h6,后端按過盈配合r6制造。這種心軸定心準(zhǔn)確,但裝卸不方便,且易損傷工件的定位孔。一般用于定心精度要求較高的場合。這類心軸直徑在定心夾緊時不能改變,又稱“剛性心軸”。圖7-1心軸第一節(jié)車床夾具

圖7-2為彈簧心軸。圖7-2a為前推式彈簧心軸。轉(zhuǎn)動螺母1,彈簧筒夾2前移,使工件定心夾緊。這種結(jié)構(gòu)工件不能進行軸向定位。圖7-2b為帶強制退出的不動式彈簧心軸。轉(zhuǎn)動螺母3,推動滑條4后移,使錐形拉桿5移動而將工件定心夾緊。反轉(zhuǎn)螺母,滑條前移,而使筒夾6松開。此筒夾元件不動,依靠其臺階端面對工件實現(xiàn)軸向定位。該心軸常用于不通孔作為定位基準(zhǔn)的工件。圖7-2c為加工長薄壁工件用的分開式彈簧心軸。心軸體12和7分別置于車床主軸和尾座中,用尾座頂尖套頂緊時,錐套8撐開筒夾9,使工件右端定心夾緊。轉(zhuǎn)動螺母11,使筒夾10移動,依靠心軸體12的30°錐角將工件另一端定心夾緊。圖7-2彈簧心軸a)前推式彈簧心軸b)不動式彈簧心軸c)分開式彈簧心軸1、3、11—螺母2、6、9、10—筒夾4—滑條5—拉桿7、12—心軸體8—錐套視頻第一節(jié)車床夾具

圖7-3所示為頂尖式心軸,工件以孔口60°角定位,旋轉(zhuǎn)螺母6,活動頂尖套4左移,使工件定心夾緊。這類心軸結(jié)構(gòu)簡單,夾緊可靠,操作方便,適合于加工內(nèi)外孔無同軸度要求,或只需加工外圓的套筒類零件。圖7-3頂尖式心軸1—心軸2—固定頂尖套3—工件4—活動頂尖套5—快換墊圈6—螺母第一節(jié)車床夾具

圖7-4飛球保持架工序圖及其心軸1—心軸2、5—壓板3—定位鍵4—螺釘6—快換墊圈7—螺母第一節(jié)車床夾具

圖7-5開合螺母車削工序圖第一節(jié)車床夾具

第一節(jié)車床夾具二、夾具與機床主軸的連接

車床夾具與機床主軸的連接精度對夾具回轉(zhuǎn)精度有決定性影響。因此,要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與主軸軸線有盡可能高的同軸度。

心軸類車床夾具,一般以莫氏錐柄與主軸錐孔配合連接,用螺桿拉緊心軸。這種連接方式,定心精度較高。

其他類車床夾具,當(dāng)夾具體外徑D<140mm或D<(2~3)d(d為主軸內(nèi)孔直徑)的小型車夾具,可在夾具體上設(shè)計錐柄安裝在主軸內(nèi)錐孔中。若D>140mm的大型車夾具,一般用過渡盤安裝在主軸頭部。過渡盤與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。如圖7-7所示為幾種采用過渡盤與車床主軸軸頸連接方式。圖7-7a為錐柄聯(lián)接。圖7-7b為主軸前端圓柱與過渡盤圓孔按H7/h6或H7/js6相配合,用螺紋與主軸連接。專用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過渡盤的凸緣上,用螺釘緊固。圖7-7c為主軸前端有較長錐面,過渡盤可在其長錐面上配合定心,用活套把主軸上的螺母3鎖緊,由鍵傳遞轉(zhuǎn)矩。這種方式定心精度較高,但過渡盤與主軸端要求緊貼,制造上較困難。圖7-7d是以主軸前端短錐面與過渡盤連接,用螺釘均勻擰緊后,保證端面與錐面全部接觸,使定心準(zhǔn)確,聯(lián)接剛性較好。

幾種車床主軸前端的形狀及尺寸參見圖7-8。第一節(jié)車床夾具圖7-8幾種車床主軸前端的形狀及尺寸a)CA6140、CA6240、CA6250車床主軸尺寸b)C620-1、C620-3車床主軸尺寸c)C6150車床主軸尺寸圖7-7車床夾具與機床主軸的聯(lián)接方式1—過渡盤2—主軸3—螺母4—鍵第一節(jié)車床夾具三、車床夾具設(shè)計要點1)結(jié)構(gòu)緊湊,輪廓尺寸盡可能小,重量輕。因為車床夾具是隨主軸一起回轉(zhuǎn)的,重心盡可能靠近回轉(zhuǎn)軸線,以減少慣性力和回轉(zhuǎn)力矩。夾具懸伸長度L與夾具體外徑D之比應(yīng)參照下列數(shù)值選取。當(dāng)D≤150mm時,取L/D≤1.25;當(dāng)150mm<D≤300mm時,取L/D≤0.9;當(dāng)D>300mm時,取L/D≤0.60。2)應(yīng)有平衡措施,以消除回轉(zhuǎn)不平衡產(chǎn)生的振動現(xiàn)象。常采用配重法來達到車床夾具的靜平衡。在平衡配重塊上應(yīng)開有弧形槽,以便調(diào)整至最佳平衡位置后用螺釘固定(如圖7-6所示);也可采用在夾具體上加工減重孔來達到平衡。3)夾緊機構(gòu)應(yīng)安全耐用。夾緊點盡可能選在工件直徑最大處,夾緊力足夠大,在切削過程中,不至于在離心力和慣性力作用下使夾緊松動。(標(biāo)準(zhǔn)三爪自定心卡盤,當(dāng)轉(zhuǎn)速在1500~2000r/min時,卡爪由于離心力作用,夾緊力下降15%~20%,當(dāng)轉(zhuǎn)速為6300r/min,夾緊力幾乎降到零。夾具上盡可能避免帶有尖角或凸出部分。4)夾具與機床的聯(lián)接。要準(zhǔn)確、可靠,避免安裝引起的加工誤差。第二節(jié)銑床夾具

銑床主要用于加工零件的平面、溝槽、凹槽、花鍵以及成型面等。銑削加工時,切削力較大,又是斷續(xù)切削,振動較大,因此銑床夾具的夾緊力要求較大,夾具剛度、強度要求都比較高。銑床夾具均安裝在銑床工作臺上,隨機床工作臺作進給運動。銑床夾具的結(jié)構(gòu)在很大程度上取決于工件進給方式。銑床夾具可分為直線進給式、圓周進給式以及靠模銑床夾具三類。其中,直線進給式銑床夾具用得最多。

銑削加工的生產(chǎn)率較高(切削時間短),設(shè)計夾具時要考慮如何快速地裝夾工件以縮短輔助時間,同時夾具上還應(yīng)設(shè)置確定刀具位置及方向的元件,以便迅速地調(diào)整好夾具、機床、刀具的相對位置。一、銑床夾具的典型結(jié)構(gòu)(1)直線進給式銑床夾具

這類夾具安裝在銑床工作臺上,隨工作臺一起作直線進給運動。按照在夾具中同時安裝工件的數(shù)目,又可分為單件加工和多件加工的銑床夾具。圖7-9所示為單件加工銑床夾具。本工序是在圓柱形工件的一個端面銑槽。工件以外圓柱為定位基準(zhǔn),在V形塊中定位,限制四個自由度。轉(zhuǎn)動手柄帶動偏心輪3回轉(zhuǎn),使滑動V形塊移動夾緊或松開工件。夾具體底部定位鍵6與工作臺上的T形槽配合,以確定夾具與機床的相互位置,用螺栓在耳座上與機床工作臺固定。對刀塊4確定刀具與工件的位置及方向。圖7-9銑床夾具結(jié)構(gòu)圖1、2—V形塊3—偏心輪4—對刀塊5—夾具體6—定位鍵7—支承套第二節(jié)銑床夾具(2)帶料框的銑床夾具圖7-10所示為帶料框的銑床夾具。工件先裝在圖7-10b的料框里。圓柱銷11和菱形銷10及端面使工件在料框中定位,然后再裝入夾具上,用料框上的圓柱銷12、14,菱形銷10、15在夾具上的定位孔4、6及定位槽口8、9中定位,用螺母1通過壓板2、壓塊3進行夾緊。

這種帶料框的銑床夾具,可使裝卸工件的部分輔助時間與切削時間基本重合,從而提高生產(chǎn)效率。一個夾具可以有幾個料框,一般用于成批生產(chǎn)的小零件上。

當(dāng)工件較大時,可采用多工位夾具,即一個工件切削加工時,另一工件可裝卸的夾具,使輔助時間與切削時間相重合。圖7-10帶裝料框的銑床夾具1—螺母2—壓板3—壓塊4、6—定位孔5—裝料框7—夾具體8、9—定位槽口10、15—菱形銷11、12、14—圓柱銷13—支架視頻第二節(jié)銑床夾具(3)圓周進給式銑床夾具

一般都用于立式圓工作臺銑床上,或在通用銑床上增加一個回轉(zhuǎn)工作臺,夾具裝在回轉(zhuǎn)工作臺上工作。這種夾具一般采用多件多工位加工方式。

圖7-11所示為在立式雙頭回轉(zhuǎn)銑床上加工柴油機連桿端面的情況。夾具沿圓周排列緊湊,銑刀的空行程縮短到最低限度,兩個主軸順次進行粗、精銑。圖7-11立式雙頭回轉(zhuǎn)銑床第二節(jié)銑床夾具二、銑床夾具設(shè)計要點(1)具有對刀裝置

對刀裝置由對刀塊和塞尺組成。銑削加工一般多采用定距切削,為便于調(diào)整刀具相對于工件被加工表面間的位置,夾具上通常設(shè)置對刀塊。對刀塊的結(jié)構(gòu)形狀取決于被加工表面的形狀。對刀塊的結(jié)構(gòu)形式已標(biāo)準(zhǔn)化。圖7-12a為圓形對刀塊,主要用于平面加工時的對刀。圖7-12b為方形對刀塊,用于組合銑刀加工成形表面的對刀。圖7-12c為直角對刀塊,用于垂直面加工或立銑刀銑槽時的對刀。圖7-12d為側(cè)裝對刀塊,用于垂直面加工或臥銑刀銑槽時的對刀。圖7-12標(biāo)準(zhǔn)對刀塊及對刀裝置a)圓形對刀塊JB/T8031.1—1995

b)方形對刀塊JB/T8031.2—1995c)直角對刀塊JB/T8031.3—1995

d)側(cè)裝對刀塊JB/T8031.4—19951—對刀塊2—對刀塞尺3—銑刀第二節(jié)銑床夾具

對刀塊用定位銷及螺釘固定在夾具體上,對刀塊的工作面距工件被加工表面有一定的距離,在確定刀具位置時,用塞尺放在刀具與對刀塊工作面之間,當(dāng)塞尺剛能通過兩者間隙時,就認為刀具位置已調(diào)整好。此后的整個加工過程中,這個校正好的距離不再改變。這種方法的優(yōu)點是簡單、方便,避免刀具與對刀塊工作面的直接碰撞而損壞刀具。缺點是存在對刀誤差。圖7-13所示為常用標(biāo)準(zhǔn)對刀塞尺結(jié)構(gòu),厚度H為1~5mm,直徑d為?3或?5mm,按h6公差制造。

對刀塊的對刀誤差是不可避免的,由塞尺制造公差、對刀塊位置尺寸公差、調(diào)整時人為誤差組成了對刀誤差。因此,當(dāng)對刀調(diào)整要求較高時,一般不用對刀塊,而采用試切法或采用百分表校正定位元件相對刀具位置來保證加工精度。圖7-13標(biāo)準(zhǔn)對刀塞尺a)對刀平塞尺JB/T8032.1—1995

b)對刀圓塞尺JB/T8032.2—1995第二節(jié)銑床夾具(2)具有定位鍵

銑床夾具在銑床工作臺上的安裝位置,直接影響被加工表面的位置精度,所以在設(shè)計時就必須考慮其安裝方法。一般在夾具底座下面裝兩個定位鍵或定向鍵,用沉頭開槽螺釘固定在夾具上,使夾具在機床工作臺上有一個正確的位置。定位鍵還能承受銑削時產(chǎn)生的切削扭矩,減輕夾具固定螺栓的負荷,加強夾具在加工過程中的穩(wěn)固性。定位鍵與定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化,應(yīng)按銑床工作臺的T型槽尺寸選定。幾種銑床T型槽尺寸可參見表7-1。

圖7-14所示為標(biāo)準(zhǔn)的定位鍵結(jié)構(gòu)。A型定位鍵,用于夾具底座槽寬與工作臺T形槽寬尺寸一致的場合下。B型定位鍵兩槽寬不一致,留有0.5mm磨量,供裝配時按T型槽實際尺寸配作。兩個定位鍵間距盡可能最大,安裝時盡量使鍵靠向T型槽的一側(cè),避免間隙的影響。圖7-14定位鍵JB/T8016—1995第二節(jié)銑床夾具第二節(jié)銑床夾具

對于安裝要求高的夾具,可以不設(shè)定位鍵而在夾具體側(cè)面加工一窄長平面。作為夾具安裝時的找正基面,通過找正使夾具獲得較高的安裝精度。(3)夾具要有足夠的強度和剛性可通過加厚夾具體或設(shè)置加強肋等辦法達到。(4)為便于夾具在工作臺上固定,夾具體上設(shè)置耳座常見耳座如圖7-15所示,當(dāng)夾具比較大時,還必須考慮設(shè)置吊裝孔或吊環(huán),便于搬運。圖7-15銑床夾具體的耳座第三節(jié)鉆床夾具

鉆床夾具用于在各種鉆床上對工件進行鉆、擴、鉸孔和攻螺紋等,簡稱鉆模。它的主要作用是保證被加工孔的位置精度,而孔的尺寸精度由刀具本身精度保證。一、鉆床夾具的主要類型及典型結(jié)構(gòu)

鉆床夾具的種類較多,按結(jié)構(gòu)類型可分為固定式、回轉(zhuǎn)式、移動式、翻轉(zhuǎn)式、蓋板式等。1.固定式鉆模

這類鉆床夾具是指工件在加工過程中,夾具和工件在機床上的位置固定不變。常用于立式鉆床上加工較大單孔或在搖臂鉆床上加工平行孔系。

安裝這類夾具時,一般應(yīng)先將裝在主軸上的定尺寸刀具(或心軸)伸入鉆套中以確定夾具安裝位置,然后再用螺栓將夾具固定。此種加工方式的鉆孔精度較高,但效率較低。

圖7-16所示為固定式鉆模加工套筒工件上的?16H8徑向孔。技術(shù)要求:保證被加工孔的軸線與工件內(nèi)孔的軸線相交并垂直,且與大端凸緣面上的小孔?12錯開180°。此夾具以工件大端凸緣面為定位基準(zhǔn),在夾具的垂直平面上定位,限制三個自由度;工件內(nèi)孔在短圓柱銷上定位,限制二個自由度;工件?12小孔在菱形銷上定位,限制一個自由度,并保證兩孔錯開180°(兩孔一面定位)。擰緊螺母3,通過快換墊圈4可夾緊工件。裝有鉆套的鉆模板用兩個銷及四個螺釘固定在夾具體上。鉆套2引導(dǎo)鉆頭垂直方向進給并保證鉆孔位置。圖7-16固定式鉆模1—鉆模板2—鉆套3—螺母4—快換墊圈5—圓柱銷6—菱形銷第三節(jié)鉆床夾具2.回轉(zhuǎn)式鉆模

回轉(zhuǎn)式鉆模主要用于加工圍繞某一軸線分布的軸向或徑向孔系,或分布在工件上幾個不同表面上的孔。工件在一次裝夾后,靠鉆?；剞D(zhuǎn)依次加工各孔。因此,這類鉆模必須有分度裝置。

圖7-17所示為回轉(zhuǎn)式鉆模用于加工工件上均布的徑向孔系。工件以孔及端面定位,用螺母2及快換墊圈3使工件裝夾在分度盤13上。鉆完一個徑向孔后,松開手柄9,通過把手11拉出對定銷12,即可轉(zhuǎn)動分度盤,進入另一位置,插入對定銷,擰緊手柄9,鎖住分度盤,進行另一孔的加工?；剞D(zhuǎn)式鉆模一般可用標(biāo)準(zhǔn)化的回轉(zhuǎn)工作臺和專用夾具組合使用形式,這樣當(dāng)同一批工件加工完后,只需更換專用夾具,又可供另一種工件加工使用。圖7-17專用回轉(zhuǎn)式鉆模1—圓柱銷2、10—螺母3—快換墊圈4—襯套5—鉆套6—螺釘7—鉆模板8—夾具體9—手柄11—把手12—對定銷13—分度盤第三節(jié)鉆床夾具3.蓋板式鉆模

蓋板式鉆模是最簡單的一種鉆模,它沒有夾具體,只有一塊鉆模板。鉆模板上除了裝鉆套外,還裝有定位元件和夾緊裝置,加工時,將它蓋在工件上定位夾緊即可。這類夾具一般用于加工大型零件上的小孔。由于每次加工完畢后,夾具必須重新安裝,所以這類夾具結(jié)構(gòu)要簡單、輕巧、重量不能超過10kg。生產(chǎn)效率較低,不適宜大批量生產(chǎn)。

圖7-18所示為加工箱體端面螺釘孔的蓋板式鉆模。鉆模板4由螺釘1與定位組件內(nèi)脹器連接。內(nèi)脹器由滾花螺釘2、鋼球3和三個沿圓周均布的滑柱5組成。工件以內(nèi)孔及端面與內(nèi)脹器外圓及鉆模板端面定位。擰動螺釘2,通過鋼球3,使滑柱5均勻伸出,將鉆模板與工件脹緊,即可對孔加工。圖7-18蓋板式鉆模1—螺釘2—滾花螺釘3—鋼球4—鉆模板5—滑柱6—鎖圈7—工件視頻第三節(jié)鉆床夾具二、鉆套的種類與設(shè)計

鉆套是鉆床夾具特有的元件,用來引導(dǎo)孔加工刀具的進給方向,防止刀具偏斜,加強刀具剛度,并保證所加工的孔和工件其他表面準(zhǔn)確的相對位置。它是鉆床夾具的導(dǎo)向元件,實踐證明,用鉆套比不用鉆套可以平均減少孔徑誤差50%。因此,鉆套的選用及設(shè)計是否正確,影響工件的加工質(zhì)量,也影響生產(chǎn)率。

鉆套的結(jié)構(gòu)、尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化,根據(jù)設(shè)計要求可查機械部推薦標(biāo)準(zhǔn)JB/T8045.1—1995~JB/T8045.5—1995,若不符要求,可修配。1.鉆套類型鉆套按其結(jié)構(gòu)和使用特點可分為四種類型。(1)回轉(zhuǎn)鉆套如圖7-19所示。鉆套外圓以H7/r6或H7/n6與夾具的鉆模板配合。圖7-19a為無肩固定鉆套,制造方便。圖7-19b為帶肩固定鉆套,鉆套端面可用作刀具進刀時的定程擋塊。這類鉆套的定位精度高,但磨損后必須壓出鉆套,重新修整孔座,再配換新鉆套,比較麻煩。因此適合于中小批量生產(chǎn)的鉆夾具中。圖7-19固定鉆套JB/T8045.1—1995a)A型b)B型第三節(jié)鉆床夾具(2)可換鉆套如圖7-20所示。鉆套外圓D用H6/g5或H7/g6的配合裝入襯套內(nèi),用鉆套螺釘固定,以防止工作時鉆套與襯套間的轉(zhuǎn)動。襯套與鉆模板之間按H7/r6配合。鉆套磨損后,只需卸下鉆套螺釘更換新鉆套即可。適合同一孔徑的大批大量生產(chǎn)場合。(3)快換鉆套如圖7-21所示。鉆套在其凸緣上除有供鉆套螺釘壓緊的臺肩外,還有一個削平平面。當(dāng)需更換鉆套時,不需擰下鉆套螺釘,而只要將快換鉆套轉(zhuǎn)過一角度,使削平平面正對著鉆套螺釘頭部,即可取出鉆套。這種鉆套適合對同一孔的多道工序加工,例如,先鉆、再擴、再鉸時,可采用不同鉆套,在工件一次裝夾中完成多道工序加工。圖7-20可換鉆套JB/T8045.2—1995圖7-21快換鉆套JB/T8045.3—1995第三節(jié)鉆床夾具(4)特殊鉆套由于工件結(jié)構(gòu)、形狀和被加工孔的位置特殊,標(biāo)準(zhǔn)鉆套不能滿足使用要求時,則可設(shè)計特殊結(jié)構(gòu)的鉆套。圖7-22所示為幾種特殊結(jié)構(gòu)的鉆套。圖7-22a為在斜面上鉆孔的鉆套。圖7-22b為凹面中鉆孔的鉆套,鉆模板無法接近加工表面,采用加長鉆套,上下部的孔徑不一,以減少刀具與鉆套的接觸長度。圖7-22c為一個鉆套中有兩個導(dǎo)向孔。當(dāng)孔距很接近時,可采用此結(jié)構(gòu)。圖7-22特殊鉆套第三節(jié)鉆床夾具

第三節(jié)鉆床夾具三、鉆模板結(jié)構(gòu)

鉆模板用于安裝鉆套,并保證鉆套在鉆模上的正確位置。常見的鉆模板有如下幾種結(jié)構(gòu)。1.固定式鉆模板

如圖7-23所示,把固定在夾具體上的鉆模板稱為固定式鉆模板。圖7-23a為鉆模板與夾具體采用整體的鑄造結(jié)構(gòu)。圖7-23b為焊接結(jié)構(gòu)。圖7-23c是用螺釘和銷釘連接的鉆模板,這種鉆模板可在裝配時調(diào)整位置,因而使用較廣泛。固定式鉆模板結(jié)構(gòu)簡單,保證孔加工的位置精度,但可能妨礙工件的裝卸和排屑不方便,適合于中小批量的生產(chǎn)中。圖7-23固定式鉆模板第三節(jié)鉆床夾具2.鉸鏈?zhǔn)姐@模板

當(dāng)鉆模板妨礙工件裝卸時,可采用如圖7-24所示鉸鏈?zhǔn)姐@模板,鉸鏈軸與鉸鏈孔的配合一般取G7/h6間隙配合,與鉸鏈座的軸孔采用N7/h6的過盈配合。鉆模板與鉸鏈座的側(cè)隙控制在H8/g7(約0.02mm)左右。鉆套的導(dǎo)向孔與工件的垂直度由調(diào)整墊片或修磨支承釘高度予以保證。由于存在配合間隙,所以此結(jié)構(gòu)加工孔的位置精度不如固定式,但裝卸工件方便,特別是當(dāng)鉆孔后還需進行锪平面、攻螺紋等其他加工時更為方便。圖7-24鉸鏈?zhǔn)姐@模板1—鉸鏈銷2—夾具體3—鉸鏈座4—支承釘、墊片5—鉆模板6—菱形螺母第三節(jié)鉆床夾具3.分離式鉆模板

鉆模板與夾具體分離,鉆模板在工件上定位,并與工件一起裝卸,如圖7-25所示。這類結(jié)構(gòu)加工的工件精度高,但工效低,費時費力。4.懸掛式鉆模板

在立式鉆床或組合機床上用多軸傳動頭加工平行孔系時,鉆模板連接在機床主軸的傳動箱上,隨機床主軸上下移動靠近或離開工件,這種結(jié)構(gòu)簡稱為懸掛式鉆模板。如圖7-26所示,鉆模板2的位置由導(dǎo)向滑柱4來確定,并懸掛在滑柱4上。通過彈簧3和橫梁5與機床主軸箱聯(lián)接。當(dāng)主軸下移時,鉆模板沿著導(dǎo)向滑柱4一起下移,刀具順著導(dǎo)向套加工。加工完畢后,主軸上移,鉆模板隨之一起上移,導(dǎo)向滑柱4上的彈簧3主要用于通過鉆模板壓緊工件。圖7-25分離式鉆模板1—鉆模板2—壓板3—鉆套4—工件圖7-26懸掛式鉆模板1—底座2—模板3—彈簧4—導(dǎo)向滑柱5—橫梁第三節(jié)鉆床夾具四、鉆床夾具的導(dǎo)向誤差分析

鉆床夾具加工孔時,被加工孔的位置精度主要受定位誤差ΔD和導(dǎo)向誤差ΔT影響。定位誤差在前面已討論過,導(dǎo)向誤差是由導(dǎo)向裝置對定位元件位置不正確導(dǎo)致刀具位置發(fā)生變化造成的加工尺寸位置誤差。

圖7-27所示為采用快換鉆套的鉆夾具,導(dǎo)向誤差由下列因素組成:圖7-27與導(dǎo)向裝置有關(guān)的加工誤差第三節(jié)鉆床夾具

第四節(jié)組合夾具

組合夾具是機床夾具中一種標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度很高的新型工藝裝備。它由一套預(yù)先制造好的各種不同幾何形狀、不同尺寸規(guī)格、有完全互換性和高耐磨性的標(biāo)準(zhǔn)元件及合件組成。

使用時可根據(jù)不同工件的加工要求,采用組合方式,把標(biāo)準(zhǔn)元件和合件選擇后組裝成所需夾具。使用完后,可以拆散,清洗、油封后歸檔保存,待需要時再重新組裝。因此,組合夾具是把專用夾具從設(shè)計、制造、使用、報廢的單向過程改變?yōu)樵O(shè)計、組裝、使用、拆散、再組裝、再使用……的循環(huán)過程。組合夾具的元件一般使用壽命15~20年,所以選用得當(dāng),可成為一種很經(jīng)濟的夾具。一、組合夾具的特點

與專用夾具相比具有如下特點:(1)萬能性好,適用范圍廣組合夾具裝夾工件的外形尺寸范圍為20~600mm,對工件形狀復(fù)雜程度可不受限制。(2)可大幅度縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期通常一套中等復(fù)雜程度的夾具,從設(shè)計到制造約需一個月時間,而組裝一套同等復(fù)雜程度的組合夾具,僅需幾個小時。在新產(chǎn)品試制過程中,組合夾具有明顯的優(yōu)越性。(3)降低夾具的成本由于組合夾具的元件可重復(fù)使用,而且沒有(或極少有)機械加工問題,可節(jié)省夾具制造的材料、設(shè)備、資金,從而降低夾具制造成本。(4)組合夾具便于保存管理組合夾具的元件可按用途編號存放,所占的庫房面積為一定值。而專用夾具按產(chǎn)品保存,隨著產(chǎn)品不斷改型,夾具數(shù)量也就越多,若不及時處理,所占庫房面積隨之?dāng)U大。(5)剛性差組合夾具外形尺寸較大,結(jié)構(gòu)笨重,各元件配合及連接較多,因此剛性較差。第四節(jié)組合夾具二、槽系組合夾具

組合夾具根據(jù)聯(lián)接組裝基面形狀可分為槽系和孔系兩大類。槽系組合夾具的組裝基面為T形槽,夾具元件由鍵、螺栓等定位,緊固在T形槽內(nèi)。根據(jù)T形槽的槽距、槽寬、螺栓直徑有大、中、小型三種系列,以適應(yīng)不同尺寸的工件?？紫到M合夾具的組裝基面為圓形孔和螺孔,夾具元件的聯(lián)接通常用兩個圓柱銷定位,螺釘緊固,根據(jù)孔徑、孔距、螺釘直徑分為不同系列,以適應(yīng)加工工件。

圖7-28所示為槽系組合夾具,此圖展示了組合成的回轉(zhuǎn)式鉆模及拆開分解圖。

槽系組合夾具的元件,按其用途可分為八類。圖7-28組合夾具組裝與分解圖視頻第四節(jié)組合夾具(1)基礎(chǔ)件它是組合夾具中最大的元件,是各類元件組裝的基礎(chǔ),可作為夾具體,外形有圓形、方形、矩形、基礎(chǔ)角鐵等。如圖7-29所示,方形、矩形基礎(chǔ)件除了各面均有T形槽供組裝其他元件外,底面有一條平行于側(cè)面的槽,可安裝定位鍵,以使夾具與機床連接有定位基準(zhǔn)。圓形基礎(chǔ)件連接面上的T形槽有90°、60°、45°三種角度排列。中心部位有一基準(zhǔn)圓柱孔和一個能與機床主軸法蘭配合的定位止口。圖7-29基礎(chǔ)件第四節(jié)組合夾具(2)支承件它是組合夾具中的骨架元件,起承上啟下作用,即把其他元件通過支承件與基礎(chǔ)件聯(lián)接在一起,用于不同高度、角度的支承。它的形狀和規(guī)格較多,圖7-30所示的只是其中的幾種結(jié)構(gòu)。當(dāng)組裝小夾具時,也可把它作為基礎(chǔ)件。(3)定位件主要用于確定組合元件之間的相對位置及工件的定位,并保證各元件的使用精度、組裝強度和夾具的剛度。圖7-31所示為幾種定位件結(jié)構(gòu)。(4)導(dǎo)向件主要用于確定刀具和工件的相對位置,并起引導(dǎo)刀具的作用,如圖7-32所示的各種規(guī)格的鉆套、鉆模板等。圖7-30支承件圖7-31定位件圖7-32導(dǎo)向件第四節(jié)組合夾具(5)夾緊件主要用于夾緊工件,如圖7-33所示的各種結(jié)構(gòu)的壓板。(6)緊固件主要用于聯(lián)接各元件及緊固工件。如圖7-34所示,包括各種螺母、墊圈、螺釘?shù)?。緊固件主要承受較高的拉應(yīng)力,為保證夾具的剛性,螺栓采用40Cr材料的細牙螺紋。(7)其他件除上述六類元件以外,其他的各種起輔助用途的單一元件稱為其他件,如圖7-35所示的手柄、彈簧、平衡塊等。(8)合件由若干個零件裝配而成的在組裝時不拆散使用的獨立部件。主要合件有定位合件、支承合件、分度合件、導(dǎo)向合件等,如圖7-36所示。合件能使組合夾具組裝時更省時省力。圖7-36合件圖7-35其他件圖7-34緊固件圖7-33夾緊件第四節(jié)組合夾具三、孔系組合夾具

孔系組合夾具元件的聯(lián)接用二個圓柱銷定位,一個螺釘緊固。它比槽系組合夾具有更高的組合精度和剛度,且結(jié)構(gòu)緊湊。圖7-37所示為我國近年制造的KD型孔系組合夾具。其定位孔徑為?16.01H6,孔距為50mm±0.01mm,定位銷為?16K5用M16的螺釘連接。圖7-37

KD型孔系組合夾具第四節(jié)組合夾具四、槽系組合夾具的組裝

按一定的步驟和要求,把組合夾具的元件和合件組裝成加工所需夾具的過程,稱為組合夾具的組裝?，F(xiàn)舉一例,說明組裝過程。(1)組裝前的準(zhǔn)備熟悉工件圖樣和工藝規(guī)程,了解工件形狀、尺寸、加工要求以及使用的機床、刀具等。如圖7-38a所示為工件支承座的工序圖。工件的2-?10H7孔及平面C為已加工表面,本工序是在立式鉆床上鉆鉸?20H7孔,表面粗糙度值為Ra0.8μm,保證孔距尺寸75mm±0.2mm,55mm±0.1mm,孔軸線對C平面的平行度0.05mm。(2)確定組裝方案按照工件的定位原理和夾緊的基本要求,確定工件的定位基準(zhǔn),需限制的自由度以及夾緊部位選擇相應(yīng)元件,初步確定夾具結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)支承座的工序圖,按照定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合原則,可采用工件底面C和2×?10H7為定位基準(zhǔn)(一面二孔定位方式),以保證工序尺寸75mm±0.2mm,55mm±0.1mm及?20H7孔軸線對平面的平行度公差0.05mm的要求,選擇d平面為夾緊面,使夾緊可靠,避免加工孔處的變形。圖7-38組裝實例1—基礎(chǔ)板2—T形鍵3—基礎(chǔ)角鐵4、8—中孔鉆模板5、12—定位鍵6—圓柱銷7、13—標(biāo)準(zhǔn)量塊9—銷10—鉆模板

11—導(dǎo)向板14—量棒第四節(jié)組合夾具(3)試裝試裝是將前面設(shè)想的夾具結(jié)構(gòu)方案,在各元件不完全緊固的條件下,先組裝一下,對有些主要元件的精度如等高、垂直度等,需預(yù)先進行挑選與測量,但不能破壞元件本身的精度。試裝目的是檢驗夾具結(jié)構(gòu)方案的合理性,對原方案進行修改和補充。選用方形基礎(chǔ)板及基礎(chǔ)角鐵作夾具體,為了便于調(diào)整2×?10孔的間距100mm尺寸,將兩定位銷圓柱銷及削邊銷分別裝在兼作定位件的兩塊中孔鉆模板上。按工件的孔距尺寸75mm±0.2mm,55mm±0.1mm組裝導(dǎo)向件,在基礎(chǔ)角鐵3的T形槽上組裝導(dǎo)向板11,并選用5mm寬腰形鉆模板10安裝其上,便于組裝尺寸的調(diào)整。(4)聯(lián)接經(jīng)過試裝驗證的夾具方案,即可正式組裝。首先應(yīng)清除元件表面污物,裝上所需定位鍵,然后按一定順序?qū)⒂嘘P(guān)元件用螺栓、螺母連接。在連接時要注意組裝的精度,正確選擇測量基面,測定元件間的相關(guān)尺寸,尺寸公差調(diào)整在工件尺寸公差的1/3~1/5。

對組合夾具聯(lián)接可按如下順序進行:1)組裝基礎(chǔ)板1和基礎(chǔ)角鐵3(見圖7-38b)。在基礎(chǔ)板上安裝T型鍵2,并從基礎(chǔ)板的底部貫穿螺栓將基礎(chǔ)角鐵緊固。2)在中孔鉆模板上組裝?10mm圓柱銷6,然后把中孔鉆模板4用定位鍵5及緊固件裝夾在基礎(chǔ)角鐵上(見圖7-38c)。第四節(jié)組合夾具3)組裝?10mm的菱形銷9及中孔鉆模板8。用標(biāo)準(zhǔn)量塊及百分表檢測100±0.02mm及兩銷與C面的垂直度,然后緊固中孔鉆模板8(見圖7-38d)。4)組裝導(dǎo)向件。導(dǎo)向板11用定位鍵12定位裝至基礎(chǔ)角鐵3上端,再在導(dǎo)向板11上裝入5mm寬的腰形鉆模板10。在鉆模板10的鉆套孔中插入量棒14,借助標(biāo)準(zhǔn)量塊及百分表調(diào)整中心距55mm±0.02mm及75mm±0.04mm(圖7-38e)。5)組裝壓板。從基礎(chǔ)角鐵3上固定兩塊壓板,作用在d面上,指向C面壓緊。6)檢測。檢測組裝后的夾具精度?？筛鶕?jù)工件的工序尺寸精度要求確定檢測項目。

上例中,可檢測55mm±0.025mm、100mm±0.02mm、75mm±0.05mm尺寸及中孔鉆模板支承面對基礎(chǔ)板1底平面的垂直度公差0.013mm(夾具元件尺寸公差取工件公差的1/4)。

組合夾具的精度由元件精度和組裝精度兩部分組成。組合夾具元件精度很高,配合面精度一般為IT6~IT7,主要元件的平行度、垂直度公差為0.01mm,槽距公差0.02mm,工作表面粗糙度Ra0.4μm。為了提高組合夾具的精度,可以從提高組裝精度考慮,利用元件互換法來提高精度或利用補償法來提高精度。第五節(jié)數(shù)控機床夾具

數(shù)控機床由于控制方式的改變,傳動形式變化以及刀具材料的更新,使工件的成形運動變得更為方便和靈活。數(shù)控機床是一種高效、高精度的加工設(shè)備,這類機床在成批大量生產(chǎn)時所用的夾具除了通用夾具、組合夾具外,也用一些專用夾具。在設(shè)計數(shù)控機床專用夾具時,除了應(yīng)遵循夾具設(shè)計的原則外,還應(yīng)注意以下特點。1)數(shù)控機床夾具應(yīng)有利于實現(xiàn)加工工序的集中,即可使工件在一次裝夾后,能進行多個表面的加工,減少工件的裝夾次數(shù),這有利于提高加工精度和效率。因為數(shù)控機床的工藝范圍廣,可實現(xiàn)自動換刀,具有刀具自動補償功能。如圖7-39所示為壓板按順序松開和夾緊工件頂面,實現(xiàn)加工工件四個面的夾具方案。壓板采用自動回轉(zhuǎn)的液壓夾緊組件,每個夾緊組件與液壓系統(tǒng)控制的換向閥聯(lián)接。當(dāng)?shù)毒咭来思庸っ總€面時,根據(jù)控制指令,被加工面上的壓板循序自動松開工件并回轉(zhuǎn)90°,保證刀具通過。這時工件仍被其余壓板壓緊。當(dāng)一個面加工完成后,壓板重新轉(zhuǎn)到工作位置再次壓緊工件頂面,使切削按所編程序依次通過壓板,保證連續(xù)加工完成工件的全部外形。圖7-39連續(xù)加工工件各面的夾具1—壓板2—工件第五節(jié)數(shù)控機床夾具2)數(shù)控機床夾具的夾緊應(yīng)比普通機床夾具更牢固可靠,操作方便。因為數(shù)控機床通?？刹捎酶咚偾邢骰驈娏η邢?加工過程全自動化。通常采用機動夾緊裝置,用液壓或氣壓提供動力。如圖7-40所示,工件安裝在分度回轉(zhuǎn)工作臺上,進行多個表面加工,由于強力切削,為防止在很大的切削力作用下使得工件竄動,先用螺釘4將工件壓緊在分度回轉(zhuǎn)工作臺上,用兩個液壓傳動的壓板1和3再從上面壓緊工件。兩個壓板的基座6安裝在工作臺不轉(zhuǎn)動部分7上。當(dāng)