铣床夹具的主要类型课件

教学单元教学单元 6 机床专用夹具设计机床专用夹具设计 机床夹具设计机床夹具设计6.1 专用机床夹具的设计方法和工艺6.2 车床夹具设计6.3 铣床夹具6.4 钻床夹具6.5 镗床夹具教学单元教学单元 6 机床专用夹具设计机床夹具设计机床专用夹具设计机床夹具设计6.1 专用机专用机6.3 铣床夹具铣床夹具.任务引入任务引入如图-所示的车床尾座顶尖套筒，除工件上键槽和油槽外，其余部分都已加工好。在普通铣床上大批量生产该零件，必须设计专用铣床夹具才能保证生产率和精度要求。下一页返回6.3 铣床夹具铣床夹具.任务引入下一页返回任务引入下一页返回图-杠杆返回图图-杠杆返回杠杆返回6.3 铣床夹具铣床夹具.相关知识相关知识一、铣床夹具的主要类型一、铣床夹具的主要类型铣床夹具一般是安装在铣床的工作台上，因此铣床夹具一般分为直线进给式、圆周进给式及靠模式夹具种类型。上一页 下一页返回直线进给式铣床夹具直线进给式铣床夹具这类夹具随铣床的工作台一起做直线进给运动，应用极为广泛，按照其装夹工件数目的多少，又分为单件铣床夹具和多件铣床夹具。）单件铣床夹具单件铣床夹具多用于加工尺寸较大的工件或定位夹紧方式较为特殊的中小型工件。6.3 铣床夹具铣床夹具.相关知识上一页下一页返回相关知识上一页下一页返回6.3 铣床夹具铣床夹具如图-所示杠杆零件，要求铣双斜面、内孔。限制其个移动和两个转动共个自由度，该工件加工的定位方案采用完全定位。采用了可调支承，加工要求一批毛坯需调整一次可调支承的高度。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具如图铣床夹具如图-所示杠杆零件，要求铣双斜面、所示杠杆零件，要求铣双斜面、6.3 铣床夹具铣床夹具如图-所示为其在卧式铣床上成批加工的铣床夹具。如图-中的AA剖面图，在将工件夹紧的同时并将辅助夹紧机构锁紧在夹具体中，提高工件的装夹刚性，避免铣削力引起的振动，保证工件加工过程的稳定性。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具如图铣床夹具如图-所示为其在卧式铣床上成批加工所示为其在卧式铣床上成批加工6.3 铣床夹具该工件加工的对刀方案采用了由对刀块和塞尺组成的对刀装置，确定刀具的正确位置，角度对刀块的对称中心与定位销的端面之间的距离为.，从而保证杠杆两斜面对称中心与端面之间为，因此确定刀具与工件之间的正确位置关系。两斜面之间的夹角由安装在刀杆上的成形铣刀或两把角度铣刀构成的夹角保证。该夹具通过夹具体的底平面与机床工作台接触，两定位键与机床工作台的形槽相配合，从而限制了夹具沿工作台导轨运动方向的移动自由度外的其余个自由度，保证了夹具与机床之间的正确位置关系。夹具装配时又保证两定位键一侧与定位销的端面垂直。因此，此夹具保证了工件在夹具中有正确位置关系；刀具与工件之间有正确位置关系；夹具与机床之间有正确位置关系，从而保证工件的加工要求。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具该工件加工的对刀方案采用了由对刀块和塞铣床夹具该工件加工的对刀方案采用了由对刀块和塞6.3 铣床夹具铣床夹具）多件铣床夹具如图-所示为连杆两侧面及槽铣床夹具。该夹具由固定在铣床工作台的基础件和可装卸工件的弹仑组成。工件首先通过和两个孔及其一侧端面在弹仑的圆柱销、菱形销和支架的端面上实现完全定位。弹仑每次装满个工件后，通过其圆柱销和以及菱形销和，分别装入夹具体上安装孔与及槽口件和中，转动螺母，推动钩形压板将工件及弹仑夹紧在夹具体中，实现完全定位。一个夹具至少应配备两个弹仑。上一页 下一页返回螺母；钩形压板；压块；，槽口件；，安装孔；弹仑；夹具体；6.3 铣床夹具）多件铣床夹具上一页下一页返回铣床夹具）多件铣床夹具上一页下一页返回螺母螺母图-连杆两侧面及槽铣床夹具螺母；钩形压板；压块；，槽口件；，安装孔；弹仑；夹具体；返回下一页图图-连杆两侧面及槽铣床夹具连杆两侧面及槽铣床夹具螺母；螺母；钩形压板；钩形压板；图-续图，圆柱销；，菱形销；支架返回图图-续图，续图，圆柱销；，圆柱销；，菱形菱形6.3 铣床夹具铣床夹具圆周进给式铣床夹具圆周进给式铣床夹具这类夹具随铣床的圆工作台一起做旋转运动，多个夹具均布在圆工作台上，可以连续加工工件，能在不停车的情况下实现装卸工件，装卸工件的时间与加工时间完全重合，生产效率高，广泛用于大量生产中。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具圆周进给式铣床夹具上一页下一页返回铣床夹具圆周进给式铣床夹具上一页下一页返回6.3 铣床夹具此类夹具主要用于带有回转工作台的专用铣床或安有回转工作台的普通铣床上。如图-为在立式铣床上安装回转台铣削拨叉叉口上下表面的夹具。工件以其圆柱孔、端面及一侧面在圆柱销的圆柱面与端面和挡销上实现完全定位。通过液压缸、拉杆和开口垫圈组成的夹紧机构对其实施夹紧，可以同时装夹个工件。回转台的运动由蜗杆蜗轮副传动。操作者在装卸工件区域可实现不停车的装卸工件。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具此类夹具主要用于带有回转工作台的专用铣床铣床夹具此类夹具主要用于带有回转工作台的专用铣床图-拨叉叉口上下表面铣床夹具拉杆；圆柱销；开口垫圈；挡销；回转工作台；液压缸返回图图-拨叉叉口上下表面铣床夹具拨叉叉口上下表面铣床夹具拉杆；拉杆；圆柱销；圆柱销；6.3 铣床夹具图-为在双立铣头专用铣床上铣连杆两端平面铣床夹具。连杆以其端平面和大小头圆弧面在夹具体上的支承板和形块上实现完全定位。由于采用双铣头可以顺利完成工件两面的粗精加工，因此两相邻夹具的定位支承板应有高度差，其值与工件的单边加工余量相吻合。操作者在装卸工件区域可实现不停车的装卸和翻转只加工了一面的工件。此类夹具的加工效率高。在设计时，夹具圆周排列应尽量紧凑，使铣刀的空行程时间缩短到最低程度；尺寸大的夹具，最好不要设计成整体的；夹紧的手柄应沿回转台四周分布；尽量减轻工人的劳动强度和保证其人身安全。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具图铣床夹具图-为在双立铣头专用铣床上铣连杆两为在双立铣头专用铣床上铣连杆两图-连杆两端平面铣床夹返回图图-连杆两端平面铣床夹返回连杆两端平面铣床夹返回6.3 铣床夹具靠模式铣床夹具带有靠模装置的铣床夹具称为靠模铣床夹具。主要用于专用或通用铣床上加工直线成形表面或圆周成形表面，通过靠模使刀具或工件按靠模曲线轨迹运动，获得满足加工要求的仿形进给运动。按照机床进给运动的方式，此类夹具可分为直线进给靠模铣床夹具和圆周进给靠模铣床夹具。如图-（）所示为直线进给式靠模铣床夹具示意图。工件与靠模均安装在夹具上，铣刀滑座与滚子滑座轴线之间保持距离k联成一个组合体。该组合体在重锤拉力或强力弹簧的作用下，使安装在滚子滑座上的滚子始终压紧在靠模上。当工作台做纵向直线进给运动时，使铣刀按靠模的曲线轨迹运动，从而加工出工件轮廓曲面。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具靠模式铣床夹具上一页下一页返回铣床夹具靠模式铣床夹具上一页下一页返回图-靠模铣床夹具（）直线进给式靠模铣床夹具；（）圆周进给式靠模铣床夹具滚子；靠模；铣刀；工件；铣刀滑座；滚子滑座；回转台；回转台座返回图图-靠模铣床夹具（）直线进给式靠模铣床夹具；（）靠模铣床夹具（）直线进给式靠模铣床夹具；（）6.3 铣床夹具如图-（）所示为安装在普通立式铣床上的圆周进给式靠模铣床夹具。工件和靠模安装在回转台上的夹具中，回转台安装在工作台上，滚子固定在床身立柱上，取下铣床滑鞍上的横向丝杠，用强力弹簧将工作台与床身立柱连在一起。回转台的旋转运动由工作台的纵向丝杠经挂轮由蜗杆蜗轮副传动，当回转台做圆周进给运动时，通过靠模、滚子与强力弹簧，使工件按靠模的曲线相似的轨迹运动，从而加工出工件轮廓曲面。此类夹具加工工件的轮廓精度，很大程度上取决于靠模的轮廓精度，夹具结构复杂，靠模的加工难度大，随着数控技术的发展，靠模式夹具已基本上失去其作用。确有必要设计，可参阅机床夹具设计手册进行相关的设计，在此不再详细阐述。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具如图铣床夹具如图-（）所示为安装在普通立式铣（）所示为安装在普通立式铣6.3 铣床夹具二、铣床夹具的结构特点及其设计铣床夹具的结构特点由于铣削加工的效率高，适应性较大，会经常遇到结构形状不规则或多件加工要求的情况，给工件的定位夹紧造成一定的难度，使得装卸工件费时费力。在夹具结构方面，要满足工件的装夹方便快捷，往往会采用快速夹紧、联动夹紧、机械传动装置和动力装置等，从而使夹具结构复杂，给加工、装配、调试带来难度，增加成本。因此，在设计铣床夹具时，其结构的复杂程度，应与生产规模和加工效率相适应；夹具的零部件要便于加工、装配和调试。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具二、铣床夹具的结构特点及其设计上一页下一铣床夹具二、铣床夹具的结构特点及其设计上一页下一6.3 铣床夹具设计要点）定位装置与夹紧装置设计铣削加工的刀具一般为多齿刀具，其切削过程是断续的，一般铣削的切削用量较大，而且铣削力的大小和方向是不断变化的，导致铣削时容易产生振动，因此在设计铣床夹具时要特别注意工件在定位装置上的稳定性和夹紧机构的可靠性。定位装置设计时，主要定位支承面要尽可能地大，作为导向定位的元件要尽可能地长（如果由两个支承钉构成，则尽可能相距较远），作为止推用的支承应设在与铣削力相对的工件的强度和刚性好的部位。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具设计要点上一页下一页返回铣床夹具设计要点上一页下一页返回6.3 铣床夹具夹紧装置设计时，夹紧机构产生的夹紧力应足够，自锁性能要良好。根据夹紧力的方向和作用点的确定原则，合理确定其施力方向和施力点。如果安装刚性不足时，可以采用辅助支承、浮动支承或辅助夹紧机构来增加安装刚度。对于切削用量大的手动夹紧，应优先选用螺旋夹紧机构。）特殊元件设计铣床夹具的特殊元件有定位键和对刀装置。（）定位键。定位键是铣床夹具与铣床之间的连接元件，如图-中的元件。其在夹具体的安装底平面上加工的纵向槽中，用圆柱头螺钉固定，一般为两个。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具夹紧装置设计时，夹紧机构产生的夹紧力应足铣床夹具夹紧装置设计时，夹紧机构产生的夹紧力应足6.3 铣床夹具通过其与铣床工作台上定位用形槽的配合，使夹具定位元件的工作表面与机床的运动方向有正确的位置关系。也可以通过定位键承受铣削力产生的部分扭矩，减轻夹紧夹具螺栓的载荷，增加夹具在加工过程中的稳定性。常用的定位键其断面为矩形，已经标准化，其材料为钢，热处理硬度为，分型和型两种，可选或的配合与夹具体的安装槽相配合，如图-所示。型定位键其与夹具体和工作台形槽的配合尺寸的基本尺寸均为B，其定位精度不高。定位精度要求较高时一般选用型定位键，其与工作台形槽的配合尺寸B留有可按形槽实际尺寸配作的修磨量。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具通过其与铣床工作台上定位用形槽的配合，铣床夹具通过其与铣床工作台上定位用形槽的配合，图-定位键（GB）返回图图-定位键定位键（GB）返回）返回6.3 铣床夹具为了提高夹具在机床上的安装精度，定位键在夹具体上的距离应尽可能地远，在安装夹具时应使两定位键的同一侧面与形槽的一侧面紧贴，同时将夹具紧固在工作台上，避免配合间隙影响夹具的安装精度。定位精度要求高的夹具和大、重型夹具，不宜使用定位键，可以通过找正定位元件的工作表面或夹具上专门设置的找正基面，来确定夹具的正确安装位置，如图-所示。图-（）是用标准心轴直接找正形块的中心线，使其与铣床的进给方向平行，图-（）是直接找正夹具体上的基准平面A（它也是夹具的装配基准），使其与铣床的进给方向平行。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具为了提高夹具在机床上的安装精度，定位键在铣床夹具为了提高夹具在机床上的安装精度，定位键在图-夹具找正安装（）找正定位元件工作表面；（）找正夹具找正基面返回图图-夹具找正安装（）找正定位元件工作表面；（）找夹具找正安装（）找正定位元件工作表面；（）找6.3 铣床夹具（）对刀装置。由对刀块和塞尺组成。通过其确定刀具与工件之间的正确位置。对刀块的结构形式与工件的加工表面有关。主要有圆形对刀块，用于加工平面的对刀；方形对刀块，用于组合刀具加工两相互垂直表面的对刀；直角与侧装对刀块，用于加工两相互垂直表面或铣槽时的对刀。它们的结构已经标准化，如图-所示。除圆形对刀块只用螺钉紧固在夹具体上外，其余的还需用两个销钉来确定其在夹具体上的位置。对刀块在夹具体上的位置应便于使用塞尺对刀和工件的装卸。使用对刀装置对刀时，为了避免对刀时损害刀具和对刀块工作表面，在刀具与对刀块之间通过塞尺调整刀具的位置。常见的塞尺有平塞尺和圆柱塞尺，其结构已经标准化，如图-所示。在夹具装配图上应标注塞尺的厚度或直径。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具（）对刀装置。由对刀块和塞尺组成。通过铣床夹具（）对刀装置。由对刀块和塞尺组成。通过图-对刀块返回下一页图图-对刀块返回下一页对刀块返回下一页图-续图返回图图-续图返回续图返回6.3 铣床夹具对刀装置的应用及在夹具装配图上的尺寸标注如图-所示。图中S为平塞尺厚度，d为圆塞尺直径。对刀块工作表面距水平方向定位基准之间的尺寸为L；距垂直方向定位基准之间的尺寸为H。采用对刀装置对刀时，加工精度一般不超过级。当对刀调整要求较高或不便设置对刀块时，可以采用试切法、标准件对刀法或用百分表校正定位元件相对于刀具的位置。）夹具的总体设计及夹具体铣床夹具的总体结构主要取决于定位、夹紧装置和其他元件的结构和布局情况，同时为了提高铣床夹具在加工过程中的稳定性和抗振性，在进行整体结构设计时，应尽量使各种装置布置紧凑；上一页 下一页返回6.3 铣床夹具对刀装置的应用及在夹具装配图上的尺寸标注铣床夹具对刀装置的应用及在夹具装配图上的尺寸标注图-塞尺（）平塞尺（）；（）圆柱塞尺（）返回图图-塞尺（）平塞尺（塞尺（）平塞尺（）；返回）；返回图-对刀装置的应用及尺寸标注返回图图-对刀装置的应用及尺寸标注返回对刀装置的应用及尺寸标注返回6.3 铣床夹具使工件的加工表面尽可能靠近工作台面，以降低夹具的重心，一般夹具体的高宽之比应限制在HB的范围。夹具体应具有足够的强度和刚性，结合实际情况合理设置加强筋和耳座，常见的耳座结构如图-所示，尺寸见表-，其结构已经标准化，设计时可查阅机床夹具设计手册。当夹具体的宽度尺寸较大时，可在同一侧设计两个耳座，它们之间的距离应与铣床工作台的两形槽的距离相同。粗加工的铣床夹具应有足够的排屑空间，并考虑切屑的流向，使切屑清理方便。对于重型铣床夹具，应在夹具体上设计吊环，方便吊装和搬运。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具使工件的加工表面尽可能靠近工作台面，以降铣床夹具使工件的加工表面尽可能靠近工作台面，以降图-铣床夹具体耳座结构形式返回图图-铣床夹具体耳座结构形式返回铣床夹具体耳座结构形式返回6.3 铣床夹具.任务实施如图-所示车床顶尖套筒零件，工件的外圆及端面均已加工，本工序的加工要求铣削键槽（）和R油槽，保证满足以下几项。（）键槽深度为（），轴向长度，键槽中心平面与工件外圆轴心线的对称度为，平行度为。（）油槽半径为，其圆心在外圆柱面上。油槽长度为。（）油槽与键槽的对称中心平面在同一平面。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具铣床夹具.任务实施上一页下一页返回任务实施上一页下一页返回6.3 铣床夹具一、确定定位方案及定位装置设计确定定位方案根据键槽的加工要求，需限制除绕轴心线旋转外的其余个自由度。其平行度与对称度的工序基准均为外圆轴心线，轴向长度的工序基准为工件的右端面，根据基准重合原则，选择工件的轴心线作为主要定位基准，限制个自由度，选择工件的右端面作为止推定位基准，限制轴向移动自由度。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具一、确定定位方案及定位装置设计上一页下一铣床夹具一、确定定位方案及定位装置设计上一页下一6.3 铣床夹具根据油槽的加工要求，应限制工件的个自由度。仍然选择工件的轴心线作为主要定位基准，限制个自由度，选择工件的左端面作为止推定位基准，限制轴向移动自由度，保证油槽与键槽的对称中心平面在同一平面，采用键槽的中心平面图-犞形块及其定位高度作为定位基准，限制工件绕轴心线转动的自由度，实现完全定位。定位装置设计工件的轴心线作为定位基准时，其定位基面为外圆柱表面，为了便于工件的装卸，选择定位元件为形块，其开口尺寸和高度尺寸采用标准尺寸，根据公式H定HdN，取公差为，其余尺寸结合实际情况确定，其结构与尺寸如图-所示。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具根据油槽的加工要求，应限制工件的个自由铣床夹具根据油槽的加工要求，应限制工件的个自由图-犞形块及其定位高度返回图图-犞形块及其定位高度返回犞形块及其定位高度返回6.3 铣床夹具由于工件的轴向尺寸较大，选择两短形块组合的形式实现定位。左右端面作为定位基准时选择定位元件为支承钉，由于采用两把刀具同时加工，加工长度相差，所以支承钉和支承钉的距离应是。键槽的中心平面作为定位基准时选择防转销与键槽两侧面的配合，实现防转。定位元件的布置情况如图-所示。二、对刀方式的选择由于加工精度不高，选择对刀装置对刀，考虑夹具的结构紧凑，采用侧装对刀块，塞尺厚度为，如图-所示。考虑装夹工件的方便，将对刀装置安在夹具的右侧。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具由于工件的轴向尺寸较大，选择两短形块组铣床夹具由于工件的轴向尺寸较大，选择两短形块组图-定位装置支承钉；支承钉；防转销；形块；形块；形块；形块返回图图-定位装置定位装置支承钉支承钉；支承钉支承钉；防转销；防转销；图6-40 车窗尾座套筒键槽与槽铣床夹具返回图图6-40 车窗尾座套车窗尾座套筒键槽与槽铣床夹具返回筒键槽与槽铣床夹具返回6.3 铣床夹具三、确定夹紧方案由于同时夹紧两件，且工件的定位采用两短形块组合的形式，根据夹紧力的着力点应对准支承的原则，结合操作方便和提高加工效率，采用联动夹紧机构和机动夹紧，如图-所示。应根据切削力的大小确定夹紧力的大小，确定力源装置。四、设计夹具体及夹具总体结构如图-所示，由于夹具体的结构复杂，同时考虑夹具的强度、刚度和工艺性要求，采用铸造夹具体，应结合夹具体的设计要求进行合理设计。为了保证夹具的各项精度，装配时必须保证总装图中所要求的尺寸精度和位置精。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具三、确定夹紧方案上一页下一页返回铣床夹具三、确定夹紧方案上一页下一页返回6.3 铣床夹具五、夹具误差分析对于尺寸 （）定位误差D由于尺寸 的工序基准是 的母线，定位基准是其中心线，所以B，形块定位时，Y（），故DYB（）（）夹具的位置误差，如图-所示，由于形块的中心高与尺寸无关，故A上一页 下一页返回6.3 铣床夹具五、夹具误差分析上一页下一页返回铣床夹具五、夹具误差分析上一页下一页返回6.3 铣床夹具（）对刀误差T。对刀块垂直方向尺寸为，塞尺厚度尺寸为 ，所以T（）。（）加工方法误差G。可设G。按式（-）得满足加工要求。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具（）对刀误差铣床夹具（）对刀误差T。对刀块垂直方向尺寸为。对刀块垂直方向尺寸为6.3 铣床夹具对于对称度误差（）定位误差D。由于对称度的工序基准是轴心线，定位基准也是此轴心线，所以B；又由于形块的对中性好，Y，故D。（）夹具的安装误差A。影响对称度的夹具安装误差有形块中心轴线对定位键侧面B的平行度（如图-所示），故A；定位键的连接误差（是由定位键与型槽的最大间隙引起的误差）：由于（如图-所示）两定位键的距离是，而键的长度是，故上一页 下一页返回6.3 铣床夹具对于对称度误差上一页下一页铣床夹具对于对称度误差上一页下一页6.3 铣床夹具故AAA（）（）对刀误差T。对刀块水平方向尺寸为，塞尺厚度尺寸为 ，故T（）。（）加工方法误差G。可设G。按式（-）得满足加工要求。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具故铣床夹具故AAA（6.3 铣床夹具对于平行度误差（）定位误差D。与对称度同理，基准重合，故B；又由于锥度很小，引起的平行度误差很小忽略不计，Y，故D（）夹具的安装误差A。如图-所示，夹具安装时用心轴校正，保证形块中心线与机床的平行度，故A。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具对于平行度误差上一页下一铣床夹具对于平行度误差上一页下一6.3 铣床夹具（）对刀误差T。应为对到尺寸与平行度没有关系，故T（）加工方法误差G。可设G。按式（-）得（）故满足加工要求。上一页 下一页返回6.3 铣床夹具（）对刀误差铣床夹具（）对刀误差T。应为对到尺寸与平行度。应为对到尺寸与平行度6.3 铣床夹具六、夹具在机床上的安装、调试夹具装配检验合格后，必须正确安装在机床上才能保证加工精度。如图-所示车床尾座套筒键槽与油槽铣床夹具，是通过夹具体下表面与工作台接触限制个自由度，夹具体底面的定位键与机床形槽配合限制两个自由度。然后通过放在形块上的心棒检验、校正各精度，保证形块的定位中心与机床的进给方向平行。如果安装时图-所示平行度超差，可通过修磨形块上的淬硬垫块修正，直到达到要求。上一页返回6.3 铣床夹具六、夹具在机床上的安装、调试上一页返回铣床夹具六、夹具在机床上的安装、调试上一页返回