家居設(shè)計與制造教學(xué)課件PPT典型機(jī)床夾具設(shè)計.ppt

夾具設(shè)計與制造,第一章 機(jī)床夾具概論 第二章 工件在夾具中的定位 第三章 工件在夾具中的夾緊 第四章 典型機(jī)床夾具設(shè)計 第五章 專用機(jī)床夾具設(shè)計方法 第六章 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展,第四章 典型機(jī)床夾具設(shè)計,4.1 鉆床夾具設(shè)計 4.2 鏜床夾具設(shè)計 4.3 銑床夾具設(shè)計 4.4 車床夾具設(shè)計,4.1 鉆床夾具設(shè)計,1. 鉆床夾具的類型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在鉆床上進(jìn)行孔的鉆、擴(kuò)、鉸、锪、攻螺紋加工時所用的夾具稱為鉆床夾具。鉆床夾具上均設(shè)置鉆模套筒（簡稱鉆套），以保證被加工孔的位置精度。鉆模套筒安裝在鉆模板上，因此習(xí)慣上把鉆床夾具稱為鉆模。,根據(jù)工件的大小、形狀及被加工孔的分布的不同要求，其結(jié)構(gòu)形式可分為：固定式、回轉(zhuǎn)式、翻轉(zhuǎn)式、蓋板式、滑柱式等。,1）固定式鉆模,在加工工件的過程中，鉆模和工件在機(jī)床上的位置固定不動。一般用于在立式鉆床上加工較大的單孔或在搖臂鉆床上加工平行孔系。,2）回轉(zhuǎn)式鉆模,回轉(zhuǎn)式鉆模主要用于加工同一圓周上的軸向平行孔系或徑向孔。其基本形式有立軸、臥軸、斜軸三種。本節(jié)僅介紹夾具本身帶有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的鉆模。,3）翻轉(zhuǎn)式鉆模,這是一種無固定回轉(zhuǎn)軸和分度裝置的鉆模，外形象一個六面體，可以根據(jù)工件上被加工孔的位置作不同方位的翻轉(zhuǎn)。主要用于加工小型工件分布在不同表面上的孔。 此夾具的結(jié)構(gòu)比較簡單，但每次鉆孔時都需找正鉆套對于鉆頭的位置，所以輔助時間較長，而且翻轉(zhuǎn)費(fèi)力。因此夾具和工件一起總重量不能太重，一般以不超過10kg為宜。加工批量也不宜過大。,4）蓋板式鉆模,這類鉆模沒有夾具體。工件直接夾緊在機(jī)床工作臺上。在一般情況下，鉆模板上除了鉆套外，還裝有定位元件及夾緊裝置，加工時只要將它覆蓋在工件上即可。 蓋板式鉆模的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，一般多用于加工笨重機(jī)件上的小孔，但生產(chǎn)率不高，不適用于大批量生產(chǎn)。因夾具在使用時要經(jīng)常搬動，故鉆模重量一般不超過10kg。為了減輕重量可在蓋板上合理設(shè)置加強(qiáng)筋而減小其厚度。,5）滑柱式鉆模,這種鉆模在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，是一種標(biāo)準(zhǔn)化、通用可調(diào)夾具。按其夾緊動力可分為手動和氣動兩種。,2. 鉆床夾具的設(shè)計要求,1）鉆模類型的選擇,鉆模的類型很多，這主要是由于被加工孔的位置相對于定位基準(zhǔn)來說，比較分散而且?guī)缀侮P(guān)系變化較多所決定的。因此設(shè)計鉆模時，首先需要根據(jù)工件的形狀、尺寸、重量和加工要求，并考慮生產(chǎn)批量、工廠工藝裝備的技術(shù)狀況等具體條件來選擇夾具的結(jié)構(gòu)類型。,2）鉆套類型的選擇,鉆套是鉆模上特有的元件。用來引導(dǎo)刀具以防止其在加工過程中發(fā)生偏斜，保證被加工孔的位置精度及提高工藝系統(tǒng)的剛度。鉆套裝配在鉆模板或夾具體上，鉆模板則以各種形式與夾具體或支架連接。按鉆套的結(jié)構(gòu)和使用情況，可分為以下四種類型。,(1)固定鉆套,(2)可換鉆套,(3)快換鉆套,(4)特殊鉆套,(4)特殊鉆套,(4)特殊鉆套,3）鉆模板類型的選擇,鉆模板用于安裝鉆套，并保證鉆套的正確位置。鉆模板多裝配在夾具體或支架上，或與夾具上其他元件相連接。常見有以下幾種類型。,(1) 固定式鉆模板,(2)鉸鏈?zhǔn)姐@模板,(3)分離式(可卸式)鉆模板,(4) 懸掛式鉆模板,4.2 鏜床夾具設(shè)計,鏜床夾具又稱鏜模，主要用于加工箱體，支座等零件的孔或孔系。,1. 鏜床夾具的類型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn),鏜床夾具多由鏜套引導(dǎo)鏜孔刀具或鏜桿進(jìn)行鏜孔，與鉆模特點(diǎn)相似，工件上的孔或孔系的位置精度主要由鏜模來保證，可以減少鏜床主軸及進(jìn)給系統(tǒng)誤差的影響。由于箱體孔及孔系的精度要求較高，所以，鏜模的制造精度應(yīng)比鉆模高。,在大批量生產(chǎn)中，多用于組合機(jī)床。在中、小批量生產(chǎn)中，多用于臥式或立式鏜床。在無鏜床時，也可在車床、鉆床和銑床上進(jìn)行鏜孔加工（擴(kuò)大該類機(jī)床的工藝范圍）。鏜床夾具的結(jié)構(gòu)類型主要取決于導(dǎo)向支承的布置形式，分為以下幾種形式：,鏜套設(shè)置在刀具的前方，刀具與主軸剛性連接。主要用于加工孔徑d60mm，加工長度ld的通孔。一般鏜桿的導(dǎo)向部分直徑dd，在多工步加工時，可不更換鏜套，也便于加工中觀察和測量。但在立鏜時，切屑易落入鏜套中，應(yīng)設(shè)防塵措施。,（1） 單支承前導(dǎo)向鏜模,（2） 單支承后導(dǎo)向鏜模,鏜套設(shè)置在刀具的后方，刀具與主軸剛性連接。主要用于鏜削d11.25時，應(yīng)使鏜桿引導(dǎo)部分直徑d小于孔徑d，并且制成等直徑鏜桿，以便鏜桿引導(dǎo)部分可進(jìn)入加工孔，從而縮短鏜套與工件之間的距離h及鏜桿的懸伸長度。,（3） 雙支承前后導(dǎo)向鏜模,兩個導(dǎo)向支承套分別布置在刀具的前后方，鏜桿與機(jī)床主軸采用浮動連接。（目的是消除鏜床主軸誤差的影響） 該類鏜模適用于加工孔徑較大，孔長與孔徑比ld1.5以上的通孔，或一組同軸線的孔，而且孔本身或孔間距、孔同軸度要求很高的場合。,（4） 雙支承后導(dǎo)向鏜模,兩個鏜套設(shè)置在刀具的后方。可適應(yīng)不能使用前后雙支承的情況。由于鏜桿為懸臂梁，為保證其剛性，鏜桿的懸伸量l1(1.55)l。鏜桿與機(jī)床也采用浮動連接方式?？稍谙潴w的一個壁上鏜孔或鏜不通孔。這種支承方式除具有前后單支承鏜模的優(yōu)點(diǎn)外，還便于裝卸工件、刀具，刀具徑向尺寸調(diào)整也便于觀察和測量。,2. 鏜床夾具的設(shè)計要求,設(shè)計鏜模時，除合理地確定其類型并處理好工件的定位及夾緊外，還必須解決鏜套、鏜刀桿、支架與底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題。,1)鏜套的選擇和設(shè)計,鏜套的結(jié)構(gòu)和精度直接影響到被加工孔的加工精度和表面粗糙度。鏜套的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)運(yùn)動形式不同，一般分為固定式和回轉(zhuǎn)式兩種。回轉(zhuǎn)式又有滑動和滾動之分。設(shè)計時可按工件的不同加工要求和加工條件等合理選用。,外滾式鏜套,外滾式鏜套,內(nèi)滾式鏜套,4.3 銑床夾具設(shè)計,銑床夾具主要用于加工零件上的平面、鍵槽、缺口、花鍵、齒輪及直線成型面和立體成型面等。,1. 銑床夾具的類型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn),銑削過程中多數(shù)情況是銑床夾具和工作臺一起作送進(jìn)運(yùn)動，并承受較大的切削力，易引起振動現(xiàn)象。銑床夾具的整體結(jié)構(gòu)在很大程度上取決于銑削加工的送進(jìn)方式，故將銑床夾具分為直線送進(jìn)式、圓周送進(jìn)式和靠模夾具三種類型。,1) 直線進(jìn)給式銑床夾具,在銑床夾具中，這種夾具用得最多，加工中工作臺是按直線進(jìn)給方式運(yùn)動的。按照在夾具上安裝工件的數(shù)目，可分為單件夾具和多件夾具。,多件裝夾的銑床夾具,2) 圓周進(jìn)給式銑夾具,多用在有回轉(zhuǎn)工作臺的銑床上或夾具本身具有自動轉(zhuǎn)裝置，送進(jìn)運(yùn)動是連續(xù)不斷的，能在不停車的情況下裝卸工件，是一種生產(chǎn)效率很高的加工方法，適用于較大批量的生產(chǎn)。,3) 銑削靠模夾具,靠模夾具是用來加工各種直線曲面或空間曲面，靠模夾具的作用是使主送進(jìn)運(yùn)動和由靠模獲得的輔助運(yùn)動形成加工所需要的仿形運(yùn)動。因此按照送進(jìn)運(yùn)動的方式，把用于加工直線曲面的仿形夾具分為直線送進(jìn)和圓周送進(jìn)兩種。采用靠模夾具可在一般萬能銑、刨床上加工出所需要的成形面以代替價格昂貴的機(jī)床，對于中小企業(yè)來說，通過采用夾具來擴(kuò)大機(jī)床工藝用途，以解決缺少特殊設(shè)備問題，具有較大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。,2. 銑床夾具的設(shè)計要求,銑削加工一般切削用量和切削力較大，多刀多刃連續(xù)切削，切削力的方向和大小不斷變化，加工時極易產(chǎn)生振動。因此銑夾具的設(shè)計應(yīng)著重解決以下幾個方面問題。,(1) 注意工件定位的穩(wěn)定性 (2) 注意夾具的可靠性 (3)注意減少夾緊工件的輔助時間 (4)注意合理選擇夾緊工件的數(shù)量,1) 銑床夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),2) 定向鍵和對刀裝置,定向鍵和對刀裝置是銑床夾具的特殊元件。銑床夾具通過定向鍵在機(jī)床上定位，通過對刀裝置決定銑刀相對于夾具定位元件限位基面的位置。,定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般用兩個，并將其距離布置得盡可能遠(yuǎn)些，小型的夾具可使用一個斷面為矩形的長鍵。通過定向鍵與銑床工作臺丁形槽配合，使夾具上定位元件的工件表面對于工作臺的送進(jìn)方向具有正確的相互位置。定向鍵可承受部分切削力矩，以減輕夾具體與工作臺連接螺栓的負(fù)荷，增強(qiáng)夾具在銑削加工中的穩(wěn)定性。,(1)定向鍵,(2)對刀裝置,對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用以確定夾具和刀具的相對位置。常用標(biāo)準(zhǔn)對刀塊的結(jié)構(gòu)形式與加工表面的形狀有關(guān)。有圓形對刀塊，用于加工平面時的對刀； 方形對刀塊，在調(diào)整組合銑刀位置時對刀用；直角對刀塊，用于加工兩個相互垂直面或銑槽時的對刀；側(cè)裝對刀塊，也用于加工兩個互相垂直面或銑槽時對刀。,使用對刀塊對刀時，銑刀不能與對刀塊表面直接接觸，而是通過塞尺來校準(zhǔn)它們之間的相對位置，主要防止對刀塊碰壞刀具和磨損刀具。操作者全憑抽動塞尺的松緊感覺來判斷其位置準(zhǔn)確程度。對刀塊通常制成單獨(dú)元件，用銷釘和螺釘緊固在夾具體上；其位置應(yīng)便于使用塞尺對刀和不妨礙工件的裝卸。對刀塊的工作表面與定位元件之間應(yīng)有嚴(yán)格的尺寸精度要求和位置尺寸要求。,4.4 車床夾具設(shè)計,車床夾具多數(shù)安裝在車床主軸上，少數(shù)安裝在床身或拖板上。本節(jié)只介紹安裝在車床主軸上的這類夾具。,1. 車床夾具的主要類型,安裝在車床主軸上的車床專用夾具，加工時隨機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn)，切削刀具作送進(jìn)運(yùn)動。根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同可分為以下幾種。,1）心軸式車床夾具,心軸式車床夾具多用于工件以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)，加工外圓柱面的情況。,(1)偏心式定心夾具,利用斜楔夾緊原理夾緊工件。加工時，在切削力的作用下，工件與滾柱間的摩擦力將滾柱擠向一側(cè)，從而進(jìn)一步夾緊工件，切削力越大，夾緊力也越大。這種機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是裝卸工件迅速，定心夾緊可靠，適用于定位孔經(jīng)過粗加工和孔徑尺寸較大工件車削加工工序。,(2)彈簧心軸夾具,(3)波紋套彈性心軸夾具,(4)碟形彈簧片定心夾具,2）彎板式車床夾具,在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件上的圓柱面及端面時，由于此類零件的結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而需設(shè)計專用夾具。由于這類車床夾具一般具有類似彎板形狀的夾具體，故稱其為彎板式車床夾具。,3）卡盤式車床夾具,卡盤式車床夾具的零件大都是回轉(zhuǎn)體或?qū)ΨQ零件，因而這類夾具的結(jié)構(gòu)基本上是對稱的回轉(zhuǎn)時的不平衡影響較小。,(1)虎鉗式卡盤 (2)自動定心卡盤 (3)四爪定心卡盤,4）花盤式車夾具,2. 車床夾具的設(shè)計要求,對于各類車床上用的夾具，盡管工件加工表面的形狀和尺寸及技術(shù)要求可能相差很大，但在工件加工過程中，工件和主軸都需要一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，因此夾具結(jié)構(gòu)形式上有很大的相似性。車床夾具設(shè)計應(yīng)注意以下幾方面問題：,1）正確選擇夾具結(jié)構(gòu)形式,設(shè)計夾具時究竟采用何種結(jié)構(gòu)形式，影響的因素很多。但起決定因素的是工序的要求和零件的形狀。對形狀簡單的工件，當(dāng)定位基準(zhǔn)和加工表面同軸時，則宜采用懸伸式心軸類自動定心夾緊裝置的車床夾具；對于形狀較復(fù)雜且定位基準(zhǔn)和加工表面軸線相互垂直或成一定角度時，則宜采用花盤式車床夾具或彎板式車床夾具。,2）定位裝置的設(shè)計特點(diǎn),在車床上加工回轉(zhuǎn)表面時，夾具上定位裝置的結(jié)構(gòu)和布置必須保證工件加工表面的軸線與車床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線重合。對于殼體、接頭或支座等工件，被加工的回轉(zhuǎn)表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時，則應(yīng)以夾具軸線為基準(zhǔn)來確定定位元件限位基面的位置。,3）夾緊裝置的設(shè)計要求,由于車削時工件和夾具一起隨主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，故在加工過程中，工件除受切削扭矩的作用外，整個夾具還受到離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，會降低夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的夾緊力此外，工件定位基準(zhǔn)的位置相對于切削力和重力的方向來說是變化的。因此，夾緊機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的夾緊力必須足夠，自銷性能要好，以防止工件在加工過程中脫離定位元件的限位基面。,4）夾具與機(jī)床的聯(lián)接,夾具與機(jī)床連接的精度，決定著夾具的回轉(zhuǎn)精度。因此，要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與車床主軸軸線有盡可能高的同軸度。根據(jù)車床夾具徑向尺寸的大小，其在機(jī)床主軸上的安裝一般有兩種方式：,（1）對于徑向尺寸d小于140mm，或d(2-3)d的小型夾具，一般通過錐柄安裝在車床主軸錐孔中，并用螺栓拉緊。這種聯(lián)接定心方式定心精度較高，應(yīng)用較為普遍。設(shè)計時應(yīng)保證錐柄部分與主軸錐孔的配合精度技術(shù)指標(biāo)要求。,（2）對于徑向尺寸較大的夾具，一般通過過渡盤與車床主軸軸頸聯(lián)接。專用夾具以其定位止口按h7/h6或h7/js6裝配在過渡盤的凸緣上，然后用螺釘緊固。過渡盤與主軸配合的表面形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)，過渡盤常作為機(jī)床附件備用。因此設(shè)計機(jī)床夾具時，不用重新設(shè)計，而只需按過渡盤凸緣來確定專用夾具的止口尺寸。,5）車床夾具的總體結(jié)構(gòu),（1）結(jié)構(gòu)要緊湊，懸伸長度要短。車床夾具的懸伸長度過大，由于夾具和工件重量作用，根據(jù)材料力學(xué)中懸伸梁受力變形特點(diǎn)，會加劇主軸軸承的磨損，同時引起振動，影響加工質(zhì)量，因此夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量緊湊，懸伸長度要短。,（2）夾具轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)基本平衡。由于加工時，夾具隨主軸旋轉(zhuǎn)，如果夾具重心不在主軸軸線上就會產(chǎn)生離心力，這樣不僅加劇機(jī)床主軸和軸承的磨損，而且會產(chǎn)生振動，影響加工質(zhì)量和刀具壽命，且不安全。所以車床夾具設(shè)計時應(yīng)注意