典型机床夹具及其设计要点

典型机床夹具及其设计要点

1.车床夹具

车床夹具大部分是安装在机床的主轴上，用于加工回转成形面。

(1)车床夹具的结构类型及特点

1)角铁式车床夹具主要用在工件形状复杂，被加工表面的轴线与定位基面呈平行关系或构成一定角度。

图2-33为开合螺母车削工序图。图2-34是加工上述工件的车床夹具。

图2-33 开合螺母车削工序图

图2-34 角铁式车床夹具

2)心轴类车床夹具适合于工件以孔为定位基准的车削或磨削等工序中。

3)花盘式车床夹具对形状复杂的工件，在加工一个或几个与基准平面垂直的孔时，就可采用此类夹具。图2-35为齿轮泵壳体的加工工序图。图2-36为车齿轮泵壳体两孔的花盘式车床夹具。

图2-35 齿轮泵壳体工序图

图2-36 车齿轮泵壳体两孔的花盘式车床夹具

(2)车床夹具的设计要点

1)定位装置的设计加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与车床主轴的旋转轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。

2)夹紧装置的设计夹紧力必须足够，自锁性要好。

3)车床夹具与车床主轴的联接要求夹具的回转轴线与车床主轴轴线有尽可能高的同轴度。夹具与车床主轴的联接方式有：采用锥柄联接；采用过度盘联接。

4)夹具总体结构设计夹具的外形尺寸应尽量小，重心与回转轴线重合，以减小离心力和回转力矩的影响。悬伸长度L域外轮廓直径D之比为：

D≤150mm的夹具，L/D≤1.25; D=150~300mm的夹具，L/D≤0.9; D≥300mm的夹具，L/D≤0.6。

（２）弹性斜定心夹紧机构利用定位、夹紧元件的均匀弹性变形来实现定心夹紧的．这种机构定心精度高，但变形量小，夹紧行程小，只适用于精加工中．根据弹性元件不同，有膜片夹具、碟形弹簧夹具、液压塑料薄壁套筒夹具等类型。

于结构不对称的夹具，必须采用平衡措施。

2.钻床夹具

(1)钻床夹具的结构类型

1)固定式钻模；2)分度式钻模；3)翻转式钻模；4)盖板式钻模；5)滑柱式钻模

(2) 钻床夹具的设计要点

1)钻模类型的选择

2)钻套

钻套的作用是确定钻头、铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工中发生偏斜。根据使用特点，钻套可分为固定式、可换式、快换式等多种结构形式。

①固定钻套

钻套中引导孔的尺寸及其偏差应根据所引导的刀具尺寸来确定。通常取刀具的最大极限尺寸为引导孔的基本尺寸，孔径公差依加工精度要求来确定。钻孔和扩孔时可取F7，粗铰时取G7，精铰时取G6。若钻套引导的不是刀具的切削部分，而是刀具的导向部分，常取配合为H7／f7、H7／g6、H6／g5。

钻套导向部分高度尺寸H越大刀具的导向性越好，但刀具与钻套的摩擦越大，一般取H=（1～2.5）D，孔径小、精度要求较高时，H取较大值。

为便于排屑，钻套下端与被加工工件间应留有适当距离h，称为排屑间隙。h值不能取得太大，否则会降低钻套对钻头的导向作用，影响加工精度。根据经验，加工钢件时，取h =（0.7～1.5）D；加工铸铁件时，取h =（0.3～0.4）D；大孔取较小的系数，小孔取较大的系数。

②可换钻套；③快换钻套；④特殊钻套。

3)钻模板的类型和设计

①固定式钻模板；②铰链式钻模板；③可卸式钻模板；④悬挂式钻模板

3.铣床夹具

铣床夹具主要用来加工平面、沟槽及成形表面等。由于铣削力较大，冲击和震动也较严重，因此要求铣床夹具的夹紧力要足够大，夹具个组成部分要有较好的强度和刚度。铣床夹具一般应有确定刀具位置和夹具方向的对刀块和定向键，以保证夹具与刀具、机床间的正确位置，这是铣床夹具的重要特征。

(1)铣床夹具的主要类型

1)直线进给式铣床夹具；2)圆周进给式铣床夹具。

(2)铣床夹具的设计要点

1)结构设计特别注意工件定位的稳定性和夹紧可靠性。尽量降低夹具的高度，注意施力方向和作用点的位置。

2)定位键的设计在铣床、刨床、镗床上工作的夹具通常通过定位键与工作台T形槽的配合来确定夹具在机床上的位置。定位键与夹具体的配合多采用H7/h6，安装时应将其靠在T形槽的一侧面，以提高定位精度。一副夹具一般要配置两个定向键。对于定位精度要求高的夹具和重型夹具，不宜采用定位键，而采用夹具体上精加工过的狭长平面来找正安装夹具。

3)对刀元件的设计对刀元件是用来确定刀具与夹具相对位置的元件。对刀时，铣刀不能与对刀块的工作表面直接接触，而应通过塞尺来校准它们之间的相对位置。

4)夹具体的设计

六、专用夹具的设计方法

1．专用夹具设计的基本要求

（1）保证工件加工的各项技术要求；（2）提高生产率和降低生产成本；（3）工艺性好；（4）使用性好。夹具的操作应简便，省力、安全可靠、排屑方便。

2．专用夹具的设计方法和步骤

（1）研究原始资料明确设计任务

（2）考虑和确定夹具的结构方案绘制结构草图

①确定工件的定位方案，设计定位装置。

②确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。

③确定刀具的引导方式，选择或设计引导元件或对刀元件。

对夹具的总体结构，最好考虑几个方案，画出草图，经过分析比较，从中选取较合理的方案。

（3）绘制夹具总图

夹具总图应遵循国家标准绘制，图形大小的比例尽量取1：1，使所绘的夹具总图有良好的直观性，总图中的视图应尽量少，但必须能够清楚地表示出夹具的工作原理和构造，表示各种装置或元件之间的位置关系等。主视图应取操作者实际工作时的位置，以作为装配夹具时的依据并供使用时参考。

绘制总图的顺序是：先用双点划线绘出工件的轮廓外形，并显示出加工余量；把工件轮廓线视为透明体，然后按照工件的形状及位置依次绘出定位、导向、夹紧及其他元件或装置的具体结构；最后绘制夹具体，形成一个夹具整体。

（4）确定并标注有关尺寸和夹具技术要求

①在夹具总图上应标注以下几类尺寸：

1）夹具外形上的最大尺寸；

2）影响定位精度的尺寸：主要指定位元件之间、工件与定位元件之间的尺寸和公差。

3）影响对刀精度的尺寸和公差：主要指刀具与对刀元件或导向元件之间的尺寸及公差，钻头与钻套内孔的配合尺寸及公差等。

4）影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差：主要是指夹具安装基面与机床相应配合表面之间的尺寸及公差。

5）影响夹具精度的尺寸和公差；主要指定位元件、对刀元件、安装基面三者间的位置尺寸和公差。

6）其它装配尺寸和公差：主要指夹具内部各连接副的配合、各组成元件之间的位置关系等。如定位销（心轴）与夹具体的配合，钻套与夹具体的配合等，设计时可查阅有关手册。

②夹具的公差一般按其是否与工件的加工尺寸公差有关分为两类：

1）直接与工件的加工尺寸公差有关。这类夹具公差是与工件的加工精度密切相关，必须按工件加工尺寸的公差来决定。在确定这类公差时，一般可取夹具的公差为工件相应加工尺寸公差的（1/2～1/5）。