第8章 各类专用夹具的设计

图8-24 液动三爪自定心卡盘 a)卡盘 b)工作液压缸 1—平衡块 2—杠杆 3—卡爪 4—楔槽轴 5—活塞
8.4 典型数控机床夹具
8.4.1 数控铣床夹具 1.对数控铣床夹具的基本要求
图8-25
防止刀具与夹具元件相碰
8.4 典型数控机床夹具
1)为保持零件安装方位与机床坐标系及程编坐标系方向的一致性，
8.3 钻镗夹具
图8-16 移动式钻模 1—夹具体 2—固定V形块 3—钻模板 4、5—钻套 6—支座 7—活动V形块 8—手轮 9—半月键 10—钢球 11—螺钉 12、13—定位套
8.3 钻镗夹具
(4)翻转式钻模
图8-17 60°翻转式钻模 1—台肩销 2—快换垫圈 3—螺母
8.3 钻镗夹具
8.4 典型数控机床夹具
5)真空夹具：适用于有较大定位平面或具有较大可密封面积的工
件。 8.4.2 数控钻床夹具 数控钻床是数字控制的以钻削为主的孔加工机床。在数控机床的发 展过程中，数控钻床的出现是较早的，其夹具设计原理与通用钻床 相同。结合数控钻削加工的特点，在夹具的选用上应注意以下几个 问题：
1)优先选用组合夹具。
2)在保证零件的加工精度及夹具刚性的情况下，尽量减少夹压变形， 选择合理的定位点及夹紧点。 3)对于单件加工工时较短的中小零件，应尽量减少装卸夹压时间， 采用各种气压、液压夹具和快速联动夹紧方法以提高生产效率。
8.4 典型数控机床夹具
4)为了充分利用工作台的有效面积，对中小型零件可考虑在工作 台面上同时装夹几个零件进行加工。 5)避免干涉。
8.5 现代机床夹具
1)小型系列组合夹具，主要适用于仪器、仪表和电信、电子工业， 也可用于较小工件的加工。 2)中型系列组合夹具，主要适用于机械制造工业。
3)大型系列组合夹具，主要适用于重型机械制造工业。 2.孔系组合夹具 3.组合夹具的特点 1)组合夹具元件可以多次使用，在变换加工对象后，可以全部拆 装，重新组装成新的夹具结构，以满足新工件的加工要求，但一 旦组装成某个夹具，则该夹具便成为专用夹具。
8.5 现代机床夹具
2)和专用夹具一样，组合夹具的最终精度是靠组成元件的精度直 接保证的，不允许进行任何补充加工，否则将无法保证元件的互 换性，因此，组合夹具元件本身的尺寸、形状和位置精度以及表
面质量要求高。 3)这种夹具不受生产类型的限制，可以随时组装，以应生产之急， 可以适应新产品试制中改型的变化等。 4)由于组合夹具是由各标准件组合的，因此刚性差，尤其是元件 连接的接合面接触刚度对加工精度影响较大。 5)一般组合夹具的外形尺寸较大，不如专用夹具那样紧凑。
夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与 机床之间保持一定的坐标尺寸联系。 2)为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外， 夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一 定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，从而防止夹具与 铣床主轴套筒或刀套、刀具在加工过程中发生碰撞。 3)夹具的刚性与稳定性要好。 2.常用数控铣床夹具种类 1)组合夹具：适用于小批量生产或研制时的中、小型工件在数控铣 床上进行铣削加工。
2)专用铣削夹具：是特别为某一项或类似的几项工件设计制造的夹
具，一般在批量生产或研制时非要不可时采用。
8.4 典型数控机床夹具
3)多工位夹具：可以同时装夹多个工件，可减少换刀次数，也便 于一边加工，一边装卸工件，有利于缩短准备时间，提高生产率， 较适宜于中批量生产。
4)气动或液压夹具：
图8-26 真空夹具 1—待加工零件 2—定位孔 3—定位销 4—夹具体 5—密封槽 6—空气槽
图8-10 铣削键槽用的简易专用夹具 1—V形块 2—压板 3—螺栓 4—工件 5—定位键 6—对刀块
8.2 铣床夹具
8.2.4 铣床夹具的设计特点 铣床夹具与其他机床夹具的不同之处在于：它是通过定位键在机 床上定位，用对刀装置决定铣刀相对于夹具的位置。
1.铣床夹具的安装
8.2 铣床夹具
图8-11 加工壳体的铣床夹具 1—夹具体 2—支承板 3—压板 4—螺母 5—对刀块 6—大圆柱销 7—球头钉 8—铰接板 9—螺杆 10—菱形销 11—定向键
8.2 铣床夹具
图8-12
定位键及其连接
8.2 铣床夹具
2.铣床夹具的对刀装置
图8-13 对刀装置 1—对刀块 2—对刀平塞尺 3—对刀圆柱塞尺
8.2 铣床夹具
图8-14 标准对刀塞尺 a)平塞尺 b)圆柱塞尺
8.3 钻镗夹具
8.3.1 钻床夹具 在钻床上进行孔的钻、扩、铰、锪、攻螺纹加工所用的夹具称为 钻床夹具。钻床夹具是用钻套引导刀具进行加工的，所以简称为
钻模。钻模有利于保证被加工孔对其定位基准和各孔之间的尺寸 精度和位置精度，并可显著提高劳动生产率。 1.钻床夹具的分类 (1)固定式钻模 (2)回转式钻模 (3)移动式钻模
8.3 钻镗夹具
图8-15 专用回转式钻模 1—钻模板 2—夹具体 3—手柄 4、8—螺母 5—把手 6—对定销 7—圆柱销 9—快换垫圈 10—衬套 11—钻套 12—螺钉
机床夹具设计
主编吴拓 孙英达
第8章 各类专用夹具的设计
8.1 车床夹具
8.2 铣床夹具 8.3 钻镗夹具 8.4 典型数控机床夹具 8.5 现代机床夹具
8.1 车床夹具
8.1.1 车床夹具的分类 车床主要用于加工零件的内、外圆柱面、圆锥面、回转成形面、 螺纹以及端平面等。上述各种表面都是围绕机床主轴的旋转轴线
8.2 铣床夹具
8.2.1 铣床夹具的分类 铣床夹具按使用范围，可分为通用铣夹具、专用铣夹具和组合铣 夹具三类；按工件在铣床上加工的运动特点，可分为直线进给夹
具、圆周进给夹具、沿曲线进给夹具(如仿形装置)三类；还可按自 动化程度和夹紧动力源的不同(如气动、电动、液压)以及装夹工件 数量的多少(如单件、双件、多件)等进行分类；其中，最常用的分 类方法是按通用、专用和组合进行分类。 8.2.2 铣床常用通用夹具的结构 铣床常用的通用夹具主要有平口台虎钳，它主要用于装夹长方形 工件，也可用于装夹圆柱形工件。
8.5 现代机床夹具
8.5.1 组合夹具 组合夹具早在20世纪50年代便已出现，现在已是一种标准化、系 列化、柔性化程度很高的夹具，它由一套预先制造好的具有不同
几何形状、不同尺寸的高精度元件与合件组成，包括基础件、支 承件、定位件、导向件、压紧件、紧固件、其他件、合件等。使 用时按照工件的加工要求，采用组合的方式组装成所须的夹具。 根据组合夹具组装连接基面的形状，可将其分为槽系和孔系两大 类，槽系组合夹具的连接基面为T形槽，元件由键和螺栓等元件定 位紧固联接；孔系组合夹具的连接基面为圆柱孔组成的坐标孔系。 1. T形槽系组合夹具
(5)盖板式钻模
图8-18 盖板式钻模 1—钻模盖板 2—圆柱销 3—削边销 4—支承钉
8.3 钻镗夹具ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(6)滑柱式钻模
图8-19 滑柱式钻模的通用结构 1—夹具体 2—滑柱 3—锁紧螺母 4—钻模板 5—套环 6—手柄 7—交错轴斜齿轮轴
8.3 钻镗夹具
2.钻床夹具的设计特点
2)钻模板是供安装钻套用的，应有一定的强度和刚度，以防止变形 而影响钻套的位置和引导精度。 3)为减少夹具底面与机床工作台的接触面积，使夹具放置平稳，一 般都在相对钻头送进方向的夹具体上设置四个支脚。
3.拨动顶尖
图8-3 内、外拨动顶尖 a)外拨动顶尖 b)内拨动顶尖
8.1 车床夹具
图8-4
端面拨动顶尖
8.1.3 车床专用夹具的典型结构
8.1 车床夹具
1.心轴类车床夹具
图8-5 顶尖式心轴 1—轴肩 2—心轴 3—工件 4—顶尖 5—垫圈 6—螺母
8.1 车床夹具
图8-6
锥柄式心轴
2.角铁式车床夹具
6)如有必要时可在夹具上设置对刀点。 8.4.3 加工中心机床夹具
8.4 典型数控机床夹具
加工中心机床是一种功能较全的数控加工机床。在加工中心上， 夹具的任务不仅是装夹工件，而且还要以各个方向的定位面为参 考基准，确定工件编程的零点。在加工中心上加工的零件一般都
比较复杂，零件在一次装夹中，既要粗铣、粗镗，又要精铣、精 镗，需要多种多样的刀具，这就要求夹具既能承受大切削力，又 要满足定位精度要求。加工中心的自动换刀(ATC)功能又决定了在 加工中不能使用支架、位置检测及对刀等夹具元件。加工中心的 高柔性要求其夹具比普通机床结构紧凑、简单，夹紧动作迅速、 准确，尽量减少辅助时间，操作方便、省力、安全，而且要保证 足够的刚性，还要灵活多变。根据加工中心机床特点和加工需要， 目前常用的夹具结构类型有专用夹具、组合夹具、可调整夹具和 成组夹具。
8.2 铣床夹具
图8-9 机用平口台虎钳的结构 1—台虎钳体 2—固定钳口 3、4—钳口铁 5—活动 钳口 6—丝杆 7—螺母 8—活动座 9—方头 10—压板 11—紧固螺钉 12—回转底盘 13—钳座零线 14—定位键
8.2 铣床夹具
8.2.3 典型铣床专用夹具结构
1.铣削键槽用的简易专用夹具 2.加工壳体的铣床夹具
而形成的，根据这一加工特点和夹具在机床上安装的位置，将车 床夹具分为两种基本类型。 1.安装在车床主轴上的夹具 2.安装在滑板或床身上的夹具 8.1.2 车床常用通用夹具的结构 1.三爪自定心卡盘
8.1 车床夹具
图8-1 三爪自定心卡盘
8.1 车床夹具
2.四爪单动卡盘
图8-2 四爪单动卡盘
8.1 车床夹具
图8-8
车气门杆的角铁式夹具
8.1 车床夹具
2)应有消除回转中的不平衡现象的平衡措施，以减小振动等不利 影响。 3)与主轴连接部分是夹具的定位基准，应有较准确的圆柱孔(或圆 锥孔)，夹具的定位元件或装置必须保证工件加工部分的轴线与机 床主轴的回转轴线重合，其结构形式和尺寸，依照具体使用的机 床而定。 4)为使夹具使用安全，应尽可能避免有尖角或凸起部分，必要时 回转部分外面可加防护罩。 5)夹紧力要足够大，自锁可靠，还要防止夹具变形。