《机床夹具设计》现代机床夹具设计

模块6现代机床夹具设计

【知识目标】

现代机床夹具设计思路及方法；

现代机床夹具典型的夹具类型；

现代机床夹具的发展方向。

【技能目标】

掌握随行夹具、组合夹具、成组夹具以及数控机床夹具的基本组成及其应用场合；

培养学生现代机床夹具的设计能力，能利用计算机系统来辅助完成一部分或大部分夹具设计工作。

随着科学技术的迅猛发展，市场需求的变化多端及商品竞争的日益激烈，使机械产品更新换代的周期越来越短，多品种、小批量生产的比例越来越高。为了适用这种形势的需要，出现了各种新型夹具。

【任务描述】

如图6-1所示为生产一线常见内燃机曲轴零件的示意图，现对曲轴的连杆颈部和主轴颈部进行磨削加工,要求为其设计一套现代机床夹具。

图6-1内燃机曲轴零件的示意图

【任务分析】

普通夹具的设计思想就是在加工连杆颈时,改变其回转中心的位置.从而实现连杆颈部的加工。而现代夹具的设计思想就是曲轴的主轴颈部和连杆颈部同时加工。既设计一套随动夹具可以采用两个磨削主轴箱同时加工一个曲轴的主轴颈和连杆轴颈。如图6-2所示。

图6-2采用现代夹具同时加工曲轴的主轴颈和连杆轴颈

【任务引导】

（1）作为现代机床夹具，在生产中有什么优势？

（2）作为现代机床夹具的典型代表，其基本组成是什么？

（3）便于认识和更好的使用现代机床夹具，如何对其进行分类？

（4）生产一线对现代机床夹具还有什么新的要求？

（5）在认识实习、生产实习时，应对现代机床夹具的基本结构及其分析有所认识。

学习情境6.1随行夹具设计

随行夹具是在自动线上或柔性制造系统中使用的一种移动式夹具。它既要完成工件的定位和夹紧，又要作为运载工具将工件在机床间进行传递。传送到下一道工序的机床后，随行夹具应能在机床上准确的定位和夹紧。一条生产线上有许多随行夹具，每个随行夹具随着工件经历生产线的全过程，然后卸下已加工的工件，装上新的待加工工件，循环使用。

如图6-3所示为随行夹具在自动线机床上工作的简图。随行夹具1由自动线上的输送带(一般常用带棘爪的和摆杆的输送带)运送到自动线上的各台机床上。带棘爪的步伐式输送带3支承在支承滚5上。自动线各台机床上都有一个相同的机床夹具，它除了要对随行夹具进行定位和夹紧外，还要提供一个输送支承面4。随行夹具在机床上的定位采用一面两销的定位方法。夹紧是用四个钩形压板压住随行夹具的下部底板，钩形压板由油缸8通过杠杆9带动。

图6-3随行夹具在自动线机床上的工作图

1—随行夹具；2—机床夹具；3—带棘爪的步伐式输送带；4—输送支承；5—支承滚；

6—定位机构；7—钩形压板；8—油缸；9—杠杆

随行夹具主要用于形状复杂而不规则、又无良好输送基面的工件，以便将工件装夹于输送基面规整的随行夹具上，然后再通过自动线各台机床进行加工。对一些有色金属的工件，虽然具有良好的输送基面，有时为了保护基面避免划伤，也采用随行夹具。

【小提示】有时为了在自动线上尽可能加工完所有被加工表面，不得不选用毛坯面作安装基准，而毛坯面不能作多次安装，这就需要使用随行夹具，以便一次安装完成全部加工。

6.1.1随行夹具板设计

随行夹具的底板是随行夹具的一个重要部件，它的底平面是用于定位和输送的。随行夹具定位和输送基面一般都设计在底板底平面上，因此，它直接影响着随行夹具的定位精度和工作效率，设计时必须给以足够的注意。由于底板是根据自动线的专门需要设计的，因而可以设计得更为合理和完善。关于随行夹具底板设计的有关问题分述如下。

1.随行夹具在机床夹具上的定位

1）随行夹具定位

随行夹具在机床夹具上的定位大多采用"一面两销"的定位方法，这种定位方法有如下特点：

（1）有利于达到随行夹具敞开性的要求，对于安装在随行夹具上的工件，在一次定位中有可能同时加工五个面，这样既能高度集中加工工序，又能提高各加工面的位置精度。

（2）有利于达到随行夹具在工位上定位时的基准统一的要求，使整个工艺过程实现基准统一。

（3）有利于实现随行夹具在机床夹具上定位和夹紧的自动化要求，容易使夹紧力的着力点对准定位支承，消除夹紧力引起的夹具变形对加工精度的影响。

（4）有利于防止切屑落入随行夹具的定位基面。

【小提示】采用这种定位方法时，要在随行夹具的底板上设计一个定位平面和两个定位销孔。

2）随行夹具定位底板设计

设计底板定位基面要注意到以下三点：

（1）当被加工工件的加工精度要求不高时，可以考虑定位基面和输送基面合一，因为随行夹具在自动线机床间的运送及返回的过程中，定位基面的磨损对加工精度影响不大。所以可以在底板的底面上装两块支承板，用作定位基面和输送基面。

（2）当被加工工件的加工精度要求很高时，尤其是工序尺寸在高度方向上有严格要求时，必须考虑随行夹具由于运送和多次定位造成的定位基面的磨损对加工精度影响。因此设计底板时，要采用定位基面和输送基面分开的原则，粗、精定位销孔分开的原则。

如图6-4所示为一个随行夹具底板的底平面图。当随行夹具送到机床夹具上时，略低于输送支承板2(一般低于0.1～0.2mm)的机床夹具上的定位块，以便支承住随行夹具上的定位支承板1，并且机床夹具上的定位机构向随行夹具插入两个定位销，使随行夹具完成定位，实现了定位基面与输送基面分开的原则。随行夹具在粗加工机床上加工时用粗加工定位销

图6-4随行夹具底板的底平面

1—定位支承板；2—输送支承板；3—粗加工定位销孔；4—精加工定位销孔孔3进行定位，在精加工机床上加工时则换用精加工定位销孔4进行定位，从而实现了粗、精销孔分开的原则，保证了精加工时提高定位精度的要求。

（3）为进一步提高随行夹具在机床夹具上的定位精度，除采用上述粗、精加工定位销孔分开的措施外，还可根据被加工工件的具体要求，采取提高定位销孔与定位销配合精度和适当增大两个定位销之间的距离，以减小定位系统间隙，还可以在半精加工和精加工工序的机床夹具上增设附加装置，将工件推靠在定位销的同一侧，以减小因定位间隙而造成的误差。

2.随行夹具的输送基面