第一節(jié)車(chē)床夾具

機(jī)床夾具有通用與專(zhuān)用兩類(lèi)。通用夾具作為機(jī)床附件已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,適合于工件形狀比較規(guī)則的單一、小批量零件的裝夾。例如,三爪自定心卡盤(pán)、機(jī)床用平口虎鉗等。而專(zhuān)用夾具,是按工件的加工需要,專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的夾具以滿足零件加工精度及批量生產(chǎn)的要求。本章主要介紹典型機(jī)床專(zhuān)用夾具。由于各類(lèi)機(jī)床的加工工藝不同,夾具與機(jī)床的連接方式不同,各種夾具的結(jié)構(gòu)與技術(shù)要求方面有不同的特點(diǎn)。下面,結(jié)合實(shí)例對(duì)幾類(lèi)典型機(jī)床夾具予以分析,以便了解和掌握機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

車(chē)床主要用于加工零件的內(nèi)外圓的回轉(zhuǎn)成形面、螺紋以及端面等。一些已標(biāo)準(zhǔn)化的車(chē)床夾具,如三爪自定心卡盤(pán)、四爪單動(dòng)卡盤(pán)、頂尖、夾頭等都作為機(jī)床附件提供,保證一些小批量的形狀規(guī)則的零件加工要求。而對(duì)一些特殊零件的加工,還需設(shè)計(jì)、制造車(chē)床專(zhuān)用夾具來(lái)滿足加工工藝要求。車(chē)床專(zhuān)用夾具可分為兩類(lèi):一類(lèi)是裝夾在車(chē)床主軸上的夾具,使工件隨夾具與車(chē)床主軸一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),刀具作直線切削運(yùn)動(dòng);另一類(lèi)是裝夾在床鞍上或床身上的夾具,使某些形狀不規(guī)則和尺寸較大的工件隨夾具安裝在床鞍上作直線運(yùn)動(dòng),刀具則安裝在主軸上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)完成切削加工,生產(chǎn)中常用此方法,擴(kuò)大車(chē)床的加工工藝范圍,使車(chē)床作鏜床之用。

在實(shí)際生產(chǎn)中,需要設(shè)計(jì)且用得較多的是第一類(lèi)專(zhuān)用夾具,故就該類(lèi)夾具的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析。第一節(jié)車(chē)床夾具一、車(chē)床夾具的典型結(jié)構(gòu)(1)心軸類(lèi)車(chē)床夾具

心軸類(lèi)車(chē)床夾具多用于以內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn),加工外圓柱面的情況。常見(jiàn)的心軸有圓柱心軸、彈簧心軸、頂尖心軸等。

圖7-1為圓柱心軸。圖7-1a為間隙配合心軸,心軸的工作部分按h6、g6或f7制造,工件裝卸方便,但定心精度不高。一般以孔和端面聯(lián)合定位,軸向尺寸可用鋼球測(cè)量。圖7-1b為過(guò)盈配合心軸,導(dǎo)向部分L1的直徑D1的基本尺寸為工件定位孔的最小極限尺寸,按f6制造。定位部分L3的直徑D2按兩種情況制造:當(dāng)心軸與工件的配合長(zhǎng)度小于孔徑時(shí),按過(guò)盈配合r6制造;當(dāng)大于孔徑時(shí),應(yīng)做成錐形,前端按間隙配合h6,后端按過(guò)盈配合r6制造。這種心軸定心準(zhǔn)確,但裝卸不方便,且易損傷工件的定位孔。一般用于定心精度要求較高的場(chǎng)合。這類(lèi)心軸直徑在定心夾緊時(shí)不能改變,又稱“剛性心軸”。圖7-1心軸第一節(jié)車(chē)床夾具

圖7-2為彈簧心軸。圖7-2a為前推式彈簧心軸。轉(zhuǎn)動(dòng)螺母1,彈簧筒夾2前移,使工件定心夾緊。這種結(jié)構(gòu)工件不能進(jìn)行軸向定位。圖7-2b為帶強(qiáng)制退出的不動(dòng)式彈簧心軸。轉(zhuǎn)動(dòng)螺母3,推動(dòng)滑條4后移,使錐形拉桿5移動(dòng)而將工件定心夾緊。反轉(zhuǎn)螺母,滑條前移,而使筒夾6松開(kāi)。此筒夾元件不動(dòng),依靠其臺(tái)階端面對(duì)工件實(shí)現(xiàn)軸向定位。該心軸常用于不通孔作為定位基準(zhǔn)的工件。圖7-2c為加工長(zhǎng)薄壁工件用的分開(kāi)式彈簧心軸。心軸體12和7分別置于車(chē)床主軸和尾座中,用尾座頂尖套頂緊時(shí),錐套8撐開(kāi)筒夾9,使工件右端定心夾緊。轉(zhuǎn)動(dòng)螺母11,使筒夾10移動(dòng),依靠心軸體12的30°錐角將工件另一端定心夾緊。圖7-2彈簧心軸a)前推式彈簧心軸b)不動(dòng)式彈簧心軸c)分開(kāi)式彈簧心軸1、3、11—螺母2、6、9、10—筒夾4—滑條5—拉桿7、12—心軸體8—錐套視頻第一節(jié)車(chē)床夾具

圖7-3所示為頂尖式心軸,工件以孔口60°角定位,旋轉(zhuǎn)螺母6,活動(dòng)頂尖套4左移,使工件定心夾緊。這類(lèi)心軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,夾緊可靠,操作方便,適合于加工內(nèi)外孔無(wú)同軸度要求,或只需加工外圓的套筒類(lèi)零件。圖7-3頂尖式心軸1—心軸2—固定頂尖套3—工件4—活動(dòng)頂尖套5—快換墊圈6—螺母第一節(jié)車(chē)床夾具

圖7-4飛球保持架工序圖及其心軸1—心軸2、5—壓板3—定位鍵4—螺釘6—快換墊圈7—螺母第一節(jié)車(chē)床夾具

圖7-5開(kāi)合螺母車(chē)削工序圖第一節(jié)車(chē)床夾具

第一節(jié)車(chē)床夾具二、夾具與機(jī)床主軸的連接

車(chē)床夾具與機(jī)床主軸的連接精度對(duì)夾具回轉(zhuǎn)精度有決定性影響。因此,要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與主軸軸線有盡可能高的同軸度。

心軸類(lèi)車(chē)床夾具,一般以莫氏錐柄與主軸錐孔配合連接,用螺桿拉緊心軸。這種連接方式,定心精度較高。

其他類(lèi)車(chē)床夾具,當(dāng)夾具體外徑D<140mm或D<(2~3)d(d為主軸內(nèi)孔直徑)的小型車(chē)夾具,可在夾具體上設(shè)計(jì)錐柄安裝在主軸內(nèi)錐孔中。若D>140mm的大型車(chē)夾具,一般用過(guò)渡盤(pán)安裝在主軸頭部。過(guò)渡盤(pán)與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。如圖7-7所示為幾種采用過(guò)渡盤(pán)與車(chē)床主軸軸頸連接方式。圖7-7a為錐柄聯(lián)接。圖7-7b為主軸前端圓柱與過(guò)渡盤(pán)圓孔按H7/h6或H7/js6相配合,用螺紋與主軸連接。專(zhuān)用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過(guò)渡盤(pán)的凸緣上,用螺釘緊固。圖7-7c為主軸前端有較長(zhǎng)錐面,過(guò)渡盤(pán)可在其長(zhǎng)錐面上配合定心,用活套把主軸上的螺母3鎖緊,由鍵傳遞轉(zhuǎn)矩。這種方式定心精度較高,但過(guò)渡盤(pán)與主軸端要求緊貼,制造上較困難。圖7-7d是以主軸前端短錐面與過(guò)渡盤(pán)連接,用螺釘均勻擰緊后,保證端面與錐面全部接觸,使定心準(zhǔn)確,聯(lián)接剛性較好。

幾種車(chē)床主軸前端的形狀及尺寸參見(jiàn)圖7-8。第一節(jié)車(chē)床夾具圖7-8幾種車(chē)床主軸前端的形狀及尺寸a)CA6140、CA6240、CA6250車(chē)床主軸尺寸b)C620-1、C620-3車(chē)床主軸尺寸c)C6150車(chē)床主軸尺寸圖7-7車(chē)床夾具與機(jī)床主軸的聯(lián)接方式1—過(guò)渡盤(pán)2—主軸3—螺母4—鍵第一節(jié)車(chē)床夾具三、車(chē)床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)1)結(jié)構(gòu)緊湊,輪廓尺寸盡可能小,重量輕。因?yàn)檐?chē)床夾具是隨主軸一起回轉(zhuǎn)的,重心盡可能靠近回轉(zhuǎn)軸線,以減少慣性力和回轉(zhuǎn)力矩。夾具懸伸長(zhǎng)度L與夾具體外徑D之比應(yīng)參照下列數(shù)值選取。當(dāng)D≤150mm時(shí),取L/D≤1.25;當(dāng)150mm<D≤300mm時(shí),取L/D≤0.9;當(dāng)D>300mm時(shí),取L/D≤0.60。2)應(yīng)有平衡措施,以消除回轉(zhuǎn)不平衡產(chǎn)生的振動(dòng)現(xiàn)象。常采用配重法來(lái)達(dá)到車(chē)床夾具的靜平衡。在平衡配重塊上應(yīng)開(kāi)有弧形槽,以便調(diào)整至最佳平衡位置后用螺釘固定(如圖7-6所示);也可采用在夾具體上加工減重孔來(lái)達(dá)到平衡。3)夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)安全耐用。夾緊點(diǎn)盡可能選在工件直徑最大處,夾緊力足夠大,在切削過(guò)程中,不至于在離心力和慣性力作用下使夾緊松動(dòng)。(標(biāo)準(zhǔn)三爪自定心卡盤(pán),當(dāng)轉(zhuǎn)速在1500~2000r/min時(shí),卡爪由于離心力作用,夾緊力下降15%~20%,當(dāng)轉(zhuǎn)速為6300r/min,夾緊力幾乎降到零。夾具上盡可能避免帶有尖角或凸出部分。4)夾具與機(jī)床的聯(lián)接。要準(zhǔn)確、可靠,避免安裝引起的加工誤差。第二節(jié)銑床夾具

銑床主要用于加工零件的平面、溝槽、凹槽、花鍵以及成型面等。銑削加工時(shí),切削力較大,又是斷續(xù)切削,振動(dòng)較大,因此銑床夾具的夾緊力要求較大,夾具剛度、強(qiáng)度要求都比較高。銑床夾具均安裝在銑床工作臺(tái)上,隨機(jī)床工作臺(tái)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。銑床夾具的結(jié)構(gòu)在很大程度上取決于工件進(jìn)給方式。銑床夾具可分為直線進(jìn)給式、圓周進(jìn)給式以及靠模銑床夾具三類(lèi)。其中,直線進(jìn)給式銑床夾具用得最多。

銑削加工的生產(chǎn)率較高(切削時(shí)間短),設(shè)計(jì)夾具時(shí)要考慮如何快速地裝夾工件以縮短輔助時(shí)間,同時(shí)夾具上還應(yīng)設(shè)置確定刀具位置及方向的元件,以便迅速地調(diào)整好夾具、機(jī)床、刀具的相對(duì)位置。一、銑床夾具的典型結(jié)構(gòu)(1)直線進(jìn)給式銑床夾具

這類(lèi)夾具安裝在銑床工作臺(tái)上,隨工作臺(tái)一起作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。按照在夾具中同時(shí)安裝工件的數(shù)目,又可分為單件加工和多件加工的銑床夾具。圖7-9所示為單件加工銑床夾具。本工序是在圓柱形工件的一個(gè)端面銑槽。工件以外圓柱為定位基準(zhǔn),在V形塊中定位,限制四個(gè)自由度。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄帶動(dòng)偏心輪3回轉(zhuǎn),使滑動(dòng)V形塊移動(dòng)夾緊或松開(kāi)工件。夾具體底部定位鍵6與工作臺(tái)上的T形槽配合,以確定夾具與機(jī)床的相互位置,用螺栓在耳座上與機(jī)床工作臺(tái)固定。對(duì)刀塊4確定刀具與工件的位置及方向。圖7-9銑床夾具結(jié)構(gòu)圖1、2—V形塊3—偏心輪4—對(duì)刀塊5—夾具體6—定位鍵7—支承套第二節(jié)銑床夾具(2)帶料框的銑床夾具圖7-10所示為帶料框的銑床夾具。工件先裝在圖7-10b的料框里。圓柱銷(xiāo)11和菱形銷(xiāo)10及端面使工件在料框中定位,然后再裝入夾具上,用料框上的圓柱銷(xiāo)12、14,菱形銷(xiāo)10、15在夾具上的定位孔4、6及定位槽口8、9中定位,用螺母1通過(guò)壓板2、壓塊3進(jìn)行夾緊。

這種帶料框的銑床夾具,可使裝卸工件的部分輔助時(shí)間與切削時(shí)間基本重合,從而提高生產(chǎn)效率。一個(gè)夾具可以有幾個(gè)料框,一般用于成批生產(chǎn)的小零件上。

當(dāng)工件較大時(shí),可采用多工位夾具,即一個(gè)工件切削加工時(shí),另一工件可裝卸的夾具,使輔助時(shí)間與切削時(shí)間相重合。圖7-10帶裝料框的銑床夾具1—螺母2—壓板3—壓塊4、6—定位孔5—裝料框7—夾具體8、9—定位槽口10、15—菱形銷(xiāo)11、12、14—圓柱銷(xiāo)13—支架視頻第二節(jié)銑床夾具(3)圓周進(jìn)給式銑床夾具

一般都用于立式圓工作臺(tái)銑床上,或在通用銑床上增加一個(gè)回轉(zhuǎn)工作臺(tái),夾具裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上工作。這種夾具一般采用多件多工位加工方式。

圖7-11所示為在立式雙頭回轉(zhuǎn)銑床上加工柴油機(jī)連桿端面的情況。夾具沿圓周排列緊湊,銑刀的空行程縮短到最低限度,兩個(gè)主軸順次進(jìn)行粗、精銑。圖7-11立式雙頭回轉(zhuǎn)銑床第二節(jié)銑床夾具二、銑床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)(1)具有對(duì)刀裝置

對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成。銑削加工一般多采用定距切削,為便于調(diào)整刀具相對(duì)于工件被加工表面間的位置,夾具上通常設(shè)置對(duì)刀塊。對(duì)刀塊的結(jié)構(gòu)形狀取決于被加工表面的形狀。對(duì)刀塊的結(jié)構(gòu)形式已標(biāo)準(zhǔn)化。圖7-12a為圓形對(duì)刀塊,主要用于平面加工時(shí)的對(duì)刀。圖7-12b為方形對(duì)刀塊,用于組合銑刀加工成形表面的對(duì)刀。圖7-12c為直角對(duì)刀塊,用于垂直面加工或立銑刀銑槽時(shí)的對(duì)刀。圖7-12d為側(cè)裝對(duì)刀塊,用于垂直面加工或臥銑刀銑槽時(shí)的對(duì)刀。圖7-12標(biāo)準(zhǔn)對(duì)刀塊及對(duì)刀裝置a)圓形對(duì)刀塊JB/T8031.1—1995

b)方形對(duì)刀塊JB/T8031.2—1995c)直角對(duì)刀塊JB/T8031.3—1995

d)側(cè)裝對(duì)刀塊JB/T8031.4—19951—對(duì)刀塊2—對(duì)刀塞尺3—銑刀第二節(jié)銑床夾具

對(duì)刀塊用定位銷(xiāo)及螺釘固定在夾具體上,對(duì)刀塊的工作面距工件被加工表面有一定的距離,在確定刀具位置時(shí),用塞尺放在刀具與對(duì)刀塊工作面之間,當(dāng)塞尺剛能通過(guò)兩者間隙時(shí),就認(rèn)為刀具位置已調(diào)整好。此后的整個(gè)加工過(guò)程中,這個(gè)校正好的距離不再改變。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、方便,避免刀具與對(duì)刀塊工作面的直接碰撞而損壞刀具。缺點(diǎn)是存在對(duì)刀誤差。圖7-13所示為常用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)刀塞尺結(jié)構(gòu),厚度H為1~5mm,直徑d為?3或?5mm,按h6公差制造。

對(duì)刀塊的對(duì)刀誤差是不可避免的,由塞尺制造公差、對(duì)刀塊位置尺寸公差、調(diào)整時(shí)人為誤差組成了對(duì)刀誤差。因此,當(dāng)對(duì)刀調(diào)整要求較高時(shí),一般不用對(duì)刀塊,而采用試切法或采用百分表校正定位元件相對(duì)刀具位置來(lái)保證加工精度。圖7-13標(biāo)準(zhǔn)對(duì)刀塞尺a)對(duì)刀平塞尺JB/T8032.1—1995

b)對(duì)刀圓塞尺JB/T8032.2—1995第二節(jié)銑床夾具(2)具有定位鍵

銑床夾具在銑床工作臺(tái)上的安裝位置,直接影響被加工表面的位置精度,所以在設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮其安裝方法。一般在夾具底座下面裝兩個(gè)定位鍵或定向鍵,用沉頭開(kāi)槽螺釘固定在夾具上,使夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有一個(gè)正確的位置。定位鍵還能承受銑削時(shí)產(chǎn)生的切削扭矩,減輕夾具固定螺栓的負(fù)荷,加強(qiáng)夾具在加工過(guò)程中的穩(wěn)固性。定位鍵與定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化,應(yīng)按銑床工作臺(tái)的T型槽尺寸選定。幾種銑床T型槽尺寸可參見(jiàn)表7-1。

圖7-14所示為標(biāo)準(zhǔn)的定位鍵結(jié)構(gòu)。A型定位鍵,用于夾具底座槽寬與工作臺(tái)T形槽寬尺寸一致的場(chǎng)合下。B型定位鍵兩槽寬不一致,留有0.5mm磨量,供裝配時(shí)按T型槽實(shí)際尺寸配作。兩個(gè)定位鍵間距盡可能最大,安裝時(shí)盡量使鍵靠向T型槽的一側(cè),避免間隙的影響。圖7-14定位鍵JB/T8016—1995第二節(jié)銑床夾具第二節(jié)銑床夾具

對(duì)于安裝要求高的夾具,可以不設(shè)定位鍵而在夾具體側(cè)面加工一窄長(zhǎng)平面。作為夾具安裝時(shí)的找正基面,通過(guò)找正使夾具獲得較高的安裝精度。(3)夾具要有足夠的強(qiáng)度和剛性可通過(guò)加厚夾具體或設(shè)置加強(qiáng)肋等辦法達(dá)到。(4)為便于夾具在工作臺(tái)上固定,夾具體上設(shè)置耳座常見(jiàn)耳座如圖7-15所示,當(dāng)夾具比較大時(shí),還必須考慮設(shè)置吊裝孔或吊環(huán),便于搬運(yùn)。圖7-15銑床夾具體的耳座第三節(jié)鉆床夾具

鉆床夾具用于在各種鉆床上對(duì)工件進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸孔和攻螺紋等,簡(jiǎn)稱鉆模。它的主要作用是保證被加工孔的位置精度,而孔的尺寸精度由刀具本身精度保證。一、鉆床夾具的主要類(lèi)型及典型結(jié)構(gòu)

鉆床夾具的種類(lèi)較多,按結(jié)構(gòu)類(lèi)型可分為固定式、回轉(zhuǎn)式、移動(dòng)式、翻轉(zhuǎn)式、蓋板式等。1.固定式鉆模

這類(lèi)鉆床夾具是指工件在加工過(guò)程中,夾具和工件在機(jī)床上的位置固定不變。常用于立式鉆床上加工較大單孔或在搖臂鉆床上加工平行孔系。

安裝這類(lèi)夾具時(shí),一般應(yīng)先將裝在主軸上的定尺寸刀具(或心軸)伸入鉆套中以確定夾具安裝位置,然后再用螺栓將夾具固定。此種加工方式的鉆孔精度較高,但效率較低。

圖7-16所示為固定式鉆模加工套筒工件上的?16H8徑向孔。技術(shù)要求:保證被加工孔的軸線與工件內(nèi)孔的軸線相交并垂直,且與大端凸緣面上的小孔?12錯(cuò)開(kāi)180°。此夾具以工件大端凸緣面為定位基準(zhǔn),在夾具的垂直平面上定位,限制三個(gè)自由度;工件內(nèi)孔在短圓柱銷(xiāo)上定位,限制二個(gè)自由度;工件?12小孔在菱形銷(xiāo)上定位,限制一個(gè)自由度,并保證兩孔錯(cuò)開(kāi)180°(兩孔一面定位)。擰緊螺母3,通過(guò)快換墊圈4可夾緊工件。裝有鉆套的鉆模板用兩個(gè)銷(xiāo)及四個(gè)螺釘固定在夾具體上。鉆套2引導(dǎo)鉆頭垂直方向進(jìn)給并保證鉆孔位置。圖7-16固定式鉆模1—鉆模板2—鉆套3—螺母4—快換墊圈5—圓柱銷(xiāo)6—菱形銷(xiāo)第三節(jié)鉆床夾具2.回轉(zhuǎn)式鉆模

回轉(zhuǎn)式鉆模主要用于加工圍繞某一軸線分布的軸向或徑向孔系,或分布在工件上幾個(gè)不同表面上的孔。工件在一次裝夾后,靠鉆模回轉(zhuǎn)依次加工各孔。因此,這類(lèi)鉆模必須有分度裝置。

圖7-17所示為回轉(zhuǎn)式鉆模用于加工工件上均布的徑向孔系。工件以孔及端面定位,用螺母2及快換墊圈3使工件裝夾在分度盤(pán)13上。鉆完一個(gè)徑向孔后,松開(kāi)手柄9,通過(guò)把手11拉出對(duì)定銷(xiāo)12,即可轉(zhuǎn)動(dòng)分度盤(pán),進(jìn)入另一位置,插入對(duì)定銷(xiāo),擰緊手柄9,鎖住分度盤(pán),進(jìn)行另一孔的加工。回轉(zhuǎn)式鉆模一般可用標(biāo)準(zhǔn)化的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和專(zhuān)用夾具組合使用形式,這樣當(dāng)同一批工件加工完后,只需更換專(zhuān)用夾具,又可供另一種工件加工使用。圖7-17專(zhuān)用回轉(zhuǎn)式鉆模1—圓柱銷(xiāo)2、10—螺母3—快換墊圈4—襯套5—鉆套6—螺釘7—鉆模板8—夾具體9—手柄11—把手12—對(duì)定銷(xiāo)13—分度盤(pán)第三節(jié)鉆床夾具3.蓋板式鉆模

蓋板式鉆模是最簡(jiǎn)單的一種鉆模,它沒(méi)有夾具體,只有一塊鉆模板。鉆模板上除了裝鉆套外,還裝有定位元件和夾緊裝置,加工時(shí),將它蓋在工件上定位夾緊即可。這類(lèi)夾具一般用于加工大型零件上的小孔。由于每次加工完畢后,夾具必須重新安裝,所以這類(lèi)夾具結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單、輕巧、重量不能超過(guò)10kg。生產(chǎn)效率較低,不適宜大批量生產(chǎn)。

圖7-18所示為加工箱體端面螺釘孔的蓋板式鉆模。鉆模板4由螺釘1與定位組件內(nèi)脹器連接。內(nèi)脹器由滾花螺釘2、鋼球3和三個(gè)沿圓周均布的滑柱5組成。工件以內(nèi)孔及端面與內(nèi)脹器外圓及鉆模板端面定位。擰動(dòng)螺釘2,通過(guò)鋼球3,使滑柱5均勻伸出,將鉆模板與工件脹緊,即可對(duì)孔加工。圖7-18蓋板式鉆模1—螺釘2—滾花螺釘3—鋼球4—鉆模板5—滑柱6—鎖圈7—工件視頻第三節(jié)鉆床夾具二、鉆套的種類(lèi)與設(shè)計(jì)

鉆套是鉆床夾具特有的元件,用來(lái)引導(dǎo)孔加工刀具的進(jìn)給方向,防止刀具偏斜,加強(qiáng)刀具剛度,并保證所加工的孔和工件其他表面準(zhǔn)確的相對(duì)位置。它是鉆床夾具的導(dǎo)向元件,實(shí)踐證明,用鉆套比不用鉆套可以平均減少孔徑誤差50%。因此,鉆套的選用及設(shè)計(jì)是否正確,影響工件的加工質(zhì)量,也影響生產(chǎn)率。

鉆套的結(jié)構(gòu)、尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化,根據(jù)設(shè)計(jì)要求可查機(jī)械部推薦標(biāo)準(zhǔn)JB/T8045.1—1995~JB/T8045.5—1995,若不符要求,可修配。1.鉆套類(lèi)型鉆套按其結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn)可分為四種類(lèi)型。(1)回轉(zhuǎn)鉆套如圖7-19所示。鉆套外圓以H7/r6或H7/n6與夾具的鉆模板配合。圖7-19a為無(wú)肩固定鉆套,制造方便。圖7-19b為帶肩固定鉆套,鉆套端面可用作刀具進(jìn)刀時(shí)的定程擋塊。這類(lèi)鉆套的定位精度高,但磨損后必須壓出鉆套,重新修整孔座,再配換新鉆套,比較麻煩。因此適合于中小批量生產(chǎn)的鉆夾具中。圖7-19固定鉆套JB/T8045.1—1995a)A型b)B型第三節(jié)鉆床夾具(2)可換鉆套如圖7-20所示。鉆套外圓D用H6/g5或H7/g6的配合裝入襯套內(nèi),用鉆套螺釘固定,以防止工作時(shí)鉆套與襯套間的轉(zhuǎn)動(dòng)。襯套與鉆模板之間按H7/r6配合。鉆套磨損后,只需卸下鉆套螺釘更換新鉆套即可。適合同一孔徑的大批大量生產(chǎn)場(chǎng)合。(3)快換鉆套如圖7-21所示。鉆套在其凸緣上除有供鉆套螺釘壓緊的臺(tái)肩外,還有一個(gè)削平平面。當(dāng)需更換鉆套時(shí),不需擰下鉆套螺釘,而只要將快換鉆套轉(zhuǎn)過(guò)一角度,使削平平面正對(duì)著鉆套螺釘頭部,即可取出鉆套。這種鉆套適合對(duì)同一孔的多道工序加工,例如,先鉆、再擴(kuò)、再鉸時(shí),可采用不同鉆套,在工件一次裝夾中完成多道工序加工。圖7-20可換鉆套JB/T8045.2—1995圖7-21快換鉆套JB/T8045.3—1995第三節(jié)鉆床夾具(4)特殊鉆套由于工件結(jié)構(gòu)、形狀和被加工孔的位置特殊,標(biāo)準(zhǔn)鉆套不能滿足使用要求時(shí),則可設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)的鉆套。圖7-22所示為幾種特殊結(jié)構(gòu)的鉆套。圖7-22a為在斜面上鉆孔的鉆套。圖7-22b為凹面中鉆孔的鉆套,鉆模板無(wú)法接近加工表面,采用加長(zhǎng)鉆套,上下部的孔徑不一,以減少刀具與鉆套的接觸長(zhǎng)度。圖7-22c為一個(gè)鉆套中有兩個(gè)導(dǎo)向孔。當(dāng)孔距很接近時(shí),可采用此結(jié)構(gòu)。圖7-22特殊鉆套第三節(jié)鉆床夾具

第三節(jié)鉆床夾具三、鉆模板結(jié)構(gòu)

鉆模板用于安裝鉆套,并保證鉆套在鉆模上的正確位置。常見(jiàn)的鉆模板有如下幾種結(jié)構(gòu)。1.固定式鉆模板

如圖7-23所示,把固定在夾具體上的鉆模板稱為固定式鉆模板。圖7-23a為鉆模板與夾具體采用整體的鑄造結(jié)構(gòu)。圖7-23b為焊接結(jié)構(gòu)。圖7-23c是用螺釘和銷(xiāo)釘連接的鉆模板,這種鉆模板可在裝配時(shí)調(diào)整位置,因而使用較廣泛。固定式鉆模板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,保證孔加工的位置精度,但可能妨礙工件的裝卸和排屑不方便,適合于中小批量的生產(chǎn)中。圖7-23固定式鉆模板第三節(jié)鉆床夾具2.鉸鏈?zhǔn)姐@模板

當(dāng)鉆模板妨礙工件裝卸時(shí),可采用如圖7-24所示鉸鏈?zhǔn)姐@模板,鉸鏈軸與鉸鏈孔的配合一般取G7/h6間隙配合,與鉸鏈座的軸孔采用N7/h6的過(guò)盈配合。鉆模板與鉸鏈座的側(cè)隙控制在H8/g7(約0.02mm)左右。鉆套的導(dǎo)向孔與工件的垂直度由調(diào)整墊片或修磨支承釘高度予以保證。由于存在配合間隙,所以此結(jié)構(gòu)加工孔的位置精度不如固定式,但裝卸工件方便,特別是當(dāng)鉆孔后還需進(jìn)行锪平面、攻螺紋等其他加工時(shí)更為方便。圖7-24鉸鏈?zhǔn)姐@模板1—鉸鏈銷(xiāo)2—夾具體3—鉸鏈座4—支承釘、墊片5—鉆模板6—菱形螺母第三節(jié)鉆床夾具3.分離式鉆模板

鉆模板與夾具體分離,鉆模板在工件上定位,并與工件一起裝卸,如圖7-25所示。這類(lèi)結(jié)構(gòu)加工的工件精度高,但工效低,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。4.懸掛式鉆模板

在立式鉆床或組合機(jī)床上用多軸傳動(dòng)頭加工平行孔系時(shí),鉆模板連接在機(jī)床主軸的傳動(dòng)箱上,隨機(jī)床主軸上下移動(dòng)靠近或離開(kāi)工件,這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)稱為懸掛式鉆模板。如圖7-26所示,鉆模板2的位置由導(dǎo)向滑柱4來(lái)確定,并懸掛在滑柱4上。通過(guò)彈簧3和橫梁5與機(jī)床主軸箱聯(lián)接。當(dāng)主軸下移時(shí),鉆模板沿著導(dǎo)向滑柱4一起下移,刀具順著導(dǎo)向套加工。加工完畢后,主軸上移,鉆模板隨之一起上移,導(dǎo)向滑柱4上的彈簧3主要用于通過(guò)鉆模板壓緊工件。圖7-25分離式鉆模板1—鉆模板2—壓板3—鉆套4—工件圖7-26懸掛式鉆模板1—底座2—模板3—彈簧4—導(dǎo)向滑柱5—橫梁第三節(jié)鉆床夾具四、鉆床夾具的導(dǎo)向誤差分析

鉆床夾具加工孔時(shí),被加工孔的位置精度主要受定位誤差ΔD和導(dǎo)向誤差ΔT影響。定位誤差在前面已討論過(guò),導(dǎo)向誤差是由導(dǎo)向裝置對(duì)定位元件位置不正確導(dǎo)致刀具位置發(fā)生變化造成的加工尺寸位置誤差。

圖7-27所示為采用快換鉆套的鉆夾具,導(dǎo)向誤差由下列因素組成:圖7-27與導(dǎo)向裝置有關(guān)的加工誤差第三節(jié)鉆床夾具

第四節(jié)組合夾具

組合夾具是機(jī)床夾具中一種標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度很高的新型工藝裝備。它由一套預(yù)先制造好的各種不同幾何形狀、不同尺寸規(guī)格、有完全互換性和高耐磨性的標(biāo)準(zhǔn)元件及合件組成。

使用時(shí)可根據(jù)不同工件的加工要求,采用組合方式,把標(biāo)準(zhǔn)元件和合件選擇后組裝成所需夾具。使用完后,可以拆散,清洗、油封后歸檔保存,待需要時(shí)再重新組裝。因此,組合夾具是把專(zhuān)用夾具從設(shè)計(jì)、制造、使用、報(bào)廢的單向過(guò)程改變?yōu)樵O(shè)計(jì)、組裝、使用、拆散、再組裝、再使用……的循環(huán)過(guò)程。組合夾具的元件一般使用壽命15~20年,所以選用得當(dāng),可成為一種很經(jīng)濟(jì)的夾具。一、組合夾具的特點(diǎn)

與專(zhuān)用夾具相比具有如下特點(diǎn):(1)萬(wàn)能性好,適用范圍廣組合夾具裝夾工件的外形尺寸范圍為20~600mm,對(duì)工件形狀復(fù)雜程度可不受限制。(2)可大幅度縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期通常一套中等復(fù)雜程度的夾具,從設(shè)計(jì)到制造約需一個(gè)月時(shí)間,而組裝一套同等復(fù)雜程度的組合夾具,僅需幾個(gè)小時(shí)。在新產(chǎn)品試制過(guò)程中,組合夾具有明顯的優(yōu)越性。(3)降低夾具的成本由于組合夾具的元件可重復(fù)使用,而且沒(méi)有(或極少有)機(jī)械加工問(wèn)題,可節(jié)省夾具制造的材料、設(shè)備、資金,從而降低夾具制造成本。(4)組合夾具便于保存管理組合夾具的元件可按用途編號(hào)存放,所占的庫(kù)房面積為一定值。而專(zhuān)用夾具按產(chǎn)品保存,隨著產(chǎn)品不斷改型,夾具數(shù)量也就越多,若不及時(shí)處理,所占庫(kù)房面積隨之?dāng)U大。(5)剛性差組合夾具外形尺寸較大,結(jié)構(gòu)笨重,各元件配合及連接較多,因此剛性較差。第四節(jié)組合夾具二、槽系組合夾具

組合夾具根據(jù)聯(lián)接組裝基面形狀可分為槽系和孔系兩大類(lèi)。槽系組合夾具的組裝基面為T(mén)形槽,夾具元件由鍵、螺栓等定位,緊固在T形槽內(nèi)。根據(jù)T形槽的槽距、槽寬、螺栓直徑有大、中、小型三種系列,以適應(yīng)不同尺寸的工件?？紫到M合夾具的組裝基面為圓形孔和螺孔,夾具元件的聯(lián)接通常用兩個(gè)圓柱銷(xiāo)定位,螺釘緊固,根據(jù)孔徑、孔距、螺釘直徑分為不同系列,以適應(yīng)加工工件。

圖7-28所示為槽系組合夾具,此圖展示了組合成的回轉(zhuǎn)式鉆模及拆開(kāi)分解圖。

槽系組合夾具的元件,按其用途可分為八類(lèi)。圖7-28組合夾具組裝與分解圖視頻第四節(jié)組合夾具(1)基礎(chǔ)件它是組合夾具中最大的元件,是各類(lèi)元件組裝的基礎(chǔ),可作為夾具體,外形有圓形、方形、矩形、基礎(chǔ)角鐵等。如圖7-29所示,方形、矩形基礎(chǔ)件除了各面均有T形槽供組裝其他元件外,底面有一條平行于側(cè)面的槽,可安裝定位鍵,以使夾具與機(jī)床連接有定位基準(zhǔn)。圓形基礎(chǔ)件連接面上的T形槽有90°、60°、45°三種角度排列。中心部位有一基準(zhǔn)圓柱孔和一個(gè)能與機(jī)床主軸法蘭配合的定位止口。圖7-29基礎(chǔ)件第四節(jié)組合夾具(2)支承件它是組合夾具中的骨架元件,起承上啟下作用,即把其他元件通過(guò)支承件與基礎(chǔ)件聯(lián)接在一起,用于不同高度、角度的支承。它的形狀和規(guī)格較多,圖7-30所示的只是其中的幾種結(jié)構(gòu)。當(dāng)組裝小夾具時(shí),也可把它作為基礎(chǔ)件。(3)定位件主要用于確定組合元件之間的相對(duì)位置及工件的定位,并保證各元件的使用精度、組裝強(qiáng)度和夾具的剛度。圖7-31所示為幾種定位件結(jié)構(gòu)。(4)導(dǎo)向件主要用于確定刀具和工件的相對(duì)位置,并起引導(dǎo)刀具的作用,如圖7-32所示的各種規(guī)格的鉆套、鉆模板等。圖7-30支承件圖7-31定位件圖7-32導(dǎo)向件第四節(jié)組合夾具(5)夾緊件主要用于夾緊工件,如圖7-33所示的各種結(jié)構(gòu)的壓板。(6)緊固件主要用于聯(lián)接各元件及緊固工件。如圖7-34所示,包括各種螺母、墊圈、螺釘?shù)?。緊固件主要承受較高的拉應(yīng)力,為保證夾具的剛性,螺栓采用40Cr材料的細(xì)牙螺紋。(7)其他件除上述六類(lèi)元件以外,其他的各種起輔助用途的單一元件稱為其他件,如圖7-35所示的手柄、彈簧、平衡塊等。(8)合件由若干個(gè)零件裝配而成的在組裝時(shí)不拆散使用的獨(dú)立部件。主要合件有定位合件、支承合件、分度合件、導(dǎo)向合件等,如圖7-36所示。合件能使組合夾具組裝時(shí)更省時(shí)省力。圖7-36合件圖7-35其他件圖7-34緊固件圖7-33夾緊件第四節(jié)組合夾具三、孔系組合夾具

孔系組合夾具元件的聯(lián)接用二個(gè)圓柱銷(xiāo)定位,一個(gè)螺釘緊固。它比槽系組合夾具有更高的組合精度和剛度,且結(jié)構(gòu)緊湊。圖7-37所示為我國(guó)近年制造的KD型孔系組合夾具。其定位孔徑為?16.01H6,孔距為50mm±0.01mm,定位銷(xiāo)為?16K5用M16的螺釘連接。圖7-37

KD型孔系組合夾具第四節(jié)組合夾具四、槽系組合夾具的組裝

按一定的步驟和要求,把組合夾具的元件和合件組裝成加工所需夾具的過(guò)程,稱為組合夾具的組裝?，F(xiàn)舉一例,說(shuō)明組裝過(guò)程。(1)組裝前的準(zhǔn)備熟悉工件圖樣和工藝規(guī)程,了解工件形狀、尺寸、加工要求以及使用的機(jī)床、刀具等。如圖7-38a所示為工件支承座的工序圖。工件的2-?10H7孔及平面C為已加工表面,本工序是在立式鉆床上鉆鉸?20H7孔,表面粗糙度值為Ra0.8μm,保證孔距尺寸75mm±0.2mm,55mm±0.1mm,孔軸線對(duì)C平面的平行度0.05mm。(2)確定組裝方案按照工件的定位原理和夾緊的基本要求,確定工件的定位基準(zhǔn),需限制的自由度以及夾緊部位選擇相應(yīng)元件,初步確定夾具結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)支承座的工序圖,按照定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合原則,可采用工件底面C和2×?10H7為定位基準(zhǔn)(一面二孔定位方式),以保證工序尺寸75mm±0.2mm,55mm±0.1mm及?20H7孔軸線對(duì)平面的平行度公差0.05mm的要求,選擇d平面為夾緊面,使夾緊可靠,避免加工孔處的變形。圖7-38組裝實(shí)例1—基礎(chǔ)板2—T形鍵3—基礎(chǔ)角鐵4、8—中孔鉆模板5、12—定位鍵6—圓柱銷(xiāo)7、13—標(biāo)準(zhǔn)量塊9—銷(xiāo)10—鉆模板

11—導(dǎo)向板14—量棒第四節(jié)組合夾具(3)試裝試裝是將前面設(shè)想的夾具結(jié)構(gòu)方案,在各元件不完全緊固的條件下,先組裝一下,對(duì)有些主要元件的精度如等高、垂直度等,需預(yù)先進(jìn)行挑選與測(cè)量,但不能破壞元件本身的精度。試裝目的是檢驗(yàn)夾具結(jié)構(gòu)方案的合理性,對(duì)原方案進(jìn)行修改和補(bǔ)充。選用方形基礎(chǔ)板及基礎(chǔ)角鐵作夾具體,為了便于調(diào)整2×?10孔的間距100mm尺寸,將兩定位銷(xiāo)圓柱銷(xiāo)及削邊銷(xiāo)分別裝在兼作定位件的兩塊中孔鉆模板上。按工件的孔距尺寸75mm±0.2mm,55mm±0.1mm組裝導(dǎo)向件,在基礎(chǔ)角鐵3的T形槽上組裝導(dǎo)向板11,并選用5mm寬腰形鉆模板10安裝其上,便于組裝尺寸的調(diào)整。(4)聯(lián)接經(jīng)過(guò)試裝驗(yàn)證的夾具方案,即可正式組裝。首先應(yīng)清除元件表面污物,裝上所需定位鍵,然后按一定順序?qū)⒂嘘P(guān)元件用螺栓、螺母連接。在連接時(shí)要注意組裝的精度,正確選擇測(cè)量基面,測(cè)定元件間的相關(guān)尺寸,尺寸公差調(diào)整在工件尺寸公差的1/3~1/5。

對(duì)組合夾具聯(lián)接可按如下順序進(jìn)行:1)組裝基礎(chǔ)板1和基礎(chǔ)角鐵3(見(jiàn)圖7-38b)。在基礎(chǔ)板上安裝T型鍵2,并從基礎(chǔ)板的底部貫穿螺栓將基礎(chǔ)角鐵緊固。2)在中孔鉆模板上組裝?10mm圓柱銷(xiāo)6,然后把中孔鉆模板4用定位鍵5及緊固件裝夾在基礎(chǔ)角鐵上(見(jiàn)圖7-38c)。第四節(jié)組合夾具3)組裝?10mm的菱形銷(xiāo)9及中孔鉆模板8。用標(biāo)準(zhǔn)量塊及百分表檢測(cè)100±0.02mm及兩銷(xiāo)與C面的垂直度,然后緊固中孔鉆模板8(見(jiàn)圖7-38d)。4)組裝導(dǎo)向件。導(dǎo)向板11用定位鍵12定位裝至基礎(chǔ)角鐵3上端,再在導(dǎo)向板11上裝入5mm寬的腰形鉆模板10。在鉆模板10的鉆套孔中插入量棒14,借助標(biāo)準(zhǔn)量塊及百分表調(diào)整中心距55mm±0.02mm及75mm±0.04mm(圖7-38e)。5)組裝壓板。從基礎(chǔ)角鐵3上固定兩塊壓板,作用在d面上,指向C面壓緊。6)檢測(cè)。檢測(cè)組裝后的夾具精度?？筛鶕?jù)工件的工序尺寸精度要求確定檢測(cè)項(xiàng)目。

上例中,可檢測(cè)55mm±0.025mm、100mm±0.02mm、75mm±0.05mm尺寸及中孔鉆模板支承面對(duì)基礎(chǔ)板1底平面的垂直度公差0.013mm(夾具元件尺寸公差取工件公差的1/4)。

組合夾具的精度由元件精度和組裝精度兩部分組成。組合夾具元件精度很高,配合面精度一般為IT6~IT7,主要元件的平行度、垂直度公差為0.01mm,槽距公差0.02mm,工作表面粗糙度Ra0.4μm。為了提高組合夾具的精度,可以從提高組裝精度考慮,利用元件互換法來(lái)提高精度或利用補(bǔ)償法來(lái)提高精度。第五節(jié)數(shù)控機(jī)床夾具

數(shù)控機(jī)床由于控制方式的改變,傳動(dòng)形式變化以及刀具材料的更新,使工件的成形運(yùn)動(dòng)變得更為方便和靈活。數(shù)控機(jī)床是一種高效、高精度的加工設(shè)備,這類(lèi)機(jī)床在成批大量生產(chǎn)時(shí)所用的夾具除了通用夾具、組合夾具外,也用一些專(zhuān)用夾具。在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用夾具時(shí),除了應(yīng)遵循夾具設(shè)計(jì)的原則外,還應(yīng)注意以下特點(diǎn)。1)數(shù)控機(jī)床夾具應(yīng)有利于實(shí)現(xiàn)加工工序的集中,即可使工件在一次裝夾后,能進(jìn)行多個(gè)表面的加工,減少工件的裝夾次數(shù),這有利于提高加工精度和效率。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床的工藝范圍廣,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀,具有刀具自動(dòng)補(bǔ)償功能。如圖7-39所示為壓板按順序松開(kāi)和夾緊工件頂面,實(shí)現(xiàn)加工工件四個(gè)面的夾具方案。壓板采用自動(dòng)回轉(zhuǎn)的液壓夾緊組件,每個(gè)夾緊組件與液壓系統(tǒng)控制的換向閥聯(lián)接。當(dāng)?shù)毒咭来思庸っ總€(gè)面時(shí),根據(jù)控制指令,被加工面上的壓板循序自動(dòng)松開(kāi)工件并回轉(zhuǎn)90°,保證刀具通過(guò)。這時(shí)工件仍被其余壓板壓緊。當(dāng)一個(gè)面加工完成后,壓板重新轉(zhuǎn)到工作位置再次壓緊工件頂面,使切削按所編程序依次通過(guò)壓板,保證連續(xù)加工完成工件的全部外形。圖7-39連續(xù)加工工件各面的夾具1—壓板2—工件第五節(jié)數(shù)控機(jī)床夾具2)數(shù)控機(jī)床夾具的夾緊應(yīng)比普通機(jī)床夾具更牢固可靠,操作方便。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床通?？刹捎酶咚偾邢骰驈?qiáng)力切削,加工過(guò)程全自動(dòng)化。通常采用機(jī)動(dòng)夾緊裝置,用液壓或氣壓提供動(dòng)力。如圖7-40所示,工件安裝在分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上,進(jìn)行多個(gè)表面加工,由于強(qiáng)力切削,為防止在很大的切削力作用下使得工件竄動(dòng),先用螺釘4將工件壓緊在分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上,用兩個(gè)液壓傳動(dòng)的壓板1和3再?gòu)纳厦鎵壕o工件。兩個(gè)壓板的基座6安裝在工作臺(tái)不轉(zhuǎn)動(dòng)部分7上。當(dāng)