第五章_各类机床夹具的结构特点
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夹具的概念及作用数控机床夹具的类型和特点应用机床夹具,有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量;有利于提高劳动生产率和降低成本;有利于改善工人劳动条件,保证安全生产;有利于扩大机床工艺范围,实现“一机多用”。
1.机床夹具的类型夹具是一种装夹工件的工艺装备,它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。
在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。
在现代生产中,机床夹具是一种不可缺少的工艺装备,它直接影响着工件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。
机床夹具的种类繁多,可以从不同的角度对机床夹具进行分类。
常用的分类方法有以下几种。
(1)按夹具的使用特点分类根据夹具在不同生产类型中的通用特性,机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和拼装夹具五大类。
①通用夹具已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具,称为通用夹具,其结构、尺寸已规格化,而且具有一定通用性,如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和磁力工作台等。
这类夹具适应性强,可用于装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。
这些夹具已作为机床附件由专门工厂制造供应,只需选购即可。
其缺点是夹具的精度不高,生产率也较低,且较难装夹形状复杂的工件,故一般适用于单件小批量生产中。
②专用夹具专为某一工件的某道工序设计制造的夹具,称为专用夹具。
在产品相对稳定、批量较大的生产中,采用各种专用夹具,可获得较高的生产率和加工精度。
专用夹具的设计周期较长、投资较大。
专用夹具一般在批量生产中使用。
除大批大量生产之外,中小批量生产中也需要采用一些专用夹具,但在结构设计时要进行具体的技术经济分析。
③可调夹具某些元件可调整或更换,以适应多种工件加工的夹具,称为可调夹具。
可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。
对不同类型和尺寸的工件,只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。
夹具种类按使用特点可分为:
①万能通用夹具。
如机用虎钳、卡盘、吸盘、分度头和回转工作台等,有很大的通用性,能较好地适应加工工序和加工对象的变换,其结构已定型,尺寸、规格已系列化,其中大多数已成为机床的一种标准附件。
②专用性夹具。
为某种产品零件在某道工序上的装夹需要而专门设计制造,服务对象
专一,针对性很强,一般由产品制造厂自行设计。
常用的有车床夹具、铣床夹具、钻
模(引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具)、镗模(引导镗刀杆在工件上镗孔用的
机床夹具)和随行夹具(用于组合机床自动线上的移动式夹具)。
③可调夹具。
可以更换或调整元件的专用夹具。
④组合夹具。
由不同形状、规格和用途的标准化元件组成的夹具,适用于新产品试制
和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。
除虎钳、卡盘、分度头和回转工作台之类,还有一个更普遍的叫刀柄,一般说来,刀
具夹具这个词同时出现时,大多这个夹具指的就是刀柄。
机床夹具的分类及组成机床夹具是机床加工中的重要辅助工具,它们能够使工件稳定地固定在机床上,从而保证加工的精度和效率。
根据其结构和功能的不同,机床夹具可以分为以下几类。
一、机械夹具机械夹具是最常见的一种夹具,它们通过机械原理实现对工件的夹紧。
机械夹具一般由夹具本体、夹紧机构、定位机构、传动机构和辅助装置等组成。
其中夹紧机构是机械夹具的核心部件,它能够通过旋转、滑动、压紧、吸附等方式夹紧工件。
二、液压夹具液压夹具是一种利用液压原理实现工件夹紧的夹具。
液压夹具一般由油缸、油泵、控制阀和夹具本体等部件组成。
液压夹具具有夹紧力大、夹紧稳定、操作方便等优点,适用于对精度要求高、加工量大的工件。
三、气动夹具气动夹具也是一种常用的夹具,它们通过气压原理实现对工件的夹紧。
气动夹具一般由气缸、气源、控制阀和夹具本体等部件组成。
气动夹具具有动作快速、维护简单等优点,适用于对夹紧力要求不高的工件。
四、电磁吸盘电磁吸盘是一种通过电磁原理实现工件固定的夹具。
电磁吸盘由铁芯、线圈、吸盘和控制器等部件组成。
电磁吸盘具有吸力大、操作方便、夹紧稳定等优点,适用于对工件表面没有夹紧面或夹紧面不平整的工件。
机床夹具的组成包括夹具本体、夹紧机构、定位机构、传动机构和辅助装置等。
其中夹具本体是夹具的基础部件,它能够直接与机床接触,承受加工力和夹紧力。
夹紧机构是夹具的核心部件,它通过旋转、滑动、压紧、吸附等方式夹紧工件。
定位机构能够确保工件在夹紧时的位置准确无误。
传动机构能够将夹紧力传递到夹具本体上,使其夹紧工件。
辅助装置包括液压源、气源等,能够为夹具提供必要的动力和能源。
机床夹具是机床加工中不可或缺的辅助工具,其分类和组成的不同,决定了其在不同加工场合中的应用范围和效率。
在选用和使用机床夹具时,应充分考虑其适用性、可靠性和安全性等因素,以确保加工过程的顺利进行。
《机床夹具设计》课程标准课程名称:机床夹具设计参考学时:56适用专业:机械制造与自动化一、课程定位《机床夹具设计》服务于机械加工职业工作中“机床夹具设计”这一典型工作任务。
掌握机床的操作、刀具的选择与使用、机械制造工艺的编制、机床专用夹具的设计、量具的使用是从事机械加工生产所必须具备的技能,机床专用夹具设计是非规则零件成批加工生产时需要设计制造的工艺装备,工装的设计制造最终影响机械零件的加工精度、生产效率及生产成本,为此,机械加工工作人员要具有一定的设计专用夹具的能力和分析生产中与夹具有关的技术问题的能力。
通过本课程的学习,学生可以从事机械加工操作中机床专用夹具设计制造工作及与机床夹具相关的工作,经过1—2年的努力可以胜任机床夹具设计现场技术员工作。
《机床夹具设计》的前修课程为《机械制图及CAD》、《机械制造基础》、《机械设计》、《公差配合与技术测量》、《金属切削原理及刀具》、《机械加工设备》、《机械制造工艺学》,后续课程为《机械维修技术》、《先进制造技术》。
二、学习目标学生在教师引导下,根据给定的零件工序加工要求、工厂生产条件和企业需求,并借助机床夹具设计手册等技术资料,进行零件定位方案与夹紧方案的设计,计算定位误差和夹紧力,根据机械加工设备类型设计夹具体和其它对刀导向装置、连接元件及夹具体,分析归纳影响机械零件加工质量的相关因素,进行设计方案对比和评价,最终绘制出机床夹具总图。
学习完本课程后,学生应当能够从事机床夹具设计的工作。
具体包括:1.根据被加工零件的结构特点和加工工序要求,能应用六点定位原理及夹紧原则,合理提出被加工工件某道工序的定位、夹紧方案;2.能根据机械加工设备情况设计机床夹具的对刀导向装置、分度装置、连接元件及夹具体;3.会查阅有关夹具设计的标准、手册、图册等技术资料;4.具有常用机床夹具的使用能力;5.了解现代夹具设计的一般知识;6.具备分析解决与夹具有关的技术问题的能力;7.对机械零件加工的工艺方案提出合理化建议。
夹具是一种装夹工件的工艺装备,它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。
在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。
在现代生产中,机床夹具是一种不可缺少的工艺装备,它直接影响着工件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。
机床夹具的种类繁多,可以从不同的角度对机床夹具进行分类。
常用的分类方法有以下几种。
(1)按夹具的使用特点分类根据夹具在不同生产类型中的通用特性,机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和拼装夹具五大类。
通用夹具已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具,称为通用夹具,其结构、尺寸已规格化,而且具有一定通用性,如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和磁力工作台等。
这类夹具适应性强,可用于装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。
这些夹具已作为机床附件由专门工厂制造供应,只需选购即可。
其缺点是夹具的精度不高,生产率也较低,且较难装夹形状复杂的工件,故一般适用于单件小批量生产中。
②专用夹具专为某一工件的某道工序设计制造的夹具,称为专用夹具。
在产品相对稳定、批量较大的生产中,采用各种专用夹具,可获得较高的生产率和加工精度。
专用夹具的设计周期较长、投资较大。
专用夹具一般在批量生产中使用。
除大批大量生产之外,中小批量生产中也需要采用一些专用夹具,但在结构设计时要进行具体的技术经济分析。
③可调夹具某些元件可调整或更换,以适应多种工件加工的夹具,称为可调夹具。
可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。
对不同类型和尺寸的工件,只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。
它一般又可分为通用可调夹具和成组夹具两种。
前者的通用范围比通用夹具更大;后者则是一种专用可调夹具,它按成组原理设计并能加工一族相似的工件,故在多品种,中、小批量生产中使用有较好的经济效果。
④组合夹具采用标准的组合元件、部件,专为某一工件的某道工序组装的夹具,称为组合夹具。
车床常用夹具的使用车床夹具用于确定工件在车床上的正确位置,并夹紧工件,在车削工艺中占有很重要的地位。
常用的车床夹具有:1)通用夹具。
如三爪卡盘、四爪卡盘和各种形式的顶针等。
2)可调整夹具。
如成组夹具、组合夹具等。
3)专用夹具。
为满足某个工件的某道工序而实际使用的夹具,如旋转刀架等。
生产中,为保证产品质量、提高生产效率、减轻劳动强度,应正确选择和使用夹具。
一、车床夹具的作用1.提高加工精度、保证产品质量车床夹具是保证零件加工技术要求中所规定的尺寸精度、表面粗糙度以及各表面间的相对位置精度的重要措施。
正确选用车床夹具就是选择制造精度及结构适合的夹具。
如为保证零件加工表面与基准面的同轴度要求,有多种自动定心夹具可以选用:对同轴度要求较低时可用三爪卡盘、四爪卡盘,对同轴度要求高时可用软爪、锥体心棒、卡簧和液性塑料夹具等。
2.提高劳动生产率采用一定结构形式的夹具,可显著提高生产效率。
在生产中,通常采用下述结构形式的夹具来提高生产率:1)采用快速装夹和拆卸的夹具,可缩短辅助时间,并减轻工人的劳动强度。
2)采用专用定位件,属专用夹具,可缩短调整与校正的时间。
3)采用多位夹具,二次装夹可以加工多个零件,缩短单件生产时间。
4)采用自动控制夹具,如液压靠模或程序控制等,可实现"一人多机"操作。
3.充分发挥机床的性能采用专用夹具可以扩大机床的使用范围,从而实现一机多能。
如一台普通车床若配置一个专门的旋转刀架可以加工圆球,若配置一个摆动刀架可以加工叶片的型面。
二、车床夹具结构由于车床夹具是在旋转情况下,甚至是高速旋转情况下工作,因此夹具要求体积小、重量轻,旋转既能平衡又能保证安全。
车床夹具的基本结构为:1.夹具体连接各元件的基体与机床相连接。
一般称这类元件为圆盘或花盘。
2.定位件确定零件在夹具中的位置的元件。
如定位销、定位圈、V形块等。
3.夹紧件固定零件用的元件。
如压板、螺栓、螺母等。
4.连接件连接上述元件用的螺钉、销子、垫圈、键等。
机床夹具的应用特点
机床夹具在机械制造中的应用具有以下显著特点:
工件定位精确:夹具设计时,会根据工件的尺寸和形状特征设置合适的定位元件,确保工件每次装夹都能准确地处于预定的位置上,从而保证加工精度。
提高工作效率:使用专用夹具可以快速、方便地安装和拆卸工件,减少辅助时间,提升生产效率。
对于大批量生产,尤其重要,因为它能够实现流水线作业,降低单件加工成本。
重复性和一致性:夹具能确保同一工序中所有工件被同样方式和同样位置固定,使各批次产品的质量保持一致,降低废品率。
适应性与通用性:有些夹具为特定零件专门设计,具有很好的针对性;而另一些可调式或模块化夹具则适用于多种规格相似零件,体现其良好的通用性。
减轻劳动强度:通过合理的夹紧机构设计,可以简化操作程序,降低工人劳动强度,同时还能有效防止因手动固定不当造成的安全事故。
节省材料消耗:精密的夹具设计可以减少对刀具的过度磨损和对工件材料的浪费,从而节约资源。
利于自动化生产:现代数控机床和柔性生产线中,夹具通常与自动化上下料系统结合,实现无人化或少人化的连续高效生产。
综上所述,机床夹具在实际生产中的作用至关重要,它不仅是保障产品质量、提高生产效率的关键工具,也是实现现代化、自动化生产的重要组成部分。