31第九章 机床夹具设计原理(5)wz

(1)固定式钻模 这类钻模在加工过程中固定不动。夹具体上设有安放 紧固螺钉或便于夹压的部位。这类钻模主要用于立式钻床 加工单孔，或在摇臂钻床上加工平行孔系。
图9-56所示是在阶梯轴的大 端钻孔的固定式钻模。工序 图已确定了定位基准，钻模 上采用 V 形块 2 及其端面和 手动拔销 5 定位，用偏心压 板夹紧，夹具体周围留有供 夹紧用的凸缘或U形槽。
1)固定式钻模板： 固定式钻模板与夹具体的连接，一 般采用图9-60所示的三种结构： 图a为整体铸造结构； 图b为焊接结构； 图c为用螺钉和销钉装配结构。 固定式钻模板结构简单、制造容易。
2)铰链式钻模板： 通过铰链与夹具体固定支架相连接 的钻模板(图9-61所示)。当钻模板
防碍工件装卸或钻孔后需扩孔、攻螺纹时 常采用这种结构。铰链轴1与钻模板5的轴 孔配合为G7/h6，与铰链座3的轴孔配合为 N7/h6。钻模板5与铰链座3之间的配合为 H8/g7。钻套导向孔与夹具安装面的垂直 度可通过调整两个支承钉4的高度加以保 证。加工时，钻模板5由菱形螺母6锁紧。 使用铰链式钻模板，装卸工件方便，但由 于铰链轴孔之间存在配合间隙，因此加工 孔的位置精度比固定式钻模板低。
当为前后顶尖支承的心轴时，其长度应小于直径的12倍。
当心轴直径大于φ 50～φ 60 mm时，可采用中空结构，以减 轻重量。
(2)定位装置和夹紧装置的设计
车床夹具主要用来加工回转体表面，定位装置的作用必 须使工件加工表面的轴线与车床主轴的回转轴线重合。 对于盘套类或其他回转体工件，要求工件的定位基面、 加工表面和车床主轴三者轴线重合，常采用心轴或定心 夹紧夹具；对于壳体、支架、托架等形状复杂的工件， 被加工表面与工序基准之间有位置尺寸和平行度、垂直 度等相互位置要求，定位装置主要是保证定位基准与车 床主轴回转轴线具有正确的尺寸和位置关系。加工这类 工件多采用花盘式、角铁式车床夹具。
5. 找正环节，保证同轴

找正环槽
6. 安全问题

最大外园的设置 不准有突出的部位
二、钻床夹具
在各种钻床上用来钻、扩、铰孔的机床夹具称为钻 床夹具，这类夹具的特点是装有钻套和安装钻套用 的钻模板，故习惯上简称为钻模。
1. 钻床夹具的种类
钻床夹具的种类很多，根据钻模板的工作方式分为以下五类：
如图9-59a所示。若h太小，如图9-59b所示，排屑困难，会加速导向表面的 磨损；若h太大，排屑方便，但导向性能降低，如图9-59c所示。因此设计时
应根据钻头直径及工件材料确定适当的间隙。通常按经验公式选取h值：
加工铸铁、黄铜时：h=(0.3~0.7) d； 加工钢件时：h=(0.7~1.5) d。 工件材料硬度越高，其系数应取小值，钻头直径越小(钻头刚性越差)，其系 数应取大值，以免切屑堵塞而使钻头折断。
第九章 金属切削机床夹具设计原理
第五讲 典型机床夹具
主要内容



车床夹具 钻床夹具 镗床夹具 铣床夹具 专用夹具设计思路
一、 车床夹具
在车床上用来加工工件的内外回转面及端面的夹 具称为车床夹具。车床夹具多数安装在车床主轴 上；少数安装在车床的床鞍或床身上。
1. 车床夹具的种类
安装在车床主轴上的夹具，根据被加工工件定位基准 和夹具的结构特点，分为四类： (1) 卡盘和夹头式车床夹 具，以工件外圆为定位基 面，如三爪自定心卡盘及 各种定心夹紧卡头等。
滑柱式钻模是带升 降台的通用可调夹具。 其平台上可根据需要安 装定位装置，钻模板上 可设置钻套、夹紧元件 及定位元件等。滑柱式 钻模已标准化，其结构 尺寸可查阅国家标准。
2. 钻床夹具的设计要点
设计钻模时，应根据工件的形状、尺寸、工序的 加工要求、使用的设备及生产类型，合理地选用 钻模的结构形式，并注意解决以下问题：
下面几种特殊情况，需另行考虑：
在斜面上钻孔 (或钻斜孔)时，可取h=0.3 d，以免钻头 引偏；
孔的位置精度较高时，可取 h=0.，使切屑从钻头的螺 旋槽中排出； 钻深孔(孔的长径比L/d>5)时，要求排屑畅快，取h=1.5 d。
(2)钻模板
钻模板用于安装钻套，并确保钻套在钻模上的正确 位置。常见的钻模板有以下几种：
3)钻套的高度
H增大，则导向性能好，刀具刚度提高，但钻套与刀具的
磨损加剧。应根据孔距精度、工件材料、孔深、刀具耐 用度、工件表面形状等因素决定。通常取H=(1~1.25)d， 当加工精度较高或加工的孔径较小时，可以H=(2.5~3.5)d， d为被加工孔径。
4)钻套与工件间应留有适当的排屑空间h
(3)以工件顶尖孔定位的车床夹具，如 顶尖、拨盘等。
(4)角铁和花盘式夹具，以工件的不同组合表面定位。
图9-53所示为车气门顶杆端面的角铁式车床夹具。由于该工 件是以细小的外圆柱面定位，因此很难采用自动定心装置， 于是采用半圆套定位元件，夹具体必然设计成角铁状。为了 使夹具平衡，在夹具体一侧钻平衡孔。
2. 车床夹具设计要点
车床夹具工作时，和工件随机床主轴或花盘一起高 速旋转，具有离心力和不平衡惯量。因此设计夹具 时，除了保证工件达到工序精度要求外，还应着重 考虑以下问题：
(1)车床夹具的总体结构 夹具结构应图 9-54 所 示，可参考以下数据：
如图9-62所示，钻模板5的 位置由导向滑柱2来确定， 并悬挂在滑柱上，通过弹簧 1和横梁6与机床主轴或主轴 箱连接。这类钻模板多与组 合机床或多轴箱联合使用。
三、镗床夹具
镗床夹具又称镗模。它是用来加工箱体、支架等 类工件上的精密孔或孔系的机床夹具。
1. 镗模的种类
根据镗套的布置形式不同，分为双支承镗模、单支 承镗模和无支承镗模。
(2)回转式钻模
回转式 钻模用于加 工工件上同 一圆周上平 行孔系或加 工分布在同 一圆周上的 径向孔系。
(3)翻转式钻模
翻转式钻模是一种没有固定回转轴的回转钻模。在使用过程中，需要 用手进行翻转，因此夹具连同工件的重量不能太重，一般限于≤8～10 kg。 主要适用于加工小型工件上分布几个方向的孔。
(1) 双支承镗模 双支承镗模有两个引导镗杆的支承，镗杆与机床主轴 采用浮动连接，镗孔的位置精度由镗模保证，消除了 机床主轴回转误差对镗孔精度的影响。根据支承相对 于刀具的位置分为以下两种。
1)前后双支承镗模： 图9-63为镗削车床尾座孔镗模，镗模的两个支承分别设置在刀具的前方 和后方。镗杆9和主轴之间通过浮动卡头10连接。工件以底面、槽及侧 面在定位板3、4及可调支承钉7上定位，限制工件的六个自由度。采用 联动夹紧机构，拧紧夹紧螺钉6，压板5、8同时将工件夹紧。镗模支架1 上装有滚动回转镗套2，用以支承和引导镗杆。镗模以底面作为安装基 面安装在机床工作台上，其侧面设置找正基面B，因此可不设定位键。
(1)钻套
钻套是钻模上特有的元件， 用来引导刀具以保证被加 工孔的位置精度和提高刀 具的刚度，并防止加工过 程中刀具偏斜。
通常钻套分为以下四种类型：
1)固定钻套：图9-57 a、b所示为固定钻套(JB/T 8045.1-1999)的结构，图a为A型固定钻套；图b为B型固 定钻套。钻套安装在钻模板或夹具体中，其配合为或。 固定钻套结构简单，钻孔精度高，但钻套磨损后，不易 更换。适于小批生产或孔距小及孔位精度高的孔加工。
3)可卸式钻模板： 也叫分离式钻 模板。钻模板与夹 具体是分离的，各 为独立部分。装卸 工件时可以将钻模 板取下。这类钻模 板钻孔精度比铰链 式钻模板高，但每 装卸一次工件就需 装卸一次模板，装 卸时间长，效率较 低。
4)悬挂式钻模板： 悬挂在机床主轴上，由机床主 轴带动而与工件靠近或离开的 钻模板称为悬挂式钻模板。
4) 特殊钻套: 因工件形状或被加工孔的位置需要而 不能使用标准钻套时，则需要设计特 殊结构的钻套。如图 9-58 所示，图 a 是加长钻套，加工凹面上的孔，而钻 模板又无法接近工件的加工平面时使 用；图 b 是斜面钻套，用于斜面或圆 弧面上钻孔，排屑空间的高度 h≤0.5 mm，可增加钻头刚度，避免钻头引 偏或折断；图 c 是小孔距钻套，用定 位销确定钻套方向。图 d 是带内锥定 位、夹紧钻套，钻套与衬套之间一段 为圆柱间隙配合，一段为螺纹连接， 钻套下端为内锥面，具有对工件定位、 夹紧和引导刀具三种功能。
•当夹具采用锥柄与机床 主轴锥孔连接时，如图 9-54所示，夹具上最大 轮廓直径D<140mm或 D≤(2~3) d，d为锥柄大 端的直径。
当夹具采用过渡盘与机床主轴相连接时，在在D<150mm时， B/D≤1.25；D=150~300mm时，B/D≤0.9；D>300mm时， B/D≤0.6。 当为单支承的悬臂心轴时，其悬伸长度应小于直径的5倍。
由于车床夹具高速旋转，在加工过程中除受切削力作 用外，还承受离心力和工件重力的作用。因此，车床 夹具的夹紧机构必须安全可靠，夹紧力必须克服切削 力、离心力等外力的作用，且自锁可靠。若采用螺旋 夹紧机构，一般要加弹簧垫圈或使用锁紧螺母。
(3)夹具的平衡问题
车床夹具高速回转，若不平衡，就会产生离心力。不仅 增加了主轴和轴承的磨损，还会产生振动，影响加工质 量，降低刀具寿命。因此，设计车床夹具时，特别是角 铁式、花盘式等结构不对称的车床夹具，必须采取平衡 措施，以减少由离心力产生的振动和主轴、轴承的磨损。 生产中常用加平衡块或加工减重孔的办法，通过平衡试 验，来达到平衡夹具的目的。
(2)心轴式的车床夹具 以工件内孔为定位基面，如各种定位心轴 ( 刚性心轴 ) 、 弹簧心轴。 图 9-52 所示为一车床上常 用的带锥柄的圆柱心轴。 加工时，工件以内孔及端 面为定位基准，在心轴上 定位，用螺母通过开口垫 圈将工件夹紧。该心轴以 锥柄与车床主轴连接。设 计心轴时，应注意正确选 择工件孔与心轴配合。
3)快换钻套:
图9-57 d所示为快换钻套 (JB/T 8045.3-1999)的结构。 适用于工件在一次装夹中，需 要依次进行钻、扩、铰孔的工 序可以快速更换不同孔径的钻 套。快换钻套与衬套的配合为 或，衬套与钻模板的配合为或。 快换钻套除在其凸缘上有供钻 套螺钉压紧的肩台外，还有一 个削边平面。削边方向应考虑 刀具的旋向，以免钻套自动脱 出。