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第五章_各类机床夹具的结构特点
铣床夹具的安装:主要依靠定向键和百分表 校正来提高安装精度。定位键的结构尺寸已标准 化,应按铣床工作台的T形槽尺寸选定,它和夹 具底座以及工作台T形槽的配合为H7/h6、H8/h8。 两定位键的距离应力求最大。
5-4 车床夹具
当在车床上加工的零件形状比较复杂,通用卡盘 装夹工件比较困难,或者应用花盘等装夹工件,生产 效率不能满足生产纲领要求时,需要设计专用夹具。 车床夹具大致可分为:角铁式、定心式、卡盘式 等数种
转速高,必须考虑平衡、夹紧力大小、元件 刚度和强度、操作安全等问题,注意消除不平衡 引起的振动现象。通常采用加平衡块的方法进行 平衡
2.夹具的安全
夹具上所有元件的布置和工件的外形不应 超出夹具体的外轮廓。为使夹具使用安全,应 尽可能避免带有尖角或凸出部分,必要时要加 防护罩。 3.车床夹具总体结构
圆周进给式铣夹具
夹具装在回转工作台3上,回转工作台又装在滑 座4上。滑座重锤或弹簧力的作用使靠模2与滚子5保 持紧密接触。滚子5与铣刀6不同轴,两轴相距为R。 当转台带动工件回转时,滑座也带动工件沿导轨相 对于刀具径向辅助运动,从而加工出与靠模外形相 仿的成形面。
二、铣床夹具的特点
铣削为断续切削,冲击、振动大,夹紧力要 求较大。 夹具要有足够的刚度和强度,本体应牢固地 固定在机床工作台上。 铣削加工效率高,工件安装应迅速,要有快 速对刀元件。
第五章
各类机床夹具的结构特点
5-1 钻床夹具
1.钻床类夹具的种类及其构造
这类夹具主要是用来保证被加工孔的位置精度。 钻床夹具的种类繁多,根据被加工孔的分布情 况和钻模板的特点,一般分为固定式、回转式、移 动式、翻转式、复盖式和滑柱式等几种类型
1.固定式钻模
在使用中, 这类钻模在机 床上的位置固 定不动,而且 加工精度较高, 主要用于立式 钻床上加工直 径较大的单孔铰链式钻模板
1.铰链销 2.夹具体 3.铰链座 4.支承钉 5.钻模板 6.菱形螺母
3. 可卸(分离)式钻模板
4. 悬挂式钻模板
1 —多轴传动头 2 —弹簧 3 —导柱 4 —钻模板 5 —紧 定螺钉 6 —夹具体
5-2 镗床夹具
在机械加工中,许多产品的关键零件—机座、 箱体等,往往需要进行精密孔系的加工。这些孔系 不但要求孔的尺寸和形状精度高,而且各孔间及孔 与其它基准面之间的相互位置精度也较高,用一般 的办法加工很难保证。为此,可以利用各种专用镗 孔夹具 (镗模),从而解决了孔系的加工问题。采 用镗模后,镗孔精度基本上可不受机床精度的影响, 对于缺乏高精度镗孔机床的中、小工厂,就可以用 普通机床、动力头以至其它经改装的旧机床来批量 加工精密孔系。
2.回转式钻模 回转式钻模 这类钻模上有分度装置,因此可以 在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔 系。
3. 翻转式钻模
翻转式钻模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔,孔 径小于8~10mm。它可以减少安装次数,提高被加工孔的位置 精度。其结构较简单,加工钻模一般手工进行翻转,所以夹 具及工件应小于10 kg为宜。
图a为镗套上开键槽,镗杆上装键。镗杆上的键都是弹性 键,当镗杆伸入镗套时,弹簧被压缩,在镗杆旋转过程中,弹 性键便自动弹出落入镗套的键槽中,带动镗套一起回转。
图b为镗套上装键,镗杆上开键槽,镗杆端部做成螺旋导 引结构,其螺旋角要小于45°。镗套为带尖键的滚动镗套。当 镗杆伸入镗套时,其两侧螺旋面中的任一面与尖头键的任一侧 相接触,因而拔动尖头键带动镗套回转,使尖头键自动进入镗 杆的键槽中。
4. 盖板式钻模
这种钻模无夹具体,其定位元件和夹紧装置直接装在钻模 板上。钻模板在工件上装夹,适合于体积大而笨重的工件上 的小孔加工。夹具、结构简单轻便,易清除切屑;但是每次 夹具需从工件上装卸,较费时,故此钻模的质量一般不宜超 过10 kg。
5. 滑柱式钻模
滑柱式钻模 滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。 这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点, 生产中应用较广。
加工柴油机气门摇臂上的孔
摇臂是以待加工的两 孔端外圆为定位基准,钻 模上则用锥形定位套 1与 2来定位。
安装工件时,先将工 件放在锥形定位套 2 上, 然后使钻模板下降,而由 锥形定位套 1 套住工件顶 端,并予以夹紧。锥形孔 与外圆接触有自动定心作 用,这样便使工件按孔口 两端外圆定好位,保证孔 的壁厚均匀。 滑柱式钻模各组成件 已标准化,设计时可参考 有关资料。
直线进给式靠模铣夹具
靠模板3和工件1分别装在机床工作台夹具中,滚子滑 座5和铣刀滑座6联成一组合体,它们的轴线距离R保持不变, 滑座组合体在强力弹簧或重锤拉力的作用下,使滚柱始终压 在靠模板上。因此,当工作台作纵向直线进给时,滑座组合 体即获得一横向辅助运动,从而铣刀按靠模曲线轨迹在工件 上铣出所需要的曲面轮廓。
当工件孔直径大于镗套孔径时,需要在镗套上设 引刀槽,使装好刀的镗杆能顺利进入。为确保镗刀能 进入引刀槽,镗套上有时设置尖头键,如图所示。当 镗杆进入镗套时,该传动键能自动沿着镗杆螺旋导向 槽进入键槽中,使回转式镗套随镗杆一起转动。
镗套的设计 镗套的长度影响导向性能,根据镗套的类型 和布置方式,一般取:
导向支架、镗套、定位元件、夹紧装置、镗模体 1. 组成:
(a)单支承前导向 (b、c)单支承后导向
二.镗床夹具的结构特点及其设计
一、镗套的选择和设计
1.固定式镗套:镗孔过程中不随镗杆转动的镗套
固定式镗套具有下列优点:外形尺寸小,结构 紧凑,制造简单,容易保证镗套中心位置的准确。 但是固定式镗套只适用于低速加工,否则镗杆与 镗套间容易因相对运动发热过高而咬死,或者造成 镗杆迅速磨损
2)圆周进给式铣床夹具 圆周进给式铣床夹具的结构型式也很多,如转 盘铣床通常有一个很大的转台或转鼓(前者为立轴, 后者为卧轴)。在转台上可以沿圆周依次布置若干 工作夹具,依靠转台旋转而将其上的工作夹具依次 送入转盘铣床的切削区域,从而进行连续铣削。
3)靠模铣床夹具
零件上的各种直线成型面或立体成型面,可用 在专用的靠模铣床上进行加工,也可设计靠模夹具 在一般万能铣床上加工。靠模加工夹具的作用是使 主送进运动和由靠模获得的辅助运动形成加工所需 要的仿形运动。因此按照送进运动方式,靠模夹具 可分为直线进给和圆周进给两种。
为保证夹具工作平稳,夹具的结构应尽量 紧凑、轻便,悬臂尺寸尽可能短,使重心靠近 主轴端。悬臂长度l与其外轮廓尺寸d之比:
对于d<150mm的夹具,l/d 1.25; 对于d=150~300mm的夹具,l/d 0.9; 对于d>300mm的夹具,l/d 0.6;
2.回转式镗套:
滑动镗套:回转式镗套由滑动 轴承来支承,称为滑动镗套。其结 构见图 。镗套 2 支承在滑动轴承 套 1 上,其支承的结构和一船滑动 轴承相似。支承上有油杯(图中未 画出),经油孔而将润滑油送到回 转部分的支承面间。镗套中开有键 槽,镗杆上的键通过键槽带动镗套 回转。它有时也可让镗杆上的固定 刀头通过(若尺寸允许的话,否则 要另行开专用引刀槽)。
镗套的材料可选用铸铁(HT200)、青铜、粉 末冶金用钢制成,硬度一般应低于镗杆的硬度。在 生产批量不大时多用铸铁,负荷大时采用20钢渗碳, 经热处理淬硬至HRC55~60。青铜比较贵,因此多 用在生产批量较大场合。
二、镗杆的结构及其设计参数
图a为开油槽的镗杆,镗杆与镗套的接触面积大,磨损大, 若切屑从油槽内进入镗套,则易出现“卡死”现象。但镗杆 的刚度较好。 图b及c为有较深直槽和螺旋槽的镗杆,这种结构可大大 减少镗杆与镗套的接触大面积,沟槽有一定的存屑能力,可 减少“卡死”现象,但其刚度降低。当镗杆导向部分的直经 d>50mm时,常采用如图d所示的镶条式结构。
1.卡盘式车床夹具 采用卡盘式车床夹具加工的零件,大多数是 回转体或对称件,这类夹具的结构基本上是对称 的,回转时的不平衡影响较小。
2.角铁式车床夹具
平衡块
校正套
工件 压板 夹具体
支承板
削边销
圆柱销
三.车床夹具的设计特点
工件均为回转体,夹具随机床主轴一起旋转, 因此要求夹具结构紧凑、轮廓尺寸尽可能小、重 量尽可能靠近回转轴线,以减少惯性力和回转力 矩。 1.夹具的平衡
5-3 铣床夹具
铣床夹具是加工箱体零件上平面常用的工艺装 备,由于铣削时切削力较大,冲击和振动也较严重, 因此要求铣床夹具的夹紧力较大,夹具组成部分的 强度和刚度较高。
铣削加工的切削时间较短,因而单件加工时的辅 助时间相对地就显得长了。因此,降低辅助时间, 是设计铣床夹具时要考虑的主要问题之一。
1)直线进给铣床夹具 这类夹具安装在铣床工作台上,加工中工作 台是按直线进给方式运动的。
三、镗模支架和底座的设计
镗模支架和底座多为铸铁件(一般为HT200), 常分开制造,这对于夹具的加工,装配和铸件的时效 处理有利。 要求支架和底座有足够的强度和刚度,以及保持 尺寸的稳定性。镗模支架是组成镗模的重要零件,它 的作用是安装镗套并承受切削力。为了保持支架上镗 套位置精度,设计中不允许在支架上设置夹紧机构或 承受夹紧反力。镗模支架与底座连接,一般采用螺钉 紧固的结构。在镗模装配中,调整好支架正确位置后, 用两个对定销对定。
滑动镗套的特点是:与下面即将介绍的滚动 镗套相比,它的径向尺寸较小,因而适用于孔心距 较小而孔径却很大的孔系加工;减振性较好,有利 于降低被镗孔的表面粗糙度;承载能力比滚动镗套 大;若润滑不够充分,或镗杆的径向切削负荷不均 衡,则易使镗套和轴承咬死;工作速度不能过高。
滚动镗套:随着高速镗孔工 艺的发展,镗杆的转速愈来愈高。 因此,滑动镗套已不能满足需要, 于是便出现用滚动轴承作为支承 的滚动镗套,镗套 6 是由两个向 心推力球轴承 5 所支承。向心推 力球轴承是安装在镗模支架 3 的 轴承孔中。镗模支承孔的两端分 别用轴承盖 4 封住。根据需要, 镗套内孔上也可相应地开出键槽 或引刀槽。