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1、 夾緊機構與專用機床夾具 一、工件的夾緊 將工件定位后的位置固定下來稱為夾緊，夾緊的目的是保持工件在定位中所獲得的正確位置，使其在外力（夾緊力、切削力、離心力等外力）作用下，不發(fā)生移動和振動。 一、夾緊裝置的組成及基本要求 圖 9-33 液壓夾緊的銑床夾具 1 －壓板　 2 －鉸鏈臂　 3 －活塞桿　 4 －液壓缸　 5 －活塞 1 . 夾緊裝置的組成 夾緊裝置由兩個基本部分組成。 （ 1 ）動力裝置 夾緊力的來源于人力或者某種動力裝置。用人力對工件進行夾緊稱為手動夾緊。用各種動力裝置產生夾緊作用力進行夾緊稱為機動夾緊。常用的動力裝置有：液壓、氣動、電磁

2、、電動和真空裝置等。 （ 2 ）夾緊機構 一般把夾緊元件和中間傳遞機構和成為夾緊機構。 1 ）中間傳遞機構 它是在動力裝置與夾緊元件之間，傳遞夾緊力的機構。其主要作用有：改變作用力的方向和大??；夾緊工件后的自鎖性能，保證夾緊可靠，尤其在手動夾具中。 2 ）夾緊元件 是執(zhí)行元件，它直接與工件接觸，最終完成夾緊任務。 圖 9-33 所示 是液壓夾緊的銑床夾具 。其中，液壓缸 4 、活塞 5 、活塞桿 3 組成了液壓動力裝置，鉸鏈臂 2 和壓板 1 等組成了鉸鏈壓板夾緊機構，壓板 1 是 夾緊元件。 2 . 對夾緊裝置的基本要求 （ 1 ）能保證工件定位后占據(jù)的正確位置。

3、 （ 2 ）夾緊力的大小要適當、穩(wěn)定。既要保證工件在整個加工過程中的位置穩(wěn)定不變，振動小，又要使工件不產生過大的夾緊變形。夾緊力穩(wěn)定可減少夾緊誤差。 （ 3 ）夾緊裝置的復雜程度與生產類型相適應。工件的生產批量越大，允許設計越復雜、效率越高的夾緊裝置。 （ 4 ）工藝性好，使用性好。其結構應盡量簡單，便于制造和維修；盡可能使用標準夾具零部件；操作方便、安全、省力。 二、夾緊力的確定 設計夾具的夾緊機構時，所需夾緊力的確定包括夾緊力的作用點、方向、大小三要素。 1 . 夾緊力的方向 （ 1 ）夾緊力的方向應有助于定位，不應破壞定位。 圖 9-34 夾緊力的方向

4、朝向主要定位面 只有一個夾緊力時，夾緊力應垂直于主要定位支承或使各定位支承同時受夾緊力作用 。 圖 9-34 所示 為夾緊力朝向主要定位面的示 例。圖 a 中，工件以左端面與定位元件的 面接觸，限制工件的三個自由度；底面與 面接觸，限制工件的二個自由度；夾緊力朝向主要定位面 ，有利于保證 孔與左端面的垂直度要求 。 圖ｂ中，夾緊力朝向Ｖ形塊的Ｖ形面，使工件裝夾穩(wěn)定可靠 。 圖 9-35 分別加力和一力兩用 圖 9-36 夾緊力與切削力、重力的關系 圖 9-35 所示是一力兩用和使各定位基面同時受夾緊力作用的情況。圖 a 對第一定位基面施加 ， 對第二定位基面施加

5、 ；圖 b 、 c 所示施加 代替 、 ，使兩定位基面同時受到夾緊力的作用 。 用幾個夾緊力分別作用時，主要夾緊力應朝向主要定位支承面，并注意夾緊力的動作順序。如三平面組合定位， ， 是主要夾緊力，朝向主要定位支承面，應最后作用； 、 應先作用 。 （ 2 ）夾緊力的方向應方便裝夾和有利于減小夾緊力，最好與切削力、重力方向一致。 圖 9-36 所 示為夾緊力與切削力、重力的關系： 圖 a 夾緊力 與重力 、切削力 方向一致，可以不夾緊或用很小的夾緊力： ； 圖 b 夾緊力 與切削力 垂直，夾緊力較?。?； 圖 c 夾緊力 與切削力 成夾角 ，夾緊力較大： 圖 d

6、 夾緊力 與切削力 、重力 垂直，夾緊力最大： 圖 e 夾緊力 與切削力 、重力反向，夾緊力較大： 由上述分析可知圖 a 、 b 應優(yōu)先選用，圖 c 、 e 次之，圖ｄ最差，應盡量避免使用。上面公式中的 為工件與支承間的摩擦系數(shù)。 3 . 夾緊力的大小 夾緊力的大小必須適當。過小，工件在加工過程中發(fā)生移動，破壞定位；過大，使工件和夾具產生夾緊變形，影響加工質量。 理論上，夾緊力應與工件受到切削力、離心力、慣性力及重力等力的作用平衡；實際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構的傳遞效率等有關。切削力在加工過程中是變化的，因此夾緊力只能進行粗略的估算。 估算夾緊力

7、時，應找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，略去次要因素，考慮主要因素在力系中的影響。通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)，建立切削力、夾緊力 、（大型工件）重力、（高速運動工件）慣性力、（高速旋轉工件）離心力、支承力以及摩擦力靜力平衡條件，計算出理論夾緊力 。則實際夾緊力 為 （ 9-17 ） 式中 —— 安全系數(shù)，與加工性質（粗、精加工）、切削特點（連續(xù)、斷續(xù)切削）、夾緊力來源（手動、機動夾緊）、刀具情況有關。一般取 ；粗加工時， ；精加工時， 。 生產中還經常用類比法（或試驗）確定夾緊力。 三、典型夾緊機構 常用的典型夾緊機構有斜楔夾緊機構、螺旋夾緊機構、偏心夾緊機構及鉸鏈夾緊機構等

8、。 1. 斜楔夾緊機構 斜楔夾緊機構是最基本夾緊機構，螺旋夾緊機構、偏心夾緊機構等均是斜楔機構的變型。 圖 9-40 為幾種典型的斜楔夾緊機構 ，圖ａ是在工件上鉆互相垂直的 、 兩組孔，工件裝入后，錘擊 斜楔大頭，夾緊工件； 加工完畢后，錘擊 斜楔小頭，松開工件。 可見，斜楔是利用其斜面移動時所產生的壓力來夾緊工件，即利用斜面的楔緊作用夾緊工件。圖 b 是將 斜楔與滑柱合成一種夾緊機構，一般用氣壓或液壓驅動。 圖 c 是由端面 斜楔與壓板組合而成的夾緊機構。 （ 1 ）斜楔的夾緊力 圖 9-41a 為斜楔在外力作用下的受力情況，建立靜平衡方程式： ，其中 ， 整理后得：

9、 （ 9-18 ） 式中 —— 斜楔對工件的夾緊力，單位為 ； —— 斜楔升角，單位為（ ）； ——加在斜楔上的原始作用力，單位為 ； ——斜楔與工件間的摩擦角（ ）； ——斜楔與夾具體間的摩擦角（ ）。 圖 9-41 斜楔的受力分析 設 ，當 時，可用下式作近似計算： （ 9-19 ） （ 2 ） 斜楔的自鎖條件 當加在斜楔上的原始作用力 撤除后，斜楔在摩擦力作用下仍然不會松開工件的現(xiàn)象稱為自鎖。此時摩擦力的方向與斜楔企圖松開和退出的方向相反，如圖 9-41 b 所示。從圖中可見，要自鎖，必須滿足下式： 其中 整理后 所以 （

10、9-20 ） 斜楔的自鎖條件是斜楔的升角小于或等于斜楔與工件、斜楔與夾具體間的摩擦角之和。 若 ， ，則 。為保證自鎖可靠，手動夾緊機構一般取 ；用液壓或氣壓驅動的斜楔，可取 。 3 ）斜楔的擴力比與夾緊行程 夾緊力 與原始作用力 之比稱為擴力比或增力系數(shù)，用 表示，即 （ 9-21 ） 若 ， ，則 。可見， 斜楔具有擴力作用， 越小， 越大。 圖 9-41c 所示， 是 斜楔夾緊行程， 是斜楔 夾緊工件過程中移動的距離，則 （ 9-22 ） 圖 9-42 螺旋夾緊機構 由于 受到 斜楔 長度的限制，要增大 夾緊行程，就得增大斜角 ，這樣會降低自鎖性

11、能。當要求機構既能自鎖，又要有較大夾緊行程，可采用雙斜面斜楔，如 圖 9-40 b 所示，大斜角 段使滑柱 迅速上升，小斜角 段確保自鎖。 2 . 螺旋夾緊機構 圖 9-42 是常見 螺旋夾緊機構。 由螺釘、螺母、墊圈、壓板等元件組成。 （ 1 ）單個螺旋夾緊機構直接用螺釘或螺母夾緊工件的機構，稱為單個螺旋夾緊機構，如圖 9-42 所示。 圖a中螺釘頭直接與工件表面接觸，螺釘轉動時，可能損傷工件表面或帶動工件旋轉。為克服這一缺點，可在螺釘頭部裝上 擺動壓塊 （ ） 。 圖 9-43 a 、 b 所示， A 型的端面光滑，用于夾緊已加工表面； B 型的端面有齒紋，用于夾緊毛坯面。當要

12、求螺釘只移動不轉動時，可采用圖 c 所示結構（ ）。 單個螺旋夾緊機構夾緊動作慢，裝卸工件費時，為克服這一缺點，可采用各種快速螺旋夾緊機構 。 （ 2 ）螺旋壓板夾緊機構 圖 9-44 螺旋壓板夾緊機構 常見的螺旋壓板夾緊機構如圖 9-44 所示，圖 a 、 b 為移動壓板；圖 c 、 d 為回轉壓板。圖 9-45 是螺旋鉤形壓板夾緊機構，其特點是結構緊湊，使用方便。當鉤形壓板妨礙工件裝卸時，自動回轉鉤形壓板避免了手轉動鉤形壓板的麻煩。 圖 9-45 自動回轉鉤形壓板圖 螺旋夾緊機構具有結構簡單、制造容易、自鎖性能好、夾緊可靠，是手動夾緊中常用的一種夾緊機構

13、。 3 . 偏心夾緊機構 圖 9-46 圓偏心夾緊機構 用偏心件直接或間接夾緊工件的機構，稱為偏心夾緊機構。常用的偏心件是圓偏心輪和偏心軸。 圖 9-46 是常 見的圓偏心夾緊機構，圖 a 、 b 用的是圓偏心輪；圖ｃ用的是偏心軸；圖ｄ用的是偏心叉。 偏心夾緊機構操作方便、夾緊迅速，但夾緊力和行程較小，一般用于切削力不大、振動小、夾壓面公差小的情況。 4 . 鉸鏈夾緊機構 圖 9-47 所示是常用的鉸鏈夾緊機構的三種基本結構，圖 a 為單臂鉸鏈夾緊機構；圖 b 為雙臂單作用鉸鏈夾緊機構；圖 c 為雙臂雙作用鉸鏈夾緊機構。由氣缸帶動鉸鏈臂及壓板轉動夾緊或松開工件。

14、 圖 9-47 鉸鏈夾緊機構 鉸鏈夾緊機構是一種增力機構，其結構簡單，增力比大，摩擦損失小，但一般不具備自鎖性能，常與具有自鎖性能的機構組成復合夾緊機構。所以鉸鏈夾緊機構適用于多點、多件夾緊，在氣動、液壓夾具中獲得廣泛應用。 5 ．定心、對中夾緊機構 定心、對中夾緊機構是一種特殊夾緊機構，其定位和夾緊是同時實現(xiàn)的，夾具上與工件定位基準相接觸的元件，既是定位元件，又是夾緊元件。定心、對中夾緊機構一般按照以下兩種原理設計： （ 1 ）定位—夾緊元件按等速位移原理來均分工件定位面的尺寸誤差，實現(xiàn)定心和對中。圖9-48所示為錐面定心夾緊心軸，圖 9-49 所示為螺旋定心夾緊機構

15、。 圖 9-48 錐面定心夾緊心軸 圖 9-49 螺旋定心夾緊機構 （ 2 ）定位—夾緊元件按均勻彈性變形原理 實現(xiàn)定心夾緊。如各種彈黃心軸、彈簧夾頭、液性塑料夾頭等。圖9-50為彈簧夾頭的結構。 圖 9-50 彈簧夾頭 6 ．聯(lián)動夾緊機構 需同時多點夾緊工件或幾個工件時，為提高生產效率，可采用聯(lián)動夾緊機構。 圖 9-51 浮動壓頭和四點雙向浮動夾緊機構 1 —浮動元件 圖 9-52 對向式多件夾緊機構 1—壓板， 2—夾具體， 3—滑柱， 4—偏心輪， 5—導軌， 6—螺桿， 7—頂桿， 8—連桿 如圖 9-51

16、 所示，多點夾緊機構中有一個重要的浮動機構或浮動元件 1 ，在夾緊工件的過程中，若有一個夾緊點接觸，該元件就能擺動（圖 a ）或移動（圖 b ），使兩個或多個夾緊點都接觸，直至最后均衡夾緊。圖 c 為四點雙向浮動夾緊機構，夾緊力分別作用在兩個互相垂直的方向上，每個方向各有兩個夾緊點，通過浮動元件 1 實現(xiàn)對工件的夾緊，調節(jié)杠桿 、 的長度可以改變兩個方向夾緊力的比例。 圖 9-52 所示是常見的對向式多件夾緊機構，通過浮動夾緊機構產生兩個方向相反、大小相等的夾緊力，并同時將工件夾緊。 二、 典型機床夾具 一、車床夾具 在車床上用來加工工件的內

17、外回轉面及端面的夾具稱為車床夾具。車床夾具多數(shù)安裝在車床主軸上；少數(shù)安裝在車床的床鞍或床身上。 1 ．車床夾具的種類 安裝在車床主軸上的夾具，根據(jù)被加工工件定位基準和夾具的結構特點，分為以下四類： （ 1 ）卡盤和夾頭式車床夾具，以工件外圓為定位基面，如三爪自定心卡盤及各種定心夾緊卡頭等。 （ 2 ）心軸式的車床夾具，以工件內孔為定位基面，如各種定位心軸（剛性心軸）、彈簧心軸等。 圖 9-54 所示為一車床上常用的帶錐柄的圓柱心軸。加工時，工件以內孔及端面為定位基準，在心軸上定位，用螺母通過開口墊圈將工件夾緊。該心軸以錐柄與車床主軸連接。 設計心軸時，應注意正確選擇工件孔與

18、心軸配合。 圖 9-54 錐柄圓柱心軸 圖 9-55 車氣門頂桿端面的角鐵式車床夾具 （ 3 ）以工件頂尖孔定位的車床夾具，如頂尖、撥盤等。 （ 4 ）角鐵和花盤式夾具，以工件的不同組合表面定位。 圖 9-55 所示為車氣門頂桿端面的角鐵式車床 夾具。由于該工件是以細小的外圓柱面定位，因此很難采用自動定心裝置，于是采用半圓套定位元件，夾具體必然設計成角鐵狀。為了使夾具平衡，該夾具采用了在一側鉆平衡孔的辦法。 當工件定位基面為單一圓柱表面或與被加工表面軸線垂直的平面時，可采用各種通用車床夾具，如三爪自定心卡盤、四爪卡盤、頂尖、花盤等；當工件定位基面較復

19、雜時，需要設計專用車床夾具。 2 . 車床夾具設計要點 車床夾具工作時，和工件隨機床主軸或花盤一起高速旋轉，具有離心力和不平衡慣量。因此設計夾具時，除了保證工件達到工序精度要求外，還應著重考慮以下問題： （ 1 ）車床夾具的總體結構 夾具結構應力求緊湊、輪廓尺寸小、重量輕。車床夾具的輪廓尺寸，如圖 9-56 所示，可參考以下數(shù)據(jù)： 當夾具采用錐柄與機床主軸錐孔連接時，夾具上最大輪廓直徑 或 ， 為錐柄大端的直徑。 當夾具采用過渡盤與機床主軸相連接時，在 時， ； 時， ； 時， 。 當為單支承的懸臂心軸時，其懸伸長度應小于直徑的 5 倍。 當為前后頂尖支承的

20、心軸時，其長度應小于直徑的 12 倍。 當心軸直徑大于 時，可采用中空結構，以減輕重量。 （ 2 ）定位裝置和夾緊裝置的設計 車床夾具主要用來加工回轉體表面，定位裝置的作用必須使工件加工表面的軸線與車床主軸的回轉軸線重合。對于盤套類或其它回轉體工件，要求工件的定位基面、加工表面和車床主軸三者軸線重合，常采用心軸或定心夾緊夾具；對于殼體、支架、托架等形狀復雜的工件，被加工表面與工序基準之間有位置尺寸和平行度、垂直度等相互位置要求，定位裝置主要是保證定位基準與車床主軸回轉軸線具有正確的尺寸和位置關系。加工這類工件多采用花盤式、角鐵式車床夾具。 由于車床夾具高速旋轉，在加工過程中除受

21、切削力作用外，還承受離心力和工件重力的作用。因此，要求車床夾具的夾緊機構必須安全可靠，夾緊力必須克服切削力、離心力等外力的作用，且自鎖可靠。若采用螺旋夾緊機構，一般要加彈簧墊圈或使用鎖緊螺母。 （ 3 ）夾具的平衡問題 車床夾具高速回轉，若不平衡，就會產生離心力。不僅增加了主軸和軸承的磨損，還會產生振動，影響加工質量，降低刀具壽命。因此，設計車床夾具時，特別是角鐵式、花盤式等結構不對稱的車床夾具，必須采取平衡措施，以減少由離心力產生的振動和主軸、軸承的磨損。生產中常用加平衡塊或加工減重孔的辦法，通過平衡試驗，來達到平衡夾具的目的。 （ 4 ）夾具與機床的連接方式 主要取決于夾具

22、的結構和機床主軸前端的結構形式。圖 9-57 所示是車床夾具與機床主軸常用的連接方式： 圖 a 所示以錐柄與主軸錐孔連接，夾具 2 以莫氏錐柄與機床主軸配合定心，由通過主軸孔的拉桿 1 拉緊。 圖 9-57 車床夾具與機床常用的連接方式 圖b所示以主軸前端外圓柱面與夾具過渡盤連接（或直接與夾具連接），夾具3通過過渡盤2的內錐孔與主軸1的前端定心軸頸配合定心，并用螺釘緊固在一起。 圖c所示以主軸前端短圓錐面與夾具過渡盤連接，夾具3通過過渡盤2的內錐孔與主軸1前端的短錐面相配合定心，并用螺釘緊固在主軸上。 圖d所示是以主軸前端長圓錐面與夾具過渡盤連接，夾具4通過過渡盤3

23、的內錐孔與主軸1前端的長錐面相配合定心，并用鎖緊螺母2緊固。在錐面配合處用鍵5連接傳遞扭矩。 二、鉆床夾具 在各種鉆床上用來鉆、擴、鉸孔的機床夾具稱為鉆床夾具，這類夾具的特點是裝有鉆套和安裝鉆套用的鉆模板，故習慣上簡稱為鉆模。 1 ．鉆床夾具的種類 鉆床夾具的種類很多，根據(jù)鉆模板的工作方式分為以下五類： （ 1 ）固定式鉆模 這類鉆模在加工過程中固定不動。夾具體上設有安放緊固螺釘或便于夾壓的部位。這類鉆模主要用于立式鉆床加工單孔，或在搖臂鉆床上加工平行孔系。 圖 9-58 所示是在階梯軸的大端鉆孔的固定式鉆模。工序圖已確定了定位基準，鉆模上采用 V 形塊 2 及其端面

24、 和手動拔銷 5 定位，用偏心壓板夾緊，夾具體周圍留有供夾緊用的凸緣或 U 形槽。 （ 2 ）回轉式鉆模 回轉式鉆模用于加工工件上同一圓周上平行孔系或加工分布在同一圓周上的徑向孔系?；剞D式鉆模的基本形式有立軸、臥軸和傾斜軸三種。工件一次裝夾中，靠鉆模依次回轉加工各孔，因此這類鉆模必須有分度裝置?；剞D式鉆模使用方便、結構緊湊，在成批生產中廣泛使用。一般為縮短夾具設計和制造周期，提高工藝裝備的利用率，夾具的回轉分度部分多采用標準回轉工作臺。 圖 9-58 固定式鉆模 1 —夾具體 2 — V 形塊 3 —偏心壓板 4 —鉆套 5 —手動拔銷 （ 3 ）翻轉式鉆模 翻

25、轉式鉆模是一種沒有固定回轉軸的回轉鉆模。在使用過程中，需要用手進行翻轉，因此夾具連同工件的重量不能太重，一般限于 。主要適用于加工小型工件上分布幾個方向的孔，這樣可減少工件的裝夾次數(shù)，提高工件上各孔之間的位置精度。 （ 4 ）蓋板式鉆模 蓋板式鉆模沒有夾具體，只有一塊鉆模板，在鉆模板上除了裝鉆套外，還有定位元件和夾緊裝置。加工時，鉆模板蓋在工件上定位、夾緊即可。蓋板式鉆模的特點是定位元件、夾緊裝置及鉆套均設在鉆模板上，鉆模板在工件上裝夾，因此結構簡單、制造方便、成本低廉、加工孔的位置精度較高。常用于床身、箱體等大型工件上的小孔加工，對于中小批量生產，凡需鉆、擴、鉸后立即進行倒角、锪

26、平面、攻絲等工步時，使用蓋板式鉆模也非常方便。加工小孔的蓋板式鉆模，因切削力矩小，可不設夾緊裝置。 （ 5 ）滑柱式鉆模 滑柱式鉆模是帶有升降臺的通用可調夾具，在生產中應用較廣。滑柱式鉆模的平臺上可根據(jù)需要安裝定位裝置，鉆模板上可設置鉆套、夾緊元件及定位元件等?；姐@模已標準化，其結構尺寸可查閱“夾具設計手冊”。 2 ．鉆床夾具的設計要點 設計鉆模時，應根據(jù)工件的形狀、尺寸、工序的加工要求、使用的設備及生產類型，經濟合理地選用鉆模的結構形式，并注意解決以下問題： （ 1 ）鉆套 鉆套是鉆模上特有的元件，用來引導刀具以保證被加工孔的位置精度和提高刀具的剛度，并防止

27、加工過程中刀具偏斜。通常鉆套分為以下四種類型： 1 ） 固定鉆套 圖 9-59 a 、 b 所示為固定鉆套（ GB/T2262-91 ）的結構，圖 a 為 A 型固定鉆套；圖 b 為 B 型固定鉆套。鉆套安裝在鉆模板或夾具體中，其配合為 或 。固定鉆套結構簡單，鉆孔精度高，但鉆套磨損后，不易更換。適于小批生產或小孔距及孔距精度高的孔加工。 2 ） 可換鉆套 圖 9-59 c 所示為可換鉆套（ GB/T2264-91 ）的結構。為了克服固定鉆套磨損后不易更換的缺點，在大批量生產中，可選用可換鉆套。鉆套與襯套（ GB/T2263-91 ）的配合為 或 ，襯套與鉆模板的配合為 或 ，

28、并用鉆套螺釘（ GB/T2268-91 ）固定，以防止加工時鉆套轉動及退刀時脫出。鉆套磨損后，卸下鉆套螺釘，便可更換新的可換鉆套。 3 ）快換鉆套 圖 9-60 特殊鉆套 圖 9-59 標準鉆套 圖 9-59 d 所示為快換鉆套（ GB/T2265-91 ）的結構。適用于工件在一次裝夾中，需要依次進行鉆、擴、鉸孔的工序。為了快速更換不同孔徑的鉆套，應選用快換鉆套?？鞊Q鉆套與襯套的配合為 或 ，襯套與鉆模板的配合為 或 。快換鉆套除在其凸緣上有供鉆套螺釘壓緊的肩臺外，還有一個削邊平面。更換鉆套時，不需擰下鉆套螺釘，只要將快換鉆套轉過一定角度，使其削邊平面正對鉆套螺釘頭部處

29、，即可取出鉆套。削邊方向應考慮刀具的旋向，以免鉆套自動脫出。 4 ）特殊鉆套 因工件形狀或被加工孔的位置需要而不能使用標準鉆套時，則需要設計特殊結構的鉆套。常用的特殊鉆套結構如圖 9-60 所示，圖 a ）是加長鉆套，加工凹面上的孔，而鉆模板又無法接近工件的加工平面時使用；圖 b ）是斜面鉆套，用于斜面或圓弧面上鉆孔，排屑空間的高度 ，可增加鉆頭剛度，避免鉆頭引偏或折斷；圖 c ）是小孔距鉆套，用定位銷確定鉆套方向。圖 d ）是帶內錐定位、夾緊鉆套，鉆套與襯套之間一段為圓柱間隙配合，一段為螺紋連接，鉆套下端為內錐面，具有對工件定位、夾緊和引導刀具三種功能。 設計鉆套時，應注意以下問題

30、： 1.鉆套導向孔的基本尺寸取刀具的最大極限尺寸，以防止卡住和咬死； 2.對于標準的定尺寸刀具，如麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀，鉆套導向孔與刀具的配合應按基軸制選??； 鉆套導向孔與刀具之間，應保證一定的配合間隙。一般根據(jù)所用刀具和工件的加工精度要求來選取鉆套導向孔的公差與配合。當鉆孔和擴孔時，選 或 ；粗鉸孔時，選 ；精鉸孔時，選 ； 當采用標準鉸刀鉸 或 孔時，導向孔的基本尺寸取被加工孔的基本尺寸，公差選 或 ； 圖 9-61 鉆套與工件距離 的選取 若刀具不是用切削部分導向，而是用刀具的導柱部分導向，此時可按基孔制的相應配合 、 或 選取。 3.鉆套的高度 H 增大

31、，則導向性能好，刀具剛度提高，但鉆套與刀具的磨損加劇。應根據(jù)孔距精度、工件材料、孔深、刀具耐用度、工件表面形狀等因素決定。通常取 ，當加工精度較高或加工的孔徑較小時，可以 ， 為被加工孔徑。 4.鉆套與工件間應留有適當?shù)呐判伎臻g ，如圖 9-61a 所示。若 太小，如圖 9-61b 所示，排屑困難，會加速導向表面的磨損；若 太大，排屑方便，但導向性能降低，如圖 9-61c 所示。因此設計時應根據(jù)鉆頭直徑及工件材料確定適當?shù)拈g隙。通常按經驗公式選取 值： 加工鑄鐵時、黃銅時： ； 加工鋼件時： 。 工件材料硬度越高，其系數(shù)應取小值，鉆頭直徑越?。ㄣ@頭剛性越差），其系數(shù)應取大值，以

32、免切屑堵塞而使鉆頭折斷。 下面幾種特殊情況，需另行考慮： 在斜面上鉆孔（或鉆斜孔）時，可取 ，以免鉆頭引偏； 孔的位置精度較高時，可取 ，使切屑從鉆頭的螺旋槽中排出； 鉆深孔（孔的長徑比 ）時，要求排屑暢快，取 。 （ 2 ）鉆模板 鉆模板用于安裝鉆套，并確保鉆套在鉆模上的正確位置。常見的鉆模板有以下幾種： 1 ）固定式鉆模板 固定式鉆模板與夾具體的連接，一般采用 圖 9-62 所示的三種結構：圖 a 為整體鑄造結構；圖 b 為焊接結構；圖 c 為用螺釘和銷釘連接的鉆模板。 固定式鉆模板結構簡單、制造容易。 圖 9-62 固定式鉆模板 圖 9-

33、63 鉸鏈式鉆模板 1—鉸鏈銷 2—夾具體 3—鉸鏈座 4—支承釘 5—鉆模板 6-菱形螺母 2 ）鉸鏈式鉆模板 通過鉸鏈與夾具體固定支架相連接的鉆模板（圖 9-63 所示）。當鉆模板防礙工件裝卸或鉆孔后需擴孔、攻螺紋時常采用這種結構。鉸鏈銷 1 與鉆模板 5 的銷孔配合為 ，與鉸鏈座 3 的銷孔配合為 。鉆模板 5 與鉸鏈座 3 之間的配合為 。鉆套導向孔與夾具安裝面的垂直度可通過調整兩個支承釘 4 的高度加以保證。加工時，鉆模板 5 由菱形螺母 6 鎖緊。使用鉸鏈式鉆模板，裝卸工件方便，但由于鉸鏈銷孔之間存在配合間隙，因此加工孔的位置精度比固定式鉆模板低。 3

34、）可卸式鉆模板 也叫分離式鉆模板。鉆模板與夾具體是分離的，成為一個獨立部分。當裝卸工件必須將鉆模板取下時，則應采用可卸式鉆模板。這類鉆模板鉆孔精度比鉸鏈式鉆模板高，但每裝卸一次工件就需裝卸一次模板，裝卸時間較長，效率較低。 4 ）懸掛式鉆模板：懸掛在機床主軸上，由機床主軸帶動而與工件靠近或離開的鉆模板稱為懸掛式鉆模板。 圖 9-64 懸掛式鉆模板 1—彈簧 2—導向滑柱 3—螺釘 4—套 5—鉆模板 6—橫梁 如圖 9-64 所示，鉆模板 5 的位置由導向滑柱 2 來確定，并懸掛在滑柱上，通過彈簧 1 和橫梁 6 與機床主軸或主軸箱連接。這類鉆模板多與組合機床或多軸箱聯(lián)合使

35、用。 三、鏜床夾具 鏜床夾具又稱鏜模。它是用來加工加工箱體、支架等類工件上的精密孔或孔系的機床夾具。 1 ．鏜模的種類 根據(jù)鏜套的布置形式不同，分為雙支承鏜模、單支承鏜模和無支承鏜模。 （ 1 ）雙支承鏜模 雙支承鏜模上有兩個引導鏜桿的支承，鏜桿與機床主軸采用浮動連接，鏜孔的位置精度由鏜模保證，消除了機床主軸回轉誤差對鏜孔精度的影響。根據(jù)支承相對于刀具的位置分為以下兩種。 1 ）前后雙支承鏜模 圖 9-65 鏜削車床尾座鏜模 1—支架 2—鏜套 3 、4—定位板 5 、8—壓板 6—夾緊螺釘 7—可調支承釘 9—鏜桿 10—浮動卡頭 圖 9-65 為鏜削車

36、床尾座孔鏜模，鏜模的兩個支承分別設 置在刀具的前方和后方。鏜桿 9 和主軸之間通過浮動卡頭 10 連接。工件以底面、槽及側面在定位板 3 、 4 及可調支承釘 7 上定位，限制工件的六個自由度。采用聯(lián)動夾緊機構，擰緊夾緊螺釘 6 ，壓板 5 、 8 同時將工件夾緊。鏜模支架 1 上裝有滾動回轉鏜套 2 ，用以支承和引導鏜桿。鏜模以底面 作為安裝基面安裝在機床工作臺上，其側面設置找正基面 ，因此可不設定位鍵。 前后雙支承鏜模，一般用于鏜削孔徑較大，孔的長徑比 的通孔或孔系，其加工精度較高，但更換刀具不方便。 2 ）后雙支承鏜模 圖 9-66 為后雙支承導向鏜孔示意圖，兩支承設置在刀具

37、后方，鏜桿與主軸浮動連接。為保證鏜桿剛性，鏜 桿懸伸量 ；為保證鏜孔精度，兩支承導向長度 。后雙支承導向鏜?？稍谙潴w一個壁上鏜孔，便于裝卸工件和刀具，也便于觀察和測量。 圖 9-66 后雙支承導向鏜孔 圖 9-67 前單支承導向鏜孔 （ 2 ）單支承鏜模 這類鏜模只有一個導向支承，鏜桿與主軸采用固定連接。根據(jù)支承相對于刀具的位置分為以下兩種。 1 ）前單支承鏜模 圖 9-67 為前單支承導向鏜孔，鏜模支承設置在刀具的前方，主要用于加工孔徑 、加工長度 的通孔。一般鏜桿的導向部分直徑 。因導向部分直徑不受加工孔徑大小的影響，故在多工步加工時，可不更換鏜套。這種布置便于

38、在加工中觀察和測量，但在立鏜時，切屑會落入鏜套，應設置防護罩。 2 ）后單支承鏜模 圖 9-68 所示為后單支承導向鏜孔，鏜套設置在刀具的后方。用于立鏜 時，切屑不會影響鏜套。當鏜削 、 的通孔或盲孔時，如圖 a 所示，可使鏜桿導向部分的尺寸 ，這種形式的鏜桿剛度好，加工精度高，裝卸工件和更換刀具方便，多工步加工時可不更換鏜桿；當加工孔長度 時，如圖 b 所示，應使鏜桿導向部分直徑 ，以便鏜桿導向部分可伸入加工孔，從而縮短鏜套與工件之間的距離及鏜桿的懸伸長度。 為便于刀具及工件的裝卸和測量，單支承鏜模的鏜套與工件之間的距離一般在 之間，常取 。 （ 3 ）無支承鏜模 圖

39、 9-68 后單支承導向鏜孔 工件在剛性好、精度高的金剛鏜床、坐標鏜床或數(shù)控機床、加工中心上鏜孔時，夾具上不設置鏜模支承，加工孔的尺寸和位置精度均由鏜床保證。這類夾具只需設計定位裝置、夾緊裝置和夾具體。 圖 9-69 為鏜削曲軸軸承孔的金剛鏜床夾具。在臥式雙頭金剛鏜床上，同時加工兩個工件。工件以兩主軸頸及其一端面在兩個 V 形塊 1 、 3 上定位。安裝工件時，將前一個曲軸頸放在轉動叉形塊 7 上，在彈簧 4 的作用下，轉動叉形塊 7 使工件的定位端面緊靠在 V 形塊 1 的側面上。當液壓缸活塞 5 向下運動時，帶動活塞桿 6 和浮動壓板 8 、 9 向下運動，使四個浮動壓塊 2 分別

40、從主軸頸上方壓緊工件。當活塞上升松開工件時，活塞桿 6 帶動浮動壓板 8 轉動 ，以便裝卸工件。 2 ．鏜模的設計要點 設計鏜模時，除了定位、夾緊裝置外，主要考慮與鏜刀密切相關的刀具導向裝置的合理選用（鏜套、鏜桿）。 （ 1 ）鏜套用于引導鏜桿。鏜套的結構形式和精度直接影響被加工孔的精度。常用的鏜套有以下兩類。 圖 9-70 固定式鏜套 1 ）固定式鏜套 在鏜孔過程中不隨鏜桿轉動的鏜套。 圖 9-70 是標準結構的固定式鏜套（ ），與快換鉆套結構相似。 型不帶油杯和油槽，鏜桿上開油槽； 型則帶油杯和油槽，使鏜桿和鏜套之間能充分潤滑。 這類鏜套結構緊湊，外形尺寸??；制造

41、簡單；位置精度高；但鏜套易于磨損。因此固定式鏜套適用于低速鏜孔，一般線速度 ，固定式鏜套的導向長度 。 2 ）回轉式鏜套 在鏜孔過程中隨鏜桿一起轉動，鏜桿與鏜套之間只有相對移動而無相對轉動，減少鏜套磨損，不會因摩擦發(fā)熱出現(xiàn)“卡死”現(xiàn)象。這類鏜套適用于高速鏜孔。 根據(jù)回轉部分的工作方式不同，分為內滾式回轉鏜套和外滾式回轉鏜套。內滾式回轉鏜套是把回轉部分安裝在鏜桿上，并且成為鏜桿的一部分；外滾式回轉鏜套是把回轉部分安裝在導向支架上。 圖 9-71 是 常見的幾種外滾式回轉鏜套的典型結構： 圖 9-71 外滾 式回轉鏜套 1 、 6 —鏜套 2 —軸承 3 —鏜模支架 4 —調整

42、墊 5 —軸承端蓋 圖 9-72 回轉鏜套的引導槽及尖頭鍵 圖 a 為滑動軸承外滾式回轉鏜套，鏜套 1 可在滑動軸承 2 內回轉，鏜模支架 3 上設置油杯，經油孔將潤滑油送到回轉副，使其充分潤滑。鏜套中間開有鍵槽，鏜桿上的鍵通過鍵槽帶動鏜套回轉。這種鏜套的徑向尺寸較小，適用于孔中心距較小的孔系加工，且回轉精度高，減振性好，承載能力大，但需要充分潤滑。常用于精加工，摩擦面線速度 。 圖 b 為滾動軸承外滾式回轉鏜套，鏜套 6 支承在兩個滾動軸承上，軸承安裝在鏜模支架 3 的軸承孔中，軸承孔的兩端用軸承端蓋 5 封住。這種鏜套采用標準滾動軸承，所以設計、制造和維修方便，鏜桿

43、轉速高，一般摩擦面線速度 。但徑向尺寸較大，回轉精度受軸承精度影響。可采用滾針軸承以減小徑向尺寸，采用高精度軸承提高回轉精度。 圖 c 立式鏜孔用的回轉鏜套，為避免切屑和切削液落入鏜套，需要設置防護罩。為承受軸向力，一般采用圓錐滾子軸承。 回轉鏜套一般用于鏜削孔距較大的孔系，當被加工孔徑大于鏜套孔徑時，需在鏜套上開引刀槽，使裝好刀的鏜桿能順利進入。為確保進入引刀槽，鏜套上設置尖頭鍵或鉤頭鍵， 如圖 9-72 所示?；剞D鏜套的導向長度 。 （ 2 ）鏜桿 圖 9-73 用于固定鏜套的鏜桿導向部分結構 圖 9-73 為用于固定鏜套的鏜桿導向 部分結構。當導向直徑 時，常采用

44、整體式結構。圖 a 為開油槽的鏜桿，鏜桿與鏜套的接觸面積大，磨損大，若切屑從油槽內進入鏜套，則易出現(xiàn)“卡死”現(xiàn)象，但鏜桿的剛度和強度較好；圖 b 、 c 為深直槽和螺旋槽的鏜桿，這種結構可減少鏜桿與鏜套的接觸面積，溝槽有存屑能力，可減少“卡死”現(xiàn)象，但鏜桿剛度較低；圖 d 為鑲條式結構。鑲條采用摩镲系數(shù)小和耐磨的材料，如銅或鋼。鑲條磨損后，可在底部加墊片，重新修磨。這種結構摩擦面積小，容屑量大，不易“卡死”。 圖 9-74 用于回轉鏜套鏜套的鏜桿導向部分結構 圖 9-74 為用于回轉鏜套的鏜桿導向部分結構，圖 a 在鏜桿前端設置平鍵，鍵下裝有壓縮彈簧，鍵的前部有斜面，適用于有鍵槽的

45、鏜套，無論鏜桿以何位置進入鏜套，平鍵均能進入鍵槽，帶動鏜套回轉；圖 b 所示的鏜桿上開有鍵槽，其頭部作成 的螺旋引導結構，可與圖 9-72 所示裝有尖頭鍵的鏜套配合使用。 鏜桿與加工孔之間應有足夠的間隙容納切屑，通常鏜桿直徑按 選取。 四、銑床夾具 銑床夾具主要用于加工平面、溝槽、缺口、花鍵、齒輪以及成形表面等。 1 ．銑床夾具的種類 按銑削時的進給方式不同，銑床夾具可分為直線進給、圓周進給和靠模進給三種類型。 圖 9-75 多件加工的直線進給式銑床夾具 1 —小軸 2 —活動 V 形塊 3 —彈簧 4 —夾緊元件 5 —薄膜式汽缸 6 —支承釘 7 —導向

46、柱 8 —定位鍵 9 —對刀塊 （ 1 ）直線進給式銑床夾具 這類夾具安裝在銑床工作臺上，在加工中隨工作臺按直線進給方式運動。按照在夾具中同時安裝工件的數(shù)目和工位多少分為單件加工、多件加工和多工位加工夾具。 圖 9-75 所示 是多件加工的直線進給式銑床夾具，該夾具用于在小軸端面上銑一通槽。六個工件以外圓面在活動 V 形塊 2 上定位，以一端面在支承釘 6 定位?；顒?V 形塊裝在兩根導向柱 7 上， V 形塊之間用彈簧 3 分離。工件定位后，由薄膜式氣缸 5 推動 V 形塊 2 依次將工件夾緊。由對刀塊 9 和定位鍵 8 來保證夾具與刀具和機床的相對位置。這類夾具生產率高，多用于生產

47、批量較大的情況。 圖 9-76 雙向進給銑床夾具 1 、 3 —夾具 2- 銑刀 4 —銑床工作臺 圖 9-76 所示是利用進給時間裝卸工件的多工位直線進給式銑床夾具，在銑床工作臺上裝有兩個相同的夾具 1 和 3 ，每個夾具都可以分別裝夾 5 個工件，銑刀 2 安放在兩個夾具中間位置。當工作臺向左直線進給時，銑刀便可銑削裝在夾具 3 中的工件，與此同時，操作者便可在夾具 1 中裝卸工件。待夾具 3 中的工件加工完后，工作臺快速退至中間位置，然后向右直線進給，銑削裝在夾具 3 中的工件，這時操作者便可裝卸夾具 3 中的工件，如此不斷進行。這種雙向進給銑床夾具使輔助時間與機動時間重

48、合，提高了生產率。 （ 2 ）圓周進給銑床夾具 圓周進給銑床夾具多用在回轉工作臺或回轉鼓輪的銑床上，依靠回轉臺或鼓輪的旋轉將工件順序送入銑床的加工區(qū)域，實現(xiàn)連續(xù)切削。在切削的同時，可在裝卸區(qū)域裝卸工件，使輔助時間與機動時間重合，因此它是一種高效率的銑床夾具。 圖 9-77 直線進給式靠模銑床夾具 1 —工件 2 —銑刀 3 —靠模 4 —滾子 5 —滾子滑座 6 —銑刀滑座 （ 3 ）靠模進給式銑床夾具 是一種帶有靠模的銑床夾具，適用于專用或通用銑床上加工各種非圓曲面。按照進給運動方式可分為直線進給式和圓周進給式兩種。 圖 9-78 圓周進給式靠模銑床夾具 1

49、—工件 2 —靠模 3 —回轉工作臺 4 —滑座 5 —滾子 6- 銑刀 圖 9-77 所示為直線進給式靠模銑夾具示意圖?？磕?3 與工件 1 分別裝在夾具上，夾具安裝在銑床工作臺上，滾子滑座 5 與銑刀滑座 6 兩者連為一體，且保持兩者軸線間的距離 不變。該滑座組合件在重錘或彈簧拉力 的作用下，使?jié)L子 4 壓緊在靠模上，銑刀 2 則保持與工件接觸。當工作臺作縱向直線進給時，滑座則得一橫向輔助運動，使銑刀仿照靠模的輪廓在工件上銑出所需的形狀。這種加工一般在靠模銑床上進行。 圖 9-78 所示為圓周進給式靠模銑床夾具示意圖。夾具裝在回轉工作臺 3 上，回轉工作臺 3 裝在滑座 4 上。滑

50、座 4 受重錘或彈簧拉力 的作用使靠模 2 與滾子 5 保持緊密接觸。滾子 5 與銑刀 6 不同軸，兩軸相距為 。當轉臺帶動工件回轉時，滑座也帶動工件沿導軌相對于刀具作徑向輔助運動，從而加工出與靠模外形相仿的成形面。 2 ．銑床夾具的設計要點 由于銑削加工時切削用量較大、且為斷續(xù)切削，故切削力較大，易產生沖擊和振動，因此，設計銑床夾具時，要求工件定位可靠，夾緊力足夠大，手動夾緊時夾緊機構要有良好的自鎖性能，夾具上各組成元件應具有較高的強度和剛度。銑床夾具一般有確定刀具位置和夾具方向的對刀塊和定位鍵。 （ 1 ） 定位鍵 為確定夾具與機床工作臺的相對位置，在夾具體底面上應設置定位鍵。

51、銑床夾具通過兩個定位鍵與機床工作臺上的 形槽配合，確定夾具在機床上的位置。定位鍵有矩形和圓形兩種形式，如圖 9-79 所 示，圖 a 為矩形定位鍵（ GB/T2206-91 ），其結構尺寸已標準化。圖 d 為圓柱形定位鍵。 圖 9-79 定位鍵 常用的矩形定位鍵有 型和 型兩種結構型式。 型定位鍵的寬度，按統(tǒng)一尺寸 （ 或 ）制作，適用于夾具定向精度要求不高的場合。 型定位鍵的側面開有溝槽，溝槽上部與夾具體的鍵槽配合，其寬度尺寸 按 或 與鍵槽配合；溝槽的下部寬度為 ，與銑床工作臺的 形槽配合。因為 型槽公差為 或 ，故 一般按 或 制造。為了提高夾具的定位精度，在制造定位鍵時，

52、應留有修磨量 ，以便與工作臺 型槽修配，達到較高的配合精度。 2 ）對刀裝置 用于確定刀具與夾具的相對位置。一般有對刀塊和塞尺。 圖 9-80 所示 為 常見幾種銑刀的對刀裝置，圖 a 是高度對刀裝置，用于對準銑刀的高度， 3 是標準圓形對刀塊（ GB/T2240-91 ）；圖 b 中 3 是直角對刀塊（ GB/T2242- 91 ），用于對準銑刀的高度和水平方向位置；圖 c 、 d 是成形刀具對刀裝置；圖 e 組合刀具對刀裝置， 3 是方形對刀塊（ GB/T2241-91 ），用于組合銑刀的垂直和水平方向對刀。 圖 9-80 對刀裝置 1 —刀具 2 —塞尺 3 —對刀

53、塊 對刀時，銑刀不能與對刀塊工作表面直接接觸，以免損壞切削刃或造成對刀塊過早磨損，應通過塞尺來校準它們之間的相對位置，即將塞尺放在刀具與對刀塊的工作表面之間，憑抽動塞尺的松緊感覺來判斷銑刀的位置。 圖 9-81 所示是常用的兩種標準塞尺結構，圖 a 是對刀平塞尺（ GB/T2244-91 ）， ，公差為 ；圖 b 是對刀圓柱塞尺（ GB/T2245- 91 ）， ，公差為 。設計夾具時，夾具總圖上應標注塞尺的尺寸和公差。 圖 9-81 對刀塞尺 （ 3 ）夾具的總體結構 1 ）定位方案確定，應注意定位的穩(wěn)定性。為此，盡量選加工過的平面為定位基面

54、，定位元件要用支承板，且距離盡量遠一些，以提高定位穩(wěn)定性；用毛坯面定位時，定位元件要用球頭支承釘，可采用自位支承或輔助支承提高定位穩(wěn)定性，以避免加工時產生振動。 圖 9-82 銑床夾具夾具體的外形尺寸 2 ）夾緊機構剛性要好，有足夠的夾緊力，力的作用點要盡量靠近加工表面，并夾緊在工件剛性較好的部位，以保證夾緊可靠、夾緊變形小。對于手動夾具，夾緊機構應具有良好的自鎖性能。 3 ）夾具的重心要盡可能低，夾具體與機床工作臺的接觸面積要大。因此夾具體的高度與寬度比一般為 ，如 圖 9-82 所示。 4 ）切屑流出及清理方便。大型夾具應考慮排屑口、出屑槽；對不易清除切屑的部位和空間應加防護罩。加工時采用切削液時，夾具體設計要考慮切削液的流向和回收。