数控机床夹具设计.docx

1、数控机床夹具设计1、铣床和夹具的概念铣床指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。通常以铣刀旋转运动为主运动，工件和铣刀的配合移动为进给运动。它可以加工平面、垂直面、斜面、各种沟槽或成型面，如果配一些附件（如分度头）也可以加工螺旋槽，凸轮、成型面等。夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之固定在正确的位置，以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置，简称为夹具。在我们实际生产中夹具的作用是将工件定位，以使加工工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧1。2、夹具在铣床上的作用夹具是在机床机械制造过程中，用来固定加工产品，使之固定在正确的位置，以接受加工或检测的机床附加装置，简

2、称为夹具。在我们实际生产中夹具的作用是将工件定位，以使加工工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。在机床上加工工业零件的时候，必须用夹具装好固定所要加工工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已经定规定好的位置上将工件可靠地固定，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。铣床夹具的主要功能就是完成工件的装夹固定工作。工件装夹情况的好坏，将直接影响工件的加工精度2。3、设计要点为提高铣床夹具在机床上安装的稳固性，减轻其断续切削可能引起的振动造成的松动，夹具体不仅要有足够的坚固度和强度，其高度和宽

3、度比例也应合适，一般有H/B11.20，以降低夹具重心，使加工工件的表面尽量靠近工作台面。此外，还要合理地调整好加强筋和耳座。若夹具整体宽度较宽，可在夹具的同一侧设置两个与铣床工作台T形槽间等距的耳座；对重型铣床夹具，夹具体两端还应设置吊装孔或吊环等以便搬运3。除机床整体设计需注意的方面之外还需要注意一下几点：1定向键的设计定向键也就是夹具的定位键，安装在夹具底面的纵向槽中，一般为两个，安在同一条直线上，其距离越远，导向精确程度越高，用螺钉紧固在夹具体上，定向键通过与铣床工作台上的形槽配合以确定夹具在机床上的正确位置；除此之外还能承受部分切削扭矩，同时可以减轻夹紧螺栓的负荷，使夹具的本身更具有

4、稳定性，因此平面夹具及有些专用的钻镗床夹具也常使用。定向键的种类分为矩形和圆形两种。定向精度要求重型夹具不宜采用定向键，而是在夹具体上加工出一窄长面作为找正基面来校正夹具的正确安装位置。2对刀装置的设计对刀装置由对刀块和塞尺组成，其作用是用来确定夹具和刀具的相对位置。对刀装置的结构形式取决于加工表面的形状。对刀块常用销钉和螺钉紧固在夹具体上，这样的位置设计便于使用塞尺对刀，而且不妨碍工件装卸。对刀时，在刀具与对刀块之间需要加一塞尺，为的是避免刀具与对刀块直接接触而损坏刀刃或造成对刀块过早磨损4。塞尺的种类分为平塞尺和圆柱形塞尺两种，其厚度和直径约为46mm,制造公差h6。对刀块和塞尺均已标准化

5、，在加工使用时，夹具总图上应标明塞尺尺寸及对刀块工作表面与定位元件之间的具体位置。对刀装置应设置在便于对刀而且是工件切入的一端。4.活动式铣床夹具设计活动式夹具（如图1）它主要由V形铁、压板、丝杠、上下滑块、底板等件构成。左V形铁和右V形铁的结构、功能都是相同的，对整体起着支撑的作用。V形铁1有定位键33使之与机床工作台定位，并用T形螺栓将其固定在工作台上。压板3通过活节螺栓固定作用把转轴2固定在V形铁上。在转轴2圆周方向均匀分布有6个盲孔，其作用是用来插入手柄，使其可以自由转动。转轴2的端面用螺钉与连接板4固定在一起，连接板4与底板30也固定在一起。这样转轴2、连接板4和底板才能构成一个整体

6、。丝杠15是按两根一组设计，分别与上下滑动块里配合。转动手柄28，丝杠15通过齿轮啮合，带动另一丝杠同时转动，这样在丝杠上的上滑动块和下滑动块才可以同时做相向或相反运动，以达到自动定心的目的。 丝杠下的固定板9与丝杠上的固定板12用螺钉固定在底板30上，丝杠上固定板12有两个台阶孔与丝杠上的台阶相互配合，这两个固定板合在一起可以限制丝杠的轴向移动，使其只能转动。左压板8和右压板13是限制上下滑动块的，其底部必须在槽里进行移动。每个滑动块上都有两个孔，一个孔有梯形螺纹，另一个则是光孔，允许丝杠的通过。这种螺旋式定心夹紧的设计，定位精度高，便于调整。铰链叉座31通过梯形滑块32与工作台连接，通过销

7、轴与活节螺栓6连接。1.基本要求在数控铣削加工中一般不要求很复杂的夹具，只要求简单的定位、夹紧就可以了，其设计的原理也与通用铣床夹具相同，结合数控铣削加工的特点，这里提出一些基本要求：为保证工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做的尽可能开敞，因为夹紧机构元件和加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，以防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生干涉。为保持零件的安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具应保证在机床上实现定向安装，还要求协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标联系。夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设

8、计，当非要在加工过程中更换夹紧点时，要特别注意不能更换因更换夹紧点而破坏夹具或工件的定位精度。2.常用夹具的种类数控铣削加工常用的夹具大致有以下几种：万能组合夹具。适合小批量生产或研制时的中小、小型工件在数控铣床上进行铣削加工。专用铣削夹具。这是特别为某一项或类似的几项工件设计制造的夹具，一般在年产量较大或研制时非要不可时采用。其结构固定，仅使用于一个具体零件的具体工序，这类夹具设计应力求简化，使制造时间尽量缩短。多工位夹具。可以同时装夹多个工件，可减少换刀次数，已便于一面加工，一面装卸工件，有利于缩短辅助时间，提高生产率，较适合中批量生产。气动或液压夹具。适合生产批量较大的场合，采用其它夹具

9、又特别费工，费力的工件，能减轻工人劳动强度和提高生产率，但此类夹具结构较复杂，造价往往很高，而且制造周期较长。通用铣削夹具。有通用可调夹具、虎钳、分度头和三爪卡盘等。3.数控铣床夹具的选用原则在选用夹具时，通常需要考虑产品的生产批量、生产效率、质量保证及经济性，选用时可参考下列原则：在生产量小或研制时，应广泛采用万能组合夹具，只用在组合夹具无法解决十才考虑采用其他夹具。小批量或成批生产十可考虑采用专用夹具，但应尽量简单。在生产批量较大的可考虑采用多工位夹具和气动、液压夹具。图14.1设计中应注意的问题由于铣削加工切削用量及切削得力很大，同时又是多刃断续切削，加工时很容易产生振动，因此设计铣床夹

10、具时应注意：夹紧力的大小必须调整合适，夹紧力设置过小，工件可能在加工过程中移动而破坏夹具定位，不仅严重影响质量，还可能造成事故；夹紧力过大，不但会使工件和夹具本身产生变形，其加工质量也不高；夹具的安装要准确可靠，即安装及加工时要正确使用定向键、对刀装置；夹具要有足够的刚度和稳定性，设计结构要合理5。车床夹具一般都是在悬臂状态下工作的，为保证加工过程的稳定性；夹具结构应力求简单紧凑，轻便且安全，悬伸长度尽量小，使重心设计靠近主轴前支承。为保证安全，夹具体应制成圆形，加具体上的各元件不允许伸出夹具体直径之外；夹具的结构还应便于工件的安装、测量和切屑的顺利排出和清理。参考文献1王启平.机床夹具设计.

11、哈尔滨工业大学出版社.19952黄春英.铣床夹具的对刀装置,南昌航空工业学院学报,2002,4.3李晶.利用铣床夹具提高加工精度.机械工程师,2009,11. 4彭巍,秦启书.曲面定位铣床夹具应用实例与分析.工具技术,2009,12.5周文萍,廉建铬.加工轴上孔与槽相互垂直的铣床夹具.金属加工,2008,4.首页行业信息行业信息夹具工件铣床-铣削加工常用工艺装备(下)摘要：弹簧设备行业-弹簧行业呼吁出台与国际接轨的行业新标准量具国际国内市场-桂林量具刃具厂2006年创佳绩电线电缆企业-温州自查本土电线电缆大宇烟台重工业-大宇重工业2005年营销拓展大会召开中国船舶造船业-中国成为造船大国产能过

12、剩隐忧显现流量回路压力-齿轮泵代替柱塞泵功能技术分析压力测量高温-西安交大研制出超高温冲击压力传感器风能新能源资源-风电装机需求旺盛营口我国基地-具有国际先进水平的国产100t超高功率电炉投产泰州泰州市展位-2006长三角(泰州)国际金属加工机械、模具技术及设备展览会（二）铣床夹具的主要类型在铣削加工时，往往把夹具安装在铣床工作台上，工件连同夹具随工作台作进给运动。根据工件的进给方式，一般可将铣床夹具分为下列二种类型：1.直线进给式铣夹具这类夹具在铣削加工中随铣床工作台作直线进给运动。如图8-26所示为双工位直线进给铣夹具,工件,铣床,塞尺,工作台,加工,尺寸,铣刀,位置,误差, （二）铣床夹

13、具的主要类型在铣削加工时，往往把夹具安装在铣床工作台上，工件连同夹具随工作台作进给运动。根据工件的进给方式，一般可将铣床夹具分为下列二种类型：1.直线进给式铣夹具这类夹具在铣削加工中随铣床工作台作直线进给运动。如图8-26所示为双工位直线进给铣床夹具。夹具1、2安装在双工位转台3上，当夹具1工作时，可以在夹具2上装卸工件。夹具1上的工件加工完毕，可将工作台5退出，然后将工位转台转180?，这样可以对夹具2上的工件进行加工，同时在夹具1上装卸工件。2.圆周进给铣床夹具这类夹具常用于具有回转工作台的铣床上，工件连同夹具随工作台作连续、缓慢的回转进给运动，不需停车就可装卸工件。如图8-27所示为一圆

14、周进给的铣床夹具。工件1依次装夹在沿回转工件台3圆周位置安装的夹具上，铣刀2不停地铣削，回转工作台3作连续的回转运动，将工件依次送入切削。此例是用一个铣刀头加工的。根据加工要求，也可用两个铣刀头同时进行粗、精加工。（三）专用铣床夹具的结构分析1.杠杆铣斜面铣夹具图8-28为杠杆类零件上铣两斜面的工序图，工件形状不规则。图8-29为成批生产中加工该零件的单件铣床夹具。工件以精加工过的孔?22H7和端面在台肩定位销9上定位，限制工件的五个自由度；以圆弧面在可调支承6上定位，限制工件的转动自由度。从而实现了工件的完全定位。工件的夹紧以钩形压板10为主，其结构见A-A剖面图，另在接近加工表面处采用浮动

15、的辅助夹紧机构，当拧紧该机构的螺母时，卡爪2和3相向移动，同时将工件夹紧。在卡爪3的末端开有三条轴向槽，形成三片簧瓣，继续拧紧螺母，锥套5即迫使簧瓣胀开，使其锁紧在夹具中，从而增强夹紧刚度，以免铣削时产生振动。具体的底面A放置在铣床工作台面上，夹具的两个定位键8安装在工作台T形槽内，这样铣夹具与铣床保持了正确的位置。因此铣夹具底面A和定位键的工作面B 是铣夹具与铣床的接合面。定位元件工作表面与铣夹具的A面和B面的精度是影响安装误差?A的因素。该夹具定位销9的轴心线应垂直于定位键的B面定位销9的台肩平面应垂直于底面A，它们的精度均影响夹具的安装误差。夹具上的对刀块7是确定铣刀加工位置的元件，即对

16、刀块的位置是体现了刀具的位置，因此对刀块与定位元件的精度是影响调整误差?T的因素。该夹具中对刀块7与定位销9的轴心线的距离180.1mm、30.1mm即是影响调整误差的因素。定位元件的精度即?22H7/g6、360.1mm等尺寸是影响定位误差?D的因素。 2.双件铣双槽专用夹具图8-30为车床尾座套筒铣鍵槽和油槽的工序图，工件外圆和两端面都已加工。本工序采用两把铣刀同时进行加工，图8-32为用于大批生产的夹具。在工位I上用三面刃盘铣刀铣键槽，工件以外圆和端面在V型块8、10和止推销12上定位，限制了工件的五个自由度。在工位上，用圆弧铣刀铣油槽，工件以外圆、已加工过的键槽及端面作为定位基准，在V

17、形块9、11，定位销12和止推销 14上完全定位。由于键槽和油槽的长度不等，为了能同时加工完毕，可将两个止推销的位置前后错开，并设计成可调支承，以便调整。夹具采用液压驱动联动夹紧，当压力油从油路系统进入液压缸5的上腔时，推动活塞下行，通过支承钉4、浮动杠杆2、螺杆3带动铰链压板7下行夹紧工件。为了使压板均匀地夹紧工件，联动夹紧机构的各环节采用浮动联接。要尽量小方能保证夹紧稳定，可靠。该夹具中影响定位误差、调整误差、安装误差的各项技术要求请读者自行分析。（四）铣床夹具的设计要点1.铣夹具的总体设计及夹具体在铣削加工时，切削力比较大，并且刀齿的工作是不连续切削，易引起冲击和振动，所以夹紧力要求较大

18、，以保证工件的夹紧可靠，因此铣床夹具要有足够的强度和刚度，必要时应设置加强筋。为了提高铣床夹具在机床上安装的稳定性和动态下的抗振性能，各种装置的结构应紧凑，加工面尽量靠近工作台面，以降低夹具的重心，一般夹具的高度H与宽度B之比应限制在H/B11.25范围内。铣削加工生产率高(切削时间短)，设计夹具时要考虑如何快速地安装工件以缩短辅助时间，一般在夹具上还设置有确定刀具位置及方向的元件，以便于迅速地调整好夹具、机床和刀具的相对位置。另外，铣削加工时产生大量切屑，应有足够的排屑空间。对于重型铣床夹具，为便于搬运，还应在夹具体上要设置吊环等。2.铣床夹具的安装铣床夹具在铣床工作台上的安装位置，直接影响

19、被加工表面的位置精度，所以在设计时就必须考虑其安装方法。一般情况下，我们在夹具底座下面装两个定位键，将这两个定位键嵌入到铣床工作台的同一条T形槽中，再用T形螺栓和垫圈、螺母将夹具体紧固在工作台上。常用的定位键的断面为矩形，如图8-32所示。定位键可以承受铣削时的扭矩，其结构尺寸已标准化，设计时应按铣床工作台的T形槽尺寸选定。对于A型键，其与夹具体槽和工作台T形槽的配合尺寸均为B，其公差带可选h6或h8。夹具上安装定位键的槽宽B2取与B尺寸相同，其公差带可选h7或js6。为了提高精度可采用B型键，与T形槽配合的尺寸B1留有0.5mm磨量，与机床T形槽实际尺寸配作。另外，在夹具体上还需要提供两个穿

20、T形螺栓的耳座，如图8-33所示，其结构尺寸也已标准化，可参考有关夹具设计手册。为保证安装精度，两个定位键间的距离尽可能大些。安装夹具时，让键紧靠T形槽一侧，减小间隙的影响。对于精度要求高的夹具，常不设置定位键，而在夹具体的侧面加工出一窄长平面作为夹具安装时的找正基面。如夹具宽度较大时，可以在同侧设置两个耳座，但两耳座的间距必须与工作台上两个T形槽的间距相同。如定位精度要求高时，可修配定位键下部的尺寸b，或在安装夹具时将夹具推向T形槽的一侧。以避免间隙的影响。3.铣床夹具的对刀装置铣床夹具在工作台上安装好了以后，还要调整铣刀对夹具的相对位置，以便于进行定距加工。为了使刀具与工件被加工表面的相对

21、位置能迅速而正确地对准，在夹具上可以采用对刀装置。对刀装置是由对刀块和塞尺等组成，其结构尺寸已标准化。各种对刀块的结构，可以根据工件的具体加工要求进行选择。图8-34a所示是对刀的简图，图中1是对刀块，2是塞尺，3是铣刀。采用塞尺的目的，是为了不使刀具与对刀块直接接触，以免损坏刀刃或造成对刀块过早磨损。使用时，将塞尺放在刀具与对刀块之间，凭抽动的松紧感觉来判断，以适度为宜。常用的塞尺有平塞尺和圆柱塞尺两种，都已标准化，如图8-35b、c所示为常用标准塞尺的结构，一般在夹具总图上应注明塞尺的尺寸。平塞尺(图b)的厚度H常用的为1、3、5mm，圆塞尺(图c)的基本尺寸d为?3mm或?5mm，设计时

22、可参阅夹具零件及部件中的GB224480和GB224580。标准对刀块的结构尺寸可参阅国标夹具零件及部件中的GB224080等。若采用标准对刀块不便时，可以设计非标准的特殊对刀块。对刀块通常制成单独元件，用螺钉和定位销定位在夹具体上，其位置应便于使用塞尺对刀和不妨碍工件的装卸。对刀块工作表面的位置尺寸(H、L)，一般是从定位表面注起，其数值应等于工件相应尺寸的平均值再减去或加上塞尺的厚度S。其公差常取工件相应尺寸公差的1/31/5。为简化夹具结构，生产中有时不用对刀装置，而采用试切法、标准件对刀法或用百分表来校正定位元件相对于刀具的位置。总结：泰州泰州市展位-2006长三角(泰州)国际金属加工机械、模具技术及设备展览会量具国际国内市场-桂林量具刃具厂2006年创佳绩电线电缆企业-温州自查本土电线电缆中国船舶造船业-中国成为造船大国产能过剩隐忧显现大宇烟台重工业-大宇重工业2005年营销拓展大会召开风能新能源资源-风电装机需求旺盛压力测量高温-西安交大研制出超高温冲击压力传感器弹簧设备行业-弹簧行业呼吁出台与国际接轨的行业新标准营口我国基地-具有国际先进水平的国产100t超高功率电炉投产流量回路压力-齿轮泵代替柱塞泵功能技术分析