1、铣床夹具设计,铣床夹具的主要类型,铣加工主要用于加工零件上的平面、沟槽、缺口、花键及成形面等。按照铣削时的进给方式，通常将铣床夹具分为：直线进给式、圆周进给式及靠模铣夹具。,（ 1 ）直线进给式铣床夹具 这类夹具安装在铣床工作台上，在加工中随工作台按直线进给方式运动。按照在夹具中同时安装工件的数目和工位多少分为单件加工、多件加工和多工位加工夹具。 图 9-75 所示 是多件加工的直线进给式铣床夹具，该夹具用于在小轴端面上铣一通槽。六个工件以外圆面在活动 V 形块 2 上定位，以一端面在支承钉 6 定位。活动 V 形块装在两根导向柱 7 上， V 形块之间用弹簧 3 分离。工件定位后，由薄膜式气
2、缸 5 推动 V 形块 2 依次将工件夹紧。由对刀块 9 和定位键 8 来保证夹具与刀具和机床的相对位置。这类夹具生产率高，多用于生产批量较大的情况。,图 9-76 所示是利用进给时间装卸工件的多工位直线进给式铣床夹具，在铣床工作台上装有两个相同的夹具 1 和 3 ，每个夹具都可以分别装夹 5 个工件，铣刀 2 安放在两个夹具中间位置。当工作台向左直线进给时，铣刀便可铣削装在夹具 3 中的工件，与此同时，操作者便可在夹具 1 中装卸工件。待夹具 3 中的工件加工完后，工作台快速退至中间位置，然后向右直线进给，铣削装在夹具 3 中的工件，这时操作者便可装卸夹具 3 中的工件，如此不断进行。这种双
3、向进给铣床夹具使辅助时间与机动时间重合，提高了生产率。,图 9-75 多件加工的直线进给式铣床夹具 1 小轴 2 活动 V 形块 3 弹簧 4 夹紧元件 5 薄膜式汽缸 6 支承钉 7 导向柱 8 定位键 9 对刀块,图 9-76 双向进给铣床夹具 1 、 3 夹具 2- 铣刀 4 铣床工作台,（ 2 ）圆周进给铣床夹具 圆周进给铣床夹具多用在回转工作台或回转鼓轮的铣床上，依靠回转台或鼓轮的旋转将工件顺序送入铣床的加工区域，实现连续切削。在切削的同时，可在装卸区域装卸工件，使辅助时间与机动时间重合，因此它是一种高效率的铣床夹具。,上图为圆周进给铣床夹具,工件以孔、平面和档销定位，以开口垫圈和螺
4、旋夹紧工件，A、B区加工，C、D区装卸，可实现加工的同时对工件进行装卸。,靠模铣夹具,带有靠模装置的铣床夹具，适用于专用或通用铣床上加工各种成形面。靠模夹具的作用是使主进给运动和由靠模获得的辅助运动合成加工所需的仿形运动。根据主运动的运动方式，靠模铣夹具可分为直线进给和圆周进给两种。,图 9-77 所示为直线进给式靠模铣夹具示意图。靠模 3 与工件 1 分别装在夹具上，夹具安装在铣床工作台上，滚子滑座 5 与铣刀滑座 6 两者连为一体，且保持两者轴线间的距离 k 不变。该滑座组合件在重锤或弹簧拉力 F 的作用下，使滚子 4 压紧在靠模上，铣刀 2 则保持与工件接触。当工作台作纵向直线进给时，滑
5、座则得一横向辅助运动，使铣刀仿照靠模的轮廓在工件上铣出所需的形状。这种加工一般在靠模铣床上进行。,图 9-77 直线进给式靠模铣床夹具 1 工件 2 铣刀 3 靠模 4 滚子 5 滚子滑座 6 铣刀滑座,图 9-78 圆周进给式靠模铣床夹具 1 工件 2 靠模 3 回转工作台 4 滑座 5 滚子 6- 铣刀,图 9-78 所示为圆周进给式靠模铣床夹具示意图。夹具装在回转工作台 3 上，回转工作台 3 装在滑座 4 上。滑座 4 受重锤或弹簧拉力 F 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 k。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作径
6、向辅助运动，从而加工出与靠模外形相仿的成形面。,靠模轮廓曲线的绘制过程,1、1：1绘制工件成形面的准确外形 2、从工件的加工轮廓面或回转中心作均分的平行线或射线 3、在平行线或射线上以铣刀直径作与工件外形轮廓相切的圆，获得刀具的运行轨迹 4、从铣刀中心沿各平行线或射线截取长度一定的线段，获得滚柱中心线 5、在滚柱中心线上以滚柱直径作圆，获得这些圆弧的包络线，即获得靠模板轮廓。,靠模板制作,将滚柱和铣刀布置在工件回转轴线的同一侧，并相隔一定距离。这样靠模板尺寸大些，靠模的轮廓曲线平滑，滚柱尺寸也会大一些，因而滚轮刚度好些，有助于提高工件加工质量。,设计圆周进给靠模铣夹具的注意事项,铣床专用夹具的
7、设计特点和要求,由于铣削过程不是连续切削，极易产生铣削振动。铣削的加工余量一般较大，铣削力也较大，且方向是变化的，因此设计时要注意： 定位方案确定，应注意定位的稳定性。为此，尽量选加工过的平面为定位基面，定位元件要用支承板，且距离尽量远一些，以提高定位稳定性；用毛坯面定位时，定位元件要用球头支承钉，可采用自位支承或辅助支承提高定位稳定性，以避免加工时产生振动。 夹具要有足够的刚度和强度 夹具要有足够的夹紧力，夹紧装置自锁性要好 夹紧力应作用在工件刚度较大的部位上，且作用点和施方向要恰当； 夹具的重心应尽量低，高度与宽度之比应不大于11.25； 要有足够的排屑空间。切削和冷却液能顺利排除，必要时
8、可设计排屑孔。,铣床专用夹具的设计特点和要求,为了调整和确定夹具相对于机床的位置及工件相对于刀具的位置，铣床夹具应设置定位键和对刀装置： 定位键与工作台T型槽可用单面贴合，当定位精度要求高或是重型夹具，可在夹具体的侧面设置一个找正基面； 小型夹具可只用一个长的矩形键； 两定位键的距离应尽量远一些； 加工没有相对位置要求的平面时，不需设置定位键，但若铣削扭矩较大时，设置定位键可减轻夹紧螺栓的负荷； 对刀装置应设计在便于对刀的位置，并应在工件的切入一端。,定位键有矩形和圆形两种形式，如图 9-79 所示，图 a 为矩形定位键（ GB/T2206-91 ），其结构尺寸已标准化。图 d 为圆柱形定位键
9、。,常用的矩形定位键有 A 型和 B 型两种结构型式。A 型定位键的宽度，按统一尺寸 B（ h6 或 h8 ）制作，适用于夹具定向精度要求不高的场合。B 型定位键的侧面开有沟槽，沟槽上部与夹具体的键槽配合，其宽度尺寸 B 按 H7/h6 或 Js6/h6 与键槽配合；沟槽的下部宽度为 B1 ，与铣床工作台的 T 形槽配合。因为 T 型槽公差为 H8 或 H7，故 B1 一般按 h6 或 h8制造。为了提高夹具的定位精度，在制造定位键时，B1 应留有修磨量 0.5mm，以便与工作台 T 型槽修配，达到较高的配合精度。,2 ）对刀装置 用于确定刀具与夹具的相对位置。一般有对刀块和塞尺。 图 9-8
10、0 所示 为 常见几种铣刀的对刀装置，图 a 是高度对刀装置，用于对准铣刀的高度，3 是标准圆形对刀块（ GB/T2240-91 ）；图 b 中 3 是直角对刀块（ GB/T2242- 91 ），用于对准铣刀的高度和水平方向位置；图 c、d 是成形刀具对刀装置；图 e 组合刀具对刀装置，3 是方形对刀块（ GB/T2241-91 ），用于组合铣刀的垂直和水平方向对刀。,图 9-80 对刀装置 1 刀具 2 塞尺 3 对刀块,对刀时，铣刀不能与对刀块工作表面直接接触，以免损坏切削刃或造成对刀块过早磨损，应通过塞尺来校准它们之间的相对位置，即将塞尺放在刀具与对刀块的工作表面之间，凭抽动塞尺的松紧感
11、觉来判断铣刀的位置。 图 9-81 所示是常用的两种标准塞尺结构，图 a 是对刀平塞尺（ GB/T2244-91 ）， s = 15mm ，公差为 h8；图 b 是对刀圆柱塞尺（ GB/T2245- 91 ），d = 35mm ，公差为 h8。设计夹具时，夹具总图上应标注塞尺的尺寸和公差。,图 9-81 对刀塞尺,第二部分 铣床夹具设计实例分析,研究原始资料,明确设计任务,工件为一水泵叶轮，要求设计一副铣床夹具,用在卧式铣床上加工两条互成90的十字槽，如图所示：工件三维结构图,确定定位方案： 将加工过的叶轮底面放置在一个大的圆形定位盘上,以大平面定位,消除X,Y方向的转动自由度和Z方向的移动自
12、由度。 用一个定位销与叶轮上的孔相配合,以此消除X,Y的移动自由度。 利用两块开槽的压板从两个方向卡住叶片,并将它们固定在定位盘上，这样就消除了Z方向的转动自由度.定位方法： 圆柱孔定位和平面定位装配三维结构图（定位配置）,夹紧方案的确定,选用螺旋夹紧： 工件以中心孔及底面在定位销和定位盘的端面上定位,并使叶轮上的叶片与压板头部的缺口对中,旋转螺母,通过杠杆使两块压板同时夹紧工件。 选用移动式弯曲压板,它的优点是可以实现快速装拆. 装配三维结构图（夹紧配置）,分度机构的设计,分度装置的确定 该工件选用一个立轴式回转分度装置,一般这样的分度采用棘轮的比较普遍,但是由于该工件的定位夹紧机构尺寸较大
13、,采用棘轮的化比较不方便,因此应改用分度盘加定位销的分度方案,具体如下: 设计一个分度盘,盘底有四段斜槽,分度盘与定位盘之间用螺钉固定 在夹具体上开一沉头孔,孔中放入销套,销套与定位销配合,底部有弹簧.这样,当分度盘转动时,销始终在斜槽中运动.每转过90,销就在弹簧的作用上升至最高点,反靠夹紧. 装配三维结构图（分度装置配置）,夹具体与定位键,为保证夹具在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高度比不大于1.25的原则确定其宽度，并在两端设置耳座，以便固定。 定位键位置如图所示。 装配三维结构图（夹具体与定位键配置）,夹具总装配图,总装配图三维结构图 工程图,工件加工精度分析,定位误差D： 由于本设计加工时,定位基准和加工基准都是中心轴,因此基准不重合误差为零 所以定位误差来自于基准位移误差,其计算公式为: 孔：12H8 ES=+27m EI=0m轴：12g6 es=-6m ei=es-IT6=-17m = Xmax = (27 + 17)= 44m 对刀误差T： 对刀误差等于塞尺厚度的公差, 即T=0.014mm,
