拨叉双面铣专用夹具设计

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【摘要】本文针对车床变速箱中拔叉双面铣专用夹具进行设计。设计中综合运用力学、机械设计、机械制造工程学等多门课程的理论知识，遵循夹具设计要点，完成了专用铣夹具的设计。专用夹具的定位与夹紧可靠、结构紧凑，可以通过调整适应相近零件的装夹需要，手动夹紧，操作方便。

【关键词】铣床夹具 专用夹具 定位元件 夹紧装置 对定装置

一、铣床夹具的主要类型与设计要点

铣床夹具功能在于加工零件表面、缺口、沟槽、花键以及成形面等。按铣削时的进给方式，通常铣床夹分三类：①直线进给式、②圆周进给式、③模铣床夹具。其中，第一种铣床夹具用得最多。

铣削加工是切削力较大的多刃断续切削，加工时容易产生振动。根据铣削加工的特点，铣床夹具必须具有良好的抗振性能，以保证工件的加工精度和表面粗糙度要求。为此，应合理设计定位元件、夹紧装置以及总体结构等。

二、专用夹具设计的基本要求

优良的机床夹具必须满足下列基本要求：

（一）保证工件的加工精度。关键在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析。

（二）提高生产效率。专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应。

（三）工艺性能好。专用夹具的结构应简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。

（四）使用性能好。专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。

（五）经济性好。专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，结构简单、制造容易，降低夹具的制造成本。

三、定位元件与夹紧装置的设计

定位目的在于使工件在夹具中相对于机床、刀具占有确定的正确位置，并且应用夹具定位工件，还能使同一批工件在夹具中的加工置一致性好。

（一）设计基准：零件图上，确定点、线、面位置的基准。

（二）工艺基准：加工和装配中使用的基准。按照用途不同又可分为： 1）定位基准：在加工中，工件在机床夹具中占有正确位置所用的基准。2）度量基准：在检验中使用的基准。3）装配基准：装配时，确定零、部件在机器中位置所用的基准。

工件在定位元件上定位后，必须采用一定的装置将工件压紧夹牢，保证加工质量和生产安全，这种装置称为夹紧装置。

四、对定装置与夹具体的设计原则

（一）夹具的对定装置。使夹具相对于机床、相对于机床上的刀具、相对于机床上刀具的切削成型运动，处于正确的空间位置的过程。夹具在机床上的对定（对定装置实现），包括三方面的内容：夹具的对刀（对刀块实现），夹具的转位及其分度位置的确定（设计）。

为保证工件定位的稳定性，应遵循一般的设计原则，铣床夹具定位元件的布置，应尽量使主要支承面积大些。若工件的加工部位呈悬臂状态，则应采用辅助支承，增加工件的安装刚度，防止振动。

设计夹紧装置应保证足够的夹紧力，并具有良好的自锁性能，以防止夹紧机构因振动而松夹。对于切削用量大的铣床夹具，最好采用螺旋夹紧机构。

（二）夹具体的设计。在夹具本上安装该夹具的各种元件、机构、装置等；同时，考虑便于装卸工件以及在要床上的固定。因此，夹具体的尺寸和形状主要取决于夹具上各工件的形状、尺寸及加工特性、组成件的分布情况等。

对夹具体设计提出以下一些基本要求：

1.根据机床工作台或主轴的结构，确定夹具与机床的联接方式。

2.应有足够的强度和刚度，以保证加工过程中在夹紧力、切削力等外力作用下不致产生不允许的变形和振动。

3.要有良好的结构工艺性和使用性，便于制造、装配和使用。夹具体上与定位件、支承件等相接触表面要凸起，夹具体与机床工作台面相接触的底面中部应挖空如图1，减少加工面积，使各接触面联接可靠，夹具在机床上安装稳定。

4.有与机床联接的螺栓孔或耳座，必要时还应设计找正面。

5.便于清屑和吊装加工过程中所间生的切屑，大总分要落在夹具体上，积屑过多会影响工件的安装。另外，对大型夹具体，为便于吊运，在夹个体上应设置吊环螺栓或起重孔。

6.结构应简单，操作要方便、安全在保证强度和刚度的前提下，尽可能体积小，重量轻、移动或翻转夹具。

五、夹具的对刀

夹具的对刀是指夹具的定位系统相对刀具应满足本工序对刀尺寸的要求。这一工作称为夹具的对刀。对刀方法有四种：找正调整对刀，专用样板调刀，试件检验对刀，专门对刀装置对刀。

对刀装置（以铣床夹具为例），它主要有对刀、塞尺组成，用来确定夹具和刀具之间的相对位置。避免损坏切削刃或造成对刀块过早磨损，在使用对刀装置对刀时，应用塞尺调整刀具和对刀块。对刀块通常是单独的元件，用销钉和螺钉紧固于夹具上，其位置便于使用塞尺对刀并且不妨碍工件的装卸。合理确定对刀基准，对刀块的工作表面与定位元件间要有一定的位置尺寸要求。

六、调整与使用

综上所述，设计夹具时，首先设法降低切削力。毛坯采用铸件。

在铣削加工时，先将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。便于切削加工，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有以正确的安装位置。在定位键与铣床工作台上的槽配合下，不仅确定了夹具在机床上的正确位置，而且，定位键可承受铣削产生的扭转力矩，可减轻夹具的螺栓的负荷，加强夹具在夹紧过程中的稳固性。

夹具安装到工作台稳固后，工件在夹具上正确位置通过夹紧机构来固定。

夹具上的对刀块，可使夹具与塞规尺配合使用下，在一批零件的加工前很好的对刀；对刀时，避免损坏切削刃或造成对刀块过早磨损，铣刀不能与对刀块的工作表面有直接接触，而应通过塞尺来校准它们之间的相互位置，凭借抽动塞尺的松紧感觉来判断铣刀的位置。

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