第八章_铣床夹具
铣床夹具设计 (2)
铣床夹具设计简介铣床夹具是用于夹固定工件并使之达到精确位置，以便进行铣削加工的工具。
它在机械制造领域起着重要的作用，广泛应用于车间和工厂中。
在本文档中，我们将详细介绍铣床夹具的设计要点，包括夹具的类型、设计原则、选择材料以及制造工艺。
夹具的类型夹具的类型根据其功能和应用可以分为以下几类：1.平口夹具：用于夹持平面工件，通常由两个平面夹具板和夹紧螺钉组成。
2.V口夹具：用于夹持圆柱形工件，具有两个V形夹具板，可提供更好的工件夹持力。
3.U形夹具：适用于夹持较大的工件，采用U形夹具来固定工件并提供充分的夹持力。
4.弹性夹具：使用弹性材料制成，可以根据工件的形状进行夹持，适用于复杂形状的工件。
根据实际需求选择合适的夹具类型非常重要，不同类型的夹具具有不同的特点和适用范围。
设计原则在设计铣床夹具时，需要考虑以下几个原则：1.安全性：夹具在夹持工件时必须能够提供足够的夹持力，并防止工件在铣削过程中产生位移或脱离夹具的情况。
2.刚性：夹具的刚性越高，能有效避免工件的振动和变形，提高铣削加工的精度。
3.精确性：夹具设计应该考虑到工件的精度要求，并通过合适的夹持方式使工件达到所需的精度。
4.可靠性：夹具的设计应该保证长时间使用不发生故障，并且易于调整和维修。
以上原则是夹具设计的基本要素，设计师在设计过程中应该合理应用，并且根据具体情况进行优化。
材料选择夹具的材料选择主要考虑以下几个因素：1.强度：夹具需要具备足够的强度来夹持工件，因此选择具有高强度和刚性的材料是必要的。
2.耐磨性：夹具在长时间使用过程中，与工件接触会产生摩擦和磨损，选择具有良好耐磨性的材料能够延长夹具的使用寿命。
3.热稳定性：夹具在铣削过程中会受到热力的影响，因此选择具有良好热稳定性的材料可以避免夹具因温度变化而变形或失效。
4.加工性能：夹具的制造过程通常需要进行切削、铣削等加工过程，因此选择加工性能良好的材料对制造夹具也非常重要。
常见的夹具材料有钢材、铝合金等，具体选择应根据实际需求进行综合考虑。
铣-床-夹-具
铣床夹具的受力元件和夹具体要有足够的刚度和强 度，以保证工件在夹具上定位的稳定性和夹紧的可靠 性。
设计和布置定位元件时，应使支承面积尽量大一 些，以增加工件定位的稳定性。
设计夹紧装置时，为防止工件在加工过程中松动， 夹紧装置要有足够的夹紧力和自锁能力，且夹紧力的 作用点和方向要适当。
如右图所示为几种 常见的对刀装置。
对刀块通常用销钉或螺钉紧固在夹具体上，其位 置应便于对刀和工件的装卸。对刀块的工作表面与 定位元件之间应有一定的位置精度要求，即应以定 位元件的工作表面或对称中心作为基准，来校准其 与对刀块之间的位置尺寸关系。
采用对刀块对刀，加工精度一般不超过IT8级。 当精度要求较高，或者不便于设置对刀块时，可以用 试切法、标准件对刀法或者百分表来校正定位元件相 对于刀具的位置。
常用的矩形定向键有两种结构。一种在侧面开有 沟槽或台阶将定向键分为上下两部分，如下图（a）所 示。其上部尺寸按H7/h6与夹具体上的键槽配合，下部 宽度尺寸为b，常按H8/h8或H7/h6与工作台上的T形槽 配合；另一种上没有开出沟槽或台阶，如下图（b）所 示，其上下两部分尺寸相同，定向精度不高。
2．定向键（定位键）
为确定夹具与机床工作台的相对位置，在夹具 体底面上应设置定向键。定向键与铣床工作台上的 T形槽配合确定夹具在机床上的正确位置；同时它 还能承受部分切削力，有利于减轻夹紧螺栓的负荷， 增加夹具的稳定性。
定向键安装在夹具底面的槽中，一般用两个，并 安装在一条直线上，其距离应尽量远些，小型夹具也 可使用一个断面为矩形的长键作为定向键。定向键有 矩形和圆柱形两种。
3．仿形进给式铣床夹具
类夹具主要用在立式铣床上进行机械仿形加工。 仿形运动是在加工过程中，利用靠模在主进给运动 的基础上使工件获得辅助进给运动而形成。
铣床专用夹具
铣床专用夹具
班级：成型二班
铣床夹具如图所示，本夹具主要用来粗铣变速箱箱体前上端面。
由零件图可知工艺孔的轴线有垂直度的要求，从定位和加紧的角度来看，本工序中，定位基准是下平面，设计基准也是要求保证上、下两平面的平行度要求，定位基准与设计基准重合，不需要重新计算上下平面的平行度，便可保证平行度的要求。
因此，本工序只需保证下平面放平就行，即保证下平面与两定位板正确贴合就行了。
为了提高加工效率，现决定用两把铣刀在上平面同时进行粗铣加工。
同时采用手动夹紧。
本夹具是在铣床上使用的，因此，用于定位的螺钉不但要起定位的作用，还要用于夹紧，来保证工件在加工过程中不产生振动。
定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。
其距离尽可能布置得远些。
通过定向键与铣床工作台U形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面放置正确。
定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹具螺栓的负荷，加强夹具在加工过程中的稳固性。
夹紧装置采用移动的A型压板来夹紧工件，采用移动压板的好处就是加工完成后可以将压板松开，然后退出一定距离把工件取出。
铣床夹具
• 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ΔD：
–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：Φ12H8 ES=+27μm EI=0μm 轴：Ф12g6 es=-6μm ei=es-IT6=-17μm
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。
–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。
图 9-81 对刀塞尺
第二部分 铣床夹具设计实例分析
ห้องสมุดไป่ตู้
研究原始资料,明确设计任务
专用夹具-铣床夹具ppt课件
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三.专用铣床夹具
直 线 进 给 式
铣床 夹具
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三.专用铣床夹具
直 线 进 给 式
铣 床 夹 具
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三.专用铣床夹具
直 线 进 给 式
铣 床 夹 具
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三.专用铣床夹具
2.圆周进给式铣床夹具特点
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一.铣床
立式铣床的运动
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一.铣床
普通立式铣床
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一.铣床
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一.铣床
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一.铣床
龙门铣工作图
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一.铣床
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二.常用铣床夹具
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二.常用铣床夹具
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二.常用铣床夹具 平口钳
分固定侧与 活动侧，固 定侧与 底面作为定 位面， 活动侧用于 夹紧。
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二.常用铣床夹具 正弦平口钳
一次多件安装的夹具广泛用于成批生产或大量生产 的中、小零件加工。它可按先后加工，平行加工，或平 行—先后加工等方式设计铣床夹具，以节省切削的基本 时间或使切削的基本时间重合。
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三.专用铣床夹具
直 线 进 给 式
铣 床 夹 具
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三.专用铣床夹具
直 线 进 给 式
铣 床 夹 具
（1）定位元件序号5和3
铣床夹具
1
上次课的主要内容
1.车床夹具的类型 2.车床夹具设计要点
本次课程的重点
1.铣床夹具的类型 2.铣床夹具的结构 3.铣床夹具的设计要点
2
一.铣床
铣床 的运 动
铣床 的加 工范 围
(1)立式铣床的运动 (2)普通立铣式床 (3)数控立铣式床 (4)龙门铣 (5)龙门铣工作图
铣床夹具设计基础理论知识
铣床夹具设计基础理论知识 1.2 铣床夹具的设计要点
铣床夹具体
铣床夹具设计基础理论知识
1.2 铣床夹具的设计要点 4.工件在夹具中的布置
工件在夹具中的布置，除考虑定位、夹 紧等因素外，还应使切削行程尽可能小。 如图所示是工件布置的优劣对比。
铣床夹具设计基础理论知识
1.2 铣床夹具的设计要点
工件在夹具中 布置的优劣对比
铣床夹具设计基础理论知识
1.2 铣床夹具的设计要点
5.防止铣刀与夹具 碰撞，如图所示。
机床夹具设计
1.1铣床夹具的主要类型
全部辅助时间 与机动时间重合 的转盘铣床夹具
铣床夹具设计基础理论知识
1.1铣床夹具的主要类型
靠模 铣床夹具
铣床夹具设计基础理论知识
1.2 铣床夹具的设计要点
1.对刀元件： 2.连接元件：
床夹具设计基础理论知识
1.2 铣床夹具的设计要点
3.铣床夹具的夹具体 由于铣刀是多刃刀具，切削力大，铣削
机床夹具设计
铣床夹具设计基础理论知识
1.1铣床夹具的主要类型
多件装夹 的铣床夹具
铣床夹具设计基础理论知识 1.1铣床夹具的主要类型
多工位装夹 的铣床夹具
铣床夹具设计基础理论知识
1.1铣床夹具的主要类型
双工位回转 铣削的铣床
夹具
铣床夹具设计基础理论知识
1.1铣床夹具的主要类型
料仓式 铣床夹具
铣床夹具设计基础理论知识
振动大，因此设计铣床夹具的夹具体时，除 考虑一般夹具体的设计要点外更应注意提高 夹具体的刚性和工作稳定性。因此应尽可能 控制铣床夹具夹具体的高度，降低承受切削 力的部位，适当增大夹具体底面尺寸，以提 高夹具工作稳定性，一般控制夹具体高度H 与宽度B之比≯1～1.25，在承受切削力等外 力的部位，酌情增加夹具体壁厚或增设加强 筋板，以提高夹具体的刚度。
铣床夹具原理
铣床夹具原理
铣床夹具原理是通过夹具夹持工件，使得工件与铣刀在铣床上相对运动，完成各种加工操作的设备。
夹具通过紧固工件，使其在铣床上具有稳定的位置和姿态，以保证加工的精度和效率。
夹具的原理是依靠夹紧力和支撑力来固定工件。
夹紧力是夹具对工件产生的压力，通过夹具上的螺旋机构或液压系统调节，可以使工件受到夹持并保持稳定。
支撑力是夹具提供给工件的支撑力，可以防止切削力产生的振动和变形，保证加工质量。
夹具的结构设计要考虑工件的形状、尺寸和工艺要求。
常见的夹具类型有平口夹具、万能夹具、分度头夹具等。
平口夹具适用于平面、孔加工等工艺；万能夹具适用于各种形状和尺寸的工件；分度头夹具适用于旋转对称的工件加工。
夹具的使用要注意安全和操作规范。
工件必须正确放置在夹具上，并且夹具的螺旋机构或液压系统必须正常工作，确保工件受到足够的夹紧力和支撑力。
操作人员要根据加工要求选择合适的夹具，并进行必要的调整和维护。
1_第八章 铣 床 夹 具
第一节
铣床夹具的作用、分类和组成
5.导向件
在夹具上起引导刀具作用的零部件，加工时起导向作用，使刀具
相对工件保持正确的位置。 6.其他元件 由于对工件的加工要求不同，夹具上有时还需要增加一些其他元 件。
第二节
工件定位原理和定位元件
一、工件定位基本原理
1.工件的六个自由度
工件在空间直角坐标系中共有六个自由度，即沿x、y及z三个坐
依靠夹具，能大量减少工件的找正时间和装卸时间，缩短辅助时 间，从而提高劳动生产率。
第一节
铣床夹具的作用、分类和组成
3.扩大通用机床的工艺范围
采用专用夹具可以扩大通用机床的工艺范围，做到一机多用，从
而缓解机床负荷不均或设备短缺的矛盾。 4.降低对操作工人的技术等级要求 夹具的应用使工件的装夹、操作大为简化，使一些技术等级低的 技工有可能胜任技术水平要求较高的复杂工件加工任务。 5.减轻操作者的劳动强度和保证生产安全
第三节
常用装夹方法中的定位和定位误差
(1)圆柱销和定位套轴线处于铅垂位置时的定位误差 如图8-25所 示，一般定位元件都和平面联合定位，限制工件的五个自由度。
图8-25 用销或轴定位时的定位误差
第三节
常用装夹方法中的定位和定位误差
(2)圆柱销和定位套轴线处于水平位置时的定位误差 在轴线处于 水平位置时，由于工件的重力作用，间隙处在下方的几率较多， 但也有机会处在其他方位。
第四节
工件的夹紧和夹紧机构
1)主要夹紧力的方向应尽量指向工件的主要定位基准表面。 2)夹紧力的方向应尽量与切削力、重力方向一致，这样有利于减
小夹紧力。
3)夹紧力的方向应使工件变形尽可能小。 2.夹紧力作用点的确定
图8-26 夹紧力作用点的合理选择 a)不合理 b)、c)合理
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定向键通过与铣床工作台上的形槽配合确定夹 具在机床上的正确位置;还能承受部分切削扭 矩，减轻夹紧螺栓的负荷，增加夹具的稳定性， 因此平面夹具及有些专用钻镗床夹具也常使用。
定位键用螺钉固定在夹具底面的纵向槽中
夹具
定 向 键
铣床工作台
1）定位键 作用： 通过定位键与铣床工作台上T形槽的配合，确 定夹具在机床上的正确位置。 定位键还可承受铣削时所产生的切削扭矩，减 轻夹具固定螺栓的负荷，加强夹具在加工过程 中的稳固性。
紧符号
定位元件6 可调支承
定位元件9：带端面的长定位销 （间隙配合)
可调支承6
夹紧元件：卡爪2，3，高度可调的螺旋压板机 构10
3.夹具如何与机床相连
夹具体上装定位键与工作台T型槽配合
两端开U型耳座让T型螺栓穿过工作台， 再用螺母与螺栓配合以加强安装的平 稳性
定位键
U型耳座
对刀块
分度头的作用： 1) 用各种分度方法(简单分度、复式分度、差 动分度)进行各种分度工作。 2)把工件安装成需要的角度，以便进行切削加 工(如铣斜面等)。 3)铣螺旋槽时，将分度头挂轮轴与铣床纵向工 作台丝杠用“交换齿轮”联接后，当工作台移 动时，分度头上的工件即可获得螺旋运动。
夹具体
1、2夹具 3双工位转台 4铣刀 5工作台
1工件 2铣刀 3回转工作台
（三）铣床夹具主要设计要点
1..夹具如何与机床相连？即保证它 在铣床上的位置是正确的。 3.如何提高效率，迅速确定刀具的 位置和方向？
铣床夹具设计要点
5.用圆形转台安装 当铣削一些有弧形表 面的工件，可通过圆 形转台安装
（二）铣床夹具的类型
夹具安装在工作台上 工件随工作台作进给运动 根据工件的进给方式，夹具分为两种类型： 1.直线进给式夹具 2.圆周进给式夹具
专用铣床夹具分析
定位元件 夹紧元件
对刀元件
连接元件
1.定向（位）键 定夹具在机床的位置
2.对刀块－－定刀具与夹具 的位置
1.铣床夹具的夹具体 （1）夹具体的高度与宽度比例为H/B≤1～ 1.25为宜。 有时要加强筋。
（2）工件上待加工表面尽可能靠近工作台， 使夹具高度尽可能降低。这样，使夹具更稳固， 并能减少振动。 （3）铣削力一般应由夹具体来承受，而不应 直接对着夹紧元件作用。
H7/h6
其它场合
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。
夹具体比较宽，夹具体上还需要提供两个穿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。
3.对刀（块）元件
作用：对刀元件是铣床夹具的重要组 成部分，有了对刀元件，可以准确迅 速地调整好夹具与刀具的相对位置。 对刀装置由：对刀块、塞尺组成。 对刀元件结构尺寸均已标准化
3mm 铣刀 塞尺
工件
加工尺寸的公差 为0.4mm
？ 对刀块
50±0.2
若塞尺尺寸为3mm
则对刀基本尺寸＝50－3＝37 对刀公差取加工公差的1/4，即为0.1mm 标为对称偏差的形式：37±0.05mm
定位面
：
小结
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。
心轴定位－－限制2个自由度
夹紧－ 开口垫圈 ＋螺母
对刀块
直角对刀块
(四)专用铣床夹具的结构分析
1.杠杆铣斜面夹具 铣两斜面 工序要求：6，138°18’ 刀具：角度铣刀 非标准对刀块
1.定位分析 限制5个自由度：
z z Y、Y
x
Z
X 1
Y
4
1
Y
x、x、z、z
y
选择的定位基面： 22H7孔及一端面、圆弧面 选择定位元件：带端面的定位销、可调支承 2.选择夹紧位置和夹紧方式
设计铣轴上键通槽夹具
X51铣床
键槽铣刀，立铣刀或三 面刃铣刀（用卧式铣床）
夹具体
b
X51铣床查表格
（T槽宽度，a=14,b=24 螺栓直径d=12 决定座耳尺寸D=14,R=7,R1=15，L=20,H=36）
H
定位元件与夹紧元件的选择
定位：带台肩的心轴 平面定位－－限制3个自由度
定位键的形式 常用定位键的断面为矩形 矩形定位键结构及尺寸已标准化，设计时应根 据铣床工作台T形槽尺寸选定。 先查铣床T形槽尺寸－－再查定位键元件尺寸
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，其极限偏差可选h6或h8。夹 具体上用于安装定位键的槽宽B2与B尺寸相同， 极限偏差可选H7或Js6。 为了提高精度，可选用B型定位键，
2.铣床夹具的安装
一般在夹具底座安装两个定位键， 定位键嵌入T形槽中 再用T形螺栓和垫圈、螺母将夹具体夹紧在工 作台上。
1.定向键 定向键也称定位键，安装在夹具底面的纵 向槽中，一般用两个，安在一条直线上，其距 离越远，导向精度越高，用螺钉紧固在夹具体 上。
铣床工作台的T形槽
厚度：1，3，5mm
厚度：Φ 3，Φ5mm
对刀块的位置尺寸
总装图上要标注的尺寸 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1/3~1/5。
4.用分度头安装 铣削加工各种需要分度工作的工件，可用分度头安 装，
分度头的安装与调整： 1 . 分度头主轴轴线与铣床工作台台面平行度 的校正 。用直径40mm 长400mm 的 校正棒 插入分度头主轴孔内，以工作台台面为基准， 用百分表测量校正棒两端，当两端 值一致时， 则分度头主轴轴线与工作台台面平行。
第八章第4节之 铣床夹具
徐媛媛 08.05.04
（一）铣削加工常用的装夹方法
1.用平口钳安装 小型和形状规则的工件多用此法安装，
2.用压板安装 对于较大或形状特殊的工件，可用压板、螺栓直 接安装在铣床的工作台上，
3.用夹具安装 利用各种简易和专用夹具安装工件可提高生产效率 和加工精度。
（1）对刀块
a圆形对刀块，用于加工平面时对刀 b方形对刀块，用于调整组合铣刀的位置
c为直角对刀块，用于加工两相互垂直面或铣槽时的对刀 d为侧装对刀块，用于加工两相互垂直面或铣槽时的对刀
对刀块使用图例
2）塞尺：平塞尺、圆塞尺
使用对刀装置对刀时， 在刀具和对刀块之间用 塞尺进行调整，以免损 坏切削刃或造成对刀块 过早磨损。
夹具体设计 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，夹具体不仅要有足够的刚 度和强度，其高度和宽度比也应恰当，一般有 H/B≤1～1.25，以降低夹具重心，使工件加工表面尽 量靠近工作台面。此外，还要合理地设置加强筋和耳 座。 若夹具体较宽，可在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。
4.对刀块及对刀尺寸
对刀块
2.双件铣键槽专用夹具
小结铣床专用夹具的一般特点
连接元件定位键 对刀块和塞尺