典型夹具的结构

5.4.1 典型车床夹具的结构

车床夹具主要用于加工零件的内外圆柱面、圆锥面、回转成形面、螺纹面以及端平面等。在加工过程中，夹具安装在机床主轴上，带动工件一起转动。为了扩大车床的使用范围，也可将夹具安装在床身和拖板上。

根据结构的不同，车床夹具可分为卡盘类车床夹具、花盘类车床夹具、心轴类车床夹具等。

1.卡盘类车床夹具的结构

采用卡盘类车床夹具的零件大部分是回转体或对称零件，因此，卡盘类车床夹具的结构基本是对称的，回转时的不平衡影响较少。

图5－52所示夹具用于车床上加工汽车前钢板弹簧支架的内孔、凸台和端面。工件以后端面靠在可换卡爪内端面上，由另外四个侧面与四个卡爪接触定心夹紧。当拉杆螺钉由汽缸活塞杆带动左拉时，通过连接套6带动压套10左移，推动钢球4的外锥套3，使上下两杠杆2绕固定支点摆动，拨动上下两个可换卡爪7同时向中心移动夹住工件，此时外锥套3停止移动。由于压套10继续左移，迫使钢球4沿外锥套3斜面向内滑动，压向内锥套5，迫使内锥套5左移，从而左右面可换卡爪7也向中心移动，四个卡爪同时定心并夹紧工件。

图5－52 四爪定心夹紧车床夹具

1—夹具体；2—杠杆；3—外锥套；4—钢球；5—内锥套；6—连接套；7—可换卡爪；8—连接块；9—卡爪；10—压套

2.花盘类车床夹具的结构

花盘类车床夹具的基本特征是夹具体为一个大圆盘形零件。在花盘式夹具上加工的工件一般形状都比较复杂。

图5－53所示夹具用于车床上镗柴油机机油泵体的两平行孔。工件以底面和两孔定位，用两个转位压板及一个压块夹紧。转盘5上有定位销3，过渡盘1上有两个销孔。镗好一个孔后，松开锁紧转盘的螺钉，拔出定位销3，使转盘转动180°，再将定位销插入另一销孔中，锁紧转盘即可镗另一孔。

图5－53 花盘类车床夹具

1—过渡盘；2—配重块；3—定位销；4—防屑铁片；5—转盘

3.心轴类车床夹具的结构

心轴类车床夹具多用于工件以内孔为定位基准加工外圆柱面的情况。心轴以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用拉杆拉紧。

图5－54所示夹具以莫氏锥柄装于车床主轴锥孔中，车削薄壁套端面和外圆。工件以阶梯内孔及端面在弹簧夹头2和夹具体1的端面上定位。使用时，拧紧螺母4，通过滑套3和弹簧夹头2，将工件定心、夹紧。

图5－54 心轴类车床夹具

1—夹具体；2—弹簧夹头；3—滑套；4—螺母；5—薄壁套（工件）

5.4.2 典型铣床夹具的结构

铣床夹具主要用于加工零件上的平面、键槽、齿轮、成形面及立体成形面等。铣床夹具的夹紧力及它对各部分的刚性和强度的要求也较高。铣床夹具中一般必须有确定刀具位置及方向的元件（通常为对刀装置），以保证夹具、机床与刀具的相对位置。铣床夹具必须用T形螺栓紧固在机床工作台上，并且用定位键来确定机床与刀具的位置。

1.直线进给式铣床夹具的结构

这类夹具安装在铣床的工作台上，加工中工作台是按照直线进给方式运动的。可以采用多件装夹或多位置加工。如图5－55所示的夹具，一次装夹三个工件。工件以底面、槽、端面在夹具体3和定位块6上定位。拧紧螺母5，通过螺杆带动浮动杠杆10，即能使两个压板4、8均匀地同时压紧工件。对刀块2用来确定刀具和夹具体之间的位置；定位键1连接夹具与机床，确定夹具与机床的位置。

图5－55 直线进给式铣床夹具

1—定位键；2—对刀块；3—夹具体；4，8—压板；5—螺母；6—定位块；7—螺栓；9—支承钉；10—浮动杠杆

2.圆周进给式铣床夹具的结构

这种夹具通常安装在具有回转工作台的铣床上，在工作台上可以沿圆周依次布置若干工作夹具，依靠工作台转动，将工件依次送进切削区，工件离开切削区后即被加工好，从而进行连续铣削。在非切削区内，可以卸下加工好的工件，并且装上待加工的工件。如图5－56所示，夹具2依次装在工作台1的圆周上，工件直接装在夹具中。工作台按箭头方向旋转，从而将夹具依次送入双轴铣头的切削区域。工件经粗、精铣削后便离开切削区域，于是操作者便可取下铣好的工件，另装上待铣工件。夹紧装置可以是手动、气动、液动或电动的。

3.靠模夹具的结构

带有靠模的夹具称为靠模夹具，它用于专用或通用铣床上加工各种非圆曲面、直线曲面或立体成形面。靠模的作用是使工件获得辅助运动。按照主进给运动的方式，靠模铣夹具分为直线进给（见图5－57）和圆周进给（见图5－58）两种。如图5－57所示，靠模3与工件4分别装在机床工作台上的夹具中。滚子滑座5和铣刀6连接成一体，且保持两者轴线间距离不变。这个滑座组合体在重锤或弹簧拉力的作用下，使滚子1压紧在靠模3上，铣刀2保持与工件4接触。当工作台做纵向直线进给（如图中箭头S所示方向）时，靠模3推动滚子1使滑座组合体产生一横向移动，从而使铣刀按靠模曲线在工件上铣出所需的曲面轮廓。

图5－56 圆周进给式铣床夹具的工作原理示意图

1—工作台；2—夹具；3—粗铣刀；4—精铣刀

图5－57 直线进给式靠模铣夹具的工作原理图

1—滚子；2—铣刀；3—靠模；4—工件；5—滚子滑座；6—铣刀滑座

图5－58 圆周进给式靠模铣夹具

1—滑座；2—回转工作台；3—靠模；4—工件；5—铣刀；6—滚子

4.对刀装置

铣床夹具在工作台上安装好后，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位置能迅速而正确地对准，在夹具上还可以采用对刀装置。对刀装置是由对刀块和塞尺等组成，其结构已标准化。如图5－59是对刀装置的使用简图。

图5－59 对刀装置

1—对刀块；2—对刀平塞尺；3—对刀圆柱塞尺

5.4.3 典型钻床夹具的结构

许多零件上都有各种不同用途的孔需要加工。在钻床上进行孔的钻、扩、铰、锪、攻螺纹加工时所用的夹具称为钻夹具，也称钻模。

钻床夹具上均设置钻套，用以保证被加工孔的位置精度。在实际生产中，钻床夹具应用较广，而且结构形式也多，通常分为固定式钻模、翻转式钻模、回转式钻模、盖板式钻模和滑柱式钻模。

1.固定式钻模的结构

固定式钻模在使用过程中钻模板的位置固定不动，一般用于摇臂钻床、镗床、多轴钻床上。

固定式钻模用于立式钻床时，一般只能加工单孔；用于摇臂钻床时，则常加工位于钻削方向上的平行孔系。固定式钻模的钻孔精度比较高。

如图5－60所示为钻斜孔用的固定式钻模机构，这个钻模的夹具体采用焊接结构，夹具体底板1的四周都留出可供固定的部位，如图中箭头所示。此外工件是以两孔和一平面为定位基准，而夹具上则相应采用圆柱定位销4和削边定位销3以及倾斜支承板来定位。为了便于工件的快速装卸，这里还采用了快速夹紧螺母5。因为加工的是斜孔，工件斜装后，加工部位离钻模板较远，所以采用了下端伸长并且呈斜面形状的特殊快换钻套6。而且钻套尽可能接近加工面，以保证刀具能有良好的起钻和导引条件。但这样却使工件装卸困难，故采用快换钻套，以便于装卸工件。

图5－60 固定式钻模

1—夹具体底板；2—平面支承；3—削边定位销；4—圆柱定位销；5—快速夹紧螺母；6—快换钻套

2.翻转式钻模的结构

为了减少工件装夹次数，提高工件上各孔之间的位置精度，对于加工工件上分布在几个方向的孔来说，可采用翻转式钻模。它是一种转动夹具，只是没有转轴和分度装置。

翻转式钻模适用于加工精度要求不高、生产批量中等的场合。

图5－61所示为加工一个套类工件12个螺纹底孔所用钻模。工件以端面E和内孔φ50H8分别在夹具定位件2上的面E和销φ30g6圆柱面上实现定位，限制5个自由度。用削扁开口垫圈3、螺杆4和手轮5对工件进行压紧，就可钻底孔φ4.2mm的所有螺纹。先钻完圆周上的六个径向孔，只需翻转五次，然后再将钻模翻转为轴线垂直向上，即可钻端面上的六个孔。翻转式钻模适用于加工精度要求不高、生产批量中等的场合。

3.回转式钻模的结构

回转式钻模的主要特点是回转式钻模的钻模体可按分度要求绕一定的轴（水平轴、立轴、斜轴）每次转过一定角度，因此回转式钻模都带有分度装置。回转式钻模主要适用于加工围绕回转轴线分布的轴向或径向的孔系，特别适于加工无法采用翻转式钻模的大型多孔零件。

图5－62所示为回转式钻模，夹具上则分别以定位心轴7和分度板6的端面来定位。工件在夹具上定好位后，便可以将开口垫圈9插入工件端面与夹紧螺母8之间，然后拧紧螺母，即可将工件夹紧。由于开口垫圈9在装卸工件时需插入和拔出，所以它是一个未被固定在夹具体上的自由元件。为了防止丢失，用链条10将开口垫圈9拴在分度板6上。

图5－61 翻转式钻模

1—夹具体；2—定位件；3—削扁开口垫圈；4—螺杆；5—手轮；6—销；7—沉头螺钉

图5－62 回转式钻模

1—夹具体；2—锁紧螺母；3—衬套；4—分度定位器；5—钻模板；6—分度板；7—定位心轴；8—夹紧螺母；9—开口垫圈；10—链条

4.盖板式钻模的结构

盖板式钻模是最简单、最原始的钻模，由钻孔前钳工快速划线样板演变而来。它没有夹具体，定位用的定位元件和夹紧装置全部安装在钻模板上。其结构简单轻巧，清除切屑方便，但每次必须从工件上装拆，比较费事，适用于体积大而笨重的工件。如图5－63所示为一种在机座上钻孔用的盖板式钻模。

图5－63 盖板式钻模

1—螺钉；2—滚花螺钉；3—钢球；4—钻模板；5—滑柱；6—锁圈

5.4.4 典型镗床夹具的结构

1.镗模的结构

镗床夹具又称为镗模，是一种精密夹具，主要用来加工箱体类零件的精密孔系。镗模依靠专门的引导元件——镗套来引导镗杆，从而保证所加工孔有很高的位置精度。镗模不仅应用在镗床上，还可以应用在摇臂钻床和组合机床上。

镗床夹具一般由四部分组成，即定位元件、夹紧装置、引导元件（镗套）、夹具体（包括镗模支架和镗模底座）。

图5－64所示为加工磨床尾座孔用的镗模。镗模上有两个引导镗刀杆的支承，并分别设置在刀具的两侧，镗刀杆9和主轴之间通过浮动接头10连接。工件以底面、槽及侧面在定位板3、4及可调支承钉7上定位，限制工件的全部自由度。采用联动夹紧机构，拧紧夹紧螺钉6，压板5、8便同时将工件压紧。镗模支架1上装有滚动回转镗套2，用以支承和引导镗刀。镗模以底面A安装在机床工作台上，其位置用B面找正。

2.镗套的结构

镗套的结构与被镗孔的几何形状、尺寸精度以及表面粗糙度有很大关系。镗套的结构决定了镗套位置的准确度和稳定性。

图5－64 加工磨床尾座孔用镗模

1—支架；2—镗套；3，4—定位板；5，8—压板；6—夹紧螺钉；7—可调支承；9—镗刀杆；10—浮动接头

（1）固定式镗套 固定式镗套的结构和一般钻套基本相似。它固定在镗模支架上而不能随镗杆一起转动。其优点是外形尺寸小，结构紧凑，制造简单，容易保证镗套中心位置的准确。固定式镗套只适用于低速加工。如图5－65所示为标准式固定镗模的两种结构形式。

图5－65 标准式固定镗套

（2）回转式镗套 回转式镗套在镗孔过程中随镗杆一起转动，镗杆与镗套之间无相对转动，只有相对移动。下镗套应该采用回转式。

按所用轴承形式的不同，回转式镗套可分为滑动镗套和滚动镗套，如图5－66所示。

图5－66 回转式镗套

1—轴承套；2—镗套；3—键槽；4—镗模支架；5—轴承盖；6—滚动轴承；7—镗套

由滑动轴承来支承的镗套称为滑动镗套。其特点是：径向尺寸较小，因而适用于孔心距较小而孔径却很大的孔系加工；减振性好，有利于提高加工精度；承载能力较大；如果润滑不充分或镗杆的径向负荷不均衡，则易使镗套和轴承咬死；工作速度不能太高。

使用滚动轴承作为支承的镗套称为滚动镗套。其特点是：采用滚动轴承结构，润滑要求比滑动镗套的低，可在润滑不充分时取代滑动镗套；可按需要调整径向和轴向间隙，还可用使轴承预加载荷的方法来提高轴承刚度，因而可以在镗杆径向切削负荷不平衡的情况下使用；镗杆转速可以很高，但其回转精度受滚动轴承本身精度的限制，一般比滑动镗套要低一些；其结构尺寸较大，不适用于孔心距很小的镗模。

3.浮动卡头与镗杆的结构

为了避免镗床主轴与镗套不同心而影响加工精度，一般采用浮动卡头连接主轴与镗杆。浮动卡头形式如图5－67、图5－68。

图5－67 浮动卡头常用的结构形式

1—镗杆；2—卡头体；3—拨动销

图5－68 组合镗床使用的浮动卡头

1—刀杆；2—拨动销；3—浮动卡头；4—接杆

镗杆是镗床与相应的钻头、镗头、滚压头及组合镗滚头的连接杆。单节杆长有0.5m、1.2m、1.5m、1.7m、2m等，以适用不同机床、不同加工深度的需要。图5－69所示为镗杆引导部分的几种结构，图5－70所示为镗杆引进机构的结构形式。

图5－69 镗杆引导部分的结构

图5－70 镗杆的引进机构