1、 熟悉应用夹具设计、改进的基本知识，通过设计、改进、制作铣床夹具的实例分析，掌握设计、改进和制作铣床夹具的基本方法和技能。1)曲面构成如图2-1所示，工件曲面的母线是直线，直线成形面轮廓类似机翼形状，是由两端连接圆弧、凸非函数曲线段和凹非函数曲线段构成。2)凸非函数曲线和凹非函数曲线可用投影放大的方法在坐标面上求得各点的坐标值，若设定机翼型曲面两端的连接圆弧的中心连线为曲线轮廓的X轴，小圆弧的中心为坐标原点，如图2-2所示，机翼形曲线位于X轴的上方和下方，获取的坐标值可作为制作模型的数据。1.图样分析要点图2-1复杂成形面工件实例图2-2非函数曲线放大投影示意表2-1工件非函数曲线坐标数据示例
2、表1)仿形夹具的结构如图2-3所示，模型的结构见图2-4，上模用于铣削凸形曲线1，下模用于铣削凹形曲线2。2.夹具结构设计方案图2-3仿形装置的结构示意图1滚轮2模型3可调仿形杆4铣刀5工件6滑板7底座8回转盘9转盘座10滚轮接触压力调节弹簧图2-4非函数曲线仿形模型零件图2)工件的叶片有等分要求，安装工件的夹具部分采用回转盘结构，回转盘与转盘座之间设置等分装置，本例采用滚柱对定等分装置，如图2-5所示。图2-5滚珠对定等分机构示意1滚柱2弹簧3等分定位孔4导出滚道1)制作模型时，根据备用数据表的数据，在卧式铣床上采用夹角较小的角度铣刀按坐标值逐次铣削，铣成的模型表面有阶梯状的痕迹，可由钳工精
3、细修正后使用。2)为了确保仿形铣削的精度，安装和调整仿形装置时应注意：仿形装置的滑板导轨应与工作台横向平行。模型与铣刀中心的纵向相对位置尺寸，应等于滚轮中心与工件加工部位的纵向位置尺寸。1.夹具制作加工、调整要点 弹簧压缩量应根据铣削力的大小确定，通常可进行试铣，只要在铣削过程中滚轮能始终紧贴模型表面即可。仿形杆的长度根据铣刀与工件的横向相对位置调整确定，但需注意滚轮轴线与垂向平行，仿形杆必须用螺母可靠紧固。1)工件的划线可由钳工完成，划线步骤如图2-6所示，一般需要制作与机翼形状相同的样板。2.夹具调试、验证加工要点图2-6复杂成形面工件划线步骤a)划垂直中心线b)划机翼片等分位置线c)划机
4、翼片外形线2)铣削找正时，应将回转盘对定在某一等分位置上，通过转动工件，使某一机翼形片的等分划线与工作台纵向平行。3)粗精铣分开，利用粗铣可以校核成形面的形状、位置和滚轮接触压力等。4)注意采用逆铣方式，凸曲面1由机翼大端铣入，凹曲面2由机翼小端铣入。1)轮廓曲线检验时，用专用样板检验。2)机翼形片的位置通常按划线目测检验。3)各机翼形片形状检验合格后，工件曲面的等分可用百分表借助等分盘对定装置复核检验凸曲面的最高点，由百分表示值差确定等分误差。1)成形面表面粗糙度误差大的原因是：除常规原因外，还有滑板导轨间隙不适当、滚轮接触压力调整不适当等。1.验证铣削加工测量检验要点2.验证铣削加工质量分
5、析要点2)成形面轮廓形状、位置误差大的原因是：模型与铣刀的纵向距离不等于滚轮与工件加工部位距离、划线错误、滚轮接触压力过小、滚轮轴线与垂向不垂直、滑板移动有阻滞、铣削时精铣余量少等。图2-7联轴器工件简图(1)工件结构分析根据形体分析，联轴器是一个两端有台阶的削扁盘状零件。(2)斜槽锁紧功能分析斜槽起锁紧作用，当斜槽在M10螺钉作用下变窄合拢时，与?24mm孔配合的轴会因?24mm孔收缩而被锁紧。(3)铣削工序和铣削方式分析1)由于应力分布的因素，铣削斜槽后可使工件产生较大的变形，因此铣削斜槽工序应设置在工件上其他所有加工完成后才能进行。2)斜槽的宽度为3mm，与中间?24mm孔贯穿，根据槽宽
6、和铣削位置的特点，宜采用锯片铣刀在卧式铣床上铣削。(4)斜槽形位技术要求分析斜槽在工件上贯穿孔?24mm，槽宽3mm。(1)工件定位基准和方式分析根据工件加工工艺，斜槽加工应在其他加工完成后进行，因此定位基准为?24mm孔和与其垂直的台阶端面，为了控制其角向位置，便于工件夹紧，应采用完全定位方式。(2)定位精度分析?24mm孔精度等级(H7)比较高，若采用H7/h6配合，可达到间隙配合要求，最大间隙仅为0.034mm。(3)工件夹紧部位和方式分析根据工件的形体特征，可归属于套类零件完全定位后的夹紧。(4)夹紧力分析夹紧力通过垫圈传递给工件，指向端面定位基准，夹紧力为均布力，作用在工件的实心部位
7、，不会引起工件变形而影响零件精度。(1)简易夹具设计制作试制加工联轴器斜槽时，一般可设计制作台阶心轴装夹工件，如图2-8所示。图2-8联轴器简易铣夹具装夹示意1)定位方式设计。2)夹紧方式设计。3)使用方法。4)心轴制作工艺：备料粗车外圆调质处理两端打中心孔两顶尖定位半精车外圆半精车定位部位外圆和环形端面车顶端螺纹精车定位外圆和环形端面检验入库。(2)简易夹具的缺陷分析1)刚性差，容易引起铣削振动。2)夹紧方式不够合理。3)工件装拆比较麻烦，操作时需松开心轴螺母，移动尾座顶尖，才能装拆工件。4)夹具构成不紧凑，属于组合使用的形式可能产生的累积误差比较大。5)找正工件和铣刀的切削位置比较麻烦，需
8、预先用试件找正，或在首件加工时依据划线找正。(1)改进方案1)为了防止铣削振动、保证定位精度，根据工件图样上各平面与?24mm孔的位置精度，主定位面应设置在?110mm的B基准面上以限制工件3个自由度，定位部位尽量靠近铣削位置和?110mm外圆处。2)为了保证工件的斜槽尺寸精度，以?24mm孔和6mm键槽配键定位，限制工件的另外三个自由度，以使工件达到完全定位。3)夹紧力作用在主定位平面上，指向主要定位基准，尽量靠近?110mm外圆处，可以施加较小的夹紧力而达到夹紧要求。4)因在卧式铣床上铣削斜槽，因此工件定位平面应垂直于工作台面和纵向进给方向。5)为了便于操作调整，在夹具上设置对刀装置。6)
9、为了便于夹具安装，在夹具底部设置定位平键。(2)夹具设计和制作改进方案的夹具示意如图2-9所示。1)夹具体设计。2)定位元件设计。图2-10专用夹具定位销3)夹紧机构设计。4)夹具与机床的定位设计。5)夹具与刀具的定位设计。6)绘制夹具总图，标注主要尺寸，标注主要技术条件，在标题栏内列出所有的零部件。7)绘制自制件的图样，并编制简单的制造工艺。夹具体1制造工艺：铸造备料粗铣底面粗铣定位键槽铣穿装螺钉的半封闭直槽铣半封闭槽凸台平面粗铣正面各凸台面粗铣对刀块凸台平面磨底平面磨定位键槽侧面磨正面各凸台面磨对刀块凸台面镗压板套筒安装孔镗定位销孔钻各螺钉孔铣削让刀槽检验入库。定位销8制造工艺：圆钢备料粗
10、车两级外圆、台阶、直槽、端面和倒角半精车各部分铣槽钻台阶穿孔淬火磨外圆和导向倒角磨定位键槽去毛刺检验入库。8)夹具装配工艺：领取所有装配零部件复验自制件的精度装配支承板装配底面定位键装配定位心轴上平键装配定位心轴校正键槽角向位置配作紧固螺钉装配钩形压板部件装配对刀块。9)夹具检验、调整。(1)用百分表检测万能分度头精度1)分度精度检测。调整分度头主轴尾部的开槽螺母，消除主轴轴向窜动，手摇分度手柄能带动主轴转动自如。调整偏心套扇形板，使分度头手柄带动主轴正反向转动具有较小的反向间隙，并在主轴转动一周内无明显松紧现象。使用锥度检验棒检测主轴前端内锥面的形状精度，检验时用涂色对研法检测内锥孔的精度。
11、1.万能分度头的检测方法 使用如图2-11所示的专用检具，专用检具的锥柄1与分度头的主轴前端锥孔配合，专用检具的轴颈2用于找正分度头与检具的同轴度，专用检具的平行测量基准板3用于放置正弦规和标准量块，与轴颈2锥面配合。将专用检具的锥柄插入主轴前端的内锥孔，用百分表检测专用检具的颈部外圆，检测专用检具与分度头回转轴线的同轴度。将分度头手柄定位销插入孔盘某一等分孔圈的定位孔内，用百分表找正平行检测基准板与测量平板平行。图2-11分度精度专用检具a)专用检具b)用正弦规测量c)用等分基准规测量1锥柄2锥面轴颈3平行测量基准板4六角等分量块 若需要检测等分精度，可将专用检具的平行测量基准板拆下，换装所
12、需检测的等分基准量块，如图2-11a所示六角等分基准量块4，即可检测分度头的等分精度。为了多方位的进行检测，可以将等分基准量块随机安装在主轴任意位置，并记录多次检测的误差，可得出最大、最小和平均等分误差，以判断分度头的磨损或损坏情况。2)主轴回转精度检测。选定某一角度，用分度手柄分度，然后用正弦规和量块放置在平行测量基准板基准面上，用百分表检测正弦规测量面，若百分表示值不变，则说明分度角度准确，若百分表在两端示值不一致，则可按正弦计算角度分度误差。如图2-12所示，检测主轴锥孔轴线的径向圆跳动时，在主轴中插入锥柄检验棒，固定百分表，使其测量头触及检验棒表面，a点靠近主轴端面，b点与主轴端面的距
13、离根据分度头的不同规格选定。用分度手柄带动主轴旋转进行检测。为提高检测精度，可使检验棒按不同方位插入主轴重复进行检验。图2-12分度头主轴锥孔轴线的径向圆跳动检测 如图2-13所示，检测主轴轴向窜动时，固定百分表，使测量头触及插入主轴锥孔的专用检验棒的端面中心处，中心处粘上一钢球，旋转主轴检验，百分表读数的最大差值为主轴轴向窜动误差。图2-13检测分度头主轴轴向窜动 如图2-14所示，检测主轴轴肩支承面的端面圆跳动时，固定百分表，使测量头触及轴肩支承面，旋转主轴进行检测。图2-14检测分度头主轴轴肩支承面的端面圆跳动 如图2-15所示，检测主轴轴颈锥面圆跳动时，固定百分表，使测量头触及定心轴颈
14、表面，旋转主轴检验，百分表读数的最大差值作为径向圆跳动误差。图2-15检测分度头主轴轴颈锥面圆跳动(2)使用过程检测1)分度手柄旋转一周，有松紧现象，故障原因有：分度手柄轴与支承孔之间缺少润滑；有毛刺、污物等；孔与轴磨损较大，配合间隙过大。传动齿轮缺少润滑；有污物、毛刺等；齿轮磨损间隙较大。蜗杆与蜗轮啮合区域有污物、毛刺、齿面损坏等。蜗杆轴向间隙调整不当。蜗杆副啮合间隙过小。2)分度头主轴旋转一周，有松紧现象，故障原因有：主轴与回转体支承面之间缺少润滑，有污物等。主轴与回转体支承面局部磨损后面接触精度差。蜗轮局部齿廓磨损。蜗杆轴向间隙调整不当。蜗杆副啮合间隙过小。主轴锁紧装置失灵。3)用三爪自
15、定心卡盘装夹工件的铣削过程中振动大，故障原因有：分度头轴向间隙调整不当，间隙过大。主轴锁紧机构失灵。4)用插入主轴锥孔的锥柄夹具装夹工件，同轴度误差大，故障原因有：主轴与回转体支承面之间缺少润滑，有污物等。主轴与回转体支承面局部磨损后，面接触精度差。主轴轴向间隙过大。主轴锥孔磨损、表面有毛刺等。5)分度手柄正反转动间隙过大，故障原因有：蜗杆蜗轮磨损大，啮合间隙过大。蜗杆轴向间隙过大。分度手柄键槽或平键磨损。传动齿轮磨损间隙过大。(3)拆卸后的目测检查1)检查蜗轮蜗杆。2)检查主轴锥面磨损情况。3)检查主轴内锥孔磨损情况。4)检查蜗轮与主轴配合间隙。5)检查键联接情况。分度头的零件会出现损坏和磨
16、损严重的现象，应按互换的原则进行调换。(1)分度头的装配1)装配蜗杆组件：将偏心套套装在蜗杆轴上，在蜗杆轴肩上安装平键和直齿圆柱齿轮，并用六角螺母锁紧。2.万能分度头的维修2)装配主轴组件：将平键和蜗轮装在主轴轴颈上，用锁紧螺母锁紧。3)装配侧轴箱组件：装配侧轴、平键和螺旋齿轮及锁紧螺母；装配分度手柄传动轴、平键和圆柱正齿轮及锁紧螺母；装配孔盘、连接套和螺旋齿轮及孔盘锁紧螺钉；装配分度叉、弹性圈、平键、分度手柄和分度定位销。4)回转体部件装配：主轴组件从回转体前端装入，在回转体后端套装主轴调整垫片、锁紧螺纹圈，主轴前端装配刻度盘；装配主轴锁紧轴和手柄；装配蜗杆组件，蜗杆组件从侧轴箱一侧装入，在
17、另一侧装配扇形蜗杆脱落手柄。5)装配回转体部件：将回转体部件圆柱定位带与底座内圆弧定位带贴合，回转体用两块弧形压板和内六角螺栓紧固在底座上。6)装配侧轴箱组件：将侧轴箱组件沿回转体和侧轴箱定位台阶装入，用内六角螺栓在侧轴箱下部与底座连接紧固。(2)分度头装配的调整要点1)主轴组件装入回转体时，注意不能碰擦回转体上的主轴锥度滑动轴承。2)蜗杆组件装入回转体时，应注意偏心套转至蜗轮与蜗杆脱开的位置装入，在另一侧装配蜗杆脱落机构及手柄后，可通过顶端的螺母调节蜗杆轴向间隙，通过扇形板带动偏心套调节蜗轮蜗杆的啮合间隙。3)侧轴箱组件装配时，注意螺旋齿轮的啮合位置和啮合间4)侧轴箱组件与底座、回转体组装时
18、，注意微量转动分度手柄，以使圆柱齿轮能顺利啮合，并具有一定的齿侧间隙。(3)分度头的装配精度检验1)主轴组件装配后，蜗轮在主轴上应无轴向和周向间隙。2)蜗杆组件装配后，蜗杆应能转动灵活，但与偏心套内孔之间的间隙应在0.02mm以内。3)侧轴箱组件装配后，松开孔盘锁紧螺钉，侧轴与孔盘应能互相带动，转动灵活且无阻滞。4)主轴组件装入回转体，并经过间隙调整后，主轴锥体部与回转体锥度轴承之间的间隙在0.01mm以内，主轴的跳动误差在0.01mm以内。5)总装后摇动分度手柄，分度头主轴应在360范围内转动灵活且无阻滞；将分度定位销插入圈孔，松开孔盘锁紧螺钉，转动侧轴，分度头主轴应转动灵活且无阻滞。6)脱
19、落蜗杆机构在蜗杆脱离位置，分度头主轴应能用手转动；主轴锁紧手柄处于松开位置，转动分度手柄分度头转动应无阻滞，锁紧后主轴应无法转动；孔盘的锁紧螺钉应能锁紧孔盘，此时侧轴不能转动。(1)确定鉴定时间斜槽专用夹具在改制后，夹具使用一个周期以后(本夹具为中批量生产，按行业标准，中批量生产铣床夹具的周期一般为6个月)；若夹具因不合理使用而造成损坏也应及时进行鉴定维修。(2)确定鉴定测量内容专用夹具的鉴定精度按夹具设计时规定的精度确定，鉴定测量内容可按夹具总图标注的主要尺寸和规定的技术条件确定。1)检测定位元件上定位表面的尺寸1.检测内容和方法 本例平面定位采用安装在定位销两侧的凸台面上的标准支承板，平面
20、定位表面的尺寸由标准支承板的定位表面尺寸保证，可采用目测支承板的磨损和缺损情况，用百分表检测定位表面平面度误差的方法进行鉴定。工件内孔和角向定位采用专用带键槽定位销，定位销的定位表面分为两部分，内孔定位检测定位销圆柱表面，可测量圆柱定位面的直径尺寸和圆柱度误差予以鉴定；定位平键测量平键宽度和定位侧面的磨损情况。机床夹具易损件允许最大磨损值的一般规范见表2-2，支承板和定位销的制造公差按标准定位元件和自制件图样确定。表2-2机床夹具易损件允许最大磨损值的一般规范2)检测定位元件与对刀块之间的尺寸。表2-3铣床夹具的位置偏差与磨损极限(单位：mm)3)检测定位表面与测量基面之间的尺寸。4)检测夹具
21、底面上的定位键宽度尺寸，本例按18mm宽度平键尺寸检验。5)检测对刀塞尺的厚度尺寸，本例按2mm标准塞尺检验。6)检测夹具体和定位销上让刀槽的位置尺寸。7)检测钩形套筒压板的夹紧位置和松夹后的避让位置是否符合要求。8)检测夹紧用的螺母六角磨损情况、螺纹磨损和损坏情况。9)按技术条件检测夹具各定位面与基准面的形位精度。检验夹具支承板定位面5、9的平面度。检验支承板5、9定位面与夹具体1底平面的垂直度、与平键19侧面基准的垂直度。检验定位销8定位圆柱轴线与夹具体1底平面和定位平键19侧面基准的平行度。检验定位销上定位键6与对刀块3对刀基准平面的角度位置。检验对刀块3基准平面与夹具体1底平面的垂直度
22、、与定位平键19侧面基准的平行度。专用夹具维修的主要方法是调换易损件。2.维修方法(1)合理选用虎钳的类型在大批量生产中通常应选用气动或液压虎钳，使用气动或液压虎钳，应熟悉虎钳的结构和调整方法。图2-17液压虎钳1控制阀2活塞3活塞杆4滑板5活动钳口座6滚轮7滚轮座8齿条1.平口虎钳的使用方法与技巧(2)提高虎钳装夹工件定位精度的方法在规范使用标准平口虎钳的基础上，还应注意丝杠螺母安装的位置对工件装夹精度的影响。图2-18平口虎钳丝杠的受力变形示意a)丝杠受压力变形b)丝杠受拉力变形(3)减少虎钳夹紧机构磨损和装夹变形的方法平口虎钳的夹紧机构大多是丝杆螺母传动，通常丝杠由结构钢制成，螺母由铜合
23、金制成，因此虎钳的夹紧机构能传递的夹紧力必须在一定的范围内。(4)灵活应用多种形式的特种钳口根据加工零件的特点，灵活设计制作形式多样的钳口，可以扩大平口虎钳的使用范围，解决铣削加工装夹难题。图2-19采用专用钳口夹紧工件的平口虎钳a)多件夹紧的虎钳口b)夹紧铸件毛坯工件的虎钳口(5)将平口虎钳与其他通用夹具组合这样可以灵活应用，解决多种型面的铣削加工难题。(1)光学分度头的使用方法与技巧光学分度头主要用于检测精度较高的零件，灵活应用工件装夹、测量方法的组合，可使用光学分度头测量花键等分精度、各种角度面的夹角、螺旋槽等的螺旋角和凸轮的升高量等多种较为复杂的工件，尤其需要掌握的是测量数据的处理和换
24、算，以便准确得出测量结果。1)度盘分度误差。2)主轴顶尖与尾座顶尖不同轴引起的误差。2.分度通用夹具的使用方法和技巧3)拨动装置安装不正确引起的误差。4)工件装夹、找正不正确引起的误差。(2)万能分度头的使用方法与技巧1)万能分度头的调整精度是合理使用的基础，在使用前必须对分度头主轴的轴向间隙、蜗杆副的啮合间隙、分度头主轴的轴线位置和分度手柄分度销的位置进行调整。2)避开分度头蜗轮的磨损区域是提高分度头使用精度的重要措施之一。3)设计和制作与分度头主轴联接的各种夹具，如锥柄心轴、借助三爪自定心卡盘连接盘固定的夹具、用三爪自定心卡盘夹持的夹具、采用两顶尖和拨盘装夹的心轴等，可灵活使用分度头加工各
25、种轴类和套类零件，解决铣削加工难题。4)采用双分度头法解决分度和螺旋加工的难题，解决分度头主轴扳转仰角以及同时需要侧轴配置交换齿轮的铣削加工难题。5)灵活使用分度头附件，例如在精确找正两顶尖装夹工件的角向位置时，可使用拨盘的夹紧螺钉一松一紧进行微量调整；在分度头扳转仰角后需对质数工件进行分度时，可预先制作进行简单分度的分度孔盘；在进行直齿锥齿轮偏铣加工中，可以通过微量转动分度盘位置来达到一个孔距内的偏铣角度调整；利用孔盘起始孔位置，移动分度销，实现在不同孔圈的角度分度组合，提高角度分度的精度；在多线螺旋槽工件加工时，可改装孔盘锁紧螺钉，在孔盘圆周面上加工等分孔解决工件等分难题等。(3)回转工作
26、台的使用方法与技巧1)使用回转工作台应按工件的加工部位特点，分别选用卧轴式、立轴式和可倾斜式回转工作台。2)为了提高回转台的分度精度，可将回转台进行改装，将刻度盘和手柄改装为分度相对比较准确的孔盘和分度手柄。3)在找正工件和回转台位置或回转台与刀具的相对位置时，可脱开蜗杆副，直接用手扳转转台工作台；找正用的指针尖应预先找正其与回转台的位置，然后找正其与工件的位置。4)回转台的分度计算时应根据蜗轮的齿数确定计算参数，进行螺旋面和展成铣削加工时，也应按蜗轮齿数进行交换齿轮计算。5)回转台可以与多种通用夹具进行组合使用，例如双回转台组合加工，可以加工等分圆弧槽圆弧面的铣削加工；在工作台面上安装角铁，
27、可以加工工件基准与转台轴线平行的各种工件；在回转台上安装平口虎钳，可以灵活装夹各种零件，加工各种型面；在机动轴和铣床之间配置交换齿轮，可以加工盘形凸轮和展成加工链轮等。(1)定位操作1)熟悉精基准定位元件的定位方法和磨损规律，按工艺作业指导书进行工件定位操作。2)熟悉毛坯工件定位元件定位方法和磨损规律，注意辅助定位元件的调节。(2)夹紧操作工件夹紧操作应注意控制夹紧变形，把握夹紧力的大小、方向和作用点，尽可能使用较小的夹紧力来保证工件在切削过程中不发生位移。1)需调节压板压紧位置的夹具必须注意夹紧力作用点的位置在支承面内，作用力的方向指向定位基准面。1.专用夹具使用操作的一般规范2)注意压板与
28、工件接触部位的形式，对已加工表面，应注意保护表面精度；对坯件表面，应检查尖齿或锯齿的磨损情况，以免接触面积变小，影响夹紧力和可靠性。3)注意检查压板与螺栓紧固螺母之间的垫圈，球形垫圈应灵活摆动，以适应不同毛坯面的夹紧，平垫圈应具有平整的两表面，螺母和螺栓的螺纹及扳紧传递转矩的外六角部位等应完好可靠。4)采用气动或液压装置传递夹紧力的，在使用时应注意检查液压、气动系统是否正常，所调定的夹紧力控制仪表的示值是否符合工艺参数的规定。(3)对刀操作熟悉对刀装置的结构，使用对刀塞尺应注意检查塞尺的精度，对刀时应用手扳动刀轴，使铣刀缓慢逆向转动，并同时抽动塞尺，感觉塞尺与刀齿恰好微量接触的程度，以提高对刀位置的准确性，使用组合铣刀进行铣削时，应注意按对刀位置设计的指定铣刀进行对刀，其余的刀具位置由组合精度保证。(4)分度对定操作使用有等分技术要求的铣床专用夹具，应熟悉对定操作步骤，注意等分对定装置的精度检测，检测时可借助专用检具或使用合格的已加工零件表面进行。
