项目十一 典型车床夹具设计

1、机床夹具设计机床夹具设计项目十一典型车床夹具设计项目十一典型车床夹具设计项目引入 如图如图5.15.1所示，所示，CA6140CA6140车床开合螺母零件在本工序车床开合螺母零件在本工序中需中需精镗直径精镗直径40mm40mm孔及车端面孔及车端面。工件材料为。工件材料为4545钢，毛钢，毛坯为锻件，中批量生产。坯为锻件，中批量生产。 (1) mm(1) mm孔轴线到燕尾孔轴线到燕尾导轨底面导轨底面C C的距离为的距离为(45(450.05)mm0.05)mm。(2) mm(2) mm孔轴线与燕尾孔轴线与燕尾导轨底面导轨底面C C的平行度为的平行度为0.05mm0.05mm。(3) mm(3)

2、mm孔与孔与mmmm孔孔的距离为的距离为(8(80.05)mm0.05)mm。 (4) mmmm孔轴线对两孔轴线对两B B面面的对称面的垂直度为的对称面的垂直度为0.05mm0.05mm。图图5.1 5.1 车床开合螺母零件车削工序图车床开合螺母零件车削工序图0.0270400.0270400.0270400.027040相关知识相关知识n车床主要用于加工零件的内车床主要用于加工零件的内外圆的回转成形面、螺纹和外圆的回转成形面、螺纹和端面等端面等n常见标准车床夹具：三爪定常见标准车床夹具：三爪定心卡盘、四爪单动卡盘、顶心卡盘、四爪单动卡盘、顶尖、夹头尖、夹头车床专用夹具分为两大类车床专用夹具分

3、为两大类装夹在车床主轴上的夹具装夹在车床主轴上的夹具：工件随夹具在：工件随夹具在主轴上转动，刀具作直线切削运动主轴上转动，刀具作直线切削运动装在床鞍上或床身上的夹具装在床鞍上或床身上的夹具：工件在床鞍：工件在床鞍上做直线运动，刀具装在主轴上做旋转切上做直线运动，刀具装在主轴上做旋转切削运动削运动1 1 车床夹具的典型结构车床夹具的典型结构1. 1. 心轴类车床夹具心轴类车床夹具 心轴类车床夹具多用于以内孔作为定位基准，心轴类车床夹具多用于以内孔作为定位基准，加工外圆柱面的情况。常见的心轴有加工外圆柱面的情况。常见的心轴有圆柱心轴、圆柱心轴、弹簧心轴、顶尖心轴、液性介质弹性心轴弹簧心轴、顶尖心轴

4、、液性介质弹性心轴等。等。 图图5.2 5.2 飞球保持架工序图及其心轴飞球保持架工序图及其心轴 1-1-心轴；心轴；2 2、5 5一压板；一压板；3 3一定位键；一定位键；4 4一螺钉；一螺钉；6 6一快换垫圈；一快换垫圈；7 7一螺母一螺母图图5.3 5.3 弹性心轴弹性心轴1 1，3 3，1111螺母；螺母；2 2，6 6，9 9，1010筒夹；筒夹；44滑条；滑条；55拉杆；拉杆；7 7、1212心轴体；心轴体；88锥套锥套图图5.4 5.4 顶尖式心轴顶尖式心轴11心轴；心轴；22固定顶尖套；固定顶尖套；33工件；工件；44活动顶尖套；活动顶尖套；55快换垫圈；快换垫圈；66螺母螺母

5、图图5.5 5.5 液性介质弹性夹具液性介质弹性夹具 11夹具体；夹具体；22加压螺钉；加压螺钉；33柱塞；柱塞；44密封圈密封圈55薄壁套；薄壁套；66螺钉；螺钉；77端盖；端盖；88螺塞；螺塞；99钢球；钢球；1010，1111调整螺钉；调整螺钉；1212过渡盘过渡盘图图5.6 5.6 横拉杆接头工序图横拉杆接头工序图 夹具体呈角铁状的车床夹具称为角铁式车床夹具，其夹具体呈角铁状的车床夹具称为角铁式车床夹具，其结构不对称。在角铁式车床夹具上加工的工件形状较复杂。结构不对称。在角铁式车床夹具上加工的工件形状较复杂。它常用于加工壳体、支座、杠杆、接头等零件上的回转面它常用于加工壳体、支座、杠杆

6、、接头等零件上的回转面和端面。和端面。 2. 2. 角铁式车床夹具角铁式车床夹具工件孔工件孔0.05034M36mmM36mm1.5mm-6H1.5mm-6H及两端面，均已加工过。及两端面，均已加工过。 mmmm、图图5.7 5.7 角铁式车床夹具角铁式车床夹具ll过渡盘；过渡盘；22夹具体；夹具体；33联接块；联接块；44销钉；销钉；55杠杆；杠杆；66拉杆；拉杆；77定位销；定位销；88钩形压板；钩形压板；99带肩螺母；带肩螺母；1010平衡块；平衡块；1111楔块；楔块；1212摆动压块摆动压块图图5.8 5.8 回水盖工序图回水盖工序图 圆盘式车床夹具的夹具体为圆盘形。在圆盘式车床夹圆

7、盘式车床夹具的夹具体为圆盘形。在圆盘式车床夹具上加工的工件一般形状都较复杂，多数情况是工件的定具上加工的工件一般形状都较复杂，多数情况是工件的定位基准为与加工圆柱面垂直的端面。夹具上的平面定位件位基准为与加工圆柱面垂直的端面。夹具上的平面定位件与车床主轴的轴线垂直。与车床主轴的轴线垂直。3. 3. 圆盘式车床夹具圆盘式车床夹具加工回水盖上加工回水盖上2-G12-G1螺孔螺孔两螺孔的中心距为两螺孔的中心距为(78(780.3)mm0.3)mm， 两螺孔的连心线与两螺孔的连心线与 9H79H7两两孔的连心线之间的夹角为孔的连心线之间的夹角为4545，两螺孔轴线应与底面垂直。两螺孔轴线应与底面垂直。

8、图图5.9 5.9 圆盘式车床夹具圆盘式车床夹具11过渡盘；过渡盘；22夹具体；夹具体；33分度盘；分度盘；4T4T形螺钉；形螺钉；5 5、99螺母；螺母；66菱形销；菱形销；77定位销；定位销；88螺旋压板；螺旋压板；1010对定销；对定销；1111平衡块平衡块图图5.10 5.10 车床夹具与机床主轴的连接车床夹具与机床主轴的连接11主轴；主轴；22过渡盘；过渡盘；33专用夹具；专用夹具；44压块压块 1. 1. 车床夹具在机床主轴上的安装方式车床夹具在机床主轴上的安装方式 2 2 车床夹具的设计要点车床夹具的设计要点夹具通过主轴锥孔与机床主轴连接夹具通过主轴锥孔与机床主轴连接:小型夹具，

9、小型夹具，D140mm夹具通过过渡盘与机床主轴连接夹具通过过渡盘与机床主轴连接 莫氏锥柄莫氏锥柄图图5.11 5.11 几种车床主轴前端几种车床主轴前端 的形状及尺寸的形状及尺寸常用机床主轴的前端形状常用机床主轴的前端形状 为了保证车床夹具的安装精度，安装时应对夹为了保证车床夹具的安装精度，安装时应对夹具的限位表面进行仔细地找正。若夹具的限位面为具的限位表面进行仔细地找正。若夹具的限位面为与主轴同轴的回转面，则直接用限位表面找正它与与主轴同轴的回转面，则直接用限位表面找正它与主轴的同轴度主轴的同轴度 为保证加工精度，车床夹具的设计中心为保证加工精度，车床夹具的设计中心( (即限位即限位面或找正

10、基面面或找正基面) )对主轴回转中心的同轴度应控制在对主轴回转中心的同轴度应控制在 0.01mm0.01mm之内，限位端面之内，限位端面( (或找正端面或找正端面) )对主轴回转对主轴回转中心的跳动量也不应大于中心的跳动量也不应大于0.01mm0.01mm。2. 2. 找正基面的设置找正基面的设置 设置定位元件时应考虑使工件设置定位元件时应考虑使工件加工表面的轴线与主轴轴加工表面的轴线与主轴轴线重合。线重合。 对于回转体或对称零件，一般采用心轴或对于回转体或对称零件，一般采用心轴或定心夹紧定心夹紧式夹式夹具，以保证工件的具，以保证工件的定位基面定位基面、加工表面加工表面和和主轴主轴三者的轴线重

11、三者的轴线重合。合。 对于壳体、支架、托架等形状复杂的工件，由于被加工对于壳体、支架、托架等形状复杂的工件，由于被加工表面与工序基准之间有尺寸和相互位置要求，所以各定位元表面与工序基准之间有尺寸和相互位置要求，所以各定位元件的限位表面应与机床主轴旋转中心具有正确的尺寸和位置件的限位表面应与机床主轴旋转中心具有正确的尺寸和位置关系。关系。 为了获得定位元件相对于机床主轴轴线的准确位置，有为了获得定位元件相对于机床主轴轴线的准确位置，有时采用时采用“临床加工临床加工”的方法的方法 ，即限位基面的最终加工就在，即限位基面的最终加工就在使用该夹具的机床上进行，如采用不淬火三爪自定心卡盘的使用该夹具的机

12、床上进行，如采用不淬火三爪自定心卡盘的卡爪装夹工件前，应先对卡爪卡爪装夹工件前，应先对卡爪“临床加工临床加工”，以提高装夹精，以提高装夹精度。度。 3. 3. 定位元件的设置定位元件的设置 车床夹具的夹紧装置必须安全可靠。车床夹具的夹紧装置必须安全可靠。 夹紧力必须克服切削力、离心力等外力的作用，夹紧力必须克服切削力、离心力等外力的作用，且自锁可靠。且自锁可靠。 对高速切削的车、磨夹具，应进行夹紧力克服切对高速切削的车、磨夹具，应进行夹紧力克服切削力和离心力的验算。削力和离心力的验算。 若采用螺旋夹紧机构，一般要加弹簧垫圈或使用若采用螺旋夹紧机构，一般要加弹簧垫圈或使用锁紧螺母。锁紧螺母。4.

13、 4. 夹紧装置的设置夹紧装置的设置 车床夹具除了控制悬伸长度外，结构上还应基本平车床夹具除了控制悬伸长度外，结构上还应基本平衡。衡。 角铁式车床夹具的定位元件及其他元件总是布置在角铁式车床夹具的定位元件及其他元件总是布置在主轴轴线一边，不平衡现象最严重，所以在确定其主轴轴线一边，不平衡现象最严重，所以在确定其结构时，特别要注意对它进行平衡。结构时，特别要注意对它进行平衡。 平衡的方法有两种：平衡的方法有两种：设置平衡块或加工减重孔。设置平衡块或加工减重孔。 5. 5. 夹具的平衡夹具的平衡 (1) (1) 结构要紧凑，悬伸长度要短。车床夹具的悬伸长度过结构要紧凑，悬伸长度要短。车床夹具的悬伸长度过大，会加剧主轴轴承的磨损，同时引起振动，影响加工质量。大，会加剧主轴轴承的磨损，同时引起振动，影响加工质量。因此，夹具的悬伸长度因此，夹具的悬伸长度L L与轮廓直径与轮廓直径D D之比应控制如下。之比应控制如下。 直径小于直径小于150 mm150 mm的夹具，的夹具，L L/ /D D2.52.5。 直径在直径在150150300 mm300 mm的夹具，的夹具，L L/ /D D0.90.9。 直径大于直径大于300 mm300 mm的夹具，的夹具，L L/ /D D0.60.6。 (2) (2) 车床夹具的夹具体应制成圆形，夹具上车床夹具的夹具体应制