第5章__典型車床夾具設(shè)計(jì)

1、機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 第5章 典型車床夾具設(shè)計(jì) 南通職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程系南通職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程系 數(shù)控技術(shù)教研室數(shù)控技術(shù)教研室 車床夾具的典型結(jié)構(gòu)。車床夾具的典型結(jié)構(gòu)。 車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。 車床夾具的加工誤差。車床夾具的加工誤差。 根據(jù)加工要求和零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇車床夾具類型。根據(jù)加工要求和零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇車床夾具類型。 根據(jù)零件工序的加工要求，確定定位方案。根據(jù)零件工序的加工要求，確定定位方案。 根據(jù)零件特點(diǎn)和生產(chǎn)類型等要求，確定夾緊方案。根據(jù)零件特點(diǎn)和生產(chǎn)類型等要求，確定夾緊方案。 掌握車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。方案。掌握車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。方案。 本章要點(diǎn) 技能目標(biāo) 5.1 5

2、.1 工作場(chǎng)景導(dǎo)入工作場(chǎng)景導(dǎo)入 如圖如圖5.15.1所示，所示，CA6140CA6140車床開合螺母零件在本工序車床開合螺母零件在本工序 中需精鏜中需精鏜mmmm孔及車端面。工件材料為孔及車端面。工件材料為4545鋼，毛坯為鍛鋼，毛坯為鍛 件，中批量生產(chǎn)。件，中批量生產(chǎn)。 (1) mm(1) mm孔軸線到燕尾孔軸線到燕尾 導(dǎo)軌底面導(dǎo)軌底面C C的距離為的距離為 (45(450.05)mm0.05)mm。 (2) mm(2) mm孔軸線與燕尾孔軸線與燕尾 導(dǎo)軌底面導(dǎo)軌底面C C的平行度為的平行度為 0.05mm0.05mm。 (3) mm(3) mm孔與孔與mmmm孔孔 的距離為的距離為(8(8

3、0.05)mm0.05)mm。 (4) mmmm孔軸線對(duì)兩孔軸線對(duì)兩B B面面 的對(duì)稱面的垂直度為的對(duì)稱面的垂直度為 0.05mm0.05mm。 圖圖5.1 5.1 車床開合螺母零件車削工序圖車床開合螺母零件車削工序圖 0.027 0 40 0.027 0 40 0.027 0 40 0.027 0 40 5.2 5.2 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí) 5.2.1 5.2.1 車床夾具的典型結(jié)構(gòu)車床夾具的典型結(jié)構(gòu) 1. 1. 心軸類車床夾具心軸類車床夾具 心軸類車床夾具多用于以內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)，心軸類車床夾具多用于以內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)， 加工外圓柱面的情況。常見的心軸有加工外圓柱面的情況。常見的心軸有圓

4、柱心軸、圓柱心軸、 彈簧心軸、頂尖心軸、液性介質(zhì)彈性心軸彈簧心軸、頂尖心軸、液性介質(zhì)彈性心軸等。等。 5.2 5.2 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí) 圖圖5.2 5.2 飛球保持架工序圖及其心軸飛球保持架工序圖及其心軸 1-1-心軸；心軸；2 2、5 5一壓板；一壓板；3 3一定位鍵；一定位鍵；4 4一螺釘；一螺釘；6 6一快換墊圈；一快換墊圈；7 7一螺母一螺母 5.2 5.2 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí) 圖圖5.3 5.3 彈性心軸彈性心軸 1 1，3 3，11 11螺母；螺母；2 2，6 6，9 9，1010筒夾；筒夾；4 4滑條；滑條；5 5拉桿；拉桿；7 7、1212心軸體；心軸體；8 8錐套錐

5、套 5.2 5.2 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí) 圖圖5.4 5.4 頂尖式心軸頂尖式心軸 1 1心軸；心軸；2 2固定頂尖套；固定頂尖套；3 3工件；工件；4 4活動(dòng)頂尖套；活動(dòng)頂尖套；5 5快換墊圈；快換墊圈；6 6螺母螺母 5.2 5.2 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí) 圖圖5.5 5.5 液性介質(zhì)彈性夾具液性介質(zhì)彈性夾具 1 1夾具體；夾具體； 2 2加壓螺釘；加壓螺釘； 3 3柱塞；柱塞； 4 4密封圈密封圈 5 5薄壁套；薄壁套； 6 6螺釘；螺釘； 7 7端蓋；端蓋； 8 8螺塞；螺塞； 9 9鋼球；鋼球； 1010，11 11調(diào)整螺釘；調(diào)整螺釘； 1212過渡盤過渡盤 5.2 5.2 基基

6、礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí) 圖圖5.6 5.6 橫拉桿接頭工序圖橫拉桿接頭工序圖 夾具體呈角鐵狀的車床夾具稱為角鐵式車床夾具，其夾具體呈角鐵狀的車床夾具稱為角鐵式車床夾具，其 結(jié)構(gòu)不對(duì)稱。在角鐵式車床夾具上加工的工件形狀較復(fù)雜。結(jié)構(gòu)不對(duì)稱。在角鐵式車床夾具上加工的工件形狀較復(fù)雜。 它常用于加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件上的回轉(zhuǎn)面它常用于加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件上的回轉(zhuǎn)面 和端面。和端面。 2. 2. 角鐵式車床夾具角鐵式車床夾具 工件孔工件孔 0.05 0 34 M36mmM36mm1.5mm-6H1.5mm-6H 及兩端面，均已加工過。及兩端面，均已加工過。 mmmm、 5.2 5.2 基基

7、 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí) 圖圖5.7 5.7 角鐵式車床夾具角鐵式車床夾具 l l過渡盤；過渡盤；2 2夾具體；夾具體；3 3聯(lián)接塊；聯(lián)接塊；4 4銷釘；銷釘；5 5杠桿；杠桿；6 6拉桿；拉桿； 7 7定位銷；定位銷；8 8鉤形壓板；鉤形壓板；9 9帶肩螺母；帶肩螺母；1010平衡塊；平衡塊；11 11楔塊；楔塊；1212擺動(dòng)壓塊擺動(dòng)壓塊 5.2 5.2 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí) 圖圖5.8 5.8 回水蓋工序圖回水蓋工序圖 圓盤式車床夾具的夾具體為圓盤形。在圓盤式車床夾圓盤式車床夾具的夾具體為圓盤形。在圓盤式車床夾 具上加工的工件一般形狀都較復(fù)雜，多數(shù)情況是工件的定具上加工的工件一般形狀都較復(fù)雜，

8、多數(shù)情況是工件的定 位基準(zhǔn)為與加工圓柱面垂直的端面。夾具上的平面定位件位基準(zhǔn)為與加工圓柱面垂直的端面。夾具上的平面定位件 與車床主軸的軸線垂直。與車床主軸的軸線垂直。 3. 3. 圓盤式車床夾具圓盤式車床夾具 加工回水蓋上加工回水蓋上2-G12-G1螺孔螺孔 兩螺孔的中心距為兩螺孔的中心距為 (78(780.3)mm0.3)mm， 兩螺孔的連心線與兩螺孔的連心線與 9H79H7兩兩 孔的連心線之間的夾角為孔的連心線之間的夾角為4545， 兩螺孔軸線應(yīng)與底面垂直。兩螺孔軸線應(yīng)與底面垂直。 5.2 5.2 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí) 圖圖5.9 5.9 圓盤式車床夾具圓盤式車床夾具 1 1過渡盤；過渡

9、盤；2 2夾具體；夾具體；3 3分度盤；分度盤；4 4T T形螺釘；形螺釘；5 5、9 9螺母；螺母； 6 6菱形銷；菱形銷；7 7定位銷；定位銷；8 8螺旋壓板；螺旋壓板；1010對(duì)定銷；對(duì)定銷；11 11平衡塊平衡塊 5.2 5.2 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí) 圖圖5.10 5.10 車床夾具與機(jī)床主軸的連接車床夾具與機(jī)床主軸的連接 1 1主軸；主軸；2 2過渡盤；過渡盤；3 3專用夾具；專用夾具；4 4壓塊壓塊 1. 1. 車床夾具在機(jī)床主軸上的安裝方式車床夾具在機(jī)床主軸上的安裝方式 5.2.2 5.2.2 車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) (1) 夾具通過主軸錐孔與機(jī)床主軸連接夾具通過

10、主軸錐孔與機(jī)床主軸連接 (2)(2) 夾具通過過渡盤與機(jī)床主軸連接夾具通過過渡盤與機(jī)床主軸連接 5.2 5.2 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí) 圖圖5.11 5.11 幾種車床主軸前端幾種車床主軸前端 的形狀及尺寸的形狀及尺寸 5.2 5.2 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí) 為了保證車床夾具的安裝精度，安裝時(shí)應(yīng)對(duì)夾具的限位為了保證車床夾具的安裝精度，安裝時(shí)應(yīng)對(duì)夾具的限位 表面進(jìn)行仔細(xì)地找正。若夾具的限位面為與主軸同軸的回轉(zhuǎn)表面進(jìn)行仔細(xì)地找正。若夾具的限位面為與主軸同軸的回轉(zhuǎn) 面，則直接用限位表面找正它與主軸的同軸度，如圖面，則直接用限位表面找正它與主軸的同軸度，如圖5.55.5中中 液性介質(zhì)彈性心軸的外圓面。

11、若限位面偏離回轉(zhuǎn)中心，則應(yīng)液性介質(zhì)彈性心軸的外圓面。若限位面偏離回轉(zhuǎn)中心，則應(yīng) 在夾具體上專門制作一孔在夾具體上專門制作一孔( (或外圓或外圓) )作為找正基面，使該面與作為找正基面，使該面與 機(jī)床主軸同軸，同時(shí)，它也作為夾具的設(shè)計(jì)、裝配和測(cè)量基機(jī)床主軸同軸，同時(shí)，它也作為夾具的設(shè)計(jì)、裝配和測(cè)量基 準(zhǔn)，如圖準(zhǔn)，如圖5.125.12中的找正孔中的找正孔K K和圖和圖5.135.13中的找正圓中的找正圓B B。 為保證加工精度，車床夾具的設(shè)計(jì)中心為保證加工精度，車床夾具的設(shè)計(jì)中心( (即限位面或找即限位面或找 正基面正基面) )對(duì)主軸回轉(zhuǎn)中心的同軸度應(yīng)控制在對(duì)主軸回轉(zhuǎn)中心的同軸度應(yīng)控制在 0.01

12、mm0.01mm之內(nèi)，之內(nèi)， 限位端面限位端面( (或找正端面或找正端面) )對(duì)主軸回轉(zhuǎn)中心的跳動(dòng)量也不應(yīng)大于對(duì)主軸回轉(zhuǎn)中心的跳動(dòng)量也不應(yīng)大于 0.01mm0.01mm。 2. 2. 找正基面的設(shè)置找正基面的設(shè)置 5.2 5.2 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí) 設(shè)置定位元件時(shí)應(yīng)考慮使工件加工表面的軸線與主軸軸設(shè)置定位元件時(shí)應(yīng)考慮使工件加工表面的軸線與主軸軸 線重合。線重合。 對(duì)于回轉(zhuǎn)體或?qū)ΨQ零件，一般采用心軸或定心夾緊式夾對(duì)于回轉(zhuǎn)體或?qū)ΨQ零件，一般采用心軸或定心夾緊式夾 具，以保證工件的定位基面、加工表面和主軸三者的軸線重具，以保證工件的定位基面、加工表面和主軸三者的軸線重 合。合。 對(duì)于殼體、支架、

13、托架等形狀復(fù)雜的工件，由于被加工對(duì)于殼體、支架、托架等形狀復(fù)雜的工件，由于被加工 表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸和相互位置要求，所以各定位元表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸和相互位置要求，所以各定位元 件的限位表面應(yīng)與機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)中心具有正確的尺寸和位置件的限位表面應(yīng)與機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)中心具有正確的尺寸和位置 關(guān)系。關(guān)系。 為了獲得定位元件相對(duì)于機(jī)床主軸軸線的準(zhǔn)確位置，有為了獲得定位元件相對(duì)于機(jī)床主軸軸線的準(zhǔn)確位置，有 時(shí)采用時(shí)采用“臨床加工臨床加工”的方法的方法 ，如采用不淬火三爪自定心卡，如采用不淬火三爪自定心卡 盤的卡爪裝夾工件前，應(yīng)先對(duì)卡爪盤的卡爪裝夾工件前，應(yīng)先對(duì)卡爪“臨床加工臨床加工”，以提高裝，以

14、提高裝 夾精度。夾精度。 3. 3. 定位元件的設(shè)置定位元件的設(shè)置 5.2 5.2 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí) 車床夾具的夾緊裝置必須安全可靠。車床夾具的夾緊裝置必須安全可靠。 夾緊力必須克服切削力、離心力等外力的作用，夾緊力必須克服切削力、離心力等外力的作用， 且自鎖可靠。且自鎖可靠。 對(duì)高速切削的車、磨夾具，應(yīng)進(jìn)行夾緊力克服切對(duì)高速切削的車、磨夾具，應(yīng)進(jìn)行夾緊力克服切 削力和離心力的驗(yàn)算。削力和離心力的驗(yàn)算。 若采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，一般要加彈簧墊圈或使用若采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，一般要加彈簧墊圈或使用 鎖緊螺母。鎖緊螺母。 4. 4. 夾緊裝置的設(shè)置夾緊裝置的設(shè)置 5.2 5.2 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)

15、識(shí) 車床夾具除了控制懸伸長(zhǎng)度外，結(jié)構(gòu)上還應(yīng)基本平車床夾具除了控制懸伸長(zhǎng)度外，結(jié)構(gòu)上還應(yīng)基本平 衡。衡。 角鐵式車床夾具的定位元件及其他元件總是布置在角鐵式車床夾具的定位元件及其他元件總是布置在 主軸軸線一邊，不平衡現(xiàn)象最嚴(yán)重，所以在確定其主軸軸線一邊，不平衡現(xiàn)象最嚴(yán)重，所以在確定其 結(jié)構(gòu)時(shí)，特別要注意對(duì)它進(jìn)行平衡。結(jié)構(gòu)時(shí)，特別要注意對(duì)它進(jìn)行平衡。 平衡的方法有兩種：平衡的方法有兩種：設(shè)置平衡塊或加工減重孔。設(shè)置平衡塊或加工減重孔。 5. 5. 夾具的平衡夾具的平衡 5.2 5.2 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí) 圖圖5.125.12角鐵式車床夾具角鐵式車床夾具 1 1、1l 1l一螺栓；一螺栓；2 2

16、一壓板；一壓板；3 3一擺動(dòng)一擺動(dòng)V V形塊；形塊；4 4一過渡盤；一過渡盤；5 5一夾具體；一夾具體； 6 6一平衡塊；一平衡塊；7 7一蓋板；一蓋板；8 8一固定支承板；一固定支承板；1919一活動(dòng)菱形銷；一活動(dòng)菱形銷；110110一活動(dòng)支承飯一活動(dòng)支承飯 5.2 5.2 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí) 圖圖5.13 5.13 液壓泵上體鏜三孔車床夾具液壓泵上體鏜三孔車床夾具 1 1平衡塊；平衡塊；2 2圓柱銷；圓柱銷；3 3T T形螺釘；形螺釘；4 4菱形銷；菱形銷；5 5螺旋壓板；螺旋壓板； 6 6花盤；花盤；7 7對(duì)定銷；對(duì)定銷；8 8分度滑塊；分度滑塊；9 9導(dǎo)向鍵；導(dǎo)向鍵；1010過渡盤

17、過渡盤 5.2 5.2 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí) (1) (1) 結(jié)構(gòu)要緊湊，懸伸長(zhǎng)度要短。車床夾具的懸伸長(zhǎng)度過結(jié)構(gòu)要緊湊，懸伸長(zhǎng)度要短。車床夾具的懸伸長(zhǎng)度過 大，會(huì)加劇主軸軸承的磨損，同時(shí)引起振動(dòng)，影響加工質(zhì)量。大，會(huì)加劇主軸軸承的磨損，同時(shí)引起振動(dòng)，影響加工質(zhì)量。 因此，夾具的懸伸長(zhǎng)度因此，夾具的懸伸長(zhǎng)度L L與輪廓直徑與輪廓直徑D D之比應(yīng)控制如下。之比應(yīng)控制如下。 直徑小于直徑小于150 mm150 mm的夾具，的夾具，L L/ /D D2.52.5。 直徑在直徑在150150300 mm300 mm的夾具，的夾具，L L/ /D D0.90.9。 直徑大于直徑大于300 mm300 m

18、m的夾具，的夾具，L L/ /D D0.60.6。 (2) (2) 車床夾具的夾具體應(yīng)制成圓形，夾具上車床夾具的夾具體應(yīng)制成圓形，夾具上( (包括工件在內(nèi)包括工件在內(nèi)) ) 的各元件不應(yīng)伸出夾具體的輪廓之外，當(dāng)夾具上有不規(guī)則的的各元件不應(yīng)伸出夾具體的輪廓之外，當(dāng)夾具上有不規(guī)則的 突出部分，或有切削液飛濺及切屑纏繞時(shí)，應(yīng)加設(shè)防護(hù)罩。突出部分，或有切削液飛濺及切屑纏繞時(shí)，應(yīng)加設(shè)防護(hù)罩。 (3) (3) 夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于工件在夾具上安裝和測(cè)量，切屑能順夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于工件在夾具上安裝和測(cè)量，切屑能順 利排出或清理。利排出或清理。 6. 6. 夾具的結(jié)構(gòu)要求夾具的結(jié)構(gòu)要求 5.2 5.2 基基 礎(chǔ)礎(chǔ)

19、知知 識(shí)識(shí) 1. 1. 定位誤差定位誤差 D D 由于由于A A面既是工序基準(zhǔn)，又是定位基準(zhǔn)，所以基準(zhǔn)不重合面既是工序基準(zhǔn)，又是定位基準(zhǔn)，所以基準(zhǔn)不重合 誤差誤差 B B為零。工件在夾具上以平面定位時(shí)，基準(zhǔn)位移誤差為零。工件在夾具上以平面定位時(shí)，基準(zhǔn)位移誤差 Y Y 也為零，因此，尺寸也為零，因此，尺寸(27(270.26)mm0.26)mm的定位誤差的定位誤差 D D等于零。等于零。 2. 2. 夾具誤差?yuàn)A具誤差 J J 由于此夾具的過渡盤是連接在夾具上不拆的，過渡盤定位由于此夾具的過渡盤是連接在夾具上不拆的，過渡盤定位 圓孔軸線為夾具的安裝基準(zhǔn)，夾具上定位銷圓孔軸線為夾具的安裝基準(zhǔn)，夾具上

20、定位銷7 7的臺(tái)階平面與過的臺(tái)階平面與過 渡盤定位圓孔軸線間的距離尺寸為渡盤定位圓孔軸線間的距離尺寸為(27(270.08)mm0.08)mm。因此。因此 J J=0.16mm=0.16mm 5.2.3 5.2.3 車床夾具的加工誤差車床夾具的加工誤差 5.2 5.2 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí) 3. 3. 夾具的安裝誤差?yuàn)A具的安裝誤差 A A 式中：式中：X X1max1max為過渡盤與主軸間的最大配合間隙；為過渡盤與主軸間的最大配合間隙； X X2max2max為過渡盤與夾具體間的最大配合間隙。為過渡盤與夾具體間的最大配合間隙。 設(shè)過渡盤與車床主軸的配合尺寸為設(shè)過渡盤與車床主軸的配合尺寸為 ，查基本偏差表，查基本偏差