第5章__典型車(chē)床夾具設(shè)計(jì)

1、機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 第5章 典型車(chē)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(chē)床夾具的典型結(jié)構(gòu)。車(chē)床夾具的典型結(jié)構(gòu)。 車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。 車(chē)床夾具的加工誤差。車(chē)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(chē)床夾具類(lèi)型。根據(jù)加工要求和零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇車(chē)床夾具類(lèi)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(lèi)型等要求，確定夾緊方案。根據(jù)零件特點(diǎn)和生產(chǎn)類(lèi)型等要求，確定夾緊方案。 掌握車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。方案。掌握車(chē)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(chē)床開(kāi)合螺母零件在本工序車(chē)床開(kāi)合螺母零件在本工序 中需精鏜中需精鏜mmmm孔及車(chē)端面。工件材料為孔及車(chē)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(chē)床開(kāi)合螺母零件車(chē)削工序圖車(chē)床開(kāi)合螺母零件車(chē)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(chē)床夾具的典型結(jié)構(gòu)車(chē)床夾具的典型結(jié)構(gòu) 1. 1. 心軸類(lèi)車(chē)床夾具心軸類(lèi)車(chē)床夾具 心軸類(lèi)車(chē)床夾具多用于以內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)，心軸類(lèi)車(chē)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(jiàn)的心軸有加工外圓柱面的情況。常見(jiàn)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?shī)A具液性介質(zhì)彈性?shī)A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(guò)渡盤(pán)過(guò)渡盤(pán) 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(chē)床夾具稱為角鐵式車(chē)床夾具，其夾具體呈角鐵狀的車(chē)床夾具稱為角鐵式車(chē)床夾具，其 結(jié)構(gòu)不對(duì)稱。在角鐵式車(chē)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(chē)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(chē)床夾具角鐵式車(chē)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(guò)。及兩端面，均已加工過(guò)。 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(chē)床夾具角鐵式車(chē)床夾具 l l過(guò)渡盤(pán)；過(guò)渡盤(pán)；2 2夾具體；夾具體；3 3聯(lián)接塊；聯(lián)接塊；4 4銷(xiāo)釘；銷(xiāo)釘；5 5杠桿；杠桿；6 6拉桿；拉桿； 7 7定位銷(xiāo)；定位銷(xiāo)；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(pán)式車(chē)床夾具的夾具體為圓盤(pán)形。在圓盤(pán)式車(chē)床夾圓盤(pán)式車(chē)床夾具的夾具體為圓盤(pán)形。在圓盤(pán)式車(chē)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(chē)床主軸的軸線垂直。與車(chē)床主軸的軸線垂直。 3. 3. 圓盤(pán)式車(chē)床夾具圓盤(pán)式車(chē)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(pán)式車(chē)床夾具圓盤(pán)式車(chē)床夾具 1 1過(guò)渡盤(pán)；過(guò)渡

9、盤(pán)；2 2夾具體；夾具體；3 3分度盤(pán)；分度盤(pán)；4 4T T形螺釘；形螺釘；5 5、9 9螺母；螺母； 6 6菱形銷(xiāo)；菱形銷(xiāo)；7 7定位銷(xiāo)；定位銷(xiāo)；8 8螺旋壓板；螺旋壓板；1010對(duì)定銷(xiāo)；對(duì)定銷(xiāo)；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(chē)床夾具與機(jī)床主軸的連接車(chē)床夾具與機(jī)床主軸的連接 1 1主軸；主軸；2 2過(guò)渡盤(pán)；過(guò)渡盤(pán)；3 3專用夾具；專用夾具；4 4壓塊壓塊 1. 1. 車(chē)床夾具在機(jī)床主軸上的安裝方式車(chē)床夾具在機(jī)床主軸上的安裝方式 5.2.2 5.2.2 車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) (1) 夾具通過(guò)主軸錐孔與機(jī)床主軸連接夾具通過(guò)

10、主軸錐孔與機(jī)床主軸連接 (2)(2) 夾具通過(guò)過(guò)渡盤(pán)與機(jī)床主軸連接夾具通過(guò)過(guò)渡盤(pán)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(chē)床主軸前端幾種車(chē)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(chē)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(chē)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(mén)制作一孔在夾具體上專門(mén)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(chē)床夾具的設(shè)計(jì)中心為保證加工精度，車(chē)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(pán)的卡爪裝夾工件前，應(yīng)先對(duì)卡爪盤(pán)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(chē)床夾具的夾緊裝置必須安全可靠。車(chē)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(chē)、磨夾具，應(yīng)進(jìn)行夾緊力克服切對(duì)高速切削的車(chē)、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(chē)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(chē)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(chē)床夾具的定位元件及其他元件總是布置在角鐵式車(chē)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(chē)床夾具角鐵式車(chē)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(guò)渡盤(pán)；一過(guò)渡盤(pán)；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(xiāo)；一活動(dòng)菱形銷(xiāo)；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(chē)床夾具液壓泵上體鏜三孔車(chē)床夾具 1 1平衡塊；平衡塊；2 2圓柱銷(xiāo)；圓柱銷(xiāo)；3 3T T形螺釘；形螺釘；4 4菱形銷(xiāo)；菱形銷(xiāo)；5 5螺旋壓板；螺旋壓板； 6 6花盤(pán)；花盤(pán)；7 7對(duì)定銷(xiāo)；對(duì)定銷(xiāo)；8 8分度滑塊；分度滑塊；9 9導(dǎo)向鍵；導(dǎo)向鍵；1010過(guò)渡盤(pán)

17、過(guò)渡盤(pán) 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(chē)床夾具的懸伸長(zhǎng)度過(guò)結(jié)構(gòu)要緊湊，懸伸長(zhǎng)度要短。車(chē)床夾具的懸伸長(zhǎng)度過(guò) 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(chē)床夾具的夾具體應(yīng)制成圓形，夾具上車(chē)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(guò)渡盤(pán)是連接在夾具上不拆的，過(guò)渡盤(pán)定位由于此夾具的過(guò)渡盤(pán)是連接在夾具上不拆的，過(guò)渡盤(pán)定位 圓孔軸線為夾具的安裝基準(zhǔn)，夾具上定位銷(xiāo)圓孔軸線為夾具的安裝基準(zhǔn)，夾具上

20、定位銷(xiāo)7 7的臺(tái)階平面與過(guò)的臺(tái)階平面與過(guò) 渡盤(pán)定位圓孔軸線間的距離尺寸為渡盤(pán)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(chē)床夾具的加工誤差車(chē)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(guò)渡盤(pán)與主軸間的最大配合間隙；為過(guò)渡盤(pán)與主軸間的最大配合間隙； X X2max2max為過(guò)渡盤(pán)與夾具體間的最大配合間隙。為過(guò)渡盤(pán)與夾具體間的最大配合間隙。 設(shè)過(guò)渡盤(pán)與車(chē)床主軸的配合尺寸為設(shè)過(guò)渡盤(pán)與車(chē)床主軸的配合尺寸為 ，查基本偏差表，查基本偏差