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1、机械制造工艺及夹具设计机械制造工艺及夹具设计机械制造工艺及夹具设计机械制造工艺及夹具设计第六章第六章车床夹具车床夹具安装在车床主轴上的夹具：各各种种卡卡盘盘、顶顶尖尖、各各种种心心轴轴或或其其它它专专用用夹夹具具。加加工工时时夹夹具具随随机机床床主主轴轴一一起起旋转，切削刀具作进给运动。旋转，切削刀具作进给运动。三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘拨动顶尖拨动顶尖心轴式心轴式圆盘式圆盘式角铁式角铁式花盘式花盘式安装在滑板或床身上的夹具：用于某些形状不规则用于某些形状不规则和尺寸较大的工件，刀具安装在车床主轴上作旋转和尺寸较大的工件，刀具安装在车床主轴上作旋转运动，夹具作进给
2、运动运动，夹具作进给运动车床夹具车床夹具 车床夹具的基本类型车床夹具的基本类型车床夹具车床夹具车床夹具车床夹具车床夹具车床夹具车床夹具车床夹具车床夹具车床夹具用途：加工工件的内、外回转面及端面。用途：加工工件的内、外回转面及端面。特点：主要是用来保证被加工面（孔）的位特点：主要是用来保证被加工面（孔）的位置尺寸和精度。置尺寸和精度。适用于形状复杂的大型工件适用于形状复杂的大型工件需要平衡配重需要平衡配重通过过渡盘与主轴头端连接通过过渡盘与主轴头端连接车床夹具车床夹具6-1 角铁式车床夹具角铁式车床夹具6-2 卡盘式车床夹具卡盘式车床夹具 6-3 心轴式及夹头式车床夹具心轴式及夹头式车床夹具6-
3、4 高效车床夹具高效车床夹具6-5 车床夹具设计示例车床夹具设计示例车床夹具车床夹具角铁式车床夹具6-1 角铁式车床夹具结构特征：夹具结构特征：夹具呈角铁状呈角铁状。用途：加工用途：加工壳体、支座等零件壳体、支座等零件的回转面及端面。的回转面及端面。要要点：点：通过夹具使加工面的轴线与机床主轴旋转通过夹具使加工面的轴线与机床主轴旋转中心重合。中心重合。精车：f40 孔及端面加工要求：孔位尺寸450.05mm平行度0.05mm孔距尺寸80.05mm角铁式车床夹具角铁式车床夹具定位：工件装卸与夹紧：燕尾面B、C，f12孔。限位元件结构：活动支承板回转式螺旋压板平衡块角铁式车床夹具定位：半圆孔平衡：
4、去重 一、车床夹具设计要求一、车床夹具设计要求 1夹具在车床主轴上的安装方式夹具在车床主轴上的安装方式锥孔（锥柄、或顶尖）连接锥孔（锥柄、或顶尖）连接安装误差小，定心精度高；安装误差小，定心精度高；D140mm或或D（23）d角铁式车床夹具通过过渡盘与主轴连接通过过渡盘与主轴连接过渡盘形式取决于主轴的前端结构；过渡盘形式取决于主轴的前端结构；过渡盘与夹具体之间用过渡盘与夹具体之间用“止口止口”定心。定心。夹具体定位孔与过渡盘突缘配合：H7/f7、H7/h6、H7/js6、H7/n6也可合二为一角铁式车床夹具角铁式车床夹具 2找正基面的设置找正基面的设置安装时，应保证夹具上的限位面与主轴轴线的位
5、置关系。限位面是与主轴同轴线的回转面限位面是与主轴同轴线的回转面直接用限位表面找正它与主轴的同轴度直接用限位表面找正它与主轴的同轴度限位表面偏离回转中心，设找正孔（外圆）限位表面偏离回转中心，设找正孔（外圆）找正基面既是夹具安装时装配基准，也是夹具设计和制造基准。找正要求 3定位元件的设置定位元件的设置基本要求：使工件加工面轴线与主轴轴线重合回转体或对称零件回转体或对称零件 心轴或定心夹紧式机构。三线重合。心轴或定心夹紧式机构。三线重合。壳体、支架等形状复杂的工件。壳体、支架等形状复杂的工件。各各定定位位元元件件的的限限位位表表面面与与机机床床主主轴轴旋旋转转中中心心具具有正确的尺寸和位置关系
6、。有正确的尺寸和位置关系。角铁式车床夹具角铁式车床夹具角铁式车床夹具 4夹紧装置的设置夹紧装置的设置确保安全可靠，夹紧力能克服切削力和离心力的作用。高速切削时，应作夹紧力验算。高速切削时，应作夹紧力验算。螺旋夹紧机构要求加弹性垫圈或使用锁紧螺母。螺旋夹紧机构要求加弹性垫圈或使用锁紧螺母。5夹具的平衡夹具的平衡作用结构计算角铁式车床夹具 5结构要求结构要求结构紧凑，悬伸长都要短。结构紧凑，悬伸长都要短。D300mm，L/D0.6夹具体应是圆形，不应有伸出夹具体轮廓的元件。夹具体应是圆形，不应有伸出夹具体轮廓的元件。便于工件的安装和测量，顺利排屑便于工件的安装和测量，顺利排屑角铁式车床夹具 二、车
7、床夹具的加工误差二、车床夹具的加工误差S S D D：D DD；D DA；D DJ；D DG 计算开合螺母加工尺寸450.05mm的加工误差 1定位误差定位误差D DDD=0基准重合，定位元件为平面接触角铁式车床夹具 2夹具误差夹具误差D DJ定位元件与安装基面尺寸公差。3安装误差安装误差D DA过渡盘与主轴配合；过渡盘与夹具体配合；角铁式车床夹具D DA=X1max+X2maxf92H7（f92 ）f92js6（f92 0.011）f160H7（f160 ）f160js6（f160 0.0125）X1max=0.035+0.011=0.046X2max=0.040+0.0125=0.0525
8、mm 4加工方法误差加工方法误差D DG按加工尺寸公差的1/3取值G=0.1/3=0.033mm角铁式车床夹具Jc=0.1-0.088=0.012mm角铁式车床夹具6-2 卡盘式车床夹具用途：加工用途：加工以外圆（内孔）定位以外圆（内孔）定位的回转的回转体表体表面。面。结构特征：结构特征：卡爪夹紧，多采用定心夹紧机构卡爪夹紧，多采用定心夹紧机构。要要点：点：通过夹具使加工面的轴线与机床主轴旋转通过夹具使加工面的轴线与机床主轴旋转中心重合。中心重合。卡盘式车床夹具精车：f20 H9孔加工要求：同轴度f0.05mm卡盘式车床夹具卡盘式车床夹具有定心和夹紧双重功能的机构特点：定位基准与限位基准始终重
9、合，D DY=0等速移动定心夹紧机构等速移动定心夹紧机构斜楔斜楔滑块式定心夹紧机构滑块式定心夹紧机构 主要用于以未加工或粗加工过的直径较大的孔定位时的定心夹紧。螺杆压块式定心夹紧机构螺杆压块式定心夹紧机构 比标准卡盘的装夹更迅速、精度更高。均匀变形定心夹紧机构均匀变形定心夹紧机构 见后见后6-2定心夹紧机构定心夹紧机构定心夹紧机构定心夹紧机构定位夹紧机构分开的结构气动杠杆卡盘气动杠杆卡盘 单爪或多爪结构，单爪是不对称结构。铰链式卡盘铰链式卡盘气动卡盘气动卡盘 定位：f100外圆及端面卡盘式车床夹具卡盘、回转气缸、导气接头卡盘式车床夹具导气接头的壳体内孔与心轴之间的间隙：0.0070.015mm
10、气动或液压传动装置：提高工效，减轻劳动强度，动作迅速，反应灵敏，易实现自动化控制。卡盘式车床夹具卡盘式车床夹具6-3 心轴式及夹头式车床夹具心轴式：主要限位元件为轴，用于以孔定位的回转体零件的加工。夹头式：主要限位元件为孔，用于以外圆定位的回转体零件的加工。一、弹簧心轴与弹簧夹头一、弹簧心轴与弹簧夹头心轴式车床夹具利用弹性筒夹的弹性变形将工件夹紧。可实现定心夹紧，定心精度一般可达0.020.05mm弹簧夹头弹性筒夹见夹具手册心轴式车床夹具 二、波纹套弹性心轴二、波纹套弹性心轴工作原理工作原理：波纹套受轴向压缩后，会均匀地径向扩波纹套受轴向压缩后，会均匀地径向扩大，从而将工件夹紧。大，从而将工件
11、夹紧。特点特点：定心精度高，可稳定在定心精度高，可稳定在0.0050.01mm之间之间。使用使用：定位孔径大于定位孔径大于20mm20mm，公差等级不低于，公差等级不低于IT8IT8的工的工件；但制造困难，使用受限。件；但制造困难，使用受限。心轴式车床夹具 三、碟形弹簧片心轴三、碟形弹簧片心轴特点特点：定心精度在定心精度在0.01mm之内之内。工作原理工作原理：碟形簧片有内外交错的径向槽，：碟形簧片有内外交错的径向槽，叠加起叠加起来后，受轴向压缩，会均匀地径向扩大，从而实现来后，受轴向压缩，会均匀地径向扩大，从而实现定心并夹紧。定心并夹紧。心轴式车床夹具也可做成碟形弹簧片夹头。四、液性介质弹性
12、心轴及夹头四、液性介质弹性心轴及夹头心轴式车床夹具工作原理工作原理：液性介质均匀传压，使薄壁套产生变形。液性介质均匀传压，使薄壁套产生变形。特点：定心精度一般为特点：定心精度一般为0.01mm，可达，可达0.005mm。但变形量小，但变形量小，对定位面要对定位面要求较高。求较高。6-4 高效车床夹具 一、端面驱动夹具一、端面驱动夹具原理：利用拨爪嵌入工件的端面驱动工件旋转。原理：利用拨爪嵌入工件的端面驱动工件旋转。特点：缩短装夹时间，避免重复装夹，保证相互位特点：缩短装夹时间，避免重复装夹，保证相互位置精度。置精度。用途：数控车床加工轴类件。用途：数控车床加工轴类件。高效车床夹具 二、离心式自
13、动夹头二、离心式自动夹头原理：利用离心力。原理：利用离心力。特点：可大大减轻工人的装夹劳动强度，节省装特点：可大大减轻工人的装夹劳动强度，节省装夹时间。但夹具较大，且工作转速不能过低。夹时间。但夹具较大，且工作转速不能过低。高效车床夹具 三、不停车夹具三、不停车夹具特点：节省装夹时间。特点：节省装夹时间。但夹紧行程较小，适但夹紧行程较小，适用于光料。用于光料。高效车床夹具车床夹具设计实例6-5 车床夹具设计实例 一、工件加工分析一、工件加工分析三个阶梯孔距为250.1mm。三孔轴线与底面的垂直度和三孔轴线与底面的垂直度和阶梯孔与阶梯孔与4个小孔位置的对称个小孔位置的对称要求（未注公差）要求（未
14、注公差）考虑设计成花盘式分度车床夹具 2工序基准工序基准2-f8H7孔、底面 1工件加工要求工件加工要求 二、结构设计二、结构设计 1定位装置定位装置定位元件采用“一面双销”1)两定位孔中心距两定位孔中心距L 及两定位销中心距及两定位销中心距l车床夹具设计实例取L=99.360.07mm车床夹具设计实例取l0=99.360.02mm 2）确定圆柱销直径）确定圆柱销直径d1取d1=f8g6=f8 mm 3）确定菱形销尺寸）确定菱形销尺寸查表得菱形销尺寸b=3mm菱形销直径计算：车床夹具设计实例d2max=D2min X2min=8-0.07=7.93mm菱形销的公差等级：菱形销的公差等级：取IT
15、6IT7查表：IT6=0.009mmd2min=d2max IT=7.93-0.009=7.921mmd2=f8 mm 2夹紧装置夹紧装置两副螺旋移动压板 3分度装置分度装置直线分度装置分度滑块车床夹具设计实例T形螺钉，螺母锁紧手拉式圆柱对定销 4夹具的安装结构夹具的安装结构本工序的机床：CA6140 车床夹具设计实例过渡盘与主轴端部采用“短锥面和端面”定位。过渡盘凸缘与夹具体止口配合为：H7/h6花盘外圆设置找正圆。4夹具的尺寸标注夹具的尺寸标注最大轮廓尺寸最大轮廓尺寸SL影响定位精度的尺影响定位精度的尺寸寸SD和公差和公差影响夹具精度的尺寸影响夹具精度的尺寸SJ和公差和公差影响夹具在机影响
16、夹具在机床上安装精度的床上安装精度的尺寸尺寸SA和公差和公差其他重要尺其他重要尺寸和公差寸和公差 三、三、加工精度分析加工精度分析主要的加工要求：孔距尺寸250.1mmS S D D：D DD；D DA；D DJ；D DG 由于孔距尺寸由分度保证定位，所以夹具的由于孔距尺寸由分度保证定位，所以夹具的定位误差、安装误差不影响该尺寸。定位误差、安装误差不影响该尺寸。D=0，DA=0只计算分度误差和加工方法误差分度误差DFd：为对定套的孔位公差。d=0.02X1：为对定销与分度套的间隙。（f10H7/g6）X1=0.015+0.014=0.029mmX2：为对定销与导向套的间隙。（f14H7/g6）X2=0.018+0.017=0.035mmmm加工方法误差DGDG=dk/3=0.2/3=0.066mmJc=0.2-0.12=0.08mm能保证加工精度，并有一定的精度储备。定位：V形块、支承板（轴向）夹紧：斜楔杠杆压块，弹簧松开。定位：半圆套、插销（、，可取下）夹紧：铰链压板结构。