机床夹具

一、车床夹具的主要类型在车床上用来加工工件内、外回转面及端面的夹具称为车床夹具。

车床夹具多数安装在主轴上；少数安装在床鞍或床身上。

后一类属机床改装范畴，应用较少，不做介绍。

车床夹具按工件定位方式不同分为：定心式、角铁式和花盘式等。

1.定心式车床夹具在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。

2．角铁式车床夹具在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。

这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。

3．花盘式车床夹具这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。

这类夹具不对称，要注意平衡。

二、车床夹具设计要点1．车床夹具与主轴的连接方式由于加工中车床夹具随车床主轴一起回转，夹具与主轴的连接精度直接影响夹具的回转精度，故要求车床夹具与主轴二者轴线有较高的同轴度，且要连接可靠。

通常连接方式有以下几种：（1）夹具通过主轴锥孔与主轴连接（2）夹具通过过渡盘与机床主轴连接2。

对定位及夹紧装置的要求（1）为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找正。

（2）设置定位元件时应考虑使工件加工表面的轴线与主轴轴线重合。

（3）车床夹具的平衡及结构要求对角铁式、花盘式等结构不对称的车床夹具，设计时应采用平衡装置以减少由离心力产生的振动及主轴轴承的磨损。

车床夹具一般都是在悬臂状态下工作的，为保证加工过程的稳定性；夹具结构应力求简单紧凑，轻便且安全，悬伸长度尽量小，使重心靠近主轴前支承。

为保证安全，夹具体应制成圆形，加具体上的各元件不允许伸出夹具体直径之外。

此外，夹具的结构还应便于工件的安装、测量和切屑的顺利排出或清理。

1 ．设计定位装置时应使加工表面的回转轴线与车床主轴的回转轴线重合。

2 ．设计夹紧装置时一定要注意可靠，安全。

因为夹具和工件一起随主轴旋转，除了切削力还有离心力的影响。

因此夹紧机构所产生的夹紧力必须足够，自锁要可靠，以防止发生设备及人身事故。

图6-29 为夹紧力实施方案的比较。

图6-29b 的夹紧方案安全可靠性优于图6 -29a 的夹紧方案。

3 ．夹具与车床主轴的连接方式，根据夹具体径向尺寸的大小，一般有两种方法：（1 ）对于径向尺寸D ＜140mm , 或D ＜(2—3)d 的小型夹具，一般用锥柄安装在主轴的锥孔中，并用螺栓拉紧。

如图6— 30a 所示。

（2 ）对于径向尺寸较大的夹具，一般通过过渡盘与车床主轴前端连接。

如图6-30b,c,d 所示，其连接方式与车床主轴前端的结构形式有关。

专用夹具以其定位止口按H7/h6 ，或H7/js6 装配在过渡盘的凸缘上，再用螺钉紧固。

为了提高安装精度，在车床上安装夹具时，也可在夹具体外圆上作一个找正圆，按找正圆找正夹具中心与机床主轴轴线的同轴度，此时止口与过渡凸缘的配合间隙应适当加大。

4 ．夹具的悬伸长度L 与轮廓尺寸D 的比值应参照下列数值选取：直径小于150mm 的夹具，L/D ≤ 1.25 ；直径在150mm ～300mm 之间的夹具，L/D ≤ 0.9 ；直径大于300mm 的夹具，L/D ≤ 0.6 。

5 ．夹具总体结构应平衡。

因此一般应对夹具加配合块或减重孔。

为了弥补用估算法得出的配重的不准确性，配重块（或夹具体）上应设置径向槽或环形槽，发便调整配重块位置。

6 ．为了保证安全，夹具体上的各种元件不允许突出夹具体圆形轮廓以外。

7 ．夹具体总图上的尺寸标注除与一般机械装置图样有相同的要求外，还应注意其自身的特点。

即在夹具总图上还应标出影响定位误差、安装误差和调整误差有关的尺寸和技术要求。

影响定位误差的主要是定位元件或定位副的制造公差或配合公差。

如图6 —26 中两定位销公差ф 9f 9 和ф 9f 7 及两销中心距142 ± 0.06mm 等。

影响安装误差的主要是定位元件工作面与机床连接面之间的尺寸精度和位置精度。

夹具体上的底面（如图6 — 24 中 A 面、图 6 — 26 中E 面等）则体现机床主轴的端面；而夹具上的工艺孔（如图6 — 24 中工艺孔￠ d ）、夹具体上的止口（如图6 — 26 中￠170H7 孔）或夹具体外圆上的找正圆均体现机床主轴的回转轴心线。

因此定位元件工作面与这些连接面均应标出尺寸精度或位置精度。

如图6 — 24 中的尺寸100 ± 0.05 mm 和57.5 ± 0.05 mm 。

又如图6 — 26 中对 C 面的平行度要求等。

影响调整误差的是刀具与定位元件工作面之间的尺寸精度和位置精度推荐答案机械制造装备设计课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。

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零件在工艺规程之后，就要按工艺规程顺序进行加工。

在加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还要用机床夹具。

他们时机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床获得正确的位置。

机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度。

通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为定位。

当工件定位后，为了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而3破坏定位，还应该用一定的机构或装置将工件加以固定。

使工件在加工过程中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。

将工件定位、夹紧的过程称为装夹。

工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全。

在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。

机床夹具在生产中应用十分广泛。

1. 专用夹具设计1.1设计前的准备工作1.1.1. 明确工件的年生产纲领它是夹具总体方案确定的依据之一，它决定了夹具的复杂程度和自动化程度。

如大批量生产时，一般选择机动、多工件，自动化程度高的方案，结构也随之复杂，成本也提高较多。

1.1.2. 熟悉工件零件图和工序图零件图给出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等精度的总体要求，工序图则给出了夹具所在工序的零件的工序基准、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案，这是夹具设计的直接依据。

已知待加工工件如下图1-1所示，4个螺纹孔的直径为ψ8，圆柱高为38mm，外圆ψ70mm。

里孔ψ35设计钻4—M8底孔的孔夹具。

图1-11.1.3. 加工方法了解工艺规程中本工序的加工内容，机床、刀具、切削用量、工步安排、工时定额，同时加工零件数。

这些是在考虑夹具总体方案、操作、估算夹紧力等方面必不可少的。

根据零件图可知，本道工序的内容是钻4个M8螺纹孔。

1.2．总体方案的确定1.2.1. 定位方案工序图只是给出了原理方案，此时应仔细分析本工序的工序内容及加工度要求，按照六点定位原理和本工序的加工精度要求，确定具体的定位方案和定位元件要拟定几种具体方案进行比较，选择或组合最佳方案。

根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。

在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。

选用内六角螺栓将长圆柱销定位在夹具体上，在圆柱销的面上钻四个通孔。

用一面两销定工件的五个自由度。

根据本次夹具设计的零件，我设计的定位方案为心轴定位和销组合定位，可以制6个自由度。

还有个方案为在零件的3个面布置6个支撑钉或底面放一个支撑板，个侧面布置3个支撑钉，但这个方案较为复杂，切不利于夹紧结构的布置，从总体上讲比较复杂，故不选。

图1-2定位心轴1.2.2选择加紧机构(1)夹紧力的方向：夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能使工件有脱离定位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形。

(2)夹紧力的作用点：夹紧力的作用点应选择在定位元件支承点的作用范围内，以及工作刚度高的位置。

确保工件定位准确、不变形。

(3)选择夹紧机构：在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。

确定夹紧机构要注意以下几方面的问题：①安全性夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，以防止以外伤及夹具操作人员。

②手动夹具夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。

③夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。

④手动夹紧机构应操作灵活、方便。

选用M12的镙柱、开口垫圈和M18的外六方螺母来夹紧工件。

确定夹紧力的方向、作用点，以及夹紧元件或夹紧机构，估算夹紧力大小，要选择和设计动力源。

夹紧方案也需反复分析比较，确定后，正式设计时也可能在具体结构上作一些修改。

方案一使用快速螺旋夹紧机构方案二使用螺旋夹紧机构因定位方案选择的是心轴定位，快速螺旋夹紧机构更合适于本方案，所以采用方案一1.2.3选择导向装置导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，这些装置均已标准化，可按标准选择，为提高加工效率，选择快换导向套加工工件。

如下图所示：图1-3导向装置如图所示：图1-41.2.4. 夹具体用来安装和固定定位元件，夹紧机构和钻模板的实体。

具体大小根据整个机构的大小而调整，要保证机构的稳定，水平，所以形位公差会有较严格的要求。

图1-51.3. 绘制夹具装配图1.3.1. 制图比例1：1.5把工件视为透明体，用双点划线画出轮廓，画出定位面、夹紧面和加工表面，无关表面可以省略。

1.3.2. 定位、夹紧、导向，夹具体画出定位元件和导向元件，按夹紧状态画出夹紧元件或机构，必要时可用双点划线画出松开位置时的夹紧元件的轮廓，画出夹具体，其他元件或机构，以及上述各元件与夹具体的联结，使夹具形成一体，标注必要的尺寸，配合和技术条件。

对零件编号，填写标题栏和零件明细表。

其中还要在定位，导向完成后进行定位精度验算，在夹紧机构完成后进行夹紧力的验算，以及重要的受力元件或机构的强度、刚度验算。

装配图：图1-61）总装配图应按国家标准尽可能1：1地绘制，这样图样有良好的直观性。

主视图应按操作实际位置布置，三视图要能完整清楚表示出夹具的工作原理和结构。

考虑到我的加工件比较简单。

工件尺寸较小，需放大显示清楚。

我采用1：1.5。

（2）视工件为透明体，用双点画线画出主要部分（如轮廓，定位面‘夹紧面和加工表面）。

画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置（3）按照夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。