如何设计车床夹具

摘 要：通过实例说明如何设计车床夹具,并结合笔者多年来在车床设计方面的一些经验,给出车床夹具设计的思路,以及设计理念,并对设计过程中需要注意的问题和细节加以一一论述,希望能够通过本文给车床夹具设计人员一些启发.

关 键 词：设计车床夹具夹紧定位

中图分类号：TG751.1文献标识码：A文章编号：1674-098X（2013）04（b）-0094-02

为了论述形象,举一个代表性的实例,某企业生产的球星手柄的车削,整体结构中包括圆球、圆锥面、内孔以及圆弧等.此产品为大批量成产的产品,为了既能够保证产品的质量和生产效率又能够降低劳动强度,需要设计出几种相应的夹具.

1夹具基本设计要求

（1）保证工件的加工质量,此项为首要基本要求,任何夹具都应满足.选择合理的定位和加紧方案、制定相应的夹具设计要求以及道具引导装置等是保证工件质量的影响因素,如果必要,应对夹具进行误差分析.

（2）降低劳动强度,使用安全,便于操作.为降低工人的劳动强度,夹具可以采取油压或者气动等方式实现,这样不仅劳动强度降低,而且对夹具加紧力的掌控度也可以提高.同时夹具设计时应考虑工人的作业习惯和安全系数,应该增加安全保护装置.

（3）适应生产纲领,提高生产效率,降低成本.对于批量生产的工件,其夹具的设计应该在保证功能的条件下,适应批量生产的要求,安装和拆卸方便,减小辅助时间,同时夹具本身设计时也应考虑到设计简单,结构不宜太复杂,这样也能降低制造夹具的成本.

（4）良好的结构工艺性.设计夹具时,应考虑到夹具在结构上应便安装,装配,制造,调整和维修.

（5）清理方便.批量生产时,过程中的切屑会堆积在夹具中,这样可能影响到夹具的定位,同时大量切屑带来的热量会造成工件受热变形,另外有些夹具切屑堆积严重时还可能造成损坏刀具,甚至工伤.

2设计步骤

（1）仔细阅读夹具设计任务书,明确任务,并研究零件的工艺编制.设计任务书内容包括：使用工件名称、夹具定位和加紧的要求和保证精度要求等.为了设计符合夹具任务书的要求,应该仔细研究原始资料：①该工件的生产计划纲领,对夹具的需求计划.②认真研究工件零件图、装配图,全面了解工件的使用材料,作用和一些内容要求.阅读工件成产的工艺流程,仔细研究每道工序,了解工件加工要求.③阅读夹具设计手册、零件标准、图册等相关资料.④了解企业实际生产条件,车间制作夹具的水平,加工过程中用到的机床、刀具及辅助工具.

（2）确定夹具结构方案,绘制夹具结构草图①确定工件的定位方案.根据零件加工工艺.所给的定位基准和六点定位原理,确定工件的定位方法,找到元件的定位方法.②根据工件的加工方式不同,确定刀具的对刀和引导方式,设计引导元件或对刀装置.③确定工件的夹紧方案,然后设计出相应的夹紧机构,来实现对工件的夹紧.④确定夹具其他组成部分（如分度装置等）的结构形式.⑤考虑上述各种元件和装置的布局,确定夹具体的结构型式.

（3）确定与夹具有关的尺寸公差和技术要求,进行误差分析夹具结构方案确定之后,首先将有关尺寸公差和相互位置要求确定下来.然后,根据加工要求,分析影响加工精度的因素,再进行必要的分析和计算,为了测试结构和尺寸公差和相互位置的要求是不是合理的.误差分析,目的是找出绘图中出现的问题并且及时解决问题,防止返工.

（4）绘制夹具总装图按国家机械制图标准绘制,比例应为1∶1,但对于某些太大或者太小的夹具可按国家标准选择比例.但要清楚的表示出夹具的结构以及工作原理.主视图应为操作者直视位置.

（5）绘制夹具零件图总装图中所有的非标准件都应绘制零件图,参考相关标准.

3实例分析

加工工件如图1.

3.1分析图纸

根据图纸可知工件包括圆球、圆锥面、内孔、圆弧面等.分析可知在加工圆锥面和圆球是装夹有矛盾,如果先加工圆球,则无法装夹圆锥面,如果先加工圆锥面则无法装夹圆球.因此需要设计出一套合适的夹具以解决以上矛盾,并且达到提升效率、保证工件加工质量、降低劳动强度的目的.

3.2零件工艺制订如下

①基本成型.②夹长柄外圆粗车φ32外圆至φ32.5.③夹φ32外圆用靠模法车圆锥面,及车R10圆弧面.④专用夹具装夹、专用夹具车削圆球.⑤专用夹具装夹车圆球端面及φ16内孔.⑥镀光亮铬.⑦转下一工序.本套工艺中,可以看出用到4套夹具：①车圆锥面时所用到的靠模机构.②加工圆球时检测装圆锥面的夹具.③车圆球时用的专用夹具.④专用夹具用于车φ16内孔.

3.3夹具设计思路和加工方法

3.3.1车圆锥面的方法一般为：偏移尾座法、转动小滑板车圆锥法、宽刃刀车削法、靠模法等.根据本工件的结构特点,认为选择靠模法比较合适,靠模机构在设计上比其他3种方式要复杂,但考虑到该工件为批量生产,能够提升效率并保证工件加工质量降低劳动强度,所以使用靠模法.另外靠模法的特点为锥度易调整,这样,锥面就会更好的被加工出来.靠模法车圆锥面时,需要先靠模机构的设计从零件形状来考虑加工步骤,如果先加工圆球,再以圆球装夹车圆弧面,会显得刚性不够,则应先加工圆锥面.

3.3.2车Sφ32圆球时所用夹具如图2：夹具为一个外圆柱内圆锥的夹具套,从中心线铣开,用以装夹圆锥面.

3.3.3车床上车圆球的方法一般为：成形刀车削法、车双手控制法、专用工具车成形面、仿形法等.考虑到零件本身结构特点,以及生产需求,专用工具车成型面的方法明显好于其他几种方法.既能保证加工质量而且能够降低劳动强度提升效率.夹具加工原理如图3所示：

这种工具可使刀尖按外圆弧或内圆弧的轨迹运动,以便车出各种形状的圆弧.如果刀尖到回转中心的距离可调,还可以车出各种半径的内外圆弧工件.用蜗杆蜗轮就可实现车刀的回转运动,车削时,先把车床小滑板拆下,装上车圆弧工具.刀架1装在圆盘2上,圆盘下面装有蜗杆蜗轮副.当转动手柄3时,蜗杆就带动蜗轮使车刀围绕着中心旋转,刀尖就按圆弧轨迹运动.为了调节圆弧半径,在刀盘2上制出T形槽,刀架1可在上面移动并在需要的位置上固定.当刀尖调整到超过中心时,就可以车削内圆弧.

3.3.4车φ16内孔时所用到的专用夹具由于φ16内孔轴心线关系较特殊,是与圆锥轴心线倾斜的,所以必须设计专用夹具用以装夹,如图4所示：

夹具结构及加工原理如图所示,夹具共由夹具体1、夹具体2和螺母3三部分组成,夹具体1在卡盘上找正夹紧,通过夹具体1的槽将球头手柄定位,再由夹具体2内孔中的内圆弧压紧球头手柄,螺母3连接紧固夹具体1和夹具体2从而将球头手柄锁紧在夹具上进行加工.

4结语

本文通过实例说明如何设计车床夹具,和具体的思路和方法,并对设计过程中的重点加以说明.在批量生产的零件加工中,夹具的作用不仅要保证零件的加工质量,而且要提高生产效率,降低劳动强度.所以设计夹具要考虑的结构简单,便于操作等因素.因此,我们在实际工作中要时刻总结经验,善于思考,这样才能不断创新设计出更好的夹具.