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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 數(shù)控技術(shù)教研室,車(chē)床夾具的典型結(jié)構(gòu)。車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。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)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。掌握車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。方案。,5.1 工作場(chǎng)景導(dǎo)入,如圖5.1所示，CA6140車(chē)床開(kāi)合螺母零件在本工序中需精鏜mm孔及車(chē)端面。工件材料為45鋼，毛坯為鍛件，中批量生產(chǎn)。,(1) mm孔軸線到燕尾導(dǎo)軌底面C的距離為(450.05)mm。 (2) mm孔軸線與燕尾導(dǎo)軌底面C的平行度為0.05mm。 (3) mm孔與mm孔的距離為(
2、80.05)mm。 (4) mm孔軸線對(duì)兩B面的對(duì)稱(chēng)面的垂直度為0.05mm。,圖5.1 車(chē)床開(kāi)合螺母零件車(chē)削工序圖,5.2 基 礎(chǔ) 知 識(shí),5.2.1 車(chē)床夾具的典型結(jié)構(gòu),1. 心軸類(lèi)車(chē)床夾具 心軸類(lèi)車(chē)床夾具多用于以?xún)?nèi)孔作為定位基準(zhǔn)，加工外圓柱面的情況。常見(jiàn)的心軸有圓柱心軸、彈簧心軸、頂尖心軸、液性介質(zhì)彈性心軸等。,5.2 基 礎(chǔ) 知 識(shí),圖5.2 飛球保持架工序圖及其心軸 1-心軸；2、5一壓板；3一定位鍵；4一螺釘；6一快換墊圈；7一螺母,5.2 基 礎(chǔ) 知 識(shí),圖5.3 彈性心軸 1，3，11螺母；2，6，9，10筒夾；4滑條；5拉桿；7、12心軸體；8錐套,5.2 基 礎(chǔ) 知 識(shí),圖
3、5.4 頂尖式心軸 1心軸；2固定頂尖套；3工件；4活動(dòng)頂尖套；5快換墊圈；6螺母,5.2 基 礎(chǔ) 知 識(shí),圖5.5 液性介質(zhì)彈性?shī)A具,1夾具體； 2加壓螺釘； 3柱塞； 4密封圈 5薄壁套； 6螺釘； 7端蓋； 8螺塞； 9鋼球； 10，11調(diào)整螺釘； 12過(guò)渡盤(pán),5.2 基 礎(chǔ) 知 識(shí),圖5.6 橫拉桿接頭工序圖,夾具體呈角鐵狀的車(chē)床夾具稱(chēng)為角鐵式車(chē)床夾具，其結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)。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)面和端面。,2. 角鐵式車(chē)床夾具,工件孔,M36mm1.5mm-6H 及兩端面，均已加工過(guò)。,mm、,5.2 基 礎(chǔ) 知 識(shí),圖5.7
4、 角鐵式車(chē)床夾具 l過(guò)渡盤(pán)；2夾具體；3聯(lián)接塊；4銷(xiāo)釘；5杠桿；6拉桿； 7定位銷(xiāo)；8鉤形壓板；9帶肩螺母；10平衡塊；11楔塊；12擺動(dòng)壓塊,5.2 基 礎(chǔ) 知 識(shí),圖5.8 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。,3. 圓盤(pán)式車(chē)床夾具,加工回水蓋上2-G1螺孔,兩螺孔的中心距為(780.3)mm， 兩螺孔的連心線與9H7兩孔的連心線之間的夾角為45， 兩螺孔軸線應(yīng)與底面垂直。,5.2 基 礎(chǔ) 知 識(shí),圖5.9 圓盤(pán)式車(chē)床夾具 1過(guò)渡盤(pán)；2夾具體；3
5、分度盤(pán)；4T形螺釘；5、9螺母； 6菱形銷(xiāo)；7定位銷(xiāo)；8螺旋壓板；10對(duì)定銷(xiāo)；11平衡塊,5.2 基 礎(chǔ) 知 識(shí),圖5.10 車(chē)床夾具與機(jī)床主軸的連接 1主軸；2過(guò)渡盤(pán)；3專(zhuān)用夾具；4壓塊,1. 車(chē)床夾具在機(jī)床主軸上的安裝方式,5.2.2 車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn),夾具通過(guò)主軸錐孔與機(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 基 礎(chǔ) 知 識(shí),圖5.11 幾種車(chē)床主軸前端 的形狀及尺寸,5.2 基 礎(chǔ) 知 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5.5中液性介質(zhì)彈性心軸的外圓面。若限位
6、面偏離回轉(zhuǎn)中心，則應(yīng)在夾具體上專(zhuān)門(mén)制作一孔(或外圓)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)量基準(zhǔn)，如圖5.12中的找正孔K和圖5.13中的找正圓B。 為保證加工精度，車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)中心(即限位面或找正基面)對(duì)主軸回轉(zhuǎn)中心的同軸度應(yīng)控制在0.01mm之內(nèi)，限位端面(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0.01mm。,2. 找正基面的設(shè)置,5.2 基 礎(chǔ) 知 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線重合。 對(duì)于回轉(zhuǎn)體或?qū)ΨQ(chēng)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合。 對(duì)于殼體、支架、托架等形狀復(fù)雜的工
7、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。 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“臨床加工”的方法 ，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“臨床加工”，以提高裝夾精度。,3. 定位元件的設(shè)置,5.2 基 礎(chǔ) 知 識(shí),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，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鎖緊螺母。,4. 夾緊裝置的設(shè)置,5.2 基 礎(chǔ) 知 識(shí),車(chē)床夾具除了
8、控制懸伸長(zhǎng)度外，結(jié)構(gòu)上還應(yīng)基本平衡。 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：設(shè)置平衡塊或加工減重孔。,5. 夾具的平衡,5.2 基 礎(chǔ) 知 識(shí),圖5.12角鐵式車(chē)床夾具 1、1l一螺栓；2一壓板；3一擺動(dòng)V形塊；4一過(guò)渡盤(pán)；5一夾具體； 6一平衡塊；7一蓋板；8一固定支承板；19一活動(dòng)菱形銷(xiāo)；110一活動(dòng)支承飯,5.2 基 礎(chǔ) 知 識(shí),圖5.13 液壓泵上體鏜三孔車(chē)床夾具 1平衡塊；2圓柱銷(xiāo)；3T形螺釘；4菱形銷(xiāo)；5螺旋壓板； 6花盤(pán)；7對(duì)定銷(xiāo)；8分度滑塊；9導(dǎo)向鍵；10過(guò)渡盤(pán),5.2 基 礎(chǔ)
9、 知 識(shí),(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)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L與輪廓直徑D之比應(yīng)控制如下。 直徑小于150 mm的夾具，L/D2.5。 直徑在150300 mm的夾具，L/D0.9。 直徑大于300 mm的夾具，L/D0.6。 (2) 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))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。 (3) 夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于工件在夾具上安裝和測(cè)量，切屑能順利排出或清理。,6. 夾具的結(jié)構(gòu)要求,5.2 基 礎(chǔ) 知 識(shí),1. 定位誤
10、差D 由于A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B為零。工件在夾具上以平面定位時(shí)，基準(zhǔn)位移誤差Y也為零，因此，尺寸(270.26)mm的定位誤差D等于零。 2. 夾具誤差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)定位圓孔軸線為夾具的安裝基準(zhǔn)，夾具上定位銷(xiāo)7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(270.08)mm。因此 J=0.16mm,5.2.3 車(chē)床夾具的加工誤差,5.2 基 礎(chǔ) 知 識(shí),3. 夾具的安裝誤差A(yù) 式中：X1max為過(guò)渡盤(pán)與主軸間的最大配合間隙； X2max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 ，查基本偏差表(GBT 1800.31998)得：92H7為 ，92js6為(920.011)mm，因此 X1max=0.035+0.011mm=0.046mm 假設(shè)夾具體與過(guò)渡盤(pán)止口的配合尺寸為 ，查基本偏差表(GBT 1800.31998)得 180H7為 ，180js6為(1800.0125)mm，因此 X2max=(0.040+0.0125)=0.0525mm,5.3 回到工作場(chǎng)景,3. 夾具的安裝誤差A(yù),5.2 基 礎(chǔ) 知 識(shí),圖5.13 液壓泵上體鏜三孔車(chē)床夾具 1平衡塊；2圓柱銷(xiāo)；3T形螺釘；4菱形銷(xiāo)；5螺旋壓板； 6花盤(pán)；7對(duì)定銷(xiāo)；8分度滑塊；9導(dǎo)向鍵；10過(guò)渡盤(pán),
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