典型机床夹具优化方案

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：图2-21 十字槽轮精车工序简图图2-22 花盘式车床夹具1，3，4—定位套 2—定位销1）mm圆弧尺寸由刀具调整来保证。3）夹具体上φ120mm止口与过渡盘上φ120mm凸台采用过盈配合，设计要求就地加工过渡盘端面及凸台，以减小夹具的对刀和定位误差。工件的装夹就是将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。图2-23 角铁式车床夹具2）在自定心卡盘上装夹工件。图2-24所示为立式铣床铣轴承座底面的夹具。

1.车床夹具及装夹

（1）花盘式车床夹具图2-21所示为十字槽轮零件精车圆弧mm的工序简图。工序要求保证四处mm圆弧、对角圆弧位置尺寸18mm±0.02mm及对称度公差0.02mm、mm轴线与φ5.5h6mm轴线的平行度公差φ0.01mm。

图2-22所示为加工该工序的车床夹具，工件以φ5.5h6mm外圆柱面与端面B、半精车的φ22.5h8mm圆弧面（精车第二个圆弧面时，则用已经车好的mm圆弧面为定位基准）为定位基面，夹具上定位套的内孔表面与端面、定位销的外圆表面为相应的限位基面。限制工件六个自由度，符合基准重合原则。同时可加工三个工件，利于尺寸的测量。该夹具保证工件加工精度的措施有以下几个方面。

图2-21 十字槽轮精车工序简图

图2-22 花盘式车床夹具

1，3，4—定位套 2—定位销

1）mm圆弧尺寸由刀具调整来保证。

2）18mm±0.02mm及其对称度公差0.02mm，由定位套孔与工件采用φ5.5G5/h6配合精度、限位基准与安装基面B的垂直度公差0.005mm与安装基准A（φ20H7孔轴线）的距离mm来保证；且在工艺规程中要求同一工件的四个圆弧必须在同一定位套中定位，使用同一组定位销定位来进行加工。

3）夹具体上φ120mm止口与过渡盘上φ120mm凸台采用过盈配合，设计要求就地加工过渡盘端面及凸台，以减小夹具的对刀和定位误差。

（2）角铁式车床夹具图2-23所示为一角铁式车床夹具，用于加工壳体零件的孔和端面。工件以底面及两孔定位，并用两个钩形压板夹紧。镗孔中心线与零件底面之间的8°夹角由角铁的角度来保证。为了控制端面尺寸，在夹具上设置了供测量用的测量基准（圆柱棒端面），同时设置了供检验和校正夹具用的工艺孔。

（3）车床通用夹具数控车床上的工件安装方法与普通车床一样，要尽量选用已有的通用夹具，且应注意减少装夹次数，尽量做到在一次装夹中就能把零件上所有要加工表面都加工出来。工件定位基准应尽量与设计基准重合，以减小定位误差对尺寸精度的影响。

工件的装夹就是将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。由于工件的形状、大小和加工数量不同，因此可采用以下几种装夹方法。

1）在单动卡盘上装夹工件。单动卡盘夹紧力大，但找正比较费时。适用装夹大型或形状不规则的工件。

图2-23 角铁式车床夹具

2）在自定心卡盘上装夹工件。自定心卡盘能自动定心，不需花很多时间找正工件，安装效率比单动卡盘高，但夹紧力没有单动卡盘大。适用于装夹大批量的中小规格的零件。

3）在两顶尖间装夹工件。对于较长的或必须经多次装夹才能加工好的工件（如长轴、长丝杠或车削后还要铣、磨的工件），可用两顶尖来装夹。在两顶尖间装夹工件方便，不需找正，装夹精度高。

用两顶尖装夹工件时，必须先在工件端面钻出中心孔。中心孔分为A、B、C型。A型不带护锥，B型带护锥，C型带螺孔（详见GB/T145—2000）。精度要求一般的工件用A型，精度要求较高、工序较多的工件用B型，当需要将其他零件轴向固定在工件上时用C型。

中心孔是精加工的定位基准，对工件质量影响很大。如果两端中心孔连线与工件外圆轴线不同轴，工件外圆可能加工不出来；如果中心孔圆度差，加工出的工件圆度误差也大；如果中心孔锥面粗糙，加工出的工件表面质量也差。因此，在加工中心孔时，应保证上述要求，对于要求较高的中心孔，还需精车修整或研磨。

另外，在采用两顶尖装夹工件时应注意：前后顶尖连线应与车床主轴轴线同轴；尾座套筒在不影响车刀切削的前提下，尽量伸出短些；装夹前注意清除中心孔中的异物；如果后顶尖用固定顶尖，中心孔中应加入工业润滑脂；两顶尖与中心孔的配合必须松紧适当，如果顶得过紧，细长工件会弯曲变形。

4）一夹一顶装夹工件。两顶尖装夹工件虽然精度高，但刚度较差。因此，加工一般轴类零件，尤其是对于较重的零件，采用一端夹住（用自定心卡盘或单动卡盘）、另一端用后顶尖顶住的装夹方式，并且在卡盘内装一限位支承，或利用工件台阶作限位。这种装夹方式比较安全且能承受较大的轴向切削力，因此应用很广泛。

后顶尖分为固定顶尖和回转顶尖两种。固定顶尖刚度好，定心准确，但与工件中心孔之间产生滑动摩擦而发热多，故只适用于低速加工精度要求较高的工件。回转顶尖能在很高的转速下正常工作，因此应用很广泛，但装配误差较大，或磨损后会使顶尖产生径向跳动。

5）软爪的应用。有时卡盘用的卡爪（三爪或四爪）不是淬硬卡爪，而是硬度较低的卡爪。加工前，先按工件的大小对卡爪车一刀（卡爪外圈套一圆圈，并反向夹紧），这种方法适用于精度要求较高的小批量零件的加工。

6）自动卡盘。对自动程度较高的机床，其工件装夹往往采用气动卡盘或液压卡盘。就工件夹紧而言，与自定心卡盘相同。

7）弹簧夹头。弹簧夹头装夹方便快速，适用于大批量的中、小型零件的加工。

8）中心架的应用。中心架一般用于：车削长轴零件时，提高长轴的刚度；车削大而长工件的端面或钻中心孔；车削较长套类工件的内孔或螺纹。

9）跟刀架的应用。跟刀架主要用于不允许接刀的细长工件的加工，用以提高工件刚度。

2.铣床夹具及装夹

（1）铣床夹具的结构铣床夹具主要用于加工工件上的平面、键槽、缺口及成形表面等。铣削加工的切削力较大，又是断续切削，容易引起振动，因此要求铣床夹具要有足够的强度，夹紧力应足够大，有较好的自锁性。此外，铣床夹具一般通过对刀装置确定刀具与工件的相对位置，其夹具体底面上大多设有定向键，通过定向键与铣床工作台T形槽的配合来确定夹具在机床上的方位。

图2-24所示为立式铣床铣轴承座底面的夹具。该夹具采用螺栓自锁的原理实现夹紧。工件用带肩心轴和V形块在夹具体和定位件上定位，带肩心轴限制了工件的3个自由度：X轴方向的平动、Y轴和Z轴方向的转动，V形块限制了工件的4个自由度：Y轴与Z轴方向的平动和转动，从而夹紧和定位装置限制了工件的6个自由度，符合六点定位原理，可使工件达到完全定位状态。铣削加工要选择对刀块来确定刀具和夹具间的位置关系，对刀块装在带肩心轴的顶部，这样可以在加工之前方便对刀，并且在加工的时候不妨碍操作人员的操作和机器的加工。定位键用来联接夹具底座和铣床工作台，其装夹在工作台的T形槽中。为了减小工作在装夹过程产生的误差，定位件和T形槽的配合公差应小于0.002。同时，在带肩心轴的左侧加一加强肋，可提高夹具的刚度，以减小工件加工时的误差。

（2）铣床夹具与机床的连接为提高铣床夹具在机床上安装的稳固性，除要求夹具体有足够的强度和刚度外，还应使被加工表面尽量靠近工作台面，以降低夹具的重心。因此，夹具体的高宽比（H∶B）应限制在1～1.25的范围内，如图2-25所示。

铣床夹具与工作台的连接部分称为耳座，夹具上耳座两边的表面要加工平整，为此常在该处做一凸台，以便于加工，如图2-25a所示。也可以沉下去，如图2-25b所示。当夹具体的宽度尺寸较大时，可设置四个耳座，但耳座间的距离一定要与铣床工作台的T形槽间的距离一致。

安装在铣床夹具工作台上的夹具，其夹具体的底面便是夹具的安装基准面，应经过比较精密的加工（如磨、刮研等）。为保证夹具的定位元件相对于切削运动有准确的方向，有时在夹具的底面安装两个定向键，或在夹具体的侧面加工一窄长的找正面，以便于夹具安装时找正。

定向键有矩形和圆形两种，如图2-26所示。常用的是矩形键，其结构尺寸已经标准化，矩形键有A型、B型两种结构形式。

图2-24 立式铣床铣轴承座底面的夹具

1—加强肋 2—V形块 3—螺栓 4—对刀块 5—带肩心轴 6—工件 7—圆锥夹头 8—推杆 9—螺母 10—螺杆 11—螺旋槽 12—带螺旋槽推杆 13—手柄 14—定位件

图2-25 夹具体与耳座

（3）铣床夹具的对刀元件对刀元件主要由对刀块和塞尺组成，它的作用是用来确定夹具和刀具的相对位置。对刀元件的结构形式取决于加工表面的形状。图2-27a、b所示分别为圆形、方形对刀块，用于加工平面时对刀；图2-27c所示为直角对刀块，用于加工两相互垂直面或铣槽时的对刀；图2-27d所示为侧装对刀块，也用于加工两相互垂直面或铣槽时的对刀。这些标准对刀块的结构参数均可从有关手册中查取。

图2-26 定向键及其联接

图2-27 标准对刀块

a）圆形对刀块 b）方形对刀块 c）直角对刀块 d）侧装对刀块

使用对刀元件对刀时，在刀具和对刀块之间用塞尺进行调整，以免损坏切削刃或造成对刀块的磨损，以保证正常走刀。图2-28所示为常用标准对刀塞尺的结构。图2-28a所示为对刀平塞尺，图2-28b所示为对刀圆柱塞尺。常用塞尺的基本尺寸s为1～5mm，圆柱塞尺的基本尺寸d为φ3mmφ5mm，公差按h6制造。

图2-28 标准对刀塞尺

a）对刀平塞尺 b）对刀圆柱塞尺

典型机床夹具优化方案

相关推荐