如何設(shè)計(jì)車床夾具

摘 要：通過實(shí)例說明如何設(shè)計(jì)車床夾具，并結(jié)合筆者多年來在車床設(shè)計(jì)方面的一些經(jīng)驗(yàn)，給出車床夾具設(shè)計(jì)的思路，以及設(shè)計(jì)理念，并對(duì)設(shè)計(jì)過程中需要注意的問題和細(xì)節(jié)加以一一論述，希望能夠通過本文給車床夾具設(shè)計(jì)人員一些啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì) 車床 夾具 夾緊 定位

中圖分類號(hào)：TG751.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（b）-0094-02

為了論述形象，舉一個(gè)代表性的實(shí)例，某企業(yè)生產(chǎn)的球星手柄的車削，整體結(jié)構(gòu)中包括圓球、圓錐面、內(nèi)孔以及圓弧等。此產(chǎn)品為大批量成產(chǎn)的產(chǎn)品，為了既能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率又能夠降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)出幾種相應(yīng)的夾具。

1 夾具基本設(shè)計(jì)要求

（1）保證工件的加工質(zhì)量，此項(xiàng)為首要基本要求，任何夾具都應(yīng)滿足。選擇合理的定位和加緊方案、制定相應(yīng)的夾具設(shè)計(jì)要求以及道具引導(dǎo)裝置等是保證工件質(zhì)量的影響因素，如果必要，應(yīng)對(duì)夾具進(jìn)行誤差分析。

（2）降低勞動(dòng)強(qiáng)度，使用安全，便于操作。為降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，夾具可以采取油壓或者氣動(dòng)等方式實(shí)現(xiàn)，這樣不僅勞動(dòng)強(qiáng)度降低，而且對(duì)夾具加緊力的掌控度也可以提高。同時(shí)夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮工人的作業(yè)習(xí)慣和安全系數(shù)，應(yīng)該增加安全保護(hù)裝置。

（3）適應(yīng)生產(chǎn)綱領(lǐng)，提高生產(chǎn)效率，降低成本。對(duì)于批量生產(chǎn)的工件，其夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)該在保證功能的條件下，適應(yīng)批量生產(chǎn)的要求，安裝和拆卸方便，減小輔助時(shí)間，同時(shí)夾具本身設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)考慮到設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)不宜太復(fù)雜，這樣也能降低制造夾具的成本。

（4）良好的結(jié)構(gòu)工藝性。設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)考慮到夾具在結(jié)構(gòu)上應(yīng)便安裝，裝配，制造，調(diào)整和維修。

（5）清理方便。批量生產(chǎn)時(shí)，過程中的切屑會(huì)堆積在夾具中，這樣可能影響到夾具的定位，同時(shí)大量切屑帶來的熱量會(huì)造成工件受熱變形，另外有些夾具切屑堆積嚴(yán)重時(shí)還可能造成損壞刀具，甚至工傷。

2 設(shè)計(jì)步驟

（1）仔細(xì)閱讀夾具設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確任務(wù)，并研究零件的工藝編制。設(shè)計(jì)任務(wù)書內(nèi)容包括：使用工件名稱、夾具定位和加緊的要求和保證精度要求等。為了設(shè)計(jì)符合夾具任務(wù)書的要求，應(yīng)該仔細(xì)研究原始資料：①該工件的生產(chǎn)計(jì)劃綱領(lǐng)，對(duì)夾具的需求計(jì)劃。②認(rèn)真研究工件零件圖、裝配圖，全面了解工件的使用材料，作用和一些內(nèi)容要求。閱讀工件成產(chǎn)的工藝流程，仔細(xì)研究每道工序，了解工件加工要求。③閱讀夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)、零件標(biāo)準(zhǔn)、圖冊(cè)等相關(guān)資料。④了解企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)條件，車間制作夾具的水平，加工過程中用到的機(jī)床、刀具及輔助工具。

（2）確定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖①確定工件的定位方案。根據(jù)零件加工工藝。所給的定位基準(zhǔn)和六點(diǎn)定位原理，確定工件的定位方法，找到元件的定位方法。②根據(jù)工件的加工方式不同，確定刀具的對(duì)刀和引導(dǎo)方式，設(shè)計(jì)引導(dǎo)元件或?qū)Φ堆b置。③確定工件的夾緊方案，然后設(shè)計(jì)出相應(yīng)的夾緊機(jī)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊。④確定夾具其他組成部分（如分度裝置等）的結(jié)構(gòu)形式。⑤考慮上述各種元件和裝置的布局，確定夾具體的結(jié)構(gòu)型式。

（3）確定與夾具有關(guān)的尺寸公差和技術(shù)要求，進(jìn)行誤差分析夾具結(jié)構(gòu)方案確定之后，首先將有關(guān)尺寸公差和相互位置要求確定下來。然后，根據(jù)加工要求，分析影響加工精度的因素，再進(jìn)行必要的分析和計(jì)算，為了測(cè)試結(jié)構(gòu)和尺寸公差和相互位置的要求是不是合理的。誤差分析，目的是找出繪圖中出現(xiàn)的問題并且及時(shí)解決問題，防止返工。

（4）繪制夾具總裝圖按國(guó)家機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制，比例應(yīng)為1∶1，但對(duì)于某些太大或者太小的夾具可按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選擇比例。但要清楚的表示出夾具的結(jié)構(gòu)以及工作原理。主視圖應(yīng)為操作者直視位置。

（5）繪制夾具零件圖總裝圖中所有的非標(biāo)準(zhǔn)件都應(yīng)繪制零件圖，參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3 實(shí)例分析

加工工件如圖1。

3.1 分析圖紙

根據(jù)圖紙可知工件包括圓球、圓錐面、內(nèi)孔、圓弧面等。分析可知在加工圓錐面和圓球是裝夾有矛盾，如果先加工圓球，則無法裝夾圓錐面，如果先加工圓錐面則無法裝夾圓球。因此需要設(shè)計(jì)出一套合適的夾具以解決以上矛盾，并且達(dá)到提升效率、保證工件加工質(zhì)量、降低勞動(dòng)強(qiáng)度的目的。

3.2 零件工藝制訂如下

①基本成型。②夾長(zhǎng)柄外圓粗車φ32外圓至φ32.5。③夾φ32外圓用靠模法車圓錐面，及車R10圓弧面。④專用夾具裝夾、專用夾具車削圓球。⑤專用夾具裝夾車圓球端面及φ16內(nèi)孔。⑥鍍光亮鉻。⑦轉(zhuǎn)下一工序。本套工藝中，可以看出用到4套夾具：①車圓錐面時(shí)所用到的靠模機(jī)構(gòu)。②加工圓球時(shí)假裝圓錐面的夾具。③車圓球時(shí)用的專用夾具。④專用夾具用于車φ16內(nèi)孔。

3.3 夾具設(shè)計(jì)思路和加工方法

3.3.1 車圓錐面的方法一般為：偏移尾座法、轉(zhuǎn)動(dòng)小滑板車圓錐法、寬刃刀車削法、靠模法等。根據(jù)本工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，認(rèn)為選擇靠模法比較合適，靠模機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)上比其他3種方式要復(fù)雜，但考慮到該工件為批量生產(chǎn)，能夠提升效率并保證工件加工質(zhì)量降低勞動(dòng)強(qiáng)度，所以使用靠模法。另外靠模法的特點(diǎn)為錐度易調(diào)整，這樣，錐面就會(huì)更好的被加工出來?？磕７ㄜ噲A錐面時(shí)，需要先靠模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)從零件形狀來考慮加工步驟，如果先加工圓球，再以圓球裝夾車圓弧面，會(huì)顯得剛性不夠，則應(yīng)先加工圓錐面。

3.3.2 車Sφ32圓球時(shí)所用夾具如圖2：夾具為一個(gè)外圓柱內(nèi)圓錐的夾具套，從中心線銑開，用以裝夾圓錐面。

3.3.3 車床上車圓球的方法一般為：成形刀車削法、車雙手控制法、專用工具車成形面、仿形法等?？紤]到零件本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及生產(chǎn)需求，專用工具車成型面的方法明顯好于其他幾種方法。既能保證加工質(zhì)量而且能夠降低勞動(dòng)強(qiáng)度提升效率。夾具加工原理如圖3所示：

這種工具可使刀尖按外圓弧或內(nèi)圓弧的軌跡運(yùn)動(dòng)，以便車出各種形狀的圓弧。如果刀尖到回轉(zhuǎn)中心的距離可調(diào)，還可以車出各種半徑的內(nèi)外圓弧工件。用蝸桿蝸輪就可實(shí)現(xiàn)車刀的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，車削時(shí)，先把車床小滑板拆下，裝上車圓弧工具。刀架1裝在圓盤2上，圓盤下面裝有蝸桿蝸輪副。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄3時(shí)，蝸桿就帶動(dòng)蝸輪使車刀圍繞著中心旋轉(zhuǎn)，刀尖就按圓弧軌跡運(yùn)動(dòng)。為了調(diào)節(jié)圓弧半徑，在刀盤2上制出T形槽，刀架1可在上面移動(dòng)并在需要的位置上固定。當(dāng)?shù)都庹{(diào)整到超過中心時(shí)，就可以車削內(nèi)圓弧。

3.3.4 車φ16內(nèi)孔時(shí)所用到的專用夾具由于φ16內(nèi)孔軸心線關(guān)系較特殊，是與圓錐軸心線傾斜的，所以必須設(shè)計(jì)專用夾具用以裝夾，如圖4所示：

夾具結(jié)構(gòu)及加工原理如圖所示，夾具共由夾具體1、夾具體2和螺母3三部分組成，夾具體1在卡盤上找正夾緊，通過夾具體1的槽將球頭手柄定位，再由夾具體2內(nèi)孔中的內(nèi)圓弧壓緊球頭手柄，螺母3連接緊固夾具體1和夾具體2從而將球頭手柄鎖緊在夾具上進(jìn)行加工。

4 結(jié)語

本文通過實(shí)例說明如何設(shè)計(jì)車床夾具，和具體的思路和方法，并對(duì)設(shè)計(jì)過程中的重點(diǎn)加以說明。在批量生產(chǎn)的零件加工中，夾具的作用不僅要保證零件的加工質(zhì)量，而且要提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。所以設(shè)計(jì)夾具要考慮的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作等因素。因此，我們?cè)趯?shí)際工作中要時(shí)刻總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，善于思考，這樣才能不斷創(chuàng)新設(shè)計(jì)出更好的夾具。

參考文獻(xiàn)

[1]車工工藝學(xué)（96版）中國(guó)勞動(dòng)出版社.

[2]車工生產(chǎn)實(shí)習(xí)（96版）中國(guó)勞動(dòng)出版社.