典型车床夹具结构的设计

典型车床夹具结构的设计

谷姝月

%东风科技制动系统公司(

摘要：本文介绍了东风科技制动系统公司几种典型车床夹具结构，对这几种夹具结构的工作原

理，适用范围及加工中需注意的问题做了详细的论述。

关键词：车床夹具

典型结构

设计

&、前言

在机械制造批量生产中，合理使用夹具具有十分重要的意义。它不仅能够保证产品加工质量，提高生产效率，而且还可以扩大机床的使用范围，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，因此，机床夹具在机械制造业中占有十分重要的地位。

我们制动系统公司的产品种类多，加工精度要求高，且大多数零件都属大批量生产，所用工装多为专用机床夹具。由于制动件产品的加工特点，车削加工尤其是数控车加工在生产中占有很

大的比重。

! 、我公司典型车床夹具结构的分析

我公司车床夹具结构可归纳为以下四种：顶尖式夹紧机构；弹性套式夹紧机构；中心距可调整单边夹紧机构和双臂拉杆式夹紧机构。下面对这几种结构进行详细的分析。!*&顶尖式夹紧机构

该结构（见图&）一般是在普车和简易数控上使用，主要适用于加工零件的端面、外圆及外沟槽。夹具由死顶尖和活顶尖两部分组成，死顶尖与主轴相配，根据产品结构设计) 活顶尖一般

是由标准顶尖改制而成。

顶尖&的莫氏锥柄直接插入车床锥孔，工件

以内孔及端面定位，车床尾座顶尖! 与工件端面顶紧，当机床主轴高速旋转时) 工件带动尾座顶

—!" —

尖一起旋转#靠端面产生的摩擦力夹紧零件，所以适用于切削力不是很大的场合。

这种夹具具有结构简单、工作稳定的优点，现生产应用较多，其缺点是工作强度大，操作费力，现场有些机床尾座顶尖已改造为由气缸推动，这就克服了上述的缺点。$%$弹性套式夹紧机构

弹性套夹紧机构分为内涨式夹紧机构和弹簧卡头式夹紧机构；其工作原理相同，都是通过弹性套受力后的均匀弹性变形实现对工件的自动定

杆! 带动拉钉’向左运动时，弹性涨套外涨夹紧工件。弹性涨套的结构如图! 所示：为了实现弹性变形，弹性涨套开有(个均匀分布的槽，以保证孔内受力均匀。弹性涨套材料为)*+,，回火硬度-./’*01-./*"0。分析整套夹具，受力最大的零件是弹性涨套，为了防止弹性涨套受力过大产生拉裂变形，拉钉’和拉杆! 的轴向位移都得到限制，其左右移动距离均为!22，这样，即可避免弹性涨套拉裂变形，又可防止松开时拉钉’与零件端面相撞。$%$%&%$夹紧力的分析计算

弹性涨套锥面配合角度为!"0，其夹紧力扩力比为：

式中：3———设备原动力

—弹性涨套产生的夹紧力4——

—弹性涨套配合锥面角度! ——

—锥面上的摩擦角度（56" &取"%&）" &——

六角车床使用的回转气缸直径为&*"22，产生拉力*)"768，弹性涨套对零件产生的径向夹紧力9:&%’; *)":

心夹紧。

$%$%&内涨式夹紧机构（见图$）$%$%&%&工作原理

夹具体&安装在车床主轴上，工件以端面和内孔定位，定位座$是弹性涨套的后锥体，当拉

上，其夹紧更加可靠。

$%$%$弹簧卡头式夹紧机构（见图’）

工件以外圆与端面定位，本体$的锥面与弹簧卡头的锥面配合，弹簧卡头与拉杆&相连，当拉杆&带动弹簧卡头向左运动时，弹簧卡头夹紧零件。卡头松开是靠机床联接套将弹簧卡头顶出。弹簧卡头的结构如图*所示，其外圆开有(个均匀分布的槽，材料为)*+,，锥面配合角度为&*0，弹簧卡头轴向位移由圆柱销’限制，以防止弹簧卡头拉裂损坏。它与内涨式夹紧机构工作原理相同，其夹紧力计算就不再分析。

这两种结构均可用于六角车床和数控车床，可依次加工零件的端面、外圆、内外槽等部位，

—!" —

由于弹性套的均匀变形) 使工件获得无间隙的径向定位与夹紧，所以其定心精度高) 适用于精加工，该结构要求零件端面定位可靠，否则在夹紧过程中零件容易倾斜致使定心精度降低。

由于弹性涨套和弹簧卡头是易损件，为了便

于采购部门订货，弹性涨套和弹簧卡头都单独编夹辅具号。

#*! 中心距可调整单边夹紧机构#*!*" 工作原理

该机构首先是在卸载阀本体上设计、应用

—!" —

$)夹紧零件，压块$)具有浮动环节，以确保压紧面与工件贴平。拉杆$向右运动时，零件松开。

由于这种夹具结构不对称，工作时高速旋转势必会产生不平衡惯量，不仅会加快机床主轴的磨损，降低机床的精度，还会降低加工表面的粗糙度及尺寸精度*甚至造成安全事故。所以，这种夹具结构必须要做动平衡试验，动平衡试验要求为：夹具装夹好零件后在动平衡

的，它适用于没有完整的回转面，不能自定心的零件。其最大优点是可根据毛坯尺寸调整工件定位面与机床中心的距离，以保证零件的加工中心与机床回转中心一致。它适用于六角车床及数控车床，通过在卸载阀本体上的调试、生产，其使用效果很好。之后，在我公司十多个制动阀产品的零件上得到推广使用，解决了现生产因毛坯尺寸不稳定而影响加工质量的难题。它要求压铸毛坯零件的批量质量稳定，以便于夹具调整。

夹具的设计简图如图#所示。夹具通过法兰盘" 与拉杆$与机床连接，定位座$"可在本体%的槽内沿径向移动，能调整定位面&与回转中心的距离，调整合适后用螺钉$’锁紧，同时锁紧止退螺钉$(以防止定位座$"松动。当拉杆$向左运动时，连接板#拉动杠杆(，杠杆(以销轴’为中心旋转，带动压块—!" —

机上以$)))+"())转, 分的速度（根据工艺参数确定）旋转，动平衡精度等级达到-#.! 。图#中/孔为去重孔，根据具体情况，也可在不影响使用的前提下，增加配重块。". !. " 夹紧力的分析计算

夹具铰链机构的受力简图如图0所示根据公式1

式中：2———设备原动力

—机械效率3——

处选). 5

678"%798’$." :"8$"":$8(’; 铰8). !2

如前所述，六角车床拉力为(#)，数控车床拉杆最大推力可达!))) 以上，故其机床夹紧力足够。". ’臂钩形压板夹紧机构

一般取). %(4). 5(*此

该结构适用于六角车床和数控车床/它具有结构简单，夹紧可靠/操作方便的优点，是一种应用广泛的夹紧机构。下面以串联阀上体的车床夹具%图-(为例说明其工作原理。

工件以内孔和端面定位，气缸通过拉杆" 、连接盘! 带动两个钩形压板$夹紧工件。钩形压板$开有螺旋导向槽，拉杆" 向右运动时，压板旋转松开即可装卸工件，拉杆" 向左运动时，压板回转到工作位置将工件夹紧。两个钩形压板$、拉杆" 与连接盘! 之间有锥面、球面垫圈联接，起到浮动作用，从而保证两个钩形压板同时夹紧零件。阀类产品中许多零件采用了这种夹具结构，使用稳定，效果良好。

以上所论述的是在我公司经过生产实践验证效果较好，结构比较完善，具有代表性的典型车床夹具结构。作为一个具有现代设计理念的技术人员，不仅要吸收以前的宝贵经验，还要在此基础上做到有所创新，有所发展。随着市场经济的逐步深入和我国汽车工业的飞速发展，产品更新换代越来越快，生产准备周期越来越短，这就要求技术人员具有快速应变的能力，以适应当前瞬息万变的市场。所以，从产品设计开始就应当充分考虑标准化、系列化，工艺、工装设计要考虑成组化、通用化、柔性化，运用计算机技术设计制造出低成本、制造周期短，适应市场不断变化的高精尖产品。

! 结束语

参考文献

) &*金属切削机床夹具设计手册+机械工业出版社，&,-.) " *陶济贤，谢明才+机床夹具设计+机械工业出版社，&,-’

) ! *哈尔滨工业大学，上海工业大学+机床夹具设计+上海科学技术出版社，&,-#) . *孟少农+机械加工工艺手册+机械工业出版社，&,,&) $*机械工程手册+机械工业出版社，&,-"

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