数控车床的夹具设计原理

I

摘 要

在机械领域中，车床是应用最为广泛、使用最为频繁的一种机床，特别是CA6140车床，它的应用非常的普遍。所以它的加工精度就极其的重要，工件能否达到加工要求就取决于车床本身的精度，而决定CA6140车床加工质量的就是它的主轴。CA6140车床主轴是把旋转运动及扭矩通过主轴端部的夹具传递给工件和刀具，要求有很高的强度及回转精度。

我在本设计中将主轴设计为空心阶梯轴，外圆表面设有花键、垫键等功能槽及螺纹。本文设计详细计算了加工余量、切削用量、尺寸公差并阐述了CA6140主轴的加工工艺过程以及生产中所涉及的重要夹具设计方法。经设计的CA6140主轴较其传统的车床主轴有更高的强度和回转精度。

关键词:

车床；主轴；旋转运动；公差；夹具

ABSTRACT

In machinery field, the lather is the most extensively and frequently used machine.

Easpecially the CA6140 lather, its application is very widespread. So its processing

accuracy is very important. Whether the work piece can reach the accuracy required is

decided by the lather. While, the part deciding the processing quality of CA6140 lather is

its mainshaft. The mainshaft of the CA6140 lather is to transmit the rovolve motion and

the torque to the workpiece and cutting-tool through the fixture on the end of mainshaft, in

典型机床夹具及其设计要点

1.车床夹具

车床夹具大部分是安装在机床的主轴上，用于加工回转成形面。

(1)车床夹具的结构类型及特点

1)角铁式车床夹具 主要用在工件形状复杂，被加工表面的轴线与定位基面呈平行关系或构成一定角度。

图2-33为开合螺母车削工序图。图2-34是加工上述工件的车床夹具。

图2-33 开合螺母车削工序图

图2-34 角铁式车床夹具

2)心轴类车床夹具 适合于工件以孔为定位基准的车削或磨削等工序中。

3)花盘式车床夹具 对形状复杂的工件，在加工一个或几个与基准平面垂直的孔时，就可采用此类夹具。图2-35为齿轮泵壳体的加工工序图。图2-36为车齿轮泵壳体两孔的花盘式车床夹具。

图2-35 齿轮泵壳体工序图

图2-36 车齿轮泵壳体两孔的花盘式车床夹具

(2)车床夹具的设计要点

1)定位装置的设计 加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与车床主轴的旋转轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。

2)夹紧装置的设计 夹紧力必须足够，自锁性要好。

3)车床夹具与车床主轴的联接 要求夹具的回转轴线与车床主轴轴线有尽可能高的同轴度。夹具与车床主轴的联接 方式有：采用锥柄联接；采用过度盘联接。

4)夹具总体结构设计 夹具的外形尺寸应尽量小，重心与回转轴线重合，以减小离心力和回转力矩的影响。悬伸长度L域外轮廓直径D之比为：

D≤150mm的夹具，L/D≤1.25; D=150~300mm的夹具，L/D≤0.9; D≥300mm的夹具，L/D≤0.6。

（２）弹性斜定心夹紧机构 利用定位、夹紧元件的均匀弹性变形来实现定心夹紧的．这种机构定心精度高，但变形量小，夹紧行程小，只适用于精加工中．根据弹性元件不同，有膜片夹具、碟形弹簧夹具、液压塑料薄壁套筒夹具等类型。

于结构不对称的夹具，必须采用平衡措施。

偏心夹紧夹具的定位和加紧原理

偏心夹紧夹具是一种常用的夹具，它通常用于加工中心、数控车床、钻床等机床上，用于夹紧圆形工件和非圆形工件。其定位和加紧原理如下：

1. 定位原理：偏心夹紧夹具的定位是由两个部分组成的，一个是夹具本身的定位，另一个是工件的定位。夹具本身的定位是通过夹具上的定位孔和机床上的定位销来实现的。工件的定位是通过工件上的定位面和夹具上的定位面来实现的。当夹具和工件的定位面对准时，工件就被定位在了夹具上。

2. 加紧原理：偏心夹紧夹具的加紧是通过偏心轴和夹紧臂来实现的。偏心轴是夹具上的一个轴，其轴心不在夹紧面上，而是偏离夹紧面一定距离。当夹具夹紧时，夹紧臂推动偏心轴转动，使夹紧面向工件施加一个夹紧力，使工件得到夹紧。由于偏心轴的偏心距离不同，夹具可以夹紧不同直径的工件。

总之，偏心夹紧夹具的定位和加紧原理都是通过夹具本身和工件的定位面以及偏心轴和夹紧臂来实现的。

数控加工工艺及夹具设计

课程设计

- 1 - 目 录

序言

一、 零件的分析………………………………………

二、 工艺规程设计……………………………………

（一）、确定毛坯的制造形式……………………

（二）、基面的选择………………………………

（三）、制订工艺路线……………………………

（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定……

（五）选择数控机床………………………………………

（六）、确定切削用量及基本工时………………

三、 夹具设计…………………………………………

四、 参考文献…………………………………………

- 2 - 一、 序 言

数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量、发挥数控机床有效能的前提条件。本设计正是从数控加工的实用角度出发，以数控加工的实际生产为基础，以掌握数控加工工艺为目标，在结合数控加工切削基础、数控机床刀具的选用、数控加工工件的定位与装夹以及数控加工工艺基础等基本知识上，分析了具体零件在加工中心上的加工工艺。

本次数控加工工艺的课程设计，我们根据具体零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和夹具设计。制作工艺时还对工艺卡片进行制作。在本次工艺中，粗加工时，要以提高生产效率，但同时应考虑到经济性和加工成本，对于半精加工和精加工，应首先保证加工质量，同时兼顾切削效率，经济和加工成本，要选择合适的参数在最短时间内加工出精度较高的工件和设计出适当的工艺卡。

本工艺设计由我们组两名成员共同编写，在编定过程中参阅了很多有关工艺设计手册、教材和网上资料等资料与文献，并得到指导老师的帮助，在此表示衷心的感谢。由于时间仓促，编者水平有限,调查研究不够深，实际工作经验少,本设计中难免仍有很多缺点和错误,我们恳切希望老师批评指正。

二、 零件的分析

卡爪是一种结构简单、加工精度很高的零件，在机器设备中要求有很高的配合精度，这个零件从零件图上可以看出，它主要是加工平面和钻孔，一共有两组加工表面，一组是以ＴＲ16x4梯形螺纹为中心的加工表面：这一组加工表面包括：Ｇ面，Ｈ面，Ｅ面。Ｆ面，另一组是以底面Ｂ为加工中心的表面，这组表面包括Ｉ面、Ｊ面、Ｋ面及Ｌ。这两组表面又有联系，梯形螺纹中心孔与底面Ｂ距离为120.09mm.