车床镗孔专用夹具设计

作者简介院谭修彦（1974-），男，重庆人，本科，助理实验师，研究 方向为机械故障诊断与维护。
为了保证技术要求，最关键是找到定位基准和夹紧装置的 设计。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。
2.2 夹具设计 2.2.1 底座设计 2.2.1.1 整体结构的初步确定 底座主要用来承受整个夹具和所加工零件的重量和 在 Z 轴的移动，其外形也由车床及夹具体所决定，车床两 导轨之间距离为 400mm，由于夹具体需要在底座上移动， 确定底座总宽为 500mm。所加工零件长度为 200mm，总长 确定为 200mm，车床主轴离导轨 240mm，所加工零件半径 为 100mm，需留足够的尺寸来保证夹具体高度，总高确定 为 100mm。 底座的底面与导轨配合，其形状设计为平面加上三角 形凹槽。上表面与夹具体配合，在上表面设计一长方形凸 台来将夹具体 Z 轴固定，其高度为 20mm、宽度为 30mm。 在保证性能不受影响的情况下，在底面两三角之间去除一 长方形材料来减轻重量，中间加工螺纹来和丝杆进行配 合。如图 1 所示。
外形结构的设计为：下表面与底座配合，需切出一凹 高，方案二通过支柱底面与夹具体配合或者直接与夹具体
槽。顶部放置零件，切出一半圆柱。减轻整个夹具体重量， 成为一体定位较为准确，加工也比较方便，方案三通过定
选择半圆柱下方只留一肋板进行支撑，半圆柱侧面各留三 位销定位，加工方便，定位准确。对比后笔者选取方案三来
· 94 ·
内燃机与配件
2.2.2 夹具体设计
行夹紧。夹紧力由横轴两端与支柱的连接螺栓决定。
2.2.2.1 整体结构的初步确定
方案三：直接设计一个夹紧块通过螺栓连接在夹具体
底座长度为 500mm，夹具体需要在底座上移动，留 上表面，通过锁紧螺栓进行夹紧。定位选择在夹紧块对角
100mm 作为移动距离，确定夹具体宽度为 400mm，底座总 加工两个定位销。
高 为 100mm，但 有 20mm 与 夹具 体配 合 ，高 度 确 定 为
方案的比较分析：三个方案都是通过螺栓来进行夹具
180mm，宽度和底座一样为 200mm，需要放置所加工零件， 的夹紧，夹紧力方案一最小，方案二次之，方案三最好。方
设计一个半径为 100mm 的半圆柱。
案一通过螺栓连接在侧面进行定位，对孔的位置对要求较
Internal Combustion Engine & Parts
· 93 ·
车床镗孔专用夹具设计
谭修彦曰徐祥
（重庆文理学院，重庆 402160）
摘要院随着我国工业的发展，对我国的机械加工行业的加工精度提出了更高的要求。车床自身的三抓卡盘到如今已经不能满足部 分零件镗孔加工的需求，车床镗孔夹具作为机械加工中的重要工装夹具，其设计和使用对生产效率和加工精度有明显的提升。为了满 足各类工件镗孔需求,车床镗孔夹具的改进和制造已成为广大机械技术人员在技术革新中的一项重要任务。本文就对车床三抓卡盘 不能夹持加工的大尺寸套筒类零.2.2.2 加工精度及基准 夹具体下表面与底座上表面配合是必须要保证生产 时加工精度的，对其平面度要求为 0.005mm，与底座上表 面平行度要求为 0.04mm，粗糙度要求 Ra1.6滋m。左端面与 底面垂直度要求 0.04mm，4 个表面粗糙度均为 Ra6.3滋m 上 表 面 对 底 面 平 行 度 要 求 0.04mm。 半 圆 柱 全 跳 动 为 0.01mm，圆心与主轴同轴度要求为 0.005mm，表面粗糙要 求为 Ra0.8滋m。 整体以底面作为高度基准，半圆柱轴线作为宽度基 准，左端面作为长度基准。 2.2.3 夹紧机构设计 2.2.3.1 夹紧方案 夹紧装置是为了保证零件在夹具上进行加工时其几何 形状尺寸精度及位置精度等的技术要求能够得到合理的保 证。在这一前提下，设计了三套方案进行对比选择使用。 方案一：单独加工一块凸字形固定板，通过螺栓连接 在夹具体右端面，实现夹紧机构的定位，凸出去的一段顶 部切槽，左右两端加工通孔，将另一根横轴放入槽内通过 螺栓进行连接，使其可以左右摆动，横轴上通过螺栓连接 一个夹紧块，通过锁紧固定板螺栓来使装置进行夹紧。整 个夹具的夹紧力由凸形固定板顶端的螺栓决定。 方案二：采用门字形结构夹紧，在夹具体前后个加工 一根长方体支柱，支柱可以通过螺栓连接到夹具体，也可 与夹具体做成一体。顶端通过螺栓连接一根横轴的两端， 横轴上通过螺栓连接一个夹紧块，通过锁紧两端的螺栓进
图 1 底座大体结构
2.2.1.2 加工精度及基准 底面与导轨配合和上表面与夹具体配合都属于精密 连接，所以要求底面平面度误差为 0.005mm，表面粗糙度 Ra1.6滋m。上表面与底面平行度要求 0.005mm，粗糙度要 求 Ra1.6滋m，前端面和左端面与底面垂直度要求 0.04mm， 四个侧面粗糙度要求 Ra6.4滋m。 整体以底面为高度基准，前端面为宽度基准，左端面 为长度基准。
快肋板来进行支撑。大体情况如图 2 所示。
作为本夹具的夹紧机构。
2.2.3.2 外形结构的设计
夹紧机构主要保证中间半径为 100mm 的半圆柱即
可，两端伸出足够的距离来保证螺栓的装配。外形结构为
半圆筒与零件进行接触，从轴线往两边伸出两个台阶来与
夹具体连接定位。在两端台阶各设计三个通孔。为保证其
定位准确，在对角位置设计两个定位销孔如图 3 所示。
关键词院机床；夹具；镗孔
1 工艺分析 1.1 所加工零件分析 夹具主的要作用是夹持零件，不对零件进行分析就可 能造成夹具无法夹持、后续加工流程无法完成等。针对外 圆直径为 准200mm、内圆直径 准100mm、长度为 100mm 的 套筒进行镗孔夹具设计。 1.1.1 零件毛坯 零件毛坯由模具注塑获得，外圆通过车削达到需要的 圆柱度 0.02mm 和外圆尺寸 200mm。 1.1.2 工艺分析 套筒主要加工面为内圆，要求内外圆同轴度 0.02mm。 在设计时应满足零件与夹具和车床主轴的同轴度要求，加 工时夹紧力要足够。 1.2 夹具分析 1.2.1 夹具作用 车床镗孔夹具装在车床导轨上，夹紧零件用装在卡盘 上的刀具来进行镗孔加工。 1.2.2 工艺分析 夹具安装在车床导轨上面，需要承受所加工零件的重 力还要能在导轨上移动，应满足承载能力大、摩擦系数小、 精度保持性好等。在加工夹具体时主要有两个加工表面， 他们与机床有一定的位置度要求。第一，底面与导轨配合 为精密配合，对其平面度要求较高防止整体倾斜造成夹具 夹持部分与车床同轴度的误差。第二，夹持部分与主轴同 轴度要求，要求夹持部分中心应与主轴中心在同一平面 上，防止加工时所加工零件同心度不符合要求。 2 镗孔夹具设计 整个夹具由底座，夹具体和夹紧装置三部分组成。通 过底座上加工的螺纹来与丝杆的配合在导轨上实现 Z 轴 移动，丝杆通过手轮控制，夹具体与底座配合实现 X 轴移 动，最后由夹紧装置夹紧零件进行加工。夹具主要是受重 力和在车床上加工时的冲击力，从受力以及成本方面考 虑，选择 HT150 加工夹具。 2.1 问题的提出 利用本夹具来进行镗加工孔。加工时除了要满足粗糙 度要求外，还应满足孔轴线对车床主轴的同轴度公差要求。 要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要