如何設計車床夾具

摘 要：通過實例說明如何設計車床夾具，并結合筆者多年來在車床設計方面的一些經驗，給出車床夾具設計的思路，以及設計理念，并對設計過程中需要注意的問題和細節加以一一論述，希望能夠通過本文給車床夾具設計人員一些啟發。

關鍵詞：設計 車床 夾具 夾緊 定位

中圖分類號：TG751.1文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）04（b）-0094-02

為了論述形象，舉一個代表性的實例，某企業生產的球星手柄的車削，整體結構中包括圓球、圓錐面、內孔以及圓弧等。此產品為大批量成產的產品，為了既能夠保證產品的質量和生產效率又能夠降低勞動強度，需要設計出幾種相應的夾具。

1 夾具基本設計要求

（1）保證工件的加工質量，此項為首要基本要求，任何夾具都應滿足。選擇合理的定位和加緊方案、制定相應的夾具設計要求以及道具引導裝置等是保證工件質量的影響因素，如果必要，應對夾具進行誤差分析。

（2）降低勞動強度，使用安全，便于操作。為降低工人的勞動強度，夾具可以采取油壓或者氣動等方式實現，這樣不僅勞動強度降低，而且對夾具加緊力的掌控度也可以提高。同時夾具設計時應考慮工人的作業習慣和安全系數，應該增加安全保護裝置。

（3）適應生產綱領，提高生產效率，降低成本。對于批量生產的工件，其夾具的設計應該在保證功能的條件下，適應批量生產的要求，安裝和拆卸方便，減小輔助時間，同時夾具本身設計時也應考慮到設計簡單，結構不宜太復雜，這樣也能降低制造夾具的成本。

（4）良好的結構工藝性。設計夾具時，應考慮到夾具在結構上應便安裝，裝配，制造，調整和維修。

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

2 設計步驟

（1）仔細閱讀夾具設計任務書，明確任務，并研究零件的工藝編制。設計任務書內容包括：使用工件名稱、夾具定位和加緊的要求和保證精度要求等。為了設計符合夾具任務書的要求，應該仔細研究原始資料：①該工件的生產計劃綱領，對夾具的需求計劃。②認真研究工件零件圖、裝配圖，全面了解工件的使用材料，作用和一些內容要求。閱讀工件成產的工藝流程，仔細研究每道工序，了解工件加工要求。③閱讀夾具設計手冊、零件標準、圖冊等相關資料。④了解企業實際生產條件，車間制作夾具的水平，加工過程中用到的機床、刀具及輔助工具。

（2）確定夾具結構方案，繪制夾具結構草圖①確定工件的定位方案。根據零件加工工藝。所給的定位基準和六點定位原理，確定工件的定位方法，找到元件的定位方法。②根據工件的加工方式不同，確定刀具的對刀和引導方式，設計引導元件或對刀裝置。③確定工件的夾緊方案，然后設計出相應的夾緊機構，來實現對工件的夾緊。④確定夾具其他組成部分（如分度裝置等）的結構形式。⑤考慮上述各種元件和裝置的布局，確定夾具體的結構型式。

（3）確定與夾具有關的尺寸公差和技術要求，進行誤差分析夾具結構方案確定之后，首先將有關尺寸公差和相互位置要求確定下來。然后，根據加工要求，分析影響加工精度的因素，再進行必要的分析和計算，為了測試結構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的問題并且及時解決問題，防止返工。

（4）繪制夾具總裝圖按國家機械制圖標準繪制，比例應為1∶1，但對于某些太大或者太小的夾具可按國家標準選擇比例。但要清楚的表示出夾具的結構以及工作原理。主視圖應為操作者直視位置。

（5）繪制夾具零件圖總裝圖中所有的非標準件都應繪制零件圖，參考相關標準。

3 實例分析

加工工件如圖1。

3.1 分析圖紙

根據圖紙可知工件包括圓球、圓錐面、內孔、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。因此需要設計出一套合適的夾具以解決以上矛盾，并且達到提升效率、保證工件加工質量、降低勞動強度的目的。

3.2 零件工藝制訂如下

①基本成型。②夾長柄外圓粗車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內孔。⑥鍍光亮鉻。⑦轉下一工序。本套工藝中，可以看出用到4套夾具：①車圓錐面時所用到的靠模機構。②加工圓球時假裝圓錐面的夾具。③車圓球時用的專用夾具。④專用夾具用于車φ16內孔。

3.3 夾具設計思路和加工方法

3.3.1 車圓錐面的方法一般為：偏移尾座法、轉動小滑板車圓錐法、寬刃刀車削法、靠模法等。根據本工件的結構特點，認為選擇靠模法比較合適，靠模機構在設計上比其他3種方式要復雜，但考慮到該工件為批量生產，能夠提升效率并保證工件加工質量降低勞動強度，所以使用靠模法。另外靠模法的特點為錐度易調整，這樣，錐面就會更好的被加工出來。靠模法車圓錐面時，需要先靠模機構的設計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，會顯得剛性不夠，則應先加工圓錐面。

3.3.2 車Sφ32圓球時所用夾具如圖2：夾具為一個外圓柱內圓錐的夾具套，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。考慮到零件本身結構特點，以及生產需求，專用工具車成型面的方法明顯好于其他幾種方法。既能保證加工質量而且能夠降低勞動強度提升效率。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圓弧的軌跡運動，以便車出各種形狀的圓弧。如果刀尖到回轉中心的距離可調，還可以車出各種半徑的內外圓弧工件。用蝸桿蝸輪就可實現車刀的回轉運動，車削時，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。當轉動手柄3時，蝸桿就帶動蝸輪使車刀圍繞著中心旋轉，刀尖就按圓弧軌跡運動。為了調節圓弧半徑，在刀盤2上制出T形槽，刀架1可在上面移動并在需要的位置上固定。當刀尖調整到超過中心時，就可以車削內圓弧。

3.3.4 車φ16內孔時所用到的專用夾具由于φ16內孔軸心線關系較特殊，是與圓錐軸心線傾斜的，所以必須設計專用夾具用以裝夾，如圖4所示：

夾具結構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內孔中的內圓弧壓緊球頭手柄，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行加工。

4 結語

本文通過實例說明如何設計車床夾具，和具體的思路和方法，并對設計過程中的重點加以說明。在批量生產的零件加工中，夾具的作用不僅要保證零件的加工質量，而且要提高生產效率，降低勞動強度。所以設計夾具要考慮的結構簡單，便于操作等因素。因此，我們在實際工作中要時刻總結經驗，善于思考，這樣才能不斷創新設計出更好的夾具。

參考文獻

[1]車工工藝學（96版）中國勞動出版社.

[2]車工生產實習（96版）中國勞動出版社.