6 车床专用夹具设计
6 车床专用夹具设计
6.1设计要求
在编制完工艺规程后，与同学讨论，指导老师建议、同意后，拟设计第四道工序—粗车盘盖外轮廓的车床夹具。本夹具为CA6140卧式车床专用夹具。刀具：刀片材料为YT150，刀杆尺寸为16×25mm，kr=900,γ0=150，α0=80，γξ=0.5mm 。在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度不是主要问题。
6.2夹具设计
6.2.1定位基准的选择
由零件图可知，其设计基准为φ30的孔中心线，为了使定位误差为零，应选择以圆孔定位的自定心夹具[28]。为了提高生产率，缩短辅助时间，先决定采用液压驱动夹紧装置。
6.2.2切削力及夹紧力的计算
切削刀具：刀片材料为YT150，刀杆尺寸为16×25mm，kr=900,?0=150，?0=80，
??=0.5mm 。查现代夹具设计手册有：
FZ?CFZapxFZfyFZVnFZKFZ （6.1）
Fy?CFyapFx?CFxapxFyfffyFyVnFyKFy （6.2）
xFxyFxVnFxKFx （6.3） VnFZ查表有： FZ?CFZap Fy?CFyap Fx?CFxapxFZyFZKFZ=903×2.8×0.510.75=1525.9N （6.4）
xFyffyFyVnFyKFy=530×2.80.9×0.510.75=808N （6.5）
xFxyFxVnFxKFx=451×2.80×0.510.4=964.7N （6.6）
在计算切削力时必须考虑安全系数，安全系数 K=K0K1K2K3 K4K5K6 （ 6.7）
式中：K0—基本安全系数一般取1.5；
，粗加工：K1=1.2，精加工 K1—加工状态系数（考虑到加工特点的系数）
K1=1；
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，一般 K2—刀具钝化系数（考虑刀具磨损的系数）K2=1.0～1.9）；
K3—切特点系数（考虑切削情况的系数），连续 K3=1.0，断续K3=1.2； K4—考虑夹紧动力稳定系数，手动夹紧：K4=1.3，机动夹紧：K4=1.0； K5—考虑手动夹紧是手柄位置的系数，若手柄位置操作方便，手柄偏转角度范围小时，K5=1.0；若手柄位置操作不方便手柄转动角度范围大（＞900）时，K5=1.2；
K6—仅在有力矩企图使工件回转时，才应考虑支撑面接触情况的系数，若 工件时安装在支撑钉上，接触面积小时，K6=1.0；若工件时安装在支撑板 或其它接触面积较大的组件时，K6=1.5。总的安全系数选择范围较大，一 般K=1.5~2.5，若夹紧力和切削力方向 相反时，为保证工件的可靠夹紧， K值不应小于2.5。
所以： K= K0K1K2K3 K4K5K6=1.5×1.2×1.0×1.2×1.0×1.0×1.5=3.24 （6.8） 于是： F′=KFZ=1.5×1.2×1.0×1.2×1.0×1.0×1.5×1525.9=4944N （6.9） 选用斜楔夹紧机构，楔角α=8042’，其结构形式选用IV型，则扩力比iQ=tan(α+φ1)，α为斜楔夹紧机构的斜楔角；φ1为平面摩擦时作用在斜楔面上的摩擦角。
为克服圆周方向的切削力，实际夹紧力N应为
N(f1+f2)=KF1 （6.10） 所以 N= 3.2×44944/（0.25+0.4）=24643.9N （6.11） 式中，f1和f2的定位面及夹紧面上的摩擦系数f1=0.25，f2=0.4；液压缸选用YLF20-88拉力液压缸（法兰式）d=30mm,油压20Mpa,由于已知斜楔机构的扩力比i,所以N作[29]。
液
=900×6.691N=6291N；此时N液 已大于所需的24643.9N的夹紧力，故本夹具可安全工
6.3定位误差分析
定位组件尺寸与公差的确定。本夹具主要以内孔定位，该定位空心轴的尺寸与公差规定为与本零件工作时与其相配合的孔尺寸与公差相同即为：φ300?0.039
定位副制造不准确产生的基准位移误差
（a）理想状态定位情况 （b）实际加工中的定位误差情况
图6.1 基准位移产生的定位误差
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工件以内孔轴心线O为定位基准，套在空心轴O1上车削外轮廓时尺寸设计基准为内孔轴线O，设计基准与定位基准重合基准误差Δjb=0,但实际上定位心轴与工件内孔都有制造误差而且为了便于工件套在心轴上，还应留有间隙，故安装后孔与轴心线便不重
?0.039合，使得存在基准位移误差，孔径为φ300轴径为φ300?0.039，最小间隙Δ=30-30=0；
当心轴水平放置时工件孔与心轴始终保持在上母线A单边接触，则定位基准O与调到基准O1间的最大距离同最小距离为
OO1min?Dd?22OO1max?OA?O1A?D??Dd??d-22因此由于基准发生位移而造成的误差为：
Δjw=1/2(ΔD+Δd)=0.039 (6.12） 即此定位误差为内孔公差ΔD与心轴公差Δd之和的一半，且与最小配合Δ无关。
6.4夹具设计及操作的简要说明
在设计夹具时，为了提高劳动生产率，应首先着眼于机动夹紧，本道工序的车床夹具就是采用了液压驱动夹紧方式。本工序由于是粗加工，切削力大，为了夹紧工件势必增大液压缸直径，而这将使整个夹具过于庞大[30]。因此，应设法降低切削力。目前采取的措施有三个：一是提高毛坯的制造精度，使最大被吃到量降低，以降低切削力；二是 选一种比较理想的斜楔夹紧夹紧机构，尽量增加该夹紧机构的扩力比； 适当提高压缩油液的工作压力，以增加液压缸的拉力。车床夹具装配图和零件图
M-电动机 1-变数叶片泵 2-溢流阀 3-换向阀 4-液压缸
图6.2 变数泵回路
用变量液压泵供油，开始夹紧时泵为低压大流量状态；夹紧后压力升高并自动减少流量，避免了定量泵的缺点。
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1、工件2、弹簧3、滑块4、拉杆5、螺栓6、推盖 7、弹簧8、夹具座9、拉盖10、螺栓11、夹具体
图6.3 夹具总轮廓三维装配图
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1、斜楔2、弹簧3、螺母4、拉杆轴5、螺母6、滑块7、夹具体8、工件
图6.4 夹紧部分三维放大图
图6.5 夹具总轮廓二维装配图
夹紧说明：夹具通过液压缸驱动拉杆带动滑块运动，滑块在斜楔里面滑动。斜楔经过滑块的胀大作用进行外胀，将工件夹紧。其中弹簧起缓解夹紧的驱动力作用，防止工件由于力量突然变大而出现破裂状态。
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