一、车床夹具的特点
车床主要用于加工零件的内外圆柱面、圆锥面、螺纹以及端平面等。上述表面都是围绕机床主轴的旋转轴线而成形的，因此车床夹具一般都安装在车床主轴上，加工时夹具随机床主轴一起旋转，切削刀具作进给运动。
二、卧式车床专用夹具的典型结构分类
1．心轴类车床夹具
图35-1弹簧心轴
a)前推式弹簧心轴 b)不动式弹簧心轴 c)分开式弹簧心轴
1、3、11—螺母 2、6、9、10—筒夹 4—滑条
5—拉杆7、12—心轴体 8一锥套
图35-1所示为几种常见弹簧心轴的结构形式。图35-1a为前推式弹簧心轴。转动螺母1，弹簧筒夹2前移，使工件定心夹紧。这种结构不能进行轴向定位。图35-2b为带强制退出的不动式弹簧心轴。转动螺母3，推动滑条4后移，使锥形拉杆5移动而将工件定心夹紧。反转螺母，滑条前移而使筒夹6松开。此处筒夹元件不动，依靠其台阶端面对工件实现轴向定位。该结构形式常用于以不通孔作为定位基准的工件。图35-1c为加工长薄壁工件用的分开式弹簧心轴。心轴体12和7分别置于车床主轴和尾座中，用尾座顶尖套顶紧时，锥套8撑开筒夹9，使工件右端定心夹紧。转动螺母11，使筒夹10移动，依靠心轴体12的30°锥角将工件另一端定心夹紧。
图35-2顶尖式心轴
1—心轴 2—固定顶尖套 3—工件 4—活动顶尖套
5—快换垫圈 6—螺母
图35-2所示为顶尖式心轴，工件以孔口60°角定位车削外圆表面。当旋转螺母6，活动顶尖套4左移，从而使工件定心夹紧。顶尖式心轴的结构简单、夹紧可靠、操作方便，适用于加工内、外圆无同轴度要求，或只需加工外圆的套筒类零件。被加工工件的内径ds一般在32～llOmm范围内，长度Ls在120～780mm范围内。
2.角铁式车床夹具
角铁式车床夹具的结构特点是具有类似角铁的夹具体。在角铁式车床夹具上加工的工件形状较复杂。它常用于加工壳体、支座、接头等类零件上的圆柱面及端面。当被加工工件的主要定位基准是平面，被加工面的轴线对主要定位基准平面保持一定的位置关系(平行或成一定的角度)时，相应地夹具上的平面定位件设置在与车床主轴轴线相平行或成一定角度的位置上。
图35—3角铁式车床夹具
1—过渡盘2—夹具体3—联接块4—销钉5—杠杆6—拉杆7—定位销
8—钩形压板9—带肩螺母10—平衡块11—楔块12—摆动压块
3．圆盘式车床夹具
圆盘式车床夹具的夹具体为圆盘形。在圆盘式夹具上加工的工件一般形状都较复杂，多数情况是工件的定位基准为与加工圆柱面垂直的端面。夹具上的平面定位件与车床主轴的轴线相垂直。
图35-4 圆盘式车床夹具
1—过渡盘 2—夹具体 3—分度盘 4—T形螺钉 5、9—螺母
6—菱形销 7—定位销8—压板 10—对定销 11—平衡块
三、车床夹具设计要点
1．定位元件的设计要点
在车床上加工回转面时，要求工件被加工面的轴线与车床主轴的旋转轴线重合，夹具上定位元件的结构和布置，必须保证这一点。因此，对于同轴的轴套类和盘类工件，要求夹具定位元件工作表面的中心轴线与夹具的回转轴线重合。对于壳体、接头或支座等工件，被加工的回转面轴线与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹具轴线为基准确定定位元件工作表面的位置，如图35-3所示的夹具，就是根据专用夹具的轴线来确定定位销7的轴线及其台肩平面在夹具中的位置。
2．夹紧装置的设计要点
在车削过程中，由于工件和夹具随主轴旋转，除工件受切削扭矩的作用外，整个夹具还受到离心力的作用。此外，工件定位基准的位置相对于切削力和重力的方向是变化的。因此，夹紧机构必须产生足够的夹紧力，自锁性能要良好。优先采用螺旋夹紧机构。对于角铁式夹具，还应注意施力方式，防止引起夹具变形。如图35-5所示，如果采用图35-5a所示的施力方式，会引起悬伸部分的变形和夹具体的弯曲变形，离心力、切削力也会加剧这种变形；如能改用图35-5b所示铰链式螺旋摆动压板机构显然较好，压板的变形不影响加工精度。
图35—5 夹紧施力方式的比较
3．夹具与机床主轴的连接
车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此，要求夹具的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。
心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用螺杆拉紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。
根据径向尺寸的大小，其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式：
1)对于径向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夹具，一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中，并用螺杆拉紧，如图35—6a所示。这种连接方式定心精度较高。
2)对于径向尺寸较大的夹具，一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。
图35-6b所示的过渡盘，其上有一个定位圆孔按H7/h6或H7/js6与主轴轴颈相配合，并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开，可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按H7/h6或H7/js6装配在过渡盘的凸缘上，用螺钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度，可按找正圆校正夹具与机床主轴的同轴度。
对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构，如图35-6c所示，过渡盘在其长锥面上配合定心，用活套在主轴上的螺母锁紧，由键传递扭矩。这种安装方式的定心精度较高，但端面要求紧贴，制造上较困难。
图35-6d所示是以主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入主轴后，其端面与主轴端面只允许有0.05～0.1mm的间隙，用螺钉均匀拧紧后，即可保证端面与锥面全部接触，以使定心准确、刚度好。
图35—6车床夹具与机床主轴的连接
过渡盘常作为车床附件备用，设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具体的止口尺寸。过渡盘的材料通常为铸铁。各种车床主轴前端的结构尺寸，可查阅有关手册。
4．总体结构设计要点
(1)夹具的悬伸长度L
车床夹具一般是在悬臂状态下工作，为保证加工的稳定性，夹具的结构应紧凑、轻便，悬伸长度要短，尽可能使重心靠近主轴。
夹具的悬伸长度L与轮廓直径D之比应参照以下数值选取：
直径小于150mm的夹具，L/D≤1.25；
直径在150～300mm之间的夹具，L/D≤0．9；
直径大于300mm的夹具，L/D≤0．6。
(2)夹具的静平衡
由于加工时夹具随同主轴旋转，如果夹具的总体结构不平衡，则在离心力的作用下将造成振动，影响工件的加工精度和表面粗糙度，加剧机床主轴和轴承的磨损。因此，车床夹具除了控制悬伸长度外，结构上还应基本平衡。角铁式车床夹具的定位元件及其它元件总是布置在主轴轴线一边，不平衡现象最严重，所以在确定其结构时，特别要注意对它进行平衡。平衡的方法有两种：设置平衡块或加工减重孔。
在确定平衡块的重量或减重孔所去除的重量时，可用隔离法作近似估算。即把工件及夹具上的各个元件，隔离成几个部分，互相平衡的各部分可略去不计，对不平衡的部分，则按力矩平衡原理确定平衡块的重量或减重孔应去除的重量。
为了弥补估算法的不准确性，平衡块上(或夹具体上)应开有径向槽或环形槽，以便调整。
(3)夹具的外形轮廓
车床夹具的夹具体应设计成圆形，为保证安全，夹具上的各种元件一般不允许突出夹具体圆形轮廓之外。此外，还应注意切屑缠绕和切削液飞溅等问题，必要时应设置防护罩。
