夹具设计步骤

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一、机床夹具设计要求

1．保证工件加工的各项技术要求

要求正确确定定位方案、夹紧方案，正确确定刀具的导向方式，合理制定夹具的技术要求，必要时要进行误差分析与计算。

2．具有较高的生产效率和较低的制造成本

为提高生产效率，应尽量采用多件夹紧、联动夹紧等高效夹具，但结构应尽量简单，造价要低廉。

3．尽量选用标准化零部件

尽量选用标准夹具元件和标准件，这样可以缩短夹具的设计制造周期，提高夹具设计质量和降低夹具制造成本。

4．夹具操作方便安全、省力

为便于操作，操作手柄一般应放在右边或前面；为便于夹紧工件，操纵夹紧件的手柄或扳手在操作范围内应有足够的活动空间；为减轻工人劳动强度，在条件允许的情况下，应尽量采用气动、液压等机械化夹紧装置。

5．夹具应具有良好的结构工艺性

所设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整和维修。

二、机床夹具设计的内容及步骤

1．明确设计要求，收集和研究有关资料

在接到夹具设计任务书后，首先要仔细阅读加工件的零件图和与之有关的部件装配图，了解零件的作用、结构特点和技术要求；其次，要认真研究加工件的.

工艺规程，充分了解本工序的加工内容和加工要求，了解本工序使用的机床和刀具，研究分析夹具设计任务书上所选用的定位基准和工序尺寸。

2．确定夹具的结构方案

1）确定定位方案，选择定位元件，计算定位误差。

2）确定对刀或导向方式，选择对刀块或导向元件。

3）确定夹紧方案，选择夹紧机构。

4）确定夹具其他组成部分的结构形式，例如分度装置、夹具和机床的连接方式等。

5）确定夹具体的形式和夹具的总体结构。

在确定夹具结构方案的过程中，应提出几种不同的方案进行比较分析，选取其中最为合理的结构方案。

3．绘制夹具的装配草图和装配图

夹具总图绘制比例除特殊情况外，一般均应按1：1绘制，以使所设计夹具有良好的直观性。总图上的主视图，应尽量选取与操作者正对的位置。

绘制夹具装配图可按如下顺序进行：用双点划线画出工件的外形轮廓和定位面、加工面；画出定位元件和导向元件；按夹紧状态画出夹紧装置；画出其他元件或机构；最后画出夹具体，把上述各组成部分联结成一体，形成完整的夹具。在夹具装配图中，被加工件视为透明体。

4．确定并标注有关尺寸、配合及技术要求

1）夹具总装配图上应标注的尺寸

① 工件与定位元件间的联系尺寸，例如，工件基准孔与夹具定位销的配合尺寸。 .

② 夹具与刀具的联系尺寸，例如，对刀块与定位元件之间的位置尺寸及公差，钻套。锤套与定位元件之间的位置尺寸及公差。

③ 夹具与机床联接部分的尺寸，对于铣床夹具是指定位键与铣床工作台T型槽的配合尺寸及公差，对于车、磨床夹具指的是夹具联接到机床主轴端的联接尺寸及公差。

④ 夹具内部的联系尺寸及关键件配合尺寸，例如，定位元件间的位置尺寸，定位元件与夹具体的配合尺寸等。

⑤ 夹具外形轮廓尺寸。

2）确定夹具技术条件在装配图上需要标出与工序尺寸精度直接有关的下列各有关夹具元件之间的相互位置精度要求。

① 定位元件之间的相互位置要求。

② 定位元件与联接元件（夹具以联接元件与机床相联）或找正基面间的相互位置精度要求。

③ 对刀元件与联接元件（或找正基面）间的相互位置精度要求。

④ 定位元件与导向元件的位置精度要求。

5．绘制夹具零件图

绘制装配图中非标准零件的零件图，其视图应尽可能与装配图上的位置一致。

6．编写夹具设计说明书

§4—1 夹具的对定

一、夹具的对定

概念：使夹具相对于机床、相对于机床上的刀具、相对于机床上刀具的切削成型运动，处于正确的空间位置的过程。 .

夹具在机床上的对定（对定装置实现）

包括三方面的内容 夹具的对刀（对刀块实现）

夹具的转位及其分度位置的确定（设计）

二、夹具与机床的连接

两种连接形式：

1、安装在工作台面上——有工作台的机床

如铣床夹具

1）、用定位键

为了确定夹具与机床工作台的相对位置，在夹具体的底面上应设置定位键。用沉头螺钉固定在夹具体底面纵向槽的两端，通过定位键与铣床工作台上的T形槽配合，确定了夹具在机床上的正确位置。两定位键的距离尽可能布置得远些。小型夹具也可使用一个断面为矩形长键。定位键可承受铣削产生的扭转力矩，可减轻夹具的螺栓的负荷，加强夹具在夹紧过程中的稳固性。因此，在铣削平面时，夹具体也装有定位键。定位键有矩形和圆形两种，如图12-34所示。常用的是矩形定位键，其结构尺寸已标准化，可参阅“夹具标准”（GB/T2206—91）。

⑴矩形定位键 矩形定位键有两种结构型式：A型（图12-34a）和B型（图12-34b）。A型定位键的宽度，按统一尺寸B制作，其公差为h6或h8，适用于夹具的定向精度要求不高场合，B型定位键的侧面开有沟槽，沟槽的上部与夹具体的键槽配合，其宽度尺寸B按H7/ h6或JS6/h6与键槽相配合，沟槽的下部宽度为B1，与铣床工作台T形槽配合，因为T形槽公差为H8或H7，故B1一般按h8或h6制造，为了提高夹具的定位精度，在制造定位键时，B1应留有磨量0.5mm，以便与工作台T形槽修配。

⑵圆形定位键 如图12-34d所示，圆形定位键小型夹具中，这种定位键制造方便，但容易磨损，定位稳定性不如矩形定位键好，故应用不多。

2）、定向键

与定位键不同的是：定位键安装在夹具体上，专用；定向键安装在机床的T形槽中。

3）、直接调装

用找正夹具的方法安装（需找正三个方向），需实际工作经验，费时，但精度高（可消除其他中间环节的影响）。

2、安装在机床主轴上（以车床为例）

因为夹具的回转精度主要是由夹具同车床主轴的联接精度来决定的。所以，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。根据车床夹具径向尺寸大小，其在机床主轴的安装一般有两种方式：

(1)用锥柄联接 对于径向尺寸D小于140mm，或D<（2-3）d的小型夹具，一般通过锥柄安装在车床主轴锥孔中，并用螺栓拉紧。这种联接方式定心精度较高。

(2)用过渡盘联接 （CA6140、CW6140等新式车床的连接形式）

对于径向尺寸较大的夹具，一般通过过渡盘与车床主轴轴颈联接。这种联接结构如图所示。夹具体通过定位面按最小间隙为零的间隙配合（H7/h6）或者过渡配合（H7/js6）装配在过渡盘的凸缘上，然后用螺钉紧固。过渡盘与车床主轴的联接形式取决车床主轴的前端结构。图b的联接形式是：过渡盘上与机床主轴相配合的定位内孔按（H7/h6）或（h7/js6）与主轴轴颈相配合，并同时有螺纹.

与主轴相联接。为了安全，可在此基础上采用其它措施，把过渡盘和主轴固紧在一起，防止倒车时使过渡盘与主轴的联接松开。

1—过渡盘 2—平键 3—螺母 4—夹具 5—主轴

如果主轴前端为圆锥体并有凸缘结构，如图c所示，则过渡盘1以锥体定心，用套在主轴上的螺母3锁紧。旋转运动的转矩则由平键2传递给过渡盘。这种结构定心精度高。

（3） 用平面短销连接

C620、C630车床用这种连接形式。

（4） 平面短锥销连接

利用主轴前端的短锥体及轴肩端面实现的对定连接，而且是利用重复定位实现两者间的稳固连接。

§4—2 夹具的对刀

夹具一般多用于大批量、高效率生产中，而高效率往往伴随

着刀具的高效磨损，特别是在工件粗加工过程当中，换刀、调刀

对刀成为正常生产的主要内容。

1、定义：夹具的对刀：是指夹具的定位系统相对刀具应满足

本工序对刀尺寸的要求。这一工作称为夹具的对刀。

2、对刀方法：

找正调整对刀

专用样板调刀

试件检验对刀

专门对刀装置对刀

3．对刀装置（以铣床夹具为例）

对刀装置（根据情况，自行设计）

1）、组成 专用对刀块（可采用标准对刀块，亦可自行设计）

对刀塞尺

2）、对刀元件

对刀元件是用来确定刀具与夹具的相对位置的元件。其由对刀块和塞尺寸组成。如（4-1）中铣床对刀块2。常见标准对刀块有：圆形对刀块图a，加工水平面时对刀用。方形对刀块图b，调整铣刀两相互垂直凹面。直角对刀块图c调整刀具两相互垂直凸面，侧装对刀块图d，装在夹具侧面，在加工两相互垂直面或铣槽时作对刀用。具体结构尺寸可参阅“夹具标准”（GB/T2240—2243-91）。对刀时，铣刀不能与对刀块的工作表面直接接触，以免损坏切削刃或造成对刀块过早磨损，而应通过塞尺来校准它们之间的相互位置，即将塞尺放在刀具与对刀块工作表面之间，凭借抽动塞尺的松紧感觉来判断铣刀的位置。图表示各种对刀块使用情况。图cd是用于铣成形面的特殊对刀块。

下图cd是用于铣成形面的特殊对刀块。

各种对刀块使用举例

对于加工精度要求较高的工件，要检首件，最后确定刀具的位

是否准确置。或者不设置对刀元件采用找正法确定定位元件相对

刀具位置，或采用试切法。

4、对刀塞尺：可自行设计，也可采用标准塞尺（P118 图4-7）

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对刀平塞尺（JB/T8032。1——1995） 厚度：1、2、3、4、5mm

公差取h8

对刀圆塞尺（JB/T8032。2——1995）：应用于曲面或成型刀具

对刀的场合。d=3～5mm，公差取h8。

对刀用的标准塞尺

5、夹具的对定误差：

△≦1/3T

△=△+△≦1/3T

这是夹具调装精度及对刀精度要求。

6、小结

§4—3 夹具的转位及其对定机构

一、常用转位分度及其对定机构

1、夹具的转位

问题的提出 像这样的工件：沿着直线方向等距分布着一些等径的孔或槽，在同一圆周上分布着的等径的孔或槽，要求工件在一次装夹的情况下将所有的孔或槽全部加工完，这时夹具就要带动工件进行数次的移动或转动，完成工件的加工，夹具所具有的这种功能称为夹具的转位。

定义：夹具带动工件所进行的加工位置转换动作称为夹具的转位。

直线移动

分类

回转运动

2、夹具的分度

工件在一次装夹中．每加工完一个表面之后，通过夹具上可动部分连同工件一起转过一定的角度或移动一定距离，以改变加工表面的位置。实现上述分度要求的装置称为分度装置。

分度装置能使工序集中，减少安装次数，从而减轻劳动强度和提高生产率，因而广泛用于钻、铣、车、镗等加工中。

①定义：把对转位的严格控制称为夹具的分度。

②作用：对工件一次装夹实现多工位加工。

夹具的分度是靠专门设置的分度装置来完成的，而对分度运动部件相对夹具体的位置，是靠夹具的分度对定机构来完成的。

分度装置

直线分度: 对直线尺寸进行分度，适用于沿直线分度的孔和槽

回转分度: 对圆周角进行分度，适用于沿圆周分度的孔和槽

生产实践中以回转式分度装置应用较多，故本章主要介绍回转式分度装置。

3、回转分度装置的一般结构

组成： 转动部分、分度对定机构、抬起与锁紧机构、固定部分、润滑部分

1）、转位分度机构：分度装置的运动件，包括分度盘、衬套和转轴（转动部分） 等。

材料：45#、 40Cr淬火HRC40—45