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第2节机床夹具设计实例一、钻夹具的设计实例图2-2-20所示为杠杆类零件图样。
图2-2-21所示为本零件工序图。
1．零件本工序的加工要求分析①钻、扩、铰φ10H9孔及φ11孔。
②φ10H9孔与φ28H7孔的距离为(80±0. 2)mm；平行度为0.3mm。
③φ11孔与φ28H7孔的距离为(15±0. 25)mm。
④φ11孔与端面K距离为14mm。
本工序前已加工的表面如下。
①φ28H7孔及两端面。
②φ10H9两端面。
本工序使用机床为Z5125立钻，刀具为通用标准工具。
2．确定夹具类型本工序所加工两孔(φ10H9和φ11)，位于互成90°的两平面内，孔径不大，工件质量较小、轮廓尺寸以及生产量不是很大，因此采用翻转式钻模。
3．拟定定位方案和选择定位元件(1)定位方案。
根据工件结构特点，其定位方案如下。
①以φ28H7孔及一组合面(端面K和φ10H9一端面组合而成)为定位面，以φ10H9孔端外缘毛坯面一侧为防转定位面，限制六个自由度。
这一定位方案，由于尺寸885.0mm公差大，定位不可靠，会引起较大的定位误差。
如图2-2-22(a)所示。
②以孔φ28H7孔及端面K 定位，以φ11孔外缘毛坯一侧为防转定位面，限制工件六个自由度。
为增加刚性，在φ10H9的端面增设一辅助支承，如图2-2-22 (b)所示。
比较上述两种定位方案，初步确定选用图2-2-22(b)所示的方案。
(2)选择定位元件。
①选择带台阶面的定位销，作为以φ28H7孔及其端面的定位元件，如图2-2-23所示。
定位副配合取6728g H φ。
②选择可调支承钉为φ11孔外缘毛坯一侧防转定位面的定位元件，如图2-2-24(a)所示。
也可选择如图2-2-24 (b)所示移动V 形块。
考虑结构简单，现选用图2-2-24(a)所示结构。
(3)定位误差计算①加工φ10H9孔时孔距尺寸(80±0.2)mm 的定位误差计算。
机床夹具的设计步骤一、夹具的设计步骤1．设计准备工作——研究原始资料，明确设计要求和生产条件（1）生产纲领（生产类型）——了解生产批量和对夹具的需用情况；（2）零件图及工序图——了解工件情况、工序要求和加工状态；（3）零件的工艺规程——了解所用机床、刀具等的情况；（4）夹具制造能力——了解夹具制造车间的生产条件和技术现状（5）典型夹具结构及标准——同类型产品的夹具结构、有关夹具标准。
2．确定夹具的结构方案（总体方案）主要包括：（1）确定工件的定位方案，设计定位装置。
根据六点定位原理，确定工件的定位方式，选择和设计定位元件，计算定位误差。
（2）确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。
确定夹紧力、夹紧机构及动力装置。
（3）确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。
对刀块或钻套、镗套等的设计。
（4）确定其它元件或装置的结构形式。
定位键、分度装置、连接元件等。
（5）协调各装置、元件的布局，确定夹具在机床上的安装方式以及夹具体的结构型式。
3．绘制夹具装配图按照国家制图标准绘制，应清楚表达出夹具的结构及各装置、元件之间的位置关系。
主视图应取操作者实际工作时的位置。
具体方法和步骤如下：（1）在装配图上，工件看作透明体，用双点划线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上。
（2）依次绘出定位元件或装置、夹紧元件或装置、对刀或导向元件、其它元件、夹具体及连接元件。
（3）标注必要的尺寸、公差和技术要求。
（4）编制夹具明细表及标题栏。
图5-69 实例4．绘制夹具零件图。
画出夹具中非标零件图，并按夹具装配图的要求确定零件的尺寸、公差及技术要求。
——尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度等标注要完整、正确。
二、夹具精度校核使用专用夹具加工工件时，影响加工精度的误差因素主要有三个方面：①工件在夹具中的安装误差，包括定位误差、夹紧误差（工件及夹具的夹紧变形）、夹具制造误差、导向误差等；②对定误差，即夹具在机床上的安装误差；③加工过程误差，与切削过程有关的误差。
《机床夹具设计》课程标准课程名称：机床夹具设计参考学时：56适用专业：机械制造与自动化一、课程定位《机床夹具设计》服务于机械加工职业工作中“机床夹具设计”这一典型工作任务。
掌握机床的操作、刀具的选择与使用、机械制造工艺的编制、机床专用夹具的设计、量具的使用是从事机械加工生产所必须具备的技能，机床专用夹具设计是非规则零件成批加工生产时需要设计制造的工艺装备，工装的设计制造最终影响机械零件的加工精度、生产效率及生产成本，为此，机械加工工作人员要具有一定的设计专用夹具的能力和分析生产中与夹具有关的技术问题的能力。
通过本课程的学习，学生可以从事机械加工操作中机床专用夹具设计制造工作及与机床夹具相关的工作，经过1—2年的努力可以胜任机床夹具设计现场技术员工作。
《机床夹具设计》的前修课程为《机械制图及CAD》、《机械制造基础》、《机械设计》、《公差配合与技术测量》、《金属切削原理及刀具》、《机械加工设备》、《机械制造工艺学》，后续课程为《机械维修技术》、《先进制造技术》。
二、学习目标学生在教师引导下，根据给定的零件工序加工要求、工厂生产条件和企业需求，并借助机床夹具设计手册等技术资料，进行零件定位方案与夹紧方案的设计，计算定位误差和夹紧力，根据机械加工设备类型设计夹具体和其它对刀导向装置、连接元件及夹具体，分析归纳影响机械零件加工质量的相关因素，进行设计方案对比和评价，最终绘制出机床夹具总图。
学习完本课程后，学生应当能够从事机床夹具设计的工作。
具体包括：1.根据被加工零件的结构特点和加工工序要求，能应用六点定位原理及夹紧原则，合理提出被加工工件某道工序的定位、夹紧方案；2.能根据机械加工设备情况设计机床夹具的对刀导向装置、分度装置、连接元件及夹具体；3.会查阅有关夹具设计的标准、手册、图册等技术资料；4.具有常用机床夹具的使用能力；5.了解现代夹具设计的一般知识；6.具备分析解决与夹具有关的技术问题的能力；7.对机械零件加工的工艺方案提出合理化建议。
5.6 机床夹具设计步骤与方法本节着重介绍专用机床夹具的设计步骤与方法，并讨论与此有关的一些问题。
5.6.1 专用夹具设计的基本要求机床专用夹具设计的基本要求可概括为以下几方面：1．保证工件的加工精度这是夹具设计的最基本要求，其关键是正确地确定定位方案、夹紧方案、刀具导向方式及合理制定夹具的技术要求，必要时应进行误差分析与计算。
2．夹具总体方案应与生产纲领相适应在大批量生产时，应尽量采用各种快速、高效结构，如多件夹紧、联动夹紧等，以缩短辅助时间，提高生产率；在中小批量生产中，则要求在满足夹具功能的前题下，尽量使夹具结构简单、容易制造、以降低夹具制造成本。
3．操作方便，使用安全所设计的夹具应能减轻工人劳动强度，如采用气功、液压等机械化夹紧装置，以减轻工人的劳动强度，并可较好地控制夹紧力。
夹具操作位置应符合操作工人的习惯，必要时应有安全保护装置，以确保使用安全。
4．便于排屑切屑积聚在夹具中，会破坏工件正确的定位；切屑带来的大量热量会引起夹具和工件的热变形，影响加工质量；切屑的清扫又会增加辅助时间，降低工作效率；切屑积聚严重时，还会损伤刀具或造成工伤事故。
因此排屑问题在夹具设计时必须给予充分的注意，在设计高效机床夹具时尤为重要。
5．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、维修等。
5.6.2 专用夹具设计的一般步骤专用夹具设计的一般步骤如下：1．研究原始资料，明确设计要求，收集设计资料在接到夹具设计任务书后，首先要仔细地阅读被加工零件的零件图和装配图，清楚地了解零件的作用、结构特点、材料及技术要求。
其次要认真地研究零件的工艺规程，充分了解本工序的加工内容和加工要求、加工余量、定位基准及所使用的工艺装备。
收集有关资料，如机床的技术参数，夹具部件的国家标准、部颁标准、企业标准和厂定标准，典型夹具结构图册，夹具设计指导资料等。
必要时还应了解同类零件所用过的夹具及其使用情况，作为设计时的参考。
夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的。
制订工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而设计夹具时，如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见。
夹具的设计质量的高低，应以能否稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、维护容易等为其衡量指标。
第一节专用夹具设计的基本要求一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求：（1）保证工件的加工精度保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。
（2）提高生产效率专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。
（3）工艺性能好专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。
专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整和修配结构。
（4）使用性能好专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。
在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。
专用夹具还应排屑方便。
必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。
（5）经济性好专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。
因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。
第二节专用夹具设计的规范化程序一、夹具设计规范化概述1．夹具设计规范化的意义研究夹具设计规范化程序的主要目的在于：（1）保证设计质量，提高设计效率夹具设计质量主要表现在：1）设计方案与生产纲领的适应性；2）高位设计与定位副设置的相容性；3）夹紧设计技术经济指标的先进性；4）精度控制项目的完备性以及各控制项目公差数值规定的合理性；5）夹具结构设计的工艺性；6）夹具制造成本的经济性。
机床夹具的设计步骤1.设计前的准备工作在开始机床夹具的设计前，需要明确设计的目标和要求。
这包括工件的特点、工艺要求、加工方法等。
同时，还需要了解夹具的使用条件、使用频率、使用环境等。
这些信息将有助于确定夹具的设计参数和选择材料。
2.夹具功能需求分析根据工件的特点和加工要求，确定夹具需要实现的功能。
一般来说，夹具的主要功能包括固定工件、定位工件、支持工件、使工件与刀具之间保持正确的相对位置等。
根据具体的加工需求，可能还需要夹具实现其它功能，比如进行自动定位、快速换刀等。
3.材料选择根据夹具的使用条件和功能需求，选择合适的材料。
常用的夹具材料有铝合金、钢、铸铁等。
选择材料时需要考虑其强度、刚度、耐磨性、热稳定性等因素。
4.夹具结构设计夹具的结构设计包括夹具的总体结构和各部件的布局设计。
总体结构的设计需要考虑夹具的稳定性、刚度和便于加工和调整等因素。
各部件的布局设计需要保证夹具能够满足其功能需求，例如夹具的夹持力是否足够、定位是否准确等。
5.夹具零件设计根据夹具的结构设计，对夹具的各个零件进行详细设计。
夹具的零件设计需要考虑零件的加工和装配要求，例如选用什么加工工艺，如何保证零件之间的配合精度等。
同时，还需要根据实际使用情况合理设计零件的参数，如选择合适的尺寸、形状和材料等。
6.夹具总装设计在完成夹具的零件设计后，进行夹具的总装设计。
总装设计包括夹具各零件的装配方式、螺栓的选择和安装位置等。
需要确保夹具的各个部件能够正确配合，满足夹具的功能需求，并能够方便进行调整和维护。
7.夹具的验证和试制完成夹具的设计后，需要进行验证和试制。
验证的方式可以是模拟实际工件进行装夹测试，检查夹具的各项功能是否满足要求。
试制则是将设计的夹具进行实际制造，安装在机床上进行实际加工测试，检验夹具的稳定性、精度和耐用性等。
综上所述，机床夹具的设计步骤包括设计前的准备工作、夹具的功能需求分析、材料选择、夹具结构设计、夹具零件设计、夹具总装设计等。
机床夹具设计步骤
一、机床专用夹具的设计步骤
（一）设计前的预备工作
1）明确工件的年生产纲领。
2）熟识工件的零件图和工序图。
3）了解工艺规程中本工序的加工内容、机床、刀具、切削用量、工时定额和同时加工工件数。
（二）总体方案的确定
1）定位方案——依据工序图分析本工序的工序内容和加工精度要求，根据六点定位原理拟定定位方案和选择定位元件。
要拟定几种详细方案进行分析比较，通过分析和计算定位误差，从中确定合理的方案。
2）夹紧方案——确定夹紧力的方向、作用点，选择和确定夹紧元件或夹紧机构，估算夹紧力大小，选择和设计动力源。
夹紧方案也需反复分析比较。
3）夹具的总体形式——一般应依据工件的外形、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。
（三）绘制夹具装配图——总装配图应按比例1:1 绘制，主视图应按操作实际位置布置，三视图要能完整清晰地表示出夹具的工作原理和结构。
机床专用夹具的设计步骤及绘制夹具装配图的一般挨次：
（四）绘制夹具零件图
装配图中的非标准零件均应绘制零件图，视图尽可能与装配图上的位置全都，尺寸及公差、形位公差、协作精度及表面粗糙度等要标注完整。
二、夹具精度的验算
1）工件在夹具中的定位误差和夹紧误差。
2）夹具在机床上的对定误差。
3）加工过程中的其他误差。
