专用机床夹具设计

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。