工装夹具设计图解及实例

名称面板图样
手工工序刮毛边、钻孔倒角、沉孔、攻牙、涂漆、轴承、开关、SIM卡
名称脚板图样
手工工序刮毛边、钻孔倒角、支架柱
名称面板图样
手工工序刮毛边、倒角、
沉孔、LOGO涂料、轴承、
名称盒子图样
手工工序刮毛边、钻孔、攻牙装电源柱、9 PIN头、25 PIN头
主板放置板
针板
盖板轴承压板刮毛边、倒角、
钻孔、定位柱、
赛钢压棒、铣赛钢柱
刮毛边、钻孔、倒角导柱、铜柱
、探针、攻牙
刮毛边、钻孔刮毛边、倒角
快速夹板
快速夹板辅助支架
电源柱放置板
底板1
底板2
刮毛边、钻孔倒
角、沾孔、攻牙
、快速夹刮毛边、钻孔、攻牙刮毛边、钻孔、攻牙、电源柱、9和25拼头
刮毛边、钻孔倒角、钻孔刮毛边、钻孔倒角、钻孔、攻牙主板放置板针板盖板轴承板导柱固定板刮毛边、倒角、
钻孔、攻牙、定
位柱、导柱
钻孔、攻牙、塞钢柱、轴承、刮毛边刮毛边、钻孔、倒角刮毛边、倒角、轴承刮毛边、倒角、钻孔、攻牙快速夹板快速夹直条
刮毛边、倒角、刮毛边、钻孔、
攻牙。

工装设计细节1.夹紧、支撑元件的统一性在一套较为复杂的工装夹具中，往往设有多处压紧、辅助支撑、调节支撑等元件，像常用的螺母、螺栓等部件由于受空间位置、夹紧力大小等因素的影响，不同部位所用的螺纹大小也不同，如果按理论设计这些元件的外形操作部位也会不尽相同，需要操作者用多种工具才能完成夹紧、调节等内容。

图1 同一外形尺寸的夹紧、支撑元件如对不同的螺纹采用相同的外形尺寸（如图1），M20螺母、M12螺母、M16螺栓等操作部位外形皆设计为宽度为k的外六方，使用时同一种工具就能完成所有的夹紧、调节等工序，从而减少了辅助时间。

这就是注意夹紧、支撑元件外形操作部位的统一性对于提高生产效率的作用。

2.夹紧元件的安全性开口压板在许多工装夹具中是比较常见的压紧部件，由于其螺母大径小于工件孔径，只要稍松螺母，取下开口压板，工件即可方便地穿过螺母而取出，是一种比较实用的快速夹紧结构。

但这种结构在回转体压紧装置中存在着一定的弊端：当螺母因意外原因松动时，开口压板极易在离心力的作用下由开口处从夹具中飞出，存在安全隐患。

图2 回转体夹紧装置部件若设计为图2a这种结构的压紧装置可有效改变这一状况。

图2b开口压板上车削盲孔D+1，深度1-2mm。

压紧用带肩螺母（图2c）肩径加工为D。

当工作时，旋紧的带肩螺母其肩部进入开口压板的盲孔内，一旦带肩螺母稍有松动，由于其肩部已嵌在盲孔内，所以压板不会立即飞出，而此时操作者能明显地感知工件的松动，停车再次旋紧即可，从而保证了压紧的安全性。

卸下工件时，只需将带肩螺母的肩部旋出开口压板盲孔深度，就能轻而易举地卸下工件。

3. 夹紧元件的耐用性同样一件压紧部件，由于设计结构不同，其使用寿命也不同。

图3中所示的中间开口压板的刚性要强于侧面开口压板，从耐用性也更优，即中间开口压板的使用寿命长，从而能够有效减少工装费用。

图3 不同结构的压板4. 定位元件的灵活性定位基准在最初的工序中是铸造、锻造或轧制等得到的表面，我们称为粗基准。

图3.1 异形杠杆简图图图图 3.2 车床夹具图3.3 盖板简图图 3.4 钻床夹具1 钻模板2 钻套3 压板4 圆柱销5 夹具体 6 挡销 7 菱形销图 3.6 固定支承钉（a） (b) (c)图 3.10 自位支承-图3.8 可调支承图 3.9 可调支承的应用图3.16 圆柱心轴图3.16 小锥度心轴图3.19 圆锥销组合定位（a ） (b) (c)图 3.20 定位套图 3.21半园定位图3.26 基准位移误差(a) (b) (c) (d)图 3.22 固定V 形块结构形式φ400-0.03 80-0.1 100-0.2 450O O1 图 3.31 v 形块上定位铣斜面图 3.32 夹紧机构的组成 1-压板；2-连杆；3-活塞推杆；4-气缸；5-活塞；6-配气阀 图 3.35 夹紧力作用点靠近加工表面图 3.40 斜楔夹紧机构1－夹具体 ； 2－斜楔 ； 3－工件图 3.37 快速螺旋夹紧机构（d ）1 工件2 压板3 T形槽用螺母图 3.40 典型螺旋压板夹紧机构图 3.41 偏心夹紧机构图 3.42圆偏心及其弧形楔展开图图3.48 单件联动夹紧机构1－工件；2-浮动压板；3-活塞杆；5-摇臂；4、6-摆动压块；7-螺母图3.49 多件联动夹紧机构图 3.44 螺旋式定心夹紧机构 图 3.45 杠杆式三爪自定心卡盘图3.46机动楔式夹爪自动定心机构图 3.47 弹性心轴及弹簧夹头1－夹具体； 2－弹簧筒夹；3－锥套 ；4－螺母； 5－心轴图 3.54 膜片卡盘定心夹紧机构1 夹具体2 薄壁套筒3 液性塑料4 柱塞5 螺钉6 限位螺钉图3.56液性塑料定心夹紧机构图 3.49波纹套心轴图 3.58 固定钻模1 夹具体2 平面支承3 削边销4 圆柱销5 快速夹紧螺母6 特殊快换钻套图3.59 回转式钻模1 钻模板 2夹具体 3手柄 4、8 螺母 5 把手 6 对定销 7 圆柱销 9开口垫圈 10衬套 11 钻套 12 螺钉(a) (b) 图3.60 翻转式钻模 1 夹具体 2 定位件 3削扁开口垫圈 4 螺杆 5 手轮 6对定销 7沉头螺钉图 3.61 盖板式钻模1 盖板2 圆柱销3 削边销4 支承钉5 把手 图 3.62滑柱式钻模1-导向滑柱；2-齿条滑柱3夹具体4钻模板；5齿轮轴；6手柄；7套环（a ） (b) (c)图 3.63 标准钻套1-钻套 ; 2-衬套 3 钻模板 ; 4-螺钉图 3.64.特殊钻套(e)(a) (b) (c) 图 3.65 三种钻模板图 3.66 悬挂式钻模板1-多轴传动头；2-弹簧；3-导柱；4-钻模板；5 -螺钉；6-导套图 3.67 铁垫块铣直角多件联动铣床夹具1-定向键 ;2-对刀块;3 -夹具体; 4、8-压板 ;5-螺母; 6-定位块; 7-螺栓; 9-支钉; 10-浮动杠杆图3.68 杠杆零件的料仓式铣床夹具 图3.69多工位铣削杠杆端面夹具1-锯齿支钉;2，3，4-挡销; 5-压板; 6-螺母; 7- 压板支承螺钉; 8-对刀块图3.71 靠模铣床夹具图3.72 定向键 图3.73 对刀装置图3.74 标准对刀块图 3.76 铣床夹具体与耳座图 3.77 车床尾座孔镗模1-支架 ;2 -镗套; 3、4-定位板 ;5、8-压板; 6-夹紧螺钉; 7-可调支承钉; 9-镗模底座; 10- 镗刀杆 ;11 浮动接头图 3.78 镗曲轴轴承孔金刚镗床夹具1、3 -V 形块 ; 2-浮动压块; 4-弹簧 ;5-活塞; 6-活塞杆; 7-转动叉形块; 8、9 -浮动压板（a ） (b) (c)图 3.80 常用的回转式镗套图 3.81 内滚式滚动镗套图 3.82 回转镗套的引刀槽及尖头键（a ） (b) (c) 图3.83 单支承导向镗孔示意图（a ） (b)图 3.84 双支承导向镗孔示意图 图 3.85 确定让刀量示意图图 3.86 镗杆前端导引部分结构 （e ）图 3.87 浮动接头1－镗杆；2－接头体；3－外套；4－拨动销图 3.88 飞球保持架工序图及心轴夹具图 3.89 喷油嘴壳体尾部法兰端面的车床夹具1－拉杆；2－弹簧；3－套筒；4－斜块；5－压板；6－支承板；7－圆柱销；8－菱形销图 3.90阀体四孔偏心回转分度车床夹具图 3.91 开合螺母中心孔的角铁式车床夹具 1、11－螺栓； 2－压板； 3－摆动V 形块； 4－过渡盘； 5－夹具体； 6－平衡块； 7－盖板； 8、10－固定、活动支承板； 9－活动菱形销图 3.92 十字槽轮零件精车圆弧工序简图图 3.93 花盘式车床夹具1、3、4－定位套；2－定位销图 3.94 车床夹具与机床主轴的连接图3.95 加工偏心件的通用可调夹具图 3.96 铣两端面成组夹具1-组合气缸；2-双向压板；3-基体；4-快卸垫板；5-可换V 形块；6-传动杆；7-压板；8-螺钉3．5．2 专用夹具的设计示例拨杆零件如图 3.102，其加工过程为：同时铣一面及另一面大小端面，钻铰φ12H9、φ8H9孔并倒角，钻φ7孔和螺纹底孔φ5，铣2mm 槽，攻螺纹M6。

工装夹具课程设计说明书序言一、工装夹具设计任务1、产品零件图2、产品的重点技术要求分析二、工装夹具设计方案的确定1、基准面的选择（夹具体方式的确定）2、定位方式及元器件选择3、夹紧方式及元器件选择4、装配方案5、夹具总装结构三、定位误差分析与计算四、主要零件设计的说明1、夹具体2、定位元件3、压紧元件4、其它元件五、工装夹具的装配要求六、工装夹具的使用说明1、夹具的操作步骤夹具使用注意事项、保养及维护七、本次课程设计小结、体会及建议八、参考资料序言焊接工装夹具及其在生产中的运用焊接工装夹具就是将焊件准确定位和可靠夹紧，便于焊件进行装配和焊接、保证焊件结构精度方面要求的工艺装备。

在现代焊接生产中积极推广和使用与产品结构相适应的工装夹具，对提高产品质量，减轻工人的劳动强度，加速焊接生产实现机械化、自动化进程等方面起着非常重要的作用。

在焊接生产过程中，焊接所需要的工时较少，而约占全部加工工时的2/3以上的时间是用于备料、装配及其他辅助的工作，极大的影响着焊接的生产速度。

为此，必须大力推广使用机械化和自动化程度较高的装配焊接工艺装备。

焊接工装夹具的主要作用有以下几个方面：（1）准确、可靠的定位和夹紧，可以减轻甚至取消下料和划线工作。

减小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可换性。

（2）有效的防止和减轻了焊接变形。

（3）使工件处于最佳的施焊部位，焊缝的成型性良好，工艺缺陷明显降低，焊接速度得以提高。

（4）以机械装置代替了手工装配零件部位时的定位、夹紧及工件翻转等繁重的工作，改善了工人的劳动条件。

可以扩大先进的工艺方法的使用范围，促进焊接结构的生产机械化和自动化的综合发展。

夹具设计的基本要求（1）、工装夹具应具备足够的强度和刚度。

夹具在生产中投入使用时要承受多种力度的作用，所以工装夹具应具备足够的强度和刚度。

（2）、夹紧的可靠性。

夹紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合图样要求。

既不能允许工件松动滑移，又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。

夹具设计（实例）图3-2所示为CA6140车床上接头的零件图。

该零件系大批量生产，材料为45号钢，毛坯采用模锻件。

现要求设计加工该零件上尺寸为28H11的槽口所使用的夹具。

图3-2 CA6140车床上接头的零件图零件上槽口的加工要求是：保证宽度28H11，深度40mm，表面粗糙度侧面为Ra3.2μm，底面为Ra6.3μm。

并要求两侧面对孔ф20H7的轴心线对称，公差为0.1mm；两侧面对孔ф10H7的轴心线垂直，其公差为0.1mm。

零件的加工工艺过程安排是在加工槽口之前，除孔ф10H7尚未进行加工外，其他各面均已加工达到图纸要求。

槽口的加工采用三面刃铣刀在卧式铣床上进行。

一、工件装夹方案的确定工件装夹方案的确定，首先应考虑满足加工要求。

槽口两侧面之间的宽度28H11取决于铣刀的宽度，与夹具无关，而深度40mm则由调整刀具相对夹具的位置保证。

两侧面对孔ф10H7轴心线的垂直度要求，因该孔尚未进行加工，故可在后面该孔加工工序中保证。

为此，考虑定位方案，主要应满足两侧面与孔ф20H7轴心线的对称度要求。

根据基准重合的原则，应选孔ф20H7的轴心线为第一定位基准。

由于要保证一定的加工深度，故工件沿高度方向的不定度也应限制。

此外，从零件的工作性能要求可知，需要加工的两侧面应与已加工过的两外侧面互成90度，因此在工作定位时还必须限制绕孔ф20H7的轴心线的不定度。

故工件的定位基准的选择如图3.3所示，除孔ф20H7（限制沿x,y轴和绕x,y轴的不定度）之外，还应以一端面（限制沿z轴的不定度）和一外侧面（限制绕z轴的不定度）进行定位，共限制六个不定度，属于完全定位。

工件定位方案的确定除了考虑加工要求外，还应结合定位元件的结构及夹紧方案实现的可能性而予以最后确定。

对接头这个零件，铣槽口工序的夹紧力方向，不外乎是沿径向或沿轴向两种。

如采用如图 3.4（a）所示的沿径向夹紧的方案，由于ф20H7孔的轴心线是定位基准，故必须采用定心夹紧机构，XYZX以实现夹紧力方向作用于主要定位基面。