夹具设计实例

工装夹具设计实例100一、背景工装夹具在工业生产中起到了至关重要的作用。

它们用于对零件、产品等进行定位、夹持、支撑等操作，以保证生产过程的精确性和效率。

本文介绍了一个工装夹具设计的实例，旨在展示设计过程和相关考虑因素。

二、需求分析根据客户需求，本次设计的夹具主要用于夹持电子产品的外殼。

夹具需要具备以下特点：1.稳定可靠：夹具需要能够牢固地夹持外壳，以防止其在加工过程中发生移动或变形。

2.精确度高：由于电子产品对尺寸和形状的要求较高，夹具需要保证制造出的外壳符合设计要求。

3.维护方便：夹具需要方便拆卸和更换零部件，以便在需要时进行维护和修理。

三、设计过程1. 认识产品在设计夹具之前，我们首先需要详细了解即将加工的电子产品外壳。

通过与客户沟通和参观样品，我们可以获得外壳的尺寸、形状、材料等信息，以便为夹具设计制定准确的要求。

2. 确定夹持方式根据产品外壳的形状和特点，我们需要确定最适合的夹持方式。

常见的夹持方式包括机械夹紧、真空吸附等。

在本例中，由于外壳的形状较规则，我们选择使用机械夹紧方式进行夹持。

3. 制定夹具结构根据选定的夹持方式，我们制定了夹具的结构框架，并选择了适当的材料。

结构框架需要具备足够的刚性和稳定性，以保证外壳加工过程中的精确度。

4. 设计夹具零部件在夹具结构框架的基础上，我们设计了各个零部件，并考虑了其功能和使用方式。

夹具零部件包括定位块、夹紧臂、调节螺母等。

这些零部件需要精确地配合，以确保夹具在使用过程中的可靠性和稳定性。

5. 制造与调试完成夹具的设计后，我们进行了制造和调试工作。

制造过程中，需要注意保证夹具各个零部件的精度和质量，以确保夹具能够正常工作。

调试过程中，我们对夹具进行了多次测试和优化，以保证其满足客户需求。

四、总结本文介绍了一个工装夹具设计的实例，重点阐述了设计过程和相关考虑因素。

通过对产品的认识、夹持方式的确定、夹具结构的制定、零部件的设计以及制造与调试的过程，我们成功地开发了一套满足客户需求的工装夹具。

6. 5基本夹紧机构不论采用何种力源(手动或机动)形式，一切外力都要转化为夹紧力，这一转化过程都不得是通过夹紧机构实现的。

因此夹紧机构是夹紧装置中的一个重要组成部分。

在各种夹紧机构中，起基本夹紧作用的，多为斜楔、螺旋、偏心、杠杆、薄壁弹性元件等夹具元件，而其中以斜楔、螺旋、偏心以及由它们组合而成的夹紧装置应用最为普遍。

6.5.1斜楔夹紧机构1•作用原理A^AJ L郴(a)图6-38手动斜楔夹紧机构1—斜楔2—工件3—夹具体图6-38为一种斜楔夹紧机构。

需要在工件上钻削互相垂直的$ 8mm与$ 5mm小孔，工件装入夹具后，在夹具体上定位后，锤击楔块大头，则楔块对工件产生夹紧力和对夹具体产生正压力，从而把工件楔紧。

加工完毕后锤击楔块小头即可松开工件。

由此可见，斜楔主要是利用其斜面的移动和所产生的压力来夹紧工件的，即楔紧作用。

2.夹紧力的计算斜楔夹紧时的受力情况如图6-39 (a )所示，斜楔受外力为F q,产生的夹紧力为F w，按斜楔受力的平衡条件，可推导出斜楔夹紧机构的夹紧力计算公式：01｝夹鬻矍力39图a ）夹紧受力图（b ）自锁受力图c）夹紧行程图6-39 斜楔的受力分析式中：F 夹紧力，单位为 N;F q ――作用力，单位为 N；© 1、© 2分别为斜楔与支承面及与工件受压面间的摩擦角，常取© 1= 2 =5 0〜80;a —斜楔的斜角，常取a = 6 0〜10 0 。

3．斜楔的自锁条件图 6-39（b ）所示，当作用力消失后，斜楔仍能夹紧工件而不会自行退出。

根据力的平衡条件，可推导出自锁条件：一般钢铁的摩擦系数卩=0.1〜0.15。

摩擦角© = arctan（0.1 〜0.15） = 5° 43'〜8° 32',故a < 11°〜17°。

但考虑到斜楔的实际工作条件，为自锁可靠起见，取a =6° 〜8°。

专用钻床夹具的设计专用夹具的设计过程包括：1、准备阶段2、设计阶段3、绘图阶段4、标注尺寸、技术要求5、编写零件明细表6、绘制非标准夹具零件图下面以某麦稻联合收割机中的一零件为例，介绍钻床专用夹具的设计过程。

1.1准备阶段该零件的零件图见图1。

生产类型：中批生产。

毛坯类型：棒料：φ110X15零件的加工工艺流程见表1。

现要求设计第30道工序的专用钻床夹具。

第30道工序的机械加工工艺卡片见表.2。

机床：Z5125 刀具：φ7钻头（W18Cr4V）1.2设计阶段1.根据零件图和工艺过程确定零件定位夹紧方案根据零件特点，按照工艺过程要求，确定工件定位夹紧方案，设计夹具的总体结构。

结果见图2所示。

图 2 根据夹紧方案设计的夹具总体结构图1 零件图表1 零件的加工工艺流程（续）表 2 第30道工序机械加工工艺卡片机械加工工序卡片产品型号零件图号4LG1-1.4-02产品名称零件名称轴承盖共页第页车间工序号工序名称材料牌号30 钳A3毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数棒料φ110X15 1 2设备名称设备型号设备编号同时加工件数Z5125 1夹具编号夹具名称切削液专用夹具ZYJJ-03 冷却液工位器具编号工位器具名称工序工时(分) 准终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/min m/min mm/r mm 机动辅助装夹钻头φ7（W18Cr4V）、专用夹具（ZYJJ-03）φ7塞规、游标卡尺（0~125：0.02）孔距综合量具（ZYLJ-01）1 钻3-φ7孔。

315 6.92 手动进给 3.5 12 去毛刺。

设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改件号签字日期2.定位方案设计（1）在本设计方案中，工序尺寸为φ85±0.27、φ71.00+，工序基准为孔的中心线。

要满足加工要求理论应限制的自由度为：。

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. 2mm；平行度为;③φ11孔与φ28H7孔的距离为15±0. 25mm;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2-2-22a②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2-2-22b 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2-2-24a 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2-2-24a 所示结构;3定位误差计算①加工φ10H9孔时孔距尺寸80±mm 的定位误差计算;由于基准重合,故ΔB ＝0;基准位移误差为定位孔φ38021.00+mm 与定位销φ38007.0002.0--mm 的最大间隙,故ΔY＝＋0. 007＋mm ＝;由此可知此定位方案能满足尺寸80±mm 的定位要求; ②加工φ10H9孔时轴线平行度的定位误差计算; 由于基准重合,故ΔB ＝0;基准位移误差是定位孔φ28H7与定位面K 间的垂直度误差;故ΔY ＝0.此方案能满足平行度0. 3mm 的定位要求;③加工φ11孔时孔距尺寸15±mm;加工φ11孔时与加工φ10H9孔时相同;此方案能满足孔距15± mm 的定位要求; 4．确定夹紧方案参考夹具资料,采用M12螺杆在φ28H7孔上端面夹紧工件; 5．确定引导元件钻套的类型及结构尺寸 ⑴对φH9孔,为适应钻、铰选用快换钻套;主要尺寸由机床夹具零、部件国家标准GB/T2263－80, GB/T2265－80选取;钻孔时钻套内径φ10028.0013.0++mm 、外径φ15012.0001.0++mm ；衬套内径φ15034.0014.0++mm,衬套外径φ22028.0015.0++mm;钻套端面至加工面的距离取8mm;麻花钻选用φ9. 80022.0-mm;2对φ11孔,钻套采用快换钻套;钻孔时钻套内径φ11034.0016.0++mm 、外径φ18012.0001.0++mm,衬套内径φ18034.0016.0++mm,外径φ26028.0015.0++mm ；钻套端面至加工面间的距离取12mm;麻花钻选用φ10. 80027.0-mm;各引导元件至定位元件间的位置尺寸分别为15±mm 和18±0. 05mm,各钻套轴线对基面的直线度允差为;6．夹具精度分析与计算由图2-2-22可知,所设计夹具需保证的加工要求有：尺寸15±mm ；尺寸80±mm ；尺寸14mm 及φ10H9孔和φ28H7孔轴线间平行度允差等四项;除尺寸14mm,因精度要求较低不必进行验算外,其余三项精度分别验算如下;1尺寸80±mm的精度校核;定位误差ΔD,由前已计算,已知Δ＝;定位元件对底面的垂直度误差ΔA＝;钻套与衬套间的最大配合间隙ΔT1＝0. 033mm;衬套孔的距离公差ΔT2＝;麻花钻与钻套内孔的间隙X2＝;衬套轴线对底面F的垂直度误差ΔT3＝0. 05mm;因而该夹具能保证尺寸80±0. 2mm的加工要求;2尺寸15±0. 25mm的精度校核;ΔD＝0. 041mm,ΔA＝0. 03mm,ΔT1＝0. 033mm;衬套孔与定位元件的距离误差ΔT2＝;麻花钻与钻套内孔的间隙X＝;因而尺寸15±mm能够保证;3φ10H9轴线对φ25H7轴线的平行度的精度校核;ΔD＝0. 03mm,ΔA＝0. 03mm;衬套对底面F的垂直度误差ΔT＝0. 05mm;因而此夹具能保证两孔轴线的平行度要求;7．绘制夹具总图根据已完成的夹具结构草图,进一步修改结构,完善视图后,绘制正式夹具总装图,如图2-2-23所示;8．绘制夹具零件图样从略;9．编写设计说明书 从略;二、铣床夹具设计实例图2-2-25所示为轴套类零件的零件图样;现需设计铣两槽52.00+mm 的铣夹具;1．零件本工序的加工要求分析本工序的加工要求,在实体上铣出两通槽,槽宽为52.00+mm,槽深为2703.0-mm,两槽在圆周方向互成60°±30′角度,表面粗糙度为Ra1. 25μm;本工序之前,外圆φ60021.0002.0++mm 、内孔φ32039.00+mm 及两端面均已加工完毕; 本工序采用φ5mm 标准键槽铣刀在X5l 立式铣床上,一次装夹六件进行加工; 2．确定夹具类型本工序所加工的是两条在圆周互成60°角的纵向槽,因此宜采用直线进给带分度装置的铣夹具;3．拟定定位方案和选择定位元件 1定位方案;①以φ32039.00+mm 内孔作为定位基准,再选孔端面为定位基准,限制工件五个自由度;如图2-2-26a 所示;为定②以φ60021.0002.0++mm 外圆位基准 以长V 形块为定位元件,限制4个自由度;如图2-2-26 b 所示;方案②由于V 形块的特性,所以较易保证槽的对称度要求,但对于实现多件夹紧和分度较困难;方案①的不足之处是由于心轴与孔之间有间隙、不易保证槽的对称度,且有过定位现象;但本工序加工要求井不高,而工件孔和两端面垂直精度又较高,故过定位现象影响不大;经上述分析比较,确定采用方案①;2选择定位元件;根据定位方式,采用带台肩的心轴;心轴安装工件部分的直径为φ32g6009.0025.0--mm,考虑同时安装6个工件,所以这部分长度取112mm,由于分度精度不高,为简化结构,在心轴上做出六方头,其相对两面间的距离尺寸取28g6007.0020.0+-mm,与固定在支座上的卡块槽28H7021.00+mm 相配合；加工完毕一个槽后,松开并取下心轴,转过相邻的一面再嵌入卡块槽内即实现分度;心轴通过两端φ25H6mm 柱部分安装在支座的V 形槽上,并通过M16螺栓钩形压板及锥面压紧,压紧力的方向与心轴轴线成45°角;mm 定位误差分析如下;3定位误差计算;工序尺寸270-5.0由于基准重合ΔB＝0由于定位孔与心轴为任意边接触,则因此定位精度足够;由于加工要求不高,其他精度可不必计算;4．确定夹紧方案根据图2-2-26所示心轴结构,用M30螺母把工件轴向夹紧在心轴上;心轴的具体结构如图2-2-27所示;5．确定对刀装置1根据加工要求,采用GB/T2242－80直角对刀块；塞尺符合GB/T2244－mm;80,基本尺寸及偏差20014-.02计算对刀尺寸H和B如图2-2-28所示,计算时应把尺寸化为双向对称偏差,即6．夹具精度分析和计算本夹具总图上与工件加工精度直接有关的技术要求如下;定位心轴表面尺寸φ32g6;定位件与对刀间的位置尺寸±mm,±mm;定位心轴安装表面尺寸φ25h6;mm;对刀塞尺厚度尺寸20-014.0分度角度60°±10′;定位心轴轴线与夹具安装面、定位键侧平面间的平行度公差为0. lmm;分度装置工作表面对定位表面的对称度公差为0. 07mm;分度装置工作表面对夹具安装面垂直度公差为;对刀装置工作表面对夹具安装面的平行度和垂直度公差为0. 07mm;mm的精度分析;1尺寸270-5.0ΔD＝0. 064mm定位误差前已计算;ΔT＝0. 16mm定位件至对刀块间的尺寸公差;ΔA＝1.0×20mm＝定位心轴轴线与夹具底面平行度公差对工件尺寸的影233响;mm尺寸;故此夹具能保证270-5.02对60°±30′的精度分析;分度装置的转角误差可按下式计算;故此分度装置能满足加工精度要求;7．绘制夹具总图图2-2-27所示为本夹具的总装图样;8．绘制夹具零件图样从略;9．编写设计说明书从略;。

铣床夹具设计示例.doc一、设计要求：本设计的铣床夹具主要用于加工复杂形状的工件，要求夹具具有良好的稳定性和紧固力，能够保证被加工工件的精度和表面质量。

二、设计思路：本设计采用了双定位、单锁紧的夹具方式，夹持工件后，通过两侧的定位模板来保证工件的定位精度，然后通过中央的锁紧螺杆来锁定工件，实现夹持效果。

同时，在夹持面和定位面上布置有多个压板，可调节压紧力度，保证工件夹持牢固。

三、设计方案：1、夹具主体结构：夹具主体结构采用铝合金材料精密加工而成，整体强度高、重量轻、耐腐蚀性好。

主体上下各自开有一个槽口，用于安装定位模板和压板。

中央开有一个中空结构，用于安装锁紧螺杆。

2、定位模板：定位模板采用SUS316L不锈钢材料定制而成，精度高、硬度大、耐磨性好。

定位模板的两端分别安装在夹具槽口中，保证固定位置不变。

定位模板的中间部分，开有一个适应工件形状的凹槽，可与工件配合定位。

3、压板：压板采用特殊的弹簧夹持结构，可自由调节压紧力度。

压板上开有多个V形槽，可适应不同尺寸的工件。

在夹击面和定位面上均安装了多个压板，保证夹持稳固。

4、锁紧螺杆：锁紧螺杆采用优质合金钢材料制成，结构简单，耐用性好。

其头部装有手柄，方便操作。

锁紧螺杆的螺杆体与夹具中空结构配合，旋紧后可通过摩擦力夹紧工件。

四、设计效果：本设计的铣床夹具具有以下优点：2、制造精度高、耐用性好。

夹具主体采用铝合金材料，定位模板采用不锈钢材料，压板采用弹簧夹持结构，整个夹具结构紧凑、牢固，制造精度高、耐用性好。

3、适用范围广。

本设计的铣床夹具可以适应各种形状的工件加工，并且可根据工件尺寸自由调整夹击力度，具有极高的适用性。

五、总结：本设计的铣床夹具通过双定位、单锁紧的夹紧方式，保证了工件的稳定性和精度，同时通过弹簧夹持结构可以自由调节夹持力度，适应各种形状的工件。

整个夹具结构紧凑、制造精度高，可靠性强。

该夹具在实际使用中具有较好的效果，可以为工件的精密加工提供良好的保障。

4.7.21.设计任务专用工艺设备设计任务书的格式如表4.8所示。

设计图4.92所示工件铣槽工序的专用夹具，适合中批生产要求。

该工件的机械加工工艺过程为：①铣前后两端面X6032卧式铣床②铣底面、顶面X6032卧式铣床③铣两侧面X6032卧式铣床④铣两台肩面X6032卧式铣床⑤钻铰Φ14mm孔Z5135立式钻床⑥铣槽X6032卧式铣床该工件铣槽工序的工序卡片如表4.9所示。

2.明确设计任务、收集资料、做好设计准备工作根据任务书要求，首先对零件图和工序图进行分析，本工序的夹具主要保证的精度如下：①槽宽12mm，采用定尺寸刀具法保证。

②槽底面至工作底面的位置尺寸（60）mm,通过夹具保证，注意对刀尺寸。

③槽底面对工作背面的垂直度0.1mm，通过夹具保证，并对定位元件的相互位置提出要求。

④槽两侧面对Φ14mm孔的对称度0.2mm，通过夹具保证，注意对刀尺寸。

了解工艺过程和工序卡设计的机床和刀具，收集X6032卧式铣床工作台、三面刃铣刀的有关资料。

准备设计手册和收集其他资料。

3.夹具的定位方案分析（1）定位表面分析由铣槽工序卡中的工序简图知，本工序工件的定位面分别是：背面B要求限制三个自由度，底面A要求限制两个自由度，Φ14mm 孔要求限制一个自由度。

（2）定位元件设计或选择夹具上相应的元件选为支承板，支承钉和菱形定位销（注意削边的方向，零星定位销要补偿工作上和夹具上“（23加减0.008）mm”尺寸的误差，消除工件底面和孔组合定位时的重复定位现象，保证工件能安装在夹具中）。

建立坐标系如图4.93所示，对限制的自由度进行分析。

B面的支支承板限制了Z、X，菱形定位销限制了Y，该定位属于完全定位情况。

因为支承板、支承钉和菱形定位销均有标准件，可根据工作定位面的的大小选择它们的型号。

支承板A8 X 40 JB/T 8029.1—1999。

支承钉A16 X 8 JB/T 8029.2—1999。

定位销B1417 X 14 JB/T 8014.2—1999，其修圆宽度b=4mm，b1=3mm，定位外圆直径公差需要设计。

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。