专用夹具设计案例

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：110X15零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：7 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产品型号 零件图号 4LG1-1.4-02机械加工工艺过程卡片产品名称 零件名称 轴承盖 共 页 第 页材 料 牌 号 A3 毛 坯 种 类 棒料 毛坯外形尺寸 110X25 每毛坯件数 1 每 台 件 数 2 备 注工 时 工序号工 名序 称工 序 内 容车间工段设 备 工 艺 装 备准终 单件01 备料 棒料 110X25 05 车 车左端面、45 外圆、钻 36 内孔。 CA614010 车 车右端面、104 外圆、车 72 内孔。 CA614015 检 检验20 车 车 45 外圆。 CA614025 车 车右端面、车 72 内孔。 CA6140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 更改文件号 签 字 日 期标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期（续）产品型号 零件图号 4LG1-1.4-02机械加工工艺过程卡片产品名称 零件名称 轴承盖 共 页 第 页材 料 牌 号 A3 毛 坯 种 类 棒料 毛坯外形尺寸 110X25 每毛坯件数 1 每 台 件 数 2 备 注工 时 工序号工 名序 称工 序 内 容车间工段设 备 工 艺 装 备准终 单件30 钳 钻 3- 7 通孔。 Z512535 铣 铣 R16 圆弧槽。 X613240 检 检验入库设 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 更改文件号 签 字 日 期标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期表 2 第 30 道工序机械加工工艺卡片产品型号 零件图号 4LG1-1.4-02机械加工工序卡片产品名称 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 110X15 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 冷却液工序工时 (分)工位器具编号 工位器具名称准终 单件主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/min mm/r mm 进给次数 机动 辅助装夹1 钻 3-7 孔。 315 6.92 手动进给 3.5 12 去毛刺。钻头 7（W18Cr4V） 、专用夹具（ZYJJ-03）7 塞规、游标卡尺（0125：0.02）孔距综合量具（ZYLJ-01）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 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）2.定位方案设计（1）在本设计方案中，工序尺寸为 850.27、7 ，工序基准为孔的中心线。要满足加工要求1.0+理论应限制的自由度为： 。（2）根据工序基准选择 72 孔中心线及工件大端面为定位基准，结合第 2 章的内容，确定内孔采用 72 的孔轴配合定位，工件大端面用平面定位。通过定位实际限制了工件的 五个自由度。68gH定位元件布置如图 3 所示。图 7-3 布置定位元件（3）定位误差分析对尺寸 850.27 而言，工序尺寸为 42.50.135。jb：定位基准为 72 孔中心线，工序基准为 72 孔中心线，基准重合。故 jb=0；db：工件以 72 圆孔定位，为任意边接触。db= D+ d+minD=0.046 d=0.019 min=0.010db=0.075dw=jb+db =0+0.075=0.075 T=0.27 T/3=0.090dw=0.075 T/3=0.090对 7 而言，因为是钻孔加工，属定尺寸刀具加工，故其由刀具保证。1.0+经校核，该定位方案可行。3.布置导引元件（1）确定钻套形式根据零件的加工特点，钻套形式选用固定钻套，钻套以 H7/n6 固定在钻模板上。（2）确定对刀位置尺寸：对尺寸 850.27 确定对刀尺寸工序尺寸：42.50.135。对刀尺寸：基本尺寸与工序尺寸相同（42.5） ，公差取 1/3IT，即 0.27/3=0.09。故对刀尺寸为 42.50.045。（3）计算钻套导孔尺寸：导孔的基本尺寸：取刀具刃部基本直径，即 7。导孔偏差：上偏差=刀具刃部上偏差+F7 上偏差，即上偏差 =0+0.028=+0.028下偏差=刀具刃部上偏差+F7 下偏差，即下偏差 =0+0.013=+0.013.故导孔尺寸为 7 028.13（4）计算对刀误差：jd= 232121)(xe其中： =0.09；e 1=0，e 2=0，X 2=0.028+0.022=0.05，X3= (B+h+0.5H)=0.05/10（16+7+0.5X10）=0.14H2jd=0.16（5）确定夹具精度误差由于钻床夹具没有位置误差， =0。所以夹具精度误差jw= =0.1772/3T=0.27X2/3=0.18222dd 2216.075.0根据总体结构设计，选择合理的导引元件。布置导引元件见图 7-4 所示。图 4 布置导引元件4.布置夹紧装置根据总体结构设计，结合钻床夹具的特点和第 3 章的内容，选择合理的夹紧装置。布置夹紧装置见图5 所示。5.设计夹具体，完成夹具总装图根据总体结构设计，结合前面钻床夹具的各部分结构，选择结构合理的夹具体。夹具总装图见图 7-6 所示。1.3 绘图阶段绘制夹具总装图时，一般绘图比例都选择为 1：1。主视图尽量选择为夹具在机床上工作时与操作者正对的位置。被加工零件用双点划线画出外轮廓和主要表面（定位面、夹紧面、加工面） ，可视为透明体，可对其剖视表示，其加工余量用网纹线表示。图 5 布置夹紧装置 图 6 夹具总图1.4 标注尺寸和技术要求1.尺寸标注A 类尺寸：160、106。B 类尺寸：72H8/g6。C 类尺寸：850.09、7 、42.50.045。028.13+D 类尺寸：钻夹具无此类尺寸。E 类尺寸：20H7/g6、30H7/g6、12H7/n6。2.技术要求夹具总装图上的技术条件包括：装配过程中的注意项目；装配后应满足的位置精度要求；操作要求等。本夹具装配后应满足的位置精度要求主要有：（1）H 1：心轴大定位面与定位心轴轴线的垂直度 0.02：100mm。（2）H 2：心轴大定位面与夹具体底面的平行度度 0.02：100mm。（3）H 4：钻套轴线与夹具体底面的垂直度 0.05：100mm。（4）H 5：钻套轴线所在圆 85的中心线与定位心轴轴线的同轴度0.02。（5）H 6：各钻套线与定位心轴轴线的位置度 0.05。1.5 编写零件明细表按照国家机械制图标准的规定，对夹具总装图中的各个零件进行编号，并在标题栏上方画出零件明细表及填写具体信息。如图 7 所示。1.6 绘制非标准夹具零件图根据夹具总装图，拆画非标准零件的零件图。标准零件按照国标要求标注出具体的规格型号。非标准零件的零件图如图 8、图 9 和图 10 所示。 图 7 夹具总装图图 8 夹具体图 9 定位心轴图 10 钻模板2 专用铣床床夹具的设计下面仍以某麦稻联合收割机中的一零件为例（图 1） ，介绍铣床专用夹具的设计过程。2.1 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：110X15零件的加工工艺流程见表 7.1。现要求设计第 35 道工序的专用铣床夹具。第 35 道工序的机械加工工艺卡片见表 7.3。机床：X6132 刀具：32 立铣刀（W18Cr4V）2.2 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 11 所示。图 11 根据定位夹紧方案设计夹具总体结构2.定位方案设计（1）在本设计方案中，工序尺寸为 360.19、R16 ，工序基准为孔的中心线。要满足加工要求27.0理论应限制的自由度为： 。（2）根据工序基准选择 72 孔中心线及工件大端面为定位基准，结合第 2 章的内容，确定内孔采用 72 的孔轴配合定位，平面定位用工件大端面，防转用 7 孔（菱形销） 。通过一面两销定位实际68gH限制了工件的 六个自由度。定位元件布置如图 12 所示。（3）确定两销结构尺寸：布置销位：圆柱销布置在大孔 72 中，菱形销布置在圆柱孔与缺口连线一侧的 7 孔中。确定销间距：LJ=42.51/5X0.27=42.50.054。确定圆柱销直径：d1 = D1g6 =72g6=72 。01.29确定菱形销直径：查表 2.1 得：b=3表 3 第 35 道工序的机械加工工艺卡片产品型号 零件图号 4LG1-1.4-02机械加工工序卡片产品名称 零件名称 轴承盖 共 页 第 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号35 铣 A3毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数棒料 110X15 1 2设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数X6132 1夹具编号 夹具名称 切削液专用夹具 ZYJJ-04工序工时 (分)工位器具编号 工位器具名称准终 单件主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/min mm/r mm 进给次数 机动 辅助装夹1 铣缺口。 375 37.68 手动进给 12 去毛刺。立铣刀 32、专用夹具（ZYJJ-04）圆弧 R 规（R1525） 、游标卡尺（0125：0.02）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=（2b/ D2）( k + j 1/2) =（23/7）（0.27+0.054-0.01/2）=0.27d2=( D2 2)h6=（7-0.27）h6=6.73h6=7 270.9图 7-12 布置定位元件（4）计算定位误差在本设计方案中，工序尺寸为 360.19、R16 及圆弧槽中心线对两孔中心连线的对称性要求。27.01）尺寸 360.19定位基准为 72 孔中心线，工序基准为 72 孔中心线，基准重合。故 jb=0；工件以 72 圆孔定位，为任意边接触。故 db=D+d+minD=0.046 d=0.019 min=0.010db=0.075dw=jb+db =0+0.075=0.075 T=0.38 T/3=0.126dw=0.075 T/3=0.1262）尺寸 R16 27.0对 R16 而言，因为是铣缺口加工，属定尺寸刀具加工，故其由刀具保证。.3）圆弧槽中心线对两孔中心连线的对称性圆弧槽圆弧槽中心线对两孔中心连线的对称性分析。由于该零件属农机产品零件，对称性要求不高，且属于未注尺寸系列，在本方案设计中未对误差进行分析计算。经校核，该定位方案可行。3.布置对刀元件本道工序主要保证被加工圆弧槽在两销连线方向上的对称度。故采用一个侧装平面对刀块对刀，具体布置对刀元件见图 7-14 所示。（1）R16 的对刀尺寸确定27.0对刀基准：72g6 的轴线。假设塞尺厚度 2mm，圆弧槽半径 16 =16.1350.13527.0故对刀尺寸为：（16.135+2）0.135/5=18 16.08（2）对刀误差jd：jd +JHS其中： =0.054， =0jd= + =0.054+0=0.054J图 14 布置对刀元件4.布置夹紧装置根据总体结构设计，结合铣床夹具的特点和第 3 章的内容，采用开口垫圈+螺母的快速夹紧装置，布置夹紧装置见图 15 所示。因工件刚性较好，夹紧产生的加工误差较小可忽略不记，故 d j =05.布置连接元件为保证被加工圆弧在两销连线方向上的对称性要求，铣床夹具底面布置两个标准 A 型定位键。定位键与机床工作台 T 型槽采用 18 H7/h6 配合，保证夹具位置精度要求。（1）夹具位置误差计算1） 定位键间隙造成水平面内夹具位置误差：参考教材例 4.1，因键与 T 型槽（18 H7/h6）最大配合间隙 max = 0.018+0.011=0.029两定位键间距 212mm，工件圆弧槽中心与距离 42mm。夹具位置误差为：jw=0.029在安装夹具时，尽量使两定位键同侧接触机床 T 形槽，减小夹具位置误差。2）夹具精度误差= =0.0972/3 T（T=0.27X2/3=0.18）22jdjwd 222054.9.075.满足加工要求，夹具设计方案可行。图 15 布置夹紧元件6.设计夹具体，完成夹具总装图根据总体结构设计，结合各部分结构，选择结构合理的夹具体。夹具总装图见图 16 所示。2.3 绘图阶段绘制夹具总装图时，一般绘图比例都选择为 1：1。主视图尽量选择为夹具在机床上工作时与操作者正对的位置。被加工零件用双点划线画出外轮廓和主要表面（定位面、