典型专用夹具设计

1、机械制造装备设计1第15章 典型专用夹具设计 215 典型专用夹具设计专用夹具设计的基本要求 保证加工要求 正确定位和夹紧，合理对刀导向，合适技术要求 提高生产率和降低成本 快速高效夹紧，与生产率相适应 工艺性好便于制造、检验、装配、调整和维修使用性好操作简便，省力、安全可靠、排屑方便专用夹具设计步骤1. 明确设计任务与收集设计资料2. 拟定夹具结构方案，绘制草图3. 进行必要的分析计算4. 审查方案与改进设计5. 绘制夹具装配总图6. 绘制夹具零件图2.拟定夹具结构方案与绘制草图 确定工件的定位方案，设计定位装置； 确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置； 确定其它装置及元件的结构形式，如 对刀、

2、导向装置、分度装置； 确定夹具体的结构形式及夹具在机 床上的安装方式； 绘制夹具草图，并标注尺寸、公差 及技术要求。5.绘制夹具装配总图 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。 依次绘出定位装置、夹紧装置、其 它装置及夹具体。 标注必要的尺寸、公差和技术要求。 编制夹具明细表及标题栏。专用夹具设计步骤1. 明确设计任务与收集设计资料2. 拟定夹具结构方案，绘制草图3. 进行必要的分析计算4. 审查方案与改进设计5. 绘制夹具装配总图6. 绘制夹具零件图 夹具体的设计1.对夹具体的要求2.夹具体毛坯的类型对夹具体的要求 有适当的精度和尺寸稳定性

3、有足够的强度和刚度 结构工艺性好 排屑方便 在机床上安装稳定可靠T铸造夹具体 特点：工艺性好，具有较好的抗压强度、 刚度和抗振性，但生产周期长。焊接夹具体特点：制造方便、生产周期短、成本低、 重量轻，但热应力较大，需退火处理。 2.夹具体毛坯的类型T2.夹具体毛坯的类型（续）锻造夹具体 特点：适用于形状简单、尺寸不大、要求刚度、 强度大的场合。型材夹具体 特点：取材方便、生产周期短、成本低、重量轻。装配夹具体 特点：成本低、周期短、精度高。T夹具总图上尺寸、公差技术要求的标注 1.夹具总图上应标注的尺寸和公差2.夹具总图上应标注的技术要求3.夹具总图上公差值的确定1. 夹具总图上应标注的尺寸和

4、公差 最大轮廓尺寸 影响定位精度的尺寸和公差:指工件与定位元件之间的尺寸、公差。 影响对刀精度的尺寸和公差:指刀具与对刀或导向元件之间的尺寸、公差。T（续）影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差主要指夹具安装基面与机床相应配合表面之间的尺寸、公差。影响夹具精度的尺寸和公差主要指定位元件、对刀元件、安装基面三者之间的位置尺寸和误差。其它重要尺寸和公差 （配合尺寸等）一般为机械设计中应标注的尺寸、公差。T2.夹具总图上应标注的技术要求1 夹具总图上无法用符号标注而又 必须说明的问题，可作为技术要 求用文字在总图的空白处。2.夹具总图上应标注的技术要求2制造说明其内容为：1）必须先进行装配或装配一部分

5、后再进行加工的表面；制造时需要相互配作的零件。2）用特殊方法加工的表面。例如淬火后的零件成形面用线切割或电火花加工。3）某些夹具零件直线移动或回转的范围；操作手柄的特殊位置。4）气、液压动力部件的试验技术要求， 2.夹具总图上应标注的技术要求3使用说明其内容为：1）多工位加工的加工顺序。2）多件加工定位、夹紧的方法。3）使用过程中需加的平衡装置。4）装夹多种工件或不同工件通用 可调夹具的使用说明。5）夹具使用时的安全问题。6）夹具使用时的调整说明。7）高精度夹具的保养方法。 3. 夹具总图上公差值的确定1 夹具总图标注公差值的原则：在满足加工要求的前提下，尽量降低夹具的制造精度。 1）直接影响

6、工件加工精度的夹具公差j j 夹具总图上的尺寸公差或位置公差 ； j =（1/21/5）k k 与相应的工件尺寸公差或位置公差。3. 夹具总图上公差值的确定2工件的加工尺寸未注公差时，工件公差K视为IT12IT14，夹具上的相应尺寸公差按IT9IT11标注。工件上的位置要求来注公差时，工件位置公差K视为IT9IT11级，夹具上相应位置公差按IT7IT9级标注。3. 夹具总图上公差值的确定3工件上加工角度末注公差时，工件公差K 视为土30 土10,夹具上相应角度公差标为 土10 土3。（相应边长为1O 400mm,边长短时取大值）。3. 夹具总图上公差值的确定42 ) 夹具体上其它重要尺寸的公差

7、与配合这类尺寸的公差与配合的标注对工件的加工精度有间接影响。在确定配合性质时，应考虑减小其影响，其公差等级可参照“夹具手册”或机械设计手册标注。表（常用夹具元件的公差配合1）表（常用夹具元件的公差配合2）表（常用夹具元件的材料和热处理1）表（常用夹具元件的材料和热处理2）表（常用夹具元件的材料和热处理3）钻床夹具 组成： 钻套、钻模板、定位元件、夹紧装置、夹具体等 主要类型： 固定式 加工孔精度高 杠杆孔钻模 1.夹具体 2.压紧螺钉 3.钻模板 4.活动V形块5.钻套 6.开口垫圈 7.定位销 8.辅助支承钻床夹具 组成： 钻套、钻模板、定位元件、夹紧装置、夹具体等 主要类型： 固定式 加工

8、孔精度高 回转式 围绕某一轴线分布的轴向或径向孔系 回转式钻模 钻床夹具 组成： 钻套、钻模板、定位元件、夹紧装置、夹具体等 主要类型： 固定式 加工孔精度高 回转式 围绕某一轴线分布的轴向或径向孔系 移动式钻工件同一表面上的多孔，孔径10mm移动式钻模 钻床夹具 组成： 钻套、钻模板、定位元件、夹紧装置、夹具体等 主要类型： 固定式 加工孔精度高 回转式 围绕某一轴线分布的轴向或径向孔系 移动式钻工件同一表面上的多孔，孔径10mm翻转式加工小工件不同表面上的孔，重100N翻转式钻模 1.钻套 2.倒锥螺栓 3.弹簧涨套 4.圆支承板 5.螺母钻床夹具 组成： 钻套、钻模板、定位元件、夹紧装置

9、、夹具体等 主要类型： 固定式 加工孔精度高 回转式 围绕某一轴线分布的轴向或径向孔系 移动式钻工件同一表面上的多孔，孔径10mm翻转式加工小工件不同表面上的孔，重100N盖板式无夹具体，大件上孔加工，重100N 盖板式钻模 1.钻模板 2.3.定位销 4.支承钉 钻床夹具 组成： 钻套、钻模板、定位元件、夹紧装置、夹具体等 主要类型： 固定式 加工孔精度高 回转式 围绕某一轴线分布的轴向或径向孔系 移动式钻工件同一表面上的多孔，孔径10mm翻转式加工小工件不同表面上的孔，重100N盖板式无夹具体，大件上孔加工，重100N滑柱式通用可调，制造周期短，应用广 滑柱式钻模 1.齿轮轴2.斜齿条滑柱

10、3.12.钻模板4.螺母5.手柄6.导向柱7.锥套环8.定位支承9.可调支承10.挡销11.自位压柱13.螺钉14.钻套15.定位元件钻套 引导刀具，保证位置精度，提高系统刚度 类型：标准钻套特殊钻套 固定钻套、可换钻套和快换钻套 小孔距钻套、加长钻套、斜面钻套 钻套高度H 大，导向好，刀具刚度提高，精度高， 但磨损加剧 H=(12.5)d 排屑空间h 大，排屑方便，导向性能差，精度降低 铸铁 h=(0.30.7)d钢件 h=(0.71.5)d要求高 h=0 钻套公差钻F8，扩F7，粗铰G7，精铰G6钻模板 安装钻套，确保钻套正确位置 类型：固定式铰链式分离式 连体式、装配式、焊接式 结构简单

11、，精度高 工件装卸方便，精度较低可拆卸，精度低 分度装置按一定角度或一定距离加工一组表面 组成： 固定部分可动部分分度对定机构锁紧机构 分度方式：回转分度直线移动分度 分度对定机构组成： 分度盘对定销 方式：轴向分度 径向分度结构紧凑，应用广转角误差小，分度精度高轴向开孔，或径向开槽手动、机动、自动常用机构：钢球对定机构手动直拉式对定销齿轮齿条对定销 车床夹具 主要类型：安装在主轴上安装在床身或大拖板上在车床上加工壳体、支座、杠杆 等零件的孔及端面角铁式车床夹具 削边销 圆柱销 支承板 夹具体 转动压板 工件 校正套 平衡块 车床夹具的设计特点 定位装置 工件加工面轴线必须和车床主轴轴线重合

12、夹紧装置 夹紧力足够，自锁性能好，防止变形 与机床的联接 D小于140mm，或D（23）d 锥柄定5点，螺栓拉紧径向尺寸较大过渡盘，平面定3点，止口定2点 精度要求高设找正外圆或找正孔车床夹具的设计特点 定位装置 工件加工面轴线必须和车床主轴轴线重合 夹紧装置 夹紧力足够，自锁性能好，防止变形 与机床的联接 总体结构的要求 结构紧凑、悬伸短 平衡、配重 配重块、减重孔 安全 圆形不突出，防切屑缠绕和冷却液飞溅 防护罩 铣床夹具 组成：定位元件夹紧机构对刀装置（对刀块与塞尺） 定位键夹具体等 连杆铣结合面专用夹具 1.对刀块 2.支承钉 3.防转销 4.夹具体 5.开口压板 6.螺母 7.定位销

13、 8.定位键 铣床夹具的设计特点 铣削特点：切削用量大、切削力大多刃断续切削，振动空行程，辅助时间长 铣夹具要求：定位稳定，支承面大 夹紧可靠，力足够，自锁好 作用在刚度大的部位，着力点、施力方向恰当 多件加工，快速夹紧、联动夹紧、高效夹紧 铣床夹具的设计特点 定位键 确定夹具相对于机床的位置 布置两个，相距远 底面3 定位键2 结构：圆形 矩形 易加工，易磨损，使用不多 有槽无槽上下配合不同，定向精度高 定向精度不高 若精度要求高设找正基准铣床夹具的设计特点 对刀装置确定刀具相对于工件的位置 组成：对刀块塞尺 圆形对刀块 方形对刀块 直角对刀块 特殊对刀块平塞尺圆塞尺15mm，公差h835m

14、m，公差h8铣床夹具的设计特点 总体结构的要求足够的强度和刚度，壁厚恰当，适当的筋板 重心低，高宽比11.25 足够的排屑空间、排屑孔 大型夹具，设吊环或起重孔 镗床夹具组成： 镗模底座、镗模支架、镗套、镗杆定位装置、夹紧装置等 导向形式： 双支承镗模单支承镗模无支承镗模 车床尾架孔的镗模简图 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.镗刀杆 10.浮动接头镗套固定式回转式 尺寸小，简单，精度高，易磨损 适用于低速镗孔 滑动式 滚动式 减少磨损 适用于高速镗孔 镗夹具上其他结构找正面 精度要求高百分表找正 镗杆的引进结构 镗模支架 足够的刚性稳定性，加强

15、筋，不受力 镗模底座 田字格加强筋浮动接头 与主轴浮动联接 本工序需在钢套上钻5mm孔。应满足如图加工要求：5mm孔轴线离端面B的距离200.1mm 5mm孔对20H7孔的对称度0.1mm工件材料为Q235A钢，产量N=100件/日,需设计钻5mm的夹具。专用夹具设计举例T1. 定位方案 选20H7孔轴线与B面为定位基准 定位方案:定位心轴的台阶端面限制工件三个自由度心轴20g6限制工件四个自由度，属过定位。但两个定位面是已加工面，垂直度较高，允许过定位。T导向方案: 钻套一般安装在钻模板，钻 模板与夹具体连接，钻套与 工件之间留有排屑空间。夹紧方案: 由于工件的产量不大，宜用 简单的手动夹紧

16、装置。采用 有开口垫圈的螺旋夹紧机构， 使工件装卸迅速、方便。2. 导向方案和夹紧方案T3. 夹具体的设计 夹具体必须将定位、导向夹紧装置连 成一体，并能整确的安装在机床上。 采用铸造夹具体的钻床夹具： 安装稳定、刚度好，但制造周期长， 成本略高。 采用型材夹具体的钻模： 刚度好、重量轻，且制造方便、制造周期短、成本较低。T1T24.绘制夹具装配总图铸造夹具体的钻床夹具：钻模的装配总图上应将定位心轴 、钻模板与夹具体的连接表达清楚。定位心轴2与铸造夹具体1采用过渡配合，用锁紧螺母 8固定，用键保证定位心轴的缺口向上，并起防转作用。钻模板3与夹具体用两个螺钉、两个销钉连接。T夹具装配时，待钻模板

17、的位置调整准确后再拧紧螺钉，然后配钻、铰销钉孔，打入销钉定位。型材夹具体的钻模：定位心轴3与盘1的连接与铸造夹具体的钻床夹具同。套2与盘1采用过渡配合，并用3个螺钉7紧固。4. 绘制夹具装配总图（续）T5、工件在夹具中加工的精度分析(1)影响加工精度的因素(2)保证加工精度的条件(1) 影响加工精度的因素1 定位误差D 对刀误差T 夹具的安装误差A 夹具误差Z 加工方法误差G定位误差D加工尺寸200.1的定位误差：D = 0对称度0.1mm的定位误差: 为工件定位孔与定位心轴配合的最大间隙。工件定位心轴的尺寸为定位孔的尺寸为对刀误差T因刀具相对于对刀或导向元件的位置不精确而造成的加工误差，称为

18、对刀误差。钻套导向孔尺寸为 钻头尺寸为尺寸20土0.1 mm 及对称0.1mm的对刀误差均为钻头与导向孔的最大间隙夹具的安装误差A因夹具在机床上的安装不精确而 造成的加工误差，称为夹具的安装误差。夹具的安装基准为平面，因而没有安装误差。夹具误差Z因夹具上定位元件、对刀或导向元件及安装基面三者间（包括导向元件与导向元件之间）的位置不精确而造成的加工误差，称为夹具误差。夹具误差的大小取决于夹具零件的加工精度和夹具装配时的调整与修配精度。200.1对称度0.1加工方法误差G因机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差。因该项误差影响

19、因素多，又不便于计算，所以常根据经验为它留出工件公差的1/3。计算时可设保证加工精度的条件：(2)保证加工精度的条件表（钢套在钻模中钻5mm孔的加工精度计算）谢 谢73图 1.57 套筒零件简图 图 1.58 套筒钻夹具 夹具体 快换钻套导向套钻模板开口垫圈螺母定位销钻套 1钻套 2衬套 3钻模板 4螺钉 特殊钻套 a) 小孔距钻套 b) 加长钻套 c) 斜面钻套 钻套高度和排屑空间图 1.58 套筒钻夹具 1.快换钻套 2.导向套3.钻模板 4.开口垫圈 5.螺母6.定位销 7.夹具体 铰链式钻模板 1.铰链销 2.夹具体 3.铰链座 4.支承钉 5.钻模板 6.菱形螺母 分离式钻模板 1.钻模板 2.钻套 3.压板 4.工件 回转式钻模 轴向分度盘与对定销 圆孔圆销圆孔菱销锥孔锥销 圆孔斜面圆销 钢球小锥穴 径向分度盘与对定销 矩形槽盘单斜面槽盘双斜面槽盘齿形槽盘 几种常用的分度定位机构 图1.116 不恰当的施力