陕国院机床夹具设计课件06专用夹具的设计方法

第六章专用夹具的设计方法

6.1专用夹具设计的基本要求

1)夹具设计应满足零件加工工序的精度要求；2)应能提高加工生产率；3)操作方便、省力、安全；4)具有一定使用寿命和较低的夹具制造成本；5)夹具元件应满足通用化、标准化、系列化的“三化”要求；6)具有良好的结构工艺性：便于制造、检验、装配、调整、维修。专用夹具设计的基本要求

6.2专用夹具设计的方法步骤1、已知条件：工艺人员提出的夹具设计任务书，内容主要包含：工序加工尺寸、位置精度要求；定位基准；夹紧力作用点、方向；机床、刀具、辅具；所需夹具数量。2、设计方法步骤夹具设计生产过程一般可简单表示成下面框图图6.1⑴准备阶段：明确设计要求、掌握第一手资料①收集各种图纸和技术资料②了解生产批量和夹具需要量③收集有关机床的资料④收集有关刀具方面的资料⑤收集有关夹具零部件标准⑥了解有关本单位制造和使用夹具的情况⑦收集国内外同类夹具的资料⑵设计阶段

对比设计、画出草图①定位方案：第二章②夹紧方案：第三章③对刀、导引、分度方案：第四章④典型夹具结构借鉴：第五章⑶绘图阶段①比例尽量1∶1；②主视图尽量选与操作者正对的位置；③被加工工件用双点划线画出外形轮廓和主要表面(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；④在夹具体显眼位置画出“◆”标记，表示该处打夹具编号。⑷标注尺寸、技术条件⑸编写零件明细表⑹绘制非标准夹具零件图3、夹具结构总体设计主要过程6.2

零件1．同时铣大小端面X50252．同时铣大小另一端面X50253．钻铰ø12H9孔并倒角Z51254．钻铰ø8H9孔并倒角Z51255．钻ø7孔和螺纹底孔ø5Z51256．铣2mm槽X60267．攻螺纹M6Z5125根据零件图和工艺过程确定工件定位夹紧方案

工序5

根据定位夹紧方案设计夹具总体结构

⑴布置定位元件⑵布置导引元件⑶布置夹紧装置⑷设计夹具体，完成夹具总图6.3夹具总图上尺寸、公差配合、技术条件标注(1)1、夹具总图上应标注的尺寸（1）图6.2，应标注五类尺寸①外形轮廓尺寸(A类尺寸)：长、宽、高(不包含被加工工件、定位键)，当夹具结构中有可动部分时，应包括可动部分处于极限位置时在空间所占的尺寸；②工件与定位元件的联系尺寸(B类尺寸)：把工件顺利装入夹具所涉及到的尺寸，与工件尺寸相关。1)工件与定位元件的配合尺寸：配合标注或只标定位元件的尺寸；2)定位元件之间的位置尺寸。③夹具与刀具的联系尺寸(C类尺寸)：指定位元件与对刀元件之间的位置尺寸，与工件尺寸相关。钻夹具：位置尺寸钻套内径定位元件(对刀基准)→→→→→钻套→→→→→→刀具↑↑位置尺寸

铣夹具：位置尺寸塞尺尺寸定位元件(对刀基准)→→→→→对刀块→→→→→刀具

车床夹具无此类尺寸③夹具与刀具的联系尺寸(C类尺寸)：指定位元件与对刀元件之间的位置尺寸，与工件尺寸相关。车夹具：夹具与主轴端部圆柱配合的配合尺寸。铣夹具：定位键与T型槽的配合尺寸。④夹具与机床的联系尺寸(D类尺寸)：把夹具顺利装入机床所涉及到的尺寸，与机床尺寸相关。以上尺寸若以配合形式标注，要用双点划线画出主轴端部、T型槽形状。钻夹具无此类尺寸。⑤其它装配尺寸(E类尺寸)：不在上述几类尺寸之外的：1)夹具内部的配合尺寸；2)有相互位置要求的装配尺寸。⑵尺寸标注示例图6.3②见图6.4铣床夹具尺寸标注示例图6.4表6.1夹具总图上尺寸标注

目录下一节2、夹具总图上公差配合的制订

⑴夹具标准件与相关零件的配合参照《夹具设计手册》选取⑵与工件加工尺寸公差无关的夹具公差：一般参照下表6.2选择表6.2夹具上常用配合的选择⑶与工件加工尺寸公差δH有关的夹具公差δHJ，参照下表6.3选取表6.3按工件公差选取夹具公差表6.4，以延长夹具寿命

表6.5把公差标注成偏差时，按“±”标注。大小确定时，在制造满足经济精度前提下，尽可能少δHJ，以延长夹具寿命

④示例：

例1图6.3钻床夹具

B：轴取d(h6、g6、f7)，当孔不是基准孔H7时，应平移轴公差带，保持配合性质不变，见下页图。基准孔时非基准孔时C：钻套位置尺寸：±1/2(1/2～1/5)δgCJ±1/2δCJ=钻套内径尺寸CJ

=刀刃部基本直径

〔〕刀具刃部上偏差+F7上偏差刀具刃部上偏差+F7下偏差E：钻模板/衬套=H7/n6

衬套/钻套=F7/m6

夹具体/轴：H7/m6例2：图6.4铣床夹具

B：轴取d(h6、g6、f7)，当孔不是基准孔H7时，应平移轴公差带，保持配合性质不变。

C：塞尺选3mm；对刀块位置尺寸及公差按工件相关尺寸确定。

E：夹具体/轴=H7/n6夹具体/健=T宽D：T型槽/键=T宽h8。§6.3夹具总图上尺寸、公差配合、技术条件标注(2)3、夹具总图上技术条件的制订⑴夹具总图上的技术条件包括：装配过程中的注意事项；装配后应满足的位置精度要求；操作要求等。装配后应满足的位置精度要求主要归纳为如下框图6.5：框与框之间有连线，表明有相互位置要求，箭头指向框为相互位置的基准。H1：①多件装夹时，相同定位元件之间的位置要求；②组合定位时，多个定位元件之间，次要定位元件对主要定位元件的位置要求。H2：铣夹具：定位元件→→夹具体底面；定位元件→→定位键侧面。钻夹具：定位元件→→夹具体底面。车夹具：定位元件→→夹具定位面(圆柱面、圆锥面、端面)H5：钻夹具：当钻套在某一方向位置尺寸为0时，有钻套对定位元件的位置精度要求。H3：铣夹具：对刀块：水平面→→夹具体底面；侧平面→→定位键侧面。

H4：钻夹具：钻套中心线夹具体底面：φx

H6：钻夹具：多个钻套之间的位置要求。⑵夹具总图上技术条件大小的确定：

①

与工件上技术条件δH相关，则δHJ

=(1/2～1/5)δH

②与工件无关，参照下表6.4确定技术条件参考数值同一平面支承钉和支承板的等高公差≯0.02mm定位元件工作表面对定位键槽侧面的平行度和垂直度≯0.02：100mm定位元件工作表面对夹具体底面的平行度和垂直度≯0.02：100mm钻套轴线对夹具体底面的垂直度≯φ0.05：100mm镗模前后镗套的同轴度≯φ0.02mm对刀块工作表面对定位键侧面的平行度和垂直度≯0.03：100mm对刀块工作表面对夹具体底面的平行度和垂直度≯0.03：100mm车、磨夹具的找正基面对其回转中心的径向跳动≯0.02mm⑶示例：

例1图6.3钻床夹具H2：轴对夹具体底面的平行度误差≯0.02：100mmH4：钻套中心线对夹具体底面的平行度误差≯φ0.05:100mmH5：钻套中心线对心轴中心线的对称度≯(1/2~1/5)×0.2mm例2图6.4铣床夹具H2：心轴中心线对夹具体底面的平行度误差≯0.02：100mm心轴中心线对定位键侧面的平行度误差≯0.02：100mm或取（1/2～1/5）0.2mmH3：对刀块水平面对夹具体底面的平行度误差≯0.03：100mm；对刀块侧面对定位键侧面平行度误差≯0.03：100mm。6－7．夹具总图上技术条件的标注1.铣槽(塞尺厚度为3mm)2.钻孔3.钻孔4.工件以两孔一面定位在车床夹具上镗孔5.在车床上车三通内孔目录下一节八．用钻模加工一批工件φ20H7的孔，其工步为：⑴用φ18麻花钻孔；⑵用φ19.5扩孔钻扩孔；⑶用φ19.93铰刀粗铰孔；⑷用φ20铰刀精铰孔达到要求，试确定各工步用钻套内孔直径及偏差。E类尺寸：两定位销与夹具体的配合；定位对刀块的圆柱销与夹具体的配合。技术条件：定位支承板∥夹具体底面；两销中心连线∨找正基面：45°±15′；对刀块水平工作面∥夹具体底面；对刀块侧工作面∥找正基面。E类尺寸：定位钻模板的销钉与夹具体的配合；定位V形块的销钉与夹具体的配合。技术条件标注：定位支承板∥夹具体底面；两钻套内孔中心线⊥夹具体底面；两钻套内孔中心线对两V形块中心面对称；左钻套内孔中心线与左固定V形块中心线同轴。E类尺寸：定位钻模板的销钉与夹具体的配合；两定位销与夹具体的配合。技术条件：两销中心连线∥夹具体底面；侧定位支承板⊥夹具体底面；钻套内孔中心线⊥夹具体底面；钻套内孔中心线÷圆柱销中心线。E类尺寸：两定位销与定位支承板的配合。技术条件：两销中心连线∥L；D⊥L；两销相对N中心线对称分布。E类尺寸：定位V形块的定位销与夹具体的配合。技术条件：1.V1、V3中心连线∥M；2.V2中心线与N中心线同轴。下一节目录6.4夹具结构的工艺性夹具的制造特点：制造精度高，且属单件小批生产。所以一般夹具制造都采用：调整法、修配法、就地加工等方法获得高精度的制造要求。

夹具结构工艺性：指夹具制造、检验、装配、调试、维修的方便性。为保证良好工艺性，应做到：尽量选用标准件、通用件；各种专用件要易于制造。1、工艺孔

tgα=PQ/OP=B/H+K→→K=B/tgα－H

式中B、H、α均取平均值，K的公差在0.01～0.02之间确定工件中心线与加工孔中心线的交点孔为对刀基准，此孔即为工艺孔图6.6

例2：如图6.7工件以两平面定位加工斜面，对刀块位置确定困难，若选择距支承面为h、d的夹具体上的点孔为对刀基准，此时确定对刀块位置就大为方便，按X尺寸确定对刀块位置即可。此孔称工艺孔。X+3=AC+EDAC=dsin(90°－α)=dcosα

ED=(L－h)cos(90°－α)=(L－h)sinα

X=［dcosα+（L－h）sinα］式中L、α取平均值，d、h公差在0.01～0.02之间确定。工艺孔：为保证夹具上的一些角度位置关系，在夹具上专门设置来为制造和装配服务的孔。工艺孔的设置：

⑴当工件上有角度关系的两轴线交点位于夹具体上时，选其交点位置为工艺孔位置；当交点位于夹具体外时，工艺孔选在其一轴线的夹具体上。⑵工艺孔尽可能位于工件对称中心线上，以减少计算的复杂性。⑶工艺孔直径一般为φ6、φ8、φ10，与量棒的配合H7/h6。⑷工艺孔中心线对基准面的平行度、垂直度、对称度：≯100∶0.05⑸盖护工艺孔2、维修工艺：见图6.8、6.9、6.10、6.11图