1、機械制造裝備設(shè)計1第15章 典型專用夾具設(shè)計 215 典型專用夾具設(shè)計專用夾具設(shè)計的基本要求 保證加工要求 正確定位和夾緊，合理對刀導(dǎo)向，合適技術(shù)要求 提高生產(chǎn)率和降低成本 快速高效夾緊，與生產(chǎn)率相適應(yīng) 工藝性好便于制造、檢驗、裝配、調(diào)整和維修使用性好操作簡便，省力、安全可靠、排屑方便專用夾具設(shè)計步驟1. 明確設(shè)計任務(wù)與收集設(shè)計資料2. 擬定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制草圖3. 進行必要的分析計算4. 審查方案與改進設(shè)計5. 繪制夾具裝配總圖6. 繪制夾具零件圖2.擬定夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制草圖 確定工件的定位方案，設(shè)計定位裝置； 確定工件的夾緊方案，設(shè)計夾緊裝置； 確定其它裝置及元件的結(jié)構(gòu)形式，如 對刀、

2、導(dǎo)向裝置、分度裝置； 確定夾具體的結(jié)構(gòu)形式及夾具在機 床上的安裝方式； 繪制夾具草圖，并標(biāo)注尺寸、公差 及技術(shù)要求。5.繪制夾具裝配總圖 用雙點劃線將工件的外形輪廓、定 位基面、夾緊表面及加工表面繪制 在各個視圖的合適位置上。 依次繪出定位裝置、夾緊裝置、其 它裝置及夾具體。 標(biāo)注必要的尺寸、公差和技術(shù)要求。 編制夾具明細(xì)表及標(biāo)題欄。專用夾具設(shè)計步驟1. 明確設(shè)計任務(wù)與收集設(shè)計資料2. 擬定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制草圖3. 進行必要的分析計算4. 審查方案與改進設(shè)計5. 繪制夾具裝配總圖6. 繪制夾具零件圖 夾具體的設(shè)計1.對夾具體的要求2.夾具體毛坯的類型對夾具體的要求 有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性

3、有足夠的強度和剛度 結(jié)構(gòu)工藝性好 排屑方便 在機床上安裝穩(wěn)定可靠T鑄造夾具體 特點：工藝性好，具有較好的抗壓強度、 剛度和抗振性，但生產(chǎn)周期長。焊接夾具體特點：制造方便、生產(chǎn)周期短、成本低、 重量輕，但熱應(yīng)力較大，需退火處理。 2.夾具體毛坯的類型T2.夾具體毛坯的類型（續(xù)）鍛造夾具體 特點：適用于形狀簡單、尺寸不大、要求剛度、 強度大的場合。型材夾具體 特點：取材方便、生產(chǎn)周期短、成本低、重量輕。裝配夾具體 特點：成本低、周期短、精度高。T夾具總圖上尺寸、公差技術(shù)要求的標(biāo)注 1.夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸和公差2.夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求3.夾具總圖上公差值的確定1. 夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸和

4、公差 最大輪廓尺寸 影響定位精度的尺寸和公差:指工件與定位元件之間的尺寸、公差。 影響對刀精度的尺寸和公差:指刀具與對刀或?qū)蛟g的尺寸、公差。T（續(xù)）影響夾具在機床上安裝精度的尺寸和公差主要指夾具安裝基面與機床相應(yīng)配合表面之間的尺寸、公差。影響夾具精度的尺寸和公差主要指定位元件、對刀元件、安裝基面三者之間的位置尺寸和誤差。其它重要尺寸和公差 （配合尺寸等）一般為機械設(shè)計中應(yīng)標(biāo)注的尺寸、公差。T2.夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求1 夾具總圖上無法用符號標(biāo)注而又 必須說明的問題，可作為技術(shù)要 求用文字在總圖的空白處。2.夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求2制造說明其內(nèi)容為：1）必須先進行裝配或裝配一部分

5、后再進行加工的表面；制造時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線切割或電火花加工。3）某些夾具零件直線移動或回轉(zhuǎn)的范圍；操作手柄的特殊位置。4）氣、液壓動力部件的試驗技術(shù)要求， 2.夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求3使用說明其內(nèi)容為：1）多工位加工的加工順序。2）多件加工定位、夾緊的方法。3）使用過程中需加的平衡裝置。4）裝夾多種工件或不同工件通用 可調(diào)夾具的使用說明。5）夾具使用時的安全問題。6）夾具使用時的調(diào)整說明。7）高精度夾具的保養(yǎng)方法。 3. 夾具總圖上公差值的確定1 夾具總圖標(biāo)注公差值的原則：在滿足加工要求的前提下，盡量降低夾具的制造精度。 1）直接影響

6、工件加工精度的夾具公差j j 夾具總圖上的尺寸公差或位置公差 ； j =（1/21/5）k k 與相應(yīng)的工件尺寸公差或位置公差。3. 夾具總圖上公差值的確定2工件的加工尺寸未注公差時，工件公差K視為IT12IT14，夾具上的相應(yīng)尺寸公差按IT9IT11標(biāo)注。工件上的位置要求來注公差時，工件位置公差K視為IT9IT11級，夾具上相應(yīng)位置公差按IT7IT9級標(biāo)注。3. 夾具總圖上公差值的確定3工件上加工角度末注公差時，工件公差K 視為土30 土10,夾具上相應(yīng)角度公差標(biāo)為 土10 土3。（相應(yīng)邊長為1O 400mm,邊長短時取大值）。3. 夾具總圖上公差值的確定42 ) 夾具體上其它重要尺寸的公差

7、與配合這類尺寸的公差與配合的標(biāo)注對工件的加工精度有間接影響。在確定配合性質(zhì)時，應(yīng)考慮減小其影響，其公差等級可參照“夾具手冊”或機械設(shè)計手冊標(biāo)注。表（常用夾具元件的公差配合1）表（常用夾具元件的公差配合2）表（常用夾具元件的材料和熱處理1）表（常用夾具元件的材料和熱處理2）表（常用夾具元件的材料和熱處理3）鉆床夾具 組成： 鉆套、鉆模板、定位元件、夾緊裝置、夾具體等 主要類型： 固定式 加工孔精度高 杠桿孔鉆模 1.夾具體 2.壓緊螺釘 3.鉆模板 4.活動V形塊5.鉆套 6.開口墊圈 7.定位銷 8.輔助支承鉆床夾具 組成： 鉆套、鉆模板、定位元件、夾緊裝置、夾具體等 主要類型： 固定式 加工

8、孔精度高 回轉(zhuǎn)式 圍繞某一軸線分布的軸向或徑向孔系 回轉(zhuǎn)式鉆模 鉆床夾具 組成： 鉆套、鉆模板、定位元件、夾緊裝置、夾具體等 主要類型： 固定式 加工孔精度高 回轉(zhuǎn)式 圍繞某一軸線分布的軸向或徑向孔系 移動式鉆工件同一表面上的多孔，孔徑10mm移動式鉆模 鉆床夾具 組成： 鉆套、鉆模板、定位元件、夾緊裝置、夾具體等 主要類型： 固定式 加工孔精度高 回轉(zhuǎn)式 圍繞某一軸線分布的軸向或徑向孔系 移動式鉆工件同一表面上的多孔，孔徑10mm翻轉(zhuǎn)式加工小工件不同表面上的孔，重100N翻轉(zhuǎn)式鉆模 1.鉆套 2.倒錐螺栓 3.彈簧漲套 4.圓支承板 5.螺母鉆床夾具 組成： 鉆套、鉆模板、定位元件、夾緊裝置

9、、夾具體等 主要類型： 固定式 加工孔精度高 回轉(zhuǎn)式 圍繞某一軸線分布的軸向或徑向孔系 移動式鉆工件同一表面上的多孔，孔徑10mm翻轉(zhuǎn)式加工小工件不同表面上的孔，重100N蓋板式無夾具體，大件上孔加工，重100N 蓋板式鉆模 1.鉆模板 2.3.定位銷 4.支承釘 鉆床夾具 組成： 鉆套、鉆模板、定位元件、夾緊裝置、夾具體等 主要類型： 固定式 加工孔精度高 回轉(zhuǎn)式 圍繞某一軸線分布的軸向或徑向孔系 移動式鉆工件同一表面上的多孔，孔徑10mm翻轉(zhuǎn)式加工小工件不同表面上的孔，重100N蓋板式無夾具體，大件上孔加工，重100N滑柱式通用可調(diào)，制造周期短，應(yīng)用廣 滑柱式鉆模 1.齒輪軸2.斜齒條滑柱

10、3.12.鉆模板4.螺母5.手柄6.導(dǎo)向柱7.錐套環(huán)8.定位支承9.可調(diào)支承10.擋銷11.自位壓柱13.螺釘14.鉆套15.定位元件鉆套 引導(dǎo)刀具，保證位置精度，提高系統(tǒng)剛度 類型：標(biāo)準(zhǔn)鉆套特殊鉆套 固定鉆套、可換鉆套和快換鉆套 小孔距鉆套、加長鉆套、斜面鉆套 鉆套高度H 大，導(dǎo)向好，刀具剛度提高，精度高， 但磨損加劇 H=(12.5)d 排屑空間h 大，排屑方便，導(dǎo)向性能差，精度降低 鑄鐵 h=(0.30.7)d鋼件 h=(0.71.5)d要求高 h=0 鉆套公差鉆F8，擴F7，粗鉸G7，精鉸G6鉆模板 安裝鉆套，確保鉆套正確位置 類型：固定式鉸鏈?zhǔn)椒蛛x式 連體式、裝配式、焊接式 結(jié)構(gòu)簡單

11、，精度高 工件裝卸方便，精度較低可拆卸，精度低 分度裝置按一定角度或一定距離加工一組表面 組成： 固定部分可動部分分度對定機構(gòu)鎖緊機構(gòu) 分度方式：回轉(zhuǎn)分度直線移動分度 分度對定機構(gòu)組成： 分度盤對定銷 方式：軸向分度 徑向分度結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)用廣轉(zhuǎn)角誤差小，分度精度高軸向開孔，或徑向開槽手動、機動、自動常用機構(gòu)：鋼球?qū)ΧC構(gòu)手動直拉式對定銷齒輪齒條對定銷 車床夾具 主要類型：安裝在主軸上安裝在床身或大拖板上在車床上加工殼體、支座、杠桿 等零件的孔及端面角鐵式車床夾具 削邊銷 圓柱銷 支承板 夾具體 轉(zhuǎn)動壓板 工件 校正套 平衡塊 車床夾具的設(shè)計特點 定位裝置 工件加工面軸線必須和車床主軸軸線重合

12、夾緊裝置 夾緊力足夠，自鎖性能好，防止變形 與機床的聯(lián)接 D小于140mm，或D（23）d 錐柄定5點，螺栓拉緊徑向尺寸較大過渡盤，平面定3點，止口定2點 精度要求高設(shè)找正外圓或找正孔車床夾具的設(shè)計特點 定位裝置 工件加工面軸線必須和車床主軸軸線重合 夾緊裝置 夾緊力足夠，自鎖性能好，防止變形 與機床的聯(lián)接 總體結(jié)構(gòu)的要求 結(jié)構(gòu)緊湊、懸伸短 平衡、配重 配重塊、減重孔 安全 圓形不突出，防切屑纏繞和冷卻液飛濺 防護罩 銑床夾具 組成：定位元件夾緊機構(gòu)對刀裝置（對刀塊與塞尺） 定位鍵夾具體等 連桿銑結(jié)合面專用夾具 1.對刀塊 2.支承釘 3.防轉(zhuǎn)銷 4.夾具體 5.開口壓板 6.螺母 7.定位銷

13、 8.定位鍵 銑床夾具的設(shè)計特點 銑削特點：切削用量大、切削力大多刃斷續(xù)切削，振動空行程，輔助時間長 銑夾具要求：定位穩(wěn)定，支承面大 夾緊可靠，力足夠，自鎖好 作用在剛度大的部位，著力點、施力方向恰當(dāng) 多件加工，快速夾緊、聯(lián)動夾緊、高效夾緊 銑床夾具的設(shè)計特點 定位鍵 確定夾具相對于機床的位置 布置兩個，相距遠(yuǎn) 底面3 定位鍵2 結(jié)構(gòu)：圓形 矩形 易加工，易磨損，使用不多 有槽無槽上下配合不同，定向精度高 定向精度不高 若精度要求高設(shè)找正基準(zhǔn)銑床夾具的設(shè)計特點 對刀裝置確定刀具相對于工件的位置 組成：對刀塊塞尺 圓形對刀塊 方形對刀塊 直角對刀塊 特殊對刀塊平塞尺圓塞尺15mm，公差h835m

14、m，公差h8銑床夾具的設(shè)計特點 總體結(jié)構(gòu)的要求足夠的強度和剛度，壁厚恰當(dāng)，適當(dāng)?shù)慕畎?重心低，高寬比11.25 足夠的排屑空間、排屑孔 大型夾具，設(shè)吊環(huán)或起重孔 鏜床夾具組成： 鏜模底座、鏜模支架、鏜套、鏜桿定位裝置、夾緊裝置等 導(dǎo)向形式： 雙支承鏜模單支承鏜模無支承鏜模 車床尾架孔的鏜模簡圖 1.支架 2.鏜套 3.4.定位板5.8.壓板 6.夾緊螺釘 7.可調(diào)支承釘 9.鏜刀桿 10.浮動接頭鏜套固定式回轉(zhuǎn)式 尺寸小，簡單，精度高，易磨損 適用于低速鏜孔 滑動式 滾動式 減少磨損 適用于高速鏜孔 鏜夾具上其他結(jié)構(gòu)找正面 精度要求高百分表找正 鏜桿的引進結(jié)構(gòu) 鏜模支架 足夠的剛性穩(wěn)定性，加強

15、筋，不受力 鏜模底座 田字格加強筋浮動接頭 與主軸浮動聯(lián)接 本工序需在鋼套上鉆5mm孔。應(yīng)滿足如圖加工要求：5mm孔軸線離端面B的距離200.1mm 5mm孔對20H7孔的對稱度0.1mm工件材料為Q235A鋼，產(chǎn)量N=100件/日,需設(shè)計鉆5mm的夾具。專用夾具設(shè)計舉例T1. 定位方案 選20H7孔軸線與B面為定位基準(zhǔn) 定位方案:定位心軸的臺階端面限制工件三個自由度心軸20g6限制工件四個自由度，屬過定位。但兩個定位面是已加工面，垂直度較高，允許過定位。T導(dǎo)向方案: 鉆套一般安裝在鉆模板，鉆 模板與夾具體連接，鉆套與 工件之間留有排屑空間。夾緊方案: 由于工件的產(chǎn)量不大，宜用 簡單的手動夾緊

16、裝置。采用 有開口墊圈的螺旋夾緊機構(gòu)， 使工件裝卸迅速、方便。2. 導(dǎo)向方案和夾緊方案T3. 夾具體的設(shè)計 夾具體必須將定位、導(dǎo)向夾緊裝置連 成一體，并能整確的安裝在機床上。 采用鑄造夾具體的鉆床夾具： 安裝穩(wěn)定、剛度好，但制造周期長， 成本略高。 采用型材夾具體的鉆模： 剛度好、重量輕，且制造方便、制造周期短、成本較低。T1T24.繪制夾具裝配總圖鑄造夾具體的鉆床夾具：鉆模的裝配總圖上應(yīng)將定位心軸 、鉆模板與夾具體的連接表達(dá)清楚。定位心軸2與鑄造夾具體1采用過渡配合，用鎖緊螺母 8固定，用鍵保證定位心軸的缺口向上，并起防轉(zhuǎn)作用。鉆模板3與夾具體用兩個螺釘、兩個銷釘連接。T夾具裝配時，待鉆模板

17、的位置調(diào)整準(zhǔn)確后再擰緊螺釘，然后配鉆、鉸銷釘孔，打入銷釘定位。型材夾具體的鉆模：定位心軸3與盤1的連接與鑄造夾具體的鉆床夾具同。套2與盤1采用過渡配合，并用3個螺釘7緊固。4. 繪制夾具裝配總圖（續(xù)）T5、工件在夾具中加工的精度分析(1)影響加工精度的因素(2)保證加工精度的條件(1) 影響加工精度的因素1 定位誤差D 對刀誤差T 夾具的安裝誤差A(yù) 夾具誤差Z 加工方法誤差G定位誤差D加工尺寸200.1的定位誤差：D = 0對稱度0.1mm的定位誤差: 為工件定位孔與定位心軸配合的最大間隙。工件定位心軸的尺寸為定位孔的尺寸為對刀誤差T因刀具相對于對刀或?qū)蛟奈恢貌痪_而造成的加工誤差，稱為

18、對刀誤差。鉆套導(dǎo)向孔尺寸為 鉆頭尺寸為尺寸20土0.1 mm 及對稱0.1mm的對刀誤差均為鉆頭與導(dǎo)向孔的最大間隙夾具的安裝誤差A(yù)因夾具在機床上的安裝不精確而 造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。夾具的安裝基準(zhǔn)為平面，因而沒有安裝誤差。夾具誤差Z因夾具上定位元件、對刀或?qū)蛟鞍惭b基面三者間（包括導(dǎo)向元件與導(dǎo)向元件之間）的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。夾具誤差的大小取決于夾具零件的加工精度和夾具裝配時的調(diào)整與修配精度。200.1對稱度0.1加工方法誤差G因機床精度、刀具精度、刀具與機床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項誤差影響

19、因素多，又不便于計算，所以常根據(jù)經(jīng)驗為它留出工件公差的1/3。計算時可設(shè)保證加工精度的條件：(2)保證加工精度的條件表（鋼套在鉆模中鉆5mm孔的加工精度計算）謝 謝73圖 1.57 套筒零件簡圖 圖 1.58 套筒鉆夾具 夾具體 快換鉆套導(dǎo)向套鉆模板開口墊圈螺母定位銷鉆套 1鉆套 2襯套 3鉆模板 4螺釘 特殊鉆套 a) 小孔距鉆套 b) 加長鉆套 c) 斜面鉆套 鉆套高度和排屑空間圖 1.58 套筒鉆夾具 1.快換鉆套 2.導(dǎo)向套3.鉆模板 4.開口墊圈 5.螺母6.定位銷 7.夾具體 鉸鏈?zhǔn)姐@模板 1.鉸鏈銷 2.夾具體 3.鉸鏈座 4.支承釘 5.鉆模板 6.菱形螺母 分離式鉆模板 1.鉆模板 2.鉆套 3.壓板 4.工件 回轉(zhuǎn)式鉆模 軸向分度盤與對定銷 圓孔圓銷圓孔菱銷錐孔錐銷 圓孔斜面圓銷 鋼球小錐穴 徑向分度盤與對定銷 矩形槽盤單斜面槽盤雙斜面槽盤齒形槽盤 幾種常用的分度定位機構(gòu) 圖1.116 不恰當(dāng)?shù)氖┝?/p>