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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除第7章 专用夹具设计案例本章通过设计实例，重点介绍专用夹具的设计过程。7.1 专用钻床夹具的设计根据第6章的介绍，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。7.1.1准备阶段该零件的零件图见图7.1。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7.2。机床：Z5125 刀具：7钻头（W18Cr4V
2、）7.1.2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7-2所示。图 7-2 根据夹紧方案设计的夹具总体结构【精品文档】第 15 页图 7.1 零件图表7.1 零件的加工工艺流程河南农大机械加工工艺过程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 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件01备料棒料 110X25 05车车左端
3、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）河南农大机械加工工艺过程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 序 号 工 名 序
4、 称 工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备 工 时 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 7.2 第30道工序机械加工工艺卡片河南农大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110
5、X1512设备名称设备型号设备编号同时加工件数Z51251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/minm/minmm/rmm机动辅助装夹钻头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）1钻3-7孔。3156.92手动进给3.512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
6、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。定位元件布置如图7-3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=0.01
7、0db=0.075dw=jb+db =0+0.075=0.075 T=0.27 T/3=0.090dw=0.075T/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。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（绝大部分有微小过盈）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
8、部基本直径，即7。F7下偏差为0.013，基本尺寸为7的孔IT7的公差为0.015，因此上偏差为0.028。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（4）计算对刀误差：jd=其中：=0.09；e1=0，e2=0，X2=0.028+0.022=0.05， X3=(B+h+0.5H)=0.05/10（16+7+0.5X10）=0.14jd=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=0.1772/3T=0.27X2/3=0.18
9、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 7-4 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7-5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。7.1.3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 7-5 布置夹紧装置 图
10、 7-6 夹具总图7.1.4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。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）H1：心轴大定位面与定位心轴轴线的垂直度0.02：100mm。（2）H2：心轴大定位面与夹具体底面的平行度度0.02：100mm。（3）H4：钻套轴线与夹具体底面的垂直度0.05：100mm。（4）H5：钻套
11、轴线所在圆85的中心线与定位心轴轴线的同轴度0.02。（5）H6：各钻套线与定位心轴轴线的位置度0.05。7.1.5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7-7所示。7.1.6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7-8、图7-9和图7-10所示。图 7-7 夹具总装图图 7-8 夹具体图 7-9 定位心轴图 7-10 钻模板7.2 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7.1），介绍铣床专用夹具的设
12、计过程。7.2.1准备阶段该零件的零件图见图7.1。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）7.2.2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7-11所示。图 7-11 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。要满足加工要求理论应限制的自由度为：。（2
13、）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限制了工件的六个自由度。定位元件布置如图7-12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。确定菱形销直径：查表2.1得：b=3表7.3 第35道工序的机械加工工艺卡片河南农大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
14、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110X1512设备名称设备型号设备编号同时加工件数X61321夹具编号夹具名称切削液专用夹具ZYJJ-04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/minm/minmm/rmm机动辅助装夹立铣刀32、专用夹具（ZYJJ-04）圆弧R规（R1525）、游标卡尺（0125：0.02）1铣缺口。37537.68手动进给12去毛刺。 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签
15、（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 +j1/2) =（23/7）（0.27+0.054-0.01/2）=0.27d2=( D22)h6=（7-0.27）h6=6.73h6=7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。1）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 =
16、0+0.075=0.075 T=0.38 T/3=0.126dw=0.075T/3=0.1262）尺寸 R16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的对刀尺寸确定对刀基准：72g6的轴线。假设塞尺厚度2mm，圆弧槽半径1
17、6=16.1350.135故对刀尺寸为：（16.135+2）0.135/5=18（2）对刀误差jd：jd+其中：=0.054，=0jd=+=0.054+0=0.054图 7-14 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7-15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dj =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
18、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）满足加工要求，夹具设计方案可行。图 7-15 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7-16所示。7.2.3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
19、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。7.2.4标注尺寸和技术要求1.尺寸标注A类尺寸：282、160、90。B类尺寸：72H8/g6、42.50.054。C类尺寸： 18图 7-16 夹具总图D类尺寸：18K7/h6、18 H7/h6。E类尺寸：5H7/h6、8H7/h6、20H7/g6。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）H1：心轴大定位面与定位心轴轴线的
20、垂直度0.02：100mm。 定位心轴轴线与菱形销轴线的平行度0.02：100mm。（2）H2：心轴大定位面与夹具体底面的平行度0.02：100mm。 定位心轴轴线和菱形销轴线的连线与定位键侧面的平行度0.03：100mm。（3）H3：对刀块工作面与定位键侧面的平行度0.03：100mm。对刀块工作面与夹具体底面的垂直度0.03：100mm。7.2.5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7-17所示。7.2.6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7-18、图7-19和图7-20所示。图 7-17 夹具总装图图 7-18 夹具体图 7-19 菱形销图 7-20 定位心轴