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1、机床夹具及应用机床夹具及应用课件（课件（8 8）单元单元8 8 专用夹具的设计方法和步骤专用夹具的设计方法和步骤单元单元1 1 课程认识课程认识单元单元2 2 工件装夹概述工件装夹概述单元单元3 3 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位单元单元4 4 工件的夹紧工件的夹紧单元单元5 5 分度机构和夹具体分度机构和夹具体单元单元6 6 专用机床夹具设计专用机床夹具设计单元单元7 7 现代机床夹具现代机床夹具单元单元8 专用夹具的设计方法和步骤专用夹具的设计方法和步骤单元单元8 专用夹具的设计方法和步骤专用夹具的设计方法和步骤专用夹具设计的基本要求专用夹具设计的基本要求一个优良的机床夹具应满足以下
2、基本要求一个优良的机床夹具应满足以下基本要求保证工件的加工精度保证工件的加工精度能提高生产效率能提高生产效率工艺性能好工艺性能好使用性能好使用性能好经济性好经济性好专用夹具设计的规范化程序专用夹具设计的规范化程序夹具设计夹具设计规范化的意义规范化的意义保证设计质量，提高设计效率保证设计质量，提高设计效率设计方案与生产纲领相适应设计方案与生产纲领相适应高位设计与定位副设置相容高位设计与定位副设置相容夹紧设计技术经济指标先进夹紧设计技术经济指标先进精度控制项目完备、精度控制项目完备、数值规定合理数值规定合理结构设计工艺性好结构设计工艺性好夹具制造成本经济夹具制造成本经济有利于计算机有利于计算机辅助
3、设计辅助设计有利于初学者有利于初学者尽快掌握夹具尽快掌握夹具设计的方法设计的方法夹具设计精度夹具设计精度的设计原则的设计原则对一般精度的夹具对一般精度的夹具对精密夹具对精密夹具除遵循一般精除遵循一般精度夹具的两项度夹具的两项原则外，对某原则外，对某个关键零件，个关键零件，还应规定与偶还应规定与偶件配作或配研件配作或配研应使主要组成零件应使主要组成零件具有相应终加工方具有相应终加工方法的平均经济精度法的平均经济精度应按获得精度的工应按获得精度的工艺方法所达到的平艺方法所达到的平均经济精度，规定均经济精度，规定基础件具体加工孔基础件具体加工孔的形位公差的形位公差夹具设计的夹具设计的规范化程序规范化
4、程序明明确确设设计计要要求求，认认真真调调查查研研究究，收收集集设设计计资资料料仔细研究工作图、毛仔细研究工作图、毛坯图及其技术条件坯图及其技术条件了解零件的生产纲了解零件的生产纲领及生产组织信息领及生产组织信息了解工件的工艺规了解工件的工艺规程和本工序的具体程和本工序的具体技术要求技术要求了解所使用机床的了解所使用机床的主要技术参数等及主要技术参数等及与夹具连接部分的与夹具连接部分的联系尺寸联系尺寸了解本企业制造和了解本企业制造和使用夹具的生产条使用夹具的生产条件和技术状况件和技术状况了解所使用量具、了解所使用量具、刀具和辅助工具等刀具和辅助工具等的型号、规格的型号、规格准备好设计夹具用准备
5、好设计夹具用的各种标准、工艺的各种标准、工艺规定、典型夹具图规定、典型夹具图册和有关夹具的设册和有关夹具的设计指导资料等计指导资料等确确定定夹夹具具的的结结构构方方案案工件的定位方案工件的定位方案工件的夹紧方案工件的夹紧方案变更工位的方案变更工位的方案对刀或导引方案对刀或导引方案安装方式及夹具体的结构形式安装方式及夹具体的结构形式对结构方案进行精度分析和估算对结构方案进行精度分析和估算论证方案的可行性及科学性论证方案的可行性及科学性对薄弱环节进行修改对薄弱环节进行修改绘绘制制夹夹具具总总图图绘制夹具总图的步骤绘制夹具总图的步骤遵循国家制图标准，绘图比例取遵循国家制图标准，绘图比例取1:11:1
6、先用双点划线将工件按加工状态绘好先用双点划线将工件按加工状态绘好依次绘制定位元件、夹紧装置和依次绘制定位元件、夹紧装置和夹紧元件、对刀装置或导引件、夹紧元件、对刀装置或导引件、夹具本体及各个连接件等夹具本体及各个连接件等标注必要的尺寸、配合和技术要求标注必要的尺寸、配合和技术要求总体设计的基本要求总体设计的基本要求定位件、夹紧件、导引定位件、夹紧件、导引件等元件设计时应尽可件等元件设计时应尽可能标准化、通用化能标准化、通用化为操作方便和防止装反，为操作方便和防止装反，应设置止动销、障碍销、应设置止动销、障碍销、防误装标志等防误装标志等运动部件必须运动运动部件必须运动灵活、可靠灵活、可靠零部件结
7、构工艺性零部件结构工艺性要好，应易于制造、要好，应易于制造、检测、装配和调整检测、装配和调整夹具结构应便于维夹具结构应便于维修和更换零部件修和更换零部件适当考虑提高适当考虑提高夹具的通用性夹具的通用性夹具总图上的尺寸标注夹具总图上的尺寸标注夹具的轮廓尺寸夹具的轮廓尺寸定位零件上定位表面的尺寸以及定位零件上定位表面的尺寸以及各定位表面之间的尺寸各定位表面之间的尺寸定位表面到对刀件或刀具定位表面到对刀件或刀具导引件间的位置尺寸导引件间的位置尺寸主要配合尺寸主要配合尺寸夹具与机床的联系尺寸夹具与机床的联系尺寸夹具总夹具总夹具总夹具总图上标图上标图上标图上标注的五注的五注的五注的五类尺寸类尺寸类尺寸类
8、尺寸夹具上主要元件之间的位置尺寸公差夹具上主要元件之间的位置尺寸公差夹具总图上技术要求的规定夹具总图上技术要求的规定定位件之间或定位件对夹具体底定位件之间或定位件对夹具体底面之间的相互位置精度要求面之间的相互位置精度要求定位件与导引件之间的相互位置要求定位件与导引件之间的相互位置要求对刀件与校正面间的相互位置要求对刀件与校正面间的相互位置要求夹具在机床上安装时的位置精度要求夹具在机床上安装时的位置精度要求 一般按工件相应公差的一般按工件相应公差的1/21/5选取选取目的：目的：目的：目的：限制限制定位和导引定位和导引元件等在夹元件等在夹具体上的相具体上的相对位置误差对位置误差以及夹具的以及夹具
9、的安装误差安装误差编写夹具零件明细表编写夹具零件明细表与一般机械装配图相同与一般机械装配图相同夹夹具具精精度度的的校校核核影响夹具精度的因素影响夹具精度的因素工件定位误差工件定位误差刀具安装误差刀具安装误差刀具位置误差刀具位置误差加工方法误差加工方法误差包括：与机床有关的误差包括：与机床有关的误差与刀具有关的误差与刀具有关的误差与调整有关的误差与调整有关的误差与变形有关的误差与变形有关的误差各项误差各项误差的总和应的总和应小于工序小于工序尺寸公差尺寸公差绘绘制制夹夹具具零零件件图图特别应特别应注意零注意零件的技件的技术要求术要求与必要与必要说明说明夹具体的设计要求夹具体的设计要求应有足够的强度
10、和刚度，以防受力变形应有足够的强度和刚度，以防受力变形安装需稳定，重心应尽量低，安装需稳定，重心应尽量低，高宽比应小于高宽比应小于1.25结构应紧凑，形状应简单，装卸应方便结构应紧凑，形状应简单，装卸应方便应便于排屑应便于排屑应有良好的结构工艺性应有良好的结构工艺性选择制造方法应能保证精度，考虑成本选择制造方法应能保证精度，考虑成本设设计计质质量量评评估估夹具设计质量评估，就夹具设计质量评估，就是对夹具的磨损公差的是对夹具的磨损公差的大小和过程误差的留量大小和过程误差的留量这两项指标进行考核，这两项指标进行考核，以确保夹具的加工质量以确保夹具的加工质量稳定和使用寿命稳定和使用寿命图示一壳体零图
11、示一壳体零件为中批生产，件为中批生产，现要求设计该现要求设计该零件在车床上零件在车床上加工加工145H10孔和两端面工孔和两端面工序时所使用的序时所使用的夹具夹具夹具设计实例夹具设计实例明确工件设计要求明确工件设计要求要求设计一车床夹具，加工壳体零件要求设计一车床夹具，加工壳体零件该零件的技术要求该零件的技术要求145H10孔的中心与壳体底面孔的中心与壳体底面的距离尺寸为的距离尺寸为1160.3mm145H10孔的两端面距孔的两端面距尺寸为尺寸为90h13mm145H10孔的左端面距孔的左端面距对称中心对称中心450.2mm壳体零件定位方案壳体零件定位方案工件装夹方案的确定工件装夹方案的确定定
12、位定位方案方案首先应考虑满足加工要求。首先应考虑满足加工要求。按基准重合原则，选用底平按基准重合原则，选用底平面和两个面和两个11H8孔为定位基孔为定位基准，定位方案如图所示准，定位方案如图所示壳体零件壳体零件装夹方案装夹方案夹紧夹紧方案方案可取四个夹紧点夹紧工件，采用钩可取四个夹紧点夹紧工件，采用钩形压板联动夹紧机构，如图所示形压板联动夹紧机构，如图所示采用两对钩形压板通过杠杆将工件在采用两对钩形压板通过杠杆将工件在两处夹紧，其结构紧凑、操作方便两处夹紧，其结构紧凑、操作方便其他元件的选择和设计其他元件的选择和设计夹具的设计除了考虑工件的定位和夹夹具的设计除了考虑工件的定位和夹紧之外，还要考
13、虑夹具如何在机床上紧之外，还要考虑夹具如何在机床上定位，以及夹具体的设计等问题定位，以及夹具体的设计等问题夹具体采用焊接结构，并用两个肋板提夹具体采用焊接结构，并用两个肋板提高夹具体的刚度，其结构紧凑、制造周高夹具体的刚度，其结构紧凑、制造周期短。夹具体主要由盘、板和套等组成期短。夹具体主要由盘、板和套等组成夹具体上设置一个校正套，以便心轴夹具体上设置一个校正套，以便心轴使夹具与机床主轴对定。夹具采用不使夹具与机床主轴对定。夹具采用不带止口的过渡盘，所以通用性好带止口的过渡盘，所以通用性好夹具总体绘制夹具总体绘制夹具总图通常可按定位元件、夹紧夹具总图通常可按定位元件、夹紧装置以及夹具体等结构顺
14、序绘制。装置以及夹具体等结构顺序绘制。特别应注意表达清楚定位元件、夹特别应注意表达清楚定位元件、夹紧装置等与夹具体的装配关系紧装置等与夹具体的装配关系夹具总图绘制完毕，还应在夹具设夹具总图绘制完毕，还应在夹具设计说明书中，就夹具的使用、维护计说明书中，就夹具的使用、维护和注意事项等给予简要的说明和注意事项等给予简要的说明车壳体零件车壳体零件夹具总体设计夹具总体设计计算机辅助夹具计算机辅助夹具设计系统流程图设计系统流程图计算机计算机辅助辅助夹具夹具设计设计简介简介专用夹具设计方法和步骤专用夹具设计方法和步骤一、拟定夹具的结构方案一、拟定夹具的结构方案1设计依据设计依据前面已经讲过，略。前面已经讲
15、过，略。例：如图以小连杆的铣槽例：如图以小连杆的铣槽工序设计夹具。工序设计夹具。2拟定夹具的结构方案拟定夹具的结构方案1）确定定位方法和定位件；）确定定位方法和定位件；工艺设计虽然规定了定位基准和夹紧位置，工艺设计虽然规定了定位基准和夹紧位置，但仍然应进行分析研究。但仍然应进行分析研究。定位基准：定位基准：如在槽深方向，选择原始基准作定如在槽深方向，选择原始基准作定位基准，会使夹具设计复杂，如果选择另外一位基准，会使夹具设计复杂，如果选择另外一端，虽然存在端，虽然存在0.1mm的定基误差，但与尺寸公的定基误差，但与尺寸公差差0.4mm相比，能满足要求。相比，能满足要求。定位方法：定位方法：大孔
16、作主定位基准，选圆柱销，小大孔作主定位基准，选圆柱销，小孔选择菱形销。孔选择菱形销。2拟定夹具的结构方案拟定夹具的结构方案2）确定夹紧方法和夹紧装置；夹紧采用手）确定夹紧方法和夹紧装置；夹紧采用手动的螺旋压板夹紧。动的螺旋压板夹紧。3）确定刀具的对刀或导引方案；采用对刀）确定刀具的对刀或导引方案；采用对刀块。块。4）变更工位的方案；工位的变更有两种方）变更工位的方案；工位的变更有两种方案，一种是分度，另一种是两次装夹，由于产案，一种是分度，另一种是两次装夹，由于产量小，精度要求低采用第二种方案。量小，精度要求低采用第二种方案。5）夹具在机床上的安装：采用定向键。）夹具在机床上的安装：采用定向键
17、。3.对结构方案进行精度分析和估算，决定方对结构方案进行精度分析和估算，决定方案的可行性。案的可行性。二二、夹具总图设计、夹具总图设计当夹具的结构方案确定之后，就可着手正式当夹具的结构方案确定之后，就可着手正式绘制夹具总图，在绘制时，最好采用绘制夹具总图，在绘制时，最好采用1:1的比例，的比例，主视图应尽可能选取与操作者正对的位置。主视图应尽可能选取与操作者正对的位置。1设计步骤：设计步骤：首先用双点划线画出工件首先用双点划线画出工件绘制定位元件绘制定位元件绘制夹紧件和夹紧装置绘制夹紧件和夹紧装置刀具导引件对刀具导引件对刀件刀件支承件夹具体以及连接件。支承件夹具体以及连接件。2对总图设计中的几
18、点要求对总图设计中的几点要求夹具结构的工艺性要好，设计机床夹夹具结构的工艺性要好，设计机床夹具时，除了遵循夹具设计的定位原理、夹具时，除了遵循夹具设计的定位原理、夹紧原理以及在机床上正确安装的条件外，紧原理以及在机床上正确安装的条件外，还应考虑所设计的夹具在加工、装配、维还应考虑所设计的夹具在加工、装配、维修、检验等方面的合理要求，以便既能保修、检验等方面的合理要求，以便既能保证产品质量，又能达到技术、经济的最好证产品质量，又能达到技术、经济的最好效果。效果。夹具零件的结构形状应具有良好的加夹具零件的结构形状应具有良好的加工和装配工艺性，尽量选用标准件。工和装配工艺性，尽量选用标准件。3尺寸标
19、注尺寸标注1)定位件本身及之间关系尺寸；定位件本身及之间关系尺寸；2)定位件与刀具引导件或对刀装置的定位件与刀具引导件或对刀装置的关系尺寸；关系尺寸；3)主要配合尺寸；主要配合尺寸；4)夹具的安装尺寸；夹具的安装尺寸；5)外廓尺寸。外廓尺寸。4夹具的技术要求夹具的技术要求控制各种装配误差，调整误差。控制各种装配误差，调整误差。5编写夹具零件的明细表编写夹具零件的明细表三、夹具精度的校核三、夹具精度的校核在夹具总图设计完成之后，需要进在夹具总图设计完成之后，需要进行精度校核。行精度校核。四、绘制夹具零件图四、绘制夹具零件图应用机械零件设计的有关知识，应应用机械零件设计的有关知识，应达到零件图的要求。达到零件图的要求。结束结束