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1、专用机床夹具设计专用机床夹具设计一一 、专用机床夹具设计的基本要求、专用机床夹具设计的基本要求 专用机床夹具专用机床夹具 (在生产厂通常根据制定的工艺规程所确定的在生产厂通常根据制定的工艺规程所确定的夹具设计任务书夹具设计任务书 来来设计）设计）1 确保夹具能满足工件的加工精度确保夹具能满足工件的加工精度 要求要求2 提高生产效率提高生产效率 3 工艺性好工艺性好 4 使用性好使用性好 5 经济性好经济性好 第第4.54.5节节 专用机床夹具设计步骤和实例专用机床夹具设计步骤和实例 4.5.1 4.5.1 专用机床夹具设计的基本要求和设计步骤专用机床夹具设计的基本要求和设计步骤设计设计 二、专
2、用机床机床夹具设计的方法和步骤1.明确设计要求和生产条件明确设计要求和生产条件l了解工件情况、工序要求和加工状态了解工件情况、工序要求和加工状态l了解使用机床、刀具的需用情况了解使用机床、刀具的需用情况l了解生产批量和对夹具的需用情况了解生产批量和对夹具的需用情况l了解制造车间的生产条件和技术状况了解制造车间的生产条件和技术状况l准备好各种设计资料准备好各种设计资料2.拟定夹具的结构方案拟定夹具的结构方案l工件的定位方案工件的定位方案l工件的夹紧方案工件的夹紧方案l变更工位的方案变更工位的方案l对刀或导引方案对刀或导引方案l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
3、分析和估算对结构方案进行精度分析和估算l论证方案的可行性及科学性论证方案的可行性及科学性l对薄弱环节进行修改对薄弱环节进行修改 3 3夹具总图设计夹具总图设计总图（总体）设计的步骤和要求总图（总体）设计的步骤和要求总图设计的步骤总图设计的步骤l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l依次绘制定位件、夹紧装置和夹紧元依次绘制定位件、夹紧装置和夹紧元件、对刀装置或导引件、夹具本体及件、对刀装置或导引件、夹具本体及各个连接件等各个连接件等l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几点要求总体设计的几点要求l定位件、夹紧件、导引件等元件设计时定位
4、件、夹紧件、导引件等元件设计时应尽可能标准化、通用化应尽可能标准化、通用化l为操作方便和防止装反，应设置止动销、为操作方便和防止装反，应设置止动销、障碍销、防误装标志等障碍销、防误装标志等l运动部件必须运动灵活、可靠运动部件必须运动灵活、可靠l零部件结构工艺性要好，应易于制造、零部件结构工艺性要好，应易于制造、检测、装配和调整检测、装配和调整l夹具结构应便于维修和更换零部件夹具结构应便于维修和更换零部件l适当考虑提高夹具的通用性适当考虑提高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总图上标注的五类尺寸夹具总图上标注的五类尺寸l夹具的轮廓尺寸夹具的轮廓尺寸l定位零件上定位表面的尺寸
5、以及各定位定位零件上定位表面的尺寸以及各定位表面之间的尺寸表面之间的尺寸l定位表面到对刀件或刀具导引件间的位定位表面到对刀件或刀具导引件间的位置尺寸置尺寸l主要配合尺寸主要配合尺寸l夹具与机床的联系尺寸夹具与机床的联系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 目的：限制定位和导引元件等在夹具体限制定位和导引元件等在夹具体上的相对位置误差以及夹具的安装误差上的相对位置误差以及夹具的安装误差l定位件之间或定位件对夹具体底面之间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的相互位置精度要求l定位件与导引件之间的相互位
6、置要求定位件与导引件之间的相互位置要求l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l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）编写夹具零件明细表编写夹具零件明细表 （与一般（与一般 机械装配图相同）机械装配图相同）夹具技术要求示例夹具技术要求示例4夹具精度的校核夹具精度的校核误差不等式误差不等式 D A T G K D 定位误差；定位误差；通常若这项误差通常若这项误差 D1/3 K 即可认为定位方案可行即可认为定位方案可行 A 安装误差；安装误差；T 调整误差；调整误差；（通常AT1/
7、3K）G 加工方法误差；（加工方法误差；（具有很大的偶然性，很难精确计算，通常也取1/3K作为估算范围）K 工件工序尺寸公差工件工序尺寸公差 各项误差的总和应小于工序尺寸公差各项误差的总和应小于工序尺寸公差5绘制非标夹具零件工作图绘制非标夹具零件工作图 绘绘制制夹夹具具零零件件图图样样时时，除除应应符符合合制制图图标标准准外外，其其尺尺寸寸、位位置置精精度度应应与与总总装装图图上上的的相相应应要要求求相相适适应。应。同同时时还还应应考考虑虑为为保保证证总总装装精精度度而而作作必必要要的的说说明明。如指明在装配时需补充加工等有关说明等。如指明在装配时需补充加工等有关说明等。零零件件的的结结构构、
8、尺尺寸寸应应可可能能靠靠标标准准化化、规规格格化化，以减少品种规格。以减少品种规格。特别应注意零件的技术要求与必要说明特别应注意零件的技术要求与必要说明夹具体设计的要求夹具体设计的要求l应有足够的强度和刚度，以防受力变形应有足够的强度和刚度，以防受力变形l安装需稳定，重心应尽量低，高宽比应安装需稳定，重心应尽量低，高宽比应小于小于1.25l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l应便于排屑应便于排屑l应有良好的结构工艺性应有良好的结构工艺性l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l（铸，焊等）夹具体夹具体铸焊装配锻便于拆卸4.5.2
9、专用机床夹具设计步专用机床夹具设计步 骤实例骤实例实例连杆铣两面连杆铣两面8槽工序图槽工序图实例实例1.连杆铣两面连杆铣两面8槽工序夹具设计槽工序夹具设计连杆铣两面连杆铣两面8槽夹具槽夹具槽的加工要求3.20+0.445300.2（未注）定位方案图定位方案图一面有两个安装位置铣四槽d1=D1min=42.6g61/3（0.06）d2=（D2-2min）h6夹紧方案图夹紧方案图对刀块及定位键对刀块及定位键 塞尺塞尺对刀块对刀块塞尺塞尺SHh 夹具总图夹具总图 实例分析实例分析定位误差（定位误差（连杆铣两面连杆铣两面8槽工序）槽工序）槽的加工要求3.20+0.445300.2（未注）槽的加工要求3
10、.20+0.44530 0.40.2（未注）30 0.2（未注）连连杆杆铣铣两两面面8槽槽夹夹具具图图实例实例2.转向器壳工艺及侧孔夹具设计转向器壳工艺及侧孔夹具设计转向器壳的材料选用QT420-10（球墨铸铁），大批量，采用专用工装设备.按照加工侧侧孔孔工序卡所确定的工装设计任务书的要求设计该工序所用的专用夹具。转向器壳侧孔夹具设计转向器壳侧孔夹具设计1.制订加工转向器壳的工艺方案：制订加工转向器壳的工艺方案：10车侧盖平面及镗孔20车安装面及端面、内孔30 侧盖面钻四孔（钻孔组合机床侧盖面钻四孔（钻孔组合机床 钻侧盖面孔专用夹具）钻侧盖面孔专用夹具）40侧盖面四孔倒角50粗镗轴承孔及粗车上
11、盖面60粗镗铣两轴线内孔及平面70压衬套80精镗铣两轴线内孔及平面90钻油咀孔100油咀孔倒角110油咀孔攻丝120上盖面钻孔，倒角攻丝，侧盖面攻丝130清洗内部污物钻侧钻侧盖面四孔盖面四孔2.夹具设计步骤：夹具设计步骤：1）依据工装设计任务书和零件的工艺规程2）确定工件定位方案3）确定工件的夹紧方案4）刀具导向对刀方式等5）确定夹具其他组成部分（如夹具体）的结构形式6）绘制夹具总图7）标注总图上各部分必要尺寸及技术要求8）标出零件编号和填写零件明细表与标题栏9）绘制夹具零件图侧盖面四孔侧盖面四孔3定位工艺凸台定位工艺凸台定位基准孔定位基准孔防转挡销面防转挡销面转向器壳定位基准及加工转向器壳定
12、位基准及加工侧盖面四孔侧盖面四孔方案设计方案设计转向器壳定位基准及加工转向器壳定位基准及加工侧盖面四孔侧盖面四孔侧盖面四孔侧盖面四孔3定位工艺凸台定位工艺凸台定位基准孔定位基准孔防转挡销面防转挡销面三维图三维图方案设计方案设计定位方案定位方案 （工序图分析后确定）工序图分析后确定）根据工序图要求，必须要限制工件在空间里的6个自由度。选择确定的定位元件为1个短圆柱销，3个支承块构成的1个支承面及1个防转支承钉共限制工件在空间的6个个自自由由度度，能够满足工件的定位要求。213刀具的对刀或引导方式刀具的对刀或引导方式由钻孔组合机床上的悬挂式钻模板和夹具上的导柱完成夹紧方案夹紧方案确定夹具夹紧结构确
13、定夹具夹紧结构 确定夹具夹紧结构确定夹具夹紧结构夹紧力的计算夹紧力的计算本道工序是对侧盖面上四个孔的钻削加工，在钻孔的过程中，钻削转距M钻迫使工件有转动趋势，则靠由压块夹紧所产生的摩擦力矩来克服。M切切=0.34Df Kp式中M切切切削力矩（N.m）D钻头直径（mm）f每转进给量（mm/r）Kp修正值（查表）D=10.2mm,f=30mm,查表Kp取0.75代入数据计算计算得M切切=403.12N.mM切总=4403.12=1612.48N.m（四个钻头同时工作）M切总=F夹ff摩擦力取0.28计算得出机构的夹紧力F夹=1612.48/0.28=5758.86NF夹=5758.86N根据组合机
14、床液压系统推荐数值，初选液压缸的工作压力为4MPaA=FP=5758.864000000=14.4由以上分析计算和参考机械手册及与厂方技术部门商定，选取油缸直径为45。D=42.8（）绘制夹具总装图绘制夹具总装图夹具总图按国家标准绘制，比例取1：1，主视图取操作者实际工作位置绘制夹具总图顺序：用假象线（双点划线）画出工件轮廓（注意将工件视为透明体，不挡夹具），并应画出定位面、夹紧面和加工面；画出定位元件及刀具引导元件；按夹紧状态画出夹紧元件及夹紧机构（必要时用假象线画出夹紧元件的松开位置）；绘制夹具体和其他元件，将夹具各部分连成一体；标注必要的尺寸、配合、技术要求；对零件进行编号，填写零件明细
15、栏和标题栏。具体图见图号：QKZ001.11.J2900绘制非标准件图：对夹具总图中的非标准件均应绘制零件图,零件图视图的选择应尽可能与零件在总图上的工作位置相一致夹具精度校核（略）夹具精度校核（略）本夹具定位准确，夹紧迅速可靠；夹具本身也有足够的刚度；操作方便，基本上可以满足本工序加工要求。夹具总装图夹具总装图加工连杆小头孔工序图加工连杆小头孔工序图实例实例3.加工连杆小头孔夹具设计示例加工连杆小头孔夹具设计示例图示为连杆加工小头孔工序简图（材料45，毛坯为模锻件，年 产量500件，所用加工机床立式钻床Z5025孔的加工要求1200.05/0.05孔壁厚均匀，且需钻扩铰加工连杆小头孔工序图加工连杆小头孔工序图定位方案定位方案刀具导向装置刀具导向装置钻钻 扩扩 铰铰须用快换钻套（机床对应有快换夹头）须用快换钻套（机床对应有快换夹头）固定钻模板夹紧方案夹紧方案开口垫圈夹具体周边接触加工部位加辅助支承相关配合相关配合位置要求位置要求铣键槽夹具设计铣键槽夹具设计T T形形槽槽系系组组合合夹夹具具的的系系列列孔孔系系组组合合夹夹具具计算机辅助夹具设计简介