1、機制教研室第十六章 專用夾具設(shè)計機械制造技術(shù)第三節(jié) 專用夾具設(shè)計實例 第十六章 專用夾具設(shè)計一明確設(shè)計任務(wù)，收集原始資料二擬定夾具結(jié)構(gòu)方案第三節(jié) 專用夾具設(shè)計實例 本節(jié)教學(xué)內(nèi)容三繪制夾具總圖及制定技術(shù)要求3整理課件本節(jié)教學(xué)要求： 通過夾具設(shè)計實例掌握專用夾具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計的方法和步驟。本節(jié)教學(xué)要求第三節(jié) 專用夾具設(shè)計實例 4整理課件專用夾具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計的方法和步驟。本節(jié)教學(xué)重點本節(jié)教學(xué)重點：第三節(jié) 專用夾具設(shè)計實例 5整理課件一、明確設(shè)計任務(wù)，收集原始資料二、確定夾具結(jié)構(gòu)方案三、繪制夾具總圖四、標(biāo)注總圖上的尺寸、公差配合與技術(shù)條件五、夾具工作精度的分析計算第三節(jié) 專用夾具設(shè)計實例 6整理課件零件

2、圖圖J1一、明確設(shè)計任務(wù)，收集原始資料第三節(jié) 專用夾具設(shè)計實例 7整理課件 該零件中批生產(chǎn)，材料為45鋼。 該銑槽工序在X6130臥銑上用三面刃銑刀加工。 本工序加工要求為（1）槽寬 mm。（2）槽底至工件底面的位置尺寸 620.01mm 。（3）槽兩側(cè)面對孔軸線的對稱度0.2mm。（4）槽底面對工件B面的垂直度0.10mm。1.熟悉工件零件圖以及本工序的加工要求8整理課件（1）銑前后兩端面 X6130臥銑（2）銑底面、頂面 X6130臥銑（3）銑兩側(cè)面 X6130臥銑（4）銑兩臺肩面 X6130臥銑（5）鉆、鉸孔 Z5135立鉆（6）銑槽 X6130臥銑2.收集原始資料、明確零件的加工工藝過

3、程9整理課件 根據(jù)工件的加工要求，該工序必須限制工件五個自由度。現(xiàn)在來分析其必須限制的自由度數(shù)目及基準(zhǔn)選擇的合理性。二、擬定夾具結(jié)構(gòu)方案 1.確定定位方案（1）驗證基準(zhǔn)選擇的合理性 10整理課件自由度分析建立坐標(biāo)系圖J211整理課件為保證槽底面至工件B面的垂直度，應(yīng)選B面作定位基準(zhǔn)，限制工件 、 。 為保證工序尺寸62土0.10mm，應(yīng)以A面定位，限制工件 、 。為保證槽兩側(cè)面對 mm孔軸線的對稱度，應(yīng)選孔軸線定位，限制工件 。為了方便地控制刀具的走刀位置，還應(yīng)限制工件 。因而工件的六個自由度都被限制。 由分析可知，要使定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)相重合，所選定位基準(zhǔn)是B面、 mm孔和A面。自由度分析1

4、2整理課件 本道工序工件的定位面是后平面B、底平面A和 mm孔。夾具上相應(yīng)的定位元件選為支承扳、支承釘和菱形定位銷，如圖J8所示。（2）選擇定位元件圖J813整理課件 定位平面B所用的支承板參考JBT8029.11999中的定位支承板進行設(shè)計。 定位平面A的定位支承釘以及菱形定位銷按實際需要在JBT8029.21999中選取。 確定支承釘定位表面到菱形定位銷中心的名義尺寸及其極限偏差 ld=ld 。（3）確定定位元件尺寸、極限偏差和定位元件間位置尺寸及其極限偏差14整理課件 其中l(wèi)取工件相應(yīng)尺寸的平均尺寸，公差取相應(yīng)尺寸公差的14，則有 ld=230.02 mm。最后確定菱形定位銷圓柱部分的直

5、徑及其極限偏差，又 則菱形定位銷和定位孔配合的最小間隙Xmin為 （其中，查閱手冊b=3） （3）確定定位元件尺寸、極限偏差和定位元件間位置尺寸及其極限偏差15整理課件菱形定位銷圓柱部分的直徑為 mm 公差按IT7選取，則 mm （3）確定定位元件尺寸、極限偏差和定位元件間位置尺寸及其極限偏差16整理課件 槽寬 mm的定位誤差 該尺寸由銑刀直接保證，不存在定位誤差。 槽底至工件底面位置尺寸62土0.10mm的定位誤差 平面定位時，基準(zhǔn)位移誤差忽略不計， Y=0 定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，B=0 故D=B+Y=0（4）分析計算定位誤差17整理課件 槽兩側(cè)面對 孔軸線的對稱度0.2mm的定位誤差 工

6、件以14孔軸線定位，定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)重合，B=0。 菱形定位銷圓柱部分直徑 和定位孔 配合時產(chǎn)生的最大間隙將直接影響對稱度要求。 Y約為對稱度允差的12，應(yīng)采取措施減小該項誤差。（4）分析計算定位誤差18整理課件 槽底面對工件B面的垂直度的定位誤差 定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，B=0。 平面定位，基準(zhǔn)位移誤差忽略不計，Y=0。 故 D=B+Y=0 （4）分析計算定位誤差19整理課件提高菱形定位銷圓柱部分的制造精度，將菱形定位銷圓柱部分精度提高到IT6級， =0.011mm 0.097仍接近加工允差的12。（5）減少對稱度定位誤差的措施20整理課件在提高菱形定位銷圓柱部分精度的基礎(chǔ)上，將14孔的精

7、度提高到IT8級。 這時孔的尺寸為 ，公差為0.027mm， 有約0.12mm的加工精度預(yù)留量，可以保證對稱度加工要求。通過鉆、鉸加工仍能保證孔的加工要求。（5）減少對稱度定位誤差的措施21整理課件 如圖J9所示，加工時，工件受到切削合力 ，可分解為水平和垂直方向的切削分力 、 ，切向銑削力 。 在對稱銑削情況下 =（1-1.2） =（0.2-0.3） 2.確定夾緊方式，設(shè)計夾緊機構(gòu)（1）計算切削力及所需夾緊力22整理課件圖J3作用于工件上的切削力23整理課件切向銑削力Fz為式中 銑削力，N； 影響系數(shù)，大小與實驗條件有關(guān)； 銑削寬度，mm； 每齒進給量，ram齒； 銑刀直徑，mm； 銑削深度

8、，ram； 銑刀齒數(shù)； 修正系數(shù)。（1）計算切削力及所需夾緊力24整理課件已知， =3, =12, =0.15, =100, =12, =68.3,則 （ 為材料強度） 故水平分力和垂直分力（1）計算切削力及所需夾緊力25整理課件 由于工件主定位面是B面，故選擇夾緊力的作用方向為水平方向作用于B面上。當(dāng)夾緊力水平作用于工件上時，所需要的計算夾緊力 為 實際所需夾緊力與計算夾緊力之間的關(guān)系為 （K為安全系數(shù)，取K=2.5）（1）計算切削力及所需夾緊力26整理課件 滿足夾緊力水平作用要求的夾緊裝置結(jié)構(gòu)方案，可以有圖J4所示的a）和b）兩種。 圖J4a）所示為螺旋杠桿壓板夾緊機構(gòu)，夾緊時從夾具體背面

9、擰緊夾緊螺母。 圖J4b）所示為鉸鏈壓板機構(gòu)，當(dāng)鉸鏈壓板轉(zhuǎn)開時，裝卸工件及清理切屑都很方便，這種結(jié)構(gòu)較好。（2）設(shè)計夾緊機構(gòu)并驗算機構(gòu)產(chǎn)生的夾緊力27整理課件圖J4 a）夾緊裝置布置圖28整理課件夾緊裝置布置圖圖J4 b）29整理課件b）所示的夾緊機構(gòu)所能產(chǎn)生的夾緊力 ，由圖所示的壓板受力分析計算得 式中 夾緊機構(gòu)效率，取0.9； 螺栓的許用夾緊力，N。 選定 ，當(dāng)螺桿螺紋公稱直徑為M12時，查表可得 。所以 因 ，故夾緊方案可行。30整理課件 根據(jù)工件加工表面形狀，對刀元件可選用機床夾具零件及部件中的標(biāo)準(zhǔn)的直角對刀塊。它的直角對刀面應(yīng)和工件被加工槽形相對應(yīng)（間距等于3mm塞尺厚度），并把它安

10、裝在夾具體的豎直板上。 根據(jù)所選X6130型銑床T形槽的寬度，選用寬度B=14mm，公差帶為h6的A型兩個定位鍵來確定夾具在機床上的位置。（3）設(shè)計對刀元件、連接元件31整理課件 夾具選用灰鑄鐵的鑄造夾具體。基本厚度選為22mm，并要在夾具體底部兩端設(shè)計出U形槽耳座，用于T形槽用螺栓緊固夾具。 布置好夾具上各種元件、機構(gòu)、裝置之間的相對位置。（4）設(shè)計夾具體32整理課件 夾具總圖及其繪制步驟如下：（1）根據(jù)工件在幾個視圖上的投影關(guān)系，分別畫出其輪廓線，如J11工件三視圖所示。（2）安排定位元件，如J12定位元件布置圖所示。（3）布置夾緊裝置，如J10夾緊裝置布置圖所示。（4）布置對刀元件、連接

11、元件；設(shè)計夾具體并完成夾具總圖，如J13夾具總裝圖所示。（三）繪制夾具總圖33整理課件 菱形定位銷軸線的位置尺寸（230.02）mm，菱形定位銷定位圓柱部分直徑尺寸 mm。（四）標(biāo)注總圖上的尺寸、公差配合與技術(shù)條件1.標(biāo)注尺寸、公差與配合（1）夾具外形輪廓尺寸 夾具在長、寬、高三個方向的外形輪廓尺寸分別為212mm、158mm和115mm（夾具總裝圖J13 ）（2）工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸34整理課件 該夾具的夾具與刀具之間的聯(lián)系尺寸就是調(diào)刀尺寸，該調(diào)刀尺寸又分為水平與垂直兩個方向的尺寸。 （3）夾具與刀具的聯(lián)系尺寸 35整理課件 水平方向的調(diào)刀尺寸為菱形定位銷中心至對刀元件尺面之間的距離。

12、 由手冊查得所選用銑刀的寬度尺寸及其極限偏差為 mm，其平均尺寸為12.09mm。菱形定位銷中心至工件上槽左側(cè)面的距離為12.09/2=6.045mm 再加上3mm的塞尺厚度，故水平方向調(diào)刀尺寸的基本尺寸為6.045+3=9.045mm水平方向的調(diào)刀尺寸36整理課件 由于調(diào)刀誤差T對工件尺寸公差有直接影響，故取工件相應(yīng)要求公差（槽兩側(cè)面對14mm孔軸線的對稱度0.2mm）的15，就得到水平方向調(diào)刀尺寸的基本尺寸及其極限偏差為（9.0450.02）mm。水平方向的調(diào)刀尺寸37整理課件 垂直方向的調(diào)刀尺寸為定位元件工作面P面至對刀元件S面之間的位置尺寸。 工件上相應(yīng)的尺寸為工件槽底至工件底面之間的

13、位置尺寸（620.10）mm，減去3mm的塞尺厚度，就得到垂直方向調(diào)刀尺寸的基本尺寸為（62-3）mm=59 mm。 根據(jù)與調(diào)刀尺寸（9.0450.02）mm相同的公差，取垂直方向調(diào)刀尺寸的基本尺寸及其極限偏差為（59士0.02）mm。垂直方向的調(diào)刀尺寸38整理課件定向鍵與工作臺T型槽的配合尺寸14H7h6。（4）夾具與機床連接部分的聯(lián)系尺寸 12H7n6，10F8h7，10M8h7， 10H7n6，6F8H 7，6M8h7， 5H7n6等。（5）夾具內(nèi)部的配合尺寸39整理課件 （1）由于工件上有槽底至工件B面的垂直度要求0.10mm，夾具上應(yīng)標(biāo)注定位表面Q對夾具體底面的垂直度允差 100：0

14、.02（mm）。（2）由于工件上槽兩側(cè)面對14孔軸線對稱度的要求，夾具上應(yīng)標(biāo)注定位表面Q對定位鍵側(cè)面的垂直度允差100：0.02（mm）。（3）兩定位支承釘?shù)牡雀咴什畈淮笥?.02mm。2.制訂技術(shù)條件40整理課件 在完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的全部工作之后，還需對夾具工作精度進行分析計算，即分析計算各項加工要求的夾具部分誤差J，并將它與加工允差進行比較，從而判斷該夾具能否可靠地保證各項加工要求，以證明所設(shè)計夾具方案的合理性。（五）夾具工作精度的分析計算41整理課件1.槽寬尺寸由銑刀直接保證，不必進行分析計算。2.槽底至工件底面的位置尺寸（620.10）mm的分析計算。其定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)重合，B=0，平面定位時Y=0， 故D1=0； 但工件夾緊力的作用面是B面，其對底面的垂直度允差造成的影響為D2=0.03/6550=0.023mm （其中65為工