第二篇主講：陶福春機床夾具設計1《機床夾具設計》課件第五部分專用夾具的設計方法2第四章專用夾具的設計方法第一節

專用夾具的基本要求和設計步驟第二節

夾具的精度和總圖設計第三節夾具設計實例3第一節專用夾具的基本要求和設計步驟

1、專用夾具的基本要求（1）能夠保證工件的加工精度要求。（2）能夠提高機械加工的生產效率。（3）能夠降低工件的生產成本。（4）夾具的操作要方便、安全。（5）盡可能提高夾具元件的通用化和標準化程度。（6）具有良好的結構工藝性，以便于夾具的制造、使用和維修。42、夾具設計的步驟

（3）分析計算；（1）設計的準備；（2）方案設計；（4）審核；（5）總體設計；（6）零件設計。5（1）設計的準備

（1）分析研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規程等文件，了解零件的作用、形狀、結構特點、材料和本工序的加工要求、切削用量和所使用的工藝基準及所使用的工藝裝備，對設計任務書所提出的要求進行可行性研究，以便發現問題，及時與工藝人員進行磋商。

（2）收集有關資料，包括所使用機床的技術參數，所使用刀具、量具的規格，夾具零部件的國家標準、行業標準和企業標準，夾具設計資料（圖冊和設計手冊），工廠的生產組織、制造工藝及制造水平等。6（2）方案設計（1）確定夾具的類型。（2）定位設計。（3）確定工件的夾緊方式，選擇合適的夾緊裝置。（4）確定刀具的對刀導向方案。（5）確定夾具與機床的連接方式。（6）確定其它元件和裝置的結構形式，如定位鍵、分度裝置和靠模裝置等。（7）確定夾具總體布局和夾具體的結構形式。（8）繪制夾緊方案設計圖。7（3）分析計算（1）定位誤差、加工精度分析；（2）對動力夾緊裝置進行夾緊力驗算；（3）當夾具有多個方案時可進行經濟分析，取效益高的方案。8（4）審核（1）夾具的標志是否完整、夾具的搬運是否方便。（3）夾具與機床的連接是否牢固和正確。（4）定位元件是否可靠和精確。（5）夾緊裝置是否安全和可靠。（6）工件的裝卸是否方便。（7）夾具與有關刀具、輔具等之間的協調關系是否良好。（8）加工過程中切屑的排除是否良好。（9）操作的安全性是否可靠。（10）加工精度能否符合工件圖樣所規定的要求。（11）生產率能否達到工藝要求。（12）夾具是否具有良好的結構工藝性扣經濟性。（13）夾具的標準化審核。9（5）夾具總裝配圖的設計（1）盡量選用1：1的比例。（2）盡可能選擇面對操作者的方向作為主視圖。（3）總圖應把夾具的工作原理、結構和各種元件間的裝配關系表達清楚。（4）用雙點劃線繪制工件外形輪廓、定位基準面、夾緊表面和加工表面。待加工表面的加工余量可用網格線或粗實線表示。在總圖中，工件可看作透明體，不遮擋后面的線條。（5）合理標注尺寸、公差和技術要求（附表11）。（6）合理選擇材料10繪圖的步驟（1）用雙點劃線繪出工件輪廓線；（2）繪制定位元件的詳細結構；（3）繪制對刀導向元件；（4）繪制夾緊裝置；（5）繪制其它元件或裝置；（6）繪制夾具體。（7）標注視圖符號、尺寸、技術要求，編制明細表。111、五類尺寸（1）夾具外形輪廓尺寸；（2）工件與定位元件間的聯系尺寸；（3）夾具與刀具的聯系尺寸；（4）夾具與機床聯系部分的聯系尺寸；（5）夾具內部的配合尺寸。五類尺寸和四類技術要求122、四類技術要求（1）定位元件之間的定位要求；（2）定位元件與連接元件和（或）夾具體底面的相互位置要求；（3）導引元件和和（或）夾具體底面的相互位置要求；（4）導引元件與定位元件間的相互位置要求。13常用夾具元件的

材料及熱處理14常用夾具元件的公差配合15第二節夾具的精度和總圖設計

1、夾具的精度分析162、應標注的尺寸和公差配合（1）夾具外形的最大輪廓尺寸；（2）工件與定位元件之間的聯系尺寸；（3）對刀或導向元件與定位元件之間的聯系尺寸；（4）與夾具位置有關的尺寸；（5）其它裝配尺寸。

173、應標注的位置公差（1）定位元件之間的位置公差；（2）連接元件（含夾具體基面）與定位元件之間的位置公差；（3）對刀或導向元件的位置公差。18幾種常見元件定位對夾具體基面的技術要求19幾種常見元件定位對夾具體基面的技術要求204、公差數值的確定（1）夾具上的尺寸公差和角度公差取（1/2～1/5）δk。（2）夾具上的位置公差取（1/2～1/3）δk。（3）當加工工件尺寸為末注公差時，夾具取±0.1mm。（4）工件為未注形位公差的加工面時，按GB1184中7、8級精度的規定選取。21常見夾具元件的公差配合225、夾具總圖上應標注的其它技術要求夾具總圖上無法用符號標注而又必須說明的問題，如夾具的平衡和密封、裝配性能和要求、有關機構的調整參數、主要元件的磨損范圍和極限、打印標記和編號以及使用中應注意的事項等，要用文字標注在夾具的總圖上。23第三節夾具設計舉例示例一、鋼套鉆孔夾具設計鋼套工件如圖1-106所示，其它表面均已加工，現本工序在鋼套上鉆Φ5mm孔，工序加工要求：Φ5mm孔軸線到端面B的距離為：20±0.1mm，Φ5mm孔對Φ20H7孔的對稱度為0.1mm。工件材料Q235A鋼，產量N=500件。試設計鉆Φ5mm孔鉆模。24圖1-10625確定定位方案根據工序加工要求，保證尺寸20±0.1須限制保證對稱度要求須限制：平衡鉆削力須限制總共需限制五個自由度。相應的定位方案有：

方案I長圓柱銷、端面小臺肩。限制符合工序限制自由度要求，但不利于夾緊。

方案II短圓柱銷、端面大臺肩。限制符合工序限制自由度要求，但降低了工件加工時的剛度。

方案III長圓柱銷、端面大臺肩。限制屬于過定位，由于兩個定位面均已加工垂直度較高，允許過定位。同時工件的裝夾、加工時剛度均較好，長圓柱銷右上部銑平，以便讓刀或便于裝卸工件。因此，最后確定為方案III。（一）定位方案26（二）導向方案在鉆模板上設置一鉆套，引導鉆頭迅速、準確地進入加工表面。（三）夾緊方案由于產量不大，宜采用手動夾緊，根據具體情況采用開口墊圈、螺旋夾緊機構，使工件裝卸方便迅速。如圖1-107所示：（四）夾具體由于工件為鋼套，宜選用型材夾具體制成鋼套鉆模。（五）繪制夾具總圖，如圖1-108所示：圖1-10727（六）在夾具總圖上標注尺寸、公差及技術要求圖1-10828三：工件在夾具中的加工精度分析（一）影響加工精度的因素1：定位誤差ΔD以鋼套鉆模為例：加工尺寸20±01的定位誤差ΔD=0對稱度0.1的定位誤差ΔD為工件定位孔與定位心軸之間的配合的最大間隙。如為：2：對刀誤差ΔΤ因刀具相對于對刀或導向元件的位置不精確而造成的加工誤差為對刀誤差。影響加工尺寸20±01、對稱度0.1的對刀誤差因素有：鉆套29導向孔尺寸3：夾具的安裝誤差ΔΑ因夾具在機床上安裝不精確而造成的加工誤差為安裝誤差。夾具在工作臺面上安裝，則沒有安裝誤差，夾具在機床主軸上安裝則有安裝誤差。4：夾具誤差ΔZ因夾具上定位元件、對刀元件、安裝基面三者之間的位置不精確而造成的加工誤差為夾具誤差。影響加工尺寸20±01的夾具誤差為導向孔對安裝基面B的垂直度0.03mm導向孔軸線到定位端面的尺寸公差0.06mm；影響對稱度0.1的夾具誤差導向孔對定位心軸的對稱度0.03mm。305：加工方法誤差ΔG因機床精度、刀具精度、刀具與機床的位置精度、工藝系統受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差為加工方法誤差。因影響因素多，又不便于計算，因此一般取ΔG=δk/3（δk–工件公差）。（二）：保證加工精度的條件總加工誤差應為各單項誤差之和，由于上述各單項誤差均為獨立隨機變量，應用概率法疊加。31（三）用鉆模在鋼套上鉆Φ5mm孔的加工精度計算

20±0.1mm對稱度0.1mmΔD00.054ΔT0.0520.052ΔA00ΔJ0.06+0.030.03ΔG0.2/3=0.0670.1/3=0.03332示例二車床尾座銑夾具設計銑車床尾座頂尖套的鍵槽和油槽的工序圖如圖1-109所示，生產類型：大批大量生產。其它表面均已加工，本工序的加工要求：1：鍵槽寬12H11。槽側面對Φ70.8h6的對稱度為0.1mm,平行度為0.08mm。槽深控制尺寸64.8mm。鍵槽長度60±0.4mm。2：油槽半徑3mm，圓心在軸的圓柱面上。油槽長度170mm。3：鍵槽與油槽的對稱面應在同一平面。33圖1-10934一：定位方案1：根據工序加工要求、定位原理分析應限制的工件自由度

銑鍵槽：保證鍵槽對軸心線的平行度、對稱度應限制：保證尺寸64.8mm、鍵槽長度尺寸282（或60±0.4）應限制：銑油槽：由于鍵槽與油槽的對稱面應在同一平面，且鍵槽與油槽在同一工序加工，因此，需限制六個自由度。2：選擇定位元件、確定定位方案1）方案I工件以Φ70.8h6外圓在兩個相互垂直的平面上定位，端面加止推銷，銑油槽件在夾具上設置止轉銷。如圖1-110（a）所示。35方案II工件以Φ70.8h6外圓在V形塊上定位，端面加止推銷，銑油槽件在夾具上設置止轉銷。如圖1-110（b）所示。比較以上兩種方案，方案I使加工尺寸64.8mm的定位誤差為零，方案II則使對稱度的定位誤差為零。由于加工尺寸64.8mm未注公差，加工要求低，而對稱度的公差較小，故選用方案II較好，從承受切削力的角度來看，方案II也較可靠。二：夾緊方案根據夾緊力的方向應朝向主要定位基面；夾緊力作用點應圖1-11036落在定位元件支承的范圍內的原則，夾緊力作用線應落在圖示的β角范圍內。為保證夾緊可靠，鉸鏈壓板的兩個弧形面的曲率半徑應大于工件的最大半徑。由于頂尖套較長，須用兩塊壓板在兩處夾緊。如果采用手動夾緊，裝卸工件時間較長，不能適應大批大量生產的要求；采用氣動夾緊，則夾具體積較大，不便于安裝在銑床工作臺上，因此宜采用液壓夾緊，油缸固定在I、II工位之間，采用聯動夾緊機構使兩塊壓板同時均勻地夾緊工件。如圖1-111所示：三：對刀方案鍵槽銑刀需兩個方向對刀，故應選用直角對刀塊。由于圖1-11137兩銑刀直徑相等，油槽深度由兩工位V形塊的定位高度差保證。兩銑刀的距離則由兩銑刀間的軸套長度確定。四：夾具體與定位鍵為了在夾具體上安裝油缸及聯動夾緊機構，夾具體應有適當的高度，中部應有較大的空間。為保證夾具在工作臺上安裝穩定，應按夾具體的高寬比不大于1.25的原則確定其高度與寬度，并在兩端設置耳座，以便固緊在銑床工作臺上。為保證槽的對稱度要求，夾具體的底面應設置定向鍵，兩定向鍵的側面應與V形塊的對稱平面平行。為減小38夾具的安裝誤差，宜采用有溝槽的方形定向鍵。五：繪制夾具總圖、標注尺寸、公差和技術要求1：夾具最大輪廓尺寸，570×230×2702：影響定位精度的尺寸，1）兩組V形塊的高度尺寸64±0.02mm,61±0.02mm；2）兩止推銷的距離尺寸112±0.1mm，3）定位銷與工件上鍵槽的配合尺寸Φ12h8。3：影響夾具在機床上安裝精度的尺寸定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合尺寸18h8（T形槽18H8）。4：影響夾具精度的尺寸和公差1）定向鍵與夾具體