专用机床夹具的设计方法教学课PPT

1、第五章第五章 专用机床夹具设计方法专用机床夹具设计方法5.1 5.1 专用机床夹具设计步骤专用机床夹具设计步骤5.2 5.2 工件加工工序分析工件加工工序分析5.3 5.3 机床夹具结构方案设计机床夹具结构方案设计 5.4 5.4 机床夹具总图的绘制机床夹具总图的绘制5.5 5.5 机床夹具零件图的绘制机床夹具零件图的绘制5.6 5.6 机床夹具技术要求的制定机床夹具技术要求的制定 5.1 5.1 专用机床夹具设计步骤专用机床夹具设计步骤明确工件的年生产纲领，是夹具总体方案确定明确工件的年生产纲领，是夹具总体方案确定的依据之一，它决定了夹具的复杂程度和自动化程的依据之一，它决定了夹具的复杂程度

2、和自动化程度。度。分析工件的零件图，了解被加工工件的形状及分析工件的零件图，了解被加工工件的形状及结构特点、材料及毛坯制造方法、加工技术要求结构特点、材料及毛坯制造方法、加工技术要求( (如如尺寸精度、位置精度、粗糙度、热处理等尺寸精度、位置精度、粗糙度、热处理等) )、零件各、零件各表面间的尺寸关系、加工余量大小及生产类型等。表面间的尺寸关系、加工余量大小及生产类型等。1 1分析工件的零件图分析工件的零件图2 2研究零件加工工艺规程及工序卡片研究零件加工工艺规程及工序卡片了解该工件整个加工工艺过程，了解该工件整个加工工艺过程，熟习工件的工熟习工件的工序图。工序图上给出了夹具所在工序的零件的工

3、序序图。工序图上给出了夹具所在工序的零件的工序基准、工序尺寸、已加工表面、待加工表面，以及基准、工序尺寸、已加工表面、待加工表面，以及本工序的定位、夹紧原理方案，本工序的定位、夹紧原理方案，明确本工序前有哪明确本工序前有哪些表面已经加工，还有哪些表面等待加工。哪些表些表面已经加工，还有哪些表面等待加工。哪些表面可作为本工序加工的定位基准，本工序的加工要面可作为本工序加工的定位基准，本工序的加工要为以后工序的加工创造哪些条件。从总体联系上把为以后工序的加工创造哪些条件。从总体联系上把握工艺对夹具的要求。握工艺对夹具的要求。3 3掌握本工序所用机床的规格和性能掌握本工序所用机床的规格和性能了解本工

4、序的加工内容。机床、刀具、切削用量、了解本工序的加工内容。机床、刀具、切削用量、工步安排、工时定额及同时加工的零件数，这些都是工步安排、工时定额及同时加工的零件数，这些都是在考虑夹具总体方案、操作、估算夹紧力等方面必不在考虑夹具总体方案、操作、估算夹紧力等方面必不可少的。可少的。可以通过翻阅本工序使用机床的说明书，掌可以通过翻阅本工序使用机床的说明书，掌握本工序所用机床的主要。尺寸规格，特别是与夹具握本工序所用机床的主要。尺寸规格，特别是与夹具相关联部位的尺寸，如车床主轴轴颈连接螺纹、止口相关联部位的尺寸，如车床主轴轴颈连接螺纹、止口和锥孔的尺寸，铣床主轴的尺寸，铣床、刨床、钻床和锥孔的尺寸，

5、铣床主轴的尺寸，铣床、刨床、钻床和镗床工作台尺寸及和镗床工作台尺寸及t t型槽的尺寸等。型槽的尺寸等。4 4了解工具车间的生产能力和技术水平了解工具车间的生产能力和技术水平 通过调查研究，掌握工具车间通过调查研究，掌握工具车间( (系指工具车间担系指工具车间担负夹具制造的情况负夹具制造的情况) )制造夹具的生产能力和技术水平，制造夹具的生产能力和技术水平，使所设计的夹具尽可能自己制造和装配，从而保证使所设计的夹具尽可能自己制造和装配，从而保证夹具制造质量和降低制造成本。夹具制造质量和降低制造成本。5.2 5.2 工件加工工序分析工件加工工序分析依据工件产品图中对加工精度等技术条件的要依据工件产

6、品图中对加工精度等技术条件的要求，从夹具设计的角度，对工件的加工工艺进行分求，从夹具设计的角度，对工件的加工工艺进行分析，提出最优化的加工工艺方案。对原工艺设计确析，提出最优化的加工工艺方案。对原工艺设计确实需要修改时，应遵循有关技术管理规范由工艺设实需要修改时，应遵循有关技术管理规范由工艺设计人员进行修订。计人员进行修订。5.3 5.3 机床机床夹具结构方案设计夹具结构方案设计 1 1确定工件的定位方式，分析定位误差确定工件的定位方式，分析定位误差(1)(1)首先分析工件中有加工精度要求的尺寸，确定夹具必首先分析工件中有加工精度要求的尺寸，确定夹具必须限制的自由度。其次分析工件中虽然没标注加

7、工精度要求，须限制的自由度。其次分析工件中虽然没标注加工精度要求，但工程中公认应该保证的技术要求，第三，兼顾工件承受切削但工程中公认应该保证的技术要求，第三，兼顾工件承受切削力或夹紧力等需要而考虑限制的自由度。力或夹紧力等需要而考虑限制的自由度。 综合确定出夹具必须综合确定出夹具必须限制的自由度，由此选择定位方式。限制的自由度，由此选择定位方式。(2)(2)根据定位方式，选择定位元件，决定定位元件的尺寸根据定位方式，选择定位元件，决定定位元件的尺寸和制造精度，设计定位装置。和制造精度，设计定位装置。(3)(3)最后分析定位误差。最后分析定位误差。 2 2确定工件的夹紧方式和设计夹紧装置确定工件

8、的夹紧方式和设计夹紧装置(1)(1)计算夹紧工件所需要的夹紧力，分析夹紧力对计算夹紧工件所需要的夹紧力，分析夹紧力对工件正确定位和加工精度的影响，确定夹紧表面夹紧工件正确定位和加工精度的影响，确定夹紧表面夹紧方式和夹紧装置，选择夹紧力源及其传递方式设计合方式和夹紧装置，选择夹紧力源及其传递方式设计合理的夹紧机构。将几种可供选择的夹紧方式进行分析理的夹紧机构。将几种可供选择的夹紧方式进行分析比较，从中确定一种最佳夹紧方案。判断夹紧机构好比较，从中确定一种最佳夹紧方案。判断夹紧机构好坏的标准是正确、可靠、迅速、简便、经济。坏的标准是正确、可靠、迅速、简便、经济。(2)(2)为确保夹紧可靠，在设计夹

9、紧机构时，必须注为确保夹紧可靠，在设计夹紧机构时，必须注意检查夹紧机构是否自锁或其它夹紧机构是否锁紧。意检查夹紧机构是否自锁或其它夹紧机构是否锁紧。(3)(3)夹紧误差的分析。夹紧误差的分析。3 3确定刀具的引导方法，设计导向元件或对刀装置确定刀具的引导方法，设计导向元件或对刀装置确定导向件或对刀装置到定位元件的基本尺寸及确定导向件或对刀装置到定位元件的基本尺寸及其制造精度，如果有数个导向件或对刀件时，应确定其制造精度，如果有数个导向件或对刀件时，应确定其相互位置尺寸及其制造精度。其相互位置尺寸及其制造精度。 4 4确定其它元件或装置的结构型式确定其它元件或装置的结构型式其它元件或装置包括定向

10、件、分度装置、圆送进其它元件或装置包括定向件、分度装置、圆送进装置、顶出器等，选择并确定定位件、分度装置的相装置、顶出器等，选择并确定定位件、分度装置的相关尺寸和制造精度，分析其对加工工件精度的影响。关尺寸和制造精度，分析其对加工工件精度的影响。5 5考虑各种元件、装置的布局，确定夹具体及考虑各种元件、装置的布局，确定夹具体及 总体布局，绘制夹具方案总图总体布局，绘制夹具方案总图。(1)(1)对夹具的总体结构，应该考虑几种方案，绘出对夹具的总体结构，应该考虑几种方案，绘出草图，经过比较论证后，从中选取合理的方案。草图，经过比较论证后，从中选取合理的方案。(2)(2)通常用方格纸绘制草图，草图应

11、能准确地反映通常用方格纸绘制草图，草图应能准确地反映各元件及装置的总体布局，要求按比例画出加工工件各元件及装置的总体布局，要求按比例画出加工工件与相互联系的元件的关系，并应画出运动机构的极限与相互联系的元件的关系，并应画出运动机构的极限位置，防止发生干涉现象。位置，防止发生干涉现象。(3)(3)联接螺钉、销钉等标准件允许用中心线画出其联接螺钉、销钉等标准件允许用中心线画出其位置，其余可从略。草图对图线不作严格要求。位置，其余可从略。草图对图线不作严格要求。5.4 5.4 机床夹具总图的绘制机床夹具总图的绘制 (1)(1)夹具总图应遵循机械制图国家标准绘制，图形夹具总图应遵循机械制图国家标准绘制

12、，图形大小的比例尽量取大小的比例尽量取1:11:1，力求使绘制的夹具总图具有良，力求使绘制的夹具总图具有良好的直观性，如工件过大时选用好的直观性，如工件过大时选用1:21:2等缩小比例，过小等缩小比例，过小时用时用2:12:1的比例。的比例。 (2)(2)在总图中应以最少数量视图清楚地表示出夹具在总图中应以最少数量视图清楚地表示出夹具的工作原理和构造，表示各种元件或装置之间的位置的工作原理和构造，表示各种元件或装置之间的位置关系。主视图应取操作者实际工作时夹具处于夹紧状关系。主视图应取操作者实际工作时夹具处于夹紧状态的位置，以作为夹具装配时的依据。态的位置，以作为夹具装配时的依据。(3)(3)

13、绘制总图的顺序是：先用双点划线绘出工件的绘制总图的顺序是：先用双点划线绘出工件的轮廓外形及定位基准，并用网状线显示出加工余量；轮廓外形及定位基准，并用网状线显示出加工余量；把工件轮廓视为透明体，然后按着工件的形状及位置把工件轮廓视为透明体，然后按着工件的形状及位置依次画出定位、导向、夹紧及其它元件或装置的具体依次画出定位、导向、夹紧及其它元件或装置的具体结构；最后绘制夹具体，形成一个完整的夹具。结构；最后绘制夹具体，形成一个完整的夹具。(4)(4)在夹具总图上标出零件编号，按规定要求填写在夹具总图上标出零件编号，按规定要求填写标题栏和明细表。标题栏和明细表的格式及填写要求，标题栏和明细表。标题

14、栏和明细表的格式及填写要求，按各有关标准确定。按各有关标准确定。(5)(5)确定并标注有关尺寸和夹具技术要求。在夹具确定并标注有关尺寸和夹具技术要求。在夹具总图上标注轮廓尺寸，必要的装配、检验尺寸及其公总图上标注轮廓尺寸，必要的装配、检验尺寸及其公差，主要元件、装置之间的相互位置精度要求等。差，主要元件、装置之间的相互位置精度要求等。 5.5 5.5 机床夹具零件图的绘制机床夹具零件图的绘制 对装配图中的非标准零件都需绘制零件图，零件对装配图中的非标准零件都需绘制零件图，零件图应按机械制图要求绘制，并使用规范的工装零件图图应按机械制图要求绘制，并使用规范的工装零件图标题栏。视图尽可能与装配图上

15、的位置一致，尺寸、标题栏。视图尽可能与装配图上的位置一致，尺寸、形状、位置、配合、加工表面粗糙度等要标注完整。形状、位置、配合、加工表面粗糙度等要标注完整。在确定这些零件的尺寸、公差或技术条件时，应保证在确定这些零件的尺寸、公差或技术条件时，应保证满足夹具总图的技术要求。满足夹具总图的技术要求。5.65.6 机床夹具技术要求的制定机床夹具技术要求的制定 制定夹具总图的技术要求，确定尺寸公差及形位制定夹具总图的技术要求，确定尺寸公差及形位公差是夹具设计中的重要工作。它直接影响到工件的公差是夹具设计中的重要工作。它直接影响到工件的加工精度，也关系到夹具制造的难度和经济性。加工精度，也关系到夹具制造

16、的难度和经济性。1.1.夹具总图上应标注的技术要求夹具总图上应标注的技术要求1 1）夹具外形的最大轮廓尺寸）夹具外形的最大轮廓尺寸: : 这类尺寸表示夹具在机床上所占据空间尺寸大小这类尺寸表示夹具在机床上所占据空间尺寸大小和可能的活动范围，以便校核所设计的夹具是否会与和可能的活动范围，以便校核所设计的夹具是否会与机床、刀具发生干涉。机床、刀具发生干涉。2 2）与定位有关的尺寸公差和形位公差）与定位有关的尺寸公差和形位公差 主要指工件与定位元件、定位元件之间的尺寸、主要指工件与定位元件、定位元件之间的尺寸、公差，规定夹具定位平面的平面度或等高性、定位表公差，规定夹具定位平面的平面度或等高性、定位

17、表面间的平行度或垂直度等，以便于控制定位误差。面间的平行度或垂直度等，以便于控制定位误差。3 3）与夹具在机床上安装有关的技术要求）与夹具在机床上安装有关的技术要求 这类技术要求是用采确定夹具上定位元件对机床这类技术要求是用采确定夹具上定位元件对机床装卡面相对位置的，以便于控制与夹具，安装有关的装卡面相对位置的，以便于控制与夹具，安装有关的加工误差。加工误差。4 4）刀具与定位元件的位置尺寸和公差）刀具与定位元件的位置尺寸和公差 主要是确定导向元件或对刀元件对定位元件的主要是确定导向元件或对刀元件对定位元件的正确位置，目的在于控制对刀或导向误差。正确位置，目的在于控制对刀或导向误差。5 5）其

18、它装配尺寸）其它装配尺寸 这类技术要求是指夹具内部各组成连接副的配合、这类技术要求是指夹具内部各组成连接副的配合、各组成元件之间的位置关系等。如定位元件与夹具体各组成元件之间的位置关系等。如定位元件与夹具体的配合，滑柱钻模的滑柱与导孔的，配合等，虽不一的配合，滑柱钻模的滑柱与导孔的，配合等，虽不一定与工件、刀具、机床有直接关系，但却影响加工精定与工件、刀具、机床有直接关系，但却影响加工精度和规定的使用要求。度和规定的使用要求。2.2.夹具总图上公差值的确定夹具总图上公差值的确定 夹具总图上标注公差值的原则是：在满足工件夹具总图上标注公差值的原则是：在满足工件加工要求的前提下，尽量降低夹具的制造

19、精度。由于加工要求的前提下，尽量降低夹具的制造精度。由于目前在误差分析计算方面资料还不完善，故多凭经验目前在误差分析计算方面资料还不完善，故多凭经验数据来确定夹具技术要求的允许值。数据来确定夹具技术要求的允许值。1)1)直接影响工件加工精度的夹具公差直接影响工件加工精度的夹具公差 如前所述夹具总图上标注的第如前所述夹具总图上标注的第1 1第第5 5类尺寸公类尺寸公差和位置公差都直接影响工件的加工精度。差和位置公差都直接影响工件的加工精度。 2 2）夹具上其它重要尺寸的公差和配合）夹具上其它重要尺寸的公差和配合 这类夹具公差无法直接从相应的加工尺寸公差中这类夹具公差无法直接从相应的加工尺寸公差中确定但对工件加工精度有直接影响，如定位元件与夹确定但对工件加工精度有直接影响，如定位元件与夹具体、可换钻套与衬套、导向套与刀具具体、可换钻套与衬套、导向套与刀具( (或刀杆或刀杆) )。铰。铰链联接的轴与孔等配合。其配合性质的确