专用工装夹具设计

1、1)夹具设计应满足零件加工工序的精度要求； 2)应能提高加工生产率； 3)操作方便、省力、安全； 4)具有一定使用寿命和较低的夹具制造成本； 5)夹具元件应满足通用化、标准化、系列化的“三化”要求； 6)具有良好的结构工艺性：便于制造、检验、装配、调整、维修。 一、专用夹具设计的基本要求一、专用夹具设计的基本要求 二、专用夹具设计的方法步骤 1、已知条件：工艺人员提出的夹具设计任务书，内容主要包含：工序加工尺寸、位置精度要求；定位基准；夹紧力作用点、方向；机床、刀具、辅具；所需夹具数量。 2、设计方法步骤 夹具设计生产过程一般可简单表示成下面框图准备阶段：明确设计要求、掌握第一 手资料 收集各

2、种图纸和技术资料 了解生产批量和夹具需要量 收集有关机床的资料 收集有关刀具方面的资料 收集有关夹具零部件标准 了解有关本单位制造和使用夹具的情况 收集国内外同类夹具的资料 定位方案，定位误差计算 夹紧方案 对刀、导引、分度方案 典型夹具结构借鉴 选择定位方式长方体定位长方体定位圆盘定位圆盘定位轴类定位轴类定位过定位方案改进定位方案改进定位方案改进 夹紧力选择 选择各种夹紧机构 确定方案夹紧力与切削力方向夹紧力作用点夹紧力作用点与工件变形夹紧力作用点与工件变形 螺旋夹紧 偏心夹紧 斜锲原理夹紧 螺旋夹紧 偏心夹紧 斜锲夹紧绘图阶段比例尽量1 1； 主视图尽量选与操作者正对的位置； 被加工工件用

3、双点划线画出外形轮廓和主要表面(定位面、夹紧面、加工面)，可视为透明体，可对其剖视表示，其加工余量用网纹线表示； 在夹具体显眼位置画出“”标记，表示该处打夹具编号。 标注尺寸、技术条件 编写零件明细表 绘制非标准夹具零件图 零件零件1同时铣大小端面 X5025 2同时铣大小另一端面 X50253钻铰12H9孔并倒角 Z51254钻铰8H9孔并倒角 Z51255钻7孔和螺纹底孔5 Z51256铣2 mm槽 X60267攻螺纹M6 Z5125 先了解钻夹具的特点和结构。 钻床夹具通常称钻模，主要由定位元件、夹紧装置、钻模板、钻套、夹具体组成。1、钻模的结构形式及应用 固定式钻模 （2）翻转式钻模(

4、3) 回转式钻模 （4）盖板式钻模(5) 滑柱式钻模 钻孔铰孔夹具钻孔铰孔夹具2、钻模结构的设计要点 钻套 作用a) 确定定尺寸刀具的轴线位置， 并导引刀具；b) 保证孔系中各孔之间的位置精度。钻套钻套 a) 固定钻套 结构形式 见图是以配合H7/n6固定在钻模板上，使用过程中磨损后不易拆卸，主要用在小批生产的单纯钻孔中。B型用在钻模板较簿或铸铁钻模板。钻套下端应超出钻模板或齐码平齐，否则易堵塞。 b) 可换钻套衬套与钻模板的配合H7/n6，钻套与衬套的配合F7/m6 、F7/k6，使用过程中磨损后可换。主要用于批量较大的单纯钻孔中。 c) 快换钻套配合同上b)图，使用过程中可快换。主要用于同

5、一孔需多工步加工。注意从钻头尾端向尖端看，以钻头旋转方向为参照方向，钻套台阶位置始终在削边位置后面。 d) 特殊钻套特殊钻套特殊钻套钻套导孔尺寸和公差带的选择 a) 钻套导引刀具非刃部时：见图所示，取 H7/g6、H6/g5、H7/f7带导柱铰刀1切削部分2钻套3导柱 b) 钻套导引刀具刃部时工序导孔基本尺寸导孔偏差钻、扩刀具刃部基本直径上偏差=刀具刃部上偏差+ F7上偏差下偏差=刀具刃部上偏差+ F7下偏差粗铰上偏差=刀具刃部上偏差+ G7上偏差 下偏差=刀具刃部上偏差+ G7下偏差精铰上偏差=刀具刃部上偏差+ G6上偏差下偏差=刀具刃部上偏差+ G6下偏差钻套下端面与工件加工面之间的空隙S

6、确定加工脆材：S=(0.30.6)d加工塑材：S=(0.51)d材料愈硬、S愈小；d愈小、S愈大 特殊情况：在斜面上钻孔，S取小值；孔位精度高时、S=0；钻L/d5的深孔、S=1.5d 钻模板：安装钻套的板 固定式钻模板 铰链式钻模板 可卸式钻模板悬挂式钻模板 钻模用支脚设计钻模时，应注意钻孔孔口毛刺的影响 55、用钻模加工一批工件20H7的孔，其工步为：用 18麻花钻孔；用 20扩孔钻扩孔；用 19.93铰刀粗铰孔；用 20铰刀精铰孔达到要求，试确定各工步用钻套内孔直径及偏差。附表附表3 高速钢麻花钻、扩孔钻的直径公差高速钢麻花钻、扩孔钻的直径公差(h8) (mm)钻头直径上偏差下偏差360

7、0.0186100.02210180.02718300.03330500.03950800.046801000.054附表4 高速钢机用铰刀的直径公差（高速钢机用铰刀的直径公差（GB113384） (mm)铰刀直径直径的极限偏差H7级精度铰刀H8级精度铰刀H9级精度铰刀5.36+0.010+0.005+0.015+0.008+0.025+0.014610+0.012+0.006+0.018+0.010+0.030+0.0171018+0.015+0.008+0.022+0.012+0.036+0.0201830+0.017+0.009+0.028+0.016+0.044+0.0253050+0

8、.021+0.012+0.033+0.019+0.052+0.0305080+0.025+0.014+0.039+0.022+0.062+0.03680100+0.029+0.016+0.045+0.026+0.073+0.042附表附表 硬质合金机用铰刀的直径公差硬质合金机用铰刀的直径公差 (mm)铰刀直径直径的极限偏差H7级精度铰刀H8级精度铰刀H9级精度铰刀5.36+0.012+0.007+0.018+0.001+0.030+0.019610+0.015+0.009+0.022+0.014+0.036+0.0231018+0.018+0.011+0.027+0.017+0.043+0.0

9、271830+0.021+0.013+0.033+0.021+0.052+0.0333040+0.025+0.016+0.039+0.025+0.062+0.040改错：根据零件图和工艺过程确定工件定位夹紧方案根据零件图和工艺过程确定工件定位夹紧方案 工序工序 5 根据定位夹紧方案设计夹具总体结构根据定位夹紧方案设计夹具总体结构 布置定位元件布置定位元件布置导引元件布置导引元件布置夹紧装置布置夹紧装置设计夹具体，完成夹具总图设计夹具体，完成夹具总图夹具总图上尺寸、公差配合夹具总图上尺寸、公差配合技术条件标注技术条件标注一、夹具总图上应标注的尺寸 （1）下图，应标注五类尺寸 外形轮廓尺寸(A类尺

10、寸)：长、宽、高(不包含被加工工件、定位键)，当夹具结构中有可动部分时，应包括可动部分处于极限位置时在空间所占的尺寸； 工件与定位元件的联系尺寸(B类尺寸)：把工件顺利装入夹具所涉及到的尺寸，与工件尺寸相关。1)工件与定位元件的配合尺寸：配合标注或只标定位元件的尺寸；2)定位元件之间的位置尺寸。 夹具与刀具的联系尺寸(C类尺寸) ：指定位元件与对刀元件之间的位置尺寸，与工件尺寸相关。 钻夹具： 位置尺寸 钻套内径定位元件(对刀基准)钻套刀具 位置尺寸 铣夹具： 位置尺寸 塞尺尺寸定位元件(对刀基准)对刀块刀具 车床夹具无此类尺寸 夹具与刀具的联系尺寸(C类尺寸) ：指定位元件与对刀元件之间的位

11、置尺寸，与工件尺寸相关。 车夹具：夹具与主轴端部圆柱配合的配合尺寸。铣夹具：定位键与T型槽的配合尺寸。 夹具与机床的联系尺寸(D类尺寸)：把夹具顺利装入机床所涉及到的尺寸，与机床尺寸相关。以上尺寸若以配合形式标注，要用双点划线画出主轴端部、T型槽形状。钻夹具无此类尺寸。 其它装配尺寸(E类尺寸)：不在上述几类尺寸之外的：1) 夹具内部的配合尺寸；2) 有相互位置要求的装配尺寸。 尺寸标注示例见图铣床夹具尺寸标注示例 表表 夹具总图上尺寸标注夹具总图上尺寸标注 车床夹具 铣床夹具 镗床夹具 磨床夹具一、车床夹具一、车床夹具 车床夹具一般都安装在车床主轴端部，加工时夹具随机床主轴一起旋转，装在刀架

12、上的切削刀具作进给运动。 1、心轴类车床夹具 静配合圆柱心轴， 图 静配合心轴1导向部分；2定位部分；3传动部分 (2) 动配合圆柱心轴，见图，工件以内孔在心轴上动配合H7/g6定位，通过开口垫圈、螺母夹紧。 一般心轴是以两顶尖孔装在车床前后两顶尖上，用拨叉或鸡心夹头传递动力 锥面自动定心夹紧锥面自动定心夹紧-芯轴芯轴锥面自动定心夹具锥面自动定心夹具-弹性套筒弹性套筒2、卡盘类车床夹具 图5.3 喷油嘴壳体尾部和法兰端面的车床夹具 1-拉杆；2-弹簧；3-套筒；4-斜块；5-压板； 6-支承板；7-圆柱销；8-菱形销 定心卡盘与卡头定心卡盘与卡头3、花盘类车床夹具 图 花盘角铁式车床夹具 1-

13、削边定位销；2-圆柱定位销；3-轴向定程基面； 4-夹具体；5-压板；6-工件；7-导向套；8-平衡配重设计卡、花盘类车床夹具应注意事项：结构要紧凑，轮廓尺寸要小，夹具重心尽可能靠近回转轴线，以减少离心力和回转力矩；应设有平衡重，并能调节；避免尖角、突出部分，要加防护罩；夹紧装置应安全可靠。二、铣床夹具二、铣床夹具 1、铣床夹具的主要类型（1）多件装夹的铣床夹具图 多件装夹的铣床夹具1工件2定位V型块3侧向夹紧螺钉（2）多工位装夹的铣床夹具（3）双工位回转铣削的铣床夹具 （4）料仓式铣床夹具图 圆周进给式铣床夹具工作原理1转台 2夹具 3粗铣刀 4精铣刀靠模铣床夹具圆周进行仿形铣夹具圆周进行仿

14、形铣夹具 （1）对刀元件。 （2）连接元件。 （3）铣床夹具的夹具体一般控制夹具体高度H与宽度B之比 11.25 劣 优 应使切销行程最短 劣 优图图 夹具与刀具碰撞示例夹具与刀具碰撞示例三、镗床夹具三、镗床夹具镗床夹具又称镗模，是一种精密夹具，主要用于加工箱体类零件上的孔或孔系。 镗模镗模 1支架支架 2导套导套 3、4定位元件定位元件 5、8压板压板 6夹紧螺钉夹紧螺钉7可调支承可调支承 9镗模底座镗模底座 10镗杆镗杆 11浮动接头浮动接头1、镗模的组成定位元件；夹紧装置；镗套；镗模支架；镗模底座 2、镗套：主要用来导引镗杆 分类 固定式镗套 回转式镗套 1）滑动镗套由滑动轴承支承的镗套

15、 2）滚动镗套：由滚动轴承支承的镗套 （a）外滚式 轴承安装轴承安装在镗套外，在镗套外，工作时镗工作时镗杆与镗套杆与镗套有相对轴有相对轴向移动，向移动，无相对转无相对转动动 （b）内滚式：轴承安装在镗套内，工作时镗杆与镗套无相对轴向移动，有相对转动。 特点表 各种镗套特点类固定镗套滑动镗套滚动镗套适应转速低低高承载能力较大大低润滑要求较高高低径向尺寸小较小大加工精度较高高低应用低速、一般镗孔低速、孔距小高速、孔距大、镗套的布置方式：取决于镗孔直径 D和深度L 单面前镗套 D 60 mmL D通孔h=(0.51)Dh 20刚性连接：莫氏锥度连接 单面后镗套用于D60mmL 1.5D的通孔或同轴孔

16、系，当S 10d时，应设中间导引套浮动连接单面双镗套L15d 浮动连接镗套的尺寸 表 镗套尺寸镗套尺寸及要求粗镗精镗镗套与镗杆的配合H7/g6(H7/h6)H6/g5(H6/h5)镗套与衬套的配合H7/g6(H7/js6)H6/g5(H6/j5)衬套与支架的配合H7/n6H7/n5镗套内外圆同轴度0.01当镗套外径85：0.01当镗套外径85：0.005、镗套的材料镗套的材料常用20钢或20Cr钢渗碳,渗碳深度为0.81.2mm，淬火硬度为5560HRC 3、镗杆导引部分结构镗杆直径和轴向尺寸 镗杆直径：d=(0.60.8)D镗孔直经D、镗杆直径d、镗刀截面BB之间的关系为 （11.5)B 2

17、dD 或参考下表 D/mm304045505070709090110d/mm20303040405050656590 BB mmmm8810101212161616162020镗杆的材料及主要技术要求 镗杆要求表面硬度高而内部韧性好，常用20钢、20Cr钢，渗碳淬火硬度为6163HRC 镗杆与浮动接头：下图为常用浮动接头结构。 4、镗模支架 表5、镗模底座 表底座侧面一般设有找正基面，供安装找正用；底座上供安装各元件的平面，做出凸台，高35mm，以减少刮研量。 在成组技术基本原理指导下，为执行成组工序在成组技术基本原理指导下，为执行成组工序而设计、制造的夹具称为成组夹具。与专用夹而设计、制造的

18、夹具称为成组夹具。与专用夹具设计方法相比，其最本质的差异在于成组夹具设计方法相比，其最本质的差异在于成组夹具的设计不是针对一种零件，而是针对同一类具的设计不是针对一种零件，而是针对同一类工序加工的一组零件，即设计成组夹具能适用工序加工的一组零件，即设计成组夹具能适用于这一组零件中的每一种零件。成组夹具的费于这一组零件中的每一种零件。成组夹具的费用是由零件组的成组生产量来分摊的，正是在用是由零件组的成组生产量来分摊的，正是在此前提下，应用成组加工允许广泛的采用先进此前提下，应用成组加工允许广泛的采用先进工艺装置。工艺装置。二、成组夹具的组成二、成组夹具的组成 为进一步了解成组夹具的特点，可分析以

19、下几为进一步了解成组夹具的特点，可分析以下几种成组夹具的实例。种成组夹具的实例。 （1 1）成组车（磨）夹具）成组车（磨）夹具 零件图形图示为加工这一类薄套零件的成组夹具。零件组有相同的安装方式，即均采用工件已加工的图示为加工这一类薄套零件的成组夹具。零件组有相同的安装方式，即均采用工件已加工的孔及其端面定位，用弹性胀套径向夹紧。此成组夹具包括夹具体孔及其端面定位，用弹性胀套径向夹紧。此成组夹具包括夹具体1 1及传递夹紧动力的接头及传递夹紧动力的接头2 2，此外为适应零件组各种零件的安装，设有若干种可换元件（此外为适应零件组各种零件的安装，设有若干种可换元件（KHKH）。零件组根据定位孔径）。

20、零件组根据定位孔径d d（2650mm2650mm）划分为）划分为5 5个尺寸组。每一尺寸组有其相应的一组可换元件：夹紧螺栓个尺寸组。每一尺寸组有其相应的一组可换元件：夹紧螺栓KH1KH1、定位、定位锥体锥体KH2KH2及顶圈及顶圈KH3KH3。在加工属于不同尺寸组的零件时，这些可换元件皆需更换。为减少夹具。在加工属于不同尺寸组的零件时，这些可换元件皆需更换。为减少夹具调整时间可安排属于同一尺寸组的零件一批加工。即使在同一尺寸组内，对于不同定位孔径调整时间可安排属于同一尺寸组的零件一批加工。即使在同一尺寸组内，对于不同定位孔径的工件皆需更换相应尺寸的弹性胀套的工件皆需更换相应尺寸的弹性胀套KH

21、5KH5，至于定位环，至于定位环KH4KH4视工件需要决定其是否更换视工件需要决定其是否更换 加工的锁紧孔与拨叉住孔轴线偏置距离可以是加工的锁紧孔与拨叉住孔轴线偏置距离可以是015mm015mm。同组诸零件安装方式相近，除用主孔及其端面定位以同组诸零件安装方式相近，除用主孔及其端面定位以外，尚需要以拔爪内恻定位以保证钻孔的角度位置。外，尚需要以拔爪内恻定位以保证钻孔的角度位置。图示钻拨叉锁紧孔用的成组夹具。夹具包括夹具体图示钻拨叉锁紧孔用的成组夹具。夹具包括夹具体1 1及若干个可及若干个可换元件（换元件（KHKH）。工件主要是用可换定位芯轴）。工件主要是用可换定位芯轴KH2KH2定位，工件绕主

22、定位，工件绕主孔轴线的角度位置由可换定位销孔轴线的角度位置由可换定位销KH1KH1保证，此定位销安装于可调保证，此定位销安装于可调活动臂活动臂KT1KT1上，上，KT1KT1可以在很大范围内作角度和径向位置调节，以可以在很大范围内作角度和径向位置调节，以适应工件角度定位的需要。借助于可调支承板适应工件角度定位的需要。借助于可调支承板KT2KT2及可换可调钻及可换可调钻模板模板KH3KH3，根据钻孔的位置钻模板可作上下、前后调节。，根据钻孔的位置钻模板可作上下、前后调节。分析上述两个实例可以看出，成组夹具可由两分析上述两个实例可以看出，成组夹具可由两部分组成：基础部分和调整部分。部分组成：基础部

23、分和调整部分。基础部分是成组夹具的通用部分，一般包括夹基础部分是成组夹具的通用部分，一般包括夹具体，夹紧机构及传动机构等。此部分结构主具体，夹紧机构及传动机构等。此部分结构主要是根据零件组中各零件轮廓尺寸、夹紧方式要是根据零件组中各零件轮廓尺寸、夹紧方式和切削力大小等因素来决定的。和切削力大小等因素来决定的。调整部分允许采用一定的调整方式以适应零件调整部分允许采用一定的调整方式以适应零件组各种零件的安装。此部分一般包括一些定位、组各种零件的安装。此部分一般包括一些定位、夹紧和导向等元件的可换件、可调件。夹紧和导向等元件的可换件、可调件。 三、成组夹具的调整方式三、成组夹具的调整方式 1 1 更

24、换式更换式采用更换调整部分的元件或合件的方法，实现采用更换调整部分的元件或合件的方法，实现组内不同工件的安装。其优点是精度高，使用组内不同工件的安装。其优点是精度高，使用可靠可靠/ /缺点是随着零件组内零件品种的增加，缺点是随着零件组内零件品种的增加，可换件的数量也增加，这与调节式相比，将会可换件的数量也增加，这与调节式相比，将会增加费用，也给保管工作带来不便。此法用于增加费用，也给保管工作带来不便。此法用于精度较高的定位和导向元件。精度较高的定位和导向元件。可换件一般是单个元件。但是，如有可能，最可换件一般是单个元件。但是，如有可能，最好设计成一组有关元件的合件，这样可节省调好设计成一组有关

25、元件的合件，这样可节省调整时间。整时间。图图7-57-5示可换件是合件的例子。示可换件是合件的例子。 2 2 调节式调节式借助于改变夹具可调件位置的方法，以实现组借助于改变夹具可调件位置的方法，以实现组内不同工件的安装。其主要优点是仅用有限数内不同工件的安装。其主要优点是仅用有限数目的可调元件，就可以适应组内各种零件的安目的可调元件，就可以适应组内各种零件的安装，并使夹具保管工作方便。缺点是活动的可装，并使夹具保管工作方便。缺点是活动的可调元件及其相应的调节机构将会降低夹具的精调元件及其相应的调节机构将会降低夹具的精度和刚度。因此，它常用于加工精度不高或工度和刚度。因此，它常用于加工精度不高或

26、工件的次要定位场合。件的次要定位场合。根据需要，调节方式尚可分为粗调节及微调节，根据需要，调节方式尚可分为粗调节及微调节，分段调节及连续调节等。分段调节及连续调节等。图图7-67-6所示的成组钻模，其夹紧机构采用了分所示的成组钻模，其夹紧机构采用了分段调节。段调节。 3 3 综合式综合式兼用上述两种调节方式，即同一套成组夹具既兼用上述两种调节方式，即同一套成组夹具既采用可换元件又采用可调元件。取两者之所长，采用可换元件又采用可调元件。取两者之所长，故可获得较好的效果。故可获得较好的效果。图图7-47-4和和图图7-67-6都是综合都是综合式的成组夹具。式的成组夹具。 图示一种组合式成组夹具，图

27、示一种组合式成组夹具，用于拉削三种杆形零件的用于拉削三种杆形零件的花键孔。由于每种零件花花键孔。由于每种零件花键孔的键槽有不同的角度键孔的键槽有不同的角度位置要求，所以在夹具体位置要求，所以在夹具体上同时设置了三个角度定上同时设置了三个角度定位元件位元件两个菱形销两个菱形销6 6和一个挡销和一个挡销4 4。拉削三种。拉削三种零件花键孔时，只要分别零件花键孔时，只要分别采用相应的角度定位元件采用相应的角度定位元件即可。即可。4 4 组合式组合式将一组零件的有关安装元件（有时也包括将一组零件的有关安装元件（有时也包括导向元件）同时组合在一个夹具体上，以导向元件）同时组合在一个夹具体上，以适应同组各种零件先后加工的安装需要。适应同组各种零件先后加工的安装需要。这样，一种零件安装仅使用其相应的一套这样，一种零件安装仅使用其相应的一套安装元件，并占据其各自的确定的安装位安装元件，并占据其各自的确定的安装位置。由于免除了有关元件的更换与调节，置。由于免除了有关元件的更换与调节，节约了夹具的调整时间。此种型式的成组节约了夹具的调整时间。此种型式的成组夹具主要用于同组零件种数少、批量较大夹具主要用于同组零件种数少、批量较大的场合。的场合。图图7-77-7示一种组