《专用夹具设计实例》PPT课件

1、机制教研室第十六章 专用夹具设计机械制造技术第三节 专用夹具设计实例 第十六章 专用夹具设计一明确设计任务，收集原始资料二拟定夹具结构方案第三节 专用夹具设计实例 本节教学内容三绘制夹具总图及制定技术要求3整理课件本节教学要求： 通过夹具设计实例掌握专用夹具结构方案设计的方法和步骤。本节教学要求第三节 专用夹具设计实例 4整理课件专用夹具结构方案设计的方法和步骤。本节教学重点本节教学重点：第三节 专用夹具设计实例 5整理课件一、明确设计任务，收集原始资料二、确定夹具结构方案三、绘制夹具总图四、标注总图上的尺寸、公差配合与技术条件五、夹具工作精度的分析计算第三节 专用夹具设计实例 6整理课件零件

2、图图J1一、明确设计任务，收集原始资料第三节 专用夹具设计实例 7整理课件 该零件中批生产，材料为45钢。 该铣槽工序在X6130卧铣上用三面刃铣刀加工。 本工序加工要求为（1）槽宽 mm。（2）槽底至工件底面的位置尺寸 620.01mm 。（3）槽两侧面对孔轴线的对称度0.2mm。（4）槽底面对工件B面的垂直度0.10mm。1.熟悉工件零件图以及本工序的加工要求8整理课件（1）铣前后两端面 X6130卧铣（2）铣底面、顶面 X6130卧铣（3）铣两侧面 X6130卧铣（4）铣两台肩面 X6130卧铣（5）钻、铰孔 Z5135立钻（6）铣槽 X6130卧铣2.收集原始资料、明确零件的加工工艺过

3、程9整理课件 根据工件的加工要求，该工序必须限制工件五个自由度。现在来分析其必须限制的自由度数目及基准选择的合理性。二、拟定夹具结构方案 1.确定定位方案（1）验证基准选择的合理性 10整理课件自由度分析建立坐标系图J211整理课件为保证槽底面至工件B面的垂直度，应选B面作定位基准，限制工件 、 。 为保证工序尺寸62土0.10mm，应以A面定位，限制工件 、 。为保证槽两侧面对 mm孔轴线的对称度，应选孔轴线定位，限制工件 。为了方便地控制刀具的走刀位置，还应限制工件 。因而工件的六个自由度都被限制。 由分析可知，要使定位基准与设计基准相重合，所选定位基准是B面、 mm孔和A面。自由度分析1

4、2整理课件 本道工序工件的定位面是后平面B、底平面A和 mm孔。夹具上相应的定位元件选为支承扳、支承钉和菱形定位销，如图J8所示。（2）选择定位元件图J813整理课件 定位平面B所用的支承板参考JBT8029.11999中的定位支承板进行设计。 定位平面A的定位支承钉以及菱形定位销按实际需要在JBT8029.21999中选取。 确定支承钉定位表面到菱形定位销中心的名义尺寸及其极限偏差 ld=ld 。（3）确定定位元件尺寸、极限偏差和定位元件间位置尺寸及其极限偏差14整理课件 其中l取工件相应尺寸的平均尺寸，公差取相应尺寸公差的14，则有 ld=230.02 mm。最后确定菱形定位销圆柱部分的直

5、径及其极限偏差，又 则菱形定位销和定位孔配合的最小间隙Xmin为 （其中，查阅手册b=3） （3）确定定位元件尺寸、极限偏差和定位元件间位置尺寸及其极限偏差15整理课件菱形定位销圆柱部分的直径为 mm 公差按IT7选取，则 mm （3）确定定位元件尺寸、极限偏差和定位元件间位置尺寸及其极限偏差16整理课件 槽宽 mm的定位误差 该尺寸由铣刀直接保证，不存在定位误差。 槽底至工件底面位置尺寸62土0.10mm的定位误差 平面定位时，基准位移误差忽略不计， Y=0 定位基准与设计基准重合，B=0 故D=B+Y=0（4）分析计算定位误差17整理课件 槽两侧面对 孔轴线的对称度0.2mm的定位误差 工

6、件以14孔轴线定位，定位基准和设计基准重合，B=0。 菱形定位销圆柱部分直径 和定位孔 配合时产生的最大间隙将直接影响对称度要求。 Y约为对称度允差的12，应采取措施减小该项误差。（4）分析计算定位误差18整理课件 槽底面对工件B面的垂直度的定位误差 定位基准与设计基准重合，B=0。 平面定位，基准位移误差忽略不计，Y=0。 故 D=B+Y=0 （4）分析计算定位误差19整理课件提高菱形定位销圆柱部分的制造精度，将菱形定位销圆柱部分精度提高到IT6级， =0.011mm 0.097仍接近加工允差的12。（5）减少对称度定位误差的措施20整理课件在提高菱形定位销圆柱部分精度的基础上，将14孔的精

7、度提高到IT8级。 这时孔的尺寸为 ，公差为0.027mm， 有约0.12mm的加工精度预留量，可以保证对称度加工要求。通过钻、铰加工仍能保证孔的加工要求。（5）减少对称度定位误差的措施21整理课件 如图J9所示，加工时，工件受到切削合力 ，可分解为水平和垂直方向的切削分力 、 ，切向铣削力 。 在对称铣削情况下 =（1-1.2） =（0.2-0.3） 2.确定夹紧方式，设计夹紧机构（1）计算切削力及所需夹紧力22整理课件图J3作用于工件上的切削力23整理课件切向铣削力Fz为式中 铣削力，N； 影响系数，大小与实验条件有关； 铣削宽度，mm； 每齿进给量，ram齿； 铣刀直径，mm； 铣削深度

8、，ram； 铣刀齿数； 修正系数。（1）计算切削力及所需夹紧力24整理课件已知， =3, =12, =0.15, =100, =12, =68.3,则 （ 为材料强度） 故水平分力和垂直分力（1）计算切削力及所需夹紧力25整理课件 由于工件主定位面是B面，故选择夹紧力的作用方向为水平方向作用于B面上。当夹紧力水平作用于工件上时，所需要的计算夹紧力 为 实际所需夹紧力与计算夹紧力之间的关系为 （K为安全系数，取K=2.5）（1）计算切削力及所需夹紧力26整理课件 满足夹紧力水平作用要求的夹紧装置结构方案，可以有图J4所示的a）和b）两种。 图J4a）所示为螺旋杠杆压板夹紧机构，夹紧时从夹具体背面

9、拧紧夹紧螺母。 图J4b）所示为铰链压板机构，当铰链压板转开时，装卸工件及清理切屑都很方便，这种结构较好。（2）设计夹紧机构并验算机构产生的夹紧力27整理课件图J4 a）夹紧装置布置图28整理课件夹紧装置布置图图J4 b）29整理课件b）所示的夹紧机构所能产生的夹紧力 ，由图所示的压板受力分析计算得 式中 夹紧机构效率，取0.9； 螺栓的许用夹紧力，N。 选定 ，当螺杆螺纹公称直径为M12时，查表可得 。所以 因 ，故夹紧方案可行。30整理课件 根据工件加工表面形状，对刀元件可选用机床夹具零件及部件中的标准的直角对刀块。它的直角对刀面应和工件被加工槽形相对应（间距等于3mm塞尺厚度），并把它安

10、装在夹具体的竖直板上。 根据所选X6130型铣床T形槽的宽度，选用宽度B=14mm，公差带为h6的A型两个定位键来确定夹具在机床上的位置。（3）设计对刀元件、连接元件31整理课件 夹具选用灰铸铁的铸造夹具体。基本厚度选为22mm，并要在夹具体底部两端设计出U形槽耳座，用于T形槽用螺栓紧固夹具。 布置好夹具上各种元件、机构、装置之间的相对位置。（4）设计夹具体32整理课件 夹具总图及其绘制步骤如下：（1）根据工件在几个视图上的投影关系，分别画出其轮廓线，如J11工件三视图所示。（2）安排定位元件，如J12定位元件布置图所示。（3）布置夹紧装置，如J10夹紧装置布置图所示。（4）布置对刀元件、连接

11、元件；设计夹具体并完成夹具总图，如J13夹具总装图所示。（三）绘制夹具总图33整理课件 菱形定位销轴线的位置尺寸（230.02）mm，菱形定位销定位圆柱部分直径尺寸 mm。（四）标注总图上的尺寸、公差配合与技术条件1.标注尺寸、公差与配合（1）夹具外形轮廓尺寸 夹具在长、宽、高三个方向的外形轮廓尺寸分别为212mm、158mm和115mm（夹具总装图J13 ）（2）工件与定位元件间的联系尺寸34整理课件 该夹具的夹具与刀具之间的联系尺寸就是调刀尺寸，该调刀尺寸又分为水平与垂直两个方向的尺寸。 （3）夹具与刀具的联系尺寸 35整理课件 水平方向的调刀尺寸为菱形定位销中心至对刀元件尺面之间的距离。

12、 由手册查得所选用铣刀的宽度尺寸及其极限偏差为 mm，其平均尺寸为12.09mm。菱形定位销中心至工件上槽左侧面的距离为12.09/2=6.045mm 再加上3mm的塞尺厚度，故水平方向调刀尺寸的基本尺寸为6.045+3=9.045mm水平方向的调刀尺寸36整理课件 由于调刀误差T对工件尺寸公差有直接影响，故取工件相应要求公差（槽两侧面对14mm孔轴线的对称度0.2mm）的15，就得到水平方向调刀尺寸的基本尺寸及其极限偏差为（9.0450.02）mm。水平方向的调刀尺寸37整理课件 垂直方向的调刀尺寸为定位元件工作面P面至对刀元件S面之间的位置尺寸。 工件上相应的尺寸为工件槽底至工件底面之间的

13、位置尺寸（620.10）mm，减去3mm的塞尺厚度，就得到垂直方向调刀尺寸的基本尺寸为（62-3）mm=59 mm。 根据与调刀尺寸（9.0450.02）mm相同的公差，取垂直方向调刀尺寸的基本尺寸及其极限偏差为（59士0.02）mm。垂直方向的调刀尺寸38整理课件定向键与工作台T型槽的配合尺寸14H7h6。（4）夹具与机床连接部分的联系尺寸 12H7n6，10F8h7，10M8h7， 10H7n6，6F8H 7，6M8h7， 5H7n6等。（5）夹具内部的配合尺寸39整理课件 （1）由于工件上有槽底至工件B面的垂直度要求0.10mm，夹具上应标注定位表面Q对夹具体底面的垂直度允差 100：0

14、.02（mm）。（2）由于工件上槽两侧面对14孔轴线对称度的要求，夹具上应标注定位表面Q对定位键侧面的垂直度允差100：0.02（mm）。（3）两定位支承钉的等高允差不大于0.02mm。2.制订技术条件40整理课件 在完成夹具结构设计的全部工作之后，还需对夹具工作精度进行分析计算，即分析计算各项加工要求的夹具部分误差J，并将它与加工允差进行比较，从而判断该夹具能否可靠地保证各项加工要求，以证明所设计夹具方案的合理性。（五）夹具工作精度的分析计算41整理课件1.槽宽尺寸由铣刀直接保证，不必进行分析计算。2.槽底至工件底面的位置尺寸（620.10）mm的分析计算。其定位基准和设计基准重合，B=0，平面定位时Y=0， 故D1=0； 但工件夹紧力的作用面是B面，其对底面的垂直度允差造成的影响为D2=0.03/6550=0.023mm （其中65为工