专用夹具地设计方法

专用夹具的设计方法5、夹具体夹具体是夹具的基础件。在夹具体上，要安装组成该夹具所需要的各种元件、机构、装置，并且还必须便于装卸工件，因此夹具体应该具有一定的形状和尺寸。在加工工件的过程中，夹具体还必须承受切削力、夹紧力以及由此产生的冲击和振动，为了使夹具体不致受力变形或破坏，夹具体应该具有足够的强度和刚度。此外，加工过程中所产生的切屑，有一部分是落在夹具体上，若夹具体上切屑积聚过多，则将严重影响工件可靠的定位和夹紧，为此，在夹具体的结构设计中应该考虑便于清除切屑的要求。如果夹具体须与机床工作台或机床主轴保持正确的相对位置，则夹具体上还要设置与机床正确联接的结构。对加工中要翻转或移动的夹具体，应设置手柄或便于操作的结构。大型夹具的夹具体应设置吊装结构。在选择夹具体的毛坯制造方法时，应考虑其工艺性、结构合理性、制造周期、经济性及工厂的具体条件等。生产中用到的夹具体毛坯制造方法有铸造、焊接、锻造和装配夹具体四种。六、专用夹具的设计方法1．专用夹具设计的基本要求对机床夹具的基本要求可概括为以下四个方面：（1）保证工件加工的各项技术要求这是设计夹具最基本的要求；其关键在于正确确定定位方案和夹紧方案，合理选用与设计定位元件、夹紧装置以及对刀元件等，合适的尺寸、公差和技术要求。（2）提高生产率和降低生产成本应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的快速高效夹紧装置，如采用多件装夹，夹紧与定位联动，联动夹紧装置等，缩短辅助时间。（3）工艺性好所设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整和维修等。（4）使用性好夹具的操作应简便，省力（可采用气动、液压和气液联动等机械化夹紧装置）、安全可靠、排屑方便。2．专用夹具的设计方法和步骤（1）研究原始资料明确设计任务为明确设计任务，首先应分析研究工件的结构特点、材料、生产规模和本工序加工的技术要求以及前后工序的联系；然后了解加工所用设备、辅助工具中与设计夹具有关的技术性能和规格；了解工具车间的技术水平等。必要时还要了解同类工件的加工方法和所使用夹具的情况，作为设计的参考。（2）考虑和确定夹具的结构方案绘制结构草图确定夹具的结构方案时，主要解决如下问题：①确定工件的定位方案，设计定位装置。②确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。③确定刀具的引导方式，选择或设计引导元件或对刀元件。确定其它元件或装置的结构形式，如定位键、分度装置等。考虑各种装置、元件的布局，确定夹具体和总体结构。对夹具的总体结构，最好考虑几个方案，画出草图，经过分析比较，从中选取较合理的方案。（3）绘制夹具总图夹具总图应遵循国家标准绘制，图形大小的比例尽量取1：1，使所绘的夹具总图有良好的直观性，如工件过大时可用1：2或1：5的比例，过小时可用2：1的比例。总图中的视图应尽量少，但必须能够清楚地表示出夹具的工作原理和构造，表示各种装置或元件之间的位置关系等。主视图应取操作者实际工作时的位置，以作为装配夹具时的依据并供使用时参考。绘制总图的顺序是：先用双点划线绘出工件的轮廓外形，并显示出加工余量；把工件轮廓线视为透明体，然后按照工件的形状及位置依次绘出定位、导向、夹紧及其他元件或装置的具体结构；最后绘制夹具体，形成一个夹具整体。夹具总图上应标出夹具名称、零件编号，填写零件明细表和标题栏。其余和一般机械装配图相同。（4）确定并标注有关尺寸和夹具技术要求①在夹具总图上应标注以下几类尺寸：1）夹具外形上的最大尺寸夹具外形的最大轮廓尺寸包括长、宽、高三个方向。如果夹具有活动部分。应用双点划线画出最大活动范围，标出活动部分与处于极限位置时的尺寸。2）影响定位精度的尺寸主要指定位元件之间、工件与定位元件之间的尺寸和公差。3）影响对刀精度的尺寸和公差它们主要指刀具与对刀元件或导向元件之间的尺寸及公差，钻头与钻套内孔的配合尺寸及公差等。4）影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差它们主要是指夹具安装基面与机床相应配合表面之间的尺寸及公差。5）影响夹具精度的尺寸和公差它们主要指定位元件、对刀元件、安装基面三者之间的位置尺寸和公差。6）其它装配尺寸和公差它们主要指夹具内部各连接副的配合、各组成元件之间的位置关系等。如定位销（心轴）与夹具体的配合，钻套与夹具体的配合等，设计时可查阅有关手册。②夹具的公差在夹具设计中，除了合理设计夹具结构外，正确制订夹具的公差和技术要求，也是一项极为重要的工作内容。若夹具公差控制得过严或过松，不仅影响夹具本身的使用性能和经济性，而更重要的是直接影响产品零件的加工精度。因此，必须重视夹具公差和技术要求的制订工作。一般夹具的公差，按其是否与工件的加工尺寸公差有关，而可分为两类：1）直接与工件的加工尺寸公差有关，例如：夹具上定位元件之间（常见的一面双孔定位时定位销间的中心距）、导向对刀元件之间（孔系加工时钻套间的中心距）、导向对刀元件与定位元件之间（对刀块工作表面至定位元件工作表面间的距离）等有关尺寸公差或位置尺寸公差。这类夹具公差是与工件的加工精度密切相关，必须按工件加工尺寸的公差来决定。由于目前在误差的分析计算方面还很不完善，因此在制订这类夹具公差时，还不可能采用分析计算方法，而仍然沿用工厂在夹具设计和制造中积累的实际经验来确定。在确定这类公差时，一般可取夹具的公差为工件相应加工尺寸公差的（1/2～1/5）。在具体选取时，必须结合工件的加工精度要求、批量大小、以及工厂在制造夹具方面的生产技术水平等因素进行细致分析和统盘考虑。在夹具总装图上标注这类尺寸公差时，一律采用双向对称分布公差制。因此，在按工件加工尺寸公差来确定夹具的尺寸公差时，都必须首先将工件的尺寸公差换算成双向对称分布公差。否则，便不可能保持工件加工尺寸的精度。2）与工件加工尺寸公差无关。属于这类公差的，限于夹具内部的结构配合尺寸公差。例如：定位元件与夹具体的配合尺寸公差、夹紧机构上各组成零件间的配合尺寸公差等。这类尺寸公差主要是根据零件的功用和装配要求，而按照一般的公差配合标准来决定。③夹具的技术要求夹具总图上无法用符号标注而又必须说明的问题，可作为技术要求用文字写在总图的空白处。（5）绘制夹具零件图夹具中的非标准零件都必须绘制零件图。在确定这些零件的尺寸、公差或技术要求时，应注意使其满足夹具总图的要求。在夹具设计图纸全部绘制完毕后，设计工作没有结束。因为所设计的夹具还有待于实践的验证，只有夹具制造出来了，使用合格后才能算完成设计任务。在实际工作中，上述设计程序并非一成不变，但设计程序在一定程度上反映了设计夹具所要考虑的问题和设计经验，因此对于缺乏设计经验的人员来说，遵循一定的方法、步骤进行设计是很有益的。3．设计实例图2-131a）所示为加工摇臂零件的小头孔（）的工序简图。零件材料为45钢，毛坯为模锻件，成批生产规模，所用机床为Z525型立式钻床。（1）精度与批量分析本工序有一定的位置精度要求，属于批量生产，使用夹具加工是适当的。但考虑到生产批量不是很大，因而夹具结构应尽可能的简单，以减小夹具制造成本。（2）确定夹具的结构方案①确定定位方案，选择定位元件本工序加工要求保证的位置精度主要是中心距尺寸120±0.08mm及平行度公差0.05mm。根据基准重合原则，应选择36H7孔为主要定位基准，即工序简图中所规定的定位基准是恰当的。为使夹具结构简单，选择间隙配合的刚性心轴加小端面的定位方式（若端面B与36H7孔中心线垂直度误差较大，则端面处应加球面垫圈）。又为保证小头孔处壁厚均匀，采用活动V形块来确定工件的角向位置，如图2-131b）所示。定位孔与定位销的配合尺寸取为（定位孔，定位销）。对于工序尺寸（120±0.08）mm而言，定位基准与工序基准重合；由于定位副制造误差引起的定位误差，它小于该工序尺寸制造公差0.16的1/3。说明上述定位方案可行。②确定导向装置本工序小头孔加工的精度要求较高，一次装夹要完成钻一扩一粗铰一精铰四个工步，才能最终达到工序简图上规定的加工要求（）故采用快换钻套（机床上相应的采用快换夹头）。又考虑到要求结构简单且能保证精度，采用固定式钻模板，参考图2-131c。钻套高度，排屑空间。③确定夹紧机构理想的夹紧方式应使夹紧力作用在主要定位面上，本例中可采用可涨心轴、液塑心轴等。但这样做夹具结构较复杂，制造成本较高。为简化结构，确定采用螺旋夹紧机构，即在心轴上直接做出一段螺纹，并用螺母和开口垫圈锁紧，参考图2-131d。装夹工件时，先将工件定位孔装入带有螺母的定位销2上，接着向右移动形块5使之与工件小头外圆相靠，实现定位；然后在工件与螺母之间插上开口垫圈3，拧螺母压紧工件。④确定其他装置和夹具体为提高工艺系统的刚度，减小加工时工件的变形，应在靠近工件的加工部位（工件小头孔端面）增加辅助支承。夹具体的设计应通盘考虑，使上述各部分通过夹具体能有机地联系起来，形成一个完整的夹具。此外，还应考虑夹具与机床的连接。因为是在立式钻床上使用，夹具安装在工作台上可直接用钻套找正并用压板固定，故只需在夹具体上留出压板压紧的位置即可。又考虑到夹具的刚度和安装的稳定性，夹具体底面设计成周边接触的形式，参考图2-131e（3）绘制夹具总图（4）在夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求①根据工序简图上规定的两孔中心距要求，确定钻套中心线与定位销中心线之间的基本尺寸为120mm，其公差取零件相应尺寸（120土0.08mm）公差值的1/4，即钻套中心线与定位销中心线之间的尺寸为（120±0.02）mm；钻套中心线对定位销中