机床夹具设计步骤和实例[2]

机床夹具设计步骤和实例[2]
机床夹具设计步骤和实例[2]

第2章机床夹具设计步骤和实例

2.1机床夹具设计的基本要求和一般设计步骤

一、机床夹具设计的基本要求

1.保证工件的加工精度

专用夹具应有合理的定位方案,合适的尺寸、公差和技术要求,并进行必要的精度分析,确保夹具能满足工件的加工精度要求。

2.提高生产效率

专用夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应。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,以缩短辅助时间,提高生产效率。

3.工艺性好

专用夹具的结构应简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。

专用夹具的生产属于单件生产。当最终精度由调整或修配保证时,夹具上应设置调整或修配结构,如适当的调整间隙、可修磨的垫片等。

4.使用性好

专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠,排屑应方便,必要时可设置排屑结构。

5经济性好

除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外,还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析,以提高夹具在生产中的经济效益。

二、机床夹具设计的一般步骤

1.研究原始资料

在明确设计任务(通常在生产厂根据夹具设计任务书)后,应对以下几方面的原始资料进行研究。

(1)研究加工工件图样。了解该工件的结构形状、尺寸、材料、热处理要求,主要表面的加工精度、表面粗糙度及其他技术要求。

(2)熟悉工艺文件,明确以下内容。

①毛坯的种类、形状、加工余量及其精度。

②工件的加工工艺过程、工序图、本工序所处的地位,本工序前已加工表面的精度及表面粗糙度,基准面的状况。

③本工序所使用的机床、刀具及其他辅具的规格。

④本工序所采用的切削用量。

2.拟定夹具的结构方案

拟定夹具的结构方案包括以下几个内容。

(1)确定夹具的类型。各类机床夹具均有多种不同的类型,如车床夹具可有角铁式、圆盘式等,钻床夹其有固定式、翻转式、盖板式等,应根据工件的形状.尺寸、加工要求及重量确定合适的夹具类型。

(2)确定工件的定位方案,设计定位装置。根据六点定位原则,分析工序图上所规定的定位方案是否可取,否则应提出修改意见或提出新的方案,与有关工艺人员协商后确定。

在确定了工件的定位方案后,即可根据定位基面的形状,选取相应的定位元件及确定尺寸精度和配合公差,如平面定位可根据定位面尺寸大小及该面是否加工过(即是粗基准还是精基准)等,选取不同的支承扳、支承钉或可调支承等,内孔定位可选取相应的定位销、心轴等,而外圆柱面定位则可选取V形块或定位套等。

(3)确定工件的夹紧方式,设计夹紧装置及计算夹紧力。夹紧机构应保证工件夹紧可靠、安全、不破坏工件的定位及夹压表面的精度和粗糙度。同时夹紧机构的复杂程度应与工件的

生产类型相适应。必要时还应进行夹紧力的估算。

当采用估算法确定夹紧力的大小时,为简化计算,通常将夹具和工件看成一个刚性系统。报据工件所受切削力、夹紧力(大型工件还应考虑重力、惯性力等)的作用情况,找出加工过程中对夹紧最不利的状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力,最后再乘以安全系数作为实际所需夹紧力,即

F WK=KF W

式中F WK—实际所需夹紧力,N;

F W—在一定条件下,由静力平衡算出的理论夹紧力,N;

K—安全系数。

安全系数K可由式(2-2-2)计算,

K=K0K1K2K3K4K5K6

K0~ K6为考虑各种因素的安全系数,见表2-2-1和表2-2-2

图2-2-1为铣削加工示意,在开始铣削到切削深度最大时,引起工件绕止推支承的翻转为最不利的状态,其翻转力矩为FL,而阻止工件翻转的支承2、6上的摩擦力矩为F N2f L1+ F N1f L2,工件重力及压板与工件间的摩擦力可以忽略不计。当F N1=F N2=F W/2时,根据静力平衡条件并考虑安全系数,得

如图2-2-2所示用三爪自定心卡盘夹紧,车削时受切削合力F c、F p、F f的作用,主切削力F c形成的切削转矩为F c(d/2),使工件相对卡盘顺时针转动。F c和F p还一起以工件为杠杆,力图搬松卡爪。P f与卡盘端面反力相平衡。为简化计算,工件较短时只考虑切削转矩的影响。.若设一个卡爪的夹紧力为F w,工件与卡爪之间的摩擦因数为f,根据静力平衡条件并考虑安全系数,需要每个卡爪实际输出的夹紧力F c为

当工件的悬伸长L与夹持直径d之比L/d>0.5时,F p等力对夹紧的影响不能忽略,可以乘以修正系数K’来补偿,K’值按L/d的比值按表2-2-3选取。

常见各种夹紧形式所需的夹紧力计算及摩擦因数,分别见表2-2-4和表2-2-5。

(4)确定刀具的导向方式或对刀装置。对于钻夹具应正确地选择钻套的型式和结构尺寸,对于铣床夹具应合理地设置对刀装置,而镗夹具则应合理地选择镗套类型和镗模导向的布理方式。

(5)确定其他机构。如分度装置、装卸工件用的辅助装置等。对分度装置一般生产中应用较普遍的是机械分度装置。根据其分度方式又可分为回转式分度装置和直线移动式分度装置,其中回转式分度装置应用较多。

图2-2-3所示为钻扇形工件五个径向孔的轴向插销式分度回转钻模。工件以圆盘凸台和端面为基准,在转轴4和分度盘3上定位。再用一个小孔套在菱形销1上作角向定位。用两个钩形压板9将工件压紧在分度盘上。手柄7拨动分度销来作分度。手柄6用以锁紧或松开分度盘。这样就可以在一次装夹中,用分度来变更工位,钻出5个φ10mm的孔。

由上例可知道,回转分度装置中的关键部分是分度盘3和定位销8组成的对定机构,还有操作机构和锁紧机构。而其工作精度主要取决于对定机构的型式和制造精度。

①对定机构的类型,图2-2-4所示为按分度盘和定位销相互位置的配置情况,一般分为轴向分度[图2-2-4(a)、(b)]和径向分度[图2-2-4 (c),、(d)]两类。轴向分度定位销的运动方向与分度盘的轴线方向平行;径向分度定位销的运动方向与分度盘的回转方向垂直。

在分度装置中,分度盘上的分度孔(槽)离分度盘的中心越远,由分度孔(槽)与定位销的配合间所引起的定位误差越小。显然在定位盘直径相同的情况下,径向分度比轴向分度精度要高,但轴向分度结构紧凑,占空间位置较小,有时用轴向分度较方便。

常用的定位销有圆柱形、圆锥形和斜楔形三种,如图2-2-4所示,圆锥形和楔形定位销能消除定位销和分度孔(槽)的配合间隙,故分度精度较高。而圆柱形定位销与分度孔配合有间隙,分度精度受其影响。在圆锥形、楔形定位销的分度孔中有积存碎屑或污物,将影响其接触情况,而圆柱形不受此影响。

单斜面的定位销,当分度盘始终朝向定位平

面一边接触时,即使定位销稍有后退,不会影响

定位精度,故分度精度高,常用于精密分度装置

中。

②分度定位销的操纵机构。操纵分度定位销

动作机构很多,有手动、脚踏、气动,液动和电

动等。而手动式操纵机构按其操作方式有直拉式

和侧面操纵式等。

直拉式分度销的结构尺寸已有标准,图2-2-5所示为其中之一。导套2的右端有一横向槽,当拉出手柄4,拔出定位销1,转向90°时,则手柄上的销子3嵌入导套2端面的另一凹槽中,此时定位销停止在此位置上。分度后,将手柄转90°,由弹簧将定位销推入工作位置。

③分度盘的锁紧机构。分度装置上对定机构仅起分度定位作用。为了在工作过程中受力后分度装置不变形和损坏,保证分度角度的稳定性,分度装置一般设有使分度盘(或分度台面)锁紧的机构。

最常用的是螺压紧机构,其结构简单、工作可靠。

(6)确定夹具体的结构类型。夹具上的各种装置和元件通过夹具体连接成一个整体。因此夹具体的形状及尺寸取决于夹具各种装置的布置及夹具与机床的连接。

①对夹具体的要求。

a.有适当的精度和尺寸稳定性。

b.有足够的强度和刚度。

c.结构工艺性好。

d.排屑方便(图2-2-6为夹具体上排屑结构〕。

e.在机床上安装稳定可靠。

②夹具体毛坯的类型。

a.铸造夹具体。如图2-2-7 (a)所示,铸造夹具体的优点是工艺性好,可铸出各种复杂形状,具有较好的抗压强度、刚性和抗振性。但生产周期长,需进行时效处理,以消除内应力。

b.焊接夹具体。如图2-2-7 (b)所示,它由钢板、型材焊接而成。制造方便、生产周期短、成本低、质量小。但焊接式夹具体的热应力较大,易变形,需经退火处理,以保证夹具体尺寸的稳定性。

c.锻造夹具体。如图2-2-7(c)所示,它适用于形状简单、尺寸不大,要求强度、刚度大的场合。锻造后也需经热处理。此类夹具体应用较少。

d.型材夹具体。小型夹具体可以直接用板料、棒料、管料等型材加工装配而成。这类夹具体取材方便、生产期短,成本低、重量轻。

e.装配夹具体。如图2-2-7(d〕所示,由标准的毛坯件、零件及个别非标准件通过螺钉、销钉连接,组装而成。标准件由专业厂生产。此类夹具体具有制造成本低、周期短,精度稳定等优点,有利于夹具标准化、系列化,也便于计算机辅助设计。

三、夹具总图设计

当夹具的结构方案确定之后,就可以绘制夹具总图。一般先绘制夹具总装草图,经审

定后再绘制总装图。

1.绘制总装图的注意问题

绘制总装图时,除应遵循机械制图的规定外,还应注意夹具设计中的一些习惯与规定。

①尽可能采用的比例1∶1,以求直观不产生错觉。

②被加工工件,应用双点划线表示,在图中作透明体处理,它不影响夹具元件的投影。工件在图中只需表示其轮廓及主要表面(如定位面、夹压表面、本工序的加工表面等)。加工面的加工余量可用粗实线表示。

③视图的数量应以能完整、清晰地表示出整个结构为原则。为直观起见,一般常以操作者在加工时所面对的视图为主视图。

④工件在夹具中应处于夹紧状态。

⑤对某些在使用中位置可能变化,且范围较大的元件,如夹紧手柄或其他移动或转动元件,必要时以双点划线局部地表示出其极限位置,以便检查是否会与其他元件、部件、机未或刀具相干涉。

⑥对于铣夹具,应将刀具与刀杆用双点划线局部表示出,以检查运行时,刀具、刀杆与夹具是否发生干涉。

2.绘制夹具草图的实例

图2-2-8所示为杠杆零件图。表2-2-6为该杠杆零件的加工工艺过程。图2-2-9所示为钻孔(工序5)工序夹具的定位夹紧方案。钻孔工序的钻夹具结构草图绘制的主要过程如图2-2-10所示。

3.夹具总图上尺寸及精度、位置精度与技术要求的标注

夹具总图上应标注的尺寸和相互位置关系有如下五类。

①定位副本身的精度和定位副之间的联系尺寸及精度。如定位销工作部分的尺寸及公差,一面两销定位时两销中心距及公差,圆柱销轴线与定位平面的垂直度要求等。以上的尺寸精度和位置精度均是造成定位误差的因素。

②对刀元件或导向元件与定位元件之间的联系尺寸。如对刀块的对刀面至定位元件之间的尺寸,塞尺的尺寸;钻套中心至定位元件之间的尺寸,钻套导向孔的尺寸及精度,钻套导向孔的中心距及公差,对刀元件或导向元件与定位元件的位置精度,此时一般应以定位元件工作面为基准,但有时为了使夹具的工艺基准统一,也可取夹具的基面为基准,如钻套导向孔中心对夹具体底面的垂直度等。以上的尺寸精度和位置精度均是造成调整误差的因素。

③夹具体与机床的连接面与定位元件工件表面之间的联系尺寸。如铣夹具的定向键与铣床T形槽的配合尺寸,车床夹具安装基面(止口)的尺寸,角铁式车床夹具中心至定位元件工作面的尺寸等,夹具体与机床的连接面与定位元件的位置精度。以上的尺寸精度和位置精度是造成安装误差的因素。

④夹具外形的最大轮廓尺寸。

⑤其他配合尺寸。如定位销与夹具体的配合尺寸及公差,这类尺寸一般与加工精度无关,可按一般的机械零件设汁,或按有关资料的推荐数据。

4.公差的确定

为满足加工精度要求,夹具本身应有较高的精度,由于目前分析计算方法不够完善,因此对夹具的有关公差仍按经验来确定。如生产规模较大,要求夹具其有一定寿命时,夹具

有关公差可取得小些,对加工精度较低的夹具,则取较大的公差。一般可按以下方法选取(下

述中的δK为工件相应公差)。

①夹具上的尺寸和角度公差取(1/2~1/5) δK。

②夹具上的位置公差取(1/2~1/3) δK。

③当加工未注公差时取±0. lmm。

④未注形位公差的加工面,按GB/T1184中13级精度的规定选取。

注意夹具有关公差均应在工件公差带的中间位置,即不管工件偏差对称与否,都要将其化成双向对称偏差,然后取其值的1/2~1/5。以确定夹具上有关的基本尺寸和公差。

四、夹具精度的校核

1.夹具精度分析

为了保证夹具设计的正确性,首先要在设计图样上对夹具的精度进行分析。用夹具装夹工件进行加工时,其工序误差可用误差不等式ΔD+ΔA+ΔT+ΔG≤δK来表示。但由于各种误差均为独立的随机变量,应将各误差用概率法叠加,即

上述各项误差中,与夹具直接有关的误差为ΔD、ΔA、ΔT三项,可用计算法计算。加工方法误差具有很大的偶然性,很难精确计算,通常这项误差取1/3δK作为估算范围。即

对定位误差的分析计算教材上已作了较详细说明,下面说明安装误差和调整误差(对刀或导向误差)的分析方法。

2.夹具在机床上的安装误差ΔA

(1)车床夹具的安装误差。心轴和专用夹具在机床上的安装误差可如下确定。

①对于心轴,夹具的安装误差ΔA,就是心轴工作表面轴线对顶尖孔或者对心轴锥柄轴线的同轴度。规定这个同轴度公差后即可控制心轴安装基面(顶尖孔或锥柄)本身的误差和它对心轴工作表面的相互位置误差。

②车床专用夹具一般使用过渡盘和机床主轴连接。如表2-2-7中序号1、2所示的情况。夹具的定位面y对过渡盘安装基面E的同轴度将宜接影响加工面的同轴度。此即夹具安装误差ΔA。

当定位元件工作面与夹具回转轴线有位置尺寸要求时,如表2-2-7序号2所示,夹具上尺寸H的公差δH即为安装误差ΔA。

(2)铣床夹具的安装误差。铣床夹具依靠夹具体底面和定向键侧面与机床工作台的平面及T形槽相连接,以保证定位元件对工作台和导轨具有正确的相对位置。这类相对位置的不准确所造成的加工尺寸误差,即夹具安装误差ΔA。如图2-2-11所示,X方向加工尺寸的误差ΔA值可由夹具斜装时的偏斜角、定位元件对夹具定向键侧面的相互位置误差(见表2-2-7中序号3)和加工长度等有关参数计算出来。

夹具斜装时的偏斜角(见图2-2-11)为

用钻模加工孔时。工件孔的位置尺寸决定于钻套对定位元件的位置尺寸,此时夹具安装误差ΔA值只考虑定位元件与夹具安装基面的相互位置误差对加工尺寸的影响。如图2-2-12所示,由于夹具定位面Y对安装基面B不平行造成夹具在Z方向的线性误差为△Z,

此时夹具的倾斜角为

通过角度误差β,可换算为加工尺寸的误差。

各种夹具在机床上的安装误差ΔA之值,一般数值不大,在设计夹具时常以适当的技术要求加以限制(见表2-2-7)。

3.对刀或导向误差ΔT

夹具在机床上安装后,需要调整刀具对夹具上定位元件的位置。如果夹具上的对刀或导向装置对定位元件的位置不正确,将会导致加工表面的位置发生变化,由此而造成的加工尺寸的误差即为对刀或导向误差ΔT。

(1)使用铣夹具加工时,采用标准塞尺和对刀块进行对刀,其对刀误差为

ΔT=δs+δh

式中δs-塞尺的制造公差;

δh—对刀块工作面至定位元件的尺寸公差。

(2)在钻模上加工孔时,采用如图2-2-13

所示的导向装置时,导引孔的轴线位置误差受

下列因素的影响。

钻模板底孔至定位元件的尺寸公差δ1;

快换钻套内外圆的同轴度e1;

衬套内外圈的同轴度e2;

快换钻套和衬套的最大配合间隙X1;

刀具(引导部位)与钻套的最大配合间隙

X1;

刀具在钻套中的偏斜X2,,其值为

因各项误差不可能同时出现最大值,故对

于这些随机性误差按概率法计算。

加工短孔时以X2值替代X3值。

4.夹具精度校核实例

(1)车床夹具。图2-2-14所示为壳

体零件简图。加工φ8H7孔的主要

技术要求如下。

①孔距尺寸(60±0.02)mm(δK1

=0.04mm)。

②φ38H7孔的轴线对G面的垂

直度公差为φ0.02mm(δK2)。

③φ38H7孔的轴线对D面的平

行度公差为φ0. 02mm(δK3)。

夹具的结构与标注如图2-2-15

所示。

标注与加工尺寸(60士0.02)mm

有关的尺寸公差如下。

①定位面与夹具体找正圆中心距尺寸,取δK1/4=0.0lmm,标注为(60±0. 005) mm。

②找正圆φ272mrn对φ50mm的同轴度公差,取δK1/4=0.0lmm。

标注与工件垂直度有关的位置公差如下。

①侧定位面C对夹具体基面B的平行度.公差取如δK2/2=0.01mm。(δK2=0. 02mm)。

②定位面D对夹具体基面B的垂直度,公差取δK2=0.01mm。

标注与工件平行度有关的位置公差如下。

主要定位面D对夹具体基面B的垂直度,公差取δK3/2=0.01mm(δK3=0.02mm),其结果与上例第二项相同。

尺寸(60±0.02) mm的精度(δK1=

0.04mm)校核如下。

①△D=0(基准重合且位移误差△Y=0)。

②△T=0。

③△A1=0.0l mm(夹具体找正圆轴线至定位面D之间的尺寸公差)。

④△A2=0. 0l mm(夹具体找正圆的同轴度公差)。

⑤按式(2-2-4)算得

尺寸(60±0.02)mm精度足够,夹具设计时尺寸的公差确定合理。

δK2=0. 02mm的位置精度校核如下。

影响δK2的位置精度有两项,即测定位面C对夹具体基面B的平行度公差(0. 01 mm)和定位面D对夹具体B面的垂直公差(0.0lmm),它们分别作用在两个方向上,即

此项设计合理。

δK3=0. 02mm的位置精度校核如下。

影响δK3的因素是定位面D对夹具体基面B的垂直度公差(0.0lmm),即

此项设计也合理。

(2)铣床夹具。图2-2-16所示为衬套零件图,加工平口槽的主要技术要求如下。

①槽的深度尺寸(40±0. 05)mm(δK1=0. lmm)。

②槽平面对φ(100±0. 012) mm的轴线的平行度公差为0. 05 mm /100mrn(δK2)。

③槽至左端面距离尺寸130mm。精度为未注公差。

夹具结构与标注如图2-2-17所示。

标注与加工尺寸(40±0.05)mm(δK1=0.1mm)有关的尺寸为(37±0.01)mrn,其中对刀块

尺寸公差δK1/5=0.02mm,塞尺取30014.0-mm。

标注与工件平行度(δK2=0.05mm/100mm)有关的位置公差,即定位套φ100H6孔的轴线的对夹具体基面B的平行度公差,取δK2/5=0.02mm。

标注与加工尺寸130mm有关的尺寸为(127±0. 10) mm,塞尺取30014.0-mm。

位置公差φ100H6孔轴线对定位键侧面C的垂直度公差为0. 0l mm/ 100mm。

尺寸(40±0.05)mm(δK1=0.1mm)的精度校核如下。

故夹具尺寸公差设计合理。

校核δK2=0.05mm/100mm的位置精度如下。

故此项设计也合理。

距离尺寸130mm,精度为未注公差,一般可不必验算。

(3)钻床夹具。仅举例说明位置精度的标注方法以及对加工精度的影响。图2-2-18所示为短轴零件图。加工φ16H9孔,加工的位置精度要求如下。

①φ16H9孔对φ50h7外圆轴线的垂直度公差为0. 10rnm/100mm(δK1)。

②φ16H9孔对φ50h7外圆轴线的对称度公差为0.1mm(δK2)。

夹具的结构和位置精度的标注如图2-2-19所示。图中标注了三项位置公差。

五、绘制夹具零件图样

绘制夹具零件图样时,除应符合制图标准外,其尺寸、位置精度应与总装图上的相应要求相适应。同时还应考虑为保证总装精度而作必要的说明,如指明在装配时需补充加工等有关说明等,零件的结构、尺寸应可能标准化、规格化,以减少品种规格。

六、编写说明书

说明书的内容应包括以下几个方面。

①前言。

②原始资料阐明与分析。

③定位夹紧方案分析与论证。

④夹具精度的分析与计算。

⑤夹具总体结构分析及夹具的使用说明。

⑥其他。

第2节机床夹具设计实例

一、钻夹具的设计实例

图2-2-20所示为杠杆类零件图样。图2-2-21所示为本零件工序图。

1.零件本工序的加工要求分析

①钻、扩、铰φ10H9孔及φ11孔。

②φ10H9孔与φ28H7孔的距离为(80±0.

2)mm;平行度为0.3mm。

③φ11孔与φ28H7孔的距离为(15±0.

25)mm。

④φ11孔与端面K距离为14mm。

本工序前已加工的表面如下。

①φ28H7孔及两端面。

②φ10H9两端面。

本工序使用机床为Z5125立钻,刀具为通用

标准工具。

2.确定夹具类型

本工序所加工两孔(φ10H9和φ11),位于互

成90°的两平面内,孔径不大,工件质量较小、

轮廓尺寸以及生产量不是很大,因此采用翻转式

钻模。

3.拟定定位方案和选择定位元件

(1)定位方案。根据工件结构特点,其定位方

案如下。

①以φ28H7孔及一组合面(端面K和φ10H9一端面组合而成)为定位面,以φ10H9孔端外缘毛坯面一侧为防转定位面,限制六个自由度。这一定位方案,由于尺寸885.00 mm公差大,定位不可靠,会引起较大的定位误差。如图2-2-22(a)所示。

②以孔φ28H7孔及端面K定位,以φ11孔外缘毛坯一侧为防转定位面,限制工件六个

自由度。为增加刚性,在φ10H9的端面增设一辅助支承,如图2-2-22 (b)所示。

比较上述两种定位方案,初步确定选用图2-2-22(b)所示的方案。 (2)选择定位元件。

①选择带台阶面的定位销,作为以φ28H7孔及其端面的定位元件,如图2-2-23所示。定位副配合取6

7

28

g H 。

②选择可调支承钉为φ11孔外缘毛坯一侧防转定位面的定位元件,如图2-2-24(a)所示。也可选择如图2-2-24 (b)所示移动V 形块。考虑结构简单,现选用图2-2-24(a)所示结构。

(3)定位误差计算

①加工φ10H9孔时孔距尺寸(80±0.2)mm 的定位误差计算。

由于基准重合,故ΔB =0。

基准位移误差为定位孔(φ38021

.00

+mm)与定

位销(φ38007

.0002.0--mm)的最大间隙,故ΔY =(0.021+0. 007+0.013)mm =0.041rnm 。

由此可知此定位方案能满足尺寸(80±0.2)mm 的定位要求。 ②加工φ10H9孔时轴线平行度0.3mm 的定位误差计算。 由于基准重合,故ΔB =0。

基准位移误差是定位孔φ28H7与定位面K 间的垂直度误差。故ΔY =0. 03mm 。

此方案能满足平行度0. 3mm 的定位要求。

③加工φ11孔时孔距尺寸(15±0.25)mm 。加工φ11孔时与加工φ10H9孔时相同。

此方案能满足孔距(15±0.25) mm 的定位要求。 4.确定夹紧方案

参考夹具资料,采用M12螺杆在φ28H7孔上端面夹紧工件。 5.确定引导元件(钻套的类型及结构尺寸) ⑴对φH9孔,为适应钻、铰选用快换钻套。

主要尺寸由《机床夹具零、部件》国家标准GB/T2263-80, GB/T2265-80选取。钻孔时钻套内径φ10028

.0013.0++mm 、外径φ15012

.0001.0++mm ;衬套内径φ15034

.0014.0++mm ,衬套外径φ22028

.0015.0++mm 。钻套端面至加工面的距离取8mm 。

麻花钻选用φ9. 80

022.0-mm 。

(2)对φ11孔,钻套采用快换钻套。钻孔时钻套内径φ11034

.0016.0++mm 、外径φ18012

.0001.0++mm ,衬套内径φ18034

.0016.0++mm ,外径φ26028

.0015.0++mm ;钻套端面至加工面间的距离取12mm 。

麻花钻选用φ10. 80

027.0-mm 。

夹具设计实例

实验三:机床夹具设计 姓名:谢银飞班级:机制152班学号:72(22) 姓名:朱嘉俊班级:机制152班学号:73(23) 一.明确设计任务 1.设计任务 加工拨叉上?孔(工件材料45钢)。工件以?孔、叉口及槽在定位轴2、削边销1、?偏心轮3上定位,由偏心轮夹紧工件,并利用偏心轮楔面的作用限制工件一个自由度。本夹具采用铰链式钻模板,放松锁锁紧螺钉6,即可回转钻模板,以便于装卸工件。图1所示为拨叉钻孔工序图。? 设计在Z525立式钻床上钻拨叉零件上?的钻床夹具。 图 1 零件图 图 2 三维实体图

2.杠杆臂加工工艺分析 (1)加工要求 加工φ10 和φ13 两孔;孔距为78±;U型槽14.20+0.1对称轴线与?轴线的水平尺寸为±,垂直尺寸为两孔垂直;?对?轴线平行度公差为;φ13对φ22 轴线垂直度公差为。Φ10 孔Ra 值为,Φ13 孔Ra 值为。 (2)加工工艺由于该工序中两个孔的位置关系为相互垂直,且不在同一个平面里,要钻完 一个孔后翻转90°再钻削另一个孔,因此要设计成翻转式钻夹具。分析零件图可知,该拔叉的叉角两端面厚度薄于连接的表面,但减少了加工面,使用淬火处理提供 局部的接触硬度。叉角两端面面积相对较大,可防止加工过程中钻头钻偏,保证 孔的加工精度,及孔与叉角两端面的垂直度。其它表面加工精度较低,通过铣削、钻床的粗加工就可达到加工要求;而主要工作表面虽然加工精度相对较高,但也 可以在正常的生产条件下,采用较经济的方法保质保量地加工出来,可见该零件 工艺性好。 二.定位方案与定位元件 1.夹具设计要求 已知工件材料为45钢,毛坯为模锻件,所用机床为Z525型立式钻床,大 批生产规模。试为该工序设计一钻床夹具。 2、夹具的设计方案? 分析:? ①孔?为自由尺寸,可一次钻削保证。该孔在轴线方向的设计基准距离槽 14.20+0.1mm的对称中心线为±;在径向方向的设计基准是孔?的中心线,其对称 度要求为,该尺寸精度可以通过钻模保证。 ②孔:、槽14.20+0.1mm和拨叉槽口510+0.1mm是已完成的尺寸,钻孔?。 ③立钻Z525的最大钻孔直径为?25mm,主轴端面到工作台面的最大距离H 为700mm,工作台面尺寸为375mm×500mm,其空间尺寸完全能够满足夹具的布 置和加工范围的要求。 ④本工序为单一的孔加工,夹具可采用固定式。 方案设计:? 1、定位基准的选择:为了保证孔?对基准孔?垂直并对该孔中心线的对称度 符合要求,应当限制工件X的平移、Y轴旋转、Z轴旋转,三个自由度;为保证孔?处于拨叉的对称面内且不发生扭斜,应当限制Y轴旋转自由度; 根据零件的构造,最容易想到的是以Φ22mm 的孔为定位基准,这样可以 避免基准不重合误差,同时可以限定四个自由度;用Φ22 孔口端面(底面) 限定零件的上下移动的自由度;用φ10 孔附近圆柱表面限定零件沿Φ22 中心 线转动的自由度就可以实现完全定位。 φ10 孔附近为悬壁梁结构,加工时容易变形,在φ10 孔口端面(底面)设辅助 支承,用来增加零件的刚性。

机床夹具设计的基本步骤

第七节机床夹具设计的基本步骤 夹具设计的基本步骤: 1. 研究原始资料,明确设计任务; 2. 确定夹具的结构方案 3. 绘制夹具总图 4. 确定并标注有关尺寸和夹具技术要求 5. 绘制夹具零件图 明确设计任务: 1. 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 2. 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; 3. 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 确定夹具的结构方案,主要考虑以下问题: 1.根据六点定位原理确定工件的定位方式,并设计相应的定位装置; 2.确定刀具的导引方法,并设计引导元件和对刀装置; 3.确定工件的夹紧方案并设计夹紧装置; 4.确定其它元件或装置的结构形式,如定向键、分度装置等; 5.考虑各种装置、元件的布局,确定夹具的总体结构; 6.对夹具的总体结构,最好考虑几个方案,经过分析比较,从中选取较合理的方案。 绘制总装图的顺序是: 1.用双点划线绘出工件的轮廓外形,示意出定位基准面和加工面的位置; 2.把工件视为透明体,按照工件的形状和位置依次绘出定位、夹紧、导向及其它元件和装置的具体结构; 3.最后绘制夹具体,形成一个夹具整体。 五类尺寸和四类技术要求: 五类尺寸:包括夹具外形轮廓尺寸、工件与定位元件间的联系尺寸、夹具与刀具的联系尺寸、夹具与机床联系部分的联系尺寸、夹具内部的配合尺寸。 四类技术要求:包括定位元件之间的定位要求、定位元件与连接元件和(或)夹具体底面的相互位置要求、导引元件和和(或)夹具体底面的相互位置要求、导引元件与定位元件间的相互位置要求。

机床夹具设计课程设计

机床夹具设计课程设计 Company Document number:WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

机床夹具设计课程设计说明书课题名称: 机床夹具设计 专业:机械设计制造及其自动化 班级:13机械一班 姓名:阮吴祥 学号: 指导老师:张秀香 2017年 1月

目录 一、机床夹具课程设计任务书 (1) 二、机床夹具课程设计说明书 (2) 1.对加工件进行工艺分析 (2) 2.定位方案设计 (2) 3.导引方案设计 (4) 4.夹紧方案设计 (5) 5.夹具体设计 (6) 6.其它装置设计 (6) 7.技术条件制定 (6) 8.夹具工作原理(操作)简介 (6) 9.设计心得 (7) 三、参考文献 (8) 四、附录 (9)

一、机床夹具课程设计任务书

二、机床夹具课程设计说明书 1、对加工件进行工艺分析: 零件名称为通孔套,为铸件,本工序铣削加工直径22mm的孔,设计手动钻绞孔专用夹具。工件已加工过的孔径为φ22mm,厚度为50mm。 在加工槽时,槽的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高,由铣削直接加工就可以达到要求,其中槽的宽度由刀具的尺寸保证,槽的深度尺寸和位置精度由设计的夹具来保证。槽的位置包括如下两方面要求: 加工槽的宽度为12mm,且两个侧面相对于中心面A对称度; 加工槽的深度为30±。 2、定位方案设计: 根据加工孔两侧面相对于中心面对称要求,需要限制工件X方向转动自由度、Y方向转动自由度和Z方向转动自由度;根据加工孔宽度和深度要求,需要限制工件X方向移动自由度和Z方向移动自由度。但考虑到加工时工件定位的稳定性,可以将六个自由度全部限制。 工件相对中心面对称,要实现加工孔两侧面相对中心面对称的要求,且根据基准重合的原则应选A面作为定位基准,但A面实际不存在,故可选工件的两侧面M或N的任一面作为定位基准,限制三个不定自由度,此为第一定位基准。

机床夹具设计课程设计

机床夹具设计课程设计 说明书 设计题目:钻床夹具设计 系别:机械与电子工程学院 专业:机械设计制造及其自动化

前言 夹具是机械加工不可缺少的部件,在机床技术向高速、高效、精密、智能、复合、 环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 本次的设计任务是加工零件(板件)上的两个孔。零件属于大批量生产,钻孔要 求精度高,所以需要设计一个专用夹具,保证零件加工质量。由于夹具的利用率高, 经济性好,使用元件的功能强而且数量少,配套费用低,降低生产成本;采用夹紧装 置,缩短停机时间,提高生产效率。 设计钻床夹具,首先要分析加工零件的技术要求,运用夹具设计的基本原理和方 法,拟定夹具设计方案;在满足加工精度的条件下,合理的进行安装、定位、夹紧; 完成草图后考虑零件间的连接关系和螺钉、螺母、定位销等的固定方式,设计合理结 构实现零部件间的相对运动,根据零件要求选择材料。 完成钻床夹具的所有设计后,用 AutoCAD进行二维图的绘制,首先画好零件图,最 后进行装配,标注相关尺寸及技术要求,并用 Pro/ENGINEER绘制最终三维效果图,最 终进行说明书,任务书的撰写、整理、修改完成设计任务。

目录 第一章对加工零件的工艺分析 .......................................................错误!未定义书签。 1.1夹具设计 ...........................................................................错误!未定义书签。 1.2零件分析 ...........................................................................错误!未定义书签。 1.2.1零件图 (1) 1.2.2加工零件图分析 (2) 第二章定位方案及误差分析 ...........................................................错误!未定义书签。 2.1拟定定位方案 .....................................................................错误!未定义书签。 2.1.1定位方案拟定 (2) 2.1.2定位方案选定 (2) 2.2定位误差分析 .....................................................................错误!未定义书签。 2.2.1相关概念 (3) 2.2.2定位误差分析 (4) 第三章对刀导向方案 .......................................................................错误!未定义书签。 3.1对刀导向方案 .....................................................................错误!未定义书签。 3.2对刀导向元件详细参数 .....................................................错误!未定义书签。 第四章夹紧方案及夹紧力分析 (5) 4.1 夹紧方案分析 .............................................................................错误!未定义书签。 4.2夹紧力分析 .........................................................................错误!未定义书签。 4.2.1夹紧力估算 .....................................................................错误!未定义书签。 第五章夹具体设计及连接元件选型 ...............................................错误!未定义书签。 5.1夹具体设计 ..........................................................................错误!未定义书签。 5.2连接元件选型 ......................................................................错误!未定义书签。 5.2.1标准件 .............................................................................错误!未定义书签。 5.2.2非标准件 .........................................................................错误!未定义书签。 第六章夹具零件图和装配图及标注 ...............................................错误!未定义书签。 6.1零件图 (8) 6.2钻模板零件图 ...................................................................................................... 1 1 6.3装配图 .................................................................................................................. 2 1第七章三维效果图...........................................................................错误!未定义书签。 14 总结 .................................................................. 14 参考文献 ..............................................................

机床夹具设计步骤和实例

机床夹具设计步骤和实例 Prepared on 22 November 2020

第2节机床夹具设计实例 一、钻夹具的设计实例 图2-2-20所示为杠杆类零件图样。图2-2-21所示为本零件工序图。 1.零件本工序的加工要求分析 ①钻、扩、铰φ10H9孔及φ11孔。 ②φ10H9孔与φ28H7孔的距离为(80±0. 2)mm;平行度为。 ③φ11孔与φ28H7孔的距离为(15±0. 25)mm。 ④φ11孔与端面K距离为14mm。 本工序前已加工的表面如下。 ①φ28H7孔及两端面。 ②φ10H9两端面。 本工序使用机床为Z5125立钻,刀具为通用标准工具。 2.确定夹具类型 本工序所加工两孔(φ10H9和φ11),位于互成90°的两平面内,孔径不大,工件质量较小、轮廓尺寸以及生产量不是很大,因此采用翻转式钻模。 3.拟定定位方案和选择定位元件 (1)定位方案。根据工件结构特点,其定位方案如下。 ①以φ28H7孔及一组合面(端面K和φ10H9一端面组合而成)为定位面,以φ10H9孔端外缘毛坯面一侧为防转定位面,限制六个自由度。这一定位方案,由于尺寸885.0 mm 公差大,定位不可靠,会引起较大的定位误差。如图2-2-22(a)所示。

②以孔φ28H7孔及端面K 定位,以φ11孔外缘毛坯一侧为防转定位面,限制工件六个自由度。为增加刚性,在φ10H9的端面增设一辅助支承,如图2-2-22 (b)所示。 比较上述两种定位方案,初步确定选用图2-2-22(b)所示的方案。 (2)选择定位元件。 ①选择带台阶面的定位销,作为以φ28H7孔及其端面的定位元件,如图2-2-23所示。定位副配合取6 7 28 g H φ。 ②选择可调支承钉为φ11孔外缘毛坯一侧防转定位面的定位元件,如图2-2-24(a)所示。也可选择如图2-2-24 (b)所示移动V 形块。考虑结构简单,现选用图2-2-24(a)所示结构。 (3)定位误差计算 ①加工φ10H9孔时孔距尺寸(80±mm 的定位误差计算。 由于基准重合,故ΔB =0。 基准位移误差为定位孔(φ38021.00+mm)与定位销(φ38007 .0002.0--mm)的最大间隙,故ΔY =+0. 007+mm =。 由此可知此定位方案能满足尺寸(80±mm 的定位要求。 ②加工φ10H9孔时轴线平行度的定位误差计算。 由于基准重合,故ΔB =0。 基准位移误差是定位孔φ28H7与定位面K 间的垂直度误差。故ΔY =0. 03mm 。 此方案能满足平行度0. 3mm 的定位要求。 ③加工φ11孔时孔距尺寸(15±mm 。加工φ11孔时与加工φ10H9孔时相同。

《机床夹具设计》课后作业2

【课后作业】2 、填空题 (1) 由刚体运动的规律可知,在空间一个自由刚体有且仅有六个自由度。 (2) 工件在夹具中定位时,若几个定位支承点重复限制同一个或几个自由度, 称为过定位。 (3) 要确定零件上点、线、面的位置,必须以一些指定的点、线、面作为依据, 这些作为依据的点、线、面称为基准。 (4) 工艺基准是指在制造零件和装配机器的过程中所使用的基准。工艺基准又 分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。 (5) 在最初的每一道工序中,只能用毛坯上未经加工的表面作为定位基准,这 种定位基准称为粗基准。经过加工的表面所组成的定位基准称为精基准。 根据定位误差分析计算的结果,便可看出影响定位误差的因素,从而找到 减小定位误差 和提高夹具工作精度的途径。 (9)实际生产中,常用几个定位元件组合起来同时定位工件的几个定位面,以 达到定位要求,这就是组合面定位。 (10)定位基准的选择应尽可能遵循基准重合原则,并尽量选用精基准定位。 、选择题 (1) 在机械制造中,工件的 6个自由度全部被限制而在夹具中占有完全确定的 唯一位置,称为【A 】定位。 A.完全 B.不完全 C.过定位 D.欠定位 (6) 工件以圆孔定位时,心轴用来定位回转体零件。 (7) 工件以外圆柱面定位有支承定位和定心定位两种。 (8)

(2)加工时确定零件在机床或夹具中位置所依据的那些点、线、面称为【B】基准,即确定被加工表面位置的基准。 A.工序 B.定位 C.测量 D.装配 (3)在机械加工中,支承板与支承钉的结构已经标准化,其对工件定位基面的 形状通常是【A】。 A.平面 B.外圆柱面 C.内孔 D.锥面 (4)常见典型定位方式很多,当采用宽V形块或两个窄V形块对工件外圆柱面 定位时,限制自由度的数目为【D】个。 A.1 B.2 C.3 D.4 (5)工件在夹具中定位时,由于定位误差由基准不重合误差也B和基准位移纠组 成。因此,有以下【ABCD】种情况。 A.当人B =0卫丫工0时,产生定位误差的原因是基准位移,故 B.当 A B H 0严丫 = 0时,产生定位误差的原因是基准不重合, C.当也B 工0,也丫=0时,如果工序基准不在定位基准面上,则 D.当人B 工0严丫 = 0时,如果工序基准在定位基面上,则 A D = A 丫 -也B 三、简答题 1?简述六点定位原理、完全定位、不完全定位、欠定位及过定位的基本概念,并 举例说明。 答:(1)六点定位原理:在夹具中采用合理的六个定位支承点,与工件的定位 基准相接触,来限制工件的六个自由度,称为六点定位原理。 (2)完全定位:工件的六个自由度全部被限制而在夹具中占有完全确定的位置。 举例:在长方体上加工不通孔,属于完全定位。

典型机床夹具及其设计要点

典型机床夹具及其设计要点 1.车床夹具 车床夹具大部分是安装在机床的主轴上,用于加工回转成形面。 (1)车床夹具的结构类型及特点 1)角铁式车床夹具主要用在工件形状复杂,被加工表面的轴线与定位基面呈平行关系或构成一定角度。 图2-33为开合螺母车削工序图。图2-34是加工上述工件的车床夹具。 图2-33 开合螺母车削工序图 图2-34 角铁式车床夹具 2)心轴类车床夹具适合于工件以孔为定位基准的车削或磨削等工序中。 3)花盘式车床夹具对形状复杂的工件,在加工一个或几个与基准平面垂直的孔时,就可采用此类夹具。图2-35为齿轮泵壳体的加工工序图。图2-36为车齿轮泵壳体两孔的花盘式车床夹具。

图2-35 齿轮泵壳体工序图 图2-36 车齿轮泵壳体两孔的花盘式车床夹具 (2)车床夹具的设计要点 1)定位装置的设计加工回转表面时,要求工件加工面的轴线与车床主轴的旋转轴线重合,夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。 2)夹紧装置的设计夹紧力必须足够,自锁性要好。 3)车床夹具与车床主轴的联接要求夹具的回转轴线与车床主轴轴线有尽可能高的同轴度。夹具与车床主轴的联接方式有:采用锥柄联接;采用过度盘联接。 4)夹具总体结构设计夹具的外形尺寸应尽量小,重心与回转轴线重合,以减小离心力和回转力矩的影响。悬伸长度L域外轮廓直径D之比为: D≤150mm的夹具,L/D≤1.25; D=150~300mm的夹具,L/D≤0.9; D≥300mm的夹具,L/D≤0.6。

(2)弹性斜定心夹紧机构利用定位、夹紧元件的均匀弹性变形来实现定心夹紧的.这种机构定心精度高,但变形量小,夹紧行程小,只适用于精加工中.根据弹性元件不同,有膜片夹具、碟形弹簧夹具、液压塑料薄壁套筒夹具等类型。

《机床夹具设计》机床夹具概述.pdf

模块1机床夹具概述 【知识目标】 机床夹具的基本概念; 机床夹具的基本结构及其分类方法; 机床夹具的发展方向。 【技能目标】 掌握生产一线工件在机床夹具中的装夹方法; 能够辨别生产一线常见的机床夹具类型; 初步具备辨识常见机床夹具的能力。 用来固定加工对象,使其处于正确位置,以接受加工或检测的装置,统称为夹具。它广泛地应用于机械制造过程中,如焊接过程中用于拼焊的焊接夹具,零件检验过程中用的检验夹具,装配过程中用的装配夹具,机械加工过程中用的机床夹具等,都属于这一范畴。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。机床夹具就是在机床上用以装夹工件(和引导刀具)的一种装置,其作用是将工件定位,以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置,并把工件可靠地夹紧。在现代生产中,机床夹具是一种不可缺少的工艺装备,它直接影响着零件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。本模块所讲述的仅限于机床夹具,以后简称为夹具。 【任务描述】 如图1-1所示为生产一线常见的钻床夹具示意图,试分析如何正确去使用该夹具。 图1-1生产一线常见的钻床夹具示意图 1—钻模板;2—压紧螺母;3—压板;4—工件;5—长方形基础板; 6—方形支撑;7—V型块 【任务分析】 图1-1是生产一线常见的钻床夹具示意图,要正确使用该夹具,必须明确该夹具的基本组成、工作原理、工作特性以及装夹方式。要想进一步了解并认识此夹具的设计过程及其在 生产中的作用,就要学习本模块的内容。 【任务引导】 (1)该钻床夹具在生产中有什么作用? (2)该钻床夹具作为机床夹具的典型代表,其基本组成是什么?

(3)便于认识和更好的使用机床夹具,如何对机床的夹具进行分类? (4)生产一线对机床夹具还有什么新的要求? (5)在生产实习时,应对常见机床夹具的基本结构及其分析有所认识。 【知识准备】 学习情境 1.1机床夹具 1.1.1机床夹具的基本概念 工件在机床上进行加工时,为了保证其精度要求,工件的加工表面与刀具之间必须保持 一定的位置关系。机床夹具就是机床上用以装夹工件和引导刀具的一种装置。其作用是将工件定位,以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置,并把工件可靠地夹紧。 因此,工件必须借助于夹具占有正确位置。夹具是指夹持工件的工具,如卡盘、顶尖、 平口钳等。刀具也必须借助于辅具使其保持一定位置。辅具是指夹持刀具的工具,如钻夹头、丝锥夹头及刀夹等,如图1-2所示为丝锥夹头。 图1-2丝锥夹头 1.1.2机床夹具在机械加工中的作用 在机械加工中,工件通过定位元件在夹具中占有正确的位置,工件和夹具通过连接元件 在机床上占有正确位置,工件和夹具通过对刀元件相对于刀具占有正确位置,从而保证了工件相对于机床位置正确、工件相对于刀具位置正确,最终保证工件的加工要求。因此,机床夹具在机械加工中应具有以下作用: 1.能稳定地保证工件的加工精度 使用机床夹具来对工件定位,可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置。工件的位置精度完全由夹具保证,不受工人技术水平的影响,使一批工件的加工精度趋于一致, 保证工件加工精度高且稳定。 2.能减少辅助工时,提高劳动生产率 由于机床夹具的存在,无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧,显著地减少了辅助工时;用夹具装夹工件提高了工件的刚性,因此,可增大切削用量;可以使用多件、多工位夹具装 夹工件,并采用高效夹紧机构,这些因素均有利于提高劳动生产率。另外,采用夹具后,产 品质量稳定,废品率下降,可以安排技术等级较低的工人,明显降低了生产成本。 3.能扩大机床的使用范围,实现“一机多能” 根据加工机床的成形运动,附以不同类型的夹具,即可扩大机床原有的工艺范围。例如,在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模,就可以进行箱体零件的镗孔加工了。 4.能减轻工人的劳动强度 用夹具装夹工件方便、快速,当采用液压、气动等夹紧装置时,可减轻工人的劳动强度。

机床夹具设计步骤和实例

机床夹具设计步骤和实例

第2节机床夹具设计实例 一、钻夹具的设计实例 图2-2-20所示为杠杆类零件图样。图2-2-21所示为本零件工序图。 nhuH?> 36-訂 ^5 0 0 +£* 出 ? 外 一 一 益 殳 」 ? 16 逹," _ . 一 T P25H?\ 图2-?-21杠杆工序图

1零件本工序的加工要求分析 ①钻、扩、铰? 10H9 孔及? 11孔。 ②? 10H9 孔与? 28H7 孔的距离为(80 ± 0. 2)mm ;平行度为0.3mm。 ③0 11孔与0 28H7孑L的距离为(15 ± 0. 25)mm。 ④0 11孔与端面K距离为14mm。 本工序前已加工的表面如下。 ①0 28H7孔及两端面。 ②0 10H9两端面。 本工序使用机床为Z5125立钻,刀具为通用标准工具。 2?确定夹具类型 本工序所加工两孔(0 10H9和0 11),位于互 成90°的两平面内,孔径不大,工件质量较小、 轮廓尺寸以及生产量不是很大,因此采用翻转式 钻模。 3 .拟定定位方案和选择定位元件 (1)定位方案。根据工件结构特点,其定位方案如下。 ①以0 28H7孔及一组合面(端面K和0 10H9 一端面组合而成)为定位面,以0 10H9孔端外缘毛坯面一侧为防转定位面,限制六个自由度。这

一定位方案,由于尺寸8&"5mm公差大,定位不可靠,会引起较大的定位误差。如图2-2- 22(a) 所示。 011 y ■■I I 耳■ I BE) 2-2-22定位夹蛍方秦 ②以孔$ 28H7孔及端面K定位,以? 11孔外 缘毛坯一侧为防转定位面,限制工件六个自由 度。为增加刚性,在$ 10H9的端面增设一辅助支承,如图2-2-22 (b)所示。 比较上述两种定位方案,初步确定选用图 2-2-22(b)所示的方案。 (2)选择定位元件。 ①选择带台阶面的定位销,作为以 $ 28H7孔 及其端面的定位元件,如图2-2-23所示。定位副配合取28竺。 g6

机床夹具设计(实例)

机床夹具设计(实例) 图3-2所示为CA6140车床上接头的零件图。该零件系大批量生 产,材料为45号钢,毛坯采用模锻件。现要求设计加工该零件上尺 寸为28H11的槽口所使用的夹具。 图3-2 CA6140车床上接头的零件图 零件上槽口的加工要求是:保证宽度28H11,深度40mm,表面粗糙度侧面为Ra3.2μm,底面为Ra6.3μm。并要求两侧面对孔ф20H7的轴心线对称,公差为0.1mm;两侧面对孔ф10H7的轴心线垂直,其公差为0.1mm。 零件的加工工艺过程安排是在加工槽口之前,除孔ф10H7尚未进行加工外,其他各面均已加工达到图纸要求。槽口的加工采用三面 刃铣刀在卧式铣床上进行。 工件装夹方案的确定,首先应考虑满足加工要求。槽口两侧面之 间的宽度28H11取决于铣刀的宽度,与夹具无关,而深度40mm则由调整刀具相对夹具的位置保证。两侧面对孔ф10H7轴心线的垂直度要求,因该孔尚未进行加工,故可在后面该孔加工工序中保证。为此, 考虑定位方案,主要应满足两侧面与孔ф20H7轴心线的对称度要求。 根据基准重合的原则,应选孔ф20H7的轴心线为第一定位基准。由 于要保证一定的加工深度,故工件沿高度方向的不定度也应限制。此 外,从零件的工作性能要求可知,需要加工的两侧面应与已加工过的 两外侧面互成90度,因此在工作定位时还必须限制绕孔ф20H7的轴心线的不定度。故工件的定位基准的选择如图3.3所示,除孔ф20H7(限制沿x,y轴和绕x,y轴的不定度)之外,还应以一端面(限制 沿z轴的不定度)和一外侧面(限制绕z轴的不定度)进行定位,共

限制六个不定度,属于完全定位。 工件定位方案的确定除了考虑加工要求外,还应结合定位元件的 结构及夹紧方案实现的可能性而 予以最后确定。 Z对接头这个零件,铣槽口工序 的夹紧力方向,不外乎是沿径向 或沿轴向两种。如采用如图3.4 (a)所示的沿径向夹紧的方案,X由于ф20H7孔的轴心线是定位基 准,故必须采用定心夹紧机构, X Y 以实现夹紧力方向作用于主要定位基面。但孔ф20H7的直径较小,受结构限制不易实现,因此,采用如图3.4(b)所示的沿轴向夹紧的方案较为合适。 在一般情况下,为满足夹紧力应主要作用于第一定位基准的要求, 就应将定位方案改为以上端面A作为第一定位基准。此时,ф20H7孔轴心线以及另一外侧面则为第二,第三定位基准。若以上端面A为主要定位基准,虽然符合“基准重合”原则,但由于夹紧力需自下而 上布置,将导致夹具结构复杂化。 考虑到孔ф20H7下端面B及端台C均是在 一次装夹下加工的,它们之间有一定的位置 精度,且槽口深度尺寸40mm为一般公差,故 改为以B或C面为第一定位基准,也能满足 加工要求。为使定位稳定可靠,故宜选取面 积较大的C面为第一定位基准。定位元件则可相应选取一个平面(限

机床夹具设计步骤和实例

第2节机床夹具设计实例 一、钻夹具的设计实例 图2-2-20所示为杠杆类零件图样。图2-2-21所示为本零件工序图。 1.零件本工序的加工要求分析 ①钻、扩、铰φ10H9孔及φ11孔。 ②φ10H9孔与φ28H7孔的距离为(80±0. 2)mm;平行度为0.3mm。 ③φ11孔与φ28H7孔的距离为(15±0. 25)mm。 ④φ11孔与端面K距离为14mm。 本工序前已加工的表面如下。 ①φ28H7孔及两端面。 ②φ10H9两端面。 本工序使用机床为Z5125立钻,刀具为通用 标准工具。 2.确定夹具类型 本工序所加工两孔(φ10H9和φ11),位于互 成90°的两平面,孔径不大,工件质量较小、轮 廓尺寸以及生产量不是很大,因此采用翻转式钻 模。 3.拟定定位方案和选择定位元件 (1)定位方案。根据工件结构特点,其定位方 案如下。

①以φ28H7孔及一组合面(端面K 和φ10H9一端面组合而成)为定位面,以φ10H9孔 端外缘毛坯面一侧为防转定位面,限制六个自由度。这一定位方案,由于尺寸885 .00+mm 公 差大,定位不可靠,会引起较大的定位误差。如图2-2-22(a)所示。 ②以孔φ28H7孔及端面K 定位,以φ11孔外缘毛坯一侧为防转定位面,限制工件六个自由度。为增加刚性,在φ10H9的端面增设一辅助支承,如图2-2-22 (b)所示。 比较上述两种定位方案,初步确定选用图2-2-22(b)所示的方案。 (2)选择定位元件。 ①选择带台阶面的定位销,作为以φ28H7孔及其端面的定位元件,如图2-2-23所示。定位副配合取6 7 28 g H φ。

机床夹具设计方案

机床夹具设计 夹具设计一般是在零件的机械加工工艺制定之后,按照某一工序的具体要求进行的。 夹具设计质量的高低应以能稳定地保证工件的加工精度,达到加工的生产效率要求,成本低,排屑方便,操作安全省力和制造维护容易等为衡量指标。 一、机床夹具设计的基本要求 基本要求:一个优良的机床夹具,必须满足下列 1、保证工件的加工精度 保证工件加工精度的关键在于正确地选定定位基准、定位方法、定位元件以及夹紧装置,确定合适的夹具尺寸、公差和计数要求,并进行必要的夹具精度分析。同时还要注意夹具中其他零部件的结构对工件加工精度的影响,确保夹具能满足工件的加工精度要求。 2、工艺性能好 专用夹具应尽可能地采用标准元件和标准结构,力求结构简单,制造容易,便于装配、检验和维修。当夹具最终精度由调整或修配保证时,夹具上应设置适当的调整间隙和可修磨的垫片等调整或修配结构。 3、达到加工的生产效率要求 专用夹具的复杂程度应与生产批量相适应,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装夹机构,以缩短辅助生产时间,提高生产效率。 4、使用性能好 专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。应尽可能采用气动、液压等快速高效夹紧装置,以减轻操作者的劳动强度。 夹具的操作位置应符合操作工人的操作习惯。 专用夹具应排屑方便,必要时应设置排屑结构,防止切屑破坏工件的正确定位和损坏刀具,防止切屑热量引起工艺系统变形。 5、经济性好 除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外,还应根据生产批量对夹具进行必要的经济分析,以提高夹具在生产中的经济效益。 保证工件的加工精度是最重要的。在此前提下,要处理好其以上基本要求中他要求

《机床夹具设计》期末考试试卷答案

2009—2010学年第二学期《机床夹具设计》期末考试试卷A 卷答 案 一、 填空题:(每空2分,共 计30分) 1、工件六个自由度完全限制称为完全定位,按加工要求应限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位,夹具上的两个或两个以上的定位元件重复约束同一个自由度的现象,称为过定位。 2、夹紧机构被称为基本夹紧机构的有斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构和偏心轮夹紧机构。 3、工件在夹具中造成定位误差的原因为基准位移误差和基准不重合误差两种。 4、工件的装夹指的是工件的定位和夹紧。 5、斜楔自锁条件是: 21Φ+Φ<α手动夹紧机构一般取α=6度~8度。 6、夹紧装置主要由动力源装置、传力机构、夹紧元件三部分组成。 二、 判断题:(每题1分,共 计10分) 1、零件在加工工艺过程中采用的基准称为工艺基准。(√) 2、在零件图上,用以表达相关 尺寸的基准称为设计基准。(×) 3、欠定位在实际生产中是允许出现的(×) 4、辅助支撑可以提高工件的装 5、定位误差是由于夹具定位元件制造不准确所造成的加工误差(×) 6、夹具装夹广泛应用于各种生产类型(√) 7、组合夹具特别适用于新产品的试制(√) 8、专用夹具是专为某一工件的某道工序的加工而设计制造的夹具(√) 9、圆偏心轮夹紧机构,夹紧行程大、自锁可靠性强。(×) 10、螺旋夹紧机构,夹紧可靠, 自锁性能好,夹紧力和夹紧行程大。(√) 三、多项选择(每题2分共20分) 1、造成定位误差的原因是:(ac )。 a 、定位基准与工序基准不 姓名 ----------------------------- 班级 -----------------------学 号

机床夹具设计

机床夹具设计 机自0802 郑顺欣 摘要:零件在工艺规程制定后,要按工艺规程的顺序进行加工。加工中除了需要机床,刀具,量具外,成批生产时还需要机床夹具。他们是机床和工件之间的连接装置,使工件相对于机床或刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度,所以机床夹具设计是装备设计中一项重要的工作,是加工过程中最活跃的因素之一。夹具在机床应用中占很高的地位.夹具最早出现在18世纪后期。 关键词:机床夹具车床铣床加工零件定位原理: 1.机床夹具的现状 国际生产研究协会的统计表明,目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。中国国际模具网 现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代,以适应市场的需求与竞争。然而,一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具,一般在具有中等生产能力的工厂里,约拥有数千甚至近万套专用夹具;另一方面,在多品种生产的企业中,每隔3~4年就要更新50~80%左右专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为10~20%左右。特别是近年来,数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统(fms)等新加工技术的应用,对机床手轮夹具提出了如下新的要求:1)能迅速而方便地装备新产品的投产,以缩短生产准备周期,降低生产成本; 2)能装夹一组具有相似性特征的工件; 3)能适用于精密加工的高精度机床夹具; 4)能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具; 5)采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置,以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率;

6)提高机床夹具的标准化程度。 2.现代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。 (1)标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准:gb/t2148~t2259-91以及各类通用夹具、手轮、组合夹具标准等。机床夹具的标准化,有利于夹具的商品化生产,有利于缩短生产准备周期,降低生产总成本。 (2)柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似,它是指机床夹具通过调整、组合等方式,以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有:工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有:组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要,扩大夹具的柔性化程度,改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构,发展可调夹具结构,将是当前夹具发展的主要方向。 (3)精密化随着机械产品精度的日益提高,势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多,例如用于精密分度的多齿盘,其分度精度可达±0.1";用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘,其定心精度为5μm。 (4)高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间

机床夹具设计步骤和实例

机床夹具设计步骤和实 例 Company Document number:WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

第2节机床夹具设计实例 一、钻夹具的设计实例 图2-2-20所示为杠杆类零件图样。图2-2-21所示为本零件工序图。 1.零件本工序的加工要求分析 ①钻、扩、铰φ10H9孔及φ11孔。 ②φ10H9孔与φ28H7孔的距离为(80±0. 2)mm;平行度为。 ③φ11孔与φ28H7孔的距离为(15±0. 25)mm。 ④φ11孔与端面K距离为14mm。 本工序前已加工的表面如下。 ①φ28H7孔及两端面。 ②φ10H9两端面。 本工序使用机床为Z5125立钻,刀具为通用标准工具。 2.确定夹具类型 本工序所加工两孔(φ10H9和φ11),位于互成90°的两平面内,孔径不大,工件质量较小、轮廓尺寸以及生产量不是很大,因此采用翻转式钻模。 3.拟定定位方案和选择定位元件 (1)定位方案。根据工件结构特点,其定位方案如下。 ①以φ28H7孔及一组合面(端面K和φ10H9一端面组合而成)为定位面,以φ10H9孔端外缘毛坯面一侧为防转定位面,限制六个自由度。这一定位方案,由于尺寸885.0 mm 公差大,定位不可靠,会引起较大的定位误差。如图2-2-22(a)所示。

②以孔φ28H7孔及端面K 定位,以φ11孔外缘毛坯一侧为防转定位面,限制工件六个自由度。为增加刚性,在φ10H9的端面增设一辅助支承,如图2-2-22 (b)所示。 比较上述两种定位方案,初步确定选用图2-2-22(b)所示的方案。 (2)选择定位元件。 ①选择带台阶面的定位销,作为以φ28H7孔及其端面的定位元件,如图2-2-23所示。定位副配合取6 7 28 g H φ。 ②选择可调支承钉为φ11孔外缘毛坯一侧防转定位面的定位元件,如图2-2-24(a)所示。也可选择如图2-2-24 (b)所示移动V 形块。考虑结构简单,现选用图2-2-24(a)所示结构。 (3)定位误差计算 ①加工φ10H9孔时孔距尺寸(80±mm 的定位误差计算。 由于基准重合,故ΔB =0。 基准位移误差为定位孔(φ38021.00+mm)与定位销(φ38007 .0002.0--mm)的最大间隙,故ΔY =+0. 007+mm =。 由此可知此定位方案能满足尺寸(80±mm 的定位要求。 ②加工φ10H9孔时轴线平行度的定位误差计算。 由于基准重合,故ΔB =0。 基准位移误差是定位孔φ28H7与定位面K 间的垂直度误差。故ΔY =0. 03mm 。 此方案能满足平行度0. 3mm 的定位要求。 ③加工φ11孔时孔距尺寸(15±mm 。加工φ11孔时与加工φ10H9孔时相同。

机床夹具设计习题答案

1.1定位原理及定位误差计算 1. 2. 答: a.不完全定位,限制了x r y u r z r 和)y z ) ,合理 b.完全定位,六个自由度都限制了,合理 c.过定位,x r 重复定位,可将左顶尖去除或者改为自由顶尖 3.在阶梯轴上铣削一平面,该零件在短V 形块、圆头支钉和浮动支点上定位。试分析该定位方案有何不合理之处?如何改进? 答:欠定位。短V 形块不能限制Z 方向的旋转以保证尺寸L 的加工。 改进:将短V 形块改为长V 形块。 4.题图4为连杆零件在夹具中的平面及两个固定的短V 形块1及2上定位,试问属何种定位?限制了哪些不定度?是否有需要改进之处?提出改进措施。 答:过定位,限制了x r y u r z r x ) )y z ) ,其中x r 重复定位。

改进:将右侧的V 形块改为可左右活动的V 形块。 5. 答:该方案属于六点定位。左边两个短V 形块相当于一个长V 形块,限制了y u r )y z r z )四个自由度,右边短V 形块限制了x r x )两个自由度。 8. 试确定合理的定位方案并绘制定位方案草图。 答:一面两销定位原理。 9.题图9为在杆件上有宽度为b 的开口槽,内孔D 已加工,试确定合理的定位方案并绘制定位方案草图。 答:直径为d 的圆弧端用V 形块定位,半径为D 的内孔用浮动菱形销定位。 11.题图11(a)为在圆盘零件上加工O1、O2及O3三孔的工序简图,题图11(b )、(c )、(d )为用三轴钻床及钻模同时加工三孔的几种定位方案(工件底面的定位元件未表示),试分别计算当α=90°时各定位方案的定位误差。

12. 解:加工面C 以O 1O 2连线为基准,因此=0 不重 即该工序定位合理,定位误差为0.1866 13. 1.2夹紧方案及夹紧力计算 1.试分析图示各种夹紧方案有何错误和不当之处,并提出改进措施。 答: (a )错误:作用点在支承范围之外,夹紧力与支反力构成力矩,夹紧时工件将发生偏程,使定位面与支承元件脱离,以致破坏原有定位。 措施:使夹紧力作用在稳定区域内,即使夹紧力作用点左移。 (b )错误:夹紧力作用于工件薄壁处,易产生工件夹具变形。 措施:将夹紧力作用点往中间移,使夹紧变形尽可能小。 (c )错误:夹紧力作用点远离工件加工表面,加工过程中易产生振动。 措施:在靠近工件加工处采用辅助支承。

2机床夹具设计原理(1).

第二章机床夹具设计原理练习题 1:什么是工序、安装、工位、工步? 2:精基准、粗基准的选择原则有哪些?如何处理在选择时出现的矛盾? 3:如图3-49所示零件,若按调整法加工时,试在图中指出: ⑴加工平面2时的设计基准、定位基准、工序基准和测量基准; ⑵镗孔4时的设计基准、定位基准、工序基准和测量基准。 4:一小轴,毛坯为热轧棒料,大量生产的工艺路线为粗车-精车-淬火-粗磨-精磨,外 圆设计尺寸为0013.030?φmm ,已知各工序的加工余量和经济精度,试确定各序尺寸及其偏差、毛坯尺寸及粗车余量,并填入下表: 工序名称工序余量 经济精度 工序尺寸 及偏差工序名称 工序余量 经济精度 工序尺寸

及偏差精磨 0.1 0.013(IT6 粗车 6 0.21(IT12 粗磨 0.4 0.033(IT8 毛坯尺寸 ±1.2 精车 1.5 0.084(IT10 5:加工图所示零件,要求保证尺寸6±0.1mm 。但该尺 寸不便测量,要通过测量尺寸L 来间接保证。试求测量尺寸L 及其上、下偏差,并分析有无假废品存在?若有,可采取什么办法来解决假废品的问题? 6:加工套筒零件,其轴向尺寸及有关工序简图如图3-52 所示,试求工序尺寸L 1和L 2及其极限偏差。

7:成组技术的基本原理是什么?实施成组技术的零件分类编码系统常用的有哪 两类? 8:机械加工表面质量包括哪些内容?它们对产品的使用性能有何影响? 9:为何机器上许多静止连接的接触表面往往要求较小的表面粗糙度值,而相对 运动的 表面却不能对表面粗糙度值要求过小? 10:利用极值法和概率法解装配尺寸链的区别在哪?它们各适用于哪些装配方法? 11:图3-54所示为键槽与键的装配结构。其中A 1=20mm ,A 2=20mm ,A Σ=015.005.0++mm 。 1当大批生产时,采用完全互换法装配,试求各组成零件尺寸的上、下偏差。 2 当小批生产时,采用修配法装配,试确定修配的零件并求出各有并零件尺寸的公差。 12:试比较通用夹具、专用夹具、组合夹具,可调夹具和自动线夹具的特点及其 应用 场合。 13:机床夹具通常由哪些部分组成?每个组成部分起何作用? 14:什么叫定位基准?什么叫六点定位规则?举例加以说明。 15:试举例说明什么叫工件在夹具中的“完全定位”、“不完全定位”、“欠定位”和“过 定位”?

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