专用机床夹具设计
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机床专用夹具的设计与定位方法(ppt 59页)
第４章 机床夹具
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1-90°圆形基础板; 2-直角槽方支承; 3、11-螺钉; 4、6、9、10-长、圆形支承; 5-简式方支承; 7、12-螺母; 8-V形支承; 13图 4-4 组合夹具
第４章 机床夹具
2. 按夹具的使用机床分类 这是专用夹具设计所用的分类方法。如在车床、铣床、 钻床、镗床等机床上使用的夹具，就称为车床夹具、铣床 夹具、钻床夹具、镗床夹具等。 3. 按夹具的动力源分类 来自 www.372按夹中具国最所大使的资用料的库下动载力源可分为：手动夹具、气动夹具、 液动夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具等。 各种夹具不论结构如何，其基本原理都是一致的。本 章主要介绍专用夹具的结构设计原理。
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件以φ20h7外圆为定位基准面，在V形块2上定位，用可 调V形块6作辅助支承，采用铰链压板1和两个螺钉5夹紧， 保证尺寸50±0.01 mm 和平行度公差的要求。
第４章 机床夹具
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1-铰链压板; 2-V形块; 3-夹具体; 4-支架; 5-螺钉; 6-可调V形块; 7图 4-2 加工杠杆零件的车床夹具
第４章 机床夹具
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图 4-3 可调夹具
第４章 机床夹具
4) 组合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具。标准的模块化元件具 有较高的精度和耐磨性，可组装成各种夹具，夹具使用完 后即可拆卸，留待组装新的夹具。 如图4-4所示为车削管状工件的组合夹具，组装时选用 来自 w9w0w°.372圆2.c形n 中基国最础大板的资1为料库夹下具载 体，以长、圆形支承4、6、9和直 角槽方支承2、简式方支承5等组合成夹具的支架，工件在 支承9、10和V形支承8上定位，用螺钉3、11夹紧，各主要 元件由平键和槽通过方头螺钉紧固连接成一体。
专用夹具设计
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
⑴准备阶段：明确设计要求、掌握第一 手资料
①收集各种图纸和技术资料 ②了解生产批量和夹具需要量 ③收集有关机床的资料 ④收集有关刀具方面的资料 ⑤收集有关夹具零部件标准 ⑥了解有关本单位制造和使用夹具的情况 ⑦收集国内外同类夹具的资料
④ 钻套下端面与工件加工面之间的空隙S确定
加工脆材：S=(0.3～0.6)d
加工塑材：S=(0.5～1)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/d＞5的深孔、S=1.5d
⑵ 钻模板：安装钻套的板
①固定式钻模板
② 铰链式钻模板
③ 可卸式钻模板
+0.025 +0.014
+0.039 +0.022
+0.029 +0.016
+0.045 +0.026
H9级精度铰刀
+0.025 +0.014
+0.030 +0.017
+0.036 +0.020
+0.044 +0.025
+0.052 +0.030
+0.062 +0.036
+0.073 +0.042
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
机床专用夹具及其设计方法
铣削加工效率高，工件安装应迅速，
要有快速对刀元件
2、铣床夹 具的构造 主要由夹 具体、定 位板、夹 紧机构、 对刀块、 定向键等 组成
3．铣床夹具的设计
铣床夹具的安装：主要依靠定向键和
百分表校正来提高安装精度。定位键 的结构尺寸已标准化，应按铣床工作 台的T形槽尺寸选定，它和夹具底座 以及工作台T形槽的配合为H7/h6、 H8/h8。两定位键的距离应力求最大
• • • •
1、分度盘锁紧螺母 2、分度盘 3、定位轴 4、压紧螺母
移动式钻模
• 移动式钻模用在立式钻床上，先后钻销 工件同一表面上的多个孔，属于小型夹 具。移动的方法有两种：一种式自由移 动，另一种是定向移动，用专门设计的 轨道和定程机构来控制移动的方向和距 离。
滑柱式钻模
滑柱式钻模是一种标准化，规格化的 通用钻模。钻模体可以通用于较大范围 的不同工件。设计时，只需根据不同的 加工对象设计相应的定位。夹紧元件。 因此，可以简化设计工作。另外，这种 钻模不需另行设计专门的夹紧装置，夹 紧工件方便，迅速，适用于不同类型的 各种中小型零件的孔加工，生产中，尤 其是大批量生产中应用较广。
4、钻套的材料
性能要求：高硬度，耐磨 常用材料：T10A T12A CrMn 或20渗 碳淬火 D≤10mm CrMn D<25mm T10A T12A HRC58~64 D≥25mm 20渗碳淬火 HRC58~64
镗模
（一）镗模的特点及其组成 1、特点：镗床夹具称镗模，主要用于加工 箱体类零件上的孔或孔系通过布置镗套， 可加工出较高精度要求的孔或孔系。 与 钻模相比，它有相同之处，但箱体孔系 的加工精度一般要求较高，其本身精度 比钻模高。
l—台肩销 2—快换垫圈 3—螺母
要有快速对刀元件
2、铣床夹 具的构造 主要由夹 具体、定 位板、夹 紧机构、 对刀块、 定向键等 组成
3．铣床夹具的设计
铣床夹具的安装：主要依靠定向键和
百分表校正来提高安装精度。定位键 的结构尺寸已标准化，应按铣床工作 台的T形槽尺寸选定，它和夹具底座 以及工作台T形槽的配合为H7/h6、 H8/h8。两定位键的距离应力求最大
• • • •
1、分度盘锁紧螺母 2、分度盘 3、定位轴 4、压紧螺母
移动式钻模
• 移动式钻模用在立式钻床上，先后钻销 工件同一表面上的多个孔，属于小型夹 具。移动的方法有两种：一种式自由移 动，另一种是定向移动，用专门设计的 轨道和定程机构来控制移动的方向和距 离。
滑柱式钻模
滑柱式钻模是一种标准化，规格化的 通用钻模。钻模体可以通用于较大范围 的不同工件。设计时，只需根据不同的 加工对象设计相应的定位。夹紧元件。 因此，可以简化设计工作。另外，这种 钻模不需另行设计专门的夹紧装置，夹 紧工件方便，迅速，适用于不同类型的 各种中小型零件的孔加工，生产中，尤 其是大批量生产中应用较广。
4、钻套的材料
性能要求：高硬度，耐磨 常用材料：T10A T12A CrMn 或20渗 碳淬火 D≤10mm CrMn D<25mm T10A T12A HRC58~64 D≥25mm 20渗碳淬火 HRC58~64
镗模
（一）镗模的特点及其组成 1、特点：镗床夹具称镗模，主要用于加工 箱体类零件上的孔或孔系通过布置镗套， 可加工出较高精度要求的孔或孔系。 与 钻模相比，它有相同之处，但箱体孔系 的加工精度一般要求较高，其本身精度 比钻模高。
l—台肩销 2—快换垫圈 3—螺母
专用机床夹具设计示例
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一、专用钻床夹具设计示例
4.确定夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求 (1)确定定位元件之间的尺寸:定位销与削边销中心距尺寸公差取工件相 应尺寸公差的1/3 ,偏差对称标注，即标注尺寸为115.5 ± 0. 03 ; (2)根据工序简图上规定的被加工孔的加工要求，确定钻套中心线与定 位销定位环面(轴肩)之间的尺寸，取为(40. 09 ± 0. 03 ) mm ; (3)钻套中心线对定位销中心线的位置度公差:取工件相应位置度公差值 的1/5，即取为0. 03 mm ; (4)定位销中心线与夹具底面的平行度公差取为0. 02 mm ; (5)标注关键件的配合尺寸及配合要求:如图2-39所示的φ8 F7 , φ 30f6 , φ 57f7、 φ15H7/g6、 φ 22H7/r6、 φ 8 H7/n6、 φ 16H7/k6。
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二、专用铣床夹具设计示例
采用调整法加工一批叶轮工件，试针对铣十字槽加工工序(工序 简图见图2-40)进行专用铣床夹具结构方案的设计。 1.定位方案
工件以内孔和端面作为定位基准，采用平面与定位销组合的定位 方案。其中定位平面限制工件三个自由度，定位销限制工件两个自由 度。采用分度机构实现工件两工位加工，以保证十字交叉槽的加工要 求。 2.夹紧机构
通过夹具体把夹具各组成部分联接起来，并将联接部分剖视。
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图2-36钻一扩一铰φ8孔工序图
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图2-39加工拨叉锁销孔钻床夹具
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图2-39加工拨叉锁销孔钻床夹具
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图2一40十字交叉槽铣夹具装配图
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第七章专用机床夹具设计示例
一、专用钻床夹具设计示例 二、专用铣床夹具设计示例
一、专用钻床夹具设计示例
一、专用钻床夹具设计示例
4.确定夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求 (1)确定定位元件之间的尺寸:定位销与削边销中心距尺寸公差取工件相 应尺寸公差的1/3 ,偏差对称标注，即标注尺寸为115.5 ± 0. 03 ; (2)根据工序简图上规定的被加工孔的加工要求，确定钻套中心线与定 位销定位环面(轴肩)之间的尺寸，取为(40. 09 ± 0. 03 ) mm ; (3)钻套中心线对定位销中心线的位置度公差:取工件相应位置度公差值 的1/5，即取为0. 03 mm ; (4)定位销中心线与夹具底面的平行度公差取为0. 02 mm ; (5)标注关键件的配合尺寸及配合要求:如图2-39所示的φ8 F7 , φ 30f6 , φ 57f7、 φ15H7/g6、 φ 22H7/r6、 φ 8 H7/n6、 φ 16H7/k6。
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二、专用铣床夹具设计示例
采用调整法加工一批叶轮工件，试针对铣十字槽加工工序(工序 简图见图2-40)进行专用铣床夹具结构方案的设计。 1.定位方案
工件以内孔和端面作为定位基准，采用平面与定位销组合的定位 方案。其中定位平面限制工件三个自由度，定位销限制工件两个自由 度。采用分度机构实现工件两工位加工，以保证十字交叉槽的加工要 求。 2.夹紧机构
通过夹具体把夹具各组成部分联接起来，并将联接部分剖视。
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图2-36钻一扩一铰φ8孔工序图
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图2-39加工拨叉锁销孔钻床夹具
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图2-39加工拨叉锁销孔钻床夹具
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图2一40十字交叉槽铣夹具装配图
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第七章专用机床夹具设计示例
一、专用钻床夹具设计示例 二、专用铣床夹具设计示例
一、专用钻床夹具设计示例
机床夹具设计方法及步骤
第四章 机床夹具的设计方法及步骤
§4-2 机床夹具设计实例
三、绘制夹具总图
1.应标注的尺寸及配合
⑴最大轮廓尺寸 ⑵定位元件尺寸 ⑶对刀元件与定位元件定 位面之间的位置尺寸
第29次课
教学课型：理论课
机床夹具设计
第四章 机床夹具的设计方法及步骤
§4-2 机床夹具设计实例
三、绘制夹具总图
1.应标注的尺寸及配合
机床夹具设计
一、研究原始资料、分析设计任务 夹具的设计任务由工艺人员提出，夹具设计人 为保证设计质量，设计前应搜集和研究下列资
员应根据设计任务书进行结构设计。
料：
生产纲领
机床夹具设计
生产纲领决定了批量： 大量生产时，宜采用气动或其它机动夹具，以提高 生产率和自动化程度，但结构较复杂； 小批生产时，宜采用结构简单、成本低的手动夹具， 以尽快投产。
机床夹具设计
四、确定并标注有关尺寸、配合和技术条件 1.应标注的尺寸与配合
尺寸公差的确定有两种情况： 定位元件之间，对刀、导引元件之间的尺寸公差，直 接对工件上相应的尺寸产生影响，故一般取相应尺寸公 差的1/3~1/5；
其它尺寸按一般极限与配合原则确定。
机床夹具设计
2.应标注的技术条件(位置要求)
教学课型：理论课
机床夹具设计
第四章 机床夹具的设计方法及步骤
§4-2 机床夹具设计实例
四、确定夹具的主要尺寸、配合及技术条件
1.应标注的尺寸及配合
⑴最大轮廓尺寸
据实际尺寸确定。
第29次课
教学课型：理论课
机床夹具设计
第四章 机床夹具的设计方法及步骤
§4-2 机床夹具设计实例
四、确定夹具的主要尺寸、配合及技术条件 1.应标注的尺寸及配合
课程设计之夹具设计1
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第一节工件在夹具中的定位
(三)工件以外圆为定位基面时常用的定位元件 工件以外圆为定位基面时，一般常用V形块、半圆定位块、定位 套及自动定心机构等作为定位元件。 1.固定式V形块 固定式V形块的几种结构形式如图2-8所示 2.活动式V形块(浮动V形块) 活动式V形块的几种形式如图2-9所示。 3.定位套 定位套的三种形式如图2-10所示。 4.半圆孔 半圆孔定位装置如图2-11所示，当工件尺寸较大，用圆柱孔定位 安装不便时，可将圆柱孔改成两半。下半孔用作定位，上半孔用于压 紧工件短半圆孔定位限制两个自由度，长半圆孔定位限制四个自由度。
机电学部
黄惠麟
第一章机床夹具概述
第一节机床夹具的分类与组成 第二节机床夹具设计方法
第一节机床夹具的分类与组成
一、机床夹具的分类
(一)按夹具的应用范围分类 1.通用夹具 通用夹具是指结构已经标准化，且有较大适用范围的夹具。例 如，车床用的三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘，铣床用的平口钳及分 度头等。 2.专用夹具 专用机床夹具是为某一零件在某一道工序上的装夹而专门设计和 制造的夹具。 3.组合夹具 组合夹具是在夹具的元件和部件完全标准化的基础上，牛l一对 不同工件的某一道工序的加工要求，按照组合化的原理，用预先制造 好的标准元件和合件迅速拼装而成的专用夹具，使用完毕后再拆散成 元件和合件，以便不断重复使用。
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第二节定位误差分析与计算
(1)只有在调整法加工一批工件时才计算定位误差。 (2)在一道工序内，不同的工序尺寸有不同的定位误差，应分别计算。 (3)定位误差数值大小为该批工件的工序基准沿工序尺寸方向上发生的 最大偏移量。 (4) △jb是因定位基准与工序基准不重合而引起的，其大小为这两个基 准之间的尺寸误差之和△jb不常存在，也完全可以消除 ⑤当定位副形成包容与被包容关系时，因其制造不准确使得工序基准 在工序尺寸方向上有一变动范围，这就是△db 。 △db不可消除只可减 小
第一节工件在夹具中的定位
(三)工件以外圆为定位基面时常用的定位元件 工件以外圆为定位基面时，一般常用V形块、半圆定位块、定位 套及自动定心机构等作为定位元件。 1.固定式V形块 固定式V形块的几种结构形式如图2-8所示 2.活动式V形块(浮动V形块) 活动式V形块的几种形式如图2-9所示。 3.定位套 定位套的三种形式如图2-10所示。 4.半圆孔 半圆孔定位装置如图2-11所示，当工件尺寸较大，用圆柱孔定位 安装不便时，可将圆柱孔改成两半。下半孔用作定位，上半孔用于压 紧工件短半圆孔定位限制两个自由度，长半圆孔定位限制四个自由度。
机电学部
黄惠麟
第一章机床夹具概述
第一节机床夹具的分类与组成 第二节机床夹具设计方法
第一节机床夹具的分类与组成
一、机床夹具的分类
(一)按夹具的应用范围分类 1.通用夹具 通用夹具是指结构已经标准化，且有较大适用范围的夹具。例 如，车床用的三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘，铣床用的平口钳及分 度头等。 2.专用夹具 专用机床夹具是为某一零件在某一道工序上的装夹而专门设计和 制造的夹具。 3.组合夹具 组合夹具是在夹具的元件和部件完全标准化的基础上，牛l一对 不同工件的某一道工序的加工要求，按照组合化的原理，用预先制造 好的标准元件和合件迅速拼装而成的专用夹具，使用完毕后再拆散成 元件和合件，以便不断重复使用。
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第二节定位误差分析与计算
(1)只有在调整法加工一批工件时才计算定位误差。 (2)在一道工序内，不同的工序尺寸有不同的定位误差，应分别计算。 (3)定位误差数值大小为该批工件的工序基准沿工序尺寸方向上发生的 最大偏移量。 (4) △jb是因定位基准与工序基准不重合而引起的，其大小为这两个基 准之间的尺寸误差之和△jb不常存在，也完全可以消除 ⑤当定位副形成包容与被包容关系时，因其制造不准确使得工序基准 在工序尺寸方向上有一变动范围，这就是△db 。 △db不可消除只可减 小
机床夹具设计
机床夹具设计第三章机床夹具设计教学时数：计划14学时教学目的：1、掌握定位误差计算2、掌握夹紧力计算3、掌握专用夹具设计要点，灵活运用定位元件和夹紧机构，根据生产实际和可能设计专用夹具。
教学重点： 1、工件的定位及定位误差计算2、工件的夹紧及夹紧力计算3、夹具的设计及装置合理选择。
教学难点： 1、定位误差计算中基准不重合误差和基准位移误差的计算和分析2、工件的受力分析及夹紧力的计算。
第一节概述一、夹具的功能和分类1.机床夹具的功用：实现工件定位和夹紧；使工件加工时相对于机床刀具有正确的位置；以保证工件的加工精度。
图3-1：异形杠杆简图图3-2：车床夹具异形杠杆加工需限制的自由度？工件用何定位元件限制了哪些自由度？为何V型块2固定，V形块6可调？且V型块2和V型块6开口方向不同？图3-3：盖板简图图3-4：钻床夹具盖板钻孔（通，盲孔）应限制自由度？夹具用何定位元件来限制各自由度？这里圆柱销，挡销，菱形销，各起什么作用？这里用左侧面和后侧面定位，是否用右侧面和前侧面定位？为什么？机床夹具在加工中的作用：保证加工精度；提高劳动生产率；改善工人劳动条件；降低生产成本；扩大工艺范围。
2、机床夹具的分类和发展(1)分类图3-5: 机床夹具的分类按使用范围和特点分：通用夹具、专用夹具、组合夹具、可调夹具按使用的机床分：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具。
(2) 发展应适用于产品品种和更新换代快的要求，其方向为柔性化、精密化、高效、自动化。
二、夹具的组成1.定位元件定位：使工件在夹具中占据正确的位置。
2.夹紧装置压紧夹牢：使工件不应受力而脱离已占据的正确位置。
3.夹具体基础件4.其它装置分度装置、对刀装置、导向元件、连接元件。
第二节工件在夹具中的定位夹具设计的任务：首先是选择和设计相应的定位元件来实现工序图上（工艺文件）所要求的定位方案。
主要定位面：主要限位面：一、工件以平面定位1.主要支承：限制工件自由度，起定位作用。
机床夹具的设计步骤
机床夹具的设计步骤一、夹具的设计步骤1．设计准备工作——研究原始资料，明确设计要求和生产条件（1）生产纲领（生产类型）——了解生产批量和对夹具的需用情况；（2）零件图及工序图——了解工件情况、工序要求和加工状态；（3）零件的工艺规程——了解所用机床、刀具等的情况；（4）夹具制造能力——了解夹具制造车间的生产条件和技术现状（5）典型夹具结构及标准——同类型产品的夹具结构、有关夹具标准。
2．确定夹具的结构方案（总体方案）主要包括：（1）确定工件的定位方案，设计定位装置。
根据六点定位原理，确定工件的定位方式，选择和设计定位元件，计算定位误差。
（2）确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。
确定夹紧力、夹紧机构及动力装置。
（3）确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。
对刀块或钻套、镗套等的设计。
（4）确定其它元件或装置的结构形式。
定位键、分度装置、连接元件等。
（5）协调各装置、元件的布局，确定夹具在机床上的安装方式以及夹具体的结构型式。
3．绘制夹具装配图按照国家制图标准绘制，应清楚表达出夹具的结构及各装置、元件之间的位置关系。
主视图应取操作者实际工作时的位置。
具体方法和步骤如下：（1）在装配图上，工件看作透明体，用双点划线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上。
（2）依次绘出定位元件或装置、夹紧元件或装置、对刀或导向元件、其它元件、夹具体及连接元件。
（3）标注必要的尺寸、公差和技术要求。
（4）编制夹具明细表及标题栏。
图5-69 实例4．绘制夹具零件图。
画出夹具中非标零件图，并按夹具装配图的要求确定零件的尺寸、公差及技术要求。
——尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度等标注要完整、正确。
二、夹具精度校核使用专用夹具加工工件时，影响加工精度的误差因素主要有三个方面：①工件在夹具中的安装误差，包括定位误差、夹紧误差（工件及夹具的夹紧变形）、夹具制造误差、导向误差等；②对定误差，即夹具在机床上的安装误差；③加工过程误差，与切削过程有关的误差。
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标注必要的尺寸、配合和技术要求
总体设计的几点要求 定位件、夹紧件、导引件等元件设计时 应尽可能标准化、通用化 为操作方便和防止装反，应设置止动销、 障碍销、防误装标志等 运动部件必须运动灵活、可靠 零部件结构工艺性要好，应易于制造、 检测、装配和调整 夹具结构应便于维修和更换零部件 适当考虑提高夹具的通用性
+0 .2 5
刀具的对刀或引导方式 由钻孔组合机床上的悬挂式钻模板和夹具上的导柱完成
夹紧方案
F
工
件
确定夹具夹紧结构
确定夹具夹紧结构
夹紧力的计算
本道工序是对侧盖面上四个孔的钻削加工，在钻孔的过程中，钻削转距M钻 迫使工件有转动趋势，则靠由压块夹紧所产生的摩擦力矩来克服。
M切=0.34Df Kp
转向器壳侧孔夹具设计
实例2. 转向器壳工艺及侧孔夹具设计
转向器壳的材料选用QT420-10（球墨铸铁），大批量，采用专用工 装设备. 按照加工侧孔工序卡所确定的工装设计任务书的要求设计该工序所 用的专用夹具。
1. 制订加工转向器壳的工艺方案：
钻侧盖面四孔
10 车侧盖平面及镗孔 20 车安装面及端面、内孔 30 侧盖面钻四孔（钻孔组合机床 钻侧盖面孔专用夹具） 40 侧盖面四孔倒角 50 粗镗轴承孔及粗车上盖面 60 粗镗铣两轴线内孔及平面 70 压衬套 80 精镗铣两轴线内孔及平面 90 钻油咀孔 100 油咀孔倒角 110 油咀孔攻丝 120 上盖面钻孔，倒角攻丝，侧盖面攻丝 130 清洗内部污物
按夹紧状态画出夹紧元件及夹紧机构（必要时用假象线画出夹紧元件的松开位置）；
绘制夹具体和其他元件，将夹具各部分连成一体； 标注必要的尺寸、配合、技术要求； 对零件进行编号，填写零件明细栏和标题栏。 具体图见图号：QKZ001.11.J2900 绘制非标准件图：对夹具总图中的非标准件均应绘制零件图,零件图视图的选择应尽可能 与零件在总图上的工作位置相一致
式中 M切——切削力矩（N.m） D——钻头直径（mm） f——每转进给量（mm/r） Kp——修正值（查表） D=10.2mm, f=30mm, 查表 Kp取0.75 代入数据计算 计算得 M切=403.12 N.m M切总=4×403.12=1612.48N.m（四个钻头同时工作） M切总==F夹×f f摩擦力取0.28 计算得出机构的夹紧力 F夹=1612.48/0.28=5758.86 N F夹=5758.86 N 根据组合机床液压系统推荐数值，初选液压缸的工作压力为4MPa A=F÷P=5758.86÷4000000=14.4㎡ D=
夹具总图上的尺寸标注
夹具总图上标注的五类尺寸 夹具的轮廓尺寸 定位零件上定位表面的尺寸以及各定位 表面之间的尺寸 定位表面到对刀件或刀具导引件间的位 置尺寸 主要配合尺寸 夹具与机床的联系尺寸 夹具上主要元件之间的位置尺寸公差
夹具总图上技术要求的规定 目的：限制定位和导引元件等在夹具体 上的相对位置误差以及夹具的安装误差 定位件之间或定位件对夹具体底面之间 的相互位置精度要求 定位件与导引件之间的相互位置要求 对刀件与校正面间的相互位置要求 夹具在机床上安装时的位置精度要求
装配
锻
实例
§4.5.2 专用机床夹具设计步 骤实例
实例1. 连杆铣两面8槽工序夹具设计
槽的加 工要求
3.20+0.4
45°±30′
0.2（未注）
连杆铣两面8槽工序图
连杆铣两面8槽夹具
定位方案图
一面有两个安装位置铣四槽
1/3（±0.06） d1=D1min =42.6g6
d2=（D2-△2min）h6
夹具精度校核（略）
本夹具定位准确，夹紧迅速可靠；夹具本身也有足够的刚度；操作方便，基本上可以满足 本工序加工要求。
夹具总装图
实例3. 加工连杆小头孔夹具设计示例
加工连杆小头孔工序图
图示为连杆加工小头孔工序简图（材料45，毛坯为模 锻件，年 产量500件，所用加工机床立式钻床Z5025
孔的加工要求
3定位工艺凸台
防转挡销面
C
定位基准孔
侧盖面四孔
转向器壳定位基准及加工侧盖面四孔
三维图
防转挡销面
侧盖面四孔
3定位工艺凸台
准孔
方案设计
定位方案 （工序图分析后确定）
钻4-φ10.2
+0.2
12.5
1 3
3
1
1
2
2
A
0
根据工序图要求，必须要限制工件在空间里的6个自由度。 要求夹具其定位心轴保证φ31.7孔的中心通用测量检测 选择确定的定位元件为 对于四孔的位置度在φ0.50范围内，检测方法采用 1个短圆柱销，3个支承块构成的1个支承面及1个防转支承钉共限制工件在空间的6个自由 度，能够满足工件的定位要求。
120±0.05
// 0.05 孔壁厚均匀，且 需钻 扩 铰
加工连杆小头孔工序图
定位方案
刀具导向装置
固定钻模板
钻扩铰 须用快换钻套（机床对应有快换夹头）
开口垫圈
夹紧方案
相关配合
夹具体周边接触
加工部位加辅助支承
位置要求
铣键槽夹具设计
T 形 槽 系 组 合 夹 具 的 系 列
． 孔 系 组 合 夹 具
特别应注意零件的技术要求与必要说明
夹具体设计的要求 应有足够的强度和刚度，以防受力变形 安装需稳定，重心应尽量低，高宽比应 小于1.25 结构应紧凑，形状应简单，装卸应方便 应便于排屑 应有良好的结构工艺性 选择制造方法应能保证精度，考虑成本
（铸，焊等）
便于拆卸
铸
焊
夹具体
2. 夹具设计步骤： 1）依据工装设计任务书和零件的工艺规程 2）确定工件定位方案 3）确定工件的夹紧方案 4）刀具导向对刀方式等
5）确定夹具其他组成部分（如夹具体）的结构形式 6）绘制夹具总图 7）标注总图上各部分必要尺寸及技术要求 8）标出零件编号和填写零件明细表与标题栏 9）绘制夹具零件图
方案设计——
（一般按工件相应公差的1/2~1/5选取）
编写夹具零件明细表
（与一般 机械装配图相同）
夹具技术要求示例
4．夹具精度的校核 误差不等式 Δ D＋Δ A＋Δ T＋Δ G≤δ K Δ D — 定位误差；
● 通常若这项误差 Δ D＜1/3δ K 即可认为定位方案可行
Δ A — 安装误差；
二、专用机床夹具设计的方法和步骤
1.明确设计要求和生产条件 了解工件情况、工序要求和加工状态 了解使用机床、刀具的需用情况 了解生产批量和对夹具的需用情况 了解制造车间的生产条件和技术状况 准备好各种设计资料
2.拟定夹具的结构方案
工件的定位方案
工件的夹紧方案
变更工位的方案
4 A / 3.1415
=42.8 （㎜）
由以上分析计算和参考机械手册及与厂方技术部门商定，选取油缸直径为45㎜。
绘制夹具总装图
夹具总图按国家标准绘制，比例取1：1， 主视图取操作者实际工作位置 绘制夹具总图顺序： 用假象线（双点划线）画出工件轮廓（注意将工件视为透明体，不挡夹具），并应画出定 位面、夹紧面和加工面； 画出定位元件及刀具引导元件；
专用机床夹具设计
第4.5节 专用机床夹具设计步骤和实例
§ 4.5.1
专用机床夹具设计的基本要求和设计步骤
一 、专用机床夹具设计的基本要求 ◆专用机床夹具 (在生产厂通常根据制定的工艺规程所确定的 夹具设计任务书 来设计）
1 ．确保夹具能满足工件的加工精度 要求 2 ．提高生产效率 3 ．工艺性好 4 ．使用性好 5 ．经济性好 设计
夹紧方案图
塞尺S
h
H
塞尺
对刀块
对刀块及定位键
夹具总图
槽的加工要求
3.20+0.4
45°±30′
0.2（未注）
实例分析定位误差（连杆铣两面8槽工序）
＜ 0.4
槽的加工要求
3.20+0.4
45°±30′
0.2（未注）
＜±30′
＜ 0.2 （未注）
连 杆 铣 两 面 8 槽 夹 具 图
对刀或导引方案
安装方式及夹具体的结构形式
对结构方案进行精度分析和估算 论证方案的可行性及科学性 对薄弱环节进行修改
3．夹具总图设计
总图（总体）设计的步骤和要求
总图设计的步骤
先用双点划线将工件按加工状态绘好
依次绘制定位件、夹紧装置和夹紧元
件、对刀装置或导引件、夹具本体及 各个连接件等
Δ T — 调整误差；（通常Δ A＋Δ T＜1/3δ K）
Δ G — 加工方法误差；（具有很大的偶然性，很难精确计算，通
常也取 1/3δ K 作为估算范围）
δ K — 工件工序尺寸公差
各项误差的总和应小于工序尺寸公差
5．绘制非标夹具零件工作图
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、尺寸应可能靠标准化、规格化， 以减少品种规格。
计算机辅助夹具设计简介
总体设计的几点要求 定位件、夹紧件、导引件等元件设计时 应尽可能标准化、通用化 为操作方便和防止装反，应设置止动销、 障碍销、防误装标志等 运动部件必须运动灵活、可靠 零部件结构工艺性要好，应易于制造、 检测、装配和调整 夹具结构应便于维修和更换零部件 适当考虑提高夹具的通用性
+0 .2 5
刀具的对刀或引导方式 由钻孔组合机床上的悬挂式钻模板和夹具上的导柱完成
夹紧方案
F
工
件
确定夹具夹紧结构
确定夹具夹紧结构
夹紧力的计算
本道工序是对侧盖面上四个孔的钻削加工，在钻孔的过程中，钻削转距M钻 迫使工件有转动趋势，则靠由压块夹紧所产生的摩擦力矩来克服。
M切=0.34Df Kp
转向器壳侧孔夹具设计
实例2. 转向器壳工艺及侧孔夹具设计
转向器壳的材料选用QT420-10（球墨铸铁），大批量，采用专用工 装设备. 按照加工侧孔工序卡所确定的工装设计任务书的要求设计该工序所 用的专用夹具。
1. 制订加工转向器壳的工艺方案：
钻侧盖面四孔
10 车侧盖平面及镗孔 20 车安装面及端面、内孔 30 侧盖面钻四孔（钻孔组合机床 钻侧盖面孔专用夹具） 40 侧盖面四孔倒角 50 粗镗轴承孔及粗车上盖面 60 粗镗铣两轴线内孔及平面 70 压衬套 80 精镗铣两轴线内孔及平面 90 钻油咀孔 100 油咀孔倒角 110 油咀孔攻丝 120 上盖面钻孔，倒角攻丝，侧盖面攻丝 130 清洗内部污物
按夹紧状态画出夹紧元件及夹紧机构（必要时用假象线画出夹紧元件的松开位置）；
绘制夹具体和其他元件，将夹具各部分连成一体； 标注必要的尺寸、配合、技术要求； 对零件进行编号，填写零件明细栏和标题栏。 具体图见图号：QKZ001.11.J2900 绘制非标准件图：对夹具总图中的非标准件均应绘制零件图,零件图视图的选择应尽可能 与零件在总图上的工作位置相一致
式中 M切——切削力矩（N.m） D——钻头直径（mm） f——每转进给量（mm/r） Kp——修正值（查表） D=10.2mm, f=30mm, 查表 Kp取0.75 代入数据计算 计算得 M切=403.12 N.m M切总=4×403.12=1612.48N.m（四个钻头同时工作） M切总==F夹×f f摩擦力取0.28 计算得出机构的夹紧力 F夹=1612.48/0.28=5758.86 N F夹=5758.86 N 根据组合机床液压系统推荐数值，初选液压缸的工作压力为4MPa A=F÷P=5758.86÷4000000=14.4㎡ D=
夹具总图上的尺寸标注
夹具总图上标注的五类尺寸 夹具的轮廓尺寸 定位零件上定位表面的尺寸以及各定位 表面之间的尺寸 定位表面到对刀件或刀具导引件间的位 置尺寸 主要配合尺寸 夹具与机床的联系尺寸 夹具上主要元件之间的位置尺寸公差
夹具总图上技术要求的规定 目的：限制定位和导引元件等在夹具体 上的相对位置误差以及夹具的安装误差 定位件之间或定位件对夹具体底面之间 的相互位置精度要求 定位件与导引件之间的相互位置要求 对刀件与校正面间的相互位置要求 夹具在机床上安装时的位置精度要求
装配
锻
实例
§4.5.2 专用机床夹具设计步 骤实例
实例1. 连杆铣两面8槽工序夹具设计
槽的加 工要求
3.20+0.4
45°±30′
0.2（未注）
连杆铣两面8槽工序图
连杆铣两面8槽夹具
定位方案图
一面有两个安装位置铣四槽
1/3（±0.06） d1=D1min =42.6g6
d2=（D2-△2min）h6
夹具精度校核（略）
本夹具定位准确，夹紧迅速可靠；夹具本身也有足够的刚度；操作方便，基本上可以满足 本工序加工要求。
夹具总装图
实例3. 加工连杆小头孔夹具设计示例
加工连杆小头孔工序图
图示为连杆加工小头孔工序简图（材料45，毛坯为模 锻件，年 产量500件，所用加工机床立式钻床Z5025
孔的加工要求
3定位工艺凸台
防转挡销面
C
定位基准孔
侧盖面四孔
转向器壳定位基准及加工侧盖面四孔
三维图
防转挡销面
侧盖面四孔
3定位工艺凸台
准孔
方案设计
定位方案 （工序图分析后确定）
钻4-φ10.2
+0.2
12.5
1 3
3
1
1
2
2
A
0
根据工序图要求，必须要限制工件在空间里的6个自由度。 要求夹具其定位心轴保证φ31.7孔的中心通用测量检测 选择确定的定位元件为 对于四孔的位置度在φ0.50范围内，检测方法采用 1个短圆柱销，3个支承块构成的1个支承面及1个防转支承钉共限制工件在空间的6个自由 度，能够满足工件的定位要求。
120±0.05
// 0.05 孔壁厚均匀，且 需钻 扩 铰
加工连杆小头孔工序图
定位方案
刀具导向装置
固定钻模板
钻扩铰 须用快换钻套（机床对应有快换夹头）
开口垫圈
夹紧方案
相关配合
夹具体周边接触
加工部位加辅助支承
位置要求
铣键槽夹具设计
T 形 槽 系 组 合 夹 具 的 系 列
． 孔 系 组 合 夹 具
特别应注意零件的技术要求与必要说明
夹具体设计的要求 应有足够的强度和刚度，以防受力变形 安装需稳定，重心应尽量低，高宽比应 小于1.25 结构应紧凑，形状应简单，装卸应方便 应便于排屑 应有良好的结构工艺性 选择制造方法应能保证精度，考虑成本
（铸，焊等）
便于拆卸
铸
焊
夹具体
2. 夹具设计步骤： 1）依据工装设计任务书和零件的工艺规程 2）确定工件定位方案 3）确定工件的夹紧方案 4）刀具导向对刀方式等
5）确定夹具其他组成部分（如夹具体）的结构形式 6）绘制夹具总图 7）标注总图上各部分必要尺寸及技术要求 8）标出零件编号和填写零件明细表与标题栏 9）绘制夹具零件图
方案设计——
（一般按工件相应公差的1/2~1/5选取）
编写夹具零件明细表
（与一般 机械装配图相同）
夹具技术要求示例
4．夹具精度的校核 误差不等式 Δ D＋Δ A＋Δ T＋Δ G≤δ K Δ D — 定位误差；
● 通常若这项误差 Δ D＜1/3δ K 即可认为定位方案可行
Δ A — 安装误差；
二、专用机床夹具设计的方法和步骤
1.明确设计要求和生产条件 了解工件情况、工序要求和加工状态 了解使用机床、刀具的需用情况 了解生产批量和对夹具的需用情况 了解制造车间的生产条件和技术状况 准备好各种设计资料
2.拟定夹具的结构方案
工件的定位方案
工件的夹紧方案
变更工位的方案
4 A / 3.1415
=42.8 （㎜）
由以上分析计算和参考机械手册及与厂方技术部门商定，选取油缸直径为45㎜。
绘制夹具总装图
夹具总图按国家标准绘制，比例取1：1， 主视图取操作者实际工作位置 绘制夹具总图顺序： 用假象线（双点划线）画出工件轮廓（注意将工件视为透明体，不挡夹具），并应画出定 位面、夹紧面和加工面； 画出定位元件及刀具引导元件；
专用机床夹具设计
第4.5节 专用机床夹具设计步骤和实例
§ 4.5.1
专用机床夹具设计的基本要求和设计步骤
一 、专用机床夹具设计的基本要求 ◆专用机床夹具 (在生产厂通常根据制定的工艺规程所确定的 夹具设计任务书 来设计）
1 ．确保夹具能满足工件的加工精度 要求 2 ．提高生产效率 3 ．工艺性好 4 ．使用性好 5 ．经济性好 设计
夹紧方案图
塞尺S
h
H
塞尺
对刀块
对刀块及定位键
夹具总图
槽的加工要求
3.20+0.4
45°±30′
0.2（未注）
实例分析定位误差（连杆铣两面8槽工序）
＜ 0.4
槽的加工要求
3.20+0.4
45°±30′
0.2（未注）
＜±30′
＜ 0.2 （未注）
连 杆 铣 两 面 8 槽 夹 具 图
对刀或导引方案
安装方式及夹具体的结构形式
对结构方案进行精度分析和估算 论证方案的可行性及科学性 对薄弱环节进行修改
3．夹具总图设计
总图（总体）设计的步骤和要求
总图设计的步骤
先用双点划线将工件按加工状态绘好
依次绘制定位件、夹紧装置和夹紧元
件、对刀装置或导引件、夹具本体及 各个连接件等
Δ T — 调整误差；（通常Δ A＋Δ T＜1/3δ K）
Δ G — 加工方法误差；（具有很大的偶然性，很难精确计算，通
常也取 1/3δ K 作为估算范围）
δ K — 工件工序尺寸公差
各项误差的总和应小于工序尺寸公差
5．绘制非标夹具零件工作图
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、尺寸应可能靠标准化、规格化， 以减少品种规格。
计算机辅助夹具设计简介