第8章 各类专用夹具的设计分析
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
方刀架通孔专用夹具设计
方刀架通孔专用夹具设计方刀架通孔专用夹具是一种用于加工方刀架通孔的工装夹具。
在机械加工过程中，方刀架通孔是一种常见的加工需求，需要通过夹具来固定工件并保证加工精度。
本文将详细介绍方刀架通孔专用夹具的设计。
一、需求分析1.1 加工要求方刀架通孔是为了安装方刀而进行的加工操作，因此要求通孔直径与方刀尺寸相匹配，并保证加工精度满足要求。
1.2 工件特点方刀架通孔的工件一般为金属材料，如铁、铝等。
由于材料硬度不同，对夹具的固定力和稳定性有不同要求。
二、设计思路2.1 夹具结构设计根据需求分析，可以采用三爪式夹具结构。
三爪式夹具能够均匀分布固定力，并且可以通过调节螺栓来实现对不同尺寸的工件进行固定。
2.2 夹持方式设计为了保证加工精度和稳定性，可以采用内螺纹式夹持方式。
通过在夹具内部切割出与工件通孔直径相匹配的内螺纹，使工件能够通过旋转螺栓来固定在夹具上。
2.3 夹具材料选择由于方刀架通孔加工一般使用金属材料，因此夹具的材料也需要具备一定的硬度和耐磨性。
可以选择优质合金钢作为夹具的材料，以确保其耐用性和稳定性。
三、夹具结构设计3.1 主体结构设计夹具主体采用整体铸造或机械加工方式制作。
主体上设计有三个对称分布的爪状结构，用于固定工件。
每个爪状结构由两个可调节螺栓连接，通过旋转螺栓可以实现对工件的固定。
3.2 内螺纹设计在主体内部切割出与工件通孔直径相匹配的内螺纹。
为了增加夹持力和稳定性，可以适当增加内螺纹的深度，并在内螺纹底部设置嵌入式硬质合金垫片。
3.3 调节装置设计为了方便调节夹持力和适应不同尺寸的工件，可以在螺栓上设计调节装置。
调节装置可以是一个旋转手柄，通过旋转手柄来实现对螺栓的调节，从而改变夹持力。
四、夹具制造与使用4.1 夹具制造根据设计图纸，选择合适的材料进行加工。
首先进行夹具主体的铸造或机械加工，然后进行内螺纹的切割和硬质合金垫片的安装。
最后进行表面处理，如研磨、喷涂等。
4.2 夹具使用在使用夹具之前，需要先调整螺栓使其与工件通孔相匹配，并确保固定力适中。
一文读懂：夹具形式选择、设计、加工
选择夹具的形式为了选择适合的夹具，首先需对已知形式的夹具的优缺点进行对比分析。
如下表所示各种夹具形式的优缺点，根据周期等条件，最终选择液压自动夹紧外接油路形式的夹具。
设计夹具的细节设计的总体思路为便于装夹、降低操作难度，装夹后位置可以满足产品所要加工内容，最大程度减少夹紧变形，便于油路排布等。
第一套夹具（铣顶面）零件安装姿态如图1所示。
由于零件装夹时需整体抬起安装于夹具上，为降低劳动强度，选择横向装夹。
图1 加工顶面时零件安装状态将产品安装后的最边缘贴近于工作台最边缘，使产品选用固定尺寸铣刀后能得到有效加工的前提下，离操作者装夹位置最近。
第二套夹具（加工底面的槽及孔）零件安装姿态如图2所示。
零件定位点为侧面直角方向的三处毛坯基准，以及底面三处毛坯高度基准。
图2 加工底面的零件安装姿态为便于装夹，使产品可以平移进夹具，以减少操作者拿取产品的劳动强度，选择顶面为定位面，纵向装夹（如果横向装夹，操作者需将产品抬高过于油缸再落入夹具支撑上，增加难度）。
夹具体的设计在设计夹具体之前，要先考虑好零件加工使用的机床，以便根据机床的工作台间距设计夹具体上螺钉孔安装位置。
夹具体的大小须满足工件装夹需求，但不可过大，防止在工作台未移动到极限位置，工件加工部位没有移动到位时，就因为夹具体与机床轮廓接触而发生干涉现象，进而导致零件无法有效安装加工。
同时夹具体的外侧边缘距离机床门距离应尽可能近，使操作者拿取工件时距离最近，用力最小。
油缸的选用及设计按照简单可靠的思路，油缸选择压紧式单动油缸。
压紧形式为上下压紧（由于零件整个加工过程中没有定位销进行限位，所以防止零件压紧过程中发生移动，不能选择旋转式压紧结构）。
油缸型号根据油缸的夹紧力及外形尺寸选择。
图3 油缸座设计油缸座设计外接油路需设计油缸座，以模拟油路在夹具子板中的走向，实现油压夹紧。
为便于夹具外接油路走向规整合理，油缸座上进出油口同侧油缸设计方向选择尽量一致，并考虑油管接头安装拆卸方便。
专用夹具的设计方法
专用夹具的设计方法一、专用夹具的设计步骤（一）.研究原始资料明确任务书中的设计要求，收集下列资料：1) 工件图、毛坯图和工艺规程等技术文件。
了解该工序的加工技术要求，定位和夹紧方案，毛坯情况，加工时使用的机床、刀具、加工和切削用量等2) 了解生产批量和对夹具的需用情况，以确定所采用夹具结构的合理性和经济性。
3) 了解机床的主要技术参数、规格、安装夹具的有关连接部分的尺寸等。
4)了解刀具的主要结构尺寸、制造精度、主要技术条件等。
5)收集有关夹具零部件标准（国标、部标、企标、厂标），典型夹具结构、夹具设计资料等。
6)了解本公司制造夹具能力和经验，了解用户有无压缩空气站等。
7) 3D图形的转换。
（二）确定夹具的结构1 定位要则1) 选择合理的定位基准——定位基准必须与工艺基准重合，并尽量与设计基准重合，以减小定位误差，获得最大加工允差，降低夹具制造精度。
当定位基准和工艺基准或设计基准不重合时，需进行必要的加工尺寸及其允差的换算。
——应选择工件上最大的平面，最长的圆柱面或圆柱轴线为定位基准，以提高定位精度，并使定位稳定、可靠。
——在选择定位元件时，要防止出现过定位现象。
——在工件各加工工序中，力求采用同一基准，以必免因基准更换而降低工件各表面相互位置的准确度。
——当铸、锻件以毛坯面作为第一道工序的基准时，应选用比较光整表面作基准面，避开浇冒口或分型面等凸起不平整的部位。
2)限制工件的自由度——工件在夹具上进行定位时，为保证加工面位置尺寸或位置精度，以及承受切削力和夹紧力等的需要，必须限制住工件的六个自由度。
——如果工件以已加工过的光滑平面定位，必要时可以用六个以上的点定位，但各定位面上支承点的表面必须在同一平面上，或其中的几个支承点采用辅助支承。
3) 对定位元件的要求——工件定位基准与定位元件接触或配合后，能限制住必须由其限制的工件的自由。
——由其产生的定位误差最小。
——定位表面应具有较高的尺寸精度、配合精度、表面粗糙度和硬度。
专用夹具设计可行性分析
专用夹具设计可行性分析引言专用夹具是用于固定、支撑或加工某种工件的装置。
在制造业中，许多生产过程都需要使用夹具来保持工件的位置和姿态。
然而，设计一个有效的专用夹具需要考虑多个因素，包括可行性、成本、效率和安全性等。
本文将对专用夹具的设计可行性进行分析，并提供一些建议。
设计可行性分析1. 工件要求首先，需要确定所需加工的工件的尺寸、重量、形状等要求。
这些要求将直接影响到夹具的设计。
如果工件过于大型或过于重量，夹具需要设计得更牢固、更稳定。
而如果工件形状复杂，可能需要设计特殊形状的夹具来满足加工需求。
2. 夹持方式夹具的夹持方式是设计过程中的关键考虑因素之一。
常见的夹持方式包括机械夹持、气动夹持和液压夹持等。
在选择夹持方式时，需要考虑工件的特性以及夹具的成本和复杂程度等因素。
例如，对于形状复杂的工件，可能需要使用液压夹持来实现更精确的固定。
3. 夹具材料夹具的材料选择直接影响到夹具的强度、耐用性和成本等因素。
一般而言，夹具需要具备足够的刚性以保持工件的稳定性。
对于一些特殊材料的加工，也需要考虑材料的热膨胀系数和特殊要求等。
因此，在选择夹具材料时，需要综合考虑以上因素。
4. 加工工艺夹具的设计还需要结合具体的加工工艺考虑。
不同的加工工艺可能需要不同类型的夹具来满足需求。
例如，对于钻孔操作，可能需要设计一个可以固定工件，并保持工件表面光滑的夹具。
而对于机械加工工艺，夹具的稳定性和刚性则更为重要。
5. 补偿与调整在夹具设计中，需要考虑到工件的尺寸和形状的变化。
如果工件的尺寸存在较大的变化范围，夹具设计需要具备相应的补偿和调整功能，以适应不同尺寸的工件。
这可以通过使用可调节的夹具部件来实现，以满足不同尺寸的工件加工需求。
6. 安全性夹具的安全性是设计中不可或缺的考虑因素。
一个有效的夹具设计应该能保证工件在夹持过程中不会发生脱落、滑动或其他意外情况。
此外，夹具操作过程中的人身安全也需要得到充分的保障。
因此，夹具的设计应采用合适的保护措施，如安全传感器、紧急停止装置等。
夹具设计知识点
夹具设计知识点夹具设计是机械制造中的重要环节，广泛应用于各种生产过程中，它的设计质量直接关系到产品的质量和生产效率。
本文将介绍夹具设计的主要知识点，包括夹具的基本原理、设计要点、常见类型以及设计注意事项。
一、夹具的基本原理夹具是用来固定和夹持工件，以保证工件在加工过程中的稳定性和精度。
夹具设计的基本原理包括以下几点：1. 确定夹持位置：根据产品的工艺要求和加工过程的特点，确定夹持工件的位置和方式。
夹具的位置应使得工件能够稳定地固定在加工位置上，并保证加工刀具的正常使用。
2. 选择夹持方式：根据工件的形状和加工要求，选择适合的夹持方式。
常见的夹持方式有机械夹持、液压夹持、气动夹持等，具体选择取决于工件的特点和加工条件。
3. 确定夹紧力：夹具对工件施加的夹紧力应能够保证工件的稳定性和加工精度，但又不能过大，以免对工件造成损坏。
夹具的夹紧力需根据工艺要求和加工材料的特性进行合理估算。
4. 考虑工件的变形：在夹具设计过程中，需考虑工件受到夹持力的影响而产生的变形问题。
通过合理布置夹具支撑点和增加弹性元件等方式，可以有效减小工件的变形。
二、夹具设计要点夹具设计的关键在于满足工件的保持、定位和夹持要求，以及简化夹具的结构、提高夹持效果。
以下是夹具设计的一些要点：1. 合理选材：夹具的材料应具有足够的强度和刚性，以承受加工过程中的力和压力。
常用的夹具材料有优质钢材、硬质合金等。
2. 精确定位：夹具的定位部件应设计精确，能够准确定位工件，并保证工件在加工过程中的位置稳定。
3. 提高刚性：夹具的结构应尽量增加刚性，以减小振动和变形，提高加工精度。
合理设计夹具的支撑结构和增加加强筋等方式可以有效提高夹具的刚性。
4. 具备调节功能：夹具应具备一定的调节功能，以适应不同形状和尺寸的工件。
通过加装调节装置或使用可调节的夹具元件，可以实现对工件的有效夹持。
三、常见夹具类型夹具设计根据不同的工件形状和加工要求，可以采用不同的夹具类型。
机械设计基础掌握机械设计中的夹具与模具设计
机械设计基础掌握机械设计中的夹具与模具设计机械设计中的夹具与模具设计在实际生产中起到了关键的作用。
它们是用于加工和制造机件的工具，既能保证产品质量，又能提高生产效率。
掌握机械设计中的夹具与模具设计是每一位机械工程师的基本要求。
本文将介绍夹具和模具的定义、分类，以及设计过程中需要考虑的关键因素。
一、夹具设计夹具是工作时用来卡紧工件的装置。
它通常由夹具本体、定位装置和卡紧机构组成。
夹具的设计需要考虑以下几个方面。
1. 夹具的类型夹具可以根据不同的工件形状和加工方式进行分类。
常见的夹具类型有平板夹具、滑块夹具、旋转夹具等。
在设计过程中，需要根据工件的特性选择合适的夹具类型。
2. 夹具的定位夹具的定位是保证工件正确放置的关键。
在设计夹具时，需要确定合适的定位方式，如定位销、定位块等，以确保工件的准确位置。
3. 夹具的刚性夹具的刚性直接影响到加工过程中的精度和稳定性。
因此，在夹具设计中需要考虑夹具的结构和材料选择，以提高夹具的刚性。
4. 夹具的可调性夹具的可调性指的是夹具能够适应不同尺寸和形状的工件。
在设计夹具时，需要考虑夹具的可调性，采用可调的夹具元件，如可拆卸的夹具夹爪、可调节的夹持力等。
二、模具设计模具是用于制造产品的工具，它包括上模具和下模具。
模具设计需要考虑以下几个关键因素。
1. 模具的类型模具根据产品形状和制造工艺的不同可以分为冲压模具、塑料模具、铸造模具等。
在设计模具时，需要根据产品的特点选择合适的模具类型。
2. 模具的结构模具的结构设计是模具设计的重要部分。
它需要考虑到模具的分离方式、导向方式、冷却系统等。
合理的结构设计可以提高模具的使用寿命和生产效率。
3. 模具的材料选择模具的材料选择需要考虑到工作条件和制造成本。
常用的模具材料有工具钢、合金钢等。
在选择模具材料时，需要平衡材料的硬度、耐磨性和成本。
4. 模具的加工精度模具的加工精度直接影响到产品的质量。
在设计模具时，需要考虑到模具的加工工艺和加工精度要求，以保证产品的尺寸和形状精度。
夹具设计总结
夹具设计总结
一、零件概述：1、零件图
2、加工部位介绍
∅60mm孔为中心的加工表面。
这一组加工表面包括：∅40mm圆柱通孔、∅60mm深18mm的圆柱、∅20mm深12mm圆柱孔、∅12mm圆柱通孔。
底面为加工表面。
这一组加工表面包括：外轮廓。
确定毛坯：120X180X45铝块。
粗基准为∅60mm上表面，精基准为底面。
3、零件加工批量：大批量
二、夹具设计与加工存在的问题
1、底板左右两端的槽设计尺寸过大
2、菱形销菱形长端为铣出圆角
3、两销与底板配合采用了螺纹配合
三、解决问题的方法
1、底板采用压板将其压在铣床上
2、菱形销重新制作一个
3、两销与底板用螺纹配合改为光柱过盈配合
四、成本计算
表一：
序号名称规格单价总价备注
1 铝材180x120x45¥89 ¥89
2 铝材101x86x55¥42 ¥42
3 铝材245x125x25¥56 ¥56
4 铝材直径20长90 ¥15
¥15
表二：
序号加工方法工时费用备注
1 车5小时¥150
2 铣8小时
¥360。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图8-10 铣削键槽用的简易专用夹具 1—V形块 2—压板 3—螺栓 4—工件 5—定位键 6—对刀块
8.2 铣床夹具
8.2.4 铣床夹具的设计特点 铣床夹具与其他机床夹具的不同之处在于：它是通过定位键在机 床上定位，用对刀装置决定铣刀相对于夹具的位置。
1.铣床夹具的安装
8.2 铣床夹具
图8-11 加工壳体的铣床夹具 1—夹具体 2—支承板 3—压板 4—螺母 5—对刀块 6—大圆柱销 7—球头钉 8—铰接板 9—螺杆 10—菱形销 11—定向键
8.3 钻镗夹具
图8-22 加工磨床尾架的镗模 1—镗套 2—镗模支架 3—支承钉 4—夹具底座 5—铰链压板 6—压紧螺钉 7—螺母 8—活节螺栓 9—定位斜块 10—支承板 11—固定耳座
3.拨动顶尖
图8-3 内、外拨动顶尖 a)外拨动顶尖 b)内拨动顶尖
8.1 车床夹具
图8-4
端面拨动顶尖
8.1.3 车床专用夹具的典型结构
8.1 车床夹具
1.心轴类车床夹具
图8-5 顶尖式心轴 1—轴肩 2—心轴 3—工件 4—顶尖 5—垫圈 6—螺母
8.1 车床夹具
图8-6
锥柄式心轴
2.角铁式车床夹具
8.2 铣床夹具
图8-9 机用平口台虎钳的结构 1—台虎钳体 2—固定钳口 3、4—钳口铁 5—活动 钳口 6—丝杆 7—螺母 8—活动座 9—方头 10—压板 11—紧固螺钉 12—回转底盘 13—钳座零线 14—定位键
8.2 铣床夹具
8.2.3 典型铣床专用夹具结构
1.铣削键槽用的简易专用夹具 2.加工壳体的铣床夹具
8.2 铣床夹具
8.2.1 铣床夹具的分类 铣床夹具按使用范围，可分为通用铣夹具、专用铣夹具和组合铣 夹具三类；按工件在铣床上加工的运动特点，可分为直线进给夹
具、圆周进给夹具、沿曲线进给夹具(如仿形装置)三类；还可按自 动化程度和夹紧动力源的不同(如气动、电动、液压)以及装夹工件 数量的多少(如单件、双件、多件)等进行分类；其中，最常用的分 类方法是按通用、专用和组合进行分类。 8.2.2 铣床常用通用夹具的结构 铣床常用的通用夹具主要有平口台虎钳，它主要用于装夹长方形 工件，也可用于装夹圆柱形工件。
钻模。钻模有利于保证被加工孔对其定位基准和各孔之间的尺寸 精度和位置精度，并可显著提高劳动生产率。 1.钻床夹具的分类 (1)固定式钻模 (2)回转式钻模 (3)移动式钻模
8.3 钻镗夹具
图8-15 专用回转式钻模 1—钻模板 2—夹具体 3—手柄 4、8—螺母 5—把手 6—对定销 7—圆柱销 9—快换垫圈 10—衬套 11—钻套 12—螺钉
8.3 钻镗夹具
图8-16 移动式钻模 1—夹具体 2—固定V形块 3—钻模板 4、5—钻套 6—支座 7—活动V形块 8—手轮 9—半月键 10—钢球 11—螺钉 12、13—定位套
8.3 钻镗夹具
(4)翻转式钻模
图8-17 60°翻转式钻模 1—台肩销 2—快换垫圈 3—螺母
8.3 钻镗夹具
机床夹具设计
主编吴拓 孙英达
第8章 各类专用夹具的设计
8.1 车床夹具
8.2 铣床夹具 8.3 钻镗夹具 8.4 典型数控机床夹具 8.5 现代机床夹具
8.1 车床夹具
8.1.1 车床夹具的分类 车床主要用于加工零件的内、外圆柱面、圆锥面、回转成形面、 螺纹以及端平面等。上述各种表面都是围绕机床主轴的旋转轴线
8.3 钻镗夹具
图8-20 标准钻套 a)、b)固定钻套 c)可换钻套 d)快换钻套
8.3 钻镗夹具
图8-21 特殊钻套 a)加长钻套 b)斜面钻套 c)小孔距钻套 d)可定位、夹紧钻套
8.3 钻镗夹具
8.3.2 镗床夹具
镗床夹具通常称为镗模。镗模是一种精密夹具，它主要用来加工箱 体类零件上的精密孔系。镗模和钻模一样，是依靠专门的导引元 件——镗套来导引镗杆，从而保证所镗的孔具有很高的位置精度。 采用镗模后，镗孔的精度可不受机床精度的影响。 1.镗模的组成
而形成的，根据这一加工特点和夹具在机床上安装的位置，将车 床夹具分为两种基本类型。 1.安装在车床主轴上的夹具 2.安装在滑板或床身上的夹具 8.1.2 车床常用通用夹具的结构 1.三爪自定心卡盘
8.1 车床夹具
图8-1 三爪自定心卡盘
8.1 车床夹具
2.四爪单动卡盘图8-2 Nhomakorabea爪单动卡盘
8.1 车床夹具
8.2 铣床夹具
图8-12
定位键及其连接
8.2 铣床夹具
2.铣床夹具的对刀装置
图8-13 对刀装置 1—对刀块 2—对刀平塞尺 3—对刀圆柱塞尺
8.2 铣床夹具
图8-14 标准对刀塞尺 a)平塞尺 b)圆柱塞尺
8.3 钻镗夹具
8.3.1 钻床夹具 在钻床上进行孔的钻、扩、铰、锪、攻螺纹加工所用的夹具称为 钻床夹具。钻床夹具是用钻套引导刀具进行加工的，所以简称为
8.1 车床夹具
图8-7
角铁式车床夹具
8.1.4 车床夹具的设计特点 车削运动是一种旋转运动，因而车床夹具的设计具有如下特点：
8.1 车床夹具
1)因为整个车床夹具随机床主轴一起回转，所以要求它结构紧凑， 轮廓尺寸尽可能小，重量要尽量轻，重心尽可能靠近回转轴线， 以减小惯性力和回转力矩。
8.1 车床夹具
图8-8
车气门杆的角铁式夹具
8.1 车床夹具
2)应有消除回转中的不平衡现象的平衡措施，以减小振动等不利 影响。 3)与主轴连接部分是夹具的定位基准，应有较准确的圆柱孔(或圆 锥孔)，夹具的定位元件或装置必须保证工件加工部分的轴线与机 床主轴的回转轴线重合，其结构形式和尺寸，依照具体使用的机 床而定。 4)为使夹具使用安全，应尽可能避免有尖角或凸起部分，必要时 回转部分外面可加防护罩。 5)夹紧力要足够大，自锁可靠，还要防止夹具变形。
(5)盖板式钻模
图8-18 盖板式钻模 1—钻模盖板 2—圆柱销 3—削边销 4—支承钉
8.3 钻镗夹具
(6)滑柱式钻模
图8-19 滑柱式钻模的通用结构 1—夹具体 2—滑柱 3—锁紧螺母 4—钻模板 5—套环 6—手柄 7—交错轴斜齿轮轴
8.3 钻镗夹具
2.钻床夹具的设计特点
2)钻模板是供安装钻套用的，应有一定的强度和刚度，以防止变形 而影响钻套的位置和引导精度。 3)为减少夹具底面与机床工作台的接触面积，使夹具放置平稳，一 般都在相对钻头送进方向的夹具体上设置四个支脚。