专用夹具的设计方法

1/7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。2/7——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。——定位元件结构应尽量简单，便于装卸工件。——具有足够的强度和刚度。——不能有产生过定位的可能性。——对尺寸大的定位元表面，从结构上采取措施，在不影响定位精度的前提下，尽量减少与定位表面的接触面积。——方便清除定位表面的切屑。4)定位精度a对夹具要作必要的定位误差分析和计算，定位误差必须满足工件的加工精度要求。b必须考虑提高夹具在机床上的定位精度：——提高定位元件的定位表面与机床配合处的位置精度。——减小与机床联接处的配合间隙。——可采用夹具在机床上安装时找正夹具上设置的校准基面，或当夹具安装在机床上后加工定位表面的方法，使夹具在机床上获得高精度定位。c必须确保刀具在夹具上的导向精度，如：——导套中心到定位元件的定位表面的位置精度。——刀具与导套的间隙——导套底面到工件顶面间的距离。d必须确保对刀元件表面到工件被加工面间的尺寸精度。e出现过定位时，应取消产生过定位的定位元件，或增加过定位元件与定基准间的间隙，以提高定位精度。f工件被加工平面或中心至定位元件的位置精度和尺寸精度，在未注明特殊要求的情况下，一般取工件精度要求的1/3。g钻模板钻套孔中心距的公差在工件未注明公差要求的情况下，取工件孔中心距自由公差的1/3。h当工件未注明定位面间的位置精度要求时，夹具定位面间的位置精度一般取0.01/100mm。3/75)夹具总图上需要标注的有关定位方面的尺寸及公差——定位元件规定表面（或线）到对刀块表面的位置尺寸及公差。——定位元件规定表面（或线）到导向元件中心线的位置尺寸及公差。——导向元件间的位置尺寸及公差——定位元件间的位置尺寸及公差。——定位元件与定位基准配合处的尺寸及公差。——夹具与机床配合处的尺寸及公差。2夹紧要则1)确保工件在加工时的正确位置不变的原则a在夹紧过程中，不至于因工件的重力的影响而破坏正确定位——确定定位方案及设置定位支承时，应尽量合工件重心位于支承范围内——当工件重心位置不在支承范围内时，夹紧力应垂直主基准并处在支承范围内，同时在适当的位置加初定位或辅助支承。①——当重力与主基准平行时应设置初定位件。②⑤⑥⑦⑧⑨⑩——当受条件限制，主夹紧力不能垂直主基准时，可采用预夹紧力、辅助支承起作用，待主夹紧后可将预夹紧力撤出b在夹紧过程中，夹紧力不应使已经获得正确定位的工件脱离正确位置——避免夹紧力与支承反力构成力偶。有可能使工作发生转动。③——主夹紧力最好压向主基准。——当夹紧力处于支承范围之外，若两个以上的平行夹紧力对称分布支承两侧，此时可采用浮动夹紧机构，使各夹紧力同时作用于工件上。④c在夹紧过程中，应使工件不产生超出表面形状精度允许范围的变形——对于刚性较差的工件时，应尽可能减少或避免由夹紧力而产生弯曲变形。——夹紧力应力求通过或靠近定位基准与定位支承的接触面——设置辅助支承。4/7——避免在斜面上施加夹紧力。——避免夹紧力过大产生变形，可采用多向夹紧的方法。d在切削过程中，应避免工作产生不允许的振动——谨慎对待刚性差的工件，尽量减少切削力产生的振动。——夹紧力要尽可能靠近工件被加工表面，以减少工件的悬壁长度。——当主夹紧力无法靠近工件被加工表面，加设辅助支承，2)对夹紧机构的要求a夹紧过中不得改变工件定位时所确定的位置。尽量采用具有自动定位和夹紧作用的夹紧元件，如Ｖ形块b夹紧力应保证夹具在整个加工过程中工件位置不变且不产生振动主切削力应作用在刚性支承基面上，不得作用在夹紧元件上。c因夹紧力而产生的工件表面压伤和变形应在允许的范围内——增大夹紧接触面积和支承面积。——夹紧力应作用在主要（较大）基面上或工作刚性最大处。——必要时在压板上镶铜或尼龙，以免损伤工件表面。d对夹紧元件的要求——工件在加工过程中，夹紧力能克服切削力，不会使工件偏移正确定位的位置。——偏心轮、凸轮或斜楔在夹紧工件后，在加工过程中能保持自锁。——压向工件毛坯侧面的夹紧元件端部应具有与垂直平面呈7º左右的斜度（拔模角度）3结构设计要则夹具结构应符合合理、可靠、高效、经济和安全的原则1)夹具结构和生产纲领的关系a大批量生产中，应采用高效、省力的专用夹具结构——采用各用动力源来提高自动化程度——多工件夹紧和联动机构，减少辅助时间——多工位机辅时间重合b中小批量生产中，要尽量采用通用夹具、可调整夹具、成组夹具和组合夹具，配置或更换适5/7当的专用零件，适应多品种产品。设计专用夹具时，力求结构简单。2)夹具的标准化程度为了缩短高设计周期，专用夹具设计时应尽量采用通用部件和标准元件，减少非标件，提高标准化程度。3)夹具的刚度和强度——夹具的零件和部件既要轻，又要有足够的刚度和强度，尤其是夹具体更应有足够的刚性以保证工件的加工精度。——由于夹具体结构形状复杂，从工艺性和刚度考虑，对尺寸较大的夹具应尽量采用铸铁件或是焊接件。4)夹具的稳定性——夹具定位底面的尺寸应适当大于夹具的高度——夹具体应具有适当宽度的边缘底面或支承底脚。——固定夹具的安装螺钉和定向键距离要远5)夹具与机床的位置关系——夹具在机床上的安装位置和联接要正确可靠——必要时在夹具体上设置校准夹具位置的基准面或是基准圆。——夹具轮廓尺寸要与机床允许的范围相适应。长、宽、高及移动范围——回转夹具在工作台回转时不应与机床发生干涉。6)夹具与刀具的位置关系——夹具与刀杆或刀具在安装和加工过程中不应发生干涉——夹具安装于机床后，应能使刀具装卸方便。7)夹具操作和使用上的要求——装卸工件方便——操作手柄尽量设置在夹具的前面和右面。——清除切屑容易，并尽量将出屑口设置在夹具的前面或两侧。——避免夹具积存冷却液，也不要使冷却液流在机床外面。——夹具在机床上安装要简易。——重量超过15公斤的夹具应在夹具体的适当位置设置吊耳或起重孔。——使用轻便。——没有可能失落的可卸小零件。需更换的专用件应便于识别、装配及保存。6/78)对安全和可靠性的要求——翻转夹具或回转盘要在夹具的适当位置设置可以调整的平衡块。——翻转夹具上的零件要防止在工作过程中松脱并加防护装置。——工件在加工过程中不至于松脱。——以毛坯面定位或夹紧时，定位元件与夹紧元件和工件接触的表面应开槽或制成齿纹。——摩擦副和传动副要考虑适当的润滑。9)夹具零件结构的工艺性——保证夹具零件在加工和装配时便于加工（配作，合钻铰）、测量和调整。——便于维修，便于拆卸。——安装时的搬手空间，油缸的管接头位置二绘制夹具1.总装配图1)夹具总图应按国家制图标准绘制。装配图形应采用1：1比例，以具有良好的直观性。关键部位采用放大比例绘制。打印要求是，尽量用1：1比例打印。当装配图过大时采用放大图框，缩小打印的方式。装配图过小时反之。主要是方便别人读图。2)主视图最好选取面对操作者的工作位置，主要是能表达工件和夹具的轮廓、结构和功能。3)用双点划线画出工件的主要轮廓，并应精准绘出主要表面的位置。主要表面是指：——定位基准面；——夹紧表面；——被加工表面。4)工件视为假想的透明体，因此它不会遮挡夹具元件的绘制。5)装配图上的视图配置和选择，应能完整地表达出整个夹具的各部分结构。（应配置必要的局剖和向视图）6)在夹具体的明显处安装标牌，显示夹具编号等信息。7)标注夹具总装配图上的各部分尺寸和技术条。8)标注零件编号及编制零件明细。7/72.夹具总装配图上应标注的尺寸与公差配合夹具总装配上应标注的尺寸，随夹具的不同而不同。一般情况下，在夹具总图上应标注下列五种最基本的尺寸：1)夹具外形轮廓尺寸一般是指夹具的最大外形轮廓尺寸。当夹具结构中有可动部分时，还应包括可动部分处于极限位置时的空间所占尺寸。例如，夹具上有超出夹具体外的旋转部分时，应注出最大旋转半径；有升降部分时，应出最高最低位置；以表明夹具的轮廓大小和运动范围，便于检查夹具与机床、刀具的相对位置有无干涉现象和在机床上安装的可能性。2)工件与定位元件间的联系尺寸这种尺寸通常是指工件定位基准与定位元件间的配合尺寸。例如定位基准孔与定位销（或心轴）间的配合尺寸。不仅要标出基本尺寸，还要标注等级和配合种类。3)夹具与刀具的联系尺寸这种尺寸是用来确定夹具上对刀引导元件的位置。例如，对刀元件与定位元件间的位置尺寸；引导元件与定位元件间的位置尺寸（一般只需出一个钻套与定位元件间的位置尺寸即可），以及钻套与刀具导向部分的配合尺寸4)夹具与机床连接部分的尺寸这种尺寸表示夹具如何与机床有关部分连接，从而确定夹具在机床上的正确位置。例如，对于铣、刨夹具，则应标注定位键与机床工作台的T形槽要配合尺寸；对于车床、圆磨床夹具，则应标注夹具与机床主轴端的连接尺寸。标注尺寸时，还应以夹具上的定位元件作为相互位置尺寸的基准。5)其他装配尺寸这种尺寸是属于夹具内部的配合尺寸，以及某些夹具元件在装配后需要保持的相关位置的尺寸。例如，定位元件之间的尺寸；引导元件与引导元件之间的尺寸