專用夾具設計概述

1、1)夾具設計應滿足零件加工工序的精度要求； 2)應能提高加工生產率； 3)操作方便、省力、安全； 4)具有一定使用壽命和較低的夾具制造成本； 5)夾具元件應滿足通用化、標準化、系列化的“三化”要求； 6)具有良好的結構工藝性：便于制造、檢驗、裝配、調整、維修。 一、專用夾具設計的基本要求一、專用夾具設計的基本要求 二、專用夾具設計的方法步驟 1、已知條件：工藝人員提出的夾具設計任務書，內容主要包含：工序加工尺寸、位置精度要求；定位基準；夾緊力作用點、方向；機床、刀具、輔具；所需夾具數量。 2、設計方法步驟 夾具設計生產過程一般可簡單表示成下面框圖準備階段：明確設計要求、掌握第一 手資料 收集各

2、種圖紙和技術資料 了解生產批量和夾具需要量 收集有關機床的資料 收集有關刀具方面的資料 收集有關夾具零部件標準 了解有關本單位制造和使用夾具的情況 收集國內外同類夾具的資料 定位方案，定位誤差計算 夾緊方案 對刀、導引、分度方案 典型夾具結構借鑒 選擇定位方式長方體定位長方體定位圓盤定位圓盤定位軸類定位軸類定位過定位方案改進定位方案改進定位方案改進 夾緊力選擇 選擇各種夾緊機構 確定方案夾緊力與切削力方向夾緊力作用點夾緊力作用點與工件變形夾緊力作用點與工件變形 螺旋夾緊 偏心夾緊 斜鍥原理夾緊 螺旋夾緊 偏心夾緊 斜鍥夾緊繪圖階段比例盡量1 1； 主視圖盡量選與操作者正對的位置； 被加工工件用

3、雙點劃線畫出外形輪廓和主要表面(定位面、夾緊面、加工面)，可視為透明體，可對其剖視表示，其加工余量用網紋線表示； 在夾具體顯眼位置畫出“”標記，表示該處打夾具編號。 標注尺寸、技術條件 編寫零件明細表 繪制非標準夾具零件圖 零件零件1同時銑大小端面 X5025 2同時銑大小另一端面 X50253鉆鉸12H9孔并倒角 Z51254鉆鉸8H9孔并倒角 Z51255鉆7孔和螺紋底孔5 Z51256銑2 mm槽 X60267攻螺紋M6 Z5125 先了解鉆夾具的特點和結構。 鉆床夾具通常稱鉆模，主要由定位元件、夾緊裝置、鉆模板、鉆套、夾具體組成。1、鉆模的結構形式及應用 固定式鉆模 （2）翻轉式鉆模(

4、3) 回轉式鉆模 （4）蓋板式鉆模(5) 滑柱式鉆模 鉆孔鉸孔夾具鉆孔鉸孔夾具2、鉆模結構的設計要點 鉆套 作用a) 確定定尺寸刀具的軸線位置， 并導引刀具；b) 保證孔系中各孔之間的位置精度。鉆套鉆套 a) 固定鉆套 結構形式 見圖是以配合H7/n6固定在鉆模板上，使用過程中磨損后不易拆卸，主要用在小批生產的單純鉆孔中。B型用在鉆模板較簿或鑄鐵鉆模板。鉆套下端應超出鉆模板或齊碼平齊，否則易堵塞。 b) 可換鉆套襯套與鉆模板的配合H7/n6，鉆套與襯套的配合F7/m6 、F7/k6，使用過程中磨損后可換。主要用于批量較大的單純鉆孔中。 c) 快換鉆套配合同上b)圖，使用過程中可快換。主要用于同

5、一孔需多工步加工。注意從鉆頭尾端向尖端看，以鉆頭旋轉方向為參照方向，鉆套臺階位置始終在削邊位置后面。 d) 特殊鉆套特殊鉆套特殊鉆套鉆套導孔尺寸和公差帶的選擇 a) 鉆套導引刀具非刃部時：見圖所示，取 H7/g6、H6/g5、H7/f7帶導柱鉸刀1切削部分2鉆套3導柱 b) 鉆套導引刀具刃部時工序導孔基本尺寸導孔偏差鉆、擴刀具刃部基本直徑上偏差=刀具刃部上偏差+ F7上偏差下偏差=刀具刃部上偏差+ F7下偏差粗鉸上偏差=刀具刃部上偏差+ G7上偏差 下偏差=刀具刃部上偏差+ G7下偏差精鉸上偏差=刀具刃部上偏差+ G6上偏差下偏差=刀具刃部上偏差+ G6下偏差鉆套下端面與工件加工面之間的空隙S

6、確定加工脆材：S=(0.30.6)d加工塑材：S=(0.51)d材料愈硬、S愈?。籨愈小、S愈大 特殊情況：在斜面上鉆孔，S取小值；孔位精度高時、S=0；鉆L/d5的深孔、S=1.5d 鉆模板：安裝鉆套的板 固定式鉆模板 鉸鏈式鉆模板 可卸式鉆模板懸掛式鉆模板 鉆模用支腳設計鉆模時，應注意鉆孔孔口毛刺的影響 55、用鉆模加工一批工件20H7的孔，其工步為：用 18麻花鉆孔；用 20擴孔鉆擴孔；用 19.93鉸刀粗鉸孔；用 20鉸刀精鉸孔達到要求，試確定各工步用鉆套內孔直徑及偏差。附表附表3 高速鋼麻花鉆、擴孔鉆的直徑公差高速鋼麻花鉆、擴孔鉆的直徑公差(h8) (mm)鉆頭直徑上偏差下偏差360

7、0.0186100.02210180.02718300.03330500.03950800.046801000.054附表4 高速鋼機用鉸刀的直徑公差（高速鋼機用鉸刀的直徑公差（GB113384） (mm)鉸刀直徑直徑的極限偏差H7級精度鉸刀H8級精度鉸刀H9級精度鉸刀5.36+0.010+0.005+0.015+0.008+0.025+0.014610+0.012+0.006+0.018+0.010+0.030+0.0171018+0.015+0.008+0.022+0.012+0.036+0.0201830+0.017+0.009+0.028+0.016+0.044+0.0253050+0

8、.021+0.012+0.033+0.019+0.052+0.0305080+0.025+0.014+0.039+0.022+0.062+0.03680100+0.029+0.016+0.045+0.026+0.073+0.042附表附表 硬質合金機用鉸刀的直徑公差硬質合金機用鉸刀的直徑公差 (mm)鉸刀直徑直徑的極限偏差H7級精度鉸刀H8級精度鉸刀H9級精度鉸刀5.36+0.012+0.007+0.018+0.001+0.030+0.019610+0.015+0.009+0.022+0.014+0.036+0.0231018+0.018+0.011+0.027+0.017+0.043+0.0

9、271830+0.021+0.013+0.033+0.021+0.052+0.0333040+0.025+0.016+0.039+0.025+0.062+0.040改錯：根據零件圖和工藝過程確定工件定位夾緊方案根據零件圖和工藝過程確定工件定位夾緊方案 工序工序 5 根據定位夾緊方案設計夾具總體結構根據定位夾緊方案設計夾具總體結構 布置定位元件布置定位元件布置導引元件布置導引元件布置夾緊裝置布置夾緊裝置設計夾具體，完成夾具總圖設計夾具體，完成夾具總圖夾具總圖上尺寸、公差配合夾具總圖上尺寸、公差配合技術條件標注技術條件標注一、夾具總圖上應標注的尺寸 （1）下圖，應標注五類尺寸 外形輪廓尺寸(A類尺

10、寸)：長、寬、高(不包含被加工工件、定位鍵)，當夾具結構中有可動部分時，應包括可動部分處于極限位置時在空間所占的尺寸； 工件與定位元件的聯系尺寸(B類尺寸)：把工件順利裝入夾具所涉及到的尺寸，與工件尺寸相關。1)工件與定位元件的配合尺寸：配合標注或只標定位元件的尺寸；2)定位元件之間的位置尺寸。 夾具與刀具的聯系尺寸(C類尺寸) ：指定位元件與對刀元件之間的位置尺寸，與工件尺寸相關。 鉆夾具： 位置尺寸 鉆套內徑定位元件(對刀基準)鉆套刀具 位置尺寸 銑夾具： 位置尺寸 塞尺尺寸定位元件(對刀基準)對刀塊刀具 車床夾具無此類尺寸 夾具與刀具的聯系尺寸(C類尺寸) ：指定位元件與對刀元件之間的位

11、置尺寸，與工件尺寸相關。 車夾具：夾具與主軸端部圓柱配合的配合尺寸。銑夾具：定位鍵與T型槽的配合尺寸。 夾具與機床的聯系尺寸(D類尺寸)：把夾具順利裝入機床所涉及到的尺寸，與機床尺寸相關。以上尺寸若以配合形式標注，要用雙點劃線畫出主軸端部、T型槽形狀。鉆夾具無此類尺寸。 其它裝配尺寸(E類尺寸)：不在上述幾類尺寸之外的：1) 夾具內部的配合尺寸；2) 有相互位置要求的裝配尺寸。 尺寸標注示例見圖銑床夾具尺寸標注示例 表表 夾具總圖上尺寸標注夾具總圖上尺寸標注 車床夾具 銑床夾具 鏜床夾具 磨床夾具一、車床夾具一、車床夾具 車床夾具一般都安裝在車床主軸端部，加工時夾具隨機床主軸一起旋轉，裝在刀架

12、上的切削刀具作進給運動。 1、心軸類車床夾具 靜配合圓柱心軸， 圖 靜配合心軸1導向部分；2定位部分；3傳動部分 (2) 動配合圓柱心軸，見圖，工件以內孔在心軸上動配合H7/g6定位，通過開口墊圈、螺母夾緊。 一般心軸是以兩頂尖孔裝在車床前后兩頂尖上，用撥叉或雞心夾頭傳遞動力 錐面自動定心夾緊錐面自動定心夾緊-芯軸芯軸錐面自動定心夾具錐面自動定心夾具-彈性套筒彈性套筒2、卡盤類車床夾具 圖5.3 噴油嘴殼體尾部和法蘭端面的車床夾具 1-拉桿；2-彈簧；3-套筒；4-斜塊；5-壓板； 6-支承板；7-圓柱銷；8-菱形銷 定心卡盤與卡頭定心卡盤與卡頭3、花盤類車床夾具 圖 花盤角鐵式車床夾具 1-

13、削邊定位銷；2-圓柱定位銷；3-軸向定程基面； 4-夾具體；5-壓板；6-工件；7-導向套；8-平衡配重設計卡、花盤類車床夾具應注意事項：結構要緊湊，輪廓尺寸要小，夾具重心盡可能靠近回轉軸線，以減少離心力和回轉力矩；應設有平衡重，并能調節(jié)；避免尖角、突出部分，要加防護罩；夾緊裝置應安全可靠。二、銑床夾具二、銑床夾具 1、銑床夾具的主要類型（1）多件裝夾的銑床夾具圖 多件裝夾的銑床夾具1工件2定位V型塊3側向夾緊螺釘（2）多工位裝夾的銑床夾具（3）雙工位回轉銑削的銑床夾具 （4）料倉式銑床夾具圖 圓周進給式銑床夾具工作原理1轉臺 2夾具 3粗銑刀 4精銑刀靠模銑床夾具圓周進行仿形銑夾具圓周進行仿

14、形銑夾具 （1）對刀元件。 （2）連接元件。 （3）銑床夾具的夾具體一般控制夾具體高度H與寬度B之比 11.25 劣 優(yōu) 應使切銷行程最短 劣 優(yōu)圖圖 夾具與刀具碰撞示例夾具與刀具碰撞示例三、鏜床夾具三、鏜床夾具鏜床夾具又稱鏜模，是一種精密夾具，主要用于加工箱體類零件上的孔或孔系。 鏜模鏜模 1支架支架 2導套導套 3、4定位元件定位元件 5、8壓板壓板 6夾緊螺釘夾緊螺釘7可調支承可調支承 9鏜模底座鏜模底座 10鏜桿鏜桿 11浮動接頭浮動接頭1、鏜模的組成定位元件；夾緊裝置；鏜套；鏜模支架；鏜模底座 2、鏜套：主要用來導引鏜桿 分類 固定式鏜套 回轉式鏜套 1）滑動鏜套由滑動軸承支承的鏜套

15、 2）滾動鏜套：由滾動軸承支承的鏜套 （a）外滾式 軸承安裝軸承安裝在鏜套外，在鏜套外，工作時鏜工作時鏜桿與鏜套桿與鏜套有相對軸有相對軸向移動，向移動，無相對轉無相對轉動動 （b）內滾式：軸承安裝在鏜套內，工作時鏜桿與鏜套無相對軸向移動，有相對轉動。 特點表 各種鏜套特點類固定鏜套滑動鏜套滾動鏜套適應轉速低低高承載能力較大大低潤滑要求較高高低徑向尺寸小較小大加工精度較高高低應用低速、一般鏜孔低速、孔距小高速、孔距大、鏜套的布置方式：取決于鏜孔直徑 D和深度L 單面前鏜套 D 60 mmL D通孔h=(0.51)Dh 20剛性連接：莫氏錐度連接 單面后鏜套用于D60mmL 1.5D的通孔或同軸孔

16、系，當S 10d時，應設中間導引套浮動連接單面雙鏜套L15d 浮動連接鏜套的尺寸 表 鏜套尺寸鏜套尺寸及要求粗鏜精鏜鏜套與鏜桿的配合H7/g6(H7/h6)H6/g5(H6/h5)鏜套與襯套的配合H7/g6(H7/js6)H6/g5(H6/j5)襯套與支架的配合H7/n6H7/n5鏜套內外圓同軸度0.01當鏜套外徑85：0.01當鏜套外徑85：0.005、鏜套的材料鏜套的材料常用20鋼或20Cr鋼滲碳,滲碳深度為0.81.2mm，淬火硬度為5560HRC 3、鏜桿導引部分結構鏜桿直徑和軸向尺寸 鏜桿直徑：d=(0.60.8)D鏜孔直經D、鏜桿直徑d、鏜刀截面BB之間的關系為 （11.5)B 2

17、dD 或參考下表 D/mm304045505070709090110d/mm20303040405050656590 BB mmmm8810101212161616162020鏜桿的材料及主要技術要求 鏜桿要求表面硬度高而內部韌性好，常用20鋼、20Cr鋼，滲碳淬火硬度為6163HRC 鏜桿與浮動接頭：下圖為常用浮動接頭結構。 4、鏜模支架 表5、鏜模底座 表底座側面一般設有找正基面，供安裝找正用；底座上供安裝各元件的平面，做出凸臺，高35mm，以減少刮研量。 在成組技術基本原理指導下，為執(zhí)行成組工序在成組技術基本原理指導下，為執(zhí)行成組工序而設計、制造的夾具稱為成組夾具。與專用夾而設計、制造的

18、夾具稱為成組夾具。與專用夾具設計方法相比，其最本質的差異在于成組夾具設計方法相比，其最本質的差異在于成組夾具的設計不是針對一種零件，而是針對同一類具的設計不是針對一種零件，而是針對同一類工序加工的一組零件，即設計成組夾具能適用工序加工的一組零件，即設計成組夾具能適用于這一組零件中的每一種零件。成組夾具的費于這一組零件中的每一種零件。成組夾具的費用是由零件組的成組生產量來分攤的，正是在用是由零件組的成組生產量來分攤的，正是在此前提下，應用成組加工允許廣泛的采用先進此前提下，應用成組加工允許廣泛的采用先進工藝裝置。工藝裝置。二、成組夾具的組成二、成組夾具的組成 為進一步了解成組夾具的特點，可分析以

19、下幾為進一步了解成組夾具的特點，可分析以下幾種成組夾具的實例。種成組夾具的實例。 （1 1）成組車（磨）夾具）成組車（磨）夾具 零件圖形圖示為加工這一類薄套零件的成組夾具。零件組有相同的安裝方式，即均采用工件已加工的圖示為加工這一類薄套零件的成組夾具。零件組有相同的安裝方式，即均采用工件已加工的孔及其端面定位，用彈性脹套徑向夾緊。此成組夾具包括夾具體孔及其端面定位，用彈性脹套徑向夾緊。此成組夾具包括夾具體1 1及傳遞夾緊動力的接頭及傳遞夾緊動力的接頭2 2，此外為適應零件組各種零件的安裝，設有若干種可換元件（此外為適應零件組各種零件的安裝，設有若干種可換元件（KHKH）。零件組根據定位孔徑）。

20、零件組根據定位孔徑d d（2650mm2650mm）劃分為）劃分為5 5個尺寸組。每一尺寸組有其相應的一組可換元件：夾緊螺栓個尺寸組。每一尺寸組有其相應的一組可換元件：夾緊螺栓KH1KH1、定位、定位錐體錐體KH2KH2及頂圈及頂圈KH3KH3。在加工屬于不同尺寸組的零件時，這些可換元件皆需更換。為減少夾具。在加工屬于不同尺寸組的零件時，這些可換元件皆需更換。為減少夾具調整時間可安排屬于同一尺寸組的零件一批加工。即使在同一尺寸組內，對于不同定位孔徑調整時間可安排屬于同一尺寸組的零件一批加工。即使在同一尺寸組內，對于不同定位孔徑的工件皆需更換相應尺寸的彈性脹套的工件皆需更換相應尺寸的彈性脹套KH

21、5KH5，至于定位環(huán)，至于定位環(huán)KH4KH4視工件需要決定其是否更換視工件需要決定其是否更換 加工的鎖緊孔與撥叉住孔軸線偏置距離可以是加工的鎖緊孔與撥叉住孔軸線偏置距離可以是015mm015mm。同組諸零件安裝方式相近，除用主孔及其端面定位以同組諸零件安裝方式相近，除用主孔及其端面定位以外，尚需要以拔爪內惻定位以保證鉆孔的角度位置。外，尚需要以拔爪內惻定位以保證鉆孔的角度位置。圖示鉆撥叉鎖緊孔用的成組夾具。夾具包括夾具體圖示鉆撥叉鎖緊孔用的成組夾具。夾具包括夾具體1 1及若干個可及若干個可換元件（換元件（KHKH）。工件主要是用可換定位芯軸）。工件主要是用可換定位芯軸KH2KH2定位，工件繞主

22、定位，工件繞主孔軸線的角度位置由可換定位銷孔軸線的角度位置由可換定位銷KH1KH1保證，此定位銷安裝于可調保證，此定位銷安裝于可調活動臂活動臂KT1KT1上，上，KT1KT1可以在很大范圍內作角度和徑向位置調節(jié)，以可以在很大范圍內作角度和徑向位置調節(jié)，以適應工件角度定位的需要。借助于可調支承板適應工件角度定位的需要。借助于可調支承板KT2KT2及可換可調鉆及可換可調鉆模板模板KH3KH3，根據鉆孔的位置鉆模板可作上下、前后調節(jié)。，根據鉆孔的位置鉆模板可作上下、前后調節(jié)。分析上述兩個實例可以看出，成組夾具可由兩分析上述兩個實例可以看出，成組夾具可由兩部分組成：基礎部分和調整部分。部分組成：基礎部

23、分和調整部分?；A部分是成組夾具的通用部分，一般包括夾基礎部分是成組夾具的通用部分，一般包括夾具體，夾緊機構及傳動機構等。此部分結構主具體，夾緊機構及傳動機構等。此部分結構主要是根據零件組中各零件輪廓尺寸、夾緊方式要是根據零件組中各零件輪廓尺寸、夾緊方式和切削力大小等因素來決定的。和切削力大小等因素來決定的。調整部分允許采用一定的調整方式以適應零件調整部分允許采用一定的調整方式以適應零件組各種零件的安裝。此部分一般包括一些定位、組各種零件的安裝。此部分一般包括一些定位、夾緊和導向等元件的可換件、可調件。夾緊和導向等元件的可換件、可調件。 三、成組夾具的調整方式三、成組夾具的調整方式 1 1 更

24、換式更換式采用更換調整部分的元件或合件的方法，實現采用更換調整部分的元件或合件的方法，實現組內不同工件的安裝。其優(yōu)點是精度高，使用組內不同工件的安裝。其優(yōu)點是精度高，使用可靠可靠/ /缺點是隨著零件組內零件品種的增加，缺點是隨著零件組內零件品種的增加，可換件的數量也增加，這與調節(jié)式相比，將會可換件的數量也增加，這與調節(jié)式相比，將會增加費用，也給保管工作帶來不便。此法用于增加費用，也給保管工作帶來不便。此法用于精度較高的定位和導向元件。精度較高的定位和導向元件。可換件一般是單個元件。但是，如有可能，最可換件一般是單個元件。但是，如有可能，最好設計成一組有關元件的合件，這樣可節(jié)省調好設計成一組有關

25、元件的合件，這樣可節(jié)省調整時間。整時間。圖圖7-57-5示可換件是合件的例子。示可換件是合件的例子。 2 2 調節(jié)式調節(jié)式借助于改變夾具可調件位置的方法，以實現組借助于改變夾具可調件位置的方法，以實現組內不同工件的安裝。其主要優(yōu)點是僅用有限數內不同工件的安裝。其主要優(yōu)點是僅用有限數目的可調元件，就可以適應組內各種零件的安目的可調元件，就可以適應組內各種零件的安裝，并使夾具保管工作方便。缺點是活動的可裝，并使夾具保管工作方便。缺點是活動的可調元件及其相應的調節(jié)機構將會降低夾具的精調元件及其相應的調節(jié)機構將會降低夾具的精度和剛度。因此，它常用于加工精度不高或工度和剛度。因此，它常用于加工精度不高或

26、工件的次要定位場合。件的次要定位場合。根據需要，調節(jié)方式尚可分為粗調節(jié)及微調節(jié)，根據需要，調節(jié)方式尚可分為粗調節(jié)及微調節(jié)，分段調節(jié)及連續(xù)調節(jié)等。分段調節(jié)及連續(xù)調節(jié)等。圖圖7-67-6所示的成組鉆模，其夾緊機構采用了分所示的成組鉆模，其夾緊機構采用了分段調節(jié)。段調節(jié)。 3 3 綜合式綜合式兼用上述兩種調節(jié)方式，即同一套成組夾具既兼用上述兩種調節(jié)方式，即同一套成組夾具既采用可換元件又采用可調元件。取兩者之所長，采用可換元件又采用可調元件。取兩者之所長，故可獲得較好的效果。故可獲得較好的效果。圖圖7-47-4和和圖圖7-67-6都是綜合都是綜合式的成組夾具。式的成組夾具。 圖示一種組合式成組夾具，圖

27、示一種組合式成組夾具，用于拉削三種桿形零件的用于拉削三種桿形零件的花鍵孔。由于每種零件花花鍵孔。由于每種零件花鍵孔的鍵槽有不同的角度鍵孔的鍵槽有不同的角度位置要求，所以在夾具體位置要求，所以在夾具體上同時設置了三個角度定上同時設置了三個角度定位元件位元件兩個菱形銷兩個菱形銷6 6和一個擋銷和一個擋銷4 4。拉削三種。拉削三種零件花鍵孔時，只要分別零件花鍵孔時，只要分別采用相應的角度定位元件采用相應的角度定位元件即可。即可。4 4 組合式組合式將一組零件的有關安裝元件（有時也包括將一組零件的有關安裝元件（有時也包括導向元件）同時組合在一個夾具體上，以導向元件）同時組合在一個夾具體上，以適應同組各種零件先后加工的安裝需要。適應同組各種零件先后加工的安裝需要。這樣，一種零件安裝僅使用其相應的一套這樣，一種零件安裝僅使用其相應的一套安裝元件，并占據其各自的確定