專(zhuān)用夾具地設(shè)計(jì)方法

專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)方法5、夾具體夾具體是夾具的基礎(chǔ)件。在夾具體上，要安裝組成該夾具所需要的各種元件、機(jī)構(gòu)、裝置，并且還必須便于裝卸工件，因此夾具體應(yīng)該具有一定的形狀和尺寸。在加工工件的過(guò)程中，夾具體還必須承受切削力、夾緊力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)，為了使夾具體不致受力變形或破壞，夾具體應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度。此外，加工過(guò)程中所產(chǎn)生的切屑，有一部分是落在夾具體上，若夾具體上切屑積聚過(guò)多，則將嚴(yán)重影響工件可靠的定位和夾緊，為此，在夾具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮便于清除切屑的要求。如果夾具體須與機(jī)床工作臺(tái)或機(jī)床主軸保持正確的相對(duì)位置，則夾具體上還要設(shè)置與機(jī)床正確聯(lián)接的結(jié)構(gòu)。對(duì)加工中要翻轉(zhuǎn)或移動(dòng)的夾具體，應(yīng)設(shè)置手柄或便于操作的結(jié)構(gòu)。大型夾具的夾具體應(yīng)設(shè)置吊裝結(jié)構(gòu)。在選擇夾具體的毛坯制造方法時(shí)，應(yīng)考慮其工藝性、結(jié)構(gòu)合理性、制造周期、經(jīng)濟(jì)性及工廠的具體條件等。生產(chǎn)中用到的夾具體毛坯制造方法有鑄造、焊接、鍛造和裝配夾具體四種。六、專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)方法1．專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)的基本要求對(duì)機(jī)床夾具的基本要求可概括為以下四個(gè)方面：（1）保證工件加工的各項(xiàng)技術(shù)要求這是設(shè)計(jì)夾具最基本的要求；其關(guān)鍵在于正確確定定位方案和夾緊方案，合理選用與設(shè)計(jì)定位元件、夾緊裝置以及對(duì)刀元件等，合適的尺寸、公差和技術(shù)要求。（2）提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小選用不同復(fù)雜程度的快速高效夾緊裝置，如采用多件裝夾，夾緊與定位聯(lián)動(dòng)，聯(lián)動(dòng)夾緊裝置等，縮短輔助時(shí)間。（3）工藝性好所設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)便于制造、檢驗(yàn)、裝配、調(diào)整和維修等。（4）使用性好夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)便，省力（可采用氣動(dòng)、液壓和氣液聯(lián)動(dòng)等機(jī)械化夾緊裝置）、安全可靠、排屑方便。2．專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)方法和步驟（1）研究原始資料明確設(shè)計(jì)任務(wù)為明確設(shè)計(jì)任務(wù)，首先應(yīng)分析研究工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料、生產(chǎn)規(guī)模和本工序加工的技術(shù)要求以及前后工序的聯(lián)系；然后了解加工所用設(shè)備、輔助工具中與設(shè)計(jì)夾具有關(guān)的技術(shù)性能和規(guī)格；了解工具車(chē)間的技術(shù)水平等。必要時(shí)還要了解同類(lèi)工件的加工方法和所使用夾具的情況，作為設(shè)計(jì)的參考。（2）考慮和確定夾具的結(jié)構(gòu)方案繪制結(jié)構(gòu)草圖確定夾具的結(jié)構(gòu)方案時(shí)，主要解決如下問(wèn)題：①確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置。②確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置。③確定刀具的引導(dǎo)方式，選擇或設(shè)計(jì)引導(dǎo)元件或?qū)Φ对４_定其它元件或裝置的結(jié)構(gòu)形式，如定位鍵、分度裝置等。考慮各種裝置、元件的布局，確定夾具體和總體結(jié)構(gòu)。對(duì)夾具的總體結(jié)構(gòu)，最好考慮幾個(gè)方案，畫(huà)出草圖，經(jīng)過(guò)分析比較，從中選取較合理的方案。（3）繪制夾具總圖夾具總圖應(yīng)遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪制，圖形大小的比例盡量取1：1，使所繪的夾具總圖有良好的直觀性，如工件過(guò)大時(shí)可用1：2或1：5的比例，過(guò)小時(shí)可用2：1的比例?？倛D中的視圖應(yīng)盡量少，但必須能夠清楚地表示出夾具的工作原理和構(gòu)造，表示各種裝置或元件之間的位置關(guān)系等。主視圖應(yīng)取操作者實(shí)際工作時(shí)的位置，以作為裝配夾具時(shí)的依據(jù)并供使用時(shí)參考。繪制總圖的順序是：先用雙點(diǎn)劃線繪出工件的輪廓外形，并顯示出加工余量；把工件輪廓線視為透明體，然后按照工件的形狀及位置依次繪出定位、導(dǎo)向、夾緊及其他元件或裝置的具體結(jié)構(gòu)；最后繪制夾具體，形成一個(gè)夾具整體。夾具總圖上應(yīng)標(biāo)出夾具名稱(chēng)、零件編號(hào)，填寫(xiě)零件明細(xì)表和標(biāo)題欄。其余和一般機(jī)械裝配圖相同。（4）確定并標(biāo)注有關(guān)尺寸和夾具技術(shù)要求①在夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注以下幾類(lèi)尺寸：1）夾具外形上的最大尺寸夾具外形的最大輪廓尺寸包括長(zhǎng)、寬、高三個(gè)方向。如果夾具有活動(dòng)部分。應(yīng)用雙點(diǎn)劃線畫(huà)出最大活動(dòng)范圍，標(biāo)出活動(dòng)部分與處于極限位置時(shí)的尺寸。2）影響定位精度的尺寸主要指定位元件之間、工件與定位元件之間的尺寸和公差。3）影響對(duì)刀精度的尺寸和公差它們主要指刀具與對(duì)刀元件或?qū)蛟g的尺寸及公差，鉆頭與鉆套內(nèi)孔的配合尺寸及公差等。4）影響夾具在機(jī)床上安裝精度的尺寸和公差它們主要是指夾具安裝基面與機(jī)床相應(yīng)配合表面之間的尺寸及公差。5）影響夾具精度的尺寸和公差它們主要指定位元件、對(duì)刀元件、安裝基面三者之間的位置尺寸和公差。6）其它裝配尺寸和公差它們主要指夾具內(nèi)部各連接副的配合、各組成元件之間的位置關(guān)系等。如定位銷(xiāo)（心軸）與夾具體的配合，鉆套與夾具體的配合等，設(shè)計(jì)時(shí)可查閱有關(guān)手冊(cè)。②夾具的公差在夾具設(shè)計(jì)中，除了合理設(shè)計(jì)夾具結(jié)構(gòu)外，正確制訂夾具的公差和技術(shù)要求，也是一項(xiàng)極為重要的工作內(nèi)容。若夾具公差控制得過(guò)嚴(yán)或過(guò)松，不僅影響夾具本身的使用性能和經(jīng)濟(jì)性，而更重要的是直接影響產(chǎn)品零件的加工精度。因此，必須重視夾具公差和技術(shù)要求的制訂工作。一般夾具的公差，按其是否與工件的加工尺寸公差有關(guān)，而可分為兩類(lèi)：1）直接與工件的加工尺寸公差有關(guān)，例如：夾具上定位元件之間（常見(jiàn)的一面雙孔定位時(shí)定位銷(xiāo)間的中心距）、導(dǎo)向?qū)Φ对g（孔系加工時(shí)鉆套間的中心距）、導(dǎo)向?qū)Φ对c定位元件之間（對(duì)刀塊工作表面至定位元件工作表面間的距離）等有關(guān)尺寸公差或位置尺寸公差。這類(lèi)夾具公差是與工件的加工精度密切相關(guān)，必須按工件加工尺寸的公差來(lái)決定。由于目前在誤差的分析計(jì)算方面還很不完善，因此在制訂這類(lèi)夾具公差時(shí)，還不可能采用分析計(jì)算方法，而仍然沿用工廠在夾具設(shè)計(jì)和制造中積累的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。在確定這類(lèi)公差時(shí)，一般可取夾具的公差為工件相應(yīng)加工尺寸公差的（1/2～1/5）。在具體選取時(shí)，必須結(jié)合工件的加工精度要求、批量大小、以及工廠在制造夾具方面的生產(chǎn)技術(shù)水平等因素進(jìn)行細(xì)致分析和統(tǒng)盤(pán)考慮。在夾具總裝圖上標(biāo)注這類(lèi)尺寸公差時(shí)，一律采用雙向?qū)ΨQ(chēng)分布公差制。因此，在按工件加工尺寸公差來(lái)確定夾具的尺寸公差時(shí)，都必須首先將工件的尺寸公差換算成雙向?qū)ΨQ(chēng)分布公差。否則，便不可能保持工件加工尺寸的精度。2）與工件加工尺寸公差無(wú)關(guān)。屬于這類(lèi)公差的，限于夾具內(nèi)部的結(jié)構(gòu)配合尺寸公差。例如：定位元件與夾具體的配合尺寸公差、夾緊機(jī)構(gòu)上各組成零件間的配合尺寸公差等。這類(lèi)尺寸公差主要是根據(jù)零件的功用和裝配要求，而按照一般的公差配合標(biāo)準(zhǔn)來(lái)決定。③夾具的技術(shù)要求夾具總圖上無(wú)法用符號(hào)標(biāo)注而又必須說(shuō)明的問(wèn)題，可作為技術(shù)要求用文字寫(xiě)在總圖的空白處。（5）繪制夾具零件圖夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)零件都必須繪制零件圖。在確定這些零件的尺寸、公差或技術(shù)要求時(shí)，應(yīng)注意使其滿足夾具總圖的要求。在夾具設(shè)計(jì)圖紙全部繪制完畢后，設(shè)計(jì)工作沒(méi)有結(jié)束。因?yàn)樗O(shè)計(jì)的夾具還有待于實(shí)踐的驗(yàn)證，只有夾具制造出來(lái)了，使用合格后才能算完成設(shè)計(jì)任務(wù)。在實(shí)際工作中，上述設(shè)計(jì)程序并非一成不變，但設(shè)計(jì)程序在一定程度上反映了設(shè)計(jì)夾具所要考慮的問(wèn)題和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，因此對(duì)于缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的人員來(lái)說(shuō)，遵循一定的方法、步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)是很有益的。3．設(shè)計(jì)實(shí)例圖2-131a）所示為加工搖臂零件的小頭孔（）的工序簡(jiǎn)圖。零件材料為45鋼，毛坯為模鍛件，成批生產(chǎn)規(guī)模，所用機(jī)床為Z525型立式鉆床。（1）精度與批量分析本工序有一定的位置精度要求，屬于批量生產(chǎn)，使用夾具加工是適當(dāng)?shù)?。但考慮到生產(chǎn)批量不是很大，因而夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)單，以減小夾具制造成本。（2）確定夾具的結(jié)構(gòu)方案①確定定位方案，選擇定位元件本工序加工要求保證的位置精度主要是中心距尺寸120±0.08mm及平行度公差0.05mm。根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，應(yīng)選擇36H7孔為主要定位基準(zhǔn)，即工序簡(jiǎn)圖中所規(guī)定的定位基準(zhǔn)是恰當(dāng)?shù)?。為使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，選擇間隙配合的剛性心軸加小端面的定位方式（若端面B與36H7孔中心線垂直度誤差較大，則端面處應(yīng)加球面墊圈）。又為保證小頭孔處壁厚均勻，采用活動(dòng)V形塊來(lái)確定工件的角向位置，如圖2-131b）所示。定位孔與定位銷(xiāo)的配合尺寸取為（定位孔，定位銷(xiāo)）。對(duì)于工序尺寸（120±0.08）mm而言，定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合；由于定位副制造誤差引起的定位誤差，它小于該工序尺寸制造公差0.16的1/3。說(shuō)明上述定位方案可行。②確定導(dǎo)向裝置本工序小頭孔加工的精度要求較高，一次裝夾要完成鉆一擴(kuò)一粗鉸一精鉸四個(gè)工步，才能最終達(dá)到工序簡(jiǎn)圖上規(guī)定的加工要求（）故采用快換鉆套（機(jī)床上相應(yīng)的采用快換夾頭）。又考慮到要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且能保證精度，采用固定式鉆模板，參考圖2-131c。鉆套高度，排屑空間。③確定夾緊機(jī)構(gòu)理想的夾緊方式應(yīng)使夾緊力作用在主要定位面上，本例中可采用可漲心軸、液塑心軸等。但這樣做夾具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造成本較高。為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，確定采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，即在心軸上直接做出一段螺紋，并用螺母和開(kāi)口墊圈鎖緊，參考圖2-131d。裝夾工件時(shí)，先將工件定位孔裝入帶有螺母的定位銷(xiāo)2上，接著向右移動(dòng)形塊5使之與工件小頭外圓相靠，實(shí)現(xiàn)定位；然后在工件與螺母之間插上開(kāi)口墊圈3，擰螺母壓緊工件。④確定其他裝置和夾具體為提高工藝系統(tǒng)的剛度，減小加工時(shí)工件的變形，應(yīng)在靠近工件的加工部位（工件小頭孔端面）增加輔助支承。夾具體的設(shè)計(jì)應(yīng)通盤(pán)考慮，使上述各部分通過(guò)夾具體能有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)完整的夾具。此外，還應(yīng)考慮夾具與機(jī)床的連接。因?yàn)槭窃诹⑹姐@床上使用，夾具安裝在工作臺(tái)上可直接用鉆套找正并用壓板固定，故只需在夾具體上留出壓板壓緊的位置即可。又考慮到夾具的剛度和安裝的穩(wěn)定性，夾具體底面設(shè)計(jì)成周邊接觸的形式，參考圖2-131e（3）繪制夾具總圖（4）在夾具裝配圖上標(biāo)注尺寸、配合及技術(shù)要求①根據(jù)工序簡(jiǎn)圖上規(guī)定的兩孔中心距要求，確定鉆套中心線與定位銷(xiāo)中心線之間的基本尺寸為120mm，其公差取零件相應(yīng)尺寸（120土0.08mm）公差值的1/4，即鉆套中心線與定位銷(xiāo)中心線之間的尺寸為（120±0.02）mm；鉆套中心線對(duì)定位銷(xiāo)中