机床夹具设计教程－专用夹具的设计方法

6.10  专用夹具的设计方法
6.10.1  夹具设计的要求
夹具设计时，应满足以下主要要求：
（1）所设计的专用夹具，应当既能保证工序的加工精度又能保证工序的生产节拍。特别对于大批量生产中使用的夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间。
（2）夹具的操作要方便、省力和安全。若有条件，尽可能采用气动、液压以及其它机械化自动化的夹紧机构，以减轻劳动强度。同时，为保证操作安全，必要时可设计和配备安全防护装置。
（3）能保证夹具一定的使用寿命和较低的制造成本。夹具的复杂程度应与工件的生产批量相适应，在大批量生产中应采用气动、液压等高效夹紧机构；而小批量生产中，则宜采用较简单的夹具结构。
（4）要适当提高夹具元件的通用化和标准化程度。选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具的制造周期，降低夹具成本。
（5）应具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造和维修。
以上要求有时是相互矛盾的，故应在全面考虑的基础上，处理好主要矛盾，使之达到较好的效果。
6.10.2 夹具的设计方法和步骤
1.　设计准备
根据设计任务书，明确本工序的加工技术要求和任务，熟悉加工工艺规程、零件图、毛坯图和有关的装配图，了解零件的作用、形状、结构特点和材料，以及定位基准、加工余量、切削用量和生产纲领等。
收集所用机床、刀具、量具、辅助工具和生产车间等资料和情况。
收集夹具的国家标准、部颁标准、企业标准等有关资料及典型夹具资料。
2.　夹具结构方案设计
这是夹具设计的重要阶段。首先确定夹具的类型、工件的定位方案，选择合适的定位元件；再确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧机构、对刀元件、导向元件等其它元件；最后确定夹具总体布局、夹具体的结构形式和夹具与机床的联接方式，绘制出总体草图。对夹具的总体结构，最好设计几个方案，以便进行分析、比较和优选。
3.　绘制夹具总图
总图的绘制，是在夹具结构方案草图经过讨论审定之后进行的。总图的比例一般取 1：1，但若工件过大或过小，可按制图比例缩小或放大。夹具总图应有良好的直观性，因此，总图上的主视图，应尽量选取正对操作者的工作位置。在完整地表示出夹具工作原理的基础上，总图上的视图数量要尽量少。
总图的绘制顺序如下：先用黑色双点划线画出工件的外形轮廓、定位基准面、夹紧表面和被加工表面，被加工表面的加工余量可用网纹线表示。必须指出：总图上的工件，是一个假想的透明体，因此，它不影响夹具各元件的绘制。此后，围绕工件的几个视图依次绘出：定位元件、对刀（或导向）元件、夹紧机构、力源装置等的夹具体结构；最后绘制夹具体；标注有关尺寸、形位公差和其它技术要求；零件编号；编写主标题栏和零件明细表。
夹具的设计方法可用框图6-68表示

图6-68  夹具的设计方法
 6.10.3  夹具总图的主要尺寸和技术条件
1．夹具总图上应标注的主要尺寸
（1）外形轮廓尺寸　是指夹具的最大轮廓尺寸，以表示夹具在机床上所占据的空间尺寸和
可能活动的范围。
（2）工件与定位元件之间的联系尺寸　 如工件定位基面与定位件工作面的配合尺寸、夹具定位面的平直度、定位元件的等高性、圆柱定位销工作部分的配合尺寸公差等，以便控制工件的定位精度。
（3) 对刀或导向元件与定位元件之间的联系尺寸　这类尺寸主要是指对刀块的对刀面至定位元件之间的尺寸、塞尺的尺寸、钻套导向孔尺寸和钻套孔距尺寸等。
（4) 与夹具安装有关的尺寸　这类尺寸用以确定夹具体的安装基面相对于定们元件的正确位置。如铣床夹具定向键与机床工作台上T型槽的配合尺寸；车、磨夹具与机床主轴端的连接尺寸；以及安装表面至定位表面之间的距离尺寸和公差。
（5) 其它配合尺寸　主要是指夹具内部各组成元件之间的配合性质和位置关系。如定位元件和夹具体之间、钻套外径与衬套之间、分度转盘与轴承之间等的尺寸和公差配合。
2．夹具总图上应标注的位置精度通常应标注以下三种位置精度：
（1） 定位元件之间的位置精度
（2）连接元件（含夹具体基面）与定位元件之间的位置精度
（3） 对刀或导向元件的位置精度　通常这类精度是以定位元件为基准，为了使夹具的工艺基准统一，也可取夹具体的基面为基准。夹具上与工序尺寸有关的位置公差，一般可按工件相应尺寸公差的（1/2~1/5）估算。其角度尺寸的公差及工作表面的相互位置公差，可按工件相应值的（1/2~1/3）确定。
3．夹具的其它技术条件
夹具在制造上和使用上的其它要求，如：夹具的平衡和密封、装配性能和要求、磨损范围和极限、打印标记和编号及使用中应注意的事项等，要用文字标注在夹具总图上。[yao_page]
习    题：
一．简答题：
6-1．工件在夹具中定位、夹紧的任务是什么？
6-2．一批工件在夹具中定位的目的是什么？它与一个工件在加工时的定位有何不同？
6-3．何谓重得定位与欠定位？重复定位在哪些情况下不允许出现？欠定位产生的后果是什么？
6-4．辅助支承起什么作用？使用应注意什么问题？
6-5．选择定位基准时，应遵循哪些原则？
6-6．夹紧装置设计的基本要求是什么？确定夹紧力的方向和作用点的原则有哪些？
6-7．何谓联动夹紧机构？设计联运夹紧机构时应注意哪些问题？
6-8．夹具体的结构型式有几种？
二．定位分析题：
1．根据工件的加工要求，确定工件在夹具中定位时应限制的自由度。
6-9．如题6-69图所示，镗фD孔。其余表面已加工。
6-10   如题6-70图所示，加工尺寸为41±0.1mm、角度450±10ˊ的斜面，其余尺寸均已加工。

图6-69　　　                             　　　                图6-70
6-11．如题6-71图所示，同时钻2－фd孔，A面、фD均已加工。
6-12．如题6-72图所示，钻фd孔，A面、фD均已加工。

图6-71　　　　　　　　　　　                                 图6-72 
6-13．如题6-73图所示，在一个夹具上钻、铰ф8H7及ф6H7孔，其余表面均已加工。
6-14．如题6-74图所示，加工ф8+00.05　mm孔，其余表面均已加工。

图6-73
图6-74
2．试确定各定位元件限制了工件哪几个自由度？分别属于哪种定位方式？
6-15．如题6-75图所示，钻孔фC。

图6-75
6-16．如图6-76所示，镗前面大孔。

图6-76
6-17．如题6-77 ——图6-78图所示。

 
图6-77　　　　　　　　　　　　　　　　图6-78
 
三．夹紧分析题：
6-18．试分析图示各夹紧机构中夹紧力的方向和作用点是否合理？若不合理应如何改进？

图6-79
6-19．试分析图示的各夹紧机构是否合理？怎样改进？

图6-80