《机床夹具设计》夹具的设计方法【GHOE】

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1、精品文档1 模块模块 4 夹具的设计方法夹具的设计方法 知识目标知识目标 夹具设计的基本要求 夹具设计的一般步骤和方法 夹具与机床的连接方式 夹具设计的精度与经济性分析 技能目标技能目标 正确应用机床夹具的设计理论和方法 培养学生夹具设计的基本能力 培养学生熟悉并运用有关手册 标准 图表等技术资料的能力 进一步培养学生识图 制图 运算和编写技术文件等基本技能 在夹具设计的过程中 夹具除满足其基本功能 对工件进行定位和夹紧 外 还有一些关键的技术 问题需要解决 如夹具设计的基本要求 夹具设计的一般步骤 夹具体的设计 夹具与机床的连接方式 夹具总图上需要标注的尺寸公差及相关的技术要求 夹具设计的精

2、度分析以及夹具设计的经济性分析等 这些问题将在本模块中详细讲解 任务描述任务描述 如图 4 1 所示 杠杆零件在本工序中需钻 扩 铰 10H9mm 孔以及钻 11mm 孔 工件材料为 45 钢 毛坯为模锻件 中批量生产 本任务设计杠杆零件钻 扩 铰 10H9mm 孔以及钻 11mm 孔的钻床夹具 图 4 1 加工杠杆零件钻孔工序简图 任务分析任务分析 图 4 1 为加工杠杆零件钻孔工序简图 任务设计杠杆零件钻 扩 铰 10H9mm 孔以及钻 11mm 孔 的钻床夹具 要想设计合理的机床夹具 必须首先分析 10H9mm 和 11mm 孔的尺寸与那些尺寸有关系 1 10H9mm 孔和 28H7mm

3、 孔的中心距 80 0 20 mm 2 10H9mm 孔轴线和 28H7mm 孔轴线平行度允差为 0 30mm 3 11mm 孔对 28H7mm 孔的中心距为 15 0 25 mm 通过对被加工孔的尺寸关系分析 便可以确定夹具设计前的一些准备条件 定位及夹紧的方法及方式 同 时也可以初步确定夹紧装置的基本类型 其次要考虑机床夹具设计的一般步骤 明确夹具设计的基本要求 最后还得考虑夹具设计的经济性 任务引导任务引导 1 工件定位与夹紧概念是什么 工件夹紧是由什么装置实现的 精品文档2 2 机床夹具夹具设计的基本要求是什么 3 如何安排夹具设计的步骤 才能提高生产效率同时降低机床夹具设计成本 4

4、夹具设计生产过程中需要明确机床夹具的设计要求 掌握哪些原始资料 5 在零件加工过程中 对于某一工序而言 是否要使用夹具 应使用什么类型的夹具 6 在确定使用专用夹具的情况下应设计什么档次的夹具 7 除了从保证加工质量的角度考虑外 还应作经济性分析 如何确保所设计夹具的经济性 知识准备知识准备 学习情境学习情境 4 1 夹具设计的基本要求和一般步骤夹具设计的基本要求和一般步骤 夹具设计的首要问题是明确夹具设计的基本要求和步骤 夹具设计的基本要求是保证工件加工工序 的精度要求 提高劳动生产率 降低工件的制造成本 保证夹具具有良好的工艺性和劳动条件 随着工 件制造精度的不断提高 对夹具本身也提出更高

5、的精度要求 那么工件制造成本也将提高 因此 也必 须综合考虑零件批量和制造成本 合理的安排机床夹具设计的一般步骤 4 1 1 夹具设计的基本要求夹具设计的基本要求 夹具设计应该满足以下基本要求 1 夹具设计应能稳定地保证工件的加工精度夹具设计应能稳定地保证工件的加工精度 确定夹具定位方案 夹紧方案 刀具导向方式以及正确地选定定位基准等都是保证工件的加工精度 得前提条件 必要时还需进行定位误差分析 夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响 确保夹具能 满足工件的加工精度要求 2 夹具设计应以提高生产效率 降低成本为目标夹具设计应以提高生产效率 降低成本为目标 夹具总体方案的复杂程度应与零部件的年生

6、产纲领相适应 尽量采用各种快速 高效的夹紧机构 如多件夹紧 联动夹紧等 保证夹具在使用过程中操作方便 进而缩短辅助时间 提高生产效率 3 夹具设计应具有良好的结构工艺性夹具设计应具有良好的结构工艺性 所设计的夹具结构应力求简单 合理 运动部件必须运动灵活 可靠 零部件结构工艺性要好 应 易于制造 检测 安装和操作 装配 调整 便于检验 维修和更换易损零件等 小提示小提示 夹具的制造属于单件生产 当最终精度由调整或修配保证时 夹具上应设置调整和修配 结构 4 夹具设计应考虑经济性夹具设计应考虑经济性 定位件 夹紧件及导引件等夹具元件设计时应尽可能满足三化 通用化 标准化 系列化 要求 专用夹具应

7、尽可能采用标准元件和标准结构 设计时还要考虑车间现有的夹紧动力源 吊装能力及安装 场地等因素 降低夹具制造成本 小提示小提示 设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析 以提高夹具在生产中的经 济效益 适当考虑提高夹具的通用性 5 夹具设计应符合人机工程学夹具设计应符合人机工程学 1 夹具的操作应简便 省力 工作安全可靠 2 在客观条件允许且又经济适用的前提下 应尽可能采用气动 液压等机械化夹紧装置 以减轻 操作者的劳动强度 3 夹具操作位置应符合操作工人的习惯 必要时应有安全保护装置 小提示小提示 为操作方便和防止装反 应设置止动销 障碍销 防止误装的标志等装置 专用夹具还 应排屑

8、方便 必要时可设置排屑结构 防止切屑影响工件正确的定位 防止切屑严重堆积 损伤刀具或造 成工伤事故 防止切屑的积聚带来大量的热量而引起夹具和工件的热变形和整个工艺系统变形 影响加工 质量 切屑的清扫又会增加辅助时间 降低工作效率 夹具在使用时要承受多种力的作用 所以夹具应具备足够的强度和刚度 夹具在夹紧时不能破坏工 件的定位位置 保证产品形状 尺寸符合图样要求 既不能允许工件松动滑移 又不能使工件的拘束度 过大而产生较大的拘束应力 精品文档3 4 1 2 夹具设计的一般步骤夹具设计的一般步骤 合理 有效的夹具设计步骤会对夹具的设计质量及使用性能影响很大 同时也对机械零件的加工效率 起到事半功倍

9、的作用 因此 夹具的设计步骤非常关键 夹具的设计的一般步骤可简单表示成如图 4 2 所示的流程框图 图 4 2 机床夹具设计的一般步骤流程框图 1 明确设计要求与收集设计资料明确设计要求与收集设计资料 在已知生产纲领的前提下 研究被加工零件的零件图 工序图 工艺规程文件及设计任务书等 工 艺人员在编制零件的工艺规程时 也会提出相应的夹具设计要求 其内容主要包含 1 零件的工序加工尺寸 位置精度要求 2 零件的加工时的定位基准 3 夹具上的夹紧力作用点 大小及方向 4 整个工艺系统中机床 刀具 辅具的设置情况 5 零件加工过程中所需夹具数量等 夹具设计具体应收集如下资料 1 收集与夹具设计相关的

10、被加工件图纸和技术资料 分析被加工件的结构特点 材料 毛坯图及 其技术条件 2 工件的生产纲领 投产批量 夹具需要量以及生产组织等有关信息 3 工件的工艺规程和每道工序的具体技术要求 4 工件的定位 夹紧方案 了解本工序的加工余量和切削用量的选择以及前后工序的联系 4 相关量具的精度等级 刀具和辅助工具等的型号 规格 5 本企业制造和使用夹具的生产条件和技术现状 工人的技术水平等情况 6 所使用机床的主要技术参数 性能 规格 精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸等 7 设计夹具零部件用的各种标准 工艺规定 典型夹具图册和有关夹具的设计指导资料等 8 国内外同类工件的加工方法和所使用夹具 借鉴其

11、中先进而适合本企业实际情况的合理方案 小提示小提示 根据设计任务还需收集相关的标准 图册和手册 如夹具零部件的国家标准 部颁标准 和厂订标准 各类夹具图册 夹具设计手册等 并了解该厂的工装制造水平 以供参考 2 拟定夹具结构方案与绘制夹具草图拟定夹具结构方案与绘制夹具草图 拟定夹具结构方案与绘制夹具草图的具体步骤如下 1 确定工件的定位方案 设计定位装置 即根据六点定位原则分析被加工件的定位方式 设计定 位装置并选择相应的定位元件 2 确定工件的夹紧方案 设计夹紧装置 3 确定对刀或导向方案 设计对刀或导向装置 4 确定夹具与机床的连接方式 设计连接元件及安装基面 5 确定夹具其他组成元件或装

12、置的结构形式 如定向键 分度装置 对刀块或引导元件等 6 借鉴典型夹具结构 协调考虑各种元件 装置的布局 确定安装方式及夹具体的总体结构和尺 寸 7 绘制夹具草图 并标注尺寸 公差及技术要求 小提示小提示 在设计时 同时构思几套方案 画出草图 从保证精度和降低成本的角度出发 对结构 方案进行精度分析和估算 论证方案的可行性及科学性 对薄弱环节进行修改 经过分析比较 选择一 个与生产纲领相适应的最佳方案 精品文档4 3 进行必要的分析计算进行必要的分析计算 工件的加工精度较高时 应进行工件加工精度分析 有动力装置的夹具需计算夹紧力 当有几种夹 具方案时 可进行经济分析 选用经济效益较高的方案 4

13、 审查方案与改进设计审查方案与改进设计 夹具草图画出后 应征求有关人员的意见 并送有关部门审查 然后根据他们的意见对夹具方案作 进一步修改 5 绘制夹具装配总图绘制夹具装配总图 1 夹具装配总图绘制的一般步骤 1 夹具装配总图应遵循国家制图标准绘制 2 被加工工件按照加工状态用双点划线画出外形轮廓和主要表面 定位面 夹紧面 加工表面 可将工件轮廓线视为 透明体 可对其剖视表示 用把其加工余量用网纹线表示 3 根据工件定位基准的类型和主次 选择合适的定位元件 按照工件的形状及位置绘出定位元件 的具体结构 合理布置定位点 以满足定位设计的相容性 4 根据定位对夹紧的要求 按照夹紧原则选择最佳夹紧状

14、态及技术经济合理的夹紧系统 画出夹 紧工件的状态 对空行和较大的夹紧机构 还应用双点划线画出放松位置 以表示出和其他部分的关系 5 围绕工件的几个视图依次绘出对刀 导向元件以及定向键等 6 最后绘制出夹具体及连接元件 把夹具的各组成元件和装置连成一体 形成一个夹具整体 7 确定并标注有关尺寸 小提示小提示 夹具总图应遵循国家制图标准绘制 即 1 绘图比例应尽可能选取 1 1 使所绘的夹具总图有良好的直观性 有时根据工件的大小 也可 用较大或较小的比例 如工件过大时可用 1 2 或 1 5 的比例 过小时可用 2 1 的比例 2 通常选取操作者实际工作时的位置为主视图 以便使所绘制的夹具总图具有

15、良好的直观性 还 可作为装配夹具时的依据并供使用时参考 视图剖面应尽可能少 但必须能够清楚地表达夹具各部分的 结构 3 总图中的视图应尽量少 但必须能够清楚地表示出夹具的工作原理和构造 表示各种装置或元 件之间的位置关系等 2 夹具装配总图上需要标注的尺寸 1 夹具的轮廓尺寸 即夹具的长 宽 高尺寸 对于夹具上有可动部位 应标极限位空间尺寸 2 工件与定位元件的联系尺寸及其公差 如配合尺寸 定位表面的尺寸及定位表面之间的尺寸 3 夹具与刀具的联系尺寸及其公差 用来确定夹具上对刀 导引元件位置的尺寸 小提示小提示 对于铣床 刨床夹具 是指对刀元件与定位元件的位置尺寸 对于钻 镗床夹具 则是 指钻

16、 镗 套与定位元件间的位置尺寸 钻 镗 套之间的位置尺寸 以及钻 镗 套与刀具导向部分 的配合尺寸等 4 夹具内部的主要配合尺寸及其公差 主要是为了保证夹具装置后能满足规定的使用要求 5 夹具与机床的联系尺寸及其公差 用于确定夹具在机床上正确位置的尺寸 小提示小提示 对于车 磨床夹具 主要是指夹具与主轴端的配合尺寸 对于铣床 刨床夹具 则是指 夹具上的定向键与机床工作台上的 T 型槽的配合尺寸 标注尺寸时 常以夹具上的定位元件作为相互位 置尺寸的基准 夹具上有关尺寸公差和形位公差通常取工件上相应公差的 1 5 1 2 3 夹具装配总图上尺寸公差的确定 1 夹具上定位元件之间 对刀 导引元件之间的尺寸公差 一般可取工件加工尺寸公差的 1 5 1 3 2 定位元件与夹具体的配合尺寸公差 夹紧装置各组成零件间的配合尺寸公差等 当生产批量较大时 考虑夹具的磨损 应取较小值 为使夹具制造不十分困难 可取较大值 当工件上相应得公差未标注公差时 夹具上有关尺寸常取 0 1mm 或 0 05mm 角度公差 包括位 精品文档5 置公差 常取 10 或 5 确定夹具公差带时 还应注意保证夹具的平均尺寸与工