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1、夹具设计过程,夹具设计要求设计的一般步骤夹具零件尺寸及其配合示例零件图的绘制夹具设计示例,1、夹具设计要求,l）保证工件的加工精度2）提高生产率，降低成本3）操作方便，工作安全，能减轻工人劳动强度4）便于排屑5）有良好的结构工艺性,2、设计的一般步骤,（1）研究原始资料，明确设计要求（2）确定夹具方案，绘制夹具结构草图（3）绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求,（1）研究原始资料，明确设计要求,熟悉零件图和装配图、零件的工艺规程，充分了解本工序的加工内容、技术要求等；收集有关机床、刀具、夹具等方面的资料。,（2）确定夹具方案，绘制夹具结构草图,（1）根据定位基准和六点定位原理，确定工件的定位方
2、法并选择相 应的定位元件；（2）确定引导装置或对刀装置；（3）确定工件的夹紧方法，设计夹紧机构；（4）确定其它元件或装置的结构形式（5）确定夹具体结构形式（6）确定夹具总体轮廓。,（3）绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求,（1）确定视图关系，应尽可能少。主视图应取操作者实际工作位置；（2）比例尽量取1:1，有利于审图；（3）用双点划线画工序图；（4）依次画定位元件、对刀元件、夹紧元件、其他元件、夹具体；（5）标上尺寸、技术要求,3、夹具零件尺寸及其配合,外形轮廓尺寸配合尺寸（1）定位元件与工件的配合 H6/g5,H6/f5,H7/g6,H7/f7（2）导套与刀具的配合 G6/h5,F7/h5
3、,G7/h6,F8/h6（3）不采用紧固件的固定连接 H7/n6,H7/r6,H8/t7,H8/z8,相对尺寸-对刀元件与定位元件之间的联系尺寸特性尺寸-用来保证夹具某项性能的尺寸，如偏心夹紧机构的偏心距、楔块的自锁升角夹具与机床间的联系尺寸序号、明细表、标题栏,（1）对夹具总图中的非标准件均应绘制零件图；（2）零件图视图的选择应尽可能与零件在总图上的工作位置相一致。,4、零件图绘制,5、定位元件的选择与设计,1以平面定位时定位元件的选择（1）主要支承。主要支承是用来限制工件的自由度，起定位作用。它可分为固定支承、可调支承和自位支承。 固定支承：固定支承有支承钉和支承板，在使用过程中它们是固定
4、不动的，如图5-1、图5-2所示。,有2种情况：平面定位、圆柱表面定位 （圆孔、外圆表面、一面两孔组合 ）,图5-1 支承钉,图5-2 支承板,图5-2 支承板, 可调支承：可调支承是指在定位过程中其高度可以调整的支承钉，如图5-3（a）、（b）所示。,图5-3 调节螺钉,图5-4所示工件为砂型铸造件，在机械加工中一般先铣B面，然后再以B面定位镗双孔。但为了保证镗孔有足够而均匀的余量，最好以毛坯孔为粗基准定位，但这样装夹不便。通常将A面置于可调支承上，通过调整可调支承的高度来保证B面与两毛坯孔中心尺寸H1、H2,图5-4 可调支承, 自位支承（又称浮动支承）：在工件定位过程中，能自动调节位置的
5、支承便为自位支承，如图5-5所示。,图5-5 自位支承,（2）辅助支承。辅助支承不起定位作用，只是用来提高工件的装夹刚度和稳定性，故一般在工件定位后才与工件接触。辅助支承有如下几种形式。 螺旋式辅助支承：如图5-6（a）所示，螺旋式辅助支承与可调支承的结构相近，但操作过程不同。前者是在工件定位后才与工件接触，故不起定位作用；而后者调整后与固定支承一样起定位作用。,图5-6 辅助支承1弹簧；2滑柱；3顶柱；4手轮；5斜楔；6滑销, 自位式辅助支承：如图5-6（b）所示，弹簧1只起推动滑柱2上升的作用，但不得顶起工件。滑柱2与工件接触后用顶柱3锁紧。, 推引式辅助支承：如图5-6（c）所示，在工件
6、定位后推动手轮4时滑销6与工件接触，然后转动手轮4使斜楔5的开槽部分胀开而锁紧。推引式辅助支承主要用于大型工件的定位。,2以圆柱表面定位时定位元件的选择（1）工件以圆孔定位。工件以圆孔定位时，常用的定位元件有圆柱定位销、圆柱心轴、圆锥销和小锥度心轴。, 圆柱定位销：具体结构如图5-7（a）、（b）、（c）、（d）所示。当定位销直径D为310mm时，通常把根部倒成圆角R，以增强刚性，避免使用中折断或热处理时淬断；当成批大量生产时，为了定位销的更换，可采用带衬套的结构形式，如图5-7（d）所示。此外，为便于工件装夹，定位销的头部一般制成15倒角。定位销的参数可查阅有关国家标准。,图5-7 定位销的
7、结构, 圆柱心轴：圆柱心轴可分为间隙配合心轴、过盈配合心轴和花键配合心轴，其具体结构如图5-8（a）、（b）、（c）所示。,图5-8 圆柱心轴 1引导部分；2工作部分；3传动部分, 圆锥销：图5-9所示为工件以圆锥销定位的示意图，其中，图5-9（a）用于粗基面，图5-9（b）用于精基面。,图5-9 单个圆锥销定位,值得注意的是，工件在单个圆锥销上定位容易倾斜，故圆锥销一般与其它定位元件组合使用，如图5-10所示。图5-10（a）所示为圆锥圆柱组合心轴，锥度部分使工件准确定位，并将工件楔紧，圆柱部分可减少工件倾斜。图5-10（b）所示为以工件底面作为主要定位基面，圆锥销是活动的，即使工件的孔径变
8、化较大，也能准确定位。图5-10（c）所示为工件在双圆锥销上定位。以上3种定位方式均限制工件5个自由度。,图5-10 圆锥销组合定位, 小锥度心轴：如图5-11所示，工件在小锥度心轴上定位，并靠定位圆孔与心轴限位圆锥面的弹性变形夹紧工件。,图5-11 小锥度心轴,（2）工件以外圆柱面定位。工件以外圆柱表面作为定位基面时，最常用的定位元件有V形块、半圆套和定位套。 V形块：采用V形块定位的优点，一是对中性好，能使工件定位的基准轴线对中在V形块的对称平面上，而不受定位基面直径误差的影响；二是无论定位基面是否经过加工、是否为完整的圆柱面还是局部的圆弧面均可。,如图5-12所示，其中图5-12（a）用
9、于较短的外圆柱面定位，可限制工件2个自由度；图5-12（b）用于粗基准面定位；图5-12（c）用于精基面定位；图5-12（d）用于工件较长、直径较大的重型工件定位（这种V形架常用铸铁底座镶淬火钢垫）。,图5-12 V形块,固定V形块与活动V形块组合定位，如图5-13所示。其中，固定V形块限制工件2个自由度，而活动V形块限制工件1个自由度，并具有补偿毛坯尺寸变化和夹紧的作用。,图5-13 V形块组合定位1固定V形块；2活动V形块,V形块定位高度的计算（见图5-14）： （5-1）式中，V形架两斜面之间的夹角，一般取60、90、120，其中90应用最广。当=90时，有 （5-2）,图5-14 V形
10、块结构尺寸,（3）工件以一面两孔组合定位。在加工箱体、杠杆、盖板和支架等零件时，常用工件上的一面两孔作为定位基准，如图5-15所示。所用的定位元件为一大支承板，它限制了工件的3个自由度；短圆柱销1限制了工件的2个自由度；削边销2限制了工件绕圆柱销转动的自由度。所以工件以一面两孔定位，共限制了6个自由度，属于完全定位。值得注意的是，若不是采用一个圆柱销和一个削边销，而是采用2个圆柱销定位，这必然会在两孔中心线连线方向上产生过定位干涉现象。因为两孔的中心距与两圆柱销的中心距均有误差，当误差较大时，这种过定位会使工件无法正确装入夹具上定位。因此，在实际生产中采用的是一个圆柱销和一个削边销。,图5-1
11、5 工件以一面两孔定位1短圆柱销；2削边销,削边销的结构如图5-16所示。当工件定位孔直径D30mm时，采用图5-16（a）所示的结构；当工件的直径D为3050mm时，采用如图5-16（b）所示的结构；当工件的定位直径D50mm时，采用如图5-16（c）所示的结构。削边销的宽度部分可修圆，如图5-16（d）所示。有关结构参数可查阅夹具标准或设计手册,图5-16 削边销结构,采用一面两孔定位时，圆柱销、削边销的主要参数确定如下。 圆柱销直径d1的基本尺寸及公差：圆柱销直径的基本尺寸应等于相配合孔的最小极限尺寸，其公差一般取g6或f7。 圆柱销与削边销之间的中心距及公差：两销之间中心距的平均尺寸应
12、等于两定位孔之间中心距的平均尺寸，其公差一般为 Ld=(1/31/5) LD (5-3)式中， Ld、 LD两销之间中心距的公差和两孔之间的中心距公差。式（5-3）中当工件加工精度较高时取1/5，加工精度较低时取1/3。, 削边销直径d2的基本尺寸及公差：削边销直径d2 及其公差可按如下方法来确定： (5-4)式中，d2max、D2min削边销直径的最大值和与削边销相配合孔的最小极限尺寸。削边销与孔的配合一般取为h6。由于其上偏差为零，故d2=d2max。,削边销的尺寸见表5-1。,【例5-1】 在图5-15中，工件上两定位孔为mm，两定位孔中心距为800.06mm，设计两定位销尺寸。,mm，
13、两定位孔中心距为800.06mm，设计两定位销尺寸。,图5-15 工件以一面两孔定位1短圆柱销；2削边销,解：（1）确定圆柱销直径圆柱销直径公差取g6，即 mm。（2）确定圆柱销与削边销之间的中心距根据公式（5-3），取 mm，所以圆柱销与削边销之间的中心距为800.02mm。,（3）确定削边销直径由表5-1查得b=4mm，B=D22=122=10mm根据公式（5-4），削边销与定位孔的配合一般取h6，其下偏差为0.011mm，直径为,6、夹紧机构的选择与设计,1夹紧机构的组成夹紧机构的种类很多，但其结构均由2部分组成。（1）动力装置。夹紧力的来源一是人力，二是某种装置所产生的力。能产生力的装
14、置称为夹具的动力装置。常用的动力装置有气动装置、液压装置、电动装置、电磁装置、气液联动装置和真空装置等。由于手动夹具的夹紧力来自人力，所以它没有动力装置。（2）夹紧机构。接受和传递原始作用力使之变为夹紧力并执行夹紧任务的机构，便为夹紧机构。夹紧机构一般由下列基本机构组成。 接受原始作用力的机构，如手柄、螺母以及用来连接汽缸活塞杆的机构等。 中间递力机构，如铰链、杠杆等。 夹紧元件，如各种螺钉压板等。其中，中间递力机构在传递原始作用力至夹紧元件的过程中可以起到诸如改变作用力的方向与大小以及自锁等作用。,2对夹紧机构的基本要求在不破坏工件定位精度并保证加工质量的前提下，应尽量使夹紧机构做到以下几点。 夹紧力的大小适当。既要保证工件在整个加工过程中其位置稳定不变、振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。 工艺性好。夹紧机构的复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造和维修。 使用性好。夹紧机构的操作应当方便、安全、省力。,
