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1、机床夹具设计课件第五部分 专用夹具的设计方法*25.15.1 专用夹具的基本要求和设计步骤5.25.2 夹具体的设计5.35.3 夹具的精度和总图设计*35.1 5.1 专用夹具的基本要求和设计步骤专用夹具的基本要求和设计步骤 1、专用夹具的基本要求 （1）能够保证工件的加工精度要求。 （2）能够提高机械加工的生产效率。 （3）能够降低工件的生产成本。 （4）夹具的操作要方便、安全。（5）尽可能提高夹具元件的通用化和标准化程度。 （6）具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造、使 用和维修。 *42、夹具设计的步骤 （3）分析计算；（1）设计的准备；（2）方案设计；（4）审核；（5）总体设计；（
2、6）零件设计。 5.1 5.1 专用夹具的基本要求和设计步骤专用夹具的基本要求和设计步骤*5（1）设计的准备（1）分析研究被加工零件的零件图、工序图、工艺规程等文件，了解零件的作用、形状、结构特点、材料和本工序的加工要求、切削用量和所使用的工艺基准及所使用的工艺装备，对设计任务书所提出的要求进行可行性研究，以便发现问题，及时与工艺人员进行磋商。 （2）收集有关资料，包括所使用机床的技术参数，所使用刀具、量具的规格，夹具零部件的国家标准、行业标准和企业标准，夹具设计资料（图册和设计手册），工厂的生产组织、制造工艺及制造水平等。 5.1 5.1 专用夹具的基本要求和设计步骤专用夹具的基本要求和设计
3、步骤*6（2）方案设计（1）确定夹具的类型。（2）定位设计。（3）确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧装置。（4）确定刀具的对刀导向方案。（5）确定夹具与机床的连接方式。（6）确定其它元件和装置的结构形式，如定位键、分度装 置和靠模装置等。（7）确定夹具总体布局和夹具体的结构形式。（8）绘制夹紧方案设计图。5.1 5.1 专用夹具的基本要求和设计步骤专用夹具的基本要求和设计步骤*7（3）分析计算（1）定位误差、加工精度分析；（2）对动力夹紧装置进行夹紧力验算；（3）当夹具有多个方案时可进行经济分析，取效益高的方 案。 5.1 5.1 专用夹具的基本要求和设计步骤专用夹具的基本要求和设计步骤*8（
4、4）审核（1）夹具的标志是否完整、夹具的搬运是否方便。（3）夹具与机床的连接是否牢固和正确。（4）定位元件是否可靠和精确。（5）夹紧装置是否安全和可靠。（6）工件的装卸是否方便。（7）夹具与有关刀具、辅具等之间的协调关系是否良好。（8）加工过程中切屑的排除是否良好。（9）操作的安全性是否可靠。（10）加工精度能否符合工件图样所规定的要求。（11）生产率能否达到工艺要求。（12）夹具是否具有良好的结构工艺性扣经济性。（13）夹具的标准化审核。5.1 5.1 专用夹具的基本要求和设计步骤专用夹具的基本要求和设计步骤*9（5）夹具总装配图的设计（1）尽量选用1：1的比例。（2）尽可能选择面对操作者的
5、方向作为主视图。（3）总图应把夹具的工作原理、结构和各种元件间的 装配关系表达清楚。（4）用双点划线绘制工件外形轮廓、定位基准面、夹 紧表面和加工表面。待加工表面的加工余量可用网格线 或粗实线表示。在总图中，工件可看作透明体，不遮挡 后面的线条。（5）合理标注尺寸、公差和技术要求（附表11）。（6）合理选择材料 5.1 5.1 专用夹具的基本要求和设计步骤专用夹具的基本要求和设计步骤*10绘图的步骤（1）用双点划线绘出工件轮廓线；（2）绘制定位元件的详细结构；（3）绘制对刀导向元件；（4）绘制夹紧装置；（5）绘制其它元件或装置；（6）绘制夹具体。（7）标注视图符号、尺寸、技术要求，编制明细表。
6、 5.1 5.1 专用夹具的基本要求和设计步骤专用夹具的基本要求和设计步骤*111、五类尺寸（1）夹具外形轮廓尺寸；（2）工件与定位元件间的联系尺寸；（3）夹具与刀具的联系尺寸；（4）夹具与机床联系部分的联系尺寸；（5）夹具内部的配合尺寸。五类尺寸和四类技术要求5.1 5.1 专用夹具的基本要求和设计步骤专用夹具的基本要求和设计步骤*122、四类技术要求（1）定位元件之间的定位要求；（2）定位元件与连接元件和（或）夹具体底面的相互位置要求；（3）导引元件和和（或）夹具体底面的相互位置要求；（4）导引元件与定位元件间的相互位置要求。 5.1 5.1 专用夹具的基本要求和设计步骤专用夹具的基本要求
7、和设计步骤*13常用夹具元件的材料及热处理5.1 5.1 专用夹具的基本要求和设计步骤专用夹具的基本要求和设计步骤*14常用夹具元件的公差配合5.1 5.1 专用夹具的基本要求和设计步骤专用夹具的基本要求和设计步骤*155.2 5.2 夹具体的设计夹具体的设计1、夹具体的作用及其基本要求（1）夹具体的作用 夹具体是夹具的基础元件，在加工过程中，夹具体要承受工件重力、夹紧力、切削力、惯性力和振动力的作用。 *161）夹具体的结构形式应根据机床的有关参数和加工方式来定。2）有一定的精度和良好的结构工艺性。3）足够的强度和刚度。4）在机床工作台上安装的夹具，其重心尽量低、高度尺寸要小。5）夹具体的结
8、构应简单、紧凑，尺寸要稳定，残余应力要小。6）要有适当的容屑空间和良好的排屑性能。7）要有较好的外观。8）在夹具体适当部位用钢印打出夹具编号，以便于工装的管理。 5.2 5.2 夹具体的设计夹具体的设计（2）夹具体设计应满足的基本要求*17夹具体结构比较5.2 5.2 夹具体的设计夹具体的设计*18容屑空间5.2 5.2 夹具体的设计夹具体的设计*19各种排屑方法5.2 5.2 夹具体的设计夹具体的设计*202、夹具体的结构设计（1）铸造结构 （2）锻造结构（3）焊接结构 （4）装配结构 5.2 5.2 夹具体的设计夹具体的设计*21（1）铸造结构的夹具体5.2 5.2 夹具体的设计夹具体的设
9、计*22钻模夹具体示意图5.2 5.2 夹具体的设计夹具体的设计*23车床夹具体示意图5.2 5.2 夹具体的设计夹具体的设计*24（2）锻造结构 的夹具体对于尺寸较大且形状简单的夹具体，可采用锻造结构，以使其有较高的强度和刚度。这类夹具体常用优质碳素结构钢40钢，合金结构钢40Cr、38CrMoAlA等经锻造后酌情采用调质、正火或回火制成。 5.2 5.2 夹具体的设计夹具体的设计*25（3）焊接结构 的夹具体焊接结构是国际上一些工业国家常用的方法。这类结构易于制造，制造周期短，成本低，使用也较灵活。当发现夹具体刚度不足时，可补焊肋和隔板。焊接件材料的可焊性要好，适用材料有碳素结构钢Q195
10、、Q215、Q235，优质碳素结构钢20钢、15Mn等。焊接后需经退火处理，局部热处理的部位则需在热处理后进行低温回火。 5.2 5.2 夹具体的设计夹具体的设计*26焊接结构和装配结构5.2 5.2 夹具体的设计夹具体的设计*27标准化的夹具体5.2 5.2 夹具体的设计夹具体的设计*285.3 5.3 夹具的精度和总图设计夹具的精度和总图设计 1、夹具的精度分析*292、应标注的尺寸和公差配合（1）夹具外形的最大轮廓尺寸；（2）工件与定位元件之间的联系尺寸；（3）对刀或导向元件与定位元件之间的联系尺寸；（4）与夹具位置有关的尺寸；（5）其它装配尺寸。 5.3 5.3 夹具的精度和总图设计夹
11、具的精度和总图设计*303、应标注的位置公差（1）定位元件之间的位置公差；（2）连接元件（含夹具体基面）与定位元件之间的位置公差；（3）对刀或导向元件的位置公差。 5.3 5.3 夹具的精度和总图设计夹具的精度和总图设计*31几种常见元件定位对夹具体基面的技术要求5.3 5.3 夹具的精度和总图设计夹具的精度和总图设计*32几种常见元件定位对夹具体基面的技术要求5.3 5.3 夹具的精度和总图设计夹具的精度和总图设计*334、公差数值的确定（1）夹具上的尺寸公差和角度公差取（1/21/5）k。（2）夹具上的位置公差取（1/21/3）k。（3）当加工工件尺寸为末注公差时，夹具取0.1mm。（4）工件为未注形位公差的加工面时，按GB1184中7、8级精度的规定选取。 5.3 5.3 夹具的精度和总图设计夹具的精度和总图设计*34常见夹具元件的公差配合5.3 5.3 夹具的精度和总图设计夹具的精度和总图设计*355、夹具总图上应标注的其它技术要求夹具总图上无法用符号标注而又必须说明的问题，如夹具的平衡和密封、装配性能和要求、有关机构的调整参数、主要元件的磨损范围和极限、打印标记和编号以及使用中应注意的事项等，要用文字标注在夹具的总图上。 5.3 5.3 夹具的精度和总图设计夹具的精度和总图设计
