机床夹具设计基础知识课件.pptx

1、机床夹具设计基础 知识机械制造技术 内容 0403 02 01机械制造技术 项目四项目四 机械加工质量分析机械加工质量分析 08 07 06 05机械制造技术 课题一课题一 概概 述述 一、机床夹具在机械加工中的作用一、机床夹具在机械加工中的作用 1保证加工精度 采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。 2提高生产率、降低成本 用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时；用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采用高效夹紧机构

2、，这些因素均有利于提高劳动生产率。另外，采用夹具后，产品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，明显地降低了生产成本。 机械制造技术课题一课题一 概概 述述 3扩大机床的工艺范围 使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工；通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以充分发挥通用机床的作用。 4减轻工人的劳动强度 用夹具装夹工件方便、快速，当采用气动、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度； 应用机床夹具，有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条

3、件，保证安全生产；有利于扩大机床工艺范围，实现“一机多用”。机械制造技术课题一课题一 概概 述述 二、夹具的分类二、夹具的分类 机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。常用的分类方法有以下几种。 1按夹具的使用特点分类 根据夹具在不同生产类型中的通用特性，机床夹具可分为: (1)通用夹具 (2)专用夹具 (3)可调夹具 (4)组合夹具 (5)拼装夹具机械制造技术课题一课题一 概概 述述 2按使用机床分类 夹具按使用机床不同，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等。 3按夹紧的动力源分类 夹具按夹紧

4、的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。 三、机床夹具的组成三、机床夹具的组成 机床夹具的种类和结构虽然繁多，但它们的组成均可概括为以下几个部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。 机械制造技术课题一课题一 概概 述述 1定位元件 定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置。 2夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力(切削力等)作用时不离开已经占据的正确位置。 3对刀或导向装置 对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。 4连接元件 连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。 机械制造技术课题一课题一 概概 述述

5、5夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。 6其它装置或元件 它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。若需加工按一定规律分布的 多个表面时，常设置分度装置；为了能方便、准确地定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。机械制造技术课题二课题二 工件定位的基本原理工件定位的基本原理 一、六点定位原理一、六点定位原理 一个尚未定位的工件，其空间位置是不确定的，均有六个自由度，如图所示，即沿空间坐标轴x、y、z三个方向的移动和绕这三个坐标轴的转动。 定位，就是限制自由度。用来限制工件自由度的固定点，称为定位支承点，简称支承点。用合理分布的六个支承点限制

6、工件六个自由度的法则，称为六点定位原理。 工件的六个自由度 自由度的限制机械制造技术课题二课题二 工件定位的基本原理工件定位的基本原理 在应用“六点定位原理”分析工件的定位时，应注意以下几点： 1定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。若二者脱离，则意味着失去定位作用。 2一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件仅有六个自由度，所设置的定位支承点数目，原则上不应超过六个。 3分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。工件的某一自由度被限制，并非指工件在受到使其脱离定位支承点的外力时，不能运动。欲使其在外力作用下不能运动，是夹紧的任务；反之，工件在外

7、力作用下不能运动，即被夹紧，也并非是说工件的所有自由度都被限制了。所以，定位和夹紧是两个概念，绝不能混淆。机械制造技术课题二课题二 工件定位的基本原理工件定位的基本原理 二、工件的定位二、工件的定位 根据夹具定位元件限制工件运动自由度的不同，工件在夹具中的定位方式，有下列几种情况： 1完全定位 工件的六个自由度全部被限制的定位，称为完全定位。当工件在x、y、z三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。 0 .1AB3 00 .12 00 .0 56 .36 00- 0 .2A5 0YX6 .36 .30 .1B机械制造技术课题二课题二 工件定位的基本原理工件定位的基本原

8、理 2不完全定位 根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位，称为不完全定位。(a) 在车床上加工通孔 (b) 磨平面图机械制造技术课题二课题二 工件定位的基本原理工件定位的基本原理 3欠定位 根据工件的加工要求，应该限制 的自由度没有完全被限制的定位，称为 欠定位。欠定位无法保证加工要求， 所以是绝不允许的。机械制造技术课题二课题二 工件定位的基本原理工件定位的基本原理 4过定位 夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度的现象，称为过定位。 长销和大端面定位 平面和两短圆柱销定位 机械制造技术课题二课题二 工件定位的基本原理工件定位的基本原理 过定

9、位可能导致下列后果。 （1）工件无法安装 （2）造成工件或定位元件变形 由于过定位往往会带来不良后果，一般确定定位方案时，应尽量避免。消除或减小过定位所引起的干涉，一般有两种方法。 改变定位元件的结构，使定位元件重复限制自由度的部分不起定位作用。大端面加球面垫圈 大端面改为小端面 机械制造技术课题二课题二 工件定位的基本原理工件定位的基本原理 合理应用过定位，提高工件定位基准之间以及定位元件的工作表面之间的位置精度。 1压紧螺母 2垫圈 3压板 4工件 5支承凸台 6工作台 7心轴 滚齿夹具机械制造技术课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件 一、工件以平面定位一、工件以平面定位 1

10、支承钉 当工件以粗糙不平的毛坯面定位时，采用球头支承钉(B型)，使其与毛坯良好接触。齿纹头支承钉(C型)用在工件的侧面，能增大摩擦系数，防止工件滑动。当工件以加工过的平面定位时，可采用平头支承钉(A型)。在支承钉的高度需要调整时，应采用可调支承。可调支承主要用于工件以粗基准面定位，或定位基面的形状复杂，以及各批毛坯的尺寸、形状变化较大时。 机械制造技术课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件 可调支承能达到使用同一夹具加工不同尺寸的相似件的目的。 可调支承在一批工件加工前调整一次，调整后需要锁紧，其作用与固定支承相同。在工件定位过程中能自动调整位置的支承称为自位支承。其作用相当于1个

11、固定支承，只限制1个自由度。由于增加了接触点数，可提高工件的装夹刚度和稳定性，但夹具结构稍复杂，自位支承一般适用于毛面定位或刚性不足的场合。 1销轴 2V形块 3可调支承 用可调支承加工相似件机械制造技术课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件 工件因尺寸形状或局部刚度较差，使其定位不稳或受力变形等原因，需增设辅助支承，用以承受工件重力、夹紧力或切削力。 辅助支承的工作特点是：待工件定位夹紧后，再调整辅助支承，使其与工件的有关表面接触并锁紧。而且辅助支承是每安装一个工件就调整一次。但此支承不限制工件的自由度，也不允许破坏原有定位。机械制造技术课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及

12、定位元件 2支承板 工件以精基准面定位时，除采用上述平头支承钉外，还常用图6-13所示的支承板作定位元件。A型支承板结构简单，便于制造，但不利于清除切屑，故适用于顶面和侧面定位；B型支承板则易保证工作表面清洁，故适用于底面定位。夹具装配时，为使几个支承钉或支承板严格共面，装配后，需将其工作表面一次磨平，从而保证各定位表面的等高性。A型型 B型型 支承板机械制造技术课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件 二、工件以内孔表面定位二、工件以内孔表面定位 1工件以圆柱孔定位 各类套筒、盘类、杠杆、拨叉等零件, 常以圆柱孔定位。所采用的定位元件有圆柱销和各种心轴。这种定位方式的基本特点是：定

13、位孔与定位元件之间处于配合状态，并要求确保孔中心线与夹具规定的轴线相重合。孔定位还经常与平面定位联合使用。 (1) 圆柱销(a) D310 (b) D1018 (c) D18 (d) 带套可换定位销机械制造技术课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件 (2) 圆柱心轴 (a) 间隙配合心轴 1引导部分 2工作部分 3传动部分 (b) 过盈配合心轴 (c) 花键心轴机械制造技术课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件 (3) 圆锥销 (a) 粗基准定位 (b) 精基准定位机械制造技术课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件 圆锥销组合定位（4）小锥度心轴 这种定位方

14、式的定心精度较高，但工件的轴向位移 误差较大，适用于工件定位孔精度不低于IT7的精车和磨削加工，不能加工端面。机械制造技术课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件 2工件以圆锥孔定位 (1) 圆锥形心轴 圆锥心轴限制了工件除绕轴线转动自由度以外的其它五个自由度。 (2) 顶尖 XZ 中心孔定位机械制造技术课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件 三、工件以外圆柱表面定位三、工件以外圆柱表面定位 1 V形架 V形架定位的最大优点是对中性好。即使作为定位基面的外圆直径存在误差，仍可保证一批工件的定位基准轴线始终处在V形架的对称面上；并且使安装方便。 V形架 V形架对中性分析机械

15、制造技术课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件 2定位套 工件以外圆柱面在圆孔中定位，这种定位方法一般适用于精基准定位，常与端面联合定位。所用定位件结构简单，通常做成钢套装于夹具中，有时也可在夹具体上直接做出定位孔。 工件以外圆柱面定位，有时也可用半圆套或锥套作定位元件。 四、定位装置设计实例 案例： 有一批如所示的工件，除槽子外其余各表面均已加工合格。现需设计铣床夹具铣槽，保证图示的位置要求。试进行铣床夹具定位方案的设计计算。 机械制造技术课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件机械制造技术课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件 （1）定位方案的提出与分析计

16、算 （a） （b） 铣槽工序二种定位方案的定位分析 机械制造技术课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件 （2）两孔定位方案定位结构参数的设计计算1）确定销心距基本尺寸与极限偏差 2)确定圆柱定位销的定位直径和极限偏差 3）确定削边定位销的定位结构参数 （3）定位平面的定位元件选择根据工件的形状、加工面部位和夹具在 铣床上的位置，选用厚度12、长度120的 B型标准支承四块（B12120GB223680）， 其布置如图（b）所示。1圆柱定位销；2削边定位销；3支承板 机械制造技术课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件 （4）定位误差的分析计算 由于平面定位没有基准不重合现

17、象，故不存在定位误差，所以主要分析计算两孔定位的定位误差。因为上述两定位销定位结构参数的设计计算，只解决了重复定位矛盾，保证两定位孔加工合格的全部工件都能装进夹具。而能满足这个条件的两定位销结构参数的组合可有多种不同答案。所以还必须根据定位误差的分析计算来验证所设计的两定位销结构参数能否保证工序加工要求。若发现定位误差过大，难保证加工要求，则需重新进行设计，修正参数，减少定位误差，以达到加工要求。 过两定位销轴线的XO1Y坐标系是夹具的调刀基准，铣刀根据XO1Y坐标系调整成图6-24所示的240和70尺寸，在加工一批工件时，工件的设计基准（即定位基准） 坐标系相对调刀基准XO1Y坐标系产生最大

18、位置变化而引起240尺寸和70尺寸的最大误差，就是定位误差。机械制造技术课题三课题三 定位方法及定位元件定位方法及定位元件两定位孔铣槽工序的定位误差分析计算 机械制造技术课题四课题四 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 一、夹紧装置的组成一、夹紧装置的组成夹紧装置的种类很多，但其结构均由两部分组成。 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。机械制造技术课题四课题四 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧

19、2夹紧部分 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部分，一般由下列机构组成： 1）接受原始作用力的机构。如手柄、螺母及用来连接气缸活塞杆的机构等。 2）中间递力机构。如铰链、杠杆等。 3）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、改变作用力的大小以及自锁等作用。机械制造技术课题四课题四 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 二、夹紧装置的基本要求二、夹紧装置的基本要求 在不破坏工件定位精度，并保证加工质量的前提下，应尽量使夹紧装置做到： 1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

20、工件不产生过大的夹紧变形。 2工艺性好。夹紧装置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。 3使用性好。夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。机械制造技术课题五课题五 基本夹紧机构基本夹紧机构 一、斜楔夹紧斜楔夹紧 斜楔夹紧是夹紧机构中最基本的一种形式。其它一些夹紧如偏心轮、螺钉等都是这种楔块的变型。 斜楔夹紧的工作特点： (1) 楔块的自锁性 楔块的自锁条件为：1+2 。 为保证自锁可靠，取=57。 (2) 楔块能改变夹紧作用力的方向； (3) 楔块具有增力作用，增力比i=Q/F3； (4) 楔块夹紧行程小； (5) 结构简单，夹紧和松开需要敲击大

21、、小端，操作不方便。机械制造技术课题五课题五 基本夹紧机构基本夹紧机构 对于楔块夹紧，由于增力比、行程大小和自锁条件是相互制约的，故在确定楔块升角时，应兼顾三者在不同条件下的实际需要。当机构既要求自锁，又要有较大的夹紧行程时，可采用双斜面楔块(见图6-25)，前部大升角用于夹紧前的快速行程，后部小升角保证自锁。 单一楔块夹紧机构夹紧力和增力比均较小且操作不便，夹紧行程也难满足实际需要，因此很少使用，通常用于机动夹紧或组合夹紧机构中。 楔块一般用20号钢渗碳淬火达到HRC5862，有时也用45号钢淬硬至HRC4246。机械制造技术课题五课题五 基本夹紧机构基本夹紧机构 二、螺旋夹紧机构二、螺旋夹

22、紧机构 将楔块的斜面绕在圆柱体上就成为螺旋面，因此螺旋夹紧的作用原理与楔块相同。 螺旋夹紧的工作特点： (1) 自锁性能好 (2) 增力比大(i75) (3) 夹紧行程调节范围大 (4) 夹紧动作慢、工件装卸费时 螺旋夹紧很适用于手动夹紧，在机动夹紧机构中应用较少。 机械制造技术课题五课题五 基本夹紧机构基本夹紧机构 三、偏心夹紧机构三、偏心夹紧机构 用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构。偏心件有两种形式，即圆偏心和曲线偏心，其中，圆偏心机构因结构简单、制造容易而得到广泛应用。 偏心夹紧优点是 操作方便，动作迅速， 结构简单，其缺点是 工作行程小，自锁性 不如螺旋夹紧好，结构不耐

23、振，适用于切削平稳且切削力不大的场合，常用于手动夹紧机构。由于偏心轮带手柄，所以在旋转的夹具上不允许用偏心夹紧机构，以防误操作。机械制造技术课题六课题六 其它夹紧机构其它夹紧机构 一、定心夹紧机构一、定心夹紧机构 当工件被加工面以中心要素（轴线、中心平面等）为工序基准时，为使基准重合以减少定位误差，需采用定心夹紧机构。 定心夹紧机构按其定心作用原理有两种类型，一种是依靠传动机构使定心夹紧元件等速移动，从而实现定心夹紧，如螺旋式、杠杆式、楔式机构等；另一种是利用薄壁弹性元件受力后产生均匀的弹性变形（收缩或扩张），来实现定心夹紧，如弹簧筒夹、膜片卡盘、波纹套、液性塑料等。 （1）螺旋式定心夹紧机构

24、 （2）杠杆式定心夹紧机构 （3）楔式定心夹紧机构 （4）弹簧筒夹式定心夹紧机构机械制造技术课题六课题六 其它夹紧机构其它夹紧机构 二、联动夹紧机构二、联动夹紧机构 联动夹紧机构是操作一个手柄或用一个动力装置在几个夹紧位置上同时夹紧一个工件(单件多位夹紧)或夹紧几个工件(多件多位夹紧)的夹紧机构。根据工件的特点和要求，为了减少工件装夹时间，提高生产率，简化结构，常采用联动夹紧机构。 在设计联动夹紧机构时应注意的问题： (1) 必须设置浮动环节，以补偿同批工件尺寸偏差的变化，保证同时且均匀地夹紧工件。 (2) 联动夹紧一般要求有较大的总夹紧力，故机构要有足够刚度，防止夹紧变形。 (3) 工件的定

25、位和夹紧联动时，应保证夹紧时不破坏工件在定位时所取得的位置。 机械制造技术课题六课题六 其它夹紧机构其它夹紧机构 三、夹紧机构设计实例三、夹紧机构设计实例 图示的工序图中，h尺寸的公差（h）.。今在卧式铣床上铣削处台阶槽面。已知铣削力1500，采用气动夹紧方式；压缩空气的工作压力为0.4Mpa；气缸工作效率20.85。试进行夹紧装置的设计计算。 铣槽工序夹紧装置结构方案的确定 1压板；2滚子；3斜楔 ；4气缸机械制造技术课题六课题六 其它夹紧机构其它夹紧机构 （1）决定夹紧装置的方案与结构 （2）选择夹紧气缸参数1）气缸应产生的原始作用力 2)求气缸直径 D1 3）求气缸的工作行程 (3)强度

26、的校核验算铣槽气动铣夹具的结构图 机械制造技术课题六课题六 其它夹紧机构其它夹紧机构 （二）夹具体（二）夹具体 夹具体是整个夹具的基础零件，定位元件、夹紧装置、连接元件、导向元件或对刀装置等都要装在它上面.夹具体的设计应注意下列问题：1、夹具体要有足够的刚度，承受夹紧力及加工时的切削力，一般夹具体为铸件，但也可以用焊接件。2、夹具体上一般应考虑搬运夹具时的吊装问题，以方便夹具的安装。对于小型夹具当然可以不考虑吊装，但也应考虑便于搬动。3、夹具体上应考虑排屑和清扫切屑方便。4、夹具体的结构尺寸应适当紧凑些，不要过于分散。有时考虑夹具的稳定性，夹具体底面可以做得稍大些。5、由于夹具体一般都比较复杂

27、，故要考虑结构工艺性，使加工和装配都能合理、方便。机械制造技术课题七课题七 各类机床夹具设计要点各类机床夹具设计要点 一、车床夹具设计要点一、车床夹具设计要点 车床夹具的主要特点是夹具与机床主轴联接，工作时由机床主轴带动其高速回转。因此在设计车床夹具时除了保证工件达到工序的精度要求外，还应考虑： （1）夹具的结构应力求紧凑轻便悬臂尺寸短，使重心尽可能靠近主轴。 （2）夹具应有平衡措施，消除回转的不平衡现象，以减少主轴轴承的不正常磨损，避免产生振动及振动对加工质量和刀具寿命的影响。平衡重的位置应可以调节。 （3）夹紧装置除应使夹紧迅速、可靠外，还应注意夹具旋转的惯性力不应使夹紧力有减小的趋势，以

28、防回转过程中夹紧元件松脱。机械制造技术课题七课题七 各类机床夹具设计要点各类机床夹具设计要点 （4）夹具上的定位、夹紧元件及其他装置的布置不应大于夹具体的直径；靠近夹具外缘的元件，不应该有突出的棱角，必要时应加防护罩。 （5）车床夹具与主轴联接精度对夹具的回转精度有决定性的影响。因此回转轴线与车床主轴轴线要有尽可能高的同轴度。 （6）当主轴有高速转动、急刹车等情况时，夹具与主轴之间的联接应该有防松装置。 （7）在加工过程中，工件在夹具上应能用量具测量。切屑能顺利排出或清理。 车床专用夹具的设计要点也适用于圆磨床夹具。机械制造技术课题七课题七 各类机床夹具设计要点各类机床夹具设计要点 二、铣床专

29、用夹具的设计要点二、铣床专用夹具的设计要点（1）由于铣销过程不是连续切削，且加工余量较大，切削力较大而方向随时都可能在变化。所以夹具应有足够的刚性和强度，夹具的重心应尽量低，夹具的高度与宽度之比应为11.25，并应有足够的排屑空间。（2）夹紧装置要有足够的强度和刚度，保证必需的夹紧力，并有良好的自锁性能，一般在铣床夹具上特别是粗铣，不宜采用偏心夹紧。（3）夹紧力应作用在工件刚度较大的部位上。工件与主要定位元件的定位表面接触刚度要大。当从侧面压紧工件时，压板在侧面的着力点应低于工件侧面支承点。机械制造技术课题七课题七 各类机床夹具设计要点各类机床夹具设计要点 （4）为了调整和确定夹具与铣刀的相对

30、位置，应正确选用对刀装置，对刀装置在使用塞尺方便和易于观察的位置，并应在铣刀开始切入工件的一端。 （5）切屑和冷却液应能顺利排出，必要时应开排屑孔。 （6）为了调整和确定夹具与机床工件台轴线的相对位置，在夹具体的底面应具有两个定向键，定向键与工作台型槽宜用单面贴合，当工作台型槽平整时可采用圆柱销，精度高的或重型夹具宜采用夹具体上的找正基面。 由于刨床夹具的结构和动作原理与铣床夹具相近，故其设计要点可参照上述内容。机械制造技术课题七课题七 各类机床夹具设计要点各类机床夹具设计要点 三、钻床专用夹具的设计要点三、钻床专用夹具的设计要点1.钻模类型的选择钻模类型很多，在设计钻模时，首先需要根据工件的

31、形状尺寸、重量、加工要求和批量来选择钻模的结构类型。选择时注意以下几点： （1）被钻孔直径大于0时（特别是加工钢件），宜采用固定式钻模。 （2）翻转式钻模适用于加工中小件，包括工件在内的总重量不宜超过0。 （3）当加工分布不在圆周上的平行孔系时，如工件和夹具的总重量超过5，宜采用固定钻模在摇臂钻床上加工。如生产批量大，则可在立式钻床上采用多轴传动头加工。机械制造技术课题七课题七 各类机床夹具设计要点各类机床夹具设计要点 （4）对于孔的垂直度和孔心距要求不高的中小型工件，宜优先采用滑柱钻模。如孔的垂直度公差小于0.1，孔距位置公差小于0.15时，一般不宜采用这类钻模。（5）钻模板和夹具体为焊接式

32、的钻模，因焊接应力不能彻底消除，精度不能长期保持，故一般在工件孔距公差要求不高时采用。（6）孔距与孔和基面公差小于0.05时采用固定式钻模。2.钻套的选择和设计 根据钻套的结构有固定钻套、可换钻套、快换钻套及特殊钻套四种类型，分别适用不同情况。机械制造技术课题七课题七 各类机床夹具设计要点各类机床夹具设计要点 3.钻模板的设计钻模板是供安装钻套用的，钻模板多装配在夹具体或支架上、与夹具上的其他元件相连接或与夹具体铸成一体。设计模板时应注意以下几点：（1）钻模板上安装钻套的孔之间及孔与定位元件的位置应有足够的精度。（2）钻模板应具有足够的刚度，以保证钻套位置的准确性，但又不能做得太厚太重。注意布

33、置加强筋以提高钻模板的刚性。钻模板一般不应承受夹紧力。（3）为保证加工的稳定性，悬挂式钻模板导杆上的弹簧力必须足够，使模板在夹具上能维持足够的定位压力。如钻模板本身重量超过0时，导杆上可不装弹簧。机械制造技术课题七课题七 各类机床夹具设计要点各类机床夹具设计要点 4.支脚设计 设计支脚应注意：（1）支脚必须设置四个，以便使钻模安放稳定，矩形支脚断面宽度B和圆形支脚直径D与工作台T型槽的宽度b符合以下关系：。（2）支脚布置应保证夹具重心钻削轴向力落在支脚形成的支承面内。钻套轴线与支脚形成的支承面垂直或平行。钻模支脚的结构形式 机械制造技术课题七课题七 各类机床夹具设计要点各类机床夹具设计要点 四

34、、镗床专用夹具的设计要点四、镗床专用夹具的设计要点 （1）镗杆的结构 （2）镗杆尺寸 （3）浮动接头 镗杆导引部分的结构 浮动联接 机械制造技术课题七课题七 各类机床夹具设计要点各类机床夹具设计要点 4.支架和底座的设计 镗模支架和底座均为镗模主要零件。支架供安装镗套和承受切削力用。镗模底座承受包括工件、镗杆、镗套、镗模支架、定位元件和夹紧装置等在内的全部重量以及加工过程中的切削力，因此支架和底座的刚性要好，变形要小。在设计支架和底座时应注意：（1）支架与底座宜分开，以便于制造。支架在底座上必须用两定位销定位，用螺钉紧固。（2）支架必须有很好的刚性。支架装配基面宽度沿孔轴线方向不小于高度的1/

35、2。（3）支架的厚度应根据高度的大小确定，一般取1525。机械制造技术课题七课题七 各类机床夹具设计要点各类机床夹具设计要点（4）支架应尽量避免承受夹紧力。（5）底座应有很好的刚性，底座厚度尺寸与长度尺寸之比为。（6）为增强刚性，底座应采用十字形筋条，筋条间距一般为100100。（7）底座的壁厚一般取2025，筋厚一般取1520。（8）底座上应有找正基面，以便于夹具的制造和装配，找正基面的平面度为0.05。（9）底座上应设置供起吊用的吊环螺钉或起重螺栓。机械制造技术课题七课题七 各类机床夹具设计要点各类机床夹具设计要点 五、切齿机床专用夹具的设计要点五、切齿机床专用夹具的设计要点 无论是滚、插

36、、刨、铣齿夹具，多为心轴和套筒类结构，根据齿轮齿形的成形原理，这类夹具设计要点主要是保证心轴轴线及端面的垂直度要求。套筒内外圆柱面同轴及对端面和安装基面的位置度要求。注意保证夹具在机床上安装后定位元件工作面与机床工作台面回转轴线同轴度要求。必要进还应设计找正基面。 六、磨床专用夹具的设计要点六、磨床专用夹具的设计要点 磨床专用夹具的设计要点，其中内、外圆磨床夹具设计要点与车床夹具类同。而平面磨床专用夹具设计要点与铣、刨床夹具同。机械制造技术课题八课题八 专用夹具的设计方法专用夹具的设计方法 一、一、 专用夹具设计的基本要求专用夹具设计的基本要求 一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求： （1）

37、保证工件的加工精度 （2）提高生产效率 （3）工艺性能好 （4）使用性能好 （5）经济性好 机械制造技术课题八课题八 专用夹具的设计方法专用夹具的设计方法 二、二、 专用夹具设计的规范化程序专用夹具设计的规范化程序 （一）夹具设计规范化概述（一）夹具设计规范化概述 1夹具设计规范化的意义 研究夹具设计规范化程序的主要目的在于： （1）保证设计质量，提高设计效率 夹具设计质量主要表现在： 1）设计方案与生产纲领的适应性； 2）高位设计与定位副设置的相容性； 3）夹紧设计技术经济指标的先进性； 4）精度控制项目的完备性以及各控制项目公差数值规定的合理性；机械制造技术课题八课题八 专用夹具的设计方法

38、专用夹具的设计方法 5）夹具结构设计的工艺性； 6）夹具制造成本的经济性。 有了规范的设计程序，可以指导设计人员有步骤、有计划、有条理地进行工作，提高设计效率，缩短设计周期。 （2）有利于计算机辅助设计 有了规范化的设计程序，就可以利用计算机进行辅助设计，实现优化设计，减轻设计人员的负担。利用计算机进行辅助设计，除了进行精度设计之外，还可以寻找最佳夹紧状态，利用有限元法对零件的强度、刚度进行设计计算，实现包括绘图在内的设计过程的全部计算机控制。机械制造技术课题八课题八 专用夹具的设计方法专用夹具的设计方法 （3）有利于初学者尽快掌握夹具设计的方法 近年来，关于夹具设计的理论研究和实践经验总结已

39、日见完备，在此基础上总结出来的夹具规范化设计程序，使初级夹具设计人员的设计工作提高到了一个新的科学化水平。 2夹具设计精度的设计原则 要保证设计的夹具制造成本低，规定零件的精度要求时应遵循以下原则： （1）对一般精度的夹具 1）应使主要组成零件具有相应终加工方法的平均经济精度； 2）应按获得夹具精度的工艺方法所达到的平均经济精度，规定基础件夹具体加工孔的形位公差。对一般精度或精度要求低的夹具，组成零件的加工精度按此规定，既达到了制造成本低，又使夹具具有较大精度裕度，能使设计的夹具获得最佳的经济效果。机械制造技术课题八课题八 专用夹具的设计方法专用夹具的设计方法 对一般精度或精度要求低的夹具，组

40、成零件的加工精度按此规定，既达到了制造成本低，又使夹具具有较大精度裕度，能使设计的夹具获得最佳的经济效果。 （2）对精密夹具 除遵循一般精度夹具的两项原则外，对某个关键零件，还应规定与偶件配作或配研等，以达到无间隙滑动等。 （二）夹具设计的规范程序（二）夹具设计的规范程序 工艺人员在编制零件的工艺规程时，便会提出相应的夹具设计任务书，经有关负责人批准后下达给夹具设计人员。夹具设计人员根据任务书提出的任务进行夹具结构设计。现将夹具结构设计的规范化程序具体分述如下。 1明确设计要求，认真调查研究，收集设计资料 机械制造技术课题八课题八 专用夹具的设计方法专用夹具的设计方法 （1）仔细研究零件工作图

41、、毛坯图及其技术条件。 （2）了解零件的生产纲领、投产批量以及生产组织等有关信息。 （3）了解工件的工艺规程和本工序的具体技术要求，了解工件的定位、夹紧方案，了解本工序的加工余量和切削用量的选择。 （4）了解所使用量具的精度等级、刀具和辅助工具等的型号、规格。 （5）了解本企业制造和使用夹具的生产条件和技术现状。 （6）了解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。机械制造技术课题八课题八 专用夹具的设计方法专用夹具的设计方法 （7）准备好设计夹具用的各种标准、工艺规定、典型夹具图册和有关夹具的设计指导资料等。 （8）收集国内外有关设计、制造同类型夹具的资料

42、，吸取其中先进而又能结合本企业实际情况的合理部分。 2确定夹具的结构方案 在广泛收集和研究有关资料的基础上，着手拟定夹具的结构方案，主要包括： （1）根据工艺的定位原理，确定工件的定位方式，选择定位元件。 （2）确定工件的夹紧方案和设计夹紧机构。 （3）确定夹具的其它组成部分，如分度装置、对刀块或引导元件、微调机构等。机械制造技术课题八课题八 专用夹具的设计方法专用夹具的设计方法 （4）协调各元件、装置的布局，确定夹具体的总体结构和尺寸。 在确定方案的过程中，会有各种方案供选择，但应从保证精度和降低成本的角度出发，选择一个与生产纲领相适应的最佳方案。 3绘制夹具总图 绘制夹具总图通常按以下步骤

43、进行： （1）遵循国家制图标准，绘图比例应尽可能选取11，根据工件的大小时，也可用较大或较小的比例；通常选取操作位置为主视图，以便使所绘制的夹具总图具有良好的直观性；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。 （2）用双点划线绘出工件轮廓外形、定位基准和加工表面。将工件轮廓线视为“透明体”，并用网纹线表示出加工余量。机械制造技术课题八课题八 专用夹具的设计方法专用夹具的设计方法 体”，并用网纹线表示出加工余量。 （3）根据工件定位基准的类型和主次，选择合适的定位元件，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，按照夹紧五原则选择最佳夹紧状态及技术经济合

44、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。 （7）确定并标注有关尺寸 夹具总图上应标注的有以下五类尺寸： 1）夹具的轮廓尺寸：即夹具的长、宽、高尺寸。若夹具上有可动部分，应包括可动部分极限位置所占的空间尺寸。机械制造技术课题八课题八 专用夹具的设计方法专用夹具的设计方法 2）工件与定位元件的联系尺寸：常指工件以孔在心轴或定位销上（或工件以外圆在内孔中）定位时，工件定位表面与夹具上定位元件间的配合

45、尺寸。 3）夹具与刀具的联系尺寸：用来确定夹具上对刀、导引元件位置的尺寸。对于铣、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（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）夹具内部的配合尺寸：它们与工件、机床、刀具无关，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：用于确定夹具在机床上正确位置的尺寸。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、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。机械制

46、造技术课题八课题八 专用夹具的设计方法专用夹具的设计方法 上述尺寸公差的确定可分为两种情况处理：一是夹具上定位元件之间，对刀、导引元件之间的尺寸公差，直接对工件上相应的加工尺寸发生影响，因此可根据工件的加工尺寸公差确定，一般可取工件加工尺寸公差的1/3至1/5；二是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，则应根据其功用和装配要求，按一般公差与配合原则决定。 （8）规定总图上应控制的精度项目，标注相关的技术条件 夹具的安装基面、定向键侧面以及与其相垂直的平面（称为三基面体系）是夹具的安装基准，也是夹具的测量基准，因而应该以此作为夹具的精度控制基准来标注技术条件。在夹

47、具总图上应标注的技术条件（位置精度要求）有如下几个方面： 1）定位元件之间或定位元件与夹具体底面间的位置要求，其作用是保证工件加工面与工件定位基准面间的位置精度。 机械制造技术课题八课题八 专用夹具的设计方法专用夹具的设计方法 2）定位元件与连接元件（或找正基面）间的位置要求。 3）对刀元件与连接元件（或找正基面）间的位置要求。 4）定位元件与导引元件的位置要求。 5）夹具在机床上安装时位置精度要求。 上述技术条件是保证工件相应的加工要求所必需的，其数量应取工件相应技术要求所规定数值的1/31/5。当工件没注明要求时，夹具上的那些主要元件间的位置公差，可以按经验取为（1000.02）（1000

48、.05）mm，或在全长上不大于0.030.05mm。 （9）编制零件明细表 夹具总图上还应画出零件明细表和标题栏，写明夹具名称及零件明细表上所规定的内容。机械制造技术课题八课题八 专用夹具的设计方法专用夹具的设计方法 4夹具精度校核 在夹具设计中，当结构方案拟定之后，应该对夹具的方案进行精度分析和估算；在夹具总图设计完成后，还应该根据夹具有关元件的配合性质及技术要求，再进行一次复核。这是确保产品加工质量而必须进行的误差分析。 5绘制夹具零件工作图 夹具总图绘制完毕后，对夹具上的非标准件要绘制零件工作图，并规定相应在的技术要求。零件工作图应严格遵照所规定的比例绘制。 6设计质量评估 夹具设计质量评估，就是对夹具的磨损公差的大小和过程误差的留量这两项指标进行考核，以确保夹具的加工质量稳定和使用寿命。