5机床夹具设计步骤与方法.doc

5.6机床夹具设计步骤与方法
本节着重介绍专用机床夹具的设计步骤与方法，并讨论与此有关的一些问题。
5.6.1专用夹具设计的基本要求
机床专用夹具设计的基本要求可概括为以下几方面：
1．保证工件的加工精度
这是夹具设计的最基本要求，其关键是正确地确定定位方案、夹紧方案、刀具导向方式及合理制定夹具的技术要求，必要时应进行误差分析与计算。
2．夹具总体方案应与生产纲领相适应
在大批量生产时，应尽量采用各种快速、高效结构，如多件夹紧、联动夹紧等，以缩短辅助时间，提高生产率；在中小批量生产中，则要求在满足夹具功能的前题下，尽量使夹具结构简单、容易制造、以降低夹具制造成本。
3．操作方便，使用安全
所设计的夹具应能减轻工人劳动强度，如采用气功、液压等机械化夹紧装置，以减轻工人的劳动强度，并可较好地控制夹紧力。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，以确保使用安全。
4．便于排屑
切屑积聚在夹具中，会破坏工件正确的定位；切屑带来的大量热量会引起夹具和工件的热变形，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；切屑积聚严重时，还会损伤刀具或造成工伤事故。因此排屑问题在夹具设计时必须给予充分的注意，在设计高效机床夹具时尤为重要。
5．有良好的结构工艺性
所设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整、维修等。
5.6.2专用夹具设计的一般步骤
专用夹具设计的一般步骤如下：
1．研究原始资料，明确设计要求，收集设计资料
在接到夹具设计任务书后，首先要仔细地阅读被加工零件的零件图和装配图，清楚地了解零件的作用、结构特点、材料及技术要求。其次要认真地研究零件的工艺规程，充分了解本工序的加工内容和加工要求、加工余量、定位基准及所使用的工艺装备。
收集有关资料，如机床的技术参数，夹具部件的国家标准、部颁标准、企业标准和厂定标准，典型夹具结构图册，夹具设计指导资料等。必要时还应了解同类零件所用过的夹具及其使用情况，作为设计时的参考。
2．拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图
拟定夹具结构方案时应主要考虑以下问题：根据零件加工工艺所给的定位基准和六点定位原理，确定工件的定位方法并选择相应的定位元件；确定刀具引导方式，并设计引导装置或对刀装置；确定工件的夹紧方法，并设计夹紧机构；确定其他元件或装置的结构形式；考虑各种元件和装置的布局，确定夹具体的总体结构。为使设计的夹具先进、合理，常需拟定几种结构方案，进行比较，从中择优。在构思夹具结构方案时，应绘制夹具结构草图，以帮助构思，并检查方案的合理性和可行性，同时也为进一步绘制夹具装配图做好准备。
3．绘制夹具装配图，标注有关尺寸及技术要求
夹具装配图应按国家标准绘制，比例尽量取1:1，这样可使所绘制的夹具图有良好的直观性。对于很大的夹具，可使用1:2或1:5的比例；夹具很小时可使用2:1的比例。夹具装配图在清楚表达夹具工作原理和结构的情况下，视图应尽可能少，主视图应取操作者实际工作位置。
绘制夹具装配图可参照如下顺序进行：用假想线（双点画线）画出工件轮廓（注意将工件视为透明体，不挡夹具），并应画出定位面、夹紧面和加工面（画在各视图上）；画出定位元件及刀具引导元件；按夹紧状态画出夹紧元件及夹紧机构（必要时用假想线画出夹紧元件的松开位置）；绘制夹具体和其他元件，将夹具各部分连成一体；标注必要的尺寸、配合、技术条件；待加工面上的加工余量可用网纹线或粗实线表示；对零件进行编号，填写零件明细表和标题栏。
4．绘制零件图
对夹具装配图中的非标准件均应绘制零件图，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，并按总图要求确定零件的尺寸、公差和技术要求。
如图5-92所示为一夹具设计过程示例。该夹具用于加工连杆零件的小头孔，图5-92（a）所示为工序简图。零件材料为45钢、毛坯为模锻件、生产纲领为500件，所用机床为立式钻床Z5250。设计主要过程如下：
（1）精度与批量分析
本工序有一定位置精度要求，属于批量生产，使用夹具加工是适当的。但考虑到生产批量不是很大，因而夹具结构应尽可能的简单，以减小夹具制造成本（具体分析从略）。
（2）确定夹具结构方案
=1\*GB3①确定定位方案，选择定位元件。本工序加工要求保证的位置精度主要是中心距尺寸120mm0.05mm及平行度公差0.05mm。根据基准重合原则，应选36H7孔为主要定位基准，即工序简图中所规定的定位基准是恰当的。为使夹具结构简单，选择间隙配合的刚性心轴加小端面的定位方式（若端面B与孔A垂直度误差较大，则端面处应加球面垫圈）。又为保证小头孔处壁厚均匀，采用活动V形块来确定工件的角向位置，参考图5-92（b）。
=2\*GB3②确定导向装置。本工序小头孔加工的精度要求较高，一次装夹要完成钻→扩→粗铰→精铰四个工步，故采用快