夹具设计的要求方法和步骤

夹具设计

夹具设计的要求方法和步骤

一、夹具设计的要求

夹具设计时，应满足以下主要要求：

1.夹具应满足零件加工工序的精度要求。特别对于精加玉工序，应适当提高夹具的精度，以保证工件的尺寸公差和形状位置公差等。

2.夹具应达到加工生产率的要求。特别对于大批量生产中使用的夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间。

3.夹具的操作要方便、安全。按不同的加工方法，可设置必要的防护装置、挡屑板以及各种安全器具。

4.能保证夹具一定的使用寿命和较低的夹具制造成本。夹具元件的材料选择将直接影响夹具的使用寿命。因此，定位元件以及主要元件宜采用力学性能较好的材料。夹具的低成本设计，目前在世界各国都已相当重视。为此，夹具的复杂程度应与工件的生产批量相适应。在大批量生产中，宜采用如气压、液压等高效夹紧装置；而小批量生产中，则宜采用较简单的夹具结构。

5.要适当提高夹具元件的通用化和标准化程度。选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具制造周期，降低夹具成本。

6.具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造、使用和维修。

???? 以上要求有时是相互矛盾的，故应在全面考虑的基础上，处理好主要矛盾，使之达到较好的效果。

? 例如钻模设计中，通常侧重于生产率的要求；镗模等精加工用的夹具则侧重于加工精度的要求等。

二、夹具设计的方法

?? 夹具设计主要是绘制所需的图样，同时制订有关的技术要求。夹具设计是一种相互关联的、工作，它涉及到很广的知识面。通常，设计者在参阅有关典型夹具图样的基础上，按加工要求构思出设计方案，再经修改，最后确定夹具的结构。其设计方法可用图5-1表示。 显然，夹具设计的过程中存在着许多重复的劳动。近年来，迅速发展的机床夹具计算机辅助设计(CAD)，为克服传统设计方法的缺点提供了新的途径。

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三、夹具设计的步骤

夹具的设计步骤可以划分为六个阶段：

1．设计的准备

?? 这一阶段的工作是收集原始资料、明确设计任务。

(1)分析产品零件图及装配图，分析零件的作用、形状、结构特点、材料和技术要求。

(2)分析零件的加工工艺规程，特别是本工序半成品的形状、尺寸、加工余量、切削用量和所使用的工艺基准。

(3)分析工艺装备设计任务书，对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。

图5-2所示为一种工艺装备设计任务书，其中规定了加工工序、使用机床、装夹件数、定位基准、工艺公差和加工部位等。任务书对工艺要求也作了具体说明，并用简图表示工件的装夹部位和形式。

(4)了解所使用机床的规格、性能、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸。

(5)了解所使用刀具、量具的规格。

(6)了解零件的生产纲领以及生产组织等有关问题。

夹具设计

(7)收集有关设计资料，其中包括国家标准、部颁标准、企业标准等资料以及典型夹具资料。

(8)熟悉本厂工具车间的制造工艺。

2．方案设计

?? 这是夹具设计的重要阶段。在分析各种原始资料的基础上，应完成下列设计工作：

(1)确定夹具的类型。

(2)定位设计。根据六点定位规则确定工件的定位方式，选择合适的定位元件。

(3)确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧装置。使夹紧力与切削力静力平衡，并注意缩短辅助时间。

(4)确定刀具的对刀导向方案，选择合适的对刀元件或导向元件。

(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，如分度装置、靠模装置等。

(7)确定夹具总体布局和夹具体的结构形式。并处理好定位元件在夹具体上的位置。

(8)绘制夹具方案设计图。

(9)进行工序精度分析。

(10)对动力夹紧装置进行夹紧力验算。

3．审核

?? 经主管部门、有关技术人员与操作者审核，以对夹具结构在使用上提出特殊要求并讨论需要解决的某些技术问题。

方案设计审核包括下列l3项内容：

(1)夹具的标志是否完整。

(2)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、量具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和经济性。

(13)刀具的标准化审核。

4．夹具总装配图设计

?? 夹具总装配图应按同家标准绘制，绘制时还应注意以下事项：

(1)尽量选用l:l的比例，以使所绘制的夹具具有良好的直观性

(2)尽可能选择面对操作者的方向作为主视图。同样应符合视图最少原则。

(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。

(5)合理标注尺寸、公差和技术要求。

(6)合理选择材料。

绘图的步骤如下：

(1)用双点划线绘出工件轮廓线。并布置图面。

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(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。

四、设计示例

如图5-3所示零件，本工序是在立式钻床上钻削零件的φ14mm孔。生产类型为中批生产，设计固定式钻模。

1．确定定位方案

工件的加工孔距尺寸为16±0.10mm、20.25mm，加工孔与φl20H7孔需保持位置关系。从基准重合原则和

定位的稳定性出发，选择端平面A为主要定位基准，并选择φ3lH7孔、φ20H7孔为另两个定位基准。定位元

件为定位销、菱形销。采用完全定位，定位点分布如图5-3所示。

2．确定导向方案

钻削φ14mm孔采用固定式钻套。钻模板为固定式结构。刀具选用φ14mm麻花钻。

3．确定夹紧方案

钻削时各支承面上受力良好。采用端面斜楔夹紧机构。夹紧力方向指向主要定位基准面A。该夹紧机构操

作方便，在工件的夹紧端采用转动垫圈，以便于工件的装卸。

4．确定夹具体结构方案

考虑夹具的刚度、强度和工艺要求，采用铸造夹具体结构。

夹具总体设计的步骤见表5-1。夹具总图尺寸标注见图5-4。

表5-1 夹具总体设计主要步骤

图5-4 总图的尺寸标注

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