机械工装夹具设计.docx

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机械工装夹具设计

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3．5．2专用夹具的设计示例

拨杆零件如图，其加工过程为：

同时铣一面及另一面大小端面，钻铰φ12H9、φ8H9孔并倒角，钻φ7孔和螺纹底孔φ5，铣2mm槽，攻螺纹M6。

生产批量N＝500件，设计钻阶梯孔φ7和φ5的钻床夹具。

（1）分析本工序加工要求

在拨杆大头平台上加工φ7、φ5孔，孔与R6同心，距离大孔12H9的位置尺寸是12，垂直平台端面。

（2）确定定位方案

由加工要求可知位置尺寸12的工序基准为12H9孔心，考虑工件结构，取大孔12H9、端面及小孔8H9为定位基准面，采用一面两销限位，取定位元件φ12f8心轴并带定位台肩面,φ8e8的削边销具体结构见图。

（3）确定对刀导向方案

由于加工孔是阶梯孔，所以采用快换式钻套引导刀具、固定式钻模板确定夹具与刀具的相对位置，并注意在夹具体上留有“排屑空间”，详细结构见图。

（4）确定夹紧方案

由于产量N＝500不太大，所以采用简单手动快速螺旋夹紧机构，通过拉杆、开口垫圈、弹簧和星形手轮螺母，在轴向方便、迅速、可靠地实现夹紧，见图。

（5）确定夹具体并绘制夹具装配总图

夹具体要将定位、夹紧、对刀导向等装置连为一体，并能很好地安装在机床上，考虑工件本工序要求和定位、夹紧、对刀导向等装置，可采用铸造半开式框架夹具体，这样夹具体的结构简单、刚度好、重量适中，且制造较方便，成本相对较低。

如图所示，先绘出工件双点划线三视图，依次实线绘出定位装置、导向装置、螺旋夹紧装置，通过绘制夹具体，把各装置零件之间的连接、配合表达清楚，最后标注必要的装配尺寸、配合及技术要求。

3．5．3夹具总图尺寸及技术要求的制订

1、夹具总图上应标注的尺寸和公差

（1）最大轮廓尺寸

一般指夹具长、宽、高三个方向的轮廓尺寸。

如图中φ70×84×60。

如果夹具有活动部分，则应用双点划线画出其最大活动范围。

（2）影响定位精度的尺寸及公差

主要指“工件定位基面－定位元件”或“定位元件之间”的相互位置尺寸及公差。

例如图中φ20H7/g6，台肩与心轴间垂直度“⊥/A”等。

（3）影响对刀精度的尺寸及公差

主要指“刀具－对刀导向元件”本身及相互之间尺寸公差。

如图例中：

钻套导引孔的公差φ5F7。

（4）影响夹具在机床上安装精度的尺寸及公差

主要指“夹具安装基面－联接元件与机床相应配合表面”间尺寸、公差。

如图中钻模的安装基面是平面，要求底平面的平面度为。

又如图车床夹具中“⊥/A，φ120H7/n6”及其沉台面的垂直度“⊥/A”。

（5）影响夹具制造及装配精度的尺寸及公差

指“定位元件－对刀元件－安装基面”三者之间的位置尺寸及公差。

例如图中对刀导向元件钻套与定位端面距离20±，安装基面、定位心轴及刀具导套之间位置要求“∥/B、⊥/60：

B、÷（对称度）/A”。

（6）其它重要尺寸及配合

主要指夹具内部各连接副的配合、各组成元件之间的位置关系。

这类尺寸的配合及形状位置公差，设计时可查阅夹具设计手册。

如图中夹具体盘1、套2间的配合φ40H7/n6，夹具体与定位元件间配合φ14H7/n6，衬套与钻模板间、钻套与衬套间配合10H7/n6等。

2、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说明而又必须说明的问题，就用文字形式写出技术要求，包括夹具装配调整方法、配作加工要求、夹具操作顺序等。

例如本例中，应标出“20±尺寸由装配时修磨垫片11来保证”的技术要求。

3、夹具总图上公差值的确定

夹具总图上取公差值大小的原则是满足加工零件要求的前提下，尽量降低夹具的制造精度和成本。

（1）直接影响工件加工精度的误差

夹具总图上应标注的第

（2）～（5）类尺寸的公差属于此类公差。

夹具公差TJ取工件对应尺寸公差和位置公差Tk的（1/2～1/5）即有：

TJ＝（1/2～1/5）Tk

工件加工批量大、精度低时TJ取小值，反之TJ取大值，这样可延长夹具寿命，降低制造难度。

例图中“20±，垂直度⊥、对称度÷”的取值均属于此类。

（2）夹具上与工件未注公差对应的尺寸及位置公差

工件上尺寸公差Tk是末注公差时，视为IT12～14级，则夹具上相应公差TJ按IT9～11级取并标注；工件上位置要求Tk为未注公差时，视为9～11级，夹具上相应位置公差TJ按7～9级取并标注；工件未注角度公差视为±10′～30′，夹具上相应角度公差则标注为±3′～10′。

4、工件加工时夹具精度分析

由前可知，在夹具中加工工件时，总加工误差∑△是各项误差之和，按概率法叠加保证工件加工精度的条件：

为保证夹具使用寿命，防止因磨损导致的过早报废，在分析工件加工精度时，一般会留出一定的精度储备量JC，上式改写为∑△≤Tk－JC或JC＝Tk－∑△≥0.

当JC≥0时，夹具能满足工件的加工要求，JC值的大小还表示夹具使用寿命和夹具总图上各项公差TJ的取值是否合理。

如图及钢套钻孔工序图，分析钢套钻模加工精度如下：

1）定位误差△D：

计算得出△D（20±）＝0，△D（÷）＝Xmax＝

2）对刀误差：

∵钻套φ5F7（++）、钻头φ5（）

∴△T=+=Xmax＝

3）夹具安装误差△A：

夹具底平面放在机床工作台上，所以有△A＝0

4）夹具制造误差△Z：

因为夹具自身的制造及装配调整，因此有以下三项

△Z（⊥/B）＝，△Z（÷/A）＝，△Z（20±）＝

5）过程误差△G：

△G（÷）＝1/3×Tk＝1/3×＝

△G（20）＝×1/3＝

∵∑△（20）＝

＝

∴JC＝Tk－∑△＝

∵∑△（÷）＝

＝

∴JC＝Tk－∑△＝所以此方案可使用。

值得注意的是夹具一般是单件生产，且精度要求高，多采用“修配法”装配，有“配作”及“精作”要求时，须要在总图技术要求中标明；有时也可能采用“调整法”装配保证夹具使用精度，此时要合理选择调整件。