专用夹具设计案例.docx
《专用夹具设计案例.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专用夹具设计案例.docx（29页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
专用夹具设计案例
专用钻床夹具的设计
专用夹具的设计过程包括：
1、准备阶段
2、设计阶段
3、绘图阶段
4、标注尺寸、技术要求
5、编写零件明细表
6、绘制非标准夹具零件图
下面以某麦稻联合收割机中的一零件为例，介绍钻床专用夹具的设计过程。
1.1准备阶段
该零件的零件图见图1。
生产类型：
中批生产。
毛坯类型：
棒料：
φ110X15
零件的加工工艺流程见表1。
现要求设计第30道工序的专用钻床夹具。
第30道工序的机械加工工艺卡片见表.2。
机床：
Z5125刀具：
φ7钻头（W18Cr4V）
1.2设计阶段
1.根据零件图和工艺过程确定零件定位夹紧方案
根据零件特点，按照工艺过程要求，确定工件定位夹紧方案，设计夹具的总体结构。
结果见图2所示。
图2根据夹紧方案设计的夹具总体结构
图1零件图
表1零件的加工工艺流程
机械加工工艺过程卡片
产品型号
零件图号
4LG1-1.4-02
产品名称
零件名称
轴承盖
共
页
第
页
材料牌号
A3
毛坯种类
棒料
毛坯外形尺寸
φ110X25
每毛坯件数
1
每台件数
2
备注
工
序
号
工名
序称
工序内容
车
间
工
段
设备
工艺装备
工时
准终
单件
01
备料
棒料φ110X25
05
车
车左端面、φ45外圆、钻φ36内孔。
CA6140
10
车
车右端面、φ104外圆、车φ72内孔。
CA6140
15
检
检验
20
车
车φ45外圆。
CA6140
25
车
车右端面、车φ72内孔。
CA6140
设计（日期）
校对（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
（续）
机械加工工艺过程卡片
产品型号
零件图号
4LG1-1.4-02
产品名称
零件名称
轴承盖
共
页
第
页
材料牌号
A3
毛坯种类
棒料
毛坯外形尺寸
φ110X25
每毛坯件数
1
每台件数
2
备注
工
序
号
工名
序称
工序内容
车
间
工
段
设备
工艺装备
工时
准终
单件
30
钳
钻3-φ7通孔。
Z5125
35
铣
铣R16圆弧槽。
X6132
40
检
检验入库
设计（日期）
校对（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
表2第30道工序机械加工工艺卡片
机械加工工序卡片
产品型号
零件图号
4LG1-1.4-02
产品名称
零件名称
轴承盖
共
页
第
页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
30
钳
A3
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
棒料
φ110X15
1
2
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
Z5125
1
夹具编号
夹具名称
切削液
专用夹具
ZYJJ-03
冷却液
工位器具编号
工位器具名称
工序工时（分）
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
装夹
钻头φ7（W18Cr4V）、
专用夹具（ZYJJ-03）
φ7塞规、游标卡尺（0~125：
0.02）
孔距综合量具（ZYLJ-01）
1
钻3-φ7孔。
315
6.92
手动进给
3.5
1
2
去毛刺。
设计（日期）
校对（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改件号
签字
日期
2.定位方案设计
（1）在本设计方案中，工序尺寸为φ85±0.27、φ7
，工序基准为孔的中心线。
要满足加工要求理论应限制的自由度为：
。
（2）根据工序基准选择φ72孔中心线及工件大端面为定位基准，结合第2章的内容，确定内孔采用φ72
的孔轴配合定位，工件大端面用平面定位。
通过定位实际限制了工件的
五个自由度。
定位元件布置如图3所示。
图7-3布置定位元件
（3）定位误差分析
对尺寸φ85±0.27而言，工序尺寸为42.5±0.135。
Δjb：
定位基准为φ72孔中心线，工序基准为φ72孔中心线，基准重合。
故Δjb=0；
Δdb：
工件以φ72圆孔定位，为任意边接触。
Δdb=ΔD+Δd+Δmin
ΔD=0.046Δd=0.019Δmin=0.010
Δdb=0.075
Δdw=Δjb+Δdb=0+0.075=0.075
ΔT=0.27ΔT/3=0.090
Δdw=0.075＜ΔT/3=0.090
对φ7
而言，因为是钻孔加工，属定尺寸刀具加工，故其由刀具保证。
经校核，该定位方案可行。
3.布置导引元件
（1）确定钻套形式
根据零件的加工特点，钻套形式选用固定钻套，钻套以H7/n6固定在钻模板上。
（2）确定对刀位置尺寸：
对尺寸φ85±0.27确定对刀尺寸
工序尺寸：
42.5±0.135。
对刀尺寸：
基本尺寸与工序尺寸相同（42.5），公差取1/3IT，即0.27/3=0.09。
故对刀尺寸为42.5±0.045。
（3）计算钻套导孔尺寸：
导孔的基本尺寸：
取刀具刃部基本直径，即φ7。
导孔偏差：
上偏差=刀具刃部上偏差+F7上偏差，即上偏差=0+0.028=+0.028
下偏差=刀具刃部上偏差+F7下偏差，即下偏差=0+0.013=+0.013.
故导孔尺寸为φ7
（4）计算对刀误差：
△jd=
其中：
=0.09；e1=0，e2=0，X2=0.028+0.022=0.05，
X3=
（B+h+0.5H）=0.05/10（16+7+0.5X10）=0.14
△jd=0.16
（5）确定夹具精度误差
由于钻床夹具没有位置误差，
=0。
所以夹具精度误差
=
=0.177≤2/3T=0.27X2/3=0.18
根据总体结构设计，选择合理的导引元件。
布置导引元件见图7-4所示。
图4布置导引元件
4.布置夹紧装置
根据总体结构设计，结合钻床夹具的特点和第3章的内容，选择合理的夹紧装置。
布置夹紧装置见图
5所示。
5.设计夹具体，完成夹具总装图
根据总体结构设计，结合前面钻床夹具的各部分结构，选择结构合理的夹具体。
夹具总装图见图7-6所示。
1.3绘图阶段
绘制夹具总装图时，一般绘图比例都选择为1：
1。
主视图尽量选择为夹具在机床上工作时与操作者正对的位置。
被加工零件用双点划线画出外轮廓和主要表面（定位面、夹紧面、加工面），可视为透明体，可对其剖视表示，其加工余量用网纹线表示。
图5布置夹紧装置
图6夹具总图
1.4标注尺寸和技术要求
1.尺寸标注
A类尺寸：
φ160、106。
B类尺寸：
φ72H8/g6。
C类尺寸：
φ85±0.09、φ7
、42.5±0.045。
D类尺寸：
钻夹具无此类尺寸。
E类尺寸：
φ20H7/g6、φ30H7/g6、φ12H7/n6。
2.技术要求
夹具总装图上的技术条件包括：
装配过程中的注意项目；装配后应满足的位置精度要求；操作要求等。
本夹具装配后应满足的位置精度要求主要有：
（1）H1：
心轴大定位面与定位心轴轴线的垂直度≯φ0.02：
100mm。
（2）H2：
心轴大定位面与夹具体底面的平行度度≯0.02：
100mm。
（3）H4：
钻套轴线与夹具体底面的垂直度≯φ0.05：
100mm。
（4）H5：
钻套轴线所在圆φ85的中心线与定位心轴轴线的同轴度≯φ0.02。
（5）H6：
各钻套线与定位心轴轴线的位置度≯φ0.05。
1.5编写零件明细表
按照国家机械制图标准的规定，对夹具总装图中的各个零件进行编号，并在标题栏上方画出零件明细表及填写具体信息。
如图7所示。
1.6绘制非标准夹具零件图
根据夹具总装图，拆画非标准零件的零件图。
标准零件按照国标要求标注出具体的规格型号。
非标准零件的零件图如图8、图9和图10所示。
图7夹具总装图
图8夹具体
图9定位心轴
图10钻模板
2专用铣床床夹具的设计
下面仍以某麦稻联合收割机中的一零件为例（图1），介绍铣床专用夹具的设计过程。
2.1准备阶段
该零件的零件图见图1。
生产类型：
中批生产。
毛坯类型：
棒料：
φ110X15
零件的加工工艺流程见表7.1。
现要求设计第35道工序的专用铣床夹具。
第35道工序的机械加工工艺卡片见表7.3。
机床：
X6132刀具：
φ32立铣刀（W18Cr4V）
2.2设计阶段
1.根据零件图和工艺过程确定零件定位夹紧方案
根据零件特点，按照工艺过程要求，确定工件定位夹紧方案，设计夹具的总体结构。
结果见图11所示。
图11根据定位夹紧方案设计夹具总体结构
2.定位方案设计
（1）在本设计方案中，工序尺寸为36±0.19、R16
，工序基准为孔的中心线。
要满足加工要求理论应限制的自由度为：
。
（2）根据工序基准选择φ72孔中心线及工件大端面为定位基准，结合第2章的内容，确定内孔采用φ72
的孔轴配合定位，平面定位用工件大端面，防转用φ7孔（菱形销）。
通过一面两销定位实际限制了工件的
六个自由度。
定位元件布置如图12所示。
（3）确定两销结构尺寸：
布置销位：
圆柱销布置在大孔φ72中，菱形销布置在圆柱孔与缺口连线一侧的φ7孔中。
确定销间距：
L±△J=42.5±1/5X0.27=42.5±0.054。
确定圆柱销直径：
d1=D1g6=φ72g6=φ72
。
确定菱形销直径：
查表2.1得：
b=3
表3第35道工序的机械加工工艺卡片
机械加工工序卡片
产品型号
零件图号
4LG1-1.4-02
产品名称
零件名称
轴承盖
共
页
第
页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
35
铣
A3
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
棒料
φ110X15
1
2
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
X6132
1
夹具编号
夹具名称
切削液
专用夹具
ZYJJ-04
工位器具编号
工位器具名称
工序工时（分）
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
装夹
立铣刀φ32、
专用夹具（ZYJJ-04）
圆弧R规（R15~25）、
游标卡尺（0~125：
0.02）
1
铣缺口。
375
37.68
手动进给
1
2
去毛刺。
设计（日期）
校对（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改件号
签字
日期
△2=（2b/D2）（△k+△j－△1/2）=（2×3/7）×（0.27+0.054-0.01/2）=0.27
d2=（D2－△2）h6=（7-0.27）h6=6.73h6=7
图7-12布置定位元件
（4）计算定位误差
在本设计方案中，工序尺寸为36±0.19、R16
及圆弧槽中心线对两孔中心连线的对称性要求。
1）尺寸36±0.19
定位基准为φ72孔中心线，工序基准为φ72孔中心线，基准重合。
故Δjb=0；
工件以φ72圆孔定位，为任意边接触。
故Δdb=ΔD+Δd+Δmin
ΔD=0.046Δd=0.019Δmin=0.010
Δdb=0.075
Δdw=Δjb+Δdb=0+0.075=0.075
ΔT=0.38ΔT/3=0.126
Δdw=0.075＜ΔT/3=0.126
2）尺寸R16
对R16
而言，因为是铣缺口加工，属定尺寸刀具加工，故其由刀具保证。
3）圆弧槽中心线对两孔中心连线的对称性
圆弧槽圆弧槽中心线对两孔中心连线的对称性分析。
由于该零件属农机产品零件，对称性要求不高，且属于未注尺寸系列，在本方案设计中未对误差进行分析计算。
经校核，该定位方案可行。
3.布置对刀元件
本道工序主要保证被加工圆弧槽在两销连线方向上的对称度。
故采用一个侧装平面对刀块对刀，具体布置对刀元件见图7-14所示。
（1）R16
的对刀尺寸确定
对刀基准：
φ72g6的轴线。
假设塞尺厚度2mm，圆弧槽半径16
=16.135±0.135
故对刀尺寸为：
（16.135+2）±0.135/5=18
（2）对刀误差△jd：
△jd≈
+
其中：
=0.054，
=0
△jd=
+
=0.054+0=0.054
图14布置对刀元件
4.布置夹紧装置
根据总体结构设计，结合铣床夹具的特点和第3章的内容，采用开口垫圈+螺母的快速夹紧装置，布置夹紧装置见图15所示。
因工件刚性较好，夹紧产生的加工误差较小可忽略不记，故Δdj=0
5.布置连接元件
为保证被加工圆弧在两销连线方向上的对称性要求，铣床夹具底面布置两个标准A型定位键。
定位键与机床工作台T型槽采用18H7/h6配合，保证夹具位置精度要求。
（1）夹具位置误差计算
1）定位键间隙造成水平面内夹具位置误差：
参考教材例4.1，因键与T型槽（18H7/h6）最大配合间隙Δmax=0.018+0.011=0.029
两定位键间距212mm，工件圆弧槽中心与距离42mm。
夹具位置误差为：
Δjw=0.029
在安装夹具时，尽量使两定位键同侧接触机床T形槽，减小夹具位置误差。
2）夹具精度误差
=
=0.097≤2/3T（T=0.27X2/3=0.18）
满足加工要求，夹具设计方案可行。
图15布置夹紧元件
6.设计夹具体，完成夹具总装图
根据总体结构设计，结合各部分结构，选择结构合理的夹具体。
夹具总装图见图16所示。
2.3绘图阶段
绘制夹具总装图时，一般绘图比例都选择为1：
1。
主视图尽量选择为夹具在机床上工作时与操作者正对的位置。
被加工零件用双点划线画出外轮廓和主要表面（定位面、夹紧面、加工面），可视为透明体，可对其剖视表示，其加工余量用网纹线表示。
2.4标注尺寸和技术要求
1.尺寸标注
A类尺寸：
282、160、90。
B类尺寸：
φ72H8/g6、42.5±0.054。
C类尺寸：
18
图16夹具总图
D类尺寸：
18K7/h6、18H7/h6。
E类尺寸：
φ5H7/h6、φ8H7/h6、φ20H7/g6。
2.技术要求
夹具总装图上的技术条件包括：
装配过程中的注意项目；装配后应满足的位置精度要求；操作要求等。
本夹具装配后应满足的位置精度要求主要有：
（1）H1：
心轴大定位面与定位心轴轴线的垂直度≯φ0.02：
100mm。
定位心轴轴线与菱形销轴线的平行度≯0.02：
100mm。
（2）H2：
心轴大定位面与夹具体底面的平行度≯0.02：
100mm。
定位心轴轴线和菱形销轴线的连线与定位键侧面的平行度≯0.03：
100mm。
（3）H3：
对刀块工作面与定位键侧面的平行度≯0.03：
100mm。
对刀块工作面与夹具体底面的垂直度≯φ0.03：
100mm。
2.5编写零件明细表
按照国家机械制图标准的规定，对夹具总装图中的各个零件进行编号，并在标题栏上方画出零件明细表及填写具体信息。
如图17所示。
2.6绘制非标准夹具零件图
根据夹具总装图，拆画非标准零件的零件图。
标准零件按照国标要求标注出具体的规格型号。
非标准零件的零件图如图18、图19和图20所示。
图17夹具总装图
图18夹具体
图19菱形销
图20定位心轴
升级会员 