机床夹具设计步骤和实例.docx

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机床夹具设计步骤和实例

第2节机床夹具设计实例

一、钻夹具的设计实例

图2-2-20所示为杠杆类零件图样。

图2-2-21所示为本零件工序图。

1．零件本工序的加工要求分析

①钻、扩、铰φ10H9孔及φ11孔。

②φ10H9孔与φ28H7孔的距离为（80±0.2）mm；平行度为0.3mm。

③φ11孔与φ28H7孔的距离为（15±0.25）mm。

④φ11孔与端面K距离为14mm。

本工序前已加工的表面如下。

①φ28H7孔及两端面。

②φ10H9两端面。

本工序使用机床为Z5125立钻，刀具为通用标准工具。

2．确定夹具类型

本工序所加工两孔（φ10H9和φ11），位于互成90°的两平面内，孔径不大，工件质量较小、轮廓尺寸以及生产量不是很大，因此采用翻转式钻模。

3．拟定定位方案和选择定位元件

（1）定位方案。

根据工件结构特点，其定位方案如下。

①以φ28H7孔及一组合面（端面K和φ10H9一端面组合而成）为定位面，以φ10H9孔端外缘毛坯面一侧为防转定位面，限制六个自由度。

这一定位方案，由于尺寸

mm公差大，定位不可靠，会引起较大的定位误差。

如图2-2-22（a）所示。

②以孔φ28H7孔及端面K定位，以φ11孔外缘毛坯一侧为防转定位面，限制工件六个自由度。

为增加刚性，在φ10H9的端面增设一辅助支承，如图2-2-22（b）所示。

比较上述两种定位方案，初步确定选用图2-2-22（b）所示的方案。

（2）选择定位元件。

①选择带台阶面的定位销，作为以φ28H7孔及其端面的定位元件，如图2-2-23所示。

定位副配合取

。

②选择可调支承钉为φ11孔外缘毛坯一侧防转定位面的定位元件，如图2-2-24（a）所示。

也可选择如图2-2-24（b）所示移动V形块。

考虑结构简单，现选用图2-2-24（a）所示结构。

（3）定位误差计算

①加工φ10H9孔时孔距尺寸（80±0.2）mm的定位误差计算。

由于基准重合，故ΔB＝0。

基准位移误差为定位孔（φ38

mm）与定位销（φ38

mm）的最大间隙，故ΔY＝（0.021＋0.007＋0.013）mm＝0.041rnm。

由此可知此定位方案能满足尺寸（80±0.2）mm的定位要求。

②加工φ10H9孔时轴线平行度0.3mm的定位误差计算。

由于基准重合，故ΔB＝0。

基准位移误差是定位孔φ28H7与定位面K间的垂直度误差。

故ΔY＝0.03mm。

此方案能满足平行度0.3mm的定位要求。

③加工φ11孔时孔距尺寸（15±0.25）mm。

加工φ11孔时与加工φ10H9孔时相同。

此方案能满足孔距（15±0.25）mm的定位要求。

4．确定夹紧方案

参考夹具资料，采用M12螺杆在φ28H7孔上端面夹紧工件。

5．确定引导元件（钻套的类型及结构尺寸）

⑴对φH9孔，为适应钻、铰选用快换钻套。

主要尺寸由《机床夹具零、部件》国家标准GB/T2263－80,GB/T2265－80选取。

钻孔时钻套内径φ10

mm、外径φ15

mm；衬套内径φ15

mm，衬套外径φ22

mm。

钻套端面至加工面的距离取8mm。

麻花钻选用φ9.8

mm。

（2）对φ11孔，钻套采用快换钻套。

钻孔时钻套内径φ11

mm、外径φ18

mm，衬套内径φ18

mm，外径φ26

mm；钻套端面至加工面间的距离取12mm。

麻花钻选用φ10.8

mm。

各引导元件至定位元件间的位置尺寸分别为（15±0.03）mm和（18±0.05）mm，各钻套轴线对基面的直线度允差为0.02mm。

6．夹具精度分析与计算

由图2-2-22可知，所设计夹具需保证的加工要求有：

尺寸（15±0.25）mm；尺寸（80±0.2）mm；尺寸14mm及φ10H9孔和φ28H7孔轴线间平行度允差0.3mm等四项。

除尺寸14mm，因精度要求较低不必进行验算外，其余三项精度分别验算如下。

（1）尺寸（80±0.2）mm的精度校核。

定位误差ΔD，由前已计算，已知Δ＝0.041mm。

定位元件对底面的垂直度误差ΔA＝0.03mm。

钻套与衬套间的最大配合间隙ΔT1＝0.033mm。

衬套孔的距离公差ΔT2＝0.1mm。

麻花钻与钻套内孔的间隙X2＝0.050mm。

衬套轴线对底面（F）的垂直度误差ΔT3＝0.05mm。

因而该夹具能保证尺寸（80±0.2）mm的加工要求。

（2）尺寸（15±0.25）mm的精度校核。

ΔD＝0.041mm，ΔA＝0.03mm，ΔT1＝0.033mm。

衬套孔与定位元件的距离误差ΔT2＝0.06mm。

麻花钻与钻套内孔的间隙X＝0.061mm。

因而尺寸（15±0.25）mm能够保证。

（3）φ10H9轴线对φ25H7轴线的平行度0.3mm的精度校核。

ΔD＝0.03mm，ΔA＝0.03mm。

衬套对底面（F）的垂直度误差ΔT＝0.05mm。

因而此夹具能保证两孔轴线的平行度要求。

7．绘制夹具总图

根据已完成的夹具结构草图，进一步修改结构，完善视图后，绘制正式夹具总装图，如图2-2-23所示。

8．绘制夹具零件图样

从略。

9．编写设计说明书

从略。

二、铣床夹具设计实例

图2-2-25所示为轴套类零件的零件图样。

现需设计铣两槽5

mm的铣夹具。

1．零件本工序的加工要求分析

本工序的加工要求，在实体上铣出两通槽，槽宽为5

mm，槽深为27

mm，两槽在圆周方向互成60°±30′角度，表面粗糙度为Ra1.25μm。

本工序之前，外圆φ60

mm、内孔φ32

mm及两端面均已加工完毕。

本工序采用φ5mm标准键槽铣刀在X5l立式铣床上，一次装夹六件进行加工。

2．确定夹具类型

本工序所加工的是两条在圆周互成60°角的纵向槽，因此宜采用直线进给带分度装置的铣夹具。

3．拟定定位方案和选择定位元件

（1）定位方案。

①以φ32

mm内孔作为定位基准，再选孔端面为定位基准，限制工件五个自由度。

如图2-2-26（a）所示。

②以φ60

mm外圆为定位基准（以长V形块为定位元件），限制4个自由度。

如图2-2-26（b）所示。

方案②由于V形块的特性，所以较易保证槽的对称度要求，但对于实现多件夹紧和分度较困难。

方案①的不足之处是由于心轴与孔之间有间隙、不易保证槽的对称度，且有过定位现象。

但本工序加工要求井不高，而工件孔和两端面垂直精度又较高，故过定位现象影响不大。

经上述分析比较，确定采用方案①。

（2）选择定位元件。

根据定位方式，采用带台肩的心轴。

心轴安装工件部分的直径为φ32g6（

）mm，考虑同时安装6个工件，所以这部分长度取112mm，由于分度精度不高，为简化结构，在心轴上做出六方头，其相对两面间的距离尺寸取28g6（

）mm，与固定在支座上的卡块槽28H7（

）mm相配合；加工完毕一个槽后，松开并取下心轴，转过相邻的一面再嵌入卡块槽内即实现分度。

心轴通过两端φ25H6mm柱部分安装在支座的V形槽上，并通过M16螺栓钩形压板及锥面压紧，压紧力的方向与心轴轴线成45°角。

（3）定位误差计算。

工序尺寸27

mm定位误差分析如下。

由于基准重合ΔB＝0

由于定位孔与心轴为任意边接触，则

因此定位精度足够。

由于加工要求不高，其他精度可不必计算。

4．确定夹紧方案

根据图2-2-26所示心轴结构，用M30螺母把工件轴向夹紧在心轴上。

心轴的具体结构如图2-2-27所示。

5．确定对刀装置

（1）根据加工要求，采用GB/T2242－80直角对刀块；塞尺符合GB/T2244－80，基本尺寸及偏差2

mm。

（2）计算对刀尺寸H和B

如图2-2-28所示，计算时应把尺寸化为双向对称偏差，即

6．夹具精度分析和计算

本夹具总图上与工件加工精度直接有关的技术要求如下。

定位心轴表面尺寸φ32g6。

定位件与对刀间的位置尺寸（24.75±0.08）mm，（4.575±0.05）mm。

定位心轴安装表面尺寸φ25h6。

对刀塞尺厚度尺寸2

mm。

分度角度60°±10′。

定位心轴轴线与夹具安装面、定位键侧平面间的平行度公差为0.lmm。

分度装置工作表面对定位表面的对称度公差为0.07mm。

分度装置工作表面对夹具安装面垂直度公差为0.07mm。

对刀装置工作表面对夹具安装面的平行度和垂直度公差为0.07mm。

（1）尺寸27

mm的精度分析。

ΔD＝0.064mm（定位误差前已计算）。

ΔT＝0.16mm（定位件至对刀块间的尺寸公差）。

ΔA＝

×20mm＝0.0086mm（定位心轴轴线与夹具底面平行度公差对工件尺寸的影响）。

故此夹具能保证27

mm尺寸。

（2）对60°±30′的精度分析。

分度装置的转角误差可按下式计算。

故此分度装置能满足加工精度要求。

7．绘制夹具总图

图2-2-27所示为本夹具的总装图样。

8．绘制夹具零件图样

从略。

9．编写设计说明书

从略。