專用夾具地設(shè)計方法

專用夾具的設(shè)計方法5、夾具體夾具體是夾具的基礎(chǔ)件。在夾具體上，要安裝組成該夾具所需要的各種元件、機構(gòu)、裝置，并且還必須便于裝卸工件，因此夾具體應(yīng)該具有一定的形狀和尺寸。在加工工件的過程中，夾具體還必須承受切削力、夾緊力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動，為了使夾具體不致受力變形或破壞，夾具體應(yīng)該具有足夠的強度和剛度。此外，加工過程中所產(chǎn)生的切屑，有一部分是落在夾具體上，若夾具體上切屑積聚過多，則將嚴重影響工件可靠的定位和夾緊，為此，在夾具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該考慮便于清除切屑的要求。如果夾具體須與機床工作臺或機床主軸保持正確的相對位置，則夾具體上還要設(shè)置與機床正確聯(lián)接的結(jié)構(gòu)。對加工中要翻轉(zhuǎn)或移動的夾具體，應(yīng)設(shè)置手柄或便于操作的結(jié)構(gòu)。大型夾具的夾具體應(yīng)設(shè)置吊裝結(jié)構(gòu)。在選擇夾具體的毛坯制造方法時，應(yīng)考慮其工藝性、結(jié)構(gòu)合理性、制造周期、經(jīng)濟性及工廠的具體條件等。生產(chǎn)中用到的夾具體毛坯制造方法有鑄造、焊接、鍛造和裝配夾具體四種。六、專用夾具的設(shè)計方法1．專用夾具設(shè)計的基本要求對機床夾具的基本要求可概括為以下四個方面：（1）保證工件加工的各項技術(shù)要求這是設(shè)計夾具最基本的要求；其關(guān)鍵在于正確確定定位方案和夾緊方案，合理選用與設(shè)計定位元件、夾緊裝置以及對刀元件等，合適的尺寸、公差和技術(shù)要求。（2）提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小選用不同復(fù)雜程度的快速高效夾緊裝置，如采用多件裝夾，夾緊與定位聯(lián)動，聯(lián)動夾緊裝置等，縮短輔助時間。（3）工藝性好所設(shè)計的夾具應(yīng)便于制造、檢驗、裝配、調(diào)整和維修等。（4）使用性好夾具的操作應(yīng)簡便，省力（可采用氣動、液壓和氣液聯(lián)動等機械化夾緊裝置）、安全可靠、排屑方便。2．專用夾具的設(shè)計方法和步驟（1）研究原始資料明確設(shè)計任務(wù)為明確設(shè)計任務(wù)，首先應(yīng)分析研究工件的結(jié)構(gòu)特點、材料、生產(chǎn)規(guī)模和本工序加工的技術(shù)要求以及前后工序的聯(lián)系；然后了解加工所用設(shè)備、輔助工具中與設(shè)計夾具有關(guān)的技術(shù)性能和規(guī)格；了解工具車間的技術(shù)水平等。必要時還要了解同類工件的加工方法和所使用夾具的情況，作為設(shè)計的參考。（2）考慮和確定夾具的結(jié)構(gòu)方案繪制結(jié)構(gòu)草圖確定夾具的結(jié)構(gòu)方案時，主要解決如下問題：①確定工件的定位方案，設(shè)計定位裝置。②確定工件的夾緊方案，設(shè)計夾緊裝置。③確定刀具的引導方式，選擇或設(shè)計引導元件或?qū)Φ对?。確定其它元件或裝置的結(jié)構(gòu)形式，如定位鍵、分度裝置等?？紤]各種裝置、元件的布局，確定夾具體和總體結(jié)構(gòu)。對夾具的總體結(jié)構(gòu)，最好考慮幾個方案，畫出草圖，經(jīng)過分析比較，從中選取較合理的方案。（3）繪制夾具總圖夾具總圖應(yīng)遵循國家標準繪制，圖形大小的比例盡量取1：1，使所繪的夾具總圖有良好的直觀性，如工件過大時可用1：2或1：5的比例，過小時可用2：1的比例?？倛D中的視圖應(yīng)盡量少，但必須能夠清楚地表示出夾具的工作原理和構(gòu)造，表示各種裝置或元件之間的位置關(guān)系等。主視圖應(yīng)取操作者實際工作時的位置，以作為裝配夾具時的依據(jù)并供使用時參考。繪制總圖的順序是：先用雙點劃線繪出工件的輪廓外形，并顯示出加工余量；把工件輪廓線視為透明體，然后按照工件的形狀及位置依次繪出定位、導向、夾緊及其他元件或裝置的具體結(jié)構(gòu)；最后繪制夾具體，形成一個夾具整體。夾具總圖上應(yīng)標出夾具名稱、零件編號，填寫零件明細表和標題欄。其余和一般機械裝配圖相同。（4）確定并標注有關(guān)尺寸和夾具技術(shù)要求①在夾具總圖上應(yīng)標注以下幾類尺寸：1）夾具外形上的最大尺寸夾具外形的最大輪廓尺寸包括長、寬、高三個方向。如果夾具有活動部分。應(yīng)用雙點劃線畫出最大活動范圍，標出活動部分與處于極限位置時的尺寸。2）影響定位精度的尺寸主要指定位元件之間、工件與定位元件之間的尺寸和公差。3）影響對刀精度的尺寸和公差它們主要指刀具與對刀元件或?qū)蛟g的尺寸及公差，鉆頭與鉆套內(nèi)孔的配合尺寸及公差等。4）影響夾具在機床上安裝精度的尺寸和公差它們主要是指夾具安裝基面與機床相應(yīng)配合表面之間的尺寸及公差。5）影響夾具精度的尺寸和公差它們主要指定位元件、對刀元件、安裝基面三者之間的位置尺寸和公差。6）其它裝配尺寸和公差它們主要指夾具內(nèi)部各連接副的配合、各組成元件之間的位置關(guān)系等。如定位銷（心軸）與夾具體的配合，鉆套與夾具體的配合等，設(shè)計時可查閱有關(guān)手冊。②夾具的公差在夾具設(shè)計中，除了合理設(shè)計夾具結(jié)構(gòu)外，正確制訂夾具的公差和技術(shù)要求，也是一項極為重要的工作內(nèi)容。若夾具公差控制得過嚴或過松，不僅影響夾具本身的使用性能和經(jīng)濟性，而更重要的是直接影響產(chǎn)品零件的加工精度。因此，必須重視夾具公差和技術(shù)要求的制訂工作。一般夾具的公差，按其是否與工件的加工尺寸公差有關(guān)，而可分為兩類：1）直接與工件的加工尺寸公差有關(guān)，例如：夾具上定位元件之間（常見的一面雙孔定位時定位銷間的中心距）、導向?qū)Φ对g（孔系加工時鉆套間的中心距）、導向?qū)Φ对c定位元件之間（對刀塊工作表面至定位元件工作表面間的距離）等有關(guān)尺寸公差或位置尺寸公差。這類夾具公差是與工件的加工精度密切相關(guān)，必須按工件加工尺寸的公差來決定。由于目前在誤差的分析計算方面還很不完善，因此在制訂這類夾具公差時，還不可能采用分析計算方法，而仍然沿用工廠在夾具設(shè)計和制造中積累的實際經(jīng)驗來確定。在確定這類公差時，一般可取夾具的公差為工件相應(yīng)加工尺寸公差的（1/2～1/5）。在具體選取時，必須結(jié)合工件的加工精度要求、批量大小、以及工廠在制造夾具方面的生產(chǎn)技術(shù)水平等因素進行細致分析和統(tǒng)盤考慮。在夾具總裝圖上標注這類尺寸公差時，一律采用雙向?qū)ΨQ分布公差制。因此，在按工件加工尺寸公差來確定夾具的尺寸公差時，都必須首先將工件的尺寸公差換算成雙向?qū)ΨQ分布公差。否則，便不可能保持工件加工尺寸的精度。2）與工件加工尺寸公差無關(guān)。屬于這類公差的，限于夾具內(nèi)部的結(jié)構(gòu)配合尺寸公差。例如：定位元件與夾具體的配合尺寸公差、夾緊機構(gòu)上各組成零件間的配合尺寸公差等。這類尺寸公差主要是根據(jù)零件的功用和裝配要求，而按照一般的公差配合標準來決定。③夾具的技術(shù)要求夾具總圖上無法用符號標注而又必須說明的問題，可作為技術(shù)要求用文字寫在總圖的空白處。（5）繪制夾具零件圖夾具中的非標準零件都必須繪制零件圖。在確定這些零件的尺寸、公差或技術(shù)要求時，應(yīng)注意使其滿足夾具總圖的要求。在夾具設(shè)計圖紙全部繪制完畢后，設(shè)計工作沒有結(jié)束。因為所設(shè)計的夾具還有待于實踐的驗證，只有夾具制造出來了，使用合格后才能算完成設(shè)計任務(wù)。在實際工作中，上述設(shè)計程序并非一成不變，但設(shè)計程序在一定程度上反映了設(shè)計夾具所要考慮的問題和設(shè)計經(jīng)驗，因此對于缺乏設(shè)計經(jīng)驗的人員來說，遵循一定的方法、步驟進行設(shè)計是很有益的。3．設(shè)計實例圖2-131a）所示為加工搖臂零件的小頭孔（）的工序簡圖。零件材料為45鋼，毛坯為模鍛件，成批生產(chǎn)規(guī)模，所用機床為Z525型立式鉆床。（1）精度與批量分析本工序有一定的位置精度要求，屬于批量生產(chǎn)，使用夾具加工是適當?shù)?。但考慮到生產(chǎn)批量不是很大，因而夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能的簡單，以減小夾具制造成本。（2）確定夾具的結(jié)構(gòu)方案①確定定位方案，選擇定位元件本工序加工要求保證的位置精度主要是中心距尺寸120±0.08mm及平行度公差0.05mm。根據(jù)基準重合原則，應(yīng)選擇36H7孔為主要定位基準，即工序簡圖中所規(guī)定的定位基準是恰當?shù)?。為使夾具結(jié)構(gòu)簡單，選擇間隙配合的剛性心軸加小端面的定位方式（若端面B與36H7孔中心線垂直度誤差較大，則端面處應(yīng)加球面墊圈）。又為保證小頭孔處壁厚均勻，采用活動V形塊來確定工件的角向位置，如圖2-131b）所示。定位孔與定位銷的配合尺寸取為（定位孔，定位銷）。對于工序尺寸（120±0.08）mm而言，定位基準與工序基準重合；由于定位副制造誤差引起的定位誤差，它小于該工序尺寸制造公差0.16的1/3。說明上述定位方案可行。②確定導向裝置本工序小頭孔加工的精度要求較高，一次裝夾要完成鉆一擴一粗鉸一精鉸四個工步，才能最終達到工序簡圖上規(guī)定的加工要求（）故采用快換鉆套（機床上相應(yīng)的采用快換夾頭）。又考慮到要求結(jié)構(gòu)簡單且能保證精度，采用固定式鉆模板，參考圖2-131c。鉆套高度，排屑空間。③確定夾緊機構(gòu)理想的夾緊方式應(yīng)使夾緊力作用在主要定位面上，本例中可采用可漲心軸、液塑心軸等。但這樣做夾具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造成本較高。為簡化結(jié)構(gòu)，確定采用螺旋夾緊機構(gòu)，即在心軸上直接做出一段螺紋，并用螺母和開口墊圈鎖緊，參考圖2-131d。裝夾工件時，先將工件定位孔裝入帶有螺母的定位銷2上，接著向右移動形塊5使之與工件小頭外圓相靠，實現(xiàn)定位；然后在工件與螺母之間插上開口墊圈3，擰螺母壓緊工件。④確定其他裝置和夾具體為提高工藝系統(tǒng)的剛度，減小加工時工件的變形，應(yīng)在靠近工件的加工部位（工件小頭孔端面）增加輔助支承。夾具體的設(shè)計應(yīng)通盤考慮，使上述各部分通過夾具體能有機地聯(lián)系起來，形成一個完整的夾具。此外，還應(yīng)考慮夾具與機床的連接。因為是在立式鉆床上使用，夾具安裝在工作臺上可直接用鉆套找正并用壓板固定，故只需在夾具體上留出壓板壓緊的位置即可。又考慮到夾具的剛度和安裝的穩(wěn)定性，夾具體底面設(shè)計成周邊接觸的形式，參考圖2-131e（3）繪制夾具總圖（4）在夾具裝配圖上標注尺寸、配合及技術(shù)要求①根據(jù)工序簡圖上規(guī)定的兩孔中心距要求，確定鉆套中心線與定位銷中心線之間的基本尺寸為120mm，其公差取零件相應(yīng)尺寸（120土0.08mm）公差值的1/4，即鉆套中心線與定位銷中心線之間的尺寸為（120±0.02）mm；鉆套中心線對定位銷中