专用夹具设计实例1

J D1 D2 T 0 0.023 0.04 0.063mm
该误差远小于工件的加工允差，是可行的。
工件三视图
图S2
图J11
定位元件布置图
图J12
夹具体和耳座
夹 具 总 装 图
图J13
第三节 专用夹具设计实例
一、明确设计任务，收集设计的原始资料
明 确 设 计 任 务 ， 收 集 原 始 资 料
（4）分析计算定位误差 ③槽两侧面对 孔轴线的对称度0.2mm 的定位误差 工件以φ14孔轴线定位，定位基准和设计基 准重合，△B=0。 菱形定位销圆柱部分直径 和定位孔 配合时产生的最大间隙将直接影响对称度要求。 Y X min 0.043 (0.061 ) 0.104 △Y约为对称度允差的1／2，应采取措施减小 该项误差。
l1
（3）设计对刀元件、连接元件
根据工件加工表面形状，对刀元件可选用 机床夹具零件及部件中的标准的直角对刀块。 它的直角对刀面应和工件被加工槽形相对应 （间距等于3mm塞尺厚度），并把它安装在夹 具体的竖直板上。 根据所选X6130型铣床T形槽的宽度，选用 宽度B=14mm，公差带为h6的A型两个定位键来 确定夹具在机床上的位置。
（五）夹具工作精度的分析计算
在完成夹具结构设计的全部工作之后，还 需对夹具工作精度进行分析计算，即分析计算 各项加工要求的夹具部分误差△J，并将它与加 工允差进行比较，从而判断该夹具能否可靠地 保证各项加工要求，以证明所设计夹具方案的 合理性。
1.槽宽尺寸由铣刀直接保证，不必进行分析计算。 2.槽底至工件底面的位置尺寸（62±0.10）mm的分 析计算。其定位基准和设计基准重合，△B=0，平面 定位时△Y=0， 故△D1=0； 但工件夹紧力的作用面是B面，其对底面的垂 直度允差造成的影响为△D2=0.03/6550=0.023mm （其中65为工件高度，50为工件宽度）； 由调刀尺寸（59±0.02）mm的公差所引起的调 刀误差△T=0.04。夹具部分误差为
（3）夹具与刀具的联系尺寸
该夹具的夹具与刀具之间的联系尺寸就是 调刀尺寸，该调刀尺寸又分为水平与垂直两个 方向的尺寸。
①水平方向的调刀尺寸
水平方向的调刀尺寸为菱形定位销中心至 对刀元件尺面之间的距离。 由手册查得所选用铣刀的宽度尺寸及其极 限偏差为 mm，其平均尺寸为12.09mm。 菱形定位销中心至工件上槽左侧面的距离为 12.09/2=6.045mm 再加上3mm的塞尺厚度，故水平方向调刀尺 寸的基本尺寸为6.045+3=9.045mm
作用于工件上的切削力
图J3
（1）计算切削力及所需夹紧力
切向铣削力Fz为 式中 ——铣削力，N； ——影响系数，大小与实验条件有关； ——铣削宽度，mm； ——每齿进给量，ram／齿； ——铣刀直径，mm； ——铣削深度，ram； ——铣刀齿数； ——修正系数。
（1）计算切削力及所需夹紧力
已知， =3, =12, =68.3,则
0.097仍接近加工允差的1／2。
Y X min 0.043 (0.054) 0.097
（5）减少对称度定位误差的措施 ②在提高菱形定位销圆柱部分精度的基础上，将 φ14孔的精度提高到IT8级。 这时孔的尺寸为 ，公差为0.027mm，
Y X min 0.027 (0.054) 0.081
有约0.12mm的加工精度预留量，可以保证对 称度加工要求。通过钻、铰加工仍能保证孔的加 工要求。
2.确定夹紧方式，设计夹紧机构 （1）计算切削力及所需夹紧力
如图J9所示，加工时，工件受到切削合 力 F ，可分解为水平和垂直方向的切削分 力 FH 、FV ，切向铣削力FZ 。 在对称铣削情况下 FV =（1-1.2） FZ =（0.2-0.3）
机械制造技术
第十六章
专用夹具设计
机制教研室
第十六章
专用夹具设计
第三节 专用夹具设计实例
第三节 专用夹具设计实例
一
本 节 教 学 内 容 二 三
明确设计任务，收集原始资料
拟定夹具结构方案 绘制夹具总图及制定技术要求
第三节 专用夹具设计实例
本节教学要求：
本 节 教 学 要 求 通过夹具设计实例掌握专用夹具结构方案 设计的方法和步骤。
①水平方向的调刀尺寸
由于调刀误差△T对工件尺寸公差有 直接影响，故取工件相应要求公差（槽两 侧面对φ14mm孔轴线的对称度0.2mm）的1 ／5，就得到水平方向调刀尺寸的基本尺寸 及其极限偏差为（9.045±0.02）mm。
②垂直方向的调刀尺寸
垂直方向的调刀尺寸为定位元件工作面P面 至对刀元件S面之间的位置尺寸。 工件上相应的尺寸为工件槽底至工件底面 之间的位置尺寸（62±0.10）mm，减去3mm的 塞尺厚度，就得到垂直方向调刀尺寸的基本尺 寸为（62-3）mm=59 mm。 根据与调刀尺寸（9.045±0.02）mm相同的 公差，取垂直方向调刀尺寸的基本尺寸及其极 限偏差为（59士0.02）mm。
（四）标注总图上的尺寸、公差配合与技术条件 1.标注尺寸、公差与配合 （1）夹具外形轮廓尺寸 夹具在长、宽、高三个方向的外形轮廓尺寸 分别为212mm、158mm和115mm（夹具总装图J13 ） （2）工件与定位元件间的联系尺寸
菱形定位销轴线的位置尺寸（23±0.02）mm， 菱形定位销定位圆柱部分直径尺寸 mm。
自由度分析
图J2
建立坐标系
自由度分析 ①为保证槽底面至工件B面的垂直度，应选B面作 定位基准，限制工件 、 。 ②为保证工序尺寸62土0.10mm，应以A面定位， 限制工件 、 。 ③为保证槽两侧面对 mm孔轴线的对称度， 应选孔轴线定位，限制工件 。 ④为了方便地控制刀具的走刀位置，还应限制工 件 。因而工件的六个自由度都被限制。 由分析可知，要使定位基准与设计基准相重 合，所选定位基准是B面、 mm孔和A面。
K FZ (
=0.15,
=100, =12,
b
0.736
)
0.3
b为材料强度） 0.65 （ ( )0.3 0.965 0.736
FZ 9.81 68.3 30.86 0.150.72 100 -0.86 12 12 0.965 1159N
故水平分力和垂直分力 FH 1.1FZ 1275N
（2）选择定位元件 本道工序工件的定位面是后平面B、底平 面A和 mm孔。夹具上相应的定位元件选 为支承扳、支承钉和菱形定位销，如图J8所示。
图J8
（3）确定定位元件尺寸、极限偏差和定位元件间位置尺寸及其极限偏差
定位平面B所用的支承板参考JB／ T8029.1—1999中的定位支承板进行设计。 定位平面A的定位支承钉以及菱形定位销按 实际需要在JB／T8029.2—1999中选取。 确定支承钉定位表面到菱形定位销中心的名 义尺寸及其极限偏差 ld=l±δd 。
（4）分析计算定位误差
④槽底面对工件B面的垂直度的定位误差 定位基准与设计基准重合，△B=0。 平面定位，基准位移误差忽略不计，△Y=0。 故 △D=△B+△Y=0
（5）减少对称度定位误差的措施 ①提高菱形定位销圆柱部分的制造精度，将菱形 定位销圆柱部分精度提高到IT6级， d =0.011mm
（3）确定定位元件尺寸、极限偏差和定位元件间位置尺寸及其极限偏差
其中l取工件相应尺寸的平均尺寸，公差取相 应尺寸公差的1／4，则有 ld=23±0.02 mm。最后 确定菱形定位销圆柱部分的直径及其极限偏差， 又 则菱形定位销和定位孔配合的最小间隙Xmin为
（其中，查阅手册b=3）
（3）确定定位元件尺寸、极限偏差和定位元件间位置尺寸及其极限偏差
第三节 专用夹具设计实例
思考题与习题 思 考 题 与 习 题
夹紧装置布置图
图J4 a）
夹紧装置布置图
图J4 b）
b）所示的夹紧机构所能产生的夹紧力 ，由图所示 的压板受力分析计算得 FQ ( l1 l2 )
FJ
式中 ——夹紧机构效率，取0.9； FQ ——螺栓的许用夹紧力，N。 选定 l1 l2 ，当螺杆螺纹公称直径为M12时， 查表可得 FQ 5620N 。 所以 FJ 2FQ 2 5620 0.9 10116 N 因 FJ ＞Fj理 ，故夹紧方案可行。
FJ需 KFJ 理 2.5 3595 8988N
（K为安全系数，取K=2.5）
（2）设计夹紧机构并验算机构产生的夹紧力
满足夹紧力水平作用要求的夹紧装置结构方 案，可以有图J4所示的a）和b）两种。 图J4a）所示为螺旋杠杆压板夹紧机构，夹紧 时从夹具体背面拧紧夹紧螺母。 图J4b）所示为铰链压板机构，当铰链压板转 开时，装卸工件及清理切屑都很方便，这种结构 较好。
第三节 专用夹具设计实例
本节教学重点：
本 节 教 学 重 点 专用夹具结构方案设计的方法和步骤。
第三节 专用夹具设计实例
一、明确设计任务，收集原始资料 二、确定夹具结构方案 三、绘制夹具总图 四、标注总图上的尺寸、公差配合与技术条件 五、夹具工作精度的分析计算
第三节 专用夹具设计实例
一、明确设计任务，收集原始资料
（4）设计夹具体 夹具选用灰铸铁的铸造夹具体。基本厚度 选为22mm，并要在夹具体底部两端设计出U形槽 耳座，用于T形槽用螺栓紧固夹具。 布置好夹具上各种元件、机构、装置之间 的相对位置。
（三）绘制夹具总图 夹具总图及其绘制步骤如下： （1）根据工件在几个视图上的投影关系，分别 画出其轮廓线，如J11工件三视图所示。 （2）安排定位元件，如J12定位元件布置图所 示。 （3）布置夹紧装置，如J10夹紧装置布置图所 示。 （4）布置对刀元件、连接元件；设计夹具体并 完成夹具总图，如J13夹具总装图所示。
（4）夹具与机床连接部分的联系尺寸
定向键与工作台T型槽的配合尺寸14H7／h6。