典型专用夹具设计实例讲解
工装夹具设计实例100
工装夹具设计实例100一、背景工装夹具在工业生产中起到了至关重要的作用。
它们用于对零件、产品等进行定位、夹持、支撑等操作，以保证生产过程的精确性和效率。
本文介绍了一个工装夹具设计的实例，旨在展示设计过程和相关考虑因素。
二、需求分析根据客户需求，本次设计的夹具主要用于夹持电子产品的外殼。
夹具需要具备以下特点：1.稳定可靠：夹具需要能够牢固地夹持外壳，以防止其在加工过程中发生移动或变形。
2.精确度高：由于电子产品对尺寸和形状的要求较高，夹具需要保证制造出的外壳符合设计要求。
3.维护方便：夹具需要方便拆卸和更换零部件，以便在需要时进行维护和修理。
三、设计过程1. 认识产品在设计夹具之前，我们首先需要详细了解即将加工的电子产品外壳。
通过与客户沟通和参观样品，我们可以获得外壳的尺寸、形状、材料等信息，以便为夹具设计制定准确的要求。
2. 确定夹持方式根据产品外壳的形状和特点，我们需要确定最适合的夹持方式。
常见的夹持方式包括机械夹紧、真空吸附等。
在本例中，由于外壳的形状较规则，我们选择使用机械夹紧方式进行夹持。
3. 制定夹具结构根据选定的夹持方式，我们制定了夹具的结构框架，并选择了适当的材料。
结构框架需要具备足够的刚性和稳定性，以保证外壳加工过程中的精确度。
4. 设计夹具零部件在夹具结构框架的基础上，我们设计了各个零部件，并考虑了其功能和使用方式。
夹具零部件包括定位块、夹紧臂、调节螺母等。
这些零部件需要精确地配合，以确保夹具在使用过程中的可靠性和稳定性。
5. 制造与调试完成夹具的设计后，我们进行了制造和调试工作。
制造过程中，需要注意保证夹具各个零部件的精度和质量，以确保夹具能够正常工作。
调试过程中，我们对夹具进行了多次测试和优化，以保证其满足客户需求。
四、总结本文介绍了一个工装夹具设计的实例，重点阐述了设计过程和相关考虑因素。
通过对产品的认识、夹持方式的确定、夹具结构的制定、零部件的设计以及制造与调试的过程，我们成功地开发了一套满足客户需求的工装夹具。
工装夹具设计图解及实例
■直接找正装夹效率较低，但找正精度可以很 高，适用于单件小批生产或定位精度要求特 别高的场合。
在工件旋转的过程中百分表的指针胶牛僞转说明未
咬装好屁调榕比肌的位说亘到口分农指计不动为止
H221克接找正装夹
2）
■这种装夹方法是按图纸要求在工件表面上事先划 出位置线、加工线和找正线，装夹工件时，先按找 正线找正工件的位置，然后夹紧工件。
■划线找正装夹不需要专用设备，通用性好，但 效率低，精度也不高，通常划线找正精度只能达到0.1〜0.5mm。
■此方法多用于单件小批生产中铸件的粗加工工序。
在工件旋转过程中创针头与工件的找正线不重和说明未安装好齐调養 卡爪位置直至划针头与找正线重合
图2-业划线找正装夹：屮十■►
3）使用夹具装夹
■使用夹具装夹，工件在夹具中可迅速而正 确的定位和夹紧。
当用夹具装夹工件来对进行加工 时，必须满足三个条件：
■4、这批工件在夹具中占有正确的加工 位置；
■2、夹具安装在机床上应具有准确的位■3、刀具相对夹具应具有准确的位置。
第二章
f;:
♦为保证工件某工序的加工要求，必须在加 工前，使工件在机床上相对刀具的切削或 成形运动处于准确的相对位置O
♦这项工作便是对工件的装夹（安装）。♦在成批加工工件时一般都通过夹具来进行。
♦机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要 组成部分。
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这里涉及了三层关系：
■工件相对夹具，
■夹具相对于机床,
■工件相对于机床。
工件的最终精度是由工件件相对于机床 获得的。所以“定位”也涉及到三层关系：
■工件在夹具上的定位；
■夹具相对于机床的定位；
■工件相对于机床的定位；
工装夹具设计图解及实例
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(4) 连接元件
使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间 的相互位置关系。
(5)夹具体
用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一 个整体的基础件。
它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机 床具有确定的位置。
如图中的夹具体7。
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2、机床夹具的分类
（1）按专门化程度分类
1）通用夹具
通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于 加工不同工件的夹具。
例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的 平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由 专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。
其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、
设计图样上所采 用的基准就是设 计基准。（图）
在加工时用于工件 定位的基准，称为
定位基准。（图）
设计基准 工艺基准
定位基准 测量基准
1、粗基准 2、精基准 3、辅助基准 4、主要基准 5、附加基准
在加工中或加工
加工、测量、 装配过程中使 用的基准。
装配基准 工序基准
后，在切削时使工件在夹具中保持既定 位置。
如图中的螺母5和开口垫圈4。
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(3) 对刀、引导元件或装置
这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。 用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀
元件，如对刀块。 用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称
小批量的生产中。
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2）专用夹具
专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计 的夹具。
工装夹具设计图解及实例
设计图样上所采 用的基准就是设 计基准。（图）
在加工时用于工件 定位的基准，称为
定位基准。（图）
设计基准 工艺基准
定位基准 测量基准
1、粗基准 2、精基准 3、辅助基准 4、主要基准 5、附加基准
在加工中或加工
加工、测量、 装配过程中使 用的基准。
装配基准 工序基准
后用来测量工件 时采用的基准
在装配时用来确定零
效率低，精度也不高，通常划线找正精度只能达到
0.1～0.5mm。
此方法多用于单件小批生产中铸件的粗加工工序。
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3）使用夹具装夹
使用夹具装夹，工件在夹具中可迅速而正 确的定位和夹紧。
还可以减轻工人的劳动强度和降低对工人技 术水平的要求，因而广泛应用于各种生产类 型。
拧紧螺母5，通过开口垫圈4可将工件夹紧， 然后由装在钻模板3上的快换钻套1导引钻头 进行钻孔。
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(1) 定位元件
它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确 位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的 相对正确位置。如图中的定位销6。
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(2) 夹紧装置或元件
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图 工件在空间的自由度与工件六点定位
几个需特别注意的问题
1）定位与夹紧的区别 机械加工中关于自由度的概念与力学中自由度
的概念不完全相同。 机械加工中的自由度实际上是指工件在空间位
置的不确定性。 这里特别要注意将定位与夹紧的概念区分开来。
工件一经夹紧，其空间位置就不能再改变，但这并 不意味着其空间位置是确定的。
直接找正装夹效率较低，但找正精度可以很 高，适用于单件小批生产或定位精度要求特 别高的场合 。
机床夹具设计实例
机床夹具设计实例机床夹具是用于固定和定位工件的装置，用于加工过程中保证工件的稳定性和精确性。
下面介绍一个机床夹具设计的实例。
设计背景：工厂需要生产一种特殊型号的零件，该零件具有复杂的形状和尺寸要求。
为了满足零件的加工需求，设计了一款多功能机床夹具。
设计思路：1.确定工件特点：首先，需要对待加工的零件进行分析，了解其特点。
该零件较长，且具有多个复杂的曲面和孔洞，同时需要保证加工的精度和效率。
2.设计夹具结构：根据对工件的分析，制定夹具结构设计方案。
考虑到零件的形状复杂，需要设计一个多功能的夹具，可以在同一个夹具上完成多道工序的加工，提高加工效率。
夹具结构包括底座、夹持部件和定位部件。
3.设计固定夹持部件：设计固定夹持部件来夹持工件，保证工件的稳定性。
根据零件的形状和尺寸要求，设计了多个夹持点，分布在不同的夹持面上。
夹持部件采用可调式夹持方式，根据工件尺寸进行调节，确保夹持力均匀分布，避免工件变形。
4.设计定位部件：设计定位部件用来确保工件在夹持过程中的正确定位，以保证加工精度。
根据零件的特点，设计了多个定位销和定位块，与工件上的定位孔和定位台配合使用，确保工件的位置和姿态准确无误。
5.考虑工艺要求：考虑到零件加工的要求，设计了适合加工该零件的加工工艺。
在夹具上加装刀具支撑和冷却装置，以确保加工过程中的稳定性和切削效果。
6.进行夹具的综合性能检验：对设计出的机床夹具进行综合性能检验。
测试夹具对工件的夹持力和定位精度，检测夹具的刚性和稳定性。
根据测试结果对夹具进行调整和改进，以达到设计要求。
该机床夹具设计实例充分考虑了工件的特点和加工要求，通过综合运用夹持和定位原理，设计了满足复杂形状零件加工需求的多功能机床夹具。
设计过程中注重夹持力的均匀分布和定位的准确性，以满足零件加工的精度和效率要求。
在设计完成后进行了综合性能检验，确保夹具的稳定性和可靠性。
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. 2mm；平行度为;③φ11孔与φ28H7孔的距离为15±0. 25mm;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885.0mm公差大,定位不可靠,会引起较大的定位误差;如图2-2-22a②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2-2-22b 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6728g H φ;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2-2-24a 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2-2-24a 所示结构;3定位误差计算①加工φ10H9孔时孔距尺寸80±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φ38021.00+mm 与定位销φ38007.0002.0--mm 的最大间隙,故ΔY＝＋0. 007＋mm ＝;由此可知此定位方案能满足尺寸80±mm 的定位要求; ②加工φ10H9孔时轴线平行度的定位误差计算; 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.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±mm;加工φ11孔时与加工φ10H9孔时相同;此方案能满足孔距15± 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φ10028.0013.0++mm 、外径φ15012.0001.0++mm ；衬套内径φ15034.0014.0++mm,衬套外径φ22028.0015.0++mm;钻套端面至加工面的距离取8mm;麻花钻选用φ9. 80022.0-mm;2对φ11孔,钻套采用快换钻套;钻孔时钻套内径φ11034.0016.0++mm 、外径φ18012.0001.0++mm,衬套内径φ18034.0016.0++mm,外径φ26028.0015.0++mm ；钻套端面至加工面间的距离取12mm;麻花钻选用φ10. 80027.0-mm;各引导元件至定位元件间的位置尺寸分别为15±mm 和18±0. 05mm,各钻套轴线对基面的直线度允差为;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±mm ；尺寸80±mm ；尺寸14mm 及φ10H9孔和φ28H7孔轴线间平行度允差等四项;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±mm的精度校核;定位误差ΔD,由前已计算,已知Δ＝;定位元件对底面的垂直度误差ΔA＝;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＝;麻花钻与钻套内孔的间隙X2＝;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. 2mm的加工要求;2尺寸15±0. 25mm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＝;麻花钻与钻套内孔的间隙X＝;因而尺寸15±mm能够保证;3φ10H9轴线对φ25H7轴线的平行度的精度校核;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52.00+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52.00+mm,槽深为2703.0-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φ60021.0002.0++mm 、内孔φ32039.00+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φ32039.00+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2-2-26a 所示;为定②以φ60021.0002.0++mm 外圆位基准 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φ32g6009.0025.0--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28g6007.0020.0+-mm,与固定在支座上的卡块槽28H7021.00+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;mm 定位误差分析如下;3定位误差计算;工序尺寸270-5.0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－mm;80,基本尺寸及偏差20014-.02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±mm,±mm;定位心轴安装表面尺寸φ25h6;mm;对刀塞尺厚度尺寸20-014.0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;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;mm的精度分析;1尺寸270-5.0ΔD＝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＝1.0×20mm＝定位心轴轴线与夹具底面平行度公差对工件尺寸的影233响;mm尺寸;故此夹具能保证270-5.02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;。
工装夹具设计图解和实例
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（2）按使用旳机床分类
因为各类机床本身工作特点和构造形式各不相同， 对所用夹具旳构造也相应地提出了不同旳要求。
按所使用旳机床不同，夹具又可分为：车床夹具、 铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮 机床夹具和其他机床夹具等。
根据夹具所采用旳夹紧动力源不同，可分为：手动 夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、 磁力夹具、真空夹具等。
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3、机床夹具旳构成
定位元件
夹紧装置或元件
机床夹具旳构成
对刀、引导元件 连接元件
其他装置或元件
夹详细
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图为用于钻轴套工件上 φ 6H7孔旳钻床夹具， 工件以内孔及端面为定位基准，在夹具旳定 位销6及其端面上定位，即拟定了工件在夹具 中旳正确位置。
组合夹具是指按零件旳加工要求，由一套事先制造 好旳原则元件和部件组装而成旳夹具。
由专业厂家制造， 其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件
能反复使用，尤其合用于新产品旳试制和单件小批 生产。
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5）随行夹具
随行夹具是一种在自动线上使用旳夹具。 该夹具既要起到装夹工件旳作用，又要与工件成为
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效率低，找正精度 较高；合用单件小 批量中形状简朴旳 工件。
通用性好，但效率 低，精度不高；适 用于单件小批量中 形状复杂旳铸件。
操作简朴，效率高， 轻易确保加工精度， 合用于多种生产类型 。
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1）直接找正装夹
将工件装在机床上，然后按工件旳某个（或 某些）表面，用划针或用百分表等量具进行 找正，以取得工件在机床上旳正确位置。
典型专用夹具设计实例
典型专用夹具设计实例夹具是一种用来固定工件和工具的装置，它是机械加工过程中不可或缺的辅助工具。
根据不同的需求，夹具有很多不同的种类和设计，接下来我将介绍一个典型的专用夹具设计实例。
实例描述：假设我们需要设计一个专用夹具来加工一个特定形状的工件，该工件有多个不同的加工面，而且需要保持在特定的角度和位置上。
设计过程：1.确定夹具的类型首先，我们需要确定所需的夹具类型。
根据工件的特性和加工需求，可以选择不同类型的夹具，如平版夹具、角夹具、指爪夹具等。
在这个实例中，我们将选择一个角夹具，因为它可以提供更好的固定和定位功能。
2.分析工件的形状和要求接下来，我们需要对工件的形状和加工要求进行详细分析。
这将帮助我们确定夹具需要的特殊功能，如角度调整、位置定位、切割定位等。
3.设计夹具的主体结构根据分析结果，我们可以开始设计夹具的主体结构。
这部分主要包括夹持力源、固定位置和角度调整等功能。
夹具的主体结构通常由金属材料制成，以确保足够的强度和稳定性。
4.设计夹具的夹持力源在主体结构中，我们需要设计夹具的夹持力源，以确保工件可以牢固地固定在夹具上。
这可以通过使用夹紧装置、螺旋机械装置等实现。
在这个实例中，我们将使用一个螺旋机械装置来提供夹持力。
5.设计夹具的位置和角度调整机构为了满足工件加工的要求，夹具通常需要能够进行位置和角度的微调。
这可以通过添加位置和角度调整机构来实现。
例如，我们可以在夹具的主体结构上安装一个调节螺杆，以实现位置的微调，并使用一个角度调整装置来实现角度的微调。
6.考虑安全和易用性在设计夹具时，我们还需要考虑安全性和易用性。
夹具应该能够提供足够的安全性，以防止工人在操作中受伤。
此外，夹具还应该易于操作和调整，以提高工作效率。
7.进行模拟和测试在完成夹具设计后，我们还需要进行模拟和测试，以验证夹具的性能。
这可以通过使用计算机辅助设计（CAD）软件进行模拟，并在实际工作场景中进行测试。
结论：通过以上的设计过程，我们可以设计出一个典型的专用夹具来加工一个特定形状的工件。
机床夹具设计实例
▪ 6.1.2 机床夹具的分类 1. 按夹具的通用特性分类 根据夹具在不同生产类型中的通用特性，机 床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调夹 具、组合夹具和自动线夹具等五大类。 （1）通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化、标准 化，而且具有一定通用性的夹具，如三爪自 动定心卡盘、四爪单动卡盘、平口钳、万能 分度头、顶尖、中心架和电子吸盘等。这类 夹具通用性强，可用来装夹一定形状和尺寸 范围内的各种工件。这类夹具已标准化，由 专门厂家生产，作为机床附件供应给用户。
▪ （3）扩大机床的使用范围 在通用机床 上采用专用夹具可以扩大机床的工艺范围， 充分发挥机床的潜力，达到一机多用的目的。 例如，使用专用夹具可以在普通车床上很方 便地加工小型壳体类工件。甚至在车床上拉 出油槽，减少了昂贵的专用机床，降低了成 本。这对中小型工厂尤其重要。 （4） 改善了操作者的劳动条件 由于气 动、液压、电磁等动力源在夹具中的应用， 一方面减轻了工人的劳动强度；另一方面也 保证了夹紧工件的可靠性，并能实现机床的 互锁，避免事故，保证了操作者和机床设备 的安全。
▪ 通过上面的例子，我们不难看出使用专用夹 具装夹工件的优点： （1）保证工件加工精度 用夹具装夹工 件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由 夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一 批工件的加工精度趋于一致。 （2） 提高劳动生产率 使用夹具装夹工 件方便、快速，工件不需要划线找正，可显 著地减少辅助工时，提高劳动生产率；工件 在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可 加大切削用量，提高劳动生产率；可使用多 件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效 夹紧机构，进一步提高劳动生产率。
▪ 6.2.1 工件以平面定位 1. 主要支承 主要支承用来限制工件的自 由度，起定位作用。
（1）固定支承 固定支承有支承钉 （GB/T 2226－91）和支承板（GB/T 2236－91）两种型式。如图6-4、6-5所示。 在使用过程中，它们都是固定不动的。
专用夹具讲义设计实例1
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, =0.15, =100, =12, =68.3,则
K F Z (0 .7 3 b6)0 .3 (0 0 .7 .6 3 5 6)0 .3 0 .9 6 5 （ b 为材料强度）
F Z 9 .8 1 6 8 .3 3 0 .8 6 0 .1 5 0 .7 2 1 0 0 - 0 .8 6 1 2 1 2 0 .9 6 5 1 1 5 9 N
（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
0.097仍接近加工允差的1／2。
图J1
零件图
1.熟悉工件零件图以及本工序的加工要求
该零件中批生产，材料为45钢。 该铣槽工序在X6130卧铣上用三面刃铣刀加工。 本工序加工要求为 （1）槽宽 mm。 （2）槽底至工件底面的位置尺寸 62±0.01mm 。 （3）槽两侧面对孔轴线的对称度0.2mm。 （4）槽底面对工件B面的垂直度0.10mm。
菱形定位销圆柱部分的直径为 公差按IT7选取，则
mm mm
（4）分析计算定位误差
①槽宽
机床夹具设计（实例）
夹具设计（实例）图3-2所示为CA6140车床上接头的零件图。
该零件系大批量生产，材料为45号钢，毛坯采用模锻件。
现要求设计加工该零件上尺寸为28H11的槽口所使用的夹具。
图3-2 CA6140车床上接头的零件图零件上槽口的加工要求是：保证宽度28H11，深度40mm，表面粗糙度侧面为Ra3.2μm，底面为Ra6.3μm。
并要求两侧面对孔ф20H7的轴心线对称，公差为0.1mm；两侧面对孔ф10H7的轴心线垂直，其公差为0.1mm。
零件的加工工艺过程安排是在加工槽口之前，除孔ф10H7尚未进行加工外，其他各面均已加工达到图纸要求。
槽口的加工采用三面刃铣刀在卧式铣床上进行。
一、工件装夹方案的确定工件装夹方案的确定，首先应考虑满足加工要求。
槽口两侧面之间的宽度28H11取决于铣刀的宽度，与夹具无关，而深度40mm则由调整刀具相对夹具的位置保证。
两侧面对孔ф10H7轴心线的垂直度要求，因该孔尚未进行加工，故可在后面该孔加工工序中保证。
为此，考虑定位方案，主要应满足两侧面与孔ф20H7轴心线的对称度要求。
根据基准重合的原则，应选孔ф20H7的轴心线为第一定位基准。
由于要保证一定的加工深度，故工件沿高度方向的不定度也应限制。
此外，从零件的工作性能要求可知，需要加工的两侧面应与已加工过的两外侧面互成90度，因此在工作定位时还必须限制绕孔ф20H7的轴心线的不定度。
故工件的定位基准的选择如图3.3所示，除孔ф20H7（限制沿x,y轴和绕x,y轴的不定度）之外，还应以一端面（限制沿z轴的不定度）和一外侧面（限制绕z轴的不定度）进行定位，共限制六个不定度，属于完全定位。
工件定位方案的确定除了考虑加工要求外，还应结合定位元件的结构及夹紧方案实现的可能性而予以最后确定。
对接头这个零件，铣槽口工序的夹紧力方向，不外乎是沿径向或沿轴向两种。
如采用如图 3.4（a）所示的沿径向夹紧的方案，由于ф20H7孔的轴心线是定位基准，故必须采用定心夹紧机构，XYZX以实现夹紧力方向作用于主要定位基面。
第4章 机床夹具设计原理(09)
铣键槽工序及工件在夹具中的定位
31
4.重复定位：工件在夹具中定位时，若几个定 位支承点重复限制一个或几个不定度，称为重 复定位。 *当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不允 许重复定位。
*为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面 定位时，可以出现重复定位。
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33
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从上述工件定位实例可知，形成重复定位的原因是 由于夹具上的定位元件同时重复限制了工件的一个或 几个不定度。
工件在机床上或夹具中进行加工时，用作定位 的基准，称为定位基准。
图4-5 工件在加工时的定位基准
16
3.测量基准
测量时所采用的基准，称为测量基准。
图4-6 工件上已加工表面的测量基准
17
4.装配基准
在机器装配时，用来确定零件或部件在产品中 的相对位置所采用的基准，称为装配基准。
（a）
（b）
图4-7 零件装配时的装配基准
42
43
②可调支承
定位支承点的位置可以调节的定位元件，称为可 调支承。 主要用于以制造精度不高的毛坯面定位的场合。
44
③自位支承
定位支承点的位置随工件定位基准位置变化而 自动与之适应的定位元件，称为自位支承。 自位支承一般只起一个定位支承点的作用。
45
46
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（2）辅助支承 只起提高工件支承刚性或辅助定位作用的定 位元件，称为辅助支承。
一.机床夹具的作用
1.机床夹具实例
1
图4-1 铣键槽工序简图
2
图4-2 铣键槽夹具结构图
3
2.机床夹具的作用
（1）可稳定保证加工精度
（2）可提高劳动生产率
（3）可降低生产成本
（4）可扩大机床的加工范围
铣床夹具设计经典案例
工件加工精度分析
定位误差ΔD：
–由于本设计加工时,定位基准和加工基准都 是中心轴,因此基准不重合误差为零 ． –所以定位误差来自于基准位移误差,其计算 公式为:
孔：Φ12H8 ES=+27μm EI=0μm 轴：Ф12g6 es=-6μm ei=es-IT6=-17μm
ε= Xmax = (27 + 17)= 44μm
第二部分 铣床夹具设计实例分析
研究原始资料,明确设计任务
工件为一水泵叶轮， 要求设计一副铣床夹 具,用在卧式铣床上 加工两条互成90°的 十字槽，如图所示： 工件三维结构图
定位方案的确定
确定要限制的自由度
–根据加工工序的尺寸 , 形状和位置精度要求，工件 定位时需完全限制六个方向的自由度: 沿X,Y,Z方向 的水平运动以及轴向转动。
装配三维结构图夹紧配置分度机构的设计分度装置的确定该工件选用一个立轴式回转分度装置一般这样的分度采用棘轮的比较普遍但是由于该工件的定位夹紧机构尺寸较大采用棘轮的化比较不方便因此应改用分度盘加定位销的分度方案具体如下
铣床夹具设计经 典案例
二、 直线进给铣夹具
• 图8-69为单件加工铣夹具。在卧式铣 床上加工分离叉4的两个内側面。工 件以锥头顶销2和柱头定位销5及右支 座6的端面在孔中定位限制5个自由度； 工件背面靠在支承板上，形成完全定 位。拧紧螺母夹紧工件。
铣床专用夹具的设计特点和要求
由于铣削过程不是连续切削，极易产生铣削 振动。铣削的加工余量一般较大，铣削力也 较大，且方向是变化的，因此设计时要注意：
• 夹具要有足够的刚度和强度； • 夹具要有足够的夹紧力，夹紧装置自锁性要好 • 夹紧力应作用再工件刚度较大的部位上，且作用 点和施力方向要恰当； • 夹具的重心应尽量低，高度与宽度之比应不大于 1~1.25； • 要有足够的排屑空间。切削和冷却液能顺利排除， 必要时可设计排屑孔。
典型夹具的设计
图6-15
分度对定机构的结构形式很多，常用的见图6-16。
钢球对定机构 菱形销（或圆柱销）对定机构 圆锥销对定机构 斜面槽对定机构
图6-16
常见的锁紧机构，除通常的螺杆、螺母外，还有图6-17所示 的几种。偏心轮锁紧机构 楔式源自紧机构 切向锁紧机构 压板锁紧机构
图6-17
第二节 镗床夹具
立轴式、卧轴式、斜轴式
图6-2
(3) 翻转式钻模 翻转式钻床夹具用于加工小型工件同一表面或不同表 面上的孔，结构上比回转式钻模简单，适合于中小批量工 件的加工。
图6-3
(4) 盖板式钻模 特点：钻模板在工件上定位，夹具结构简单轻便，切屑 易于清除。 场合：常用于床身、箱体等大型工件上的小孔加工，也 可用于中小批量生产中的中小工件孔加工。
2.特殊钻套
图6-8
3. 钻套的尺寸与公差
导向孔径d 钻套高度H
钻套与工件距离h
图6-9
铰链式钻模板
可卸式钻模板
图6-10
图6-11
常见的分度装置有两类：回转分度装置、直线移动分度装置
图6-12
图6-13
分度对定机构是保证夹具分度精确的关键元件。 分度对定机构分为轴向分度和径向分度。
图6-14
5.夹具体的设计 1）铣床夹具的夹具体要有足够的刚度和强度，壁厚恰当，
设置适当的筋板。 2）尽可能降低夹具的重心，夹具体高度与宽度之比一般为
H/B<=1~1.5,见图6-35。 3）要有足够的排屑空间，切屑和切削液能顺利排出，必要
时可设计排削槽、排削面。 4）夹具上应设置耳座。 5）重型铣床夹具的夹具体两段还应设置吊装孔或吊环。
图6-4
(5) 滑柱式钻模
滑柱式钻模是一种通用 可调夹具，其结构特点是钻 模板装在可升降的滑柱上的 钻模，其定位元件、夹紧元 件和钻套等可根据工件不同 进行更换，而其他部分可保 持不变。
典型专用夹具设计实例教学资料
夹具体应根据被加工零件的尺寸、角铁的大小、 配重块的安装以及车床的最大回转直径要求等因素来 确定其径向尺寸。
4．辅助装置
（1）平衡块 由于工件和夹具上各元件相对机床主轴的旋转轴线 不对称，即离心惯性力的合力不为零（ΣF=mrω2 ≠ 0）， 因此欲使其平衡，则需要在该回转体上加一平衡质量 （即配重块），使它产生的离心惯性力与原有各质量所 产生的各离心惯性力的合力等于零。
二、定位方案与定位元件
1．确定定位方案
步骤： 1）、判断需要限制哪几个自由度 2）、定位基准面选定 3）、是否需要辅助支撑
2．选用定位元件
➢ 定位销：插入Φ22mm的孔，用来限制X,Y方向的移动和转 动，共四个自由度
➢ 可调支承钉：限定Z方向的转动 ➢ 用一辅助支承来提高工件的安装刚度和定位的稳定性
（3）槽深尺寸8mm。
二、定位方案与定位元件
1．确定定位方案
2．选用定位元件
三、夹紧方案及夹紧装置的设计
夹紧机构
夹紧机构中的导向和自动松开装置
四、夹具结构的设计
1．定位装置
（1）长V形块
长V形块在该夹具中是主要定位元件，消除工件 的4个不定度。因其是标准件，故可在相关国家标准 或行业标准中查取。该夹具中的V形块从JB/T 8018.1-1999选取“V形块 24 JB/T 8018.1-1999”。
（2）钻模板
4．夹具体
五、绘制夹具总图
第三节 铣床夹具设计实例 一、明确设计任务
设计在铣床上加工“套筒”零件上键槽的专用夹具。
1．套筒零件图
2．工件的加工工艺分析
（1）键槽宽6
0 .03 0
mm由键槽铣刀保证。
（2）槽两侧对称平面对φ45h6轴线的对称度0.05mm，
机床夹具设计实例
一、明确设计任务
设计在摇臂钻床上加工杠杆臂零件上孔φ10 mm和00.φ1 13mm 的钻模，两孔相互垂直的。中小批量生产。
第一页，编辑于星期日：十点 十九分。
一、明确设计任务
1．杠杆臂零件图
第二页，编辑于星期日：十点 十九分。
一、明确设计任务
2．杠杆臂加工工艺分析
（1）加工要求： 加工φ10 和0.1 φ13两孔；孔距为78±0.5； φ13与Φ22轴线的水平尺寸
度要求，两个支承钉在夹具体上安装到位后（见装配图），随夹 具体在车床上加工（车支承钉端面），以保证它们伸出的长度等 高允差不大于0.01mm。
第四十七页，编辑于星期日：十点 十九分。
2．夹紧装置
（1）夹紧机构
夹紧机构采用螺旋夹紧机构，为使机构简单 ，直接在定位心轴上加工螺纹。并根据类比法， 选用M20螺纹以满足强度要求。
公差： Φ10G7、 Φ13F7(公差带查表确定) • 影响夹具精度的尺寸及公差(公差按零件公差的1/2至1/5)：
78±0.15、 15±0.15、 12.5±0.05、相对于基准F的垂
直度Φ0.05、相对于基准F的垂直度Φ0.03、相对于基准E 的垂直度Φ0.05 • 其它重要尺寸和公差：Φ18H7/r6、 Φ22H7/n6以及定位 销与夹具体的配合尺寸（图中遗漏，应补上）
– ΔT＝(0.028+0.036)mm=0.064mm
• 安装误差ΔA：
– ΔA＝0
第二十页，编辑于星期日：十点 十九分。
工件加工精度分析
• 夹具误差ΔJ：
78±0.5的夹具误差为：0.3 15±0.5的夹具误差为：0.3 12.5的夹具误差为：0.1 平行度0.1的夹具误差为：0.05 垂直度0.1的夹具误差为：0.05
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一、明确设计任务
设计 “涡轮箱体”零件工艺流程中第8道工序的车床专用夹具。
二、定位方案及定位元件
1．确定定位方案
2．选择定位元件
选择角铁（角铁支承面消除工件3个不定度）、两 个支承钉（消除工件2个不定度）和削边心轴（消除工 件1个不定度。
三、夹紧方案及夹紧装置的设计
1．夹紧力方向的确定 2．夹紧力作用点确定 3．夹紧力大小
（3）支承钉
两个支承钉在夹具体上等高布置且位置不低于回 转中心（相对角铁支承板），两个支承钉相隔距离应尽 量大（分别靠近工件的两端）。
为保证蜗杆孔中心轴线对端面N（144mm×72mm） 的垂直度要求，两个支承钉在夹具体上安装到位后（见装 配图），随夹具体在车床上加工（车支承钉端面），以保 证它们伸出的长度等高允差不大于0.01mm。
5—活动V形块 6—对刀块
7—固定V形块
2．夹紧装置
（1）夹紧机构 夹紧机构采用螺旋夹紧机构，为使机构简单， 直接在定位心轴上加工螺纹。并根据类比法，选 用M20螺纹以满足强度要求。 （2）压板 压板结构如图所示，本夹具采用削边圆形压 板，是为了保证压板轮廓不超出工件宽度，压板 削边一侧开口，则可实现工件在夹具上方便、快 速地拆装。
3．夹具体
二、定位方案与定位元件
1．确定定位方案
2．选用定位元件
三、夹紧方案及夹紧装置的设计
夹紧机构
夹紧机构中的导向和自动松开装置
四、夹具结构的设计
1．定位装置
（1）长V形块
长V形块在该夹具中是主要定位元件，消除工件 的4个不定度。因其是标准件，故可在相关国家标准 或行业标准中查取。该夹具中的V形块从JB/T 8018.1-1999选取“V形块 24 JB/T 8018.1-1999”。
三、夹紧方案及夹紧装置的设计
夹紧机构
四、夹具结构设计
1．定位装置
（1）销轴
（2）可调支承钉 可调支承钉在GB JB/T 8026.1-1999（六角头支承）中 选取M8×40-S。 （3）辅助螺旋支承
2．夹紧装置
（1）夹紧 选用M10螺纹以满足强度要求。
（2）开口垫圈
3．辅助装置
（1）钻套 从国家标准中选用。 （2）钻模板
二、定位方案与定位元件
1．确定定位方案
步骤： 1）、判断需要限制哪几个自由度 2）、定位基准面选定
3）、是否需要辅助支撑
2．选用定位元件
定位销：插入Φ 22mm的孔，用来限制X,Y方向的移动和转 动，共四个自由度 可调支承钉：限定Z方向的转动 用一辅助支承来提高工件的安装刚度和定位的稳定性
夹紧方案示意图
四、夹具结构的设计
1．定位装置
（1）角铁
（2）定位心轴
削边定位心轴与蜗轮孔为间隙配合，为保证顺利安 装，同时为保证蜗杆孔中心轴线到蜗轮孔中心轴线的距离， 减少定位误差，采用φ46H7/g6的配合，即削边心轴的尺 0.009 寸为φ 46 0.025 mm。且安装后其轴线对夹具体中心轴线的 垂直度公差不大于0.01mm。
4．夹具体
五、绘制夹具总图
第三节 铣床夹具设计实例 一、明确设计任务
设计在铣床上加工“套筒”零件上键槽的专用夹具。
1．套筒零件图
2．工件的加工工艺分析
0.03 （1）键槽宽6 0 mm由键槽铣刀保证。 （2）槽两侧对称平面对φ45h6轴线的对称度0.05mm， 平行度0.10mm。
（3）槽深尺寸8mm。
（2）防护罩 为保证加工工件时的操作安全，应设计防护罩。
5．定位误差分析
五、绘制夹具总图
第二节 钻床夹具设计实例 一、明确设计任务
设计在摇臂钻床上加工杠杆臂零件上孔φ10 φ13mm的钻夹具。 mm和
0.1 0
2．杠杆臂加工工艺分析
（1）加工要求 （2） 加工工艺 该工件的结构形状比较不规则，臂部刚性不足，加 工孔φ10 mm位于悬臂结构处，且该孔精度和表面粗糙度 要求高，故工艺规程中分钻、扩、铰多个工序。由于该 工序中两个孔的位置关系为相互垂直，且不在同一个平 面里，要钻完一个孔后翻转90°再钻削另一个孔，因此 要设计成翻转式钻夹具。
夹具体应根据被加工零件的尺寸、角铁的大小、 配重块的安装以及车床的最大回转直径要求等因素来 确定其径向尺寸。
4．辅助装置
（1）平衡块 由于工件和夹具上各元件相对机床主轴的旋转轴线 不对称，即离心惯性力的合力不为零（ΣF=mrω2 ≠ 0）， 因此欲使其平衡，则需要在该回转体上加一平衡质量 （即配重块），使它产生的离心惯性力与原有各质量所 产生的各离心惯性力的合力等于零。
（2）支承套
2．夹紧装置
（1）偏心轮
（2）偏心轮支架
3．辅助装置 （1）对刀块
（2）定向键 为了保证夹具体在机床上的位置正确，应在夹具 体底部设置定向键。定向键已经标准化，可从 JB/T8017—1999直接选取。
4．夹具体
五、绘制夹具总图
1—夹具体 2—圆柱销轴
3—偏心轮支架 4—偏心轮