机床夹具设计步骤和实例
机床夹具设计步骤和实例
机床夹具设计步骤和实例机床夹具是用于在机床上夹持工件或刀具的装置，用于保持工件的位置稳定，使其能够被加工。
机床夹具设计的步骤主要包括需求分析、夹具类型选择、夹具基础结构设计、夹具强度计算、夹具定位系统设计、夹具操作系统设计、夹具零件设计和夹具组装等。
以下为机床夹具设计步骤和一个实例：步骤1：需求分析首先，需要了解加工工件的要求和工艺流程。
通过与工艺人员或工程师的交流，了解工件的形状、材料、尺寸等特性，以及工件的精度要求、加工工艺和工时要求等。
根据需求分析，明确夹具的基本功能、定位方式和操作方式。
步骤2：夹具类型选择根据加工工件的特性和加工工艺的要求，通过参考手册或专业书籍选择合适的夹具类型。
常见的夹具类型包括平板夹具、顶升夹具、转角夹具、滑块夹具、气垫夹具等。
根据不同的工件形状和加工要求，选择适合的夹具类型。
步骤3：夹具基础结构设计根据工件的形状和夹持要求，设计夹具的基础结构。
夹具的基础结构通常由夹紧装置、支撑装置和定位装置组成。
夹紧装置主要用于夹持工件，支撑装置用于保持工件的平衡和稳定，定位装置用于确保工件的位置准确。
步骤4：夹具强度计算根据夹具类型和加工工件的特性，计算夹具的强度。
夹具的强度计算包括静态强度和动态强度两个方面。
静态强度主要考虑夹具在夹持工件时的受力情况，包括切削力、惯性力等；动态强度主要考虑夹具在工件加工过程中的振动和冲击力，保证夹具结构能够承受夹持工件时的各种力。
步骤5：夹具定位系统设计根据工件的定位要求，设计夹具的定位系统。
夹具的定位系统应能够满足工件的精度要求，并确保工件的位置准确。
定位系统常采用定位销、定位块等形式，根据工件的形状和加工特点选择合适的定位方式。
步骤6：夹具操作系统设计根据夹具的使用要求，设计夹具的操作系统。
夹具的操作系统主要包括夹紧装置的控制方式和操作机构的设计。
根据夹紧力的大小和控制精度的要求，选择合适的液压夹紧系统或气动夹紧系统。
步骤7：夹具零件设计根据夹具的基础结构、定位系统和操作系统的设计要求，设计夹具的各个零件。
机床夹具设计方法及步骤
第四章 机床夹具的设计方法及步骤
§4-2 机床夹具设计实例
三、绘制夹具总图
1.应标注的尺寸及配合
⑴最大轮廓尺寸 ⑵定位元件尺寸 ⑶对刀元件与定位元件定 位面之间的位置尺寸
第29次课
教学课型：理论课
机床夹具设计
第四章 机床夹具的设计方法及步骤
§4-2 机床夹具设计实例
三、绘制夹具总图
1.应标注的尺寸及配合
机床夹具设计
一、研究原始资料、分析设计任务 夹具的设计任务由工艺人员提出，夹具设计人 为保证设计质量，设计前应搜集和研究下列资
员应根据设计任务书进行结构设计。
料：
生产纲领
机床夹具设计
生产纲领决定了批量： 大量生产时，宜采用气动或其它机动夹具，以提高 生产率和自动化程度，但结构较复杂； 小批生产时，宜采用结构简单、成本低的手动夹具， 以尽快投产。
机床夹具设计
四、确定并标注有关尺寸、配合和技术条件 1.应标注的尺寸与配合
尺寸公差的确定有两种情况： 定位元件之间，对刀、导引元件之间的尺寸公差，直 接对工件上相应的尺寸产生影响，故一般取相应尺寸公 差的1/3~1/5；
其它尺寸按一般极限与配合原则确定。
机床夹具设计
2.应标注的技术条件(位置要求)
教学课型：理论课
机床夹具设计
第四章 机床夹具的设计方法及步骤
§4-2 机床夹具设计实例
四、确定夹具的主要尺寸、配合及技术条件
1.应标注的尺寸及配合
⑴最大轮廓尺寸
据实际尺寸确定。
第29次课
教学课型：理论课
机床夹具设计
第四章 机床夹具的设计方法及步骤
§4-2 机床夹具设计实例
四、确定夹具的主要尺寸、配合及技术条件 1.应标注的尺寸及配合
机床夹具的设计步骤
机床夹具的设计步骤一、夹具的设计步骤1．设计准备工作——研究原始资料，明确设计要求和生产条件（1）生产纲领（生产类型）——了解生产批量和对夹具的需用情况；（2）零件图及工序图——了解工件情况、工序要求和加工状态；（3）零件的工艺规程——了解所用机床、刀具等的情况；（4）夹具制造能力——了解夹具制造车间的生产条件和技术现状（5）典型夹具结构及标准——同类型产品的夹具结构、有关夹具标准。
2．确定夹具的结构方案（总体方案）主要包括：（1）确定工件的定位方案，设计定位装置。
根据六点定位原理，确定工件的定位方式，选择和设计定位元件，计算定位误差。
（2）确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。
确定夹紧力、夹紧机构及动力装置。
（3）确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。
对刀块或钻套、镗套等的设计。
（4）确定其它元件或装置的结构形式。
定位键、分度装置、连接元件等。
（5）协调各装置、元件的布局，确定夹具在机床上的安装方式以及夹具体的结构型式。
3．绘制夹具装配图按照国家制图标准绘制，应清楚表达出夹具的结构及各装置、元件之间的位置关系。
主视图应取操作者实际工作时的位置。
具体方法和步骤如下：（1）在装配图上，工件看作透明体，用双点划线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上。
（2）依次绘出定位元件或装置、夹紧元件或装置、对刀或导向元件、其它元件、夹具体及连接元件。
（3）标注必要的尺寸、公差和技术要求。
（4）编制夹具明细表及标题栏。
图5-69 实例4．绘制夹具零件图。
画出夹具中非标零件图，并按夹具装配图的要求确定零件的尺寸、公差及技术要求。
——尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度等标注要完整、正确。
二、夹具精度校核使用专用夹具加工工件时，影响加工精度的误差因素主要有三个方面：①工件在夹具中的安装误差，包括定位误差、夹紧误差（工件及夹具的夹紧变形）、夹具制造误差、导向误差等；②对定误差，即夹具在机床上的安装误差；③加工过程误差，与切削过程有关的误差。
机械制造工艺学机床夹具设计原理课件
数字化
利用数字化技术实现产品设计 、工艺规划和生产过程的数字 化管理，提高生产效率和产品 质量。
精密化
采用高精度加工设备和工艺技 术，提高产品精度和表面质量 ，满足高精度和高性能产品的
需求。
02 机床夹具设计原理
机床夹具的分类与特点
通用夹具
专用夹具
适用于一定范围内的各种零件的加工，如 三爪卡盘、四爪卡盘等。特点为结构简单 ，通用性强，但效率较低。
涉及船舶的制造，包括 船体结构、推进系统和
船舶设备的制造。
电子工业
涉及电子产品的制造， 如集成电路、电子元件
和显示器的制造。
机械制造工艺学的发展趋势
智能化
利用人工智能、大数据和云计 算等技术手段，实现机械制造
过程的智能化和自动化。
绿色化
注重环保和可持续发展，采用 清洁能源和绿色制造技术，降 低能耗和减少废弃物排放。
定位误差的产生与计算
定位误差的产生是由于工件在夹具中的定位基准与加工要求不一致所引 起的。
定位误差的计算方法包括极值法和概率法，极值法适用于定位元件为刚 性、无弹性的情况，概率法适用于定位元件有一定弹性、工件尺寸有一
定分散性的情况。
定位误差的大小对加工精度和产品质量有重要影响，因此需要对其进行 控制和补偿。
设计夹具体和零部件
根据结构方案，设计夹具体的各个零部件 ，并确定其尺寸、材料和热处理要求等。
03 夹具材料的选择与处理
夹具材料的种类与特性
钢材
硬度高、耐磨性好，适用于需要承受较大夹 紧力和切削力的夹具。
铝合金
轻便、易于加工，适用于需要快速装夹和轻 量化的夹具。
铸铁
具有良好的耐磨性和抗冲击性，适用于粗加 工和重型夹具。
夹具设计步骤
一、机床夹具设计要求1．保证工件加工的各项技术要求要求正确确定定位方案、夹紧方案，正确确定刀具的导向方式，合理制定夹具的技术要求，必要时要进行误差分析与计算。
2．具有较高的生产效率和较低的制造成本为提高生产效率，应尽量采用多件夹紧、联动夹紧等高效夹具，但结构应尽量简单，造价要低廉。
3．尽量选用标准化零部件尽量选用标准夹具元件和标准件，这样可以缩短夹具的设计制造周期，提高夹具设计质量和降低夹具制造成本。
4．夹具操作方便安全、省力为便于操作，操作手柄一般应放在右边或前面；为便于夹紧工件，操纵夹紧件的手柄或扳手在操作范围内应有足够的活动空间；为减轻工人劳动强度，在条件允许的情况下，应尽量采用气动、液压等机械化夹紧装置。
5．夹具应具有良好的结构工艺性所设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整和维修。
二、机床夹具设计的内容及步骤1．明确设计要求，收集和研究有关资料在接到夹具设计任务书后，首先要仔细阅读加工件的零件图和与之有关的部件装配图，了解零件的作用、结构特点和技术要求；其次，要认真研究加工件的工艺规程，充分了解本工序的加工内容和加工要求，了解本工序使用的机床和刀具，研究分析夹具设计任务书上所选用的定位基准和工序尺寸。
2．确定夹具的结构方案1）确定定位方案，选择定位元件，计算定位误差。
2）确定对刀或导向方式，选择对刀块或导向元件。
3）确定夹紧方案，选择夹紧机构。
4）确定夹具其他组成部分的结构形式，例如分度装置、夹具和机床的连接方式等。
5）确定夹具体的形式和夹具的总体结构。
在确定夹具结构方案的过程中，应提出几种不同的方案进行比较分析，选取其中最为合理的结构方案。
3．绘制夹具的装配草图和装配图夹具总图绘制比例除特殊情况外，一般均应按1：1绘制，以使所设计夹具有良好的直观性。
总图上的主视图，应尽量选取与操作者正对的位置。
绘制夹具装配图可按如下顺序进行：用双点划线画出工件的外形轮廓和定位面、加工面；画出定位元件和导向元件；按夹紧状态画出夹紧装置；画出其他元件或机构；最后画出夹具体，把上述各组成部分联结成一体，形成完整的夹具。
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
主要特点是：结构简单轻巧，清除切屑方便，但每次须从工 件上装拆、比较费时。
对于体积大而笨重的工件，采用盖板式钻模尤为适宜。
五、滑柱式钻模
滑柱式钻模是一种标准化、规格化的通用钻模。钻模体可以 通用于较大范围的不同工件。设计时，只需根据不同的加工 对象设计相应的定位、夹紧元件。因此，可以简化设计工作。 另外，这种钻模不需另行设计专门的夹紧装置，夹紧工件方 便、迅速。
钻床夹具设计要点
3、当加工几个不在同心圆周上的平行孔系时，如工 件和夹具的总重量超过150N，宜采用固定式钻模在 摇臂钻床上加工。 4、对于孔的垂直度和孔距精度要求不高的中小型工 件，宜优先采用滑柱式钻模，以缩短夹具的设计周 期。如孔的垂直度公差小于0.1mm，孔距位置公差 小于±0.15mm时，如不采取特殊措施，一般不宜 采用这类钻模。
钻模的结构形式很多，按工件的结构形状、大小
和钻模的结构特点，钻模可分为以下几种：
一、固定式钻模
这类钻模在使用过程 中是被固定在机床工 作台上，因此这种钻 模的夹具体上，设有 专供夹压用的凸缘或 凸边。 一般用在立式钻床上 加工单孔或摇臂钻床 上加工轴线相互平行 的孔系。
二、翻转式钻模
这类钻模的特点就是整个工件和夹具可以一起翻转，可以 用来加工同方向的平行孔系，也可以用来加工不同方向的孔。
可换钻套用于大批量生产中， 由于钻套外圆与衬套内孔采用间 隙配合的关系，其加工精度不如 固定式钻套。
3、快换钻套
快换钻套更换迅速，只要将钻套逆时针转动一下，即 可从钻模板中取出。他与衬套的配合采用F7/m6或 F7/k6的间隙配合。
适用于在一个工序中使用 几种刀具（如钻、扩、铰） 依次连续加工的情况。
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885.00+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2-2-24(a)所考虑结构简单，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(φ38021.00+mm)与定位销(φ38007.0002.0--mm)的最大间隙，故ΔY ＝(0.021＋0. 007＋0.013)mm ＝0.041rnm 。
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。
5机床夹具设计步骤与方法
5.6 机床夹具设计步骤与方法本节着重介绍专用机床夹具的设计步骤与方法，并讨论与此有关的一些问题。
5.6.1 专用夹具设计的基本要求机床专用夹具设计的基本要求可概括为以下几方面：1．保证工件的加工精度这是夹具设计的最基本要求，其关键是正确地确定定位方案、夹紧方案、刀具导向方式及合理制定夹具的技术要求，必要时应进行误差分析与计算。
2．夹具总体方案应与生产纲领相适应在大批量生产时，应尽量采用各种快速、高效结构，如多件夹紧、联动夹紧等，以缩短辅助时间，提高生产率；在中小批量生产中，则要求在满足夹具功能的前题下，尽量使夹具结构简单、容易制造、以降低夹具制造成本。
3．操作方便，使用安全所设计的夹具应能减轻工人劳动强度，如采用气功、液压等机械化夹紧装置，以减轻工人的劳动强度，并可较好地控制夹紧力。
夹具操作位置应符合操作工人的习惯，必要时应有安全保护装置，以确保使用安全。
4．便于排屑切屑积聚在夹具中，会破坏工件正确的定位；切屑带来的大量热量会引起夹具和工件的热变形，影响加工质量；切屑的清扫又会增加辅助时间，降低工作效率；切屑积聚严重时，还会损伤刀具或造成工伤事故。
因此排屑问题在夹具设计时必须给予充分的注意，在设计高效机床夹具时尤为重要。
5．有良好的结构工艺性所设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整、维修等。
5.6.2 专用夹具设计的一般步骤专用夹具设计的一般步骤如下：1．研究原始资料，明确设计要求，收集设计资料在接到夹具设计任务书后，首先要仔细地阅读被加工零件的零件图和装配图，清楚地了解零件的作用、结构特点、材料及技术要求。
其次要认真地研究零件的工艺规程，充分了解本工序的加工内容和加工要求、加工余量、定位基准及所使用的工艺装备。
收集有关资料，如机床的技术参数，夹具部件的国家标准、部颁标准、企业标准和厂定标准，典型夹具结构图册，夹具设计指导资料等。
必要时还应了解同类零件所用过的夹具及其使用情况，作为设计时的参考。
机床夹具设计（共5篇）
机床夹具设计（共5篇）第一篇：机床夹具设计机床夹具设计夹具设计一般是在零件的机械加工工艺制定之后，按照某一工序的具体要求进行的。
夹具设计质量的高低应以能稳定地保证工件的加工精度，达到加工的生产效率要求，成本低，排屑方便，操作安全省力和制造维护容易等为衡量指标。
一、机床夹具设计的基本要求一个优良的机床夹具，必须满足下列基本要求：1、保证工件的加工精度保证工件加工精度的关键在于正确地选定定位基准、定位方法、定位元件以及夹紧装置，确定合适的夹具尺寸、公差和计数要求，并进行必要的夹具精度分析。
同时还要注意夹具中其他零部件的结构对工件加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。
2、工艺性能好专用夹具应尽可能地采用标准元件和标准结构，力求结构简单，制造容易，便于装配、检验和维修。
当夹具最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置适当的调整间隙和可修磨的垫片等调整或修配结构。
3、达到加工的生产效率要求专用夹具的复杂程度应与生产批量相适应，应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的快速高效装夹机构，以缩短辅助生产时间，提高生产效率。
4、使用性能好专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。
应尽可能采用气动、液压等快速高效夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。
夹具的操作位置应符合操作工人的操作习惯。
专用夹具应排屑方便，必要时应设置排屑结构，防止切屑破坏工件的正确定位和损坏刀具，防止切屑热量引起工艺系统变形。
5、经济性好除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产批量对夹具进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。
以上基本要求中保证工件的加工精度是最重要的。
在此前提下，要处理好其他要求的辩证统一关系。
二、机床夹具设计的一般步骤1、明确设计要求，收集和研究有关资料工艺人员在编制零件的工艺规程时，提出了相应的夹具设计任务书，对其中的定位基准、夹紧方案及有关要求作出说明。
夹具设计人员则应根据夹具设计任务书进行夹具的结构设计。
夹具设计实例-模板
实验三：机床夹具设计姓名：谢银飞班级：机制152班学号：1420152372（22）姓名：朱嘉俊班级：机制152班学号：1420152373（23）一.明确设计任务1.设计任务加工拨叉上8.4mm孔(工件材料45钢）。
工件以15.81F8孔、叉口及槽在定位轴2、削边销1、偏心轮3上定位，由偏心轮夹紧工件，并利用偏心轮楔面的作用限制工件一个自由度。
本夹具采用铰链式钻模板，放松锁锁紧螺钉6，即可回转钻模板，以便于装卸工件。
图1所示为拨叉钻孔工序图。
设计在Z525立式钻床上钻拨叉零件上8.4mm的钻床夹具。
图 1 零件图图 2 三维实体图2．杠杆臂加工工艺分析（1）加工要求加工φ10 和φ13 两孔；孔距为78±0.5；U型槽对称轴线与8.4轴线的水平尺寸为3.1±0.1mm，垂直尺寸为12.5 两孔垂直；8.4对15.81F8轴线平行度公差为0.2；φ13对φ22 轴线垂直度公差为0.1。
Φ10 孔Ra 值为3.2，Φ13 孔Ra 值为12.5。
（2）加工工艺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。
分析零件图可知，该拔叉的叉角两端面厚度薄于连接的表面，但减少了加工面，使用淬火处理提供局部的接触硬度。
叉角两端面面积相对较大，可防止加工过程中钻头钻偏，保证孔的加工精度，及孔与叉角两端面的垂直度。
其它表面加工精度较低，通过铣削、钻床的粗加工就可达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来，可见该零件工艺性好。
二．定位方案与定位元件1.夹具设计要求已知工件材料为45钢，毛坯为模锻件，所用机床为Z525型立式钻床，大批生产规模。
试为该工序设计一钻床夹具。
2、夹具的设计方案分析：①孔8.4mm为自由尺寸，可一次钻削保证。
该孔在轴线方向的设计基准距离槽mm的对称中心线为 3.1mm±0.1mm；在径向方向的设计基准是孔15.81F8的中心线，其对称度要求为0.2mm，该尺寸精度可以通过钻模保证。
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。
第七章机床夹具的设计方法及步骤
骤 工件的工序尺寸、工序基准、已加工表面、待加工表面、工
序精度要求等等，它是设计夹具的主要依据。
第
七 章
(三) 零件工艺规程
机
了解零件的工艺规程主要是指了解该工序所使用的机床、
床 刀具、加工余量、切削用量、工步安排、工时定额、同时安
夹 具 的
装的工件数目等等。关于机床、刀具方面应了解机床主要技 术参数、规格、机床与夹具连接部分的结构与尺寸，刀具的
法 及
轴线是要与找正基面C
步 骤
保持平行的。否则无法
保证孔系的轴心线与山
形导轨面的平行度要求。
第
七 3 对刀元件与连接元件(或找正基面)间的位置要求，如图 章 4-1中对刀块的侧对刀面相对于两定向键侧面的平行度要求，
机 床
是为了保证所铣键槽与工件轴心线的平行度的。
夹
具
的
设
计
方
法
及
步
骤
第
七 4 定位元件与导引元件的位置要求，如图所示，若要求所钻 章 孔的轴心线与定位基面垂直，必须以钻套轴线与定位元件工
个部分的结构以及总体布局都会有几种不同方案可供选择，
机 床
应画出草图，经过分析比较，从中选取较为合理的方案。
夹 具
三、绘制夹具总图
的
绘制夹具总图时应遵循国家制图标准，绘图比例应尽量
设 计
取的合适，以便使图形有良好的直观性。总图中视图的布置
方 也应符合国家制图标准，在清楚表达夹具内部结构及各装置、
法 及
夹 具 的
动夹具，自动化程度高，同时夹紧的工件数量多，结构也比 较复杂。单件小批生产时，宜采用结构简单、成本低廉的手
设 动夹具，以及万能通用夹具或组合夹具，以便尽快投入使用。
机床夹具的设计步骤
机床夹具的设计步骤1.设计前的准备工作在开始机床夹具的设计前，需要明确设计的目标和要求。
这包括工件的特点、工艺要求、加工方法等。
同时，还需要了解夹具的使用条件、使用频率、使用环境等。
这些信息将有助于确定夹具的设计参数和选择材料。
2.夹具功能需求分析根据工件的特点和加工要求，确定夹具需要实现的功能。
一般来说，夹具的主要功能包括固定工件、定位工件、支持工件、使工件与刀具之间保持正确的相对位置等。
根据具体的加工需求，可能还需要夹具实现其它功能，比如进行自动定位、快速换刀等。
3.材料选择根据夹具的使用条件和功能需求，选择合适的材料。
常用的夹具材料有铝合金、钢、铸铁等。
选择材料时需要考虑其强度、刚度、耐磨性、热稳定性等因素。
4.夹具结构设计夹具的结构设计包括夹具的总体结构和各部件的布局设计。
总体结构的设计需要考虑夹具的稳定性、刚度和便于加工和调整等因素。
各部件的布局设计需要保证夹具能够满足其功能需求，例如夹具的夹持力是否足够、定位是否准确等。
5.夹具零件设计根据夹具的结构设计，对夹具的各个零件进行详细设计。
夹具的零件设计需要考虑零件的加工和装配要求，例如选用什么加工工艺，如何保证零件之间的配合精度等。
同时，还需要根据实际使用情况合理设计零件的参数，如选择合适的尺寸、形状和材料等。
6.夹具总装设计在完成夹具的零件设计后，进行夹具的总装设计。
总装设计包括夹具各零件的装配方式、螺栓的选择和安装位置等。
需要确保夹具的各个部件能够正确配合，满足夹具的功能需求，并能够方便进行调整和维护。
7.夹具的验证和试制完成夹具的设计后，需要进行验证和试制。
验证的方式可以是模拟实际工件进行装夹测试，检查夹具的各项功能是否满足要求。
试制则是将设计的夹具进行实际制造，安装在机床上进行实际加工测试，检验夹具的稳定性、精度和耐用性等。
综上所述，机床夹具的设计步骤包括设计前的准备工作、夹具的功能需求分析、材料选择、夹具结构设计、夹具零件设计、夹具总装设计等。
机床夹具设计步骤
机床夹具设计步骤
一、机床专用夹具的设计步骤
（一）设计前的预备工作
1）明确工件的年生产纲领。
2）熟识工件的零件图和工序图。
3）了解工艺规程中本工序的加工内容、机床、刀具、切削用量、工时定额和同时加工工件数。
（二）总体方案的确定
1）定位方案——依据工序图分析本工序的工序内容和加工精度要求，根据六点定位原理拟定定位方案和选择定位元件。
要拟定几种详细方案进行分析比较，通过分析和计算定位误差，从中确定合理的方案。
2）夹紧方案——确定夹紧力的方向、作用点，选择和确定夹紧元件或夹紧机构，估算夹紧力大小，选择和设计动力源。
夹紧方案也需反复分析比较。
3）夹具的总体形式——一般应依据工件的外形、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。
（三）绘制夹具装配图——总装配图应按比例1:1 绘制，主视图应按操作实际位置布置，三视图要能完整清晰地表示出夹具的工作原理和结构。
机床专用夹具的设计步骤及绘制夹具装配图的一般挨次：
（四）绘制夹具零件图
装配图中的非标准零件均应绘制零件图，视图尽可能与装配图上的位置全都，尺寸及公差、形位公差、协作精度及表面粗糙度等要标注完整。
二、夹具精度的验算
1）工件在夹具中的定位误差和夹紧误差。
2）夹具在机床上的对定误差。
3）加工过程中的其他误差。
夹具设计方法及步骤
夹具设计方法及步骤一、设计前的准备工作1.生产纲领；（中批生产）--手动专用夹具2.零件图及工序图；(工艺卡上的工序简图)3.工序内容；(1)工序的具体内容(2)工序的精度要求(3)已加工的表面二、夹具总体方案的确定1.定位方案根椐定位基准面的形状与尺寸，首先选用标准定位元件，若无合适的，可参照标准定位元件自行设计。
(参考夹具设计手册）2.夹紧方案首先选用典型的夹紧机构，若无合适的，可参照典型的夹紧机构自行设计。
(参考夹具设计手册）3.夹具的型式在满足要求的前提下，选用的标准件越多越好，夹具越简单越好。
例：车床支架三、夹具装配草图的绘制1.绘制工件图：在可能的情况下，应该按1:1的比例绘出工件的三面投影图。
线型用细的双点划线，表示工件的假想位置。
工件应该是“透明”的，不遮挡夹具有关部分。
同时工件图只需绘出外形轮廓，以及与定位、夹紧有关部分，其他细部均可略去。
2.绘制定位元件：在绘制好工件轮廓图后，就可以按预定的定位方案，选用合适的标准定位元件，或是设计特殊定位元件，并合理布置，绘制成图。
3. 绘制导向元件及其他元件：画好定位元件后，便可进行导向元件、对刀元件、分度元件及有关装置的设计及绘图。
钻套与工件间距离：钢h =（0.7∼1.5）d铁h =（0.6∼0.7）d4. 设计夹紧机构：根据确定的夹紧方案，参考有关资料，按照夹紧力的大小，决定夹紧机构的尺寸及具体结构。
5. 绘制夹具体：当夹具的有关元件、机构、装置设计好了之后，最后用夹具体把它们联接起来，形成一个有机的整体。
夹具体有铸造及焊结两大类。
四、绘制夹具的装配图及零件图夹具草图画好后，应该经过审定修改，然后便可绘制正式的装配图，并拆出零件图。
在夹具装配图上，应该标注下列尺寸、偏差及配合。
1.轮廓尺寸，及夹具的长、宽、高尺寸。
2.配合尺寸及配合种类。
夹具上有配合要求的部位，均应标注其公称尺寸及配合种类。
3.联系尺寸及偏差。
夹具上各个定位元件之间，定位元件与导向元件、对刀元件、定向键之间，各导向元件之间等等，一般都有严格的尺寸要求，应该标注出它们的尺寸及偏差。
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机床夹具设计步骤和实例 Prepared on 22 November 2020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。
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885.0mm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2-2-24(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±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. 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±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. 05)mm ，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. 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＝。
麻花钻与钻套内孔的间隙X＝。
因而尺寸(15±mm能够保证。
(3)φ10H9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。
为定①以φ32039.00+mm 内孔作位基准，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φ60021.0002.0++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(009.0025.0--)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28g6(007.0020.0+-)mm ，与固定在支座上的卡块槽28H7(021.00+)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。
(3)定位误差计算。
工序尺寸2705.0-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mm。
尺寸及偏差20014-.0(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±mm，±mm。
定位心轴安装表面尺寸φ25h6。
mm。
对刀塞尺厚度尺寸20-.0014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)。
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响)。
ΔA＝233mm尺寸。
故此夹具能保证2705.0-(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。