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。

②孔：15.81F8、槽mm和拨叉槽口mm是已完成的尺寸，钻孔∅8.4mm。

③立钻Z525的最大钻孔直径为∅25mm，主轴端面到工作台面的最大距离H 为700mm，工作台面尺寸为375mm×500mm，其空间尺寸完全能够满足夹具的布置和加工范围的要求。

④本工序为单一的孔加工，夹具可采用固定式。

方案设计:

1、定位基准的选择：为了保证孔∅8.4mm对基准孔∅15.8F8垂直并对该孔中心线的对称度符合要求，应当限制工件X的平移、Y轴旋转、Z轴旋转，三个自由度；为保证孔∅8.4处于拨叉的对称面内且不发生扭斜，应当限制Y轴旋转自由度；

根据零件的构造，最容易想到的是以Φ22mm 的孔为定位基准，这样可以避免基准不重合误差，同时可以限定四个自由度；用Φ22 孔口端面（底面）限定零件的上下移动的自由度；用φ10 孔附近圆柱表面限定零件沿Φ22 中心

线转动的自由度就可以实现完全定位。

φ10 孔附近为悬壁梁结构,加工时容易变形,在φ10 孔口端面(底面)设辅助支承,用来增加零件的刚性。

图 3 零件定位示意图

2.定位元件的选择：

定位销：插入Φ22 的孔，用来限制X,Y 方向的移动和转动，共四个自由度。定位元件为非标准元件。

用定位销的小端面(相当于一个支承钉)与Φ22 孔口端面支靠限定Z 方向的移动自由度。定位元件为非标准元件。

可调支承钉：限定Z 方向的转动。定位元件为标准元件。用一辅助支承来提高工件的安装刚度和定位的稳定性。定位元件为非标准元

件。

图 4 定位方案

三．夹紧方案的确定

根据零件的定位方案，采用锁紧螺母和开口垫圈来实现快速锁紧夹紧机构，它与一个加工面位置靠近，增加了刚性，零件夹紧变形也小，但对于另一个加工面较远，为提高刚性，故采用辅助定位元件来固定，该设计采用了螺旋辅助支承。

图 5 夹紧方案

四．夹具结构设计

1．定位装置

（1）销轴

图 6 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。

图7 可调支撑钉

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

图8 夹紧方案

3．辅助装置

（1）钻模板类型选择

根据工件和夹具体的结构，选用固定式钻模板。固定式钻模板虽然有时装卸工件不便，但它结构简单、制造方便、定位精度

高。

图9 辅助装置

3．辅助装置

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（1）钻套从国家标

准中选用。

（2）钻模板

图10 钻模板1

图11 钻模板2

（2）钻套的选择

由于孔φ10mm 和φ13mm 一次钻孔就可达到要求，因此采用固定式钻套。（查手册确定型号）

Φ10mm 选无肩

Φ13mm选有肩

图12 钻模4 夹具体选用铸

造夹具体。

图13 夹具体五.绘制夹具总图

图14 夹具三维实体图

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六. 夹具装配图上的尺寸、公差及技术要求的标注最大轮廓尺寸（长、

宽、高）：180、140、141影响工件定位精度的尺寸：φ22e8、影响导向的尺寸及公差：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）

需标注的技术要求：见装配图

七．工件加工精度分析定

位误差：

两孔的直径尺寸基本上由钻头尺寸保证，没有定位误差。

尺寸78±0.5、15±0.5 平行度公差和垂直度公差的工序基准和定位基准重合，基准不重合误差为ΔB= 0；

尺寸78±0.5、15±0.5 和平行度公差和垂直度公差存在基准位移误差，其大小等于定位轴与φ22 孔之间的最大配合间隙ΔY=Xmax=0.28+0.033+0.04=0.353 尺寸78±0.5、15±0.5 和平行度公差和垂直度公差的定位误差分别为ΔD= ΔB+ ΔY=0.353

尺寸12.5 的基准位移误差和基准不重合误差都为0,所以定位误差为0

工件加工精度分析对刀误

差ΔT：

因加工孔处工件较薄，可不考虑钻头的偏差。钻套导向孔尺寸为φ10F7 和φ13F7；钻头尺寸为φ10-0.036 和φ13 -0.036；各尺寸的对刀误差为：ΔT＝

(0.028+0.036)mm=0.064mm

安装误差ΔA：

ΔA＝0

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