夹具的设计规范

夹具的设计

一、夹具设计的工作及注意事项

1、明确任务要求，了解工艺规程和产品图纸

设计夹具前，应明确产品的生产批量，然后根据设计任务单、工艺规程和产品图纸进行设计。

设计任务单是夹具设计的纲领性文件。在任务单中一般都指明产品的零件号、工序号、夹具名称、制造的数量、使用焊钳的型号和规格以及其它特殊说明。

根据工艺规程可以了解工件的定位基准和夹紧面、本工序详细的加工要求、原始尺寸及技术条件和公差、加工佘量、定位基准的精度和光洁度、工件的材料硬度和热处理、以及表面处理的情况等。此外，还可以了解各工序之间的相互关系，如在本工序之前的有关表面的尺寸和光洁度等。

根据产品图纸可以了解工件的全貌及外廓尺寸，各个表面化的尺寸精度、光洁度及技术条件、毛坏状态。还可以检查工艺规程所规定的要求是否正确合理

2、准备参考资料和有关图纸

参考资料包括类似零件的工艺规程及产品图纸，类似工艺装备图纸；另外还有标准资料，参考用的图册及有关书籍等。

3、确定设计方案

确定设计方案就是根据生产批量的大小，所用的设备，工件的技术要求和使用要求，来确定夹具的结构型式。

在考虑设计院方案时，一般应依照下列要求：

1）确定定位方式。包括确定定位件的结构（一般来说，定位基准是工艺人员指定的，但夹具的设计人员也可提出意见）。

2）确定夹紧力的方向和作用点。

3）确定动力来源，

4）确定单件夹紧还是多件夹紧。

5）确定单工位还是多工位。

6）根据上述几点方案，选择合适的夹紧装置和传动机构。

二、定位基准的选择

1、在定位时，每个工件在夹具中的位置是不确定的，对同一批工件来说，各件的

位置也将是不一致的。工件位置的这种不确定性，可用空间直角坐标轴分为以下6个方面，工件有6个自由度，沿三坐标轴的移动自由度和绕三坐标轴的转动自由度。

末定位前的工件相当于自由刚体，是无法进行加工的，因此，为了使工件在夹具中有一个正确位置，必须对影响工件加工表面位置精度的自由度加以限制。

要使工件在夹具中的位置完全确定，其充分必要条件是将工件靠置在按一定要求布置的6个支承面上，使工件的6个自由度全部被限制，其中每个支承点相应地限制一个自由度。

这就是六点定位规则，又称“六点定律”。

6个支承点的分布方式，与工件的形状有关。

前减震器是由前减震器冒和前减震器座构成，为盘类工件的六点定位。底面为第一定位基准，用3个支承点限制3个自由度；圆周表面为第二个定位基准，用两个支承点限制两个自由度；用一个支承点限制一个自由度。这样工件的位置被完全确定。根据工件的形状的不同，以及定位基准的不同，支承点的分布还会有其它形式，但六点定位规则却反映了工件定位的共同本质。运用六点定位规则，可以分析和解决任何一种定位方式和定位问题。

理论上的支承点在实际夹具中都是具体的定位元件。底面3个支承点在实际夹具中就可能是一个平面定位元件，或是3个小平面支承块；圆周面的两个支承点，在实际夹具中就

可能是一个V型块等。因此六点定位规则来分析和设计工件的定位时，并不是明显直观，必须从定位元件实际上能够限制几个自由度来分析来判断。

2、限制工件的自由度与加工要求有关

工件在夹具中定位，并非所有情况都必须完全定位，设计工件的定位方案时，应首先分析必须限制哪些自由度，然后在夹具中配置相应的定位元件。工件所需限制的自由度，主要取决于本工序的加工要求。在这里我们要加工的是减震器冒与减震器座焊接在一起，首先应确定一个面，限制减震器冒与减震器座的自由度，其次要考虑设计的方便和节约材料，又要充分利用工件本身的特点，所以我初步设计一个圆柱面作为它的定位面，这样就限制了3个自由度，又圆柱面与工件设为过量配合，所以限制了两个自由度，还有一个自由度没有确定，还可以上下移动，我们在设计时就要考虑这点，夹具必须要限制一个自由度。

3、工件以平面定位

工件以平面作为定位基准，是生产中常见的定位方式，在分析和设计定位时，应根据基准平面与定位元件工作表面接触面积的大小、长短或接触形式。确定定位元件所相当的支承点数目及基所限制工件的自由度。当接触面积较大时，相当于3个支承点，限制工件3个自由度；

4、工件以圆柱孔定位

1）定位销

当工作部分直径D大于3到10MM时，为增加刚度，避免销子因撞而折断，或热处理时淬裂，通常把根部加工成圆角R。在夹具体上应有沉孔，使定位销圆角部分沉入孔内而不影响定位。大批量生产时，为了便于更换定位销，可设计配有衬的结构，便于更换。为了便于工件顺利安装，定位销的头部应有15度倒角。

定位销工作部分的直径，可根据工件的加工要求和安装方便，按g5\g6\f6\f7精度等级制造.定位销可用H7/r6或H7/n6配合压入夹具体孔内.定位销的材料一般选用工具钢T7,热处理淬火HRC53~58,或用普通结构钢20,渗碳淬火,渗碳深0.8~1.2,淬火硬度HRC53~58.定位销结构已标准公,也可设计特殊定位销.

图为工件的孔缘在圆锥销上定位的方式,限制工件的X,Y,Z三个自由度.

工件以单个圆柱销定位时容易歪,一般应和其它定位元件结合定位.

定位销在夹具中常与其它定位元件组合成定位系统. “一面两孔”组合定位,就是生产中常见的一种定位方式,常用于箱体等零件的加工.相应定位元件常采用平面支承与定位销组合.但是应该注意,当工件上两定位孔与销的配合间隙不大,而中必距误差较大时,就可使装卸

工件发生干涉.在这种情况下,就需对“一面两孔”定位方式进行必要的验算.以确定削边销的宽度.

三夹紧力的方向和作用点

1、工件夹紧原理

为使工件在定位件上所占有的规定位置在加工过程中保持不变，就要用夹紧装置将工件夹紧。才能保证工件的定位基准与夹具上的定位表面可靠地接触，防止在加工过程中移动、振动或变形。

由于工件的夹紧装置是和定位紧密联系的，因此，夹紧方法的选择应与定位方法的选择一起考虑。

在设计夹紧装置时，应考虑夹紧力的选择，夹紧机构的合理设计及其传动方法的确定。关于夹紧力的选择应包括方向、作用点及大小这三个要素的确定。

夹紧装置选择合适，不仅可以显著地缩短辅助时间，保证产品质量，提高劳动生产率，而且还可以方便工人操作，减轻体力劳动。

2、夹紧装置的设计要求

设计夹紧装置时，必须注意夹紧力对工件加工厂表面所产生的紧态和松态问题，以保证工件加工表面的精度和光洁度。

所谓加工厂表面的紧态夹紧，是指夹紧力的作用线能够通过加工表面的周围，使加工表面的材料处在压紧应力之下。

所谓加工表面的松态夹紧，是指夹紧力的作用线不通过加工表面的周围，使加工表面的材料处在自由状态之下。

在设计夹紧装置时，应根据工件的形状、材料、加工表面的位置、定位情况及加工表面的精度和光洁度要求，来确定采取“紧态”或“松态”的夹紧方法。

采用“紧态”夹紧方法可以使加工表面比较稳固，加工过程中不易引起工件的振动，有利于提高表面光洁度，但加工表面的几何形状精度将会受到一定的影响，特别是当夹紧处的壁厚较薄时，这种影响就愈显著。因为此时加工表面受到夹紧力，而且愈靠近夹紧点受力愈大，材料产生弹性变形也愈大。当加工完毕，取下工件后，夹紧力解除，加工表面发生局部回弹，使几何形状精度受到一定的影响，所以对于精加工的表面，如果几何形状精度要求较高，就不宜采用“紧态”夹紧方法，而应另外选择夹紧部位，使加工表面处于“松态”之下，以避免夹紧变形。

但是在某些精加工工序中，如果工件的夹紧部位不能选在另外的地方，仍需使加工表面处于“紧态”进行加工时，就应对夹紧力的在大小进行适当的控制。

“松态”夹紧方法，一般适用刚度较好的工件，由于工件的夹紧是与工件的精度要求及其在夹具中的定位密切联系的，所以夹紧装置还有着保证工件的加工精度和良好的技术经济效果的要求。因此，在设计夹紧装置时应满足以下一些基本要求：

1）注意夹紧的大小，方向和作用点的选择

夹紧力的大小应适当，以保证工件夹紧的可靠性，但也不应过大，以免压伤工件或使

工件产生不允许的变形。

夹紧力的方向与加工和工件重力的方向一致；另外，还应注意朝向工件的主要定位面。

夹紧力的作用点与工件的定位情况相适应，不应破坏工件在定位时所得的位置；另外还应注意，夹紧后应使工件的变形和加工中的振动最小。一般来说，夹紧力的作用点

尽量靠近工件的加工面，并力求作用在夹具支承面的几何中心。

2）夹紧装置与生产规模和生产率的要求相适应

夹紧装置设计得好坏，对生产率影响甚大。设计时应注意操作迅速方便，以缩短辅助时间，并应与生产规模和生产率的要求相适应。

若产量较大，应尽量采用机动夹紧装置。

在产量不大的成批和小批量生产中，一般多采用手动夹紧装置，但在设计时也应尽量采取措施，使夹紧动作迅速方便，以缩短辅助时间。

3）结构紧凑简单，制造维修方便