设计专用夹具的步骤优化

专用机床夹具设计是工艺装备设计的一个重要组成部分。设计质量的高低应以能稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力，制造、维护容易等为其衡量指标。下面介绍其设计步骤。

（1）研究原始资料、分析设计任务

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，其中对定位基准、夹紧方案及有关要求作了说明。夹具设计人员根据任务书进行夹具的结构设计。为了使所设计的夹具能够满足上述基本要求，设计前要认真收集和研究下列资料。

1）生产纲领

工件的生产纲领对于工艺规程的制订及专用夹具的设计都有着十分重要的影响。夹具结构的合理性及经济性与生产纲领有着密切的关系。大批大量生产多采用气动或其他机动夹具，自动化程度高，同时夹紧的工件数量多，结构也比较复杂。中小批生产时，宜采用结构简单、成本低廉的手动夹具，以及万能通用夹具或组合夹具，以便尽快投入使用。

2）零件图及工序图

零件图是夹具设计的重要资料之一。它给出了工件在尺寸、位置等方面的精度要求。工序图则给出了所用夹具加工工件的工序尺寸、工序基准、已加工表面、待加工表面、工序精度要求等，它是设计夹具的主要依据。

3）零件工艺规程

了解零件的工艺规程主要是指了解该工序所使用的机床、刀具、加工余量、切削用量、工步安排、工时定额、同时安装的工件数目等。关于机床，应了解机床的主要技术参数、规格、机床与夹具联接制造部分的结构与尺寸；关于刀具，应了解刀具的主要结构尺寸、精度等。

4）夹具结构及标准

收集有关夹具零部件标准、典型夹具结构图册。了解本厂制造、使用夹具的情况以及国内外同类型夹具的资料。结合本厂实际，吸收先进经验，尽量采用国家标准。

（2）确定夹具的结构方案

确定夹具结构方案主要包括以下5种：

①根据工件的定位原理，确定工件的定位方式，选择定位元件。

②确定刀具的对准及引导方式，选择刀具的对准及导引元件。

③确定工件的夹紧方式，选择适宜的夹紧机构。

④其他元件或装置的结构形式，如定向元件、分度装置等。

⑤协调各装置、元件的布局，确定夹具体结构尺寸和总体结构。

在确定夹具结构方案的过程中，定位、夹紧、对定等各个部分的结构以及总体布局一般都会有几种不同方案可供选择，应画出草图，经过分析和比较，从中选取较为合理的方案。

（3）绘制夹具总图

绘制夹具总图时，应遵循国家制图标准，绘图比例应尽量取1∶1，以便使图形有良好的直观性。如工件尺寸大，夹具总图可按一定的比例绘制；零件尺寸过小，总图可按2∶1或5∶1的比例绘制。总图中视图的布置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、元件位置关系的情况下，视图的数目应尽量少。

绘制总图时，主视图应取操作者实际工作时的位置，以便于夹具装配及使用时参考。工件看作为“透明体”，所画的工件轮廓线与夹具的任何线条彼此独立，不相干涉。其外廓以黑色双点画线表示。

绘制总图的顺序是：先用双点画线绘出工件的轮廓外形和主要表面，并用网纹线表示出加工余量。围绕工件的几个视图依次绘出定位元件、对定元件、夹紧机构，以及其他元件、装置，最后绘制出夹具体及联接件，把夹具的各组成元件、装置连成一体。

夹具总图上应画出零件明细表和标题栏，写明夹具名称及零件明细表上所规定的内容。

（4）确定并标注有关尺寸、配合和技术条件

1）总图标注的尺寸和公差(www.xing528.com)

在夹具总图上应标注的尺寸及配合有下列5类：

①工件与定位元件的联系尺寸

它常指工件以孔在心轴或定位销上定位时，工件孔与上述定位元件间的配合尺寸及公差等级。

②夹具与刀具的联系尺寸

它用来确定夹具上对刀、导引元件位置的尺寸。对于铣、刨夹具而言，是指对刀元件与定位元件的位置尺寸；对于钻、镗夹具来说，是指钻（镗）套与定位元件间的位置尺寸，钻（镗）套之间的位置尺寸，以及钻（镗）套与刀具导向部分的配合尺寸。

③夹具与机床的联系尺寸

它用于确定夹具在机床上正确位置的尺寸。对于车床、磨床夹具，主要是指夹具与主轴端的联接尺寸；对于铣、刨夹具，则是指夹具上的定向键与机床工作台上的T形槽的配合尺寸。标注尺寸时，还常以夹具上的定位元件作为位置尺寸的基准。

④夹具内部的配合尺寸

它们与工件、机床、刀具无关，主要是为了保证夹具装配后能满足规定的使用要求。

⑤夹具的外廓尺寸

一般是指夹具最大外形轮廓尺寸。当夹具上有可动部分时，应包括可动部分处于极限位置时所占的空间尺寸。例如，夹具体上有超出夹具体外的移动、旋转部分时，应注出最大旋转半径；有升降部分时，应注出最高及最低位置。标出夹具最大外形轮廓尺寸，就能知道夹具在空间实际所占的位置和可能活动的范围，以便能够发现夹具是否会与机床、刀具发生干涉。

上述诸尺寸公差的确定可分两种情况处理：夹具上定位元件之间，对刀、导引元件之间的尺寸公差，直接对工件上相应的尺寸发生影响，因而根据工件相应尺寸的公差来确定。一般取工件相应尺寸公差的1／5～1／3。定位元件与夹具体的配合尺寸公差，夹紧装置各组成零件间的配合尺寸公差等，应根据其功用和装配要求，按一般公差与配合原则决定。

2）总图标注的位置公差

在夹具装配图上应标注的技术条件（位置精度要求）有以下两个方面：

①定位元件之间或定位元件与夹具体底面间的位置要求，其作用是保证加工面与定位基面间的位置精度。

②定位元件与联接元件（或找正基面）间的位置要求。图6.2中，用镗模加工主轴箱上孔系时，要求镗模上的V形定位块与夹具体上的找正基面C保持平行，因为镗套轴线是要与找正基面C保持平行的；否则，便无法保证所加工的孔系轴心线与V形导轨面的平行度要求。

图6.2　定位元件与找正基准面间的位置要求

1—夹具体；2—V形定位块；3—支承板

3）定位元件与导引元件（或对刀元件）的位置要求

如图6.3所示，若要求所钻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作表面A垂直、定位元件工作表面A与夹具体底面B平行为前提。

图6.3　定位元件与导向元件间的位置要求

1—定位元件；2—工件；3—导引元件

上述技术条件是保证工件相应的加工要求所必需的，其数值应取工件相应技术要求所规定数值的1／5～1／3。