典型专用夹具的设计实例

图5-80为钢套钻孔零件图，零件材料为Q235A钢，生产批量为500件，所用机床为Z525型立式钻床，所用钻头外径为φ5 mm。其他尺寸均已精加工完毕，现需要钻φ5 mm的孔，其加工精度为IT9级，表面粗糙度值Ra=6.3 μm。要求设计钻φ5 mm孔的夹具（定位元件均有较高精度，能满足要求）。

1）分析零件的工艺过程和本工序的加工要求，明确设计任务

本工序是在Z525型立式钻床上用钻头进行加工的。由于φ5 mm孔为通孔，其直径尺寸由钻头外径保证，孔的轴线与基准面B的距离尺寸（20±0.1）mm通过夹具保证。

该工序的定位基面为端面B和mm孔。

2）确定夹具的结构方案

（1）定位方案及定位元件尺寸的确定。

①定位方案的确定定位。方案如图5-81所示，采用一台阶面加一芯轴定位。芯轴限制工件的4个自由度和，台阶面限制3个自由度和，所以上述两个定位元件重复限制了和两个自由度，属于过定位。但由于工件定位端面B与定位孔mm均已经过精加工，其垂直度较高，且定位芯轴和台阶端面的垂直度也能满足要求，因此这种过定位是允许的。

应注意，定位芯轴与工件上φ5 mm孔接触的部位应铣平，用来让刀，避免钻孔后的毛刺妨碍工件装卸。

②定位元件尺寸的确定。取定位孔mm直径的最小值为定位芯轴的基本尺寸。由于需要加工的φ5 mm孔表面粗糙度值Ra=6.3 μm，精度一般，根据夹具上常用配合的参考表可选择芯轴与孔按H7/g6配合，则芯轴的直径和公差为mm。

根据夹具上常用配合的参考表，选择定位元件与夹具体的连接用过渡配合H7/r6。

图5-80　钢套钻孔零件图

图5-81　定位方案

（2）钻套及其尺寸的确定。为了确定刀具相对于工件的位置，夹具上应设置钻套作为引导元件。由于只需要加工φ5 mm孔，且生产批量不大，所以可采用固定钻套。钻套安装在钻模板上，钻模板采用固定式钻模板。

由于所加工孔精度为IT9级，低于IT8级，因此钻套内孔可按F8或G7加工，取钻套的内孔直径尺寸d为φ5F8。钻套外径取φ10 mm，钻套与钻模板的配合取H7/r6。

钻套的引导高度H=（1～2.5）d=（1～2.5）×5=（5～12.5）mm。由于所加工孔的加工精度要求一般，因此钻套的引导高度可取中间值H=10 mm。

钻套与工件间的排屑间隙h=（1/3～1）D=（1/3～1）×5=（5/3～5）mm。由于所加工零件材料为Q235A钢，因此，钻套与工件间的排屑间隙可取大值h=5 mm。(www.xing528.com)

（3）夹紧装置的确定。由于工件较小，且生产批量不大，为使夹具结构简单，工件装卸迅速、方便，可采用如图5-82所示带开口垫圈的手动螺旋夹紧装置。

图5-82　带开口垫圈的手动螺旋夹紧装置

（4）夹具体的确定夹。具体的设计应通盘考虑，使各组成部分通过夹具体有机地联系起来，形成一个完整的夹具。

如图5-83所示的型材夹具体，由盘1和套2组成。定位芯轴安装在盘1上，用防转销钉10保证定位芯轴的缺口朝上，套2上部兼作钻模板。盘1和套2采用3个螺钉紧固。此方案制造周期短，成本低，钻模刚度好，质量轻。

图5-83　夹具体

1—盘；2—套；3—定位芯轴；4—开口垫圈；5—夹紧螺母；6—固定钻套；7—螺钉；8—垫圈；9—锁紧螺母；10—防转销钉；11—调整垫圈。

3）夹具装配图设计绘制

夹具装配图并标注有关尺寸、公差配合和技术条件。

（1）夹具装配图上应标注的尺寸及公差配合：

①夹具的外形轮廓尺寸70 mm×84 mm×60 mm；

②芯轴的尺寸φ20 mm；

③钻套的内孔直径尺寸φ5F8，钻套的引导高度10 mm，钻套与工件间的排屑间隙5 mm；

④其他配合尺寸，如定位元件与夹具体的配合尺寸φ14H7/r6。

（2）夹具装配图上应标注的技术要求：

①加工孔的中心线对基准C的对称度为0.03 mm；

②加工孔的中心线对基准D的垂直度公差为0.03 mm；

③芯轴对基准D的平行度公差为0.05 mm。