工装夹具检具设计概论.pdf

工装夹具检具设计概论一、定义：工装一一顾名思义即专门为保证特定机械零部件或整机 批生产加工制造过程顺利进行而支1设计制造的辅助机 械构件、模具、工具、夹具、检具或设备、即机械制造工 艺装备。（为检测产品部件或整机性能而使用的检测工装 及重点部位使用的尺寸或形状检具属一级工装，由产品设 计人员设计，检验部门负责保管。为提高生产效率便于加 工及保证质量而使用的工装属二级工装由工艺工程师设 计，生产部门负责保管）夹具一一机械制造中用于夹持工件以确保加工或装配过 程的准确、可靠的实施而受11设计的机械机构或部件。（一 般由工艺工程师设计）检具一一为满足专门零部件的尺寸检测或形状确认及整 机性能测试而专门设计的工具、机械构件或测试设备。（绝 大部分由工艺工程师设计少数由设计人员设计）由于工装、夹具、检具往往是为特定的产品或零件加工工步而设计的，因此基本上是单件生产，用途不一，结 构更是千差万别，难以在一本讲义中加以阐述，故本讲义 对结构设计不作详细讨论,而着重讨论工装夹具检具设计 的技术基础，设计思路及设计案例，至于模具类（如橡胶 模、注塑模、吹塑模、吸塑模、滚塑模、挤出模、压铸模、冲压模（冲裁模、成型模、打弯模、切边模、整形模等）冷挤压模、粉末冶金模、失蜡浇铸用铸蜡模等等）其设计 方法自成体系本文也不作探讨。二、工装夹具检具设计与机械产品设计的区别：机械产品设计概要：既然是“产品”一般都会进入与符合市场需要相适应 的批量生产，因此产品的设计应服从与满足整机设计大纲（由市场调研人员与产品设计人员联合拟定），具体细分 为：1.在满足整机大纲要求（成本控制、产品功能、使用寿 命、工作环境，零部件在整机中的空间位置及相互连接关 系，整机安装空间，人机工程学要求，整机重量、产品生 产数量预测、环保、安全、维护保养等要素）的前提下进 行零件的材料、尺寸、形状及表面粗糙度的设计。热处理与表面处理方案的选择，重要零件还要考虑检测方式、运 输与包装等要素。2.根据整机的成本要求，综合平衡零件设计的材料选择、热处理表面处理设计及相关的考虑。3.根据整机的成本要求，零件的批量大小，加工设备的 能力，考虑零件的形状与加工方法之间的平衡。4.重要零件需考虑必要的检测方法及技术条件（专用工 装，样板等）。5.零件设计要考虑便于装配及拆卸（即有足够的拆卸空 间，尽可能使用通用工具，符合人机工程学的设计）。6.要考虑安全性、可靠性及环保的要求（防火，人身安 全，绝缘等级，重金属危害等等）。7.要考虑通用化与标准化的要求（能借用的零件尽量借 用，材料选用尽量采用现有品种或市场易购品种，标准件 尽量采用已有的规格，检测方法、技术条件（表面处理,热处理、粗糙度等）尽量采用标准传统方法或要求）。8.大批量生产的零件要考虑材料的可加工性。9.要考虑产品的包装及运输条件。工装、夹具、检具设计概要：1、工装、夹具、检具是为提高机械产品批生产的效率及保证机械产品的质量稳定性，从而达到降低产品生产 成本的目的。因此工装、夹具、检具的设计制造要无 条件的服从这个目的。2、工装、夹具、检具一般都为单件、套生产，但使用时 间一般要求较长，模具类工装主要考虑使用寿命，维 护保养条件等。夹具类工装主要考虑使用方便、安全、高效、可靠。检具类工装主要考虑使用方便、可靠、方便维护保养等。3、鉴于上述原因工装、夹具、检具类工装设计时成本问 题要让位于安全、高效、可靠、寿命、使用方便等因 素。4、设计时尽量利用成熟的标准件（如导柱、导套、紧固 件、弹簧、五金件、气缸、液压缸、标准模架、快速 夹头等）。5、对主要零件的设计要仔细设计金属材料与热处理的 种类（如：调质、高频、渗碳淬火、渗氮淬火）的匹 配及硬度选择，特别要考虑到热处理后零件变形的预 防,相互有摩擦的零件要考虑硬度匹配及必要的润滑 措施。6、表面处理要根据零件的功能仔细设计镀层的厚度及 种类（镀锌、镀银、镀光亮铭、阳极化、硬质阳极化、导电阳极化、镀硬铭、发蓝等）。三、工装夹具检具设计人员的技术基础要求工装、夹具、检具类工装设计的技术基础是丰富实践 经验为基础的机械制造加工工艺知识,熟悉各类加工方法 的特点，熟悉常用量具的应用，要做到看到一个零件就能 立即反应出该零件是用什么方法制造出来的，它的加工工 艺步骤又是怎么样的，用什么量具或设备来检测。工装、夹具、检具类工装设计员还应具备一定的机械传动、气动 及液压传动知识，能熟练地使用各类标准件、通用件的产 品样本，唯如此才有可能设计出符合实际需要的工装、夹 具、检具来。一个不懂塑料材料特性和注塑工艺及注塑机，不懂 得金属材料特性及切削加工特性，不懂得热处理表 面处理应用的人，我们难以想象他能够独立设计出 合理适用的注塑模。一个不了解手工镀金工艺的人的人，不了解板材表 面处理方法的人，不熟悉金属材料焊接知识的人，不熟悉切削加工工艺，不熟悉热处理工艺应用的 人，不了解金属材料特性、不了解冲压机工作原理 的人，我们难以想象，他能够设计出合格冲压模来。一个不熟悉各类切削机床的操作及加工特性的人，对机械加工零件的定位知识一无所知的人，不具备 基础钳工技能、不懂基准的概念与六点定位原理的 人，不了解焊接方法的人，不了解常用五金零件应 用的人，不具备机械装配知识的人，不了解热处理 表面处理的人、是无法设计出使用可靠方便的各类 夹具的、专用工具的。一个不具有常用量具及测量设备使用经验的人，没 有钳工基础的人，不了解表面处理认出来工艺、不 具备机械零件及整机设计、加工。加工基准与测量 基准概念的人，是不可能设计出使用方便、可靠、精确的专用测量检具来的。综上所述要设计出合格的工装、夹具、检具需要丰富 的生产实际经验，任何走捷径的想法都是不切实际的，只 有老老实实向生产一线有经验的工程师及工人师傅学习，能吃苦、勤动手（亲自操作、模拟设计及做笔记）、勤思 考、善于总结、急生产之所需，想工人之所想才能成长为 一个合格的工装设计师。四、工装、夹具、检具设计的基础要点1、机械零件的装夹的方式直接找正装夹效率低，找正精度较高；适用单件小批量且形状简单的工件。下图中四爪卡盘本身即是一种夹具，只不过是一种通 用夹具而已。百分表测量头工件圆 周表面将百分表测量头置于工件圆周 表面，将传动箱置于空挡，用手 旋转四爪卡盘，当工件的旋转中 心与机床的四爪卡盘中心不重 合时百分表的指针就会跳动，此 时分别调整四爪相对于卡盘中 心的位置，适时转动卡盘观察百 分表指针，直到指针基本不跳为 止，此时工件的旋转中心与机床 卡盘的旋转中心基本重合，可以 开始车削加工。百分表四爪卡盘百分表测量头b)a)划线找正装夹驱动刨床滑枕慢速前行，将百分 表测量头轻轻顶住工件侧面，继 续调整工件位置使工件的侧面 尽量与滑枕的运动方向平行，一 旦达到平行的要求，则滑枕往复 运动时百分表指针应处于静止 状态或只有轻微的抖动，至此工 I件加工前的调整工作完成。通用性好，但效率低，精度不高；适用于单件小批量且形状复杂的铸件。钳工划线将划针对准红线，将传动箱置于空挡，用手 旋转卡盘，观察针尖与红线重合度，同时分 别调整四爪相对于卡盘中心的位置，直到划 针尖在卡盘旋转一周时始终与红线基本重 合，此时工件的旋转中心与机床卡盘的旋转 中心基本重合，可以开始车削加工。钳工画的校正线划针夹具装夹把已画好线的工件，置于机床的工作台 面，用划针检查校正线与工作台平面的平 行度，并根据实际情况在工件底面用垫片 调整工件的高度，直至用划针绕工件一 周，其针尖始终与校正线重合为止，此时 加工，工件的毛坏余量较为均匀。操作简单，效率高，容易保证加工精度，适用于各种生产类型将夹具装于插床上，再将齿轮逐一装入夹具并紧固即 可进行插齿加工。2、零件在夹具中定位后的夹紧三原则:。零件在工装夹具中定位后的不移动原则选择夹紧力的方向指向定位基准（第一基准），且夹紧 力的大小应足以平衡其它力的影响，不使零件在加工过程 中产生移动。零件在工装夹具中定位后的不变形原则在夹紧力的作用下，不使零件在加工过程中产生精度 所不允许的变形，必须选择合适的夹紧部位，调整好压板 和零件的接触状态，施以合适的压紧力。零件在工装夹具中定位后的不振动原则确保支承和夹紧体系的刚性，夹紧部位应尽量靠近零 件的加工区域，以避免零件和夹紧系统的振动。一般来讲，对粗加工用的夹具，选用较大的夹紧力，主要考虑零件的不移动原则，对精加工用的夹具，选用较 小的夹紧力，主要考虑零件的不变形和不振动原则。3、基准的概念用于确定零件上其它点、线、面的位置所依据的那些 点、线、面。基准的分类 设计基准设计图样上所采用的基准就是设计基准。（图）工艺基准A面即是设计基准加工、测量、装配过程中使用的基准。加工基准J 加工基准定位基准在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。（图）A、B、C面即是 工件的定位基准定位基准又分为:a、粗基准b、精基准c、辅助基准d、主要基准e、附加基准测量基准在加工中或加工后用来测量工件时采用的基准。装配基准在装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所采用 的基准。4、六点定位定位是机械加工中一个极为重要的问题。要深刻理 解和牢固掌握定位原理，熟知常用的定位方法。深刻理 解欠定位与过定位的概念,正确分析和处理有关欠定位 与过定位的问题。深刻理解定位误差的概念，能正确计 算定位误差。六点定位原理任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六 个自由度。工件定位的任务就是根据加工要求限制工件 的全部或部分自由度。工件的六点定位原理是指用六个支撑点来分别限 制工件的六个自由度,从而使工件在空间得到确定定位的方法。上图为工件在空间的自由度与工件六点定位5、定位与夹紧的区别机械加工中的自由度是指工件在空间的位置不确定 性。这里特别要注意将定位与夹紧的概念区分开来。工件 一经夹紧，其空间位置就不能再改变，但这并不意味着其 空间位置就是确定的位置。定位是工件在夹具中获得正确的位置夹紧是保证工件的位置不因外力的作用而发生改变。例如，板状工件安放在平面磨床的磁性工作台上，扳 动磁性开关后，工件即被夹紧，其位置就被固定。但工件 放在工作台什么位置上并不确定，既可以放在1的位置上，也可以放在2的位置上。1件被反紧 I六点定位原则中“点”的含义是限制工件自由度的要 素，不要机械地理解成接触点。例如，下图所示板状工件安放工作台上，工件被限 制了 3个自由度是三点定位。可在实际上，工件与工作 台面接触点可能有多个。Vl件被夹紧睡性工作66、限制自由度与加工技术要求的关系工件需限制几个自由度？需限制哪几个自由度？完 全取决于加工技术要求。上图a所示为铳削长方体工件上平面工序，要求保 证Z方向上的高度尺寸及上平面与底面的平行度，因 此只需限制3个自由度（底平面定位）。上图b所示为铳削一个通槽，需限制除了X方向外 的其他5个自由度（即一个底平面及一个长边侧面）。上图c所示在同样的长方体工件上铳削一个键槽，在三个坐标轴的移动和转动方向上均有尺寸及相互位 置的要求，因此,这种情况必须限制全部的6个自由度,即完全定位。上图d所示过球体中心打一通孔，定位基面为球面,则对三个坐标轴的转动自由度均无必要限制，所以，限 制X、Y、2个移动自由度就够了。上图e与b相比较，图e为圆柱体的工件，而图b为长 方体工件。虽然，它们均是铳一个通槽，加工内容、要求相同。但是，加工定位时图b的定位基面是一个底 面与一个侧面,而图e只能采用外圆柱面作为定位基面。则需限Z旋转Z移动、Y旋转Y移动4个自由度就可以To 若将图f与e对照：均是在圆柱体工件上铳通槽，但图f的加工要求增加了一条，被铳通槽与下端槽需 对中。虽然，它们的定位基面仍是外圆面，但图f需 增加对X旋转自由度的限制，共需限制5个自由度才 正确。Q从上面几例分析可知，一般情况下：0保证一个方向上的加工尺寸需要限制1-3个自由度。保证二个方向上的加工尺寸需要限制4-5个自由度。O保证三个方向上的加工尺寸需要限制6个自由度。特殊性例外，如在圆球上铳平面需限制1个自由度，在圆柱上铳平面需限制2个自由度。7、工件的四种定位形式完全定位不完全定位工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的 定位称为不完全定位。工件定位时，以下几种情况允许采用不完全定位加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可不限制。毛坯（本工序加工前）是轴对称时。绕对称轴的转动自由度可不限制。加工贯通的平面时,除可不限制沿两个贯通轴的位置自 由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。欠定位过定位按工序的加工要求,工件应该限制的自由度而未予限制 的定位，称为欠定位。在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。工件的同一自由度被二个或二个以上的支撑点重复限 制的定位，称为过定位。在通常情况下，应尽量避免出现过定位。常见的几种过定位实例 消除过定位及其干涉一般有两个途径：提高工件定位表面与定位元件之间的位置精度，以减少或消除过定位引起的干涉；改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度。上图为改善过定位的措施过定位是否允许，应根据具体情况进行具体分析。一般情况下，如果工件的定位面为没有经过机械加工 的毛坯面，或虽经过了机械加工，但仍然很粗糙，这时过 定位是不允许的。如果工件的定位面经过了机械加工，并且定位面和定 位元件的尺寸、形状和位置都做得比较准确，比较光整,则过定位不但对工件加工面的位置尺寸影响不大，反而可 以增强加工时的刚性，这时过定位是允许的。如插齿时常用的夹具，如图所示，工 1件3以内孔在心轴上 定位，限制工件的四 个自由度，又以端面 在支承凸台2上定 位，限制工件三个自 由度。重复限制：X转动Y转动常用定位元件所能限制的自由度1、2、3、文、Y4、5-戈、Z6-F支 承 板平面固定 支承 与自 位支 承每个支承板也 可以设计为两 个或两个以上 小支承板1，2、豆、3文、ZY1、3一固定支承1、2、发、Y2自位支承3义、Z支承 板或 支承 钉形块固定 支承 与辅 助支 承CZ yWx51、2、3、4固 定支承5辅助支承1、2、3、戈、Y4戈、25一增加刚性，不限制 自由度短支承板或支 承钉Zr_2LV/A长支承板或两 个支承钉之，X应窄V形块之、X宽V形块或两 个窄V形块.之、文、戈、Z外圆柱面“V形 块/乂垂直运动的窄活动V形块。X定等m短套2、x位套七d-长套之、戈、戈、2“半 圆短半圆孔之、X孔长短半圆孔之、文、发、工件的 意立面夹具的定位元件平面定位情兄1个支承钉2个支翳丁3承钉图示t-ZM1-!（单一巾甲t 节;奇仁I#/冲i_i嚅IJ的自聪XR zZ.X.Y定位情况一形支承板二形支承板f能支救1_,平面5殍图示J1 1u.-3/ArJz4 力钉_JLJ口B寿期自由度K ZZ.X.Yz、y定位情况图不圆 孔圆 柱 销限制的自 由度定位情况图不限制的自 由度长圆柱销两段短圆柱销短圆柱销K Z菱形销Y.Z.、ZY.7、Y.Z7777777_h长销小平面 组合X.r z,f.z短销大平面组4x.f,z.y.z固定锥销与固定锥销 浮动锥销 浮动锥销组况定位情况 固定顶尖 浮动顶尖 锥度心轴圆锥孔限制的自由度K ZK Z-z-A；K Z、K Z定位情况圆柱面V 形 块图示限制的自由度定位情况定 位 销图示限制的自由度X Z两块短V形块由S3X.Z.X.Z两个短定位销*,ZSX Z、X Z一处V班X.Z.X.Z一个长定位销-*z-s z-sX、Z、X、Z况长圆柱心 轴短圆柱心轴小锥度心轴限制的自由度 定位情况X.Z.X,Z X.zX.z固定锥销与固定锥销 浮动锥销 浮动锥销组定位情况图不圆 孔限制的自圆 由度If定位情况销_图示限制的自 由度长销小平面 组合锥 套酢二4单椎套2、戈、Y酢 1=-二咫2-*1-固定锥套2-活动锥套2、文、*、戈、Z定 位 销1短销（短心轴）文、Y内孑I.zI长错（长心轴）戈、V、文、Y锥rrTm单锥销。之、文、Y销1Q!J1固定销2活动销之、?、Y.文、Y定位基准.定位简图，定位元件.限制的自由度大平面与两外 圆弧面支承板Qy、，、z?L短固定式V形块。X.匕学J X1/短活动式V形块（防转A%3大平面与两圆 柱孔。支承板“y、x、z/生WK短圆柱定位销.，兄、z.短菱形销“（防转Aa8、工装夹具常用的配合种类及精度夹具的配合精度要求高，配合种类也不同于一般的机 器，在选择配合时，精度的确定应以夹具零件制造的平均 经济精度为依据，这样才能保证夹具制造成本低。夹具设计中常用的配合种类及精度见下表:工作形式2精度要求示例一定位元件与零件定位基准间QH7/li6,H7/g6,H7/fi5（一般精度）+H6/li5,H6/g5,H6/f5（较高精度”定位销与零件基准孑L定位套与零件基准轴，有引导作用并有相 对运动的元件间QH7/li6,H7/g6,H7/f7,G7/h6,F8/116（一般精度）一H67115,H6/g5、H6/f5、G6/h5-F7/115（较高精度）p刀具与聂套遣动定 位件一快及钻套与衬套滑 动定位件无引导作用但有相 对运动的元件间尹H7/f9,H7/d9,H7/dl 0（一 般精度）“H7/18（较高精度）-滑动夹具底座板没有相对运动的元件间cH7/n6,H7/r6,H7/s6,H7/x7,H7/z7（无紧固件）。H7/m6,H7/k6,H7/js6（有紧固 件）固定支承钉定位销，9、工装、夹具、检具设计中标准件的应用在工装夹具检具的设计中，我们经常要用到螺母、螺栓、垫圈、圆柱销、圆锥销，弹簧等紧固件。国家都有专 用标准。所以在设计时应首选采用，要学会查标准。10、夹具设计注意点要考虑零件毛坯的实际尺寸与图纸尺寸的偏差及一批 毛坯中装卡部位尺寸的的波动因素对零件在夹具中装 卡会造成的影响。要考虑零件在夹具内加工时切屑能否顺利排出的问 题。要考虑零件在夹具中装卡的方便性。液压或气动驱动的夹具要考虑如何保持油液与气源的 清洁问题。要注意定位元件的快速更换问题应考虑到维修方便的 问题。要注意夹紧与支撑元件的统一性问题。要注意夹紧元件的安全性。要考虑是否需要定位元件的位置可调性（使用偏心元 件）。要注意操作元件的实用性及可靠性。要考虑夹紧元件耐用性。要考虑对刀元件的必要性。夹具应具备足够的强度和刚度工装夹具应具备足够的强度和刚度。11、检具设计概要尺寸、形状类检具大量应用在机械零件、冲压件、焊 接件、注塑件等机械零件批生产的在线检测检验，而功能 型检具则大部以产品整机或部件功能测试台的方式出现。常见的检具如：非标螺纹环规、各类非标止通规（塞 规）、各类曲面检测样板、R角检测样板、角度检测样板、颜色检测样板、表面质量检测样板及各类检测治具等等。III各类孔用塞规止端手柄通止规（孔径测量）通端通端 手柄 止端孔深基准深度通止规（孔径、孔深测量）孔深基准螺纹深度通止规（螺纹规格测量）止端 手柄 通端凹槽通止规（槽宽测量）该扳手在使用前必须 在力矩检测仪上校对 完成，并将检测范围内 的力矩数据转换为百 分表的量程刻度。测力矩扳手常用的测量方法1.使用通用量具、仪表、三坐标测量机（CMM）等测量,是为通用测量手段，不属于检具类。2.使用光滑极限量规（止通规、塞规）和样板检测，其中 非标的部分属于检具类。3.使用检验夹具（含测量支架）一般都为检具类。4.使用自动或半自动测量仪、检验机等，其中非标的部分 属于检具类。什么情况下需使用检具1.小批量，简单零件，精度不高，常规测量工具。2.大批量，精度不高，工艺稳定，抽检或简单检具。3.大批量，精度不高，工艺不稳定，检具。4.大批量，精度高，需要100%检测，检具。检具设计的五大原则：具有并能实现检具加工和检测的基准。（包括加工基准 和测量基准，可用于检具的后期修改和定期校验）有恒定准确的定位基准，确保检具的重复性和再现性。制造成本低，具有耐磨性和稳定性。操作的方便性（包含产品的取放和检测、夹紧器的操作、搬运等）。检具设计时，除了要考虑以上四条基本原则外，还必 须考虑能满足产品和工艺质量的分析功能。譬如：产品贴 合面、密封面、配合区域、对齐面、孔/槽等等。也就是 说检测功能满足产品品质控制要求。五、夹具设计案例介绍：车床夹具设计实例设计“涡轮箱体”零件工艺流程中的车床专用夹具。80_.4。9（通孔）O 寸oioo+(?J|。.。3怛|J铸件不襟南气孔、沙眼、疏松、裂纹等缺陷2、人工时效3、未注倒倒】X4 5-4、四周棱边倒囿R0.572。08年】。月涡轮箱材料HT250比例I数量生张第张二、定位方案及定位元件2.选择定位元件选择角铁（角铁支承面消除工件3个不定度）、两个支承钉（消除工件2个不定度）和削边心轴（消除工件1个不定度。角铁支承面三、夹紧方案及夹紧装置的设计1.夹紧力方向的确定2.夹紧力作用点确定3.夹紧力大小夹紧方案示意图四、夹具结构的设计1.定位装置（2）定位心轴削边定位心轴与蜗轮孔为间隙配合，为保证顺利安装，同时 为保证蜗杆孔中心轴线到蜗轮孔中心轴线的距离，减少定位误 差，采用046H7/g6的配合，即削边心轴的尺寸为。mm。且安装嘱其轴线对夹具体中心轴线的垂直度公差不大于 O.Olmmo（3）支承钉两个支承钉在夹具体上等高布置且位置不低于回转中心（相 对角铁支承板），两个支承钉相隔距离应尽量大（分别靠近工件 的两端）。为保证蜗杆孔中心轴线对端面N（144mmX72mm）的垂直 度要求，两个支承钉在夹具体上安装到位后（见装配图），随夹 具体在车床上加工（车支承钉端面），以保证它们伸出的长度等 高允差不大于O.Olmmo2.夹紧装置(1)夹紧机构夹紧机构采用螺旋夹紧机构，为使机构简单，直接在定位心 轴上加工螺纹。并根据类比法，选用M20螺纹以满足强度要求。(2)压板压板结构如图所示，本夹具采用削边圆形压板，是为了保证 压板轮廓不超出工件宽度，压板削边一侧开口，则可实现工件在 夹具上方便、快速地拆装。3.夹具体夹具体应根据被加工零件的尺寸、角铁的大小、配重块的安 装以及车床的最大回转直径要求等因素来确定其径向尺寸。4.辅助装置(1)平衡块由于工件和夹具上各元件相对机床主轴的旋转轴线不对称，即离心惯性力的合力不为零(2F=rm2丰0),因此欲使其平 衡，则需要在该回转体上加一平衡质量(即配重块)，使它产生 的离心惯性力与原有各质量所产生的各离心惯性力的合力等于 专。(2)防护罩为保证加工工件时的操作安全，应设计防护罩。5.定位误差分析五、绘制夹具总图1Il.小邸|I I 嘛哪-Pi 颊按公U 幽1 AA旋转:-阴的中心烘s与央旦体中a?纳黄的 爱眇.0ia,极宾装这用进行Wff.kT%颉 哪大干。Xilninu钻床夹具设计实例一、明确设计任务设计在摇臂钻床上加工杠杆臂零件上孔010mm和013mm的钻夹具。1.杠杆臂零件图2.杠杆臂加工工艺分析(1)加工要求(2)加工工艺该工件的结构形状比较不规则，臂部刚性不足，加工孔。10 mm位于悬臂结构处，且该孔精度和表面粗糙度要求高，故工艺 规程中分钻、扩、较多个工序。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。二、定位方案与定位元件2.选用定位元件可调支承钉夹紧机构四、夹具结构设计1.定位装置(1)销轴116(2)可调支承钉可调支承钉在GBJB/T 8026.1-1999(六角头支承)中选取 M8X40-S。(3)辅助螺旋支承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1 W螺旋压板夹紧机构3.辅助装置(1)钻套从国家标准中选用。(2)钻模板4.夹具体A-A 115B向140/2-M8 23 嗖 s 92助6联，夕五、绘制夹具总图钻模套1140本夹具便用在立式砧床上,虹野上两个相互基直的。!：、.。133的孔.工件以力瑞mm孔及其断面、R 12mm“IB分JM在台院定位惘？、文 承打h上走（S-WiommflJrtTA 悬为防止工件加口堂彩.M 了的文承a,当文梅3月工 件金*B.砧完一个孔W.修喇。R站另外 一个列.此次具运含中分批生产15iU,1543 nj-e21 W22L。0 19 rB70-68 HZ7 tJJ-a65 t-tsfe-n 4 tJJ-33 1tn 23-。2 or，r；电壁12 朱，丁10。2修情6XS。砧-贴套（H7：S2/调文承、I1:“懂以惇”“at至K馋开口堡 10-48突站Ktt 一砧套1BC7时（粉文承而_*22gragJL-L?urniB MJj 3 rmn rri cm|2 451 Q2S54 351 451 T81 451 454 35T-IcT1 451 451 451 T81 351 45材料 备注转式砧床夬具江苏常森州依靠学院铳床夹具设计实例 一、明确设计任务设计在铳床上加工“套筒”零件上键槽的专用夹具。1.套筒零件图2.工件的加工工艺分析(1)键槽宽6 mm由键槽铳刀保证。(2)槽两侧对称平面对045h6轴线的对称度0.05mm,平行度O.lOmmo(3)槽深尺寸8mm。二、定位方案与定位元件1.确定定位方案2.选用定位元件端面定位面三、夹紧方案及夹紧装置的设计夹紧机构导向杆夹紧机构中的导向和自动松开装置四、夹具结构的设计1.定位装置(1)长V形块长V形块在该夹具中是主要定位元件，消除工件的4个不 定度。因其是标准件，故可在相关国家标准或行业标准中查取。该夹具中的V形块从JB/T 8018.1-1999选取“V形块24 JB/T 8018.1-1999”。(2)支承套036+产(1)偏心轮016070(2)偏心轮支架3.辅助装置(1)对刀块为了保证夹具体在机床上的位置正确，应在夹具体底部设置定向键。定向键已经标准化，可从JB/T80171999直接选取。1夹具体 2圆柱销轴 3偏心轮支架 4偏心轮5活动V形块 6对刀块 7固足V形块Ei vni 也 trr fm hj：h12同1 8S0Will X 1243511JJ-7对川埃1451UJJ-6侬小轮支第14593/T TO.1固定悠Ka135JJ-5枷1457【TH1455JJ-S鲍帝柏?455JVT3318.4加破第1354JJ-2交样拿135；还/T 44的.4笠演?fcSla?3/T3318.2固宜期挎架1351JJ-1夹具体145辛丹杖号名 称数盘林U备注饰套后喇部接我具匕苏省常州晒华院m国六、工装设计案例 1、扭簧装配小工具该扭簧在实际装配时空间位置较小，其直角勾很难用手宜接把 它按装到预定位置，因此设计了扭簧安装器，其工作原理是，右手握住手柄将沟槽头卡入扭簧的百角勾，移动扭簧安装器将 直角勾送至安装位置卜入工件槽内，完成扭簧安装。扭簧安装器1材料：45头部热处理：HRC=4248手柄斜面由钳 工修挫完 成直角勾卡槽用扭簧安装器的头部凹槽卡 住该扭簧头部，移动位置直 到到达装配位置。扭簧安装器2注意头部设计扭簧安装器2的使用方法类似扭簧安装器1,加工方法的 思路类似于扭簧安装器lo2、非标力矩扳手在顶端打 一个孔，配上适当 的紧定螺 钉就可以 实现扳手 扭矩的微 调。上图是一个非标力矩扳手的原理图，在保持压簧内径 变的前提下改变压簧钢丝直径，将改变扳手的扭矩。该扳 手在螺钉装配有力矩要求的场合可视为非标专用装配工 装投入生产线工作。在经力矩测定仪校核后，用于测定螺 钉装配力矩的场合该扳手可视为专用检具。3、按钮寿命试验台（功能性专用工装）本试验台专为产品按钮的寿命试验而设计，某 种意义上本工装亦可视为检具。面板安装底座，面板安装压板按钮试验台底板”凸轮座组件滑块座组件/滑槽定位螺钉一nn板安装底座按钮工装安装及工作原理1、将面板安装底座、触杆座组件、滑块座组件安装到按 钮试验台底板上。2、再将电机组件及凸轮座组件安装到位，但不要拧紧螺 钉。3、将面板装到面板安装底座上（注意按钮垂直向下），用 面板安装压板压紧（注意不要用大力，以免压坏面板）。4、调整面板及触杆组件的位置，直到触杆的硬质橡胶头 对准要试验的按钮且轻微接触为止，拧紧面板的压板螺 钉，完成面板的定位。同时拧紧触杆座组件安装座上的紧 定螺钉，完成触杆安装座组件的定位（检查触杆是否伸缩 灵活）。5、拧紧滑块座组件的安装螺钉，从后向前推动滑块，直 到滑块前面且贴上按钮触杆的后端，保持不动。6、移动凸轮组件调整凸轮组件与滑块组件间的距离，以 获得凸轮旋转一周，触杆按动按钮所需的合理行程，调节 完毕后拧紧凸轮座组件安装螺钉。7、安装电机组件及连接轴，完成电机组件与凸轮组件的 机械连接。8、接通电源，调节电机转速达到120转/分钟的要求，从 而达到按钮触杆每分钟按动按钮120次的设计指标。9、试验台运动原理：电机转动=凸轮转动（上半周）滑块向前运动按 钮触杆向前运动二按钮下压完成有效按压一次。电机转动二凸轮转动（下半周）=按钮触杆在弹簧的作 用下复位.滑块复位、按钮复位。按钮：有上下左右及中 心五个按压点。滑槽定位螺钉孔，滑槽按钮触杆黑 色的部分为 硬质橡胶。安装座用手拉动触杆，触杆 沿轴向向前移动，瞬 间放手，则触杆在弹 簧的作用下迅速复 位。应保持触杆运动 正常状态。弹簧压紧特种螺 母，材料为H62凸轮组件焊接工装这是工件在工装上的情形，工装的基本材料是铸铝,部分辅以钢板加强。聚氨酯橡胶压头检具设计案例工装的内侧面工装在检测 时的情形。上图检具用于检测零件各重要形面的相对位置，检测 标准为顺利通过则0K,否则NG。工装以铸铝（时效）为基本材料，轴套为黄铜材料或 锡青铜材料，检测轴材料为45号钢，热处理：HRC=42-46结束语工装夹具检具设计，这是一道很大题目，本来应该分 成三部分来阐述，但考虑到这三部分设计的技术基础是共 同的，即一定的机械零件设计基础，有普通机械加工方法 初步经验，对热处理表面处理工艺有一定的了解，有初步 的设计基准，工艺基准、检测基准及六点定位的概念，对 常用的量具及测量方法较为了解，对一些简单的工装夹具 检具有过初步的接触及使用经验,具备初级钳工的动手能 力，具备上述基础我认为就可以试着设计工装夹具检具 了，本讲义讲了设计思想、技术基础和一些案例介绍，只 是试图把有志于工装夹具检具设计青年朋友领进工装夹 具检具设计的大门而已，难免有挂一漏万之处，因此并不 能包打天下，所谓“师傅领进门，修行靠自己”，如让你 失望请予以谅解。