《专用夹具设计实例》PPT课件.ppt

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1、机制教研室,第十六章 专用夹具设计,机械制造技术,第三节 专用夹具设计实例,第十六章 专用夹具设计,一,明确设计任务，收集原始资料,二,拟定夹具结构方案,第三节 专用夹具设计实例,本节教学内容,三,绘制夹具总图及制定技术要求,本节教学要求：,通过夹具设计实例掌握专用夹具结构方案设计的方法和步骤。,本节教学要求,第三节 专用夹具设计实例,专用夹具结构方案设计的方法和步骤。,本节教学重点,本节教学重点：,第三节 专用夹具设计实例,一、明确设计任务，收集原始资料二、确定夹具结构方案三、绘制夹具总图四、标注总图上的尺寸、公差配合与技术条件五、夹具工作精度的分析计算,第三节 专用夹具设计实例,零件图,图

2、J1,一、明确设计任务，收集原始资料,第三节 专用夹具设计实例,该零件中批生产，材料为45钢。该铣槽工序在X6130卧铣上用三面刃铣刀加工。本工序加工要求为（1）槽宽 mm。（2）槽底至工件底面的位置尺寸 620.01mm。（3）槽两侧面对孔轴线的对称度0.2mm。（4）槽底面对工件B面的垂直度0.10mm。,1.熟悉工件零件图以及本工序的加工要求,（1）铣前后两端面 X6130卧铣（2）铣底面、顶面 X6130卧铣（3）铣两侧面 X6130卧铣（4）铣两台肩面 X6130卧铣（5）钻、铰孔 Z5135立钻（6）铣槽 X6130卧铣,2.收集原始资料、明确零件的加工工艺过程,根据工件的加工要求

3、，该工序必须限制工件五个自由度。现在来分析其必须限制的自由度数目及基准选择的合理性。,二、拟定夹具结构方案,1.确定定位方案,（1）验证基准选择的合理性,自由度分析,建立坐标系,图J2,为保证槽底面至工件B面的垂直度，应选B面作定位基准，限制工件、。为保证工序尺寸62土0.10mm，应以A面定位，限制工件、。为保证槽两侧面对 mm孔轴线的对称度，应选孔轴线定位，限制工件。为了方便地控制刀具的走刀位置，还应限制工件。因而工件的六个自由度都被限制。由分析可知，要使定位基准与设计基准相重合，所选定位基准是B面、mm孔和A面。,自由度分析,本道工序工件的定位面是后平面B、底平面A和 mm孔。夹具上相应

4、的定位元件选为支承扳、支承钉和菱形定位销，如图J8所示。,（2）选择定位元件,图J8,定位平面B所用的支承板参考JBT8029.11999中的定位支承板进行设计。定位平面A的定位支承钉以及菱形定位销按实际需要在JBT8029.21999中选取。确定支承钉定位表面到菱形定位销中心的名义尺寸及其极限偏差 ld=ld。,（3）确定定位元件尺寸、极限偏差和定位元件间位置尺寸及其极限偏差,其中l取工件相应尺寸的平均尺寸，公差取相应尺寸公差的14，则有 ld=230.02 mm。最后确定菱形定位销圆柱部分的直径及其极限偏差，又 则菱形定位销和定位孔配合的最小间隙Xmin为（其中，查阅手册b=3）,（3）确

5、定定位元件尺寸、极限偏差和定位元件间位置尺寸及其极限偏差,菱形定位销圆柱部分的直径为 mm 公差按IT7选取，则 mm,（3）确定定位元件尺寸、极限偏差和定位元件间位置尺寸及其极限偏差,槽宽 mm的定位误差 该尺寸由铣刀直接保证，不存在定位误差。槽底至工件底面位置尺寸62土0.10mm的定位误差 平面定位时，基准位移误差忽略不计，Y=0 定位基准与设计基准重合，B=0 故D=B+Y=0,（4）分析计算定位误差,槽两侧面对 孔轴线的对称度0.2mm的定位误差 工件以14孔轴线定位，定位基准和设计基准重合，B=0。菱形定位销圆柱部分直径 和定位孔 配合时产生的最大间隙将直接影响对称度要求。Y约为对

6、称度允差的12，应采取措施减小该项误差。,（4）分析计算定位误差,槽底面对工件B面的垂直度的定位误差 定位基准与设计基准重合，B=0。平面定位，基准位移误差忽略不计，Y=0。故 D=B+Y=0,（4）分析计算定位误差,提高菱形定位销圆柱部分的制造精度，将菱形定位销圆柱部分精度提高到IT6级，=0.011mm 0.097仍接近加工允差的12。,（5）减少对称度定位误差的措施,在提高菱形定位销圆柱部分精度的基础上，将14孔的精度提高到IT8级。这时孔的尺寸为，公差为0.027mm，有约0.12mm的加工精度预留量，可以保证对称度加工要求。通过钻、铰加工仍能保证孔的加工要求。,（5）减少对称度定位误

7、差的措施,如图J9所示，加工时，工件受到切削合力，可分解为水平和垂直方向的切削分力、，切向铣削力。在对称铣削情况下=（1-1.2）=（）,2.确定夹紧方式，设计夹紧机构,（1）计算切削力及所需夹紧力,图J3,作用于工件上的切削力,切向铣削力Fz为式中 铣削力，N；影响系数，大小与实验条件有关；铣削宽度，mm；每齿进给量，ram齿；铣刀直径，mm；铣削深度，ram；铣刀齿数；修正系数。,（1）计算切削力及所需夹紧力,已知，=3,=12,=0.15,=100,=12,=68.3,则（为材料强度）故水平分力和垂直分力,（1）计算切削力及所需夹紧力,由于工件主定位面是B面，故选择夹紧力的作用方向为水平

8、方向作用于B面上。当夹紧力水平作用于工件上时，所需要的计算夹紧力 为 实际所需夹紧力与计算夹紧力之间的关系为（K为安全系数，取K=2.5）,（1）计算切削力及所需夹紧力,满足夹紧力水平作用要求的夹紧装置结构方案，可以有图J4所示的a）和b）两种。图J4a）所示为螺旋杠杆压板夹紧机构，夹紧时从夹具体背面拧紧夹紧螺母。图J4b）所示为铰链压板机构，当铰链压板转开时，装卸工件及清理切屑都很方便，这种结构较好。,（2）设计夹紧机构并验算机构产生的夹紧力,图J4 a）,夹紧装置布置图,夹紧装置布置图,图J4 b）,b）所示的夹紧机构所能产生的夹紧力，由图所示的压板受力分析计算得 式中 夹紧机构效率，取0

9、.9；螺栓的许用夹紧力，N。选定，当螺杆螺纹公称直径为M12时，查表可得。所以 因，故夹紧方案可行。,根据工件加工表面形状，对刀元件可选用机床夹具零件及部件中的标准的直角对刀块。它的直角对刀面应和工件被加工槽形相对应（间距等于3mm塞尺厚度），并把它安装在夹具体的竖直板上。根据所选X6130型铣床T形槽的宽度，选用宽度B=14mm，公差带为h6的A型两个定位键来确定夹具在机床上的位置。,（3）设计对刀元件、连接元件,夹具选用灰铸铁的铸造夹具体。基本厚度选为22mm，并要在夹具体底部两端设计出U形槽耳座，用于T形槽用螺栓紧固夹具。布置好夹具上各种元件、机构、装置之间的相对位置。,（4）设计夹具体

10、,夹具总图及其绘制步骤如下：（1）根据工件在几个视图上的投影关系，分别画出其轮廓线，如J11工件三视图所示。（2）安排定位元件，如J12定位元件布置图所示。（3）布置夹紧装置，如J10夹紧装置布置图所示。（4）布置对刀元件、连接元件；设计夹具体并完成夹具总图，如J13夹具总装图所示。,（三）绘制夹具总图,菱形定位销轴线的位置尺寸（230.02）mm，菱形定位销定位圆柱部分直径尺寸 mm。,（四）标注总图上的尺寸、公差配合与技术条件,1.标注尺寸、公差与配合,（1）夹具外形轮廓尺寸,夹具在长、宽、高三个方向的外形轮廓尺寸分别为212mm、158mm和115mm（夹具总装图J13）,（2）工件与定

11、位元件间的联系尺寸,该夹具的夹具与刀具之间的联系尺寸就是调刀尺寸，该调刀尺寸又分为水平与垂直两个方向的尺寸。,（3）夹具与刀具的联系尺寸,水平方向的调刀尺寸为菱形定位销中心至对刀元件尺面之间的距离。由手册查得所选用铣刀的宽度尺寸及其极限偏差为 mm，其平均尺寸为12.09mm。菱形定位销中心至工件上槽左侧面的距离为12.09/2=6.045mm 再加上3mm的塞尺厚度，故水平方向调刀尺寸的基本尺寸为6.045+3=9.045mm,水平方向的调刀尺寸,由于调刀误差T对工件尺寸公差有直接影响，故取工件相应要求公差（槽两侧面对14mm孔轴线的对称度0.2mm）的15，就得到水平方向调刀尺寸的基本尺寸

12、及其极限偏差为（9.0450.02）mm。,水平方向的调刀尺寸,垂直方向的调刀尺寸为定位元件工作面P面至对刀元件S面之间的位置尺寸。工件上相应的尺寸为工件槽底至工件底面之间的位置尺寸（620.10）mm，减去3mm的塞尺厚度，就得到垂直方向调刀尺寸的基本尺寸为（62-3）mm=59 mm。根据与调刀尺寸（9.0450.02）mm相同的公差，取垂直方向调刀尺寸的基本尺寸及其极限偏差为（59士0.02）mm。,垂直方向的调刀尺寸,定向键与工作台T型槽的配合尺寸14H7h6。,（4）夹具与机床连接部分的联系尺寸,12H7n6，10F8h7，10M8h7，10H7n6，6F8H 7，6M8h7，5H7

13、n6等。,（5）夹具内部的配合尺寸,（1）由于工件上有槽底至工件B面的垂直度要求0.10mm，夹具上应标注定位表面Q对夹具体底面的垂直度允差 100：0.02（mm）。（2）由于工件上槽两侧面对14孔轴线对称度的要求，夹具上应标注定位表面Q对定位键侧面的垂直度允差100：0.02（mm）。（3）两定位支承钉的等高允差不大于0.02mm。,2.制订技术条件,在完成夹具结构设计的全部工作之后，还需对夹具工作精度进行分析计算，即分析计算各项加工要求的夹具部分误差J，并将它与加工允差进行比较，从而判断该夹具能否可靠地保证各项加工要求，以证明所设计夹具方案的合理性。,（五）夹具工作精度的分析计算,1.槽

14、宽尺寸由铣刀直接保证，不必进行分析计算。2.槽底至工件底面的位置尺寸（620.10）mm的分析计算。其定位基准和设计基准重合，B=0，平面定位时Y=0，故D1=0；但工件夹紧力的作用面是B面，其对底面的垂直度允差造成的影响为D2=0.03/6550=0.023mm（其中65为工件高度，50为工件宽度）；由调刀尺寸（590.02）mm的公差所引起的调刀误差T=0.04。夹具部分误差为 该误差远小于工件的加工允差，是可行的。,工件三视图,图S2,图J11,定位元件布置图,图J12,夹具体和耳座,图J13,夹具总装图,明确设计任务，收集原始资料,一、明确设计任务，收集设计的原始资料,第三节 专用夹具设计实例,思考题与习题,思考题与习题,第三节 专用夹具设计实例,The End,