1、 课件制作课件制作 胡志恒胡志恒 高职机械类高职机械类2016年春期年春期P.23 欢迎同学们光临欢迎同学们光临知识目标：知识目标：技能目标：技能目标：夹具设计的一般要求：夹具设计的一般要求：夹具设计的一般步骤；夹具设计的一般步骤；夹具的精度与夹具设计的经济性分析；夹具的精度与夹具设计的经济性分析；夹具与机床的连接方式。夹具与机床的连接方式。 正确应用机床夹具的理论和方法，培养学生夹具设计的基本能力；正确应用机床夹具的理论和方法，培养学生夹具设计的基本能力； 培养学生熟悉有关手册、标准、图表等技术资料的能力；培养学生熟悉有关手册、标准、图表等技术资料的能力； 进一步培养学生识图、制图、运算和编
2、写技术文件的基本技能。进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能。任务描述：任务描述：学习情境学习情境一一 夹具设计的基本要求和一般步骤夹具设计的基本要求和一般步骤学习情境学习情境二二 夹具设计中的几个重要问题夹具设计中的几个重要问题学习情境学习情境三三 夹具体的设计夹具体的设计学习情境学习情境四四 夹具与机床的连接方式夹具与机床的连接方式学习情境学习情境五五 夹具设计实例夹具设计实例一、夹具设计的基本要求一、夹具设计的基本要求 1. 保证加工精度保证加工精度 保证加工精度是保证加工精度是前提前提，定位、夹紧、刀具导向等都要确保加工精度。，定位、夹紧、刀具导向等都要确保加工精度。
3、2. 能提高生产效率、降低成本能提高生产效率、降低成本 生产效率、和降低成本是生产效率、和降低成本是目标目标，夹具复杂程度要与生产纲领相适应。，夹具复杂程度要与生产纲领相适应。4. 夹具设计应考虑经济性夹具设计应考虑经济性 三化：三化：通用化、标准化、系列化通用化、标准化、系列化 考虑车间现有装置条件考虑车间现有装置条件5. 夹具设计应符合人机工程学夹具设计应符合人机工程学 操作：操作：简便、省力、安全、可靠。简便、省力、安全、可靠。二、夹具设计的一般步骤（二、夹具设计的一般步骤（8个步骤）个步骤） 合理、有效的夹具设计步骤会对夹具的设计质量及使用性能影响很大合理、有效的夹具设计步骤会对夹具的
4、设计质量及使用性能影响很大,同时也对机械零件的加工效率起到事半功倍的作用，因此，夹具的设计同时也对机械零件的加工效率起到事半功倍的作用，因此，夹具的设计步骤非常关键。步骤非常关键。 夹具设计一般步骤流程图夹具设计一般步骤流程图 二、夹具设计的一般步骤（二、夹具设计的一般步骤（8个步骤）个步骤） 1. 明确设计要求与收集设计资料明确设计要求与收集设计资料 2. 拟定夹具结构方案与绘制夹具设计草图拟定夹具结构方案与绘制夹具设计草图 3. 进行必要的分析计算进行必要的分析计算 4. 审查方案与改进设计审查方案与改进设计 5. 绘制夹具装配总图绘制夹具装配总图 6. 夹具的精度校核夹具的精度校核 7.
5、 绘制夹具零件图绘制夹具零件图 8. 夹具设计质量评估夹具设计质量评估二、夹具设计的一般步骤（二、夹具设计的一般步骤（8个步骤）个步骤） 1. 明确设计要求与收集设计资料明确设计要求与收集设计资料 夹具设计者应收集的资料夹具设计者应收集的资料 还应听取工艺、生产部门提出的要求和建议还应听取工艺、生产部门提出的要求和建议 二、夹具设计的一般步骤（二、夹具设计的一般步骤（8个步骤）个步骤） 1. 明确设计要求与收集设计资料明确设计要求与收集设计资料 夹具设计具体应收集的资料夹具设计具体应收集的资料 （1）收集被加工件的有关技术资料，如工件材料、毛坯、技术要求；收集被加工件的有关技术资料，如工件材料
6、、毛坯、技术要求； （2）工件的生产批量及组织形式、夹具使用量；工件的生产批量及组织形式、夹具使用量； （3）工件具体的工艺规程及技术要求；工件具体的工艺规程及技术要求； （4）工件的定位、夹紧方案，本工序的加工余量和切削用量及与后续工序的关系；工件的定位、夹紧方案，本工序的加工余量和切削用量及与后续工序的关系； （5）相关量具的精度等级、刀具和辅具等的型号、规格；相关量具的精度等级、刀具和辅具等的型号、规格； （6）使用机床的主要技术参数、性能、规格、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸等。使用机床的主要技术参数、性能、规格、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸等。 （7）夹具设计零部件的各
7、种标准、工艺规定、典型夹具图册及有关指导资料；夹具设计零部件的各种标准、工艺规定、典型夹具图册及有关指导资料； （8）国内外同类工件的加工方法和相关夹具，借鉴先进又适合本企业要求的技术。国内外同类工件的加工方法和相关夹具，借鉴先进又适合本企业要求的技术。 二、夹具设计的一般步骤（二、夹具设计的一般步骤（8个步骤）个步骤） 1. 明确设计要求与收集设计资料明确设计要求与收集设计资料 2. 拟定夹具结构方案与绘制夹具设计草图拟定夹具结构方案与绘制夹具设计草图 （1）确定工件的定位方案、定位方式、定位装置及定位元件（构思几套方案备选）；确定工件的定位方案、定位方式、定位装置及定位元件（构思几套方案备
8、选）； （2）确定夹紧方案；确定夹紧方案； （3）确定对刀或引导方案及装置；确定对刀或引导方案及装置； （4）确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件；确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件； （5）确定夹具其他装置；确定夹具其他装置； （6）借鉴成熟夹具，协调考虑各类元件、装置的布局、相互关系及总体结构和尺寸；借鉴成熟夹具，协调考虑各类元件、装置的布局、相互关系及总体结构和尺寸； （7）绘制夹具草图、并标注尺寸、公差及技术要求；绘制夹具草图、并标注尺寸、公差及技术要求； 二、夹具设计的一般步骤（二、夹具设计的一般步骤（8个步骤）个步骤） 1. 明确设计要求与收集设计资料明确设计要求与收集设计资
9、料 2. 拟定夹具结构方案与绘制夹具设计草图拟定夹具结构方案与绘制夹具设计草图 （3）确定对刀或引导方案及装置；确定对刀或引导方案及装置； 二、夹具设计的一般步骤（二、夹具设计的一般步骤（8个步骤）个步骤） 1. 明确设计要求与收集设计资料明确设计要求与收集设计资料 2. 拟定夹具结构方案与绘制夹具设计草图拟定夹具结构方案与绘制夹具设计草图 3. 进行必要的分析计算进行必要的分析计算 对加工精度要求较高的要进行加工精度分析及对加工精度要求较高的要进行加工精度分析及定位误差分析定位误差分析计算；对动力夹紧装置进行计算；对动力夹紧装置进行夹紧力夹紧力的分析计算；有可选方案时要进行的分析计算；有可选
10、方案时要进行经济性经济性分析。分析。 4. 审查方案与改进设计审查方案与改进设计 二、夹具设计的一般步骤（二、夹具设计的一般步骤（8个步骤）个步骤） 1. 明确设计要求与收集设计资料明确设计要求与收集设计资料 2. 拟定夹具结构方案与绘制夹具设计草图拟定夹具结构方案与绘制夹具设计草图 3. 进行必要的分析计算进行必要的分析计算 4. 审查方案与改进设计审查方案与改进设计 5. 绘制夹具装配总图绘制夹具装配总图 1）夹具装配总图的一般步骤）夹具装配总图的一般步骤 （1）按加工位置画出工件（透明体）按加工位置画出工件（透明体） （2）画定位元件画定位元件 （3）画出夹紧元件画出夹紧元件 （4）画出
11、对刀元件画出对刀元件 （5）给出夹具体给出夹具体 （6）标注有关尺寸和公差标注有关尺寸和公差 二、夹具设计的一般步骤（二、夹具设计的一般步骤（8个步骤）个步骤） 5. 绘制夹具装配总图绘制夹具装配总图1）夹具装配总图的一般步骤）夹具装配总图的一般步骤2）夹具装配总图上需要标注的尺寸）夹具装配总图上需要标注的尺寸 （五类尺寸）（五类尺寸）（1）夹具的轮廓尺寸，包括可动部分的极限空间尺寸；夹具的轮廓尺寸，包括可动部分的极限空间尺寸；（2）工件与定位元件间的联系尺寸及公差，如配合尺寸、定工件与定位元件间的联系尺寸及公差，如配合尺寸、定位表面间的尺寸等；位表面间的尺寸等；（3）夹具与刀具的联系尺寸及公
12、差。夹具与刀具的联系尺寸及公差。二、夹具设计的一般步骤（二、夹具设计的一般步骤（8个步骤）个步骤） 5. 绘制夹具装配总图绘制夹具装配总图 1）夹具装配总图的一般步骤）夹具装配总图的一般步骤 2）夹具装配总图上需要标注的尺寸）夹具装配总图上需要标注的尺寸 3）夹具装配总图上尺寸公差的确定）夹具装配总图上尺寸公差的确定 （1）夹具上定位元件之间、对刀元件、导向元件之间的尺寸公差，一般按工件尺寸公差的夹具上定位元件之间、对刀元件、导向元件之间的尺寸公差，一般按工件尺寸公差的1/51/2； （2）确定定位元件与夹具体之间的尺寸公差、夹紧装置各组成件间的配合尺寸公差；确定定位元件与夹具体之间的尺寸公差
13、、夹紧装置各组成件间的配合尺寸公差； 考虑因素：批量大，考虑夹具磨损量，公差值应取较小值，考虑加工难度也可以取较大值。考虑因素：批量大，考虑夹具磨损量，公差值应取较小值，考虑加工难度也可以取较大值。 通常：对工件上的未注公差，夹具上相应尺寸取通常：对工件上的未注公差，夹具上相应尺寸取0.10.1 0.050.05；夹具尺寸的公差带应位于相应工件公差带的对称中心。；夹具尺寸的公差带应位于相应工件公差带的对称中心。二、夹具设计的一般步骤（二、夹具设计的一般步骤（8个步骤）个步骤） 5. 绘制夹具装配总图绘制夹具装配总图 1）夹具装配总图的一般步骤）夹具装配总图的一般步骤 2）夹具装配总图上需要标注
14、的尺寸）夹具装配总图上需要标注的尺寸 3）夹具装配总图上尺寸公差的确定）夹具装配总图上尺寸公差的确定 4）夹具装配总图上应标注的技术条件）夹具装配总图上应标注的技术条件（主要是位置精度）（主要是位置精度） （1）定位元件间或与夹具体间的位置精度要求，以保证工件定位面与加工表面的位置精度定位元件间或与夹具体间的位置精度要求，以保证工件定位面与加工表面的位置精度； （2）定位元件与连接元件间的位置精度要求；定位元件与连接元件间的位置精度要求； （3）对刀元件与连接元件间的位置精度要求对刀元件与连接元件间的位置精度要求； （4）定位元件的工作面与导向元件工作面间的位置精度要求；定位元件的工作面与导向
15、元件工作面间的位置精度要求； （5）夹具在机床上安装时的位置精度要求；夹具在机床上安装时的位置精度要求； （6）导向元件与导向元件工作面间的位置精度要求；导向元件与导向元件工作面间的位置精度要求； （7）定位元件（或导向元件）的定位面相对于夹具找正基准面的位置精度要求；定位元件（或导向元件）的定位面相对于夹具找正基准面的位置精度要求； （8）与夹具装配精度或检验方法有关的特殊技术要求；与夹具装配精度或检验方法有关的特殊技术要求； （9） 编制零件明细表、标题栏。编制零件明细表、标题栏。二、夹具设计的一般步骤（二、夹具设计的一般步骤（8个步骤）个步骤） 5. 绘制夹具装配总图绘制夹具装配总图 4
16、）夹具装配总图上应标注的技术条件）夹具装配总图上应标注的技术条件（主要是位置精度）（主要是位置精度） 二、夹具设计的一般步骤（二、夹具设计的一般步骤（8个步骤）个步骤） 6. 夹具的精度校核夹具的精度校核 （1）夹具结构设计方案确定后，进行精度分析，估算定位误差、对刀误差、加工过程误差等夹具结构设计方案确定后，进行精度分析，估算定位误差、对刀误差、加工过程误差等； （2）夹具总体设计完成后，再次进行误差分析复核。夹具总体设计完成后，再次进行误差分析复核。 7. 绘制夹具零件图绘制夹具零件图 夹具总装图完成后，应绘制夹具总装图完成后，应绘制非标件非标件的零件工作图及相关技术要求；零件图的视图尽量
17、与总装图一致；零件图上尺寸公差、位置公差、表面粗糙度要的零件工作图及相关技术要求；零件图的视图尽量与总装图一致；零件图上尺寸公差、位置公差、表面粗糙度要合理。合理。 上述任务完成后，要参与夹具制造和试用，还有可能修改原设计图。上述任务完成后，要参与夹具制造和试用，还有可能修改原设计图。 8. 夹具设计质量评估夹具设计质量评估 夹具精度：夹具精度：本工序加工的过程误差，其中夹具误差所占比重；本工序加工的过程误差，其中夹具误差所占比重； 夹具使用寿命：夹具使用寿命：夹具磨损公差的大小（磨损余量）。夹具磨损公差的大小（磨损余量）。三、夹具总体结构设计实例三、夹具总体结构设计实例 夹具设计任务：夹具设
18、计任务： 设计设计T一加工内燃机连杆的夹具，零件图如图所示：加工连杆大头上的一加工内燃机连杆的夹具，零件图如图所示：加工连杆大头上的7孔钻孔和钻螺纹底孔孔钻孔和钻螺纹底孔5。三、夹具总体结构设计实例三、夹具总体结构设计实例 夹具设计任务：夹具设计任务： 设计一加工内燃机连杆的夹具，零件图如图所示：加工连杆大头上的设计一加工内燃机连杆的夹具，零件图如图所示：加工连杆大头上的7孔钻孔孔钻孔。 1. 零件加工工艺过程分析零件加工工艺过程分析 工艺过程如下表工艺过程如下表工序过程工序过程工艺内容工艺内容机床型号机床型号工序1同时铣削大小端面X5025工序2同时铣削另一方向的大小端面X5025工序3钻铰
19、12H9孔并倒角Z5125工序4钻铰8H9孔并倒角Z5125工序5钻7孔和螺纹底孔5Z5125工序6铣削2mm槽X6132工序7攻螺纹M6Z5125三、夹具总体结构设计实例三、夹具总体结构设计实例 1. 零件加工工艺过程分析零件加工工艺过程分析 2. 工件定位夹紧方案的确定工件定位夹紧方案的确定三、夹具总体结构设计实例三、夹具总体结构设计实例 1. 零件加工工艺过程分析零件加工工艺过程分析 2 . 工件定位夹紧方案的确定工件定位夹紧方案的确定 3. 夹具总体结构的设计夹具总体结构的设计 （1）布置定位元件）布置定位元件 （2）布置导向元件）布置导向元件 （3）布置夹紧元件）布置夹紧元件 （4）
20、设计夹具体，完成夹具总图）设计夹具体，完成夹具总图三、夹具总体结构设计实例三、夹具总体结构设计实例 1. 零件加工工艺过程分析零件加工工艺过程分析2 . 工件定位夹紧方案的确定工件定位夹紧方案的确定 3. 夹具总体结构的设计夹具总体结构的设计 4. 夹具总图上尺寸的标注（夹具总图上尺寸的标注（ABCDE五类尺寸）五类尺寸） （1）A类：类：外形轮廓尺寸；外形轮廓尺寸； （2）B类：类：工件与定位元件的联系尺寸（配合）；工件与定位元件的联系尺寸（配合）； （3）C类：类：夹具与刀具的联系尺寸；夹具与刀具的联系尺寸； （4）D类：类：夹具与机床的联系尺寸；夹具与机床的联系尺寸； （5）E类：类：其
21、它装配尺寸其它装配尺寸三、夹具总体结构设计实例三、夹具总体结构设计实例 4. 夹具总图上尺寸的标注夹具总图上尺寸的标注 （ABCDE五类尺寸）五类尺寸）三、夹具总体结构设计实例三、夹具总体结构设计实例 1. 零件加工工艺过程分析零件加工工艺过程分析2 . 工件定位夹紧方案的确定工件定位夹紧方案的确定 3. 夹具总体结构的设计夹具总体结构的设计 4. 夹具总图上尺寸的标注夹具总图上尺寸的标注 5. 夹具总图上公差配合的标注夹具总图上公差配合的标注 标注场合：标注场合：定位销（菱形销）与工件、夹具体之间的配合、刀具导向定位销（菱形销）与工件、夹具体之间的配合、刀具导向元件与定位元件之间的配合。元件
22、与定位元件之间的配合。 （1）夹具标准件相关零件的配合参照机床夹具设计手册；（有电子夹具标准件相关零件的配合参照机床夹具设计手册；（有电子档）档） （2）与工件加工尺寸公差无关的夹具公差，参照表与工件加工尺寸公差无关的夹具公差，参照表42选择；选择； （3）与工件加工尺寸公差有关的夹具公差，参照表与工件加工尺寸公差有关的夹具公差，参照表43、44、45选择；选择；三、夹具总体结构设计实例三、夹具总体结构设计实例 5. 夹具总图上公差配合的标注夹具总图上公差配合的标注 机床夹具手册机床夹具手册（电子文档）（电子文档）三、夹具总体结构设计实例三、夹具总体结构设计实例 5. 夹具总图上公差配合的标注
23、夹具总图上公差配合的标注 机床夹具零件及部件国家部颁标准机床夹具零件及部件国家部颁标准（电子文档）（电子文档）三、夹具总体结构设计实例三、夹具总体结构设计实例 5. 夹具总图上公差配合的标注夹具总图上公差配合的标注表表42 夹具上常用配合的选择夹具上常用配合的选择三、夹具总体结构设计实例三、夹具总体结构设计实例 5. 夹具总图上公差配合的标注夹具总图上公差配合的标注表表43 按工件公差选择夹具公差按工件公差选择夹具公差三、夹具总体结构设计实例三、夹具总体结构设计实例 5. 夹具总图上公差配合的标注夹具总图上公差配合的标注注：此表中，各类夹具中的数据是乘数。注：此表中，各类夹具中的数据是乘数。三
24、、夹具总体结构设计实例三、夹具总体结构设计实例 5. 夹具总图上公差配合的标注夹具总图上公差配合的标注表表44三、夹具总体结构设计实例三、夹具总体结构设计实例 5. 夹具总图上公差配合的标注夹具总图上公差配合的标注表表45三、夹具总体结构设计实例三、夹具总体结构设计实例 6. 夹具总图上技术条件的标注夹具总图上技术条件的标注 1）夹具总图上技术条件的含义）夹具总图上技术条件的含义 技术条件内容：装配中的注意事项、装配后应满足的位置精技术条件内容：装配中的注意事项、装配后应满足的位置精度要求、夹具操作要求等。度要求、夹具操作要求等。 装配后的位置精度要求如图装配后的位置精度要求如图411和表和表
25、46。 三、夹具总体结构设计实例三、夹具总体结构设计实例 6. 夹具总图上技术条件的标注夹具总图上技术条件的标注 1）夹具总图上技术条件的含义）夹具总图上技术条件的含义 2）夹具总图上技术条件大小的确定原则）夹具总图上技术条件大小的确定原则 （1）与工件技术条件与工件技术条件相关相关时，夹具公差为其加工尺寸公差的时，夹具公差为其加工尺寸公差的 1/5 1/2 ; （2）与工件与工件无关无关时，公差大小参照表时，公差大小参照表47确定。确定。 一、成组设计思想一、成组设计思想 成组设计：成组设计：同类工件，其夹具也类似（相似性原理）；同类工件，其夹具也类似（相似性原理）； 成组技术：成组技术：根
26、据现有已有夹具的名称、类别、所用机床、服务对象、结构形式、尺寸规格、精度等级对夹具零部件进行分类编码，设计资料分根据现有已有夹具的名称、类别、所用机床、服务对象、结构形式、尺寸规格、精度等级对夹具零部件进行分类编码，设计资料分类存放。类存放。 利用成组思想设计新夹具：利用成组思想设计新夹具：尽量检索出已有夹具中编码相同或相近的夹具，对其做相应的修改或参考，以此加快设计速度和降低设计成本。尽量检索出已有夹具中编码相同或相近的夹具，对其做相应的修改或参考，以此加快设计速度和降低设计成本。二、夹具设计的规范化二、夹具设计的规范化 1. 夹具设计规范化的主要目的夹具设计规范化的主要目的 保证质量效率；
27、便于计算机辅助设计；利于初学者掌握设计技术。保证质量效率；便于计算机辅助设计；利于初学者掌握设计技术。 2. 夹具设计质量夹具设计质量 生产纲领的适应性；相容性；技术指标先进性；精度控制合理性；结构工艺性；经济性。生产纲领的适应性；相容性；技术指标先进性；精度控制合理性；结构工艺性；经济性。 三、夹具结构的工艺性分析三、夹具结构的工艺性分析 1. 夹具零件的结构工艺性夹具零件的结构工艺性 夹具零件的结构工艺性与一般机械零件的结构工艺性相同，注意选用标准件和通用件。夹具零件的结构工艺性与一般机械零件的结构工艺性相同，注意选用标准件和通用件。 2. 夹具最终精度的保证方法夹具最终精度的保证方法 夹
28、具是单件生产，适合采用调整、整修、配作、机床就地加工等方式来达到夹具的最终精度。夹具是单件生产，适合采用调整、整修、配作、机床就地加工等方式来达到夹具的最终精度。 3. 夹具的测量与检验夹具的测量与检验 设计夹具时，要考虑重要精度的检测方法。设计夹具时，要考虑重要精度的检测方法。 四、夹具设计的经济性分析四、夹具设计的经济性分析 选择夹具的类型及档次，要根据加工质量、生产批量、生产成本来决定。选择夹具的类型及档次，要根据加工质量、生产批量、生产成本来决定。 1. 经济分析的原始数据经济分析的原始数据 （1）工件的年批量工件的年批量 N （件）；（件）；（2）单件工时单件工时 td（小时（小时/
29、件）；件）； （3）机床每小时生产费用机床每小时生产费用 f（元（元/小时）小时） 包括：工人工资、机床折旧、生产辅料消耗、管理费等，各企业有规定。包括：工人工资、机床折旧、生产辅料消耗、管理费等，各企业有规定。 （4）夹具年成本夹具年成本 Cj（元）（元） 专用夹具制造费专用夹具制造费 夹具年成本夹具年成本 式中：式中：P 为材料的平均价格（元为材料的平均价格（元 /千克）；千克）；m 为夹具毛坯质量（千克）；为夹具毛坯质量（千克）；t 为夹具制造工时（小时）；为夹具制造工时（小时）；fe 为制造夹具的每小时平均生产费用为制造夹具的每小时平均生产费用（元（元/小时）。小时）。K1专用夹具设计
30、系数，常取专用夹具设计系数，常取0.5；K2 为专用夹具使用系数，常取为专用夹具使用系数，常取0.20.3；T T 为专用夹具使用年限，简单夹具为专用夹具使用年限，简单夹具T=1,T=1,中等复杂程度中等复杂程度T=23，复杂夹具，复杂夹具T=45。eztfpmC夹具制造费夹具材料费ZjCKTKC)1(21四、夹具设计的经济性分析四、夹具设计的经济性分析 1. 经济分析的原始数据经济分析的原始数据 2. 经济分析的计算步骤经济分析的计算步骤 四、夹具设计的经济性分析四、夹具设计的经济性分析 1. 经济分析的原始数据经济分析的原始数据 2. 经济分析的计算步骤经济分析的计算步骤 夹具使用成本与生
31、产批量的关系夹具使用成本与生产批量的关系四、夹具设计的经济性分析四、夹具设计的经济性分析 1. 经济分析的原始数据经济分析的原始数据 2. 经济分析的计算步骤经济分析的计算步骤 夹具经济分析例夹具经济分析例四、夹具设计的经济性分析四、夹具设计的经济性分析 1. 经济分析的原始数据经济分析的原始数据 2. 经济分析的计算步骤经济分析的计算步骤 夹具经济分析例夹具经济分析例 三种方案：使用通用夹具、使用简单专用夹具、使用自动化夹具三种方案：使用通用夹具、使用简单专用夹具、使用自动化夹具四、夹具设计的经济性分析四、夹具设计的经济性分析 1. 经济分析的原始数据经济分析的原始数据 2. 经济分析的计算
32、步骤经济分析的计算步骤 夹具经济分析例夹具经济分析例 三种方案：使用通用夹具、使用简单专用夹具、使用自动三种方案：使用通用夹具、使用简单专用夹具、使用自动化夹具。化夹具。 三种方案成本与批量关系图如图：三种方案成本与批量关系图如图：件217181520件665134.1901520件38384.19031133 ,132233 ,221122 ,1sdsdjjksdsdjjksdsdjjkCCCCNCCCCNCCCCN 结论：当工件批量小于结论：当工件批量小于38件时，采用通用夹具为好；当工件批量为件时，采用通用夹具为好；当工件批量为38665665件时，采用简单夹具经济性好；当工件批量大于件
33、时，采用简单夹具经济性好；当工件批量大于665665件时，宜采用半自件时，宜采用半自动夹具。动夹具。一、夹具体设计中的几个重要问题一、夹具体设计中的几个重要问题 夹具体的特点夹具体的特点 夹具体是夹具的基础件，尺寸最大、形状复杂（非标准件），要安装夹具上各类元件和工件。夹具体是夹具的基础件，尺寸最大、形状复杂（非标准件），要安装夹具上各类元件和工件。 1. 有足够的强度和刚度有足够的强度和刚度 夹具体受力复杂，必须要有足够的强度和刚度，如足够的壁厚、加强筋处理。夹具体受力复杂，必须要有足够的强度和刚度，如足够的壁厚、加强筋处理。 2. 减轻质量，便于操作减轻质量，便于操作 手动夹具总质量不超过
34、手动夹具总质量不超过10KG 3. 安放稳定、可靠安放稳定、可靠 降低重心；重心和受力作用点落在夹具体与机床的支承面内；夹具体底面应中空；夹具体各安装面应在一次安装中加工出（磨、研刮）。降低重心；重心和受力作用点落在夹具体与机床的支承面内；夹具体底面应中空；夹具体各安装面应在一次安装中加工出（磨、研刮）。 4. 结构紧凑、工艺性好结构紧凑、工艺性好 夹具体的结构应能便于三组重要表面（夹具体与机床、夹具体与定位元件、夹具体与对刀或导向元件的）的加工；满足一般零件加工的其它工夹具体的结构应能便于三组重要表面（夹具体与机床、夹具体与定位元件、夹具体与对刀或导向元件的）的加工；满足一般零件加工的其它工
35、艺性要求。艺性要求。一、夹具体设计中的几个重要问题一、夹具体设计中的几个重要问题 1. 有足够的强度和刚度有足够的强度和刚度 2. 减轻质量，便于操作减轻质量，便于操作 3. 安放稳定、可靠安放稳定、可靠 4. 结构紧凑、工艺性好结构紧凑、工艺性好 5. 尺寸稳定、有一定精度尺寸稳定、有一定精度 注意内应力，加工精度特别是位置精度。注意内应力，加工精度特别是位置精度。 7. 排屑方便排屑方便 8. 吊装方便吊装方便 重型夹具要有吊环；手动夹具翻转时要有手扶结构。重型夹具要有吊环；手动夹具翻转时要有手扶结构。二、夹具体设计的具体分析二、夹具体设计的具体分析 2.夹具体的毛坯结构夹具体的毛坯结构
36、夹具体毛坯的制造方法有多种，应根据对制造周期、经济性、结构工艺性等方面的要求，结合夹具体毛坯的制造方法有多种，应根据对制造周期、经济性、结构工艺性等方面的要求，结合 工厂的具体条件加以选定。工厂的具体条件加以选定。夹具体毛坯的结构类型夹具体毛坯的结构类型铸造夹具体铸造夹具体锻造夹具体锻造夹具体焊接夹具体焊接夹具体装配夹具体装配夹具体 1. 夹具体设计的基本要求夹具体设计的基本要求 结构形式取决于机床类型和加工方式；精度和结构工艺性；足够的强结构形式取决于机床类型和加工方式；精度和结构工艺性；足够的强度和刚度；重心低，高宽比小于度和刚度；重心低，高宽比小于1.25；结构简单尺寸稳定；容屑与排屑性
37、能；结构简单尺寸稳定；容屑与排屑性能；打印标记。打印标记。二、夹具体设计的具体分析二、夹具体设计的具体分析 2.夹具体的毛坯结构夹具体的毛坯结构二、夹具体设计的具体分析二、夹具体设计的具体分析 2.夹具体的毛坯结构夹具体的毛坯结构 1) 铸造夹具体铸造夹具体 优点：优点：工艺性好，可铸造出各种复杂的内、外轮廓形状，有较好的抗压强度、刚度和抗振性；易于加工，价格低廉，成本低。工艺性好，可铸造出各种复杂的内、外轮廓形状，有较好的抗压强度、刚度和抗振性；易于加工，价格低廉，成本低。 缺点：缺点：生产周期长，单件制造成本高，需时效处理。生产周期长，单件制造成本高，需时效处理。 材料：材料：灰铸铁灰铸铁
38、HTl50或或HT200。高精度夹具可用合金铸铁或磷铸铁，用铸钢件有利于减轻重量，轻型夹具可用铸铝（。高精度夹具可用合金铸铁或磷铸铁，用铸钢件有利于减轻重量，轻型夹具可用铸铝（ZL110）件。）件。 铸件均需时效处理，精密夹具体在粗加工后需作第二次时效处理。铸件均需时效处理，精密夹具体在粗加工后需作第二次时效处理。 铸造夹具体的要求：铸造夹具体的要求：满足机械制造对铸造零件的工艺要求。满足机械制造对铸造零件的工艺要求。二、夹具体设计的具体分析二、夹具体设计的具体分析 2.夹具体的毛坯结构夹具体的毛坯结构 2）焊接夹具体）焊接夹具体 优点：容易制造、生产周期短；采用钢板、型材，如结构合理，布置得
39、当，可减小质量；成本低、使优点：容易制造、生产周期短；采用钢板、型材，如结构合理，布置得当，可减小质量；成本低、使用也较灵活。当发现夹具体刚度不足时，可补焊肋和隔板。用也较灵活。当发现夹具体刚度不足时，可补焊肋和隔板。 缺点：焊接变形较大，抗振性不好。缺点：焊接变形较大，抗振性不好。材料：材料：焊接件材料的可焊性要好，适用材料有碳素结构钢焊接件材料的可焊性要好，适用材料有碳素结构钢Q195，Q215，Q235，优质碳素结构钢，优质碳素结构钢20钢、钢、15 Mn等。等。 焊接后需经退火处理，局部热处理后进行低温回火。焊接后需经退火处理，局部热处理后进行低温回火。 3）锻造夹具体）锻造夹具体 优
40、点：优点：有较高的强度和刚度。有较高的强度和刚度。 缺点：缺点：只适用于尺寸较大且形状简单的夹具体。只适用于尺寸较大且形状简单的夹具体。 材料：材料：优质碳素结构钢优质碳素结构钢40钢，合金结构钢钢，合金结构钢40Cr，38CrMoAl等等 锻造后酌情采用调质、正火或回火制成。锻造后酌情采用调质、正火或回火制成。二、夹具体设计的具体分析二、夹具体设计的具体分析 2.夹具体的毛坯结构夹具体的毛坯结构 4）装配夹具体）装配夹具体 装配夹具体是选用夹具专用标准毛坯件或标准零件，根据使用要求组装而成，可得到精确的外形和空间位置尺寸。装配夹具体是选用夹具专用标准毛坯件或标准零件，根据使用要求组装而成，可
41、得到精确的外形和空间位置尺寸。 标准毛坯和标准零件可组织专业化生产，这样不但可以大大缩短夹具体的生产周期，还可降低生产成本。标准毛坯和标准零件可组织专业化生产，这样不但可以大大缩短夹具体的生产周期，还可降低生产成本。 要使装配夹具体在生产中得到广泛使用，必须实行夹具零部件的标准化、系列化。要使装配夹具体在生产中得到广泛使用，必须实行夹具零部件的标准化、系列化。 二、夹具体设计的具体分析二、夹具体设计的具体分析 3. 夹具体外形尺寸的确定夹具体外形尺寸的确定 方法：方法：经验类比法经验类比法 二、夹具体设计的具体分析二、夹具体设计的具体分析 4. 夹具体排屑措施夹具体排屑措施 二、夹具体设计的具
42、体分析二、夹具体设计的具体分析 5. 夹具体的找正基准夹具体的找正基准 对于高精夹具，可以夹具上设置安装找正基准（此时夹具在机床上的安装面不是基准），这时夹具上的定位元件与找正基准要有严格的位置精度要求。对于高精夹具，可以夹具上设置安装找正基准（此时夹具在机床上的安装面不是基准），这时夹具上的定位元件与找正基准要有严格的位置精度要求。 夹具与机床的连接方式，主要取决于机床类型，其连接精度对加工精度有决定性的影响。夹具与机床的连接方式，主要取决于机床类型，其连接精度对加工精度有决定性的影响。一、夹具与机床回转主轴的安装一、夹具与机床回转主轴的安装 主要是主要是车床车床夹具夹具 这类夹具精度是夹具
43、回转精度与机床主轴的同轴度。两种类型，分别与机床主轴锥孔或主轴外圆安装这类夹具精度是夹具回转精度与机床主轴的同轴度。两种类型，分别与机床主轴锥孔或主轴外圆安装定心。定心。 1. 径向尺寸较小的夹具在机床主轴上的连接径向尺寸较小的夹具在机床主轴上的连接 尺寸较小：尺寸较小：D140mm, 或或 D（23 3）d，d 为主轴锥孔前端直径。为主轴锥孔前端直径。 连接方式：连接方式： （1）夹具用莫氏圆锥心轴与车床主轴锥孔连接，后端用拉杆加固定。夹具用莫氏圆锥心轴与车床主轴锥孔连接，后端用拉杆加固定。 （2）夹具连接件用内锥与车床主轴外短锥配合，用圆螺母固紧。夹具连接件用内锥与车床主轴外短锥配合，用圆
44、螺母固紧。 特点：定心精度高、刚性不好，适合于轻型夹具。特点：定心精度高、刚性不好，适合于轻型夹具。一、夹具与机床回转主轴的安装一、夹具与机床回转主轴的安装 主要是主要是车床车床夹具夹具1. 径向尺寸较小的夹具在机床主轴上的连接径向尺寸较小的夹具在机床主轴上的连接 尺寸较小：尺寸较小：D140mm, 或或 D（23 3）d，d 为主轴锥孔前端直径。为主轴锥孔前端直径。一、夹具与机床回转主轴的安装一、夹具与机床回转主轴的安装 1. 径向尺寸较小的夹具在机床主轴上的连接径向尺寸较小的夹具在机床主轴上的连接 2. 径向尺寸较大的夹具在机床主轴上的连接径向尺寸较大的夹具在机床主轴上的连接 连接方式：夹
45、具体通过连接方式：夹具体通过过渡盘过渡盘与车床主轴外圆定心与安装。与车床主轴外圆定心与安装。 特点：因过渡盘与夹具间存在配合间隙，定心精度受限、但连接强度与特点：因过渡盘与夹具间存在配合间隙，定心精度受限、但连接强度与刚性好，适合于较重的夹具。刚性好，适合于较重的夹具。一、夹具与机床回转主轴的安装一、夹具与机床回转主轴的安装 二、夹具在机床工作台上的安装二、夹具在机床工作台上的安装 如：铣床、钻床、镗床等，这类机床以平面工作台安装工件，其上有如：铣床、钻床、镗床等，这类机床以平面工作台安装工件，其上有 T 型槽用于安装夹具。型槽用于安装夹具。 连接定位方式连接定位方式 一般精度：一般精度：在夹
46、具体上安装能与机床在夹具体上安装能与机床T型槽配合并固定的型槽配合并固定的定位键定位键。 定位键的类型：标准件：定位键的类型：标准件：A、B型；键与型；键与T槽配合面可配作，也可以推向一侧消除间隙。槽配合面可配作，也可以推向一侧消除间隙。 较高精度：较高精度：精度要求高的夹具，在夹具上设找正面，在夹具侧面上加工一狭长面，在安装时用于找正。精度要求高的夹具，在夹具上设找正面，在夹具侧面上加工一狭长面，在安装时用于找正。 二、夹具在机床工作台上的安装二、夹具在机床工作台上的安装 连接固定方式连接固定方式 在夹具体上设一对或两对耳座，用在夹具体上设一对或两对耳座，用T型螺栓连接工作台与夹具体。型螺栓
47、连接工作台与夹具体。 课堂练习：课堂练习：找出下面铣床夹具中，与铣床工作台连接的关键零件？找出下面铣床夹具中，与铣床工作台连接的关键零件？从从夹具找正与固紧夹具找正与固紧方向回答方向回答。 一、明确要加工零件的设计任务一、明确要加工零件的设计任务 图图425为汽车底盘传动轴上的万向节滑动叉零件图，其在中型机械加工车间中批量生产，要求编制万向节为汽车底盘传动轴上的万向节滑动叉零件图，其在中型机械加工车间中批量生产，要求编制万向节 滑动叉的机械加工工艺规程文件并设计该滑动叉的机械加工工艺规程文件并设计该零件加工的专用夹具。零件加工的专用夹具。二、分析零件的性能及工艺二、分析零件的性能及工艺 1.
48、万向节滑动叉零件的作用万向节滑动叉零件的作用 传递扭矩、调节传动轴长短及位置。传递扭矩、调节传动轴长短及位置。二、分析零件的性能及工艺二、分析零件的性能及工艺 2. 零件的材料及类型零件的材料及类型 材料：材料：45钢锻件，优质碳素结构钢；经调质后具有优良的综合力学性能和加工工艺性能；能承受复杂的交变应力。钢锻件，优质碳素结构钢；经调质后具有优良的综合力学性能和加工工艺性能；能承受复杂的交变应力。二、分析零件的性能及工艺二、分析零件的性能及工艺 3. 零件的工艺要求分析零件的工艺要求分析 零件有两处主要加工面，且有位置精度要求。零件有两处主要加工面，且有位置精度要求。 1）以）以 孔为中心的加
49、工表面孔为中心的加工表面 包括：包括： 一对一对 孔加工及倒角；孔加工及倒角； 尺寸尺寸 的两平面的两平面 ； 4-M8 内螺纹加工内螺纹加工 027.0010.039027.0010.0390070.0118二、分析零件的性能及工艺二、分析零件的性能及工艺 3. 零件的工艺要求分析零件的工艺要求分析 零件有两处主要加工面，且有位置精度要求。零件有两处主要加工面，且有位置精度要求。 2）以）以 花键孔为中心的加工表面花键孔为中心的加工表面 包括：包括： 花键孔；花键孔； 阶梯孔阶梯孔 ； 外圆外圆 表面；表面； 外螺纹加工；外螺纹加工； 50039.00506565160 M二、分析零件的性能
50、及工艺二、分析零件的性能及工艺 3. 零件的工艺要求分析零件的工艺要求分析 三处关键位置精度要求：三处关键位置精度要求： 三、设计零件工艺规程文件三、设计零件工艺规程文件 1. 确定生产类型确定生产类型 根据年产根据年产5000件，为成批生产。件，为成批生产。 生产纲领：生产纲领： 件5252%)11%)(41(15000%)1%)(1(QnN废品率。%;备品率%每台设备该零件数量；式中：n 2 . 确定毛坯制造形式确定毛坯制造形式 根据零件承受交变载荷及成批生产，选用根据零件承受交变载荷及成批生产，选用45钢模锻成形。钢模锻成形。三、设计零件工艺规程文件三、设计零件工艺规程文件 1. 确定生
