机床夹具设计步骤和实例
第2节机床夹具设计实例
一、钻夹具的设计实例
图2-2-20所示为杠杆类零件图样。图2-2-21所示为本零件工序图。
1．零件本工序的加工要求分析
①钻、扩、铰φ10H9孔及φ11孔。
②φ10H9孔与φ28H7孔的距离为(80±0.
2)mm；平行度为0.3mm。
③φ11孔与φ28H7孔的距离为(15±0.
25)mm。
④φ11孔与端面K距离为14mm。
本工序前已加工的表面如下。
①φ28H7孔及两端面。
②φ10H9两端面。
本工序使用机床为Z5125立钻，刀具为通用
标准工具。
2．确定夹具类型
本工序所加工两孔(φ10H9和φ11)，位于互
成90°的两平面，孔径不大，工件质量较小、轮
廓尺寸以及生产量不是很大，因此采用翻转式钻
模。
3．拟定定位方案和选择定位元件
(1)定位方案。根据工件结构特点，其定位方
案如下。
①以φ28H7孔及一组合面(端面K 和φ10H9一端面组合而成)为定位面，以φ10H9孔端
外缘毛坯面一侧为防转定位面，限制六个自由度。这一定位方案，由于尺寸885
.00+mm 公差
大，定位不可靠，会引起较大的定位误差。如图2-2-22(a)所示。
②以孔φ28H7孔及端面K 定位，以φ11孔外缘毛坯一侧为防转定位面，限制工件六个自由度。为增加刚性，在φ10H9的端面增设一辅助支承，如图2-2-22 (b)所示。
比较上述两种定位方案，初步确定选用图2-2-22(b)所示的方案。 (2)选择定位元件。
①选择带台阶面的定位销，作为以φ28H7孔及其端面的定位元件，如图2-2-23所示。定位副配合取6
7
28
g H φ。
②选择可调支承钉为φ11孔外缘毛坯一侧防转定位面的定位元件，如图2-2-24(a)所示。也可选择如图2-2-24 (b)所示移动V形块。考虑
结构简单，现选用图2-2-24(a)所示结构。
(3)定位误差计算
①加工φ10H9孔时孔距尺寸(80±0.2)mm
的定位误差计算。
由于基准重合，故ΔB＝0。
基准位移误差为定位孔(φ38021
.00
+mm)与定位销(φ38007
.0002.0--mm)的最大间隙，故ΔY ＝
(0.021＋0. 007＋0.013)mm ＝0.041rnm 。
由此可知此定位方案能满足尺寸(80±0.2)mm 的定位要求。 ②加工φ10H9孔时轴线平行度0.3mm 的定位误差计算。 由于基准重合，故ΔB ＝0。
基准位移误差是定位孔φ28H7与定位面K 间的垂直度误差。故ΔY ＝0. 03mm 。
此方案能满足平行度0. 3mm 的定位要求。
③加工φ11孔时孔距尺寸(15±0.25)mm 。加工φ11孔时与加工φ10H9孔时相同。
此方案能满足孔距(15±0.25) mm 的定位要求。 4．确定夹紧方案
参考夹具资料，采用M12螺杆在φ28H7孔上端面夹紧工件。 5．确定引导元件(钻套的类型及结构尺寸) ⑴对φH9孔，为适应钻、铰选用快换钻套。
主要尺寸由《机床夹具零、部件》国家标准GB/T2263－80, GB/T2265－80选取。钻孔时钻套径φ10
028.0013
.0++mm 、外径φ15012.0001.0++mm ；衬套径φ15034
.0014.0++mm ，衬套外径φ
22028
.0015.0++mm 。钻套端面至加工面的距离取8mm 。
麻花钻选用φ9. 80
022.0-mm 。
(2)对φ11孔，钻套采用快换钻套。钻孔时钻套径φ11034
.0016.0++mm 、外径φ18012
.0001.0++mm ，衬套径φ18034
.0016.0++mm ，外径φ26028
.0015.0++mm ；钻套端面至加工面间的距离取12mm 。
麻花钻选用φ10. 80
027.0-mm 。
各引导元件至定位元件间的位置尺寸分别为(15±0.03)mm 和(18±0. 05)mm ，各钻套轴线对基面的直线度允差为0.02mm 。
6．夹具精度分析与计算
由图2-2-22可知，所设计夹具需保证的加工要求有：尺寸(15±0.25)mm ；尺寸(80±0.2)mm ；尺寸14mm 及φ10H9孔和φ28H7孔轴线间平行度允差0.3mm 等四项。除尺寸14mm ，因精度要求较低不必进行验算外，其余三项精度分别验算如下。
(1)尺寸(80±0.2)mm 的精度校核。
定位误差ΔD ，由前已计算，已知Δ＝0.041mm 。
定位元件对底面的垂直度误差ΔA ＝0.03mm 。 钻套与衬套间的最大配合间隙ΔT1＝0. 033mm 。 衬套孔的距离公差ΔT2＝0.1mm 。
麻花钻与钻套孔的间隙X 2＝0.050mm 。
衬套轴线对底面(F)的垂直度误差ΔT3＝0. 05mm 。
因而该夹具能保证尺寸(80±0. 2)mm 的加工要求。 (2)尺寸(15±0. 25)mm 的精度校核。
ΔD ＝0. 041mm ，ΔA ＝0. 03mm ，ΔT1＝0. 033mm 。 衬套孔与定位元件的距离误差ΔT2＝0.06mm 。 麻花钻与钻套孔的间隙X ＝0.061mm 。
因而尺寸(15±0.25)mm 能够保证。
(3)φ10H9轴线对φ25H7轴线的平行度0.3mm 的精度校核。 ΔD ＝0. 03mm ，ΔA ＝0. 03mm 。
衬套对底面(F)的垂直度误差ΔT ＝0. 05mm 。
因而此夹具能保证两孔轴线的平行度要求。 7．绘制夹具总图
根据已完成的夹具结构草图，进一步修改结构，完善视图后，绘制正式夹具总装图，如图2-2-23所示。
8．绘制夹具零件图样 从略。
9．编写设计说明书 从略。
二、铣床夹具设计实例
图2-2-25所示为轴套类零件的零件图样。现需设计铣两槽52
.00+mm 的铣夹具。
1．零件本工序的加工要求分析
本工序的加工要求，在实体上铣出两通槽，槽宽为52.00+mm ，槽深为2703.0-mm ，两
槽在圆周方向互成60°±30′角度，表面粗糙度为Ra1. 25μm 。
本工序之前，外圆φ60021.0002.0++mm 、孔φ32039.00
+mm 及两端面均已加工完毕。
本工序采用φ5mm 标准键槽铣刀在X5l 立式铣床上，一次装夹六件进行加工。 2．确定夹具类型
本工序所加工的是两条在圆周互成60°角的纵向槽，因此宜采用直线进给带分度装置的铣夹具。
3．拟定定位方案和选择定位元件 (1)定位方案。
①以φ32039
.00+mm 孔作为定位基准，再选孔端面为定位基准，限制工件五个自由度。
如图2-2-26(a)所示。
②以φ60021.0002.0++mm 外圆为定
位基准 (以长V 形块为定位元件)，限制4个自由度。如图2-2-26 (b)所示。
方案②由于V 形块的特性，所以较易保证槽的对称度要求，但对于实现多件夹紧和分度较困难。
方案①的不足之处是由于心
轴与孔之间有间隙、不易保证槽的对称度，且有过定位现象。但本工序加工要求井不高，而工件孔和两端面垂直精度又较高，故过定位现象影响不大。
经上述分析比较，确定采用方案①。
(2)选择定位元件。根据定位方式，采用带台肩的心轴。心轴安装工件部分的直径为φ
32g6(009
.0025.0--)mm ，考虑同时安装6个工件，所以这部分长度取112mm ，由于分度精度不高，为简化结构，在心轴上做出六方头，其相对两面间的距离尺寸取28g6(007.0020.0+-)mm ，与固定
在支座上的卡块槽28H7(021.0
+)mm相配合；加工完毕一个槽后，松开并取下心轴，转过相
邻的一面再嵌入卡块槽即实现分度。心轴通过两端φ25H6mm柱部分安装在支座的V形槽上，并通过M16螺栓钩形压板及锥面压紧，压紧力的方向与心轴轴线成45°角。
mm 定位误差分析如下。
(3)定位误差计算。工序尺寸270
-
5.0
由于基准重合ΔB＝0
由于定位孔与心轴为任意边接触，则
因此定位精度足够。
由于加工要求不高，其他精度可不必计算。
4．确定夹紧方案
根据图2-2-26所示心轴结构，用M30螺母把工件
轴向夹紧在心轴上。心轴的具体结构如图2-2-27所示。
5．确定对刀装置
(1)根据加工要求，采用GB/T2242－80直角对刀
块；塞尺符合GB/T2244－80，基本尺寸及偏差
mm。
20
014
-
.0
(2)计算对刀尺寸H和B
如图2-2-28所示，计算时应把尺寸化为双向对称偏
差，即
6．夹具精度分析和计算
本夹具总图上与工件加工精度直接有关的技术要求如下。
定位心轴表面尺寸φ32g6。
定位件与对刀间的位置尺寸(24.75±0.08)mm，(4.575±0.05)mm。
定位心轴安装表面尺寸φ25h6。
mm。对刀塞尺厚度尺寸20
.0
014
分度角度60°±10′。