夹具设计案例：钢套定位导向夹紧方案详解

2023-06-29 理论教育版权反馈

【摘要】：图5-70钢套的定位、导向、夹紧方案4.夹具体的设计夹具的定位、导向、夹紧装置装在夹具体上，使其成为一体，并能正确地安装在机床上。

图5-69所示为钢套钻孔工序图，工件材料为Q235A 钢，生产批量为500 件，需要设计钻φ5 mm 孔的夹具。

pagenumber_ebook=242,pagenumber_book=236

图5-69　钢套钻孔工序图

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

由图5-69可知，需要加工的孔为φ5 mm，未标注公差尺寸，表面粗糙度为Ra6.3 μm，孔与基准面B 的距离为 pagenumber_ebook=242,pagenumber_book=236 mm，这三项要求不高。此外，孔的中心线对基准A 的对称度为0.1 mm，且外圆面φ30 mm、孔φ20H7 mm、总长尺寸均已经加工过。本工序所使用的加工设备为Z525 型立式钻床，收集有关的原始资料，包括被加工零件的设计和工艺资料，即零件的设计图、该零件部件装配图及该零件的工艺规程；收集机床、刀具、量具资料以及有关夹具设计资料。

2.拟定定位方案，设计定位元件

从所加工的孔位置尺寸 pagenumber_ebook=242,pagenumber_book=236 mm 及对称度来看，该工序的工序基准为端面B 及孔φ20H7 mm。定位方案如图5-70（a）所示，采用一台阶面加一个轴定位，心轴限制四个自由度，台阶面限制三个自由度，故重复限制，属于过定位。但由于工件定位端面B 与定位孔φ20H7 mm 均已经精加工过，其垂直度要求比较高，另外定位心轴及台阶端面垂直度要求更高，一般需要磨削加工。这种过定位是可以采用的。定位心轴在上部铣平，用来让刀，避免钻孔后的毛刺妨碍工件装卸。

3.导向和夹紧方案以及其他元件的设计

为了确定刀具相对于工件的位置，夹具上应设置导向元件钻套。由于只需要钻φ5 mm这一个工步，且生产批量较小，所以采用固定式钻套。钻套安装在钻模板上，钻模板采用固定式钻模板，钻模板与工件要留有排屑空间，以便于排屑，如图5-70（b）所示。由于工件的批量不大，故宜用简单的手动夹紧装置，如图5-70（c）所示，即采用带开口垫圈的螺旋夹紧机构，以使工件装卸迅速、方便。

pagenumber_ebook=243,pagenumber_book=237

图5-70　钢套的定位、导向、夹紧方案

4.夹具体的设计

夹具的定位、导向、夹紧装置装在夹具体上，使其成为一体，并能正确地安装在机床上。图5-71所示为采用铸造夹具体的钢套钻孔钻模。夹具体1 的B 面作为安装基面，定位心轴2 在夹具体1 采用过渡配合，用锁紧螺母8 把其夹紧在夹具体上，用防转销钉7 保证定位心轴缺口朝上，钻模板3 与夹具体1 用两个螺钉、两个销钉连接。夹具装配时，待钻模板位置调整准确后，再拧紧螺钉，然后配钻，钻铰销钉孔，打入销钉定位。此方案结构紧凑，安装稳定，具有较好的抗压强度和抗振性，但生产周期长，成本略高。

pagenumber_ebook=243,pagenumber_book=237

图5-71　铸造夹具体的钢套钻孔钻模

1—夹具体；2—定位心轴；3—钻模板；4—固定钻套；5—开口垫圈；6—夹紧螺母；7—防转销钉；8—锁紧螺母

图5-72所示为采用型材夹具体的钻模。夹具体由盘1 及套2 组成，它是由棒料、管料等型材加工装配而成的。定位心轴安装在盘1 上，套2 下部安装基面B，上部兼作钻模板。套2 与盘1 采用过渡配合，并用三个螺钉7 紧固，用修磨调整垫圈11 的方法保证钻套的正确位置。此方案取材容易，制造周期短，成本较低，且钻模刚度好、重量轻。

pagenumber_ebook=244,pagenumber_book=238

图5-72　型材夹具体钻模

1—盘；2—套；3—定位心轴；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

除了上述两种夹具体外，还有焊接夹具体和锻造夹具体。焊接夹具体由钢板、型材焊接而成。这种夹具体制造方便、生产周期短、成本低、重量轻（壁厚比铸造夹具体厚），但其热应力大、易变形，需要经退火处理才能保证尺寸稳定性。锻造夹具体只能用于要求夹具体强度高、刚度大、形状简单、尺寸不大的场合。由于铸造夹具体和型材夹具体相比优点较多，故生产中多采用这两种夹具体。

5.绘制夹具装配总图

在上述方案的基础上绘制夹具草图，征求各方面意见，在方案正式确定后即可绘制夹具总装配图，如图5-73所示。

6.标注尺寸及技术要求

将总图上必须标注的主要尺寸、工程技术要求、基准符号、配合代号及公差等级按规定标注于总图。

7.编制明细表

编制夹具零件明细表。

8.设计零件图

对于非标零件进行零件图设计。

pagenumber_ebook=245,pagenumber_book=239