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第三章 专用夹具设计
3.1概述
机床夹具是装夹工件和引导刀具的装置。机床夹具是工艺系统的重要组成部分，其在生产中应用十分广泛。 3.1.1机床夹具的分类
1.按夹具的应用范围分类
通用夹具、专用机床夹具、组合夹具、成组夹具、随行夹具。 2.按使用机床类型分类
机床类型不同，夹具结构各异，由此可将夹具分为车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、镗床夹具、磨床夹具和组合机床夹具等。
3.按夹具动力源分类
按机床所用夹紧动力源，可将夹具分为手动夹紧夹具、气动夹紧夹具、液压夹紧夹具、气液联动夹紧夹具、电磁夹紧夹具和真空夹紧夹具等。 3.1.2机床夹具的作用
1.减少加工误差，提高加工精度。用机床夹具装夹工件，能准确确定工件相对于刀具与机床的位置关系，可以减少加工误差，提高加工精度。
2.提高生产效率。机床夹具能快速地将工件定位和夹紧，可以减少辅助时间，提高生产效率。
3.减轻劳动强度。机床夹具采用机械、气动和液动等夹紧装置，可以减轻工人的劳动强度。
4.扩大机床的加工范围。利用机床夹具，能扩大机床的加工范围，例如，在车床或镗床上使用镗模可以代替镗床镗孔，使其具有镗床的功能。 3.1.3专用机床夹具的组成
专用机床夹具一般由下列元件或装置组成： 1.定位元件
定位元件是用来确定工件正确位置的元件，被加工工件的定位基面与夹具定
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位元件直接接触或相配合实现定位。 2.夹紧装置
夹紧装置是使工件在外力作用下仍能保持其正确定位位置的装置。 3.对刀元件（导向元件）
对刀元件（导向元件）是指夹具中用于确定（或引导）刀具相对于夹具定位元件具有正确位置关系的元件，例如钻套、镗套、对刀块等。 4.连接元件
连接元件是指用于确定夹具在机床上具有正确位置并与机床相连接的元件，例如安装在铣床夹具底面上的定位键等。 5.其他元件及装置
根据加工要求，有些夹具尚需设置分度转位装置、靠模装置、工件抬起装置和辅助支撑等装置。 6.夹具体
夹具体是用于连接夹具元件和有关装置使之成为一个整体的基础件，夹具通过夹具体和机床连接。
定位元件、夹紧装置和夹具体是夹具的基本组成部分，其他部分可根据需要设置。
3.2夹具设计的基本要求
1.保证工件的加工精度； 2.提高生产率，降低成本； 3.具有良好的结构工艺性； 4.使用性好。
3.3专用夹具的设计方法和步骤
专用夹具设计的一般步骤如下： 1.研究原始资料，明确设计要求； 2.确定夹具方案，绘制夹具结构草图； 3.绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求；
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4.绘制夹具零件图； 5.编制夹具设计说明书。
3.4钻床专用夹具设计
3.4.1钻床装用夹具设计要点
钻床夹具大都有刀具导向装置即钻套，钻套安装在钻模板上，故习惯把钻床夹具称为钻模。钻模从结构上分为固定式钻模板、翻转式钻模板、盖板式钻模板和滑柱式钻模板等。在设计钻模板时，首先需要根据工件的形状尺寸，质量、加工要求和批量来选择钻模的结构类型。选择时注意以下几点：
（1）被钻孔直径大于 10mm 时（特别是加工钢件），宜采用固定式钻模。 （2）翻转式钻模适用于加工中小件，包括工件在内的总质量不宜超过 10kg。 （3）当加工分布在同心圆周上的平行孔系时，如工件和夹具的总质量超过 15kg，宜采用固定式钻模在摇臂钻床上加工，如生产批量大，则可在立式钻床上采用多轴传动头加工。
（4）对于孔的垂直度和孔心距要求不高的中小型工件，优先采用滑柱式钻模。 3.4.2定位方案
工件以平面B定位基准，采用平面与孔组合定位方案，其中B平面限制3个自由度，定位轴限制2个自由度。如图3.1
图3.4.1 钻孔定位方案
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3.4.3定位误差分析
由上图可知，此工序的定位基准为铸造时的中间的大孔，而工序基准为该大孔的轴线，可知此工序的定位基准与工序基准重合，则?bc?0。且工件是以平面定位则?jw?0。所以
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由上可知定位误差为0。 3.4.4夹紧机构选择
根据生产效率要求，运用手动加紧可以满足。采用钩形压板加紧机构。压板夹紧力主要作用是防止工件在钻削力的作用下产生的倾覆和振动，手动加紧是可靠的，可以免去夹紧力的计算。 3.4.5钻套的选择和设计
由于在此工序的一次装夹中，顺序进行了钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹等多个工步，需要使用不同孔径的钻套来引导刀具，此时应使用快换钻套。选用GB2265-1991快换钻套通过钻套螺钉固定在钻模板上，保证钻头、扩孔钻及铰刀的轴线位置，防止刀具在加工中发生偏斜。 3.4.6钻模板设计
钻模板设计的注意事项：
（1）钻模板上安装钻套的孔之间及孔与定位元件的位置应有足够的精度。 （2）钻模板应有足够的刚度，以保证钻套位置的准确性，但又不能做得太厚太重，注意布置加强筋以提高钻模板的刚性，钻模板一般不应承受夹紧力。
（3）翻转式转模板一般要在夹具体上设计支脚，以保证夹具在钻床工作台上放置平稳，减少夹具底面与工作台的接触面积，支脚结构形式有整体式（铸造或焊接）、装配式（已有标准）。
此设计选用铰链式钻模板，为非标件。 3.4.7使用说明
（1）将夹具按要求装配；
（2）用定位键14和螺钉15将夹具体固定在机床上；
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（3）拧松菱形螺母3，翻转钻模板10； （4）将工件放于夹具体上； （5）用钩形压板将工件压紧； （6）翻转钻模板10，拧紧菱形螺母3；
（7）加工结束后，拧松菱形螺母，翻转钻模板，拧松钩形压板，取出工件即可；
（8）加工下一个零件时步骤同上。
图3.4.2 钻孔装配图
1-夹具体 2-双头螺柱 3-菱形螺母 4-快换钻套 5-钻套螺钉 6-钻模板 7-销轴 8-双头螺柱 9-带肩六角螺母 10-钩形压板 11-套筒 12-定位心轴
13-开槽螺钉 14-定位键 15-螺钉
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