第一节 机床夹具设计的基本要求和一般设计步骤

　　一 、机床夹具设计的基本要求

　　1 ．保证工件的加工精度

　　专用夹具应有合理的定位方案，合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。

　　2 ．提高生产效率

　　专用夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应。应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的快速高效夹紧装置，以缩短辅助时间，提高生产效率。

　　3 ．工艺性好

　　专用夹具的结构应简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。

　　专用夹具的生产属于单件生产。当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整或修配结构，如适当的调整间隙、可修磨的垫片等。

　　4 ．使用性好

　　专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑结构。

　　5 ．经济性好

　　除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。

　　二、机床夹具设计一般步骤

　　( 一 )研究原始资料

　　在明确设计任务 (通常在生产厂根据夹具设计任务书 )后，应对以下几方面的原始资料进行研究。

　　1 ．研究加工工件图样

　　了解该工件的结构形状、尺寸、材料、热处理要求，主要表面的加工精度、表面粗糙度及其它技术要求。

　　2 ．熟悉工艺文件，明确以下内容

　　(1) 毛坯的种类、形状、加工余量及其精度。

　　(2) 工件的加工工艺过程、工序图、本工序所处的地位，本工序前已加工表面的精度及表面粗糙度，基准面的状况。

　　(3) 本工序所使用的机床、刀具及其它辅具的规格。

　　(4) 本工序所采用的切削用量。

　　( 二 )拟订夹具的结构方案

　　拟订夹具的结构方案包括以下几个内容

　　1 ．确定夹具的类型

　　各类机床夹具均有多种不同的类型，如车床夹具可有角铁式、圆盘式等，钻床夹具有固定式、翻转式、盖板式等，应根据工件的形状、尺寸、加工要求及重量确定合适的夹具类型。

　　2 ．确定工件的定位方案，设计定位装置

　　根据六点定位原则，分析工序图上所规定的定位方案是否可取，否则应提出修改意见或提出新的方案，与有关工艺人员协商后确定。

　　在确定了工件的定位方案后，即可根据定位基面的形状，选取相应的定位元件及确定尺寸精度和配合公差。如平面定位可根据定位面尺寸大小及该面是否加工过 (即是粗基准还是精基准 )等，选取不同的支承板、支承钉或可调支承等；如内孔定位可选取相应的定位销、心轴等；而外圆柱面定位即可选取 V形块或定位套等。

　　3 ．确定工件的夹紧方式，设计夹紧装置及计算夹紧力

　　夹紧机构应保证工件夹紧可靠、安全、不破坏工件的定位及夹压表面的精度和粗糙度。同时夹紧机构的复杂程度应与工件的生产类型相适应。必要时还应进行夹紧力的估算。

　　当采用估算法确定夹紧力的大小时，为简化计算，通常将夹具和工件看成一个刚性系统。根据工件所受切削力、夹紧力 (大型工件应考虑重力、惯性力等 )的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数作为实际所需夹紧力，即

　　 (2 — 1)

　　式中， F WK —— 实际所需夹紧力 (N)；

　　F W —— 在一定条件下，由静力平衡算出的理论夹紧力 (N)；

　　K — 安全系数。

　　安全系数 K可由下式计算

　　K=K 0K 1K 2K 3K 4K 5K 6 (2 — 2)

　　式中， K o~K 6为考虑各种因素的安全系数，见表 2-1和表 2-2。

表 2-1 安全系数 K 0~K 6的数值

表 2--2安全系数 K 2