第五章 专用夹具的设计方法
夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的.制订工艺过程,应充分考虑夹具实现的可能性,而设计夹具时,如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见.夹具的设计质量的高低,应以能否稳定地保证工件的加工质量,生产效率高,成本低,排屑方便,操作安全,省力和制造,维护容易等为其衡量指标.

第一节 专用夹具设计的基本要求

一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求:
(1)保证工件的加工精度 保证加工精度的关键,首先在于正确地选定定位基准,定位方法和定位元件,必要时还需进行定位误差分析,还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响,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应与生产纲领相适应,应尽量采用各种快速高效的装夹机构,保证操作方便,缩短辅助时间,提高生产效率.
(3)工艺性能好 专用夹具的结构应力求简单,合理,便于制造,装配,调整,检验,维修等.
专用夹具的制造属于单件生产,当最终精度由调整或修配保证时,夹具上应设置调整和修配结构.
(4)使用性能好 专用夹具的操作应简便,省力,安全可靠.在客观条件允许且又经济适用的前提下,应尽可能采用气动,液压等机械化夹紧装置,以减轻操作者的劳动强度.专用夹具还应排屑方便.必要时可设置排屑结构,防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具,防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形.
(5)经济性好 专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构,力求结构简单,制造容易,以降低夹具的制造成本.因此,设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析,以提高夹具在生产中的经济效益.
第二节 专用夹具设计的规范化程序
一,夹具设计规范化概述
1.夹具设计规范化的意义
研究夹具设计规范化程序的主要目的在于:
(1)保证设计质量,提高设计效率 夹具设计质量主要表现在:
1)设计方案与生产纲领的适应性;
2)高位设计与定位副设置的相容性;
3)夹紧设计技术经济指标的先进性;
4)精度控制项目的完备性以及各控制项目公差数值规定的合理性;
5)夹具结构设计的工艺性;
6)夹具制造成本的经济性.
有了规范的设计程序,可以指导设计人员有步骤,有计划,有条理地进行工作,提高设计效率,缩短设计周期.
(2)有利于计算机辅助设计 有了规范化的设计程序,就可以利用计算机进行辅助设计,实现优化设计,减轻设计人员的负担.利用计算机进行辅助设计,除了进行精度设计之外,还可以寻找最佳夹紧状态,利用有限元法对零件的强度,刚度进行设计计算,实现包括绘图在内的设计过程的全部计算机控制.
(3)有利于初学者尽快掌握夹具设计的方法 近年来,关于夹具设计的理论研究和实践经验总结已日见完备,在此基础上总结出来的夹具规范化设计程序,使初级夹具设计人员的设计工作提高到了一个新的科学化水平.
2.夹具设计精度的设计原则
要保证设计的夹具制造成本低,规定零件的精度要求时应遵循以下原则:
(1)对一般精度的夹具
1)应使主要组成零件具有相应终加工方法的平均经济精度;
2)应按获得夹具精度的工艺方法所达到的平均经济精度,规定基础件夹具体加工孔的形位公差.
对一般精度或精度要求低的夹具,组成零件的加工精度按此规定,既达到了制造成本低,又使夹具具有较大精度裕度,能使设计的夹具获得最佳的经济效果.
(2)对精密夹具 除遵循一般精度夹具的两项原则外,对某个关键零件,还应规定与偶件配作或配研等,以达到无间隙滑动等.
二,夹具设计的规范程序
工艺人员在编制零件的工艺规程时,便会提出相应的夹具设计任务书,经有关负责人批准后下达给夹具设计人员.夹具设计人员根据任务书提出的任务进行夹具结构设计.现将夹具结构设计的规范化程序具体分述如下.
1.明确设计要求,认真调查研究,收集设计资料
(1)仔细研究零件工作图,毛坯图及其技术条件.
(2)了解零件的生产纲领,投产批量以及生产组织等有关信息.
(3)了解工件的工艺规程和本工序的具体技术要求,了解工件的定位,夹紧方案,了解本工序的加工余量和切削用量的选择.
(4)了解所使用量具的精度等级,刀具和辅助工具等的型号,规格.

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