夹具的设计方法和步骤
一、 对机床夹具的基本要求
对机床夹具的基本要求可以总括为四个方面：
(1) 稳定地保证工件的加工精度；
(2) 提高机械加工的劳动生产率；
(3) 结构简单，有良好的结构工艺性和劳动条件；
(4) 应能降低工件的制造成本。
简而言之，设计夹具时必须对加工质量、生产率、劳动条件和经济性等几个方面进行权衡。其中保证加工质量是最基本的要求。
设计的夹具其复杂程度和工作效率必须与生产规模相适应，才能获得良好的经济效果。
设计夹具时，对加工质量、生产率、劳动条件和经济性几个方面有时要有所侧重。如对位置精度要求很高的加工，往往着眼于保证加工精度；对于位置加工精度要求不高而加工批量较大的情况，则侧重考虑提高夹具的工作效率。
在设计过程中广泛征求操作者意见，注意吸取国内外的先进经验，确定合理的方案，开展结构设计。
二、夹具的设计步骤
1. 明确设计要求，收集有关资料
(1) 熟悉加工零件图、毛坯图和工艺规程等文件；掌握本工序的加工技术要求。
(2) 了解所用机床、刀具、辅助工具、检验量具的有关情况。
(3) 了解生产批量。
(4) 掌握有关零部件标准（国标、部标、厂标），典型夹具图册等。
(5) 了解有关本企业制造、使用夹具情况，了解本厂制造夹具的能力与经验等。
2. 确定夹具结构方案，绘制结构草图
(1) 确定工件的定位方案，计算定位误差，确定定位装置。
(2) 确定工件的夹紧方案，计算夹紧力，确定加紧机构形式。
(3) 确定夹具其他组成部分（如对刀装置、分度装置等）的结构方案。
(4) 绘制草图。
确定夹具结构方案的过程中，应注意夹具的精度和经济性。
3. 绘制夹具总装配图
选择视图关系，绘制夹具总装配图。
通常主视图尽可能选取与操作者对着的为置，以利于装配、检查。
一般绘图比例采用1：1，有较好的直观性。
用细双点划线绘制出被加工零件的轮廓及加工、定位、夹紧表面，用粗线或网文线绘制出加工余量；
夹紧机构应处在夹紧状态；
把工件看成透明体，即工件对夹具的轮廓线，不要有所遮挡。
标注总装配图上的尺寸和技术要求。
如外形轮廓尺寸、可动部分的极限位置尺寸、配合尺寸、相关尺寸、特性尺寸、联系尺寸等。
相关尺寸，是指在夹具上的对刀元件与定位元件之间的联系尺寸；
对刀元件与对刀元件之间的联系尺寸；
定位元件与定位元件之间的联系尺寸等
特性尺寸是夹具设计中用来保证夹具的某项功能的尺寸，如偏心夹紧机构的偏心距、楔块的自锁升角、菱形销的销边尺寸等。
联系尺寸是夹具与机床之间的联系尺寸，如夹具与车床主轴连接的定位面尺寸、与铣床T形槽连接的定向键尺寸等。
4．编写零件序号和标准件的明细表
5．绘制夹具零件图
主要是绘制夹具上专用零件的工作图。
在确定这些零件的尺寸、公差或技术要求时，要符合夹具总图的要求。
三、夹具设计实例
1. 题目
加工下图锥台零件，生产类型为成批成产，试设计钻Φ5mm的专用夹具。
2. 明确设计要求和资料准备
1) 零件加工工艺卡
(1) 铸造毛坯；
(2) 粗、精车大端面及孔，CA6140车床；
(3) 粗、精车小端面及Φ20mm孔，CA6140车床；
(4) 铣平面，X6026铣床；
(5) 钻斜孔，Z5125立钻。
2) 明确夹具设计任务
需要设计的夹具为第五工序钻斜孔的专用夹具。
在工件底面、孔轴线上选坐标轴，需要限制工件六个自由度才能确定工件加工斜孔的位置。
3. 夹具方案设计
1) 定位方案设计
方案(1)：
选底面、侧平面、孔为定位基准，这时采用平面、支撑板、菱形销为定位元件。
方案(2)：
以工件底面、孔及侧平面为定位基准，这时采用平面、短圆柱销、滑动支撑板为定位元件。
上述两个方案均能限制工件六个自由度，可保证斜孔与中心孔Φ20 mm轴线重合，两个方案对60°轴线交叉角误差均相同，均可以同时保证斜孔与削边平面对称的要求。
由于方案(1)结构简单，所以选用方案(1)。
2) 导向（对刀）方案设计
本工序只有钻斜孔一个工步，其对刀方式选特殊结构的可换钻套即可，钻套与钻模板之间放置衬套，以便于钻套磨损后更换。
3) 夹紧方案设计
由于本工序仅为加工Φ5mm的小孔，其钻削力矩及轴向力均不大，选用单手柄操纵螺旋结构方案即可，可采用快速装卸机构。
4) 绘制装配图
(1) 用双点划线绘制出加工工件轮廓图，见图(a)；
(2) 安排定位元件，见图(b)；
(3) 布置导向元件，见图(c)；
(4) 绘制夹紧元件，见(d)；
(5) 设计其他部分结构方案，完成方案总图，见图(e)。
参看图(e)， A1、A2为轮廓尺寸；B1、B2、B3、B4、B5为主要配合尺寸；C1、C2、C3为对刀元件与定位元件之间的相关尺寸；D为特性尺寸。
4. 详细设计
按照设计要求，完成结构设计，包括夹具零件图等。
完成校核工作，包括定位精度评估和夹紧力校核等。（略）
