專用夾具設計PPT課件

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1、專用夾具設計 1)夾具設計應滿足零件加工工序的精度要求； 2)應能提高加工生產(chǎn)率； 3)操作方便、省力、安全； 4)具有一定使用壽命和較低的夾具制造成本； 5)夾具元件應滿足通用化、標準化、系列化的“三化”要求； 6)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性：便于制造、檢驗、裝配、調(diào)整、維修。 一、專用夾具設計的基本要求 二、專用夾具設計的方法步驟 1、已知條件：工藝人員提出的夾具設計任務書，內(nèi)容主要包含：工序加工尺寸、位置精度要求；定位基準；夾緊力作用點、方向；機床、刀具、輔具；所需夾具數(shù)量。 2、設計方法步驟 夾具設計生產(chǎn)過程一般可簡單表示成下面框圖 準備階段：明確設計要求、掌握第一 手資料 收集各種圖紙和技

2、術資料 了解生產(chǎn)批量和夾具需要量 收集有關機床的資料 收集有關刀具方面的資料 收集有關夾具零部件標準 了解有關本單位制造和使用夾具的情況 收集國內(nèi)外同類夾具的資料 設計階段對比設計、畫出草圖 定位方案，定位誤差計算 夾緊方案 對刀、導引、分度方案 典型夾具結(jié)構(gòu)借鑒 定位方案 選擇定位方式 長方體定位 定位方案 圓盤定位 定位方案 軸類定位 定位方案 過定位方案改進 定位方案 定位方案改進 夾緊方案 夾緊力選擇 選擇各種夾緊機構(gòu) 確定方案 夾緊力方向選擇 夾緊力夾緊力與切削力方向 夾緊力作用點 夾緊力 夾緊力作用點與工件變形 夾緊機構(gòu) 螺旋夾緊 偏心夾緊 斜鍥原理夾緊 夾緊機構(gòu) 螺旋夾緊 夾緊機

3、構(gòu) 偏心夾緊 夾緊機構(gòu) 斜鍥夾緊 對刀、分度機構(gòu) 繪圖階段比例盡量1 1； 主視圖盡量選與操作者正對的位置； 被加工工件用雙點劃線畫出外形輪廓和主要表面(定位面、夾緊面、加工面)，可視為透明體，可對其剖視表示，其加工余量用網(wǎng)紋線表示； 在夾具體顯眼位置畫出“”標記，表示該處打夾具編號。 標注尺寸、技術條件 編寫零件明細表 繪制非標準夾具零件圖 三、夾具結(jié)構(gòu)總體設計主要過程 零件 1同時銑大小端面 X5025 2同時銑大小另一端面 X5025 3鉆鉸12H9孔并倒角 Z5125 4鉆鉸8H9孔并倒角 Z5125 5鉆7孔和螺紋底孔5 Z5125 6銑2 mm槽 X6026 7攻螺紋M6 Z512

4、5 鉆夾具為例子 先了解鉆夾具的特點和結(jié)構(gòu)。 鉆床夾具通常稱鉆模，主要由定位元件、夾緊裝置、鉆模板、鉆套、夾具體組成。 1、鉆模的結(jié)構(gòu)形式及應用 固定式鉆模 （2）翻轉(zhuǎn)式鉆模 (3) 回轉(zhuǎn)式鉆模 （4）蓋板式鉆模 (5) 滑柱式鉆模 鉆孔鉸孔夾具 2、鉆模結(jié)構(gòu)的設計要點 鉆套 作用a) 確定定尺寸刀具的軸線位置， 并導引刀具；b) 保證孔系中各孔之間的位置精度。 鉆套 a) 固定鉆套 結(jié)構(gòu)形式 見圖是以配合H7/n6固定在鉆模板上，使用過程中磨損后不易拆卸，主要用在小批生產(chǎn)的單純鉆孔中。B型用在鉆模板較簿或鑄鐵鉆模板。鉆套下端應超出鉆模板或齊碼平齊，否則易堵塞。 b) 可換鉆套襯套與鉆模板的配

5、合H7/n6，鉆套與襯套的配合F7/m6 、F7/k6，使用過程中磨損后可換。主要用于批量較大的單純鉆孔中。 c) 快換鉆套配合同上b)圖，使用過程中可快換。主要用于同一孔需多工步加工。注意從鉆頭尾端向尖端看，以鉆頭旋轉(zhuǎn)方向為參照方向，鉆套臺階位置始終在削邊位置后面。 d) 特殊鉆套 特殊鉆套 鉆套導孔尺寸和公差帶的選擇 a) 鉆套導引刀具非刃部時：見圖所示，取 H7/g6、H6/g5、H7/f7帶導柱鉸刀1切削部分2鉆套3導柱 b) 鉆套導引刀具刃部時工 序 導 孔 基 本 尺 寸 導 孔 偏 差鉆 、 擴 刀 具 刃 部 基 本直 徑 上 偏 差 =刀 具 刃 部 上 偏 差 + F7上

6、偏 差下 偏 差 =刀 具 刃 部 上 偏 差 + F7下 偏 差粗 鉸 上 偏 差 =刀 具 刃 部 上 偏 差 + G7上 偏 差 下 偏 差 =刀 具 刃 部 上 偏 差 + G7下 偏 差精 鉸 上 偏 差 =刀 具 刃 部 上 偏 差 + G6上 偏 差下 偏 差 =刀 具 刃 部 上 偏 差 + G6下 偏 差 鉆套下端面與工件加工面之間的空隙S確定 加工脆材：S=(0.30.6)d加工塑材：S=(0.51)d材料愈硬、S愈?。籨愈小、S愈大 特殊情況：在斜面上鉆孔，S取小值；孔位精度高時、S=0；鉆L/d5的深孔、S=1.5d 鉆模板：安裝鉆套的板 固定式鉆模板 鉸鏈式鉆模板 可

7、卸式鉆模板 懸掛式鉆模板 鉆模用支腳 設計鉆模時，應注意鉆孔孔口毛刺的影響 55、用鉆模加工一批工件20H7的孔，其工步為：用 18麻花鉆孔；用 20擴孔鉆擴孔；用 19.93鉸刀粗鉸孔；用 20鉸刀精鉸孔達到要求，試確定各工步用鉆套內(nèi)孔直徑及偏差。附表3 高速鋼麻花鉆、擴孔鉆的直徑公差(h8) (mm)鉆 頭 直 徑 上 偏 差 下 偏 差 3 6 0 0.018 6 10 0.022 10 18 0.027 18 30 0.033 30 50 0.039 50 80 0.046 80 100 0.054 附表4 高速鋼機用鉸刀的直徑公差（G B113384） (mm)鉸 刀 直 徑 直 徑

8、 的 極 限 偏 差H7級 精 度 鉸 刀 H8級 精 度 鉸 刀 H9級 精 度 鉸 刀 5.3 6 +0.010+0.005 +0.015+0.008 +0.025+0.014 6 10 +0.012+0.006 +0.018+0.010 +0.030+0.017 10 18 +0.015+0.008 +0.022+0.012 +0.036+0.020 18 30 +0.017+0.009 +0.028+0.016 +0.044+0.025 30 50 +0.021+0.012 +0.033+0.019 +0.052+0.030 50 80 +0.025+0.014 +0.039+0.02

9、2 +0.062+0.036 80 100 +0.029+0.016 +0.045+0.026 +0.073+0.042 附表 硬質(zhì)合金機用鉸刀的直徑公差 (mm)鉸 刀 直 徑 直 徑 的 極 限 偏 差H7級 精 度 鉸 刀 H8級 精 度 鉸 刀 H9級 精 度 鉸 刀 5.3 6 +0.012+0.007 +0.018+0.001 +0.030+0.019 6 10 +0.015+0.009 +0.022+0.014 +0.036+0.023 10 18 +0.018+0.011 +0.027+0.017 +0.043+0.027 18 30 +0.021+0.013 +0.033+0

10、.021 +0.052+0.033 30 40 +0.025+0.016 +0.039+0.025 +0.062+0.040 改錯： 根據(jù)零件圖和工藝過程確定工件定位夾緊方案 工序 5 根據(jù)定位夾緊方案設計夾具總體結(jié)構(gòu) 布置定位元件 布置導引元件 布置夾緊裝置 設計夾具體，完成夾具總圖 夾具總圖上尺寸、公差配合技術條件標注 一、夾具總圖上應標注的尺寸 （1）下圖，應標注五類尺寸 外形輪廓尺寸(A類尺寸)：長、寬、高(不包含被加工工件、定位鍵)，當夾具結(jié)構(gòu)中有可動部分時，應包括可動部分處于極限位置時在空間所占的尺寸； 工件與定位元件的聯(lián)系尺寸(B類尺寸)：把工件順利裝入夾具所涉及到的尺寸，與工件

11、尺寸相關。1)工件與定位元件的配合尺寸：配合標注或只標定位元件的尺寸；2)定位元件之間的位置尺寸。 夾具與刀具的聯(lián)系尺寸(C類尺寸) ：指定位元件與對刀元件之間的位置尺寸，與工件尺寸相關。 鉆夾具： 位置尺寸 鉆套內(nèi)徑定位元件(對刀基準)鉆套刀具 位置尺寸 銑夾具： 位置尺寸 塞尺尺寸定位元件(對刀基準)對刀塊刀具 車床夾具無此類尺寸 夾具與刀具的聯(lián)系尺寸(C類尺寸) ：指定位元件與對刀元件之間的位置尺寸，與工件尺寸相關。 車夾具：夾具與主軸端部圓柱配合的配合尺寸。銑夾具：定位鍵與T型槽的配合尺寸。 夾具與機床的聯(lián)系尺寸(D類尺寸)：把夾具順利裝入機床所涉及到的尺寸，與機床尺寸相關。以上尺寸若

12、以配合形式標注，要用雙點劃線畫出主軸端部、T型槽形狀。鉆夾具無此類尺寸。 其它裝配尺寸(E類尺寸)：不在上述幾類尺寸之外的：1) 夾具內(nèi)部的配合尺寸；2) 有相互位置要求的裝配尺寸。 尺寸標注示例 見圖銑床夾具尺寸標注示例 表 夾具總圖上尺寸標注 各類機床夾具設計要點 車床夾具 銑床夾具 鏜床夾具 磨床夾具 一、車床夾具 車床夾具一般都安裝在車床主軸端部，加工時夾具隨機床主軸一起旋轉(zhuǎn)，裝在刀架上的切削刀具作進給運動。 1、心軸類車床夾具 靜配合圓柱心軸， 圖 靜配合心軸1導向部分；2定位部分；3傳動部分 (2) 動配合圓柱心軸，見圖，工件以內(nèi)孔在心軸上動配合H7/g6定位，通過開口墊圈、螺母夾

13、緊。 一般心軸是以兩頂尖孔裝在車床前后兩頂尖上，用撥叉或雞心夾頭傳遞動力 錐面自動定心夾緊-芯軸 錐面自動定心夾具-彈性套筒 2、卡盤類車床夾具 圖5.3 噴油嘴殼體尾部和法蘭端面的車床夾具 1-拉桿；2-彈簧；3-套筒；4-斜塊；5-壓板； 6-支承板；7-圓柱銷；8-菱形銷 定心卡盤與卡頭 3、花盤類車床夾具 圖 花盤角鐵式車床夾具 1-削邊定位銷；2-圓柱定位銷；3-軸向定程基面； 4-夾具體；5-壓板；6-工件；7-導向套；8-平衡配重 設計卡、花盤類車床夾具應注意事項：結(jié)構(gòu)要緊湊，輪廓尺寸要小，夾具重心盡可能靠近回轉(zhuǎn)軸線，以減少離心力和回轉(zhuǎn)力矩；應設有平衡重，并能調(diào)節(jié)；避免尖角、突出

14、部分，要加防護罩；夾緊裝置應安全可靠。 二、銑床夾具 1、銑床夾具的主要類型（1）多件裝夾的銑床夾具圖 多件裝夾的銑床夾具1工件2定位V型塊3側(cè)向夾緊螺釘 （2）多工位裝夾的銑床夾具 （3）雙工位回轉(zhuǎn)銑削的銑床夾具 （4）料倉式銑床夾具 圖 圓周進給式銑床夾具工作原理1轉(zhuǎn)臺 2夾具 3粗銑刀 4精銑刀 靠模銑床夾具 圓周進行仿形銑夾具 2.銑床夾具的設計要點 （1）對刀元件。 （2）連接元件。 （3）銑床夾具的夾具體一般控制夾具體高度H與寬度B之比 11.25 （4）工件在夾具中的布置 劣 優(yōu) 應使切銷行程最短 劣 優(yōu) 防止刀具與夾具碰撞，見圖所示。 圖 夾具與刀具碰撞示例 三、鏜床夾具鏜床夾

15、具又稱鏜模，是一種精密夾具，主要用于加工箱體類零件上的孔或孔系。 鏜模 1支架 2導套 3、4定位元件 5、8壓板 6夾緊螺釘7可調(diào)支承 9鏜模底座 10鏜桿 11浮動接頭 1、鏜模的組成定位元件；夾緊裝置；鏜套；鏜模支架；鏜模底座 2、鏜套：主要用來導引鏜桿 分類 固定式鏜套 回轉(zhuǎn)式鏜套 1）滑動鏜套由滑動軸承支承的鏜套 2）滾動鏜套：由滾動軸承支承的鏜套 （a）外滾式 軸承安裝在鏜套外，工作時鏜桿與鏜套有相對軸向移動，無相對轉(zhuǎn)動 （b）內(nèi)滾式： 軸承安裝在鏜套內(nèi)，工作時鏜桿與鏜套無相對軸向移動，有相對轉(zhuǎn)動。 特點 表 各種鏜套特點類 固 定 鏜 套 滑 動 鏜 套 滾 動 鏜 套適 應 轉(zhuǎn)

16、 速 低 低 高承 載 能 力 較 大 大 低潤 滑 要 求 較 高 高 低徑 向 尺 寸 小 較 小 大加 工 精 度 較 高 高 低應 用 低 速 、 一 般 鏜 孔 低 速 、 孔 距 小 高 速 、 孔 距 大 、鏜套的布置方式：取決于鏜孔直徑 D和深度L 單面前鏜套 D 60 mmL D通 孔h=(0.5 1)Dh 20剛 性 連 接 ： 莫 氏 錐 度連 接 單面后鏜套 用于D60mmL 1.5D的 通 孔 或 同 軸 孔 系 ， 當 S 10d時 ， 應 設 中 間 導 引 套 浮 動 連 接 單 面 雙 鏜 套 L15d 浮 動 連 接 鏜套的尺寸 表 鏜套尺寸鏜 套 尺 寸

17、及 要 求 粗 鏜 精 鏜鏜 套 與 鏜 桿 的 配 合 H7/g6(H7/h6) H6/g5(H6/h5)鏜 套 與 襯 套 的 配 合 H7/g6(H7/js6) H6/g5(H6/j5)襯 套 與 支 架 的 配 合 H7/n6 H7/n5鏜 套 內(nèi) 外 圓 同 軸 度 0.01 當 鏜 套 外 徑 85： 0.01當 鏜 套 外 徑 85： 0.005 、鏜套的材料鏜套的材料常用20鋼或20Cr鋼滲碳,滲碳深度為0.81.2mm，淬火硬度為5560HRC 3、鏜桿導引部分結(jié)構(gòu) 鏜桿直徑和軸向尺寸 鏜桿直徑：d=(0.60.8)D鏜孔直經(jīng)D、鏜桿直徑d、鏜刀截面BB之間的關系為 （11.

18、5)B 2 dD 或參考下表 D/mm 3040 4550 5070 7090 90110d/mm 2030 3040 4050 5065 6590 BB mmmm 88 1010 1212 1616 16162020 鏜桿的材料及主要技術要求 鏜桿要求表面硬度高而內(nèi)部韌性好，常用20鋼、20Cr鋼，滲碳淬火硬度為6163HRC 鏜桿與浮動接頭：下圖為常用浮動接頭結(jié)構(gòu)。 4、鏜模支架 表 5、鏜模底座 表 底座側(cè)面一般設有找正基面，供安裝找正用；底座上供安裝各元件的平面，做出凸臺，高35mm，以減少刮研量。 第 六 節(jié) 可 調(diào) 整 夾 具即成組夾具的基本概念一、概述小批生產(chǎn)一般多使用通用夾具，

19、考慮到經(jīng)濟性，很少采用專用夾具，只有在個別情況下，為了保證加工質(zhì)量的需要才采用專用夾具。應用成組加工，由于有了較大的成組生產(chǎn)量，允許采用先進的工藝方法和裝備。 在成組技術基本原理指導下，為執(zhí)行成組工序而設計、制造的夾具稱為成組夾具。與專用夾具設計方法相比，其最本質(zhì)的差異在于成組夾具的設計不是針對一種零件，而是針對同一類工序加工的一組零件，即設計成組夾具能適用于這一組零件中的每一種零件。成組夾具的費用是由零件組的成組生產(chǎn)量來分攤的，正是在此前提下，應用成組加工允許廣泛的采用先進工藝裝置。二、成組夾具的組成 為進一步了解成組夾具的特點，可分析以下幾種成組夾具的實例。 （1）成組車（磨）夾具 零件圖

20、形 圖示為加工這一類薄套零件的成組夾具。零件組有相同的安裝方式，即均采用工件已加工的孔及其端面定位，用彈性脹套徑向夾緊。此成組夾具包括夾具體1及傳遞夾緊動力的接頭2，此外為適應零件組各種零件的安裝，設有若干種可換元件（KH）。零件組根據(jù)定位孔徑d（2650mm）劃分為5個尺寸組。每一尺寸組有其相應的一組可換元件：夾緊螺栓KH1、定位錐體KH2及頂圈KH3。在加工屬于不同尺寸組的零件時，這些可換元件皆需更換。為減少夾具調(diào)整時間可安排屬于同一尺寸組的零件一批加工。即使在同一尺寸組內(nèi)，對于不同定位孔徑的工件皆需更換相應尺寸的彈性脹套KH5，至于定位環(huán)KH4視工件需要決定其是否更換 加工的鎖緊孔與撥叉

21、住孔軸線偏置距離可以是015mm。同組諸零件安裝方式相近，除用主孔及其端面定位以外，尚需要以拔爪內(nèi)惻定位以保證鉆孔的角度位置。 圖示鉆撥叉鎖緊孔用的成組夾具。夾具包括夾具體1及若干個可換元件（KH）。工件主要是用可換定位芯軸KH2定位，工件繞主孔軸線的角度位置由可換定位銷KH1保證，此定位銷安裝于可調(diào)活動臂KT1上，KT1可以在很大范圍內(nèi)作角度和徑向位置調(diào)節(jié)，以適應工件角度定位的需要。借助于可調(diào)支承板KT2及可換可調(diào)鉆模板KH3，根據(jù)鉆孔的位置鉆模板可作上下、前后調(diào)節(jié)。 分析上述兩個實例可以看出，成組夾具可由兩部分組成：基礎部分和調(diào)整部分?；A部分是成組夾具的通用部分，一般包括夾具體，夾緊機構(gòu)

22、及傳動機構(gòu)等。此部分結(jié)構(gòu)主要是根據(jù)零件組中各零件輪廓尺寸、夾緊方式和切削力大小等因素來決定的。調(diào)整部分允許采用一定的調(diào)整方式以適應零件組各種零件的安裝。此部分一般包括一些定位、夾緊和導向等元件的可換件、可調(diào)件。 三、成組夾具的調(diào)整方式 1 更換式采用更換調(diào)整部分的元件或合件的方法，實現(xiàn)組內(nèi)不同工件的安裝。其優(yōu)點是精度高，使用可靠/缺點是隨著零件組內(nèi)零件品種的增加，可換件的數(shù)量也增加，這與調(diào)節(jié)式相比，將會增加費用，也給保管工作帶來不便。此法用于精度較高的定位和導向元件?？蓳Q件一般是單個元件。但是，如有可能，最好設計成一組有關元件的合件，這樣可節(jié)省調(diào)整時間。圖7-5示可換件是合件的例子。 2 調(diào)節(jié)

23、式借助于改變夾具可調(diào)件位置的方法，以實現(xiàn)組內(nèi)不同工件的安裝。其主要優(yōu)點是僅用有限數(shù)目的可調(diào)元件，就可以適應組內(nèi)各種零件的安裝，并使夾具保管工作方便。缺點是活動的可調(diào)元件及其相應的調(diào)節(jié)機構(gòu)將會降低夾具的精度和剛度。因此，它常用于加工精度不高或工件的次要定位場合。根據(jù)需要，調(diào)節(jié)方式尚可分為粗調(diào)節(jié)及微調(diào)節(jié)，分段調(diào)節(jié)及連續(xù)調(diào)節(jié)等。圖7-6所示的成組鉆模，其夾緊機構(gòu)采用了分段調(diào)節(jié)。 3 綜合式兼用上述兩種調(diào)節(jié)方式，即同一套成組夾具既采用可換元件又采用可調(diào)元件。取兩者之所長，故可獲得較好的效果。圖7-4和圖7-6都是綜合式的成組夾具。 圖示一種組合式成組夾具，用于拉削三種桿形零件的花鍵孔。由于每種零件花鍵

24、孔的鍵槽有不同的角度位置要求，所以在夾具體上同時設置了三個角度定位元件兩個菱形銷6和一個擋銷4。拉削三種零件花鍵孔時，只要分別采用相應的角度定位元件即可。 4 組合式將一組零件的有關安裝元件（有時也包括導向元件）同時組合在一個夾具體上，以適應同組各種零件先后加工的安裝需要。這樣，一種零件安裝僅使用其相應的一套安裝元件，并占據(jù)其各自的確定的安裝位置。由于免除了有關元件的更換與調(diào)節(jié)，節(jié)約了夾具的調(diào)整時間。此種型式的成組夾具主要用于同組零件種數(shù)少、批量較大的場合。圖7-7示一種組合式成組夾具，用于拉削三種桿形零件的花鍵孔。 四、成組夾具的設計原則除應考慮到成組夾具的特點以外，它與專用夾具設計的一般方

25、法是基本相同的。根據(jù)成組夾具的特點，設計時應注意以下幾個問題。設計的成組夾具應具有良好的可調(diào)整性 夾具結(jié)構(gòu)應緊湊 應保證同組零件的加工技術要求 設計的成組夾具應與零件組的成組生產(chǎn)量相適應 夾具設計的標準化 設計的成組夾具應具有繼承性 五、成組夾具的設計步驟成組夾具與專用夾具的設計過程大體相同，其主要差別在于成組夾具使用對象不是一種零件而是一組零件。因此設計時綜合分析的工作量較大，即需要對這一組零件的圖紙、成組工藝及加工條件等作全面的綜合分析，以確定最佳的工件安裝方案和夾具的調(diào)整方式。成組夾具的調(diào)整部分是設計的難點所在，設計者應按確定的調(diào)整方式設計或選用可換件、可調(diào)件及可調(diào)機構(gòu)，以滿足同組各種零

26、件的安裝和加工要求。 成組夾具設計步驟大體可如圖7-8所示 定位方案 選擇定位方式 長方體定位 定位方案 定位方案改進 鉆套導孔尺寸和公差帶的選擇 a) 鉆套導引刀具非刃部時：見圖所示，取 H7/g6、H6/g5、H7/f7帶導柱鉸刀1切削部分2鉆套3導柱 車夾具：夾具與主軸端部圓柱配合的配合尺寸。銑夾具：定位鍵與T型槽的配合尺寸。 夾具與機床的聯(lián)系尺寸(D類尺寸)：把夾具順利裝入機床所涉及到的尺寸，與機床尺寸相關。以上尺寸若以配合形式標注，要用雙點劃線畫出主軸端部、T型槽形狀。鉆夾具無此類尺寸。 見圖銑床夾具尺寸標注示例 4、鏜模支架 表 四、成組夾具的設計原則除應考慮到成組夾具的特點以外，

27、它與專用夾具設計的一般方法是基本相同的。根據(jù)成組夾具的特點，設計時應注意以下幾個問題。設計的成組夾具應具有良好的可調(diào)整性 夾具結(jié)構(gòu)應緊湊 應保證同組零件的加工技術要求 設計的成組夾具應與零件組的成組生產(chǎn)量相適應 夾具設計的標準化 設計的成組夾具應具有繼承性 五、成組夾具的設計步驟成組夾具與專用夾具的設計過程大體相同，其主要差別在于成組夾具使用對象不是一種零件而是一組零件。因此設計時綜合分析的工作量較大，即需要對這一組零件的圖紙、成組工藝及加工條件等作全面的綜合分析，以確定最佳的工件安裝方案和夾具的調(diào)整方式。成組夾具的調(diào)整部分是設計的難點所在，設計者應按確定的調(diào)整方式設計或選用可換件、可調(diào)件及可調(diào)機構(gòu)，以滿足同組各種零件的安裝和加工要求。 成組夾具設計步驟大體可如圖7-8所示