淺談機(jī)床夾具設(shè)計(jì)

摘 要：機(jī)床夾具指在機(jī)床上實(shí)施機(jī)械加工過(guò)程中按照工藝要求，迅速實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的定位和加緊，并在加工過(guò)程中保持機(jī)床與工件之間正確的相對(duì)位置。通用夾具一般以標(biāo)準(zhǔn)化，以機(jī)床的一種附件形式而存在。如：三爪卡盤(pán)、通用虎鉗、磁性工作臺(tái)等。由于工件存在多樣性的特點(diǎn)，通用夾具已無(wú)法滿足大批量、不規(guī)則工件加工制造的要求，因此專用夾具應(yīng)運(yùn)而生，專門(mén)為加工某一工件的某道工序而設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：夾具；定位；夾緊

前言

產(chǎn)品、制造系統(tǒng)和經(jīng)營(yíng)管理是運(yùn)作制造企業(yè)的三個(gè)基本要素。在當(dāng)代買(mǎi)方市場(chǎng)條件下制造系統(tǒng)經(jīng)常成為新產(chǎn)品快速上市、按訂單進(jìn)行產(chǎn)品變換生產(chǎn)和運(yùn)作管理的瓶頸所在。因此對(duì)制造系統(tǒng)提出了新的要求：夾具需滿足多種零件在同一機(jī)臺(tái)上的加工及快速換型，并且保證多次安裝后的重復(fù)定位精度。就此解決制造系統(tǒng)的靈活性即柔性，對(duì)夾具提出了更高的要求。

為了保證工件加工表面的尺寸、幾何形狀和相互位置精度的要求，使工件在加工前相對(duì)于刀具和機(jī)床占有正確位置，并且在加工過(guò)程中始終保持加工位置的穩(wěn)定可靠。這一工藝過(guò)程稱為裝夾，用于裝夾工件的工藝裝備就是機(jī)床夾具。

1 夾具的功能、組成和設(shè)計(jì)要求

1.1 夾具的基本結(jié)構(gòu)和組成

機(jī)床夾具分別由夾具體、定位件、夾緊件、導(dǎo)向件等等組成。

1.2 夾具的功能

（1）保證工件在本工序的加工要求質(zhì)量。（2）提高生產(chǎn)率，降低加工成本。（3）減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，便于工人掌握復(fù)雜或精密工件的操作。

1.3 設(shè)計(jì)夾具的基本要求

設(shè)計(jì)夾具時(shí)最基本的要求即使工件在本序加工后尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)和工藝的要求。過(guò)去僅僅考慮了零件的二維精度，隨著零件設(shè)計(jì)形狀的日益多樣，需對(duì)三維尺寸和位置精度也應(yīng)考慮在內(nèi)。在滿足精度需要的情況下，再考慮提高生產(chǎn)率和降低成本等一系列實(shí)際情況。

2 夾具的分類及典型機(jī)構(gòu)

依據(jù)不同的使用工況等因素，夾具可分為：（1）按夾具的通用程度和特點(diǎn)：通用夾具；一次性使用夾具；多次重復(fù)使用夾具；獨(dú)立的傳動(dòng)裝置等等。（2）按夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：專用夾具；組合夾具；可調(diào)整夾具等等。（3）按夾緊裝置的動(dòng)力源：手動(dòng)夾具；氣動(dòng)夾具；液壓夾具；電磁夾具；真空夾具等等。

夾具是工藝裝備并非在流通環(huán)節(jié)的產(chǎn)品，因此為了有效降低夾具制造裝配成本，設(shè)計(jì)時(shí)考慮最多的是經(jīng)濟(jì)因素。當(dāng)今社會(huì)產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)日新月異，產(chǎn)品的通用性不斷加強(qiáng)，促使夾具在專用性的基礎(chǔ)上同時(shí)兼顧組合和可調(diào)整。

可調(diào)夾具通常又稱通用可調(diào)夾具。它是根據(jù)一些結(jié)構(gòu)相似、尺寸不同的工件的相似工序，由企業(yè)設(shè)計(jì)、制造，具有一定適用范圍的通用夾具。換句話就是：由相似工件的相似工序而設(shè)計(jì)制造的通用夾具。相似工件是指一類形狀、結(jié)構(gòu)、材料、尺寸等工藝屬性相同或相近的被加工零件。相似工序是指相似工件的同名工序，其加工設(shè)備，安裝方式相同，加工表面形狀相同或相近而其尺寸、位置有差異。由于調(diào)整構(gòu)件較多，因此適用范圍也較廣。

比較常見(jiàn)的可調(diào)整的夾具有：彈性?shī)A頭（如圖1）

彈性?shī)A頭在底部液壓油缸的帶動(dòng)下，可上下活動(dòng)。由于夾頭內(nèi)錐面與固定的定位錐座有一定的動(dòng)配合關(guān)系，因此夾頭上下的行程范圍很小，從而保證夾頭外圓面的變化尺寸范圍很小，在定位工件時(shí)的精度得到保證。

由于夾頭通過(guò)徑向切槽，在不同的油缸行程帶動(dòng)下產(chǎn)生允許范圍內(nèi)的彈性變形，消除了工件在上序中對(duì)內(nèi)孔加工時(shí)所產(chǎn)生的形狀公差而引起的定位誤差。牢牢地將工件內(nèi)孔和軸向定位面固定在夾具定位點(diǎn)上，保證最終的產(chǎn)品精度。

由于工件定位尺寸變化，對(duì)單一夾頭而言已無(wú)法滿足使用要求，因此按客戶要求同時(shí)切制了不同型號(hào)的夾頭并作標(biāo)記，方便加工者依據(jù)被加工件更換正確的夾頭。同時(shí)夾頭存在一定的彈性，自身塑性變形不大，極大的提高了換型后的準(zhǔn)確性，減小了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3 夾具的智能化和自動(dòng)化

隨著藍(lán)領(lǐng)工人的工資不斷提高和減輕操作夾具的體力勞動(dòng)，以及批量不斷減少的情況下夾具向自動(dòng)化方向發(fā)展是需要的，用于機(jī)械加工的夾具尤其必要。特別是數(shù)控機(jī)床和加工中心的生產(chǎn)線上，過(guò)去分散的工序現(xiàn)在越來(lái)越集中。五面加工中心的出現(xiàn)更希望在一次裝夾加工下將中等復(fù)雜零件全部加工完畢。因此從一個(gè)面的加工改換到加工另一個(gè)面時(shí)，刀具很容易和定位或夾緊裝置發(fā)生沖突和干涉，就有必要在加工一個(gè)工步后將壓板或者定位支承自動(dòng)移開(kāi)，而另一些壓板或者輔助支承壓緊和定位，這都需要夾具在加工過(guò)程中自動(dòng)來(lái)完成，而這就大大提高了對(duì)液壓自動(dòng)夾具的需要，只要將各油路設(shè)定到合適的壓力范圍，經(jīng)由機(jī)床控制系統(tǒng)對(duì)不同用途的液壓電磁閥發(fā)出正確的開(kāi)閉指令就可保證動(dòng)作的準(zhǔn)確執(zhí)行。此外數(shù)控機(jī)床和加工中心的工作臺(tái)空間受封閉加工的限制，復(fù)雜的加工過(guò)程中容易產(chǎn)生意外，為了保證安全生產(chǎn)也需要夾具有智慧，比如加裝一些壓力檢知、氣密檢知、行程檢知等等，在緊急情況下能夠感知而避免事故，這就需要智能化夾具。

4 結(jié)束語(yǔ)

縱觀夾具的發(fā)展歷史以及提升夾具品質(zhì)的技術(shù)發(fā)展，過(guò)去常用的工藝規(guī)程已慢慢地適應(yīng)不了現(xiàn)代市場(chǎng)的要求，全球化市場(chǎng)進(jìn)程的加快促使夾具硬件必將朝著以下幾方面發(fā)展：（1）功能組件標(biāo)準(zhǔn)化

的基礎(chǔ)上，專用、可調(diào)整和組合夾具將逐漸模塊化；（2）應(yīng)用最新研究技術(shù)成果，增強(qiáng)夾具的靈活性；（3）應(yīng)用更多環(huán)境友好型能源的動(dòng)力夾緊系統(tǒng)；（4）定位簡(jiǎn)單、布局簡(jiǎn)潔的定位夾緊系統(tǒng)；（5）在夾具上應(yīng)用多種傳感器等檢測(cè)電子元件，滿足自動(dòng)化生產(chǎn)線的需求；（6）夾具要適應(yīng)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床的多工序加工，更加自動(dòng)化和智能化。

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