中職機(jī)械專業(yè)教育中的機(jī)床夾具問(wèn)題

曹永明

摘 要：機(jī)床夾具在機(jī)械制造中是一個(gè)重要部分，它是工件精度的保證，也可以提高機(jī)械制造的效率，夾具設(shè)計(jì)要考慮很多的問(wèn)題，要熟悉工件的外形特點(diǎn)，要熟悉夾具的結(jié)構(gòu)。本文就夾具的分類、典型夾具、支承元件形式、設(shè)計(jì)時(shí)定位等問(wèn)題進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：機(jī)床夾具;支承定位元件;工件自由度定位

隨著中國(guó)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)機(jī)械制造人才的需求在逐漸擴(kuò)大，提高中職教學(xué)的有效性就成了機(jī)械教師必須要面對(duì)的問(wèn)題，機(jī)械夾具是機(jī)械中的一部分，目標(biāo)也是要培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用能力。在加工過(guò)程中，機(jī)床夾具可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機(jī)床夾具有精準(zhǔn)的定位功能，可以限制工件的自由程度，這樣就保證了工件的加工面和工裝夾具原件接觸的緊密程度。機(jī)械加工過(guò)程中只靠人力和簡(jiǎn)單的輔助工具并不能滿足工件對(duì)精準(zhǔn)度的要求，夾裝可以做到這一點(diǎn)，它可以提高機(jī)械加工的精準(zhǔn)度。

下面就機(jī)床夾具要掌握的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行探究以及分析。

一、夾具的分類及依據(jù)不同的使用工況等因素，可分為

（1）按通用程度和特點(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。

（2）按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：專用夾具、組合夾具、可調(diào)整夾具等。

（3）按夾緊的動(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。

二、設(shè)計(jì)夾具的基本要求及過(guò)程的具體內(nèi)容

（1）設(shè)計(jì)夾具的基本要求。夾具要保證工件在加工質(zhì)量，提升生產(chǎn)率，減少加工成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，便于掌握復(fù)雜或精密工件的操作。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要充分的體現(xiàn)夾具的高效性及高精度，在應(yīng)用的過(guò)程中，為提升生產(chǎn)的加工精度，還要求機(jī)床夾具有非常高的定位精度，安裝精度及轉(zhuǎn)位精度。夾具使用過(guò)程的安全性是夾具的重要組成部分。在設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，一般要滿足以下基本要求：首先保證工件要有一個(gè)正確的位置，也就是工件在夾具里的正確位置，位置確定好了以后，要進(jìn)行夾緊，夾緊力的大小要適當(dāng)，即不能使工件變形，也不能使工件在加工過(guò)程松動(dòng)。其次是夾緊裝置在工人操作時(shí)要省力，在裝夾工件時(shí)要方便省時(shí)，最后是保證夾緊裝置能夠適應(yīng)工件的生產(chǎn)類型，力求簡(jiǎn)單。

（2）夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中的常遇到的一些問(wèn)題。在夾具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要考慮工件在機(jī)床夾具中的定位和夾具在機(jī)床上的定位。下面進(jìn)行詳細(xì)的論述以及分析。①簡(jiǎn)述夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)平面定位的工件夾具。一般情況下，支承元件形式主要有四種形式，是固定支承的定位、自位支承的定位、可調(diào)支承的定位、輔助支承的定位。固定支承形式的定位，可分為支承釘和支承板兩種形式，支承釘利用頂面支承工件，只限制一個(gè)自由度，常用于大批量、磨損快和經(jīng)常要修理的地方。短的支承板限制一個(gè)自由度，長(zhǎng)的支承板限制兩個(gè)自由度，用于較大的精基準(zhǔn)平面定位。自位支承可以隨著工件的定位表面可以調(diào)整，只限制一個(gè)自由度，常用于毛坯表面的定位?？烧{(diào)支承的頂部位置是可以調(diào)整的，一般用于粗基準(zhǔn)的定位，也常用于一些不規(guī)則工件的定位。輔助支承的定位，是在工件已經(jīng)定位完成，不限制工件的自由度，只能提高工件的剛度。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要充分考慮工件形狀，要限制幾個(gè)自由度，選擇適當(dāng)?shù)闹С行问?。②?jiǎn)述機(jī)床夾具通過(guò)外圓表面定位的工件夾具。通過(guò)外圓表面定位的夾具有卡盤和V型塊等，卡盤主要用于加緊工件的外圓表面，這種夾具的精度都由生產(chǎn)廠家來(lái)來(lái)保證，在裝夾工件要夾穩(wěn)外圓表面，V型塊也是用于定位外圓表面，由它的制造精度來(lái)保證定位精度，也是屬于機(jī)床的附件。③簡(jiǎn)述通過(guò)一面兩銷定位的工件夾具。一面兩銷定位屬于完全定位，常用于箱體和蓋板類零件的定位，一個(gè)圓柱銷，另一個(gè)是菱形銷，菱形銷的長(zhǎng)軸與兩銷的連線垂直，工件在夾具上定位后再夾緊。④簡(jiǎn)述機(jī)床夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)心軸定位的夾具。定位心軸的外圓做成小錐面，在定位時(shí)就是用錐面來(lái)夾緊的，將加工工件通過(guò)敲入或者壓入心軸，產(chǎn)生彈性變形，通過(guò)彈性變力將工件夾緊。它能很好地保證相連件的同軸關(guān)系，并且由于錐面心軸的端部有螺紋或螺釘孔可以使心軸在錐套內(nèi)軸向鎖緊。它的優(yōu)點(diǎn)是能更好地保證相連件的同心，但由于錐度心軸一般是靠錐面產(chǎn)生摩擦力來(lái)傳遞扭矩，因此錐面心軸不能傳遞太大的扭矩，因此它一般用于高速輕載傳動(dòng)精度高的場(chǎng)合，提升機(jī)床加工的工作效率。⑤利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點(diǎn)。利用計(jì)算機(jī)輔助建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，建立各種標(biāo)準(zhǔn)定位元件，建立典型的夾具庫(kù)和標(biāo)準(zhǔn)化夾具，建立用戶使用庫(kù)，多在實(shí)踐中汲取經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。

三、機(jī)械加工中常用的工裝夾具

（1）卡盤?？ūP屬于通用工裝夾具，用于定位外圓，常用在車床中加工各類零件，加工的效率也很高。

（2）T 槽工作臺(tái)。它主要用來(lái)固定平面類工件的，很多機(jī)床設(shè)備的工作臺(tái)就是這種，裝夾工件很方便。

（3）平口鉗。它是銑床的附件，主要用鉗口的一面來(lái)定位，再用夾緊力夾緊，也常用在其它設(shè)備上的加工。

（4）彈簧夾套/夾筒。這種工具中可以用各種規(guī)格的刀具，使用它非常的方便實(shí)用，常用于一些小零件的加工。

四、工件在空間坐標(biāo)中六點(diǎn)定位原理

工件在空間中具有六個(gè)自由度，即沿三個(gè)坐標(biāo)軸移動(dòng)的自由度和繞三個(gè)坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度。要完全確定工件的位置，就必須就要限制工件的自由度。通過(guò)六個(gè)支撐點(diǎn)來(lái)分別限制工件的六個(gè)自由度，可以分以下幾種。

（1）完全定位。工件的六個(gè)自由度全部被夾具中的定位元件限制的定位方式稱為完全定位。

（2）不完全定位。根據(jù)工件加工要求不同，只需對(duì)工件的部分自由度進(jìn)行限制的定位方式稱為不完全定位。

（3）欠定位。在工件加工中，有些本應(yīng)定位的自由度未被限制，這種定位方式稱為欠定位。

（4）過(guò)定位。在工件加工時(shí)，有些本不應(yīng)定位的自由度被限制了，這種定位方式稱為過(guò)定位。

五、夾具智能化和自動(dòng)化的發(fā)展

隨著工件的精度要求越來(lái)越高，生產(chǎn)效率要求越來(lái)越高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，其發(fā)展方向是柔性、模塊化、精密、標(biāo)準(zhǔn)及智能化。普通的工裝夾具滿足不了機(jī)器人自動(dòng)化的要求。自動(dòng)化夾具工件的安裝和拆卸都是由機(jī)械人來(lái)控制的，在這里就需要考慮它的裝拆，工件的精確定位由夾具保證。目前的夾具研發(fā)方向朝智能工裝發(fā)展，也就是在夾具上應(yīng)用到液壓驅(qū)動(dòng)或者氣壓驅(qū)動(dòng)或者機(jī)電一體。在夾具中安裝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，把數(shù)據(jù)反饋給機(jī)器人，再糾偏或者進(jìn)行補(bǔ)償，再有緊急情況下是能感知，避免發(fā)生事故。

六、結(jié)語(yǔ)

不管是普通夾具還是智能夾具，要盡量保障夾具的通用性能，這樣可以降低夾具的成本，向夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化邁進(jìn)，才能提高機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)機(jī)床夾具的周期，從而使夾具行業(yè)得到發(fā)展，促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)整體發(fā)展。