零件加工中的機床夾具設(shè)計作用

孟祥飛 張繼國

摘要：在制造企業(yè)生產(chǎn)大批量的零部件時，夾具的設(shè)計和使用具有非常重要的意義。夾具在零部件加廠中的應(yīng)用大大提高了零件的質(zhì)量和加下精度，減少了加工人員的工作量。本文將對機床夾具在零件加工中的作用進行分析闡述。

關(guān)鍵詞：零件加廠；機床夾具；特點作用

夾具是裝夾工件的一種工藝設(shè)備，普遍應(yīng)用于機械制造的各個過程，比如說裝配、焊接、削銑加下、焊接檢測等等。所謂機床夾具就是指在金屬切削機床上所使用的夾具。機床夾具與零部件的加工精度、加工質(zhì)量以及零件的加工成本都有著密不可分的聯(lián)系。因此，機床夾具的設(shè)計對制造產(chǎn)業(yè)具有極其重要的意義。

一、機床夾具在零件加工中的作用

對零件進行加工時，為了滿足加工需求，必須要保障待加工件相對于刀具以及機床處于正確的加工位置，從而保證工件在加工過程中不受一些外力因素的影響而發(fā)生位移。所以，在加工前，做好待加工件的裝夾工作十分必要。目前，工件夾裝主要有兩種方式。一是，將待加工件直接安放在機床工作臺上或者裝夾在花盤上。二是，運用專業(yè)夾具將工件裝夾定位。由于第一種方法，實施過程過于繁瑣，并且對細節(jié)要求十分嚴格，效率過低，使用的比較少。制造企業(yè)普遍使用的是第二種裝夾方法，即用夾具夾裝工件。夾具的應(yīng)用具有以下幾點作用：

（一）提高加工效率

夾具裝夾，不用對待加工零件劃線定位找準，有效的節(jié)省了輔助工作的時間，顯著提高了操作工的工作效率。其次，經(jīng)過夾具的裝夾之后，零件的剛性有了一定的改善，在由原來的人工手動進刀鉆孔變成現(xiàn)在機械自動地進刀鉆孔，特別是在加大切削量，鉆削大直徑內(nèi)孔的時候，也不會對工件造成加工傷害，產(chǎn)生變形等缺陷。再有，可以應(yīng)用多件、多工位進行工件夾裝，進一步加快了加工速度，有效地壓縮了加工周期。

（二）提高加工精度

采用夾具進行工件定位裝夾，工件的位置相對比較準確，位置精度由夾具統(tǒng)一確定，因而不管是誰來操作，技術(shù)水平怎么樣，都對工件的質(zhì)量影響不大，使同一批次的零部件的加下質(zhì)量趨于同一等級，為加工后的零件能達到互換位置精度提供了保障。這足以說明，夾具的精度完全可以影響機床對于零部件的加工精度。

（三）擴大機床使用范圍

夾具的設(shè)計使用改變了機床只能加工一種工序的加工方式，它可以使同一臺機床具有不同功能，加大了機床的使用范圍。具體來說，在一臺普通車床上安裝滾壓夾具，就能使其具有磨床的作用，提高下件的加工精度。另外，對于特小件、特大件、偏心件、凹凸形件、薄壁件、細長件、曲面件等等這些相對比較特殊的加工件，只能依靠夾具才能進行零件加下。例如，通過真空吸盤夾具對高精度的薄片進行加工，運用偏心夾具對偏心工件進行加工，運用曲面夾具對曲面工件進行加廠，諸如此類，大大提高了機床的使用局限性。

（四）有效降低加工成本

夾具的使用對操作工人要求的技術(shù)水平不是很高，這就大大降低了由于技術(shù)水平而產(chǎn)生的工件報廢率，從而降低了生產(chǎn)成本。當然，夾具設(shè)計肯定會產(chǎn)生一定的費用，但從長遠考慮，分攤在每一個工件上的成本與其提高效率而降低的加下成本來比較，幾乎是可以忽略不計的。

（五）有利于舊機床的改造

機床夾具的標準化、自動化、可調(diào)節(jié)化設(shè)計解決了陳舊機床的設(shè)備改造的難題。傳統(tǒng)機床由于精密性很低，只要加工工件稍許有些改變，就得對工藝設(shè)備進行大換血，隨之而來的費用過高，很多企業(yè)根本無法承擔，所以夾具的設(shè)計就顯得尤其重要。

（六）使機械加工行業(yè)智能化

當代機械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展普遍追求生產(chǎn)自動化，而高效的機床夾具為之提供了可能性。通用可調(diào)夾具的設(shè)計減少了夾具設(shè)計、制造的工作量，為大批量的零部件加工創(chuàng)造了先決條件，提高了機床的生產(chǎn)效率。自動化夾具的設(shè)計生產(chǎn)更是制造業(yè)一項突破性的改革，比如說電動分度頭、動力卡盤、液壓和氣動工夾具等。再有，數(shù)控機床上的通用液壓夾緊裝置采用氣動和液壓以及電動自定心卡盤的結(jié)構(gòu)，提高了機床的自動化程度。由此可以看出，夾具的設(shè)計具有一定的實用性，對機械加工行業(yè)今后的發(fā)展也具有深遠的影響。

二、機床夾具應(yīng)用實例分析

如圖l所示，這是個在銑床上進行套筒鍵槽加下的實例，對夾具進行設(shè)計的主要步驟如下：（1）對待加廠件進行廠藝分析：A、鍵槽寬度6mm由鍵槽銑刀加廠。B、鍵槽兩側(cè)的對稱平面與Φ45h6的圓柱面的對稱度偏差為0.05mm，平行度偏差為0.lOmm。C、鍵槽深度為8mm。（2）確定定位方案，如圖2所示選用V形塊和支承套筒進行定位。其中V形塊是該夾具最主要的定位元件，自由度設(shè)計在z軸30°方向，對套筒的四個不定度進行限制。同時該元件是國家標準件，減少了其設(shè)計制造的難度。（3）對夾緊機構(gòu)進行設(shè)計，采用移動長v形塊，和偏心輪機構(gòu)、以及偏心輪支架組成套筒的夾緊機構(gòu)；（4）夾具輔助元件及夾具體的設(shè)計；（5）確定夾具設(shè)計方案，實施夾具加工，經(jīng)過計算確定設(shè)計方案是否能夠滿足工件的約束條件，判斷各種約束的支反力，驗證夾緊力是否過度。

三、結(jié)語

機床的機械加下產(chǎn)業(yè)正穩(wěn)步向著智能化、精密化發(fā)展，隨著新材料、新工藝的出現(xiàn)，高精密的夾具設(shè)計也應(yīng)運而生。應(yīng)用夾具進行裝夾，具有結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、操作方便等特點，保證了機床的加下質(zhì)量和生產(chǎn)效率，對降低生產(chǎn)成本，有效提高企業(yè)效益都有很大幫助。各制造企業(yè)以及相關(guān)研發(fā)人員要給予夾具設(shè)計應(yīng)有的重視，加大高效夾具的生產(chǎn)和研發(fā)力度，為機械加工行業(yè)的智能化、自動化提供有效保障。

參考文獻：

[1]李作麗.球頭銑削切削力預測模型的解析計算[J].山東科技大學學報，2014.

[2]張向陽.金屬機械加工工藝之我見[J].科技與企業(yè)，2016