淺談機床夾具的發(fā)展趨勢

郭旭桐 張?zhí)忑?/p>

摘要：在機械制造業(yè)中，機床夾具有著廣泛的應用，機床夾具與機床、刀具、工件等零件共同構(gòu)成了機械制造的工藝系統(tǒng)。根據(jù)工藝要求，可快速實現(xiàn)工件定位、夾緊等操作，并在加工過程中保持定位精度，為了提高機械設備的生產(chǎn)效率，本文分析了機床夾具使用中存在的問題及發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：機床夾具;發(fā)展趨勢

1 機床夾具的功能

機床夾具是機床的重要組成部分，是機械零件生產(chǎn)過程中的主要設備。在機床夾具的應用過程中，夾具的功能主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 控制工件的精度

在制造過程中，精度是影響工件生產(chǎn)水平的重要因素。夾具可以確保零件的位置是固定的，零件不會隨意運行，從而保證零件的精度。

1.2 提高生產(chǎn)效率

在機床加工生產(chǎn)過程中，如果工件材料自由運行，則需要不斷調(diào)整其位置，容易對機床的加工和生產(chǎn)產(chǎn)生很大的影響，降低效率。在制造過程中，夾具的使用可以大大提高生產(chǎn)效率，特別是在機床生產(chǎn)過程中，夾具可以用來輔助，這對于同時生產(chǎn)多個工件非常有幫助。

1.3 擴大機床生產(chǎn)范圍

擴大機床生產(chǎn)范圍是提高機床生產(chǎn)效率的重要途徑。夾具是機床生產(chǎn)過程中不可缺少的組成部分，在機床生產(chǎn)過程中使用夾具可以改造機床零件，從而實現(xiàn)各種工件的生產(chǎn)。

1.4 降低勞動強度

在機床生產(chǎn)過程中使用夾具可以減少手工對準的工作量，降低手工勞動強度，保證生產(chǎn)過程的安全。

2 機床夾具的應用現(xiàn)狀

刀具夾具是加工設備中不可缺少的組成部分，是加工過程中較為活躍的因素，它對產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和成本有很大影響。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床發(fā)展迅速，與之配套的數(shù)控機床夾具也在不斷地更新，我國數(shù)控機床的發(fā)展已經(jīng)具有了巨大的規(guī)模。在工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控機床占有比較大的份額，并逐步擴大。然而，數(shù)控機床的相應夾具卻沒有得到足夠的重視，國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)重視傳統(tǒng)夾具，但對新型數(shù)控機床的夾具知之甚少，企業(yè)可以根據(jù)自己的生產(chǎn)特點選擇不同類型的夾具。我國主要分為兩類：通用夾具和特殊夾具，但是，專業(yè)化程度較高的企業(yè)大多采用專用夾具和可調(diào)夾具，從這個角度來看，企業(yè)中多種夾具并存，但使用夾具的重點不同。而在國內(nèi)較大型的工廠中，夾具的更換速度較快，更換后的夾具的磨損程度不是很嚴重，導致生產(chǎn)成本的增加。同時，數(shù)控機床、成組技術(shù)、加工中心和柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新型加工技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應用對機床夾具提出了更高的要求。例如，它們可以快速應用于新產(chǎn)品，縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，適用于可精密加工的高精度機床夾具，適用于各種現(xiàn)代制造技術(shù)的新型機床夾具，可采用液壓動力源的高效夾緊裝置，可提高機床的標準化程度?？傮w上采用先進的生產(chǎn)設備，但配備了相對落后的生產(chǎn)夾具，這大大降低了機械設備的生產(chǎn)效率。這是目前我國大型企業(yè)普遍存在的問題，究其原因，在于企業(yè)對新引進的數(shù)控機床認識不透，對數(shù)控機床缺乏深入的認識和統(tǒng)一的研究，不能跳出普通機床的生產(chǎn)模式。

3 數(shù)控機床夾具的發(fā)展趨勢

在機械設備的制造過程中，夾具是不斷更新的，它是根據(jù)機械部件的具體結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)過程等確定的。因此，在夾具設計過程中，應注意以下幾個方面。

3.1 定位機構(gòu)的發(fā)展趨勢

定位是工件生產(chǎn)過程中的重要組成部分。通過定位可以精確地控制工件的質(zhì)量。在工件生產(chǎn)過程中，根據(jù)六點定位原理對工件進行定位。精確定位是提高工件生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵途徑。如果能夠控制工件的六個自由度，則可以實現(xiàn)工件的精確和完全定位。在生產(chǎn)過程中，存在幾種常見的定位情況：第一，平面結(jié)構(gòu)由1-3個支承銷定位;第二，用于圓柱孔結(jié)構(gòu)、短圓柱銷、長圓柱銷、兩個短圓柱銷的定位;第三，用于工件以外，圓柱形結(jié)構(gòu)通常由一個短V形銷和兩個短V形銷定位。第四，在定位錐孔時，通常使用固定銷和浮動銷來輔助定位，在定位過程中，如果工件的六自由度受到限制，則稱之為完全定位，但如果六自由度不受控制，且受限制的自由度被兩個或多個約束反復限制，則稱之為過定位，當工件的剛度較差時，需要對其進行定位，否則在家具緊固的過程中，刀具會產(chǎn)生變形。

3.2 夾緊機構(gòu)的發(fā)展趨勢

夾具的性能不僅體現(xiàn)在定位上，還體現(xiàn)在夾緊機構(gòu)的性能上，夾緊機構(gòu)的可靠性和可操作性是評價夾具性能的重要指標，在夾緊結(jié)構(gòu)的設計過程中，應滿足幾個條件。首先，夾緊必須確保準確和可靠的定位，夾緊過程不會對定位造成損傷。其次，夾具和工件的變形必須控制在允許范圍內(nèi)。第三，夾緊機構(gòu)必須安全可靠，具有足夠的剛度和強度。如果是手動夾具，則應確保自動鎖定。如果是移動式夾具，則應有聯(lián)鎖保護裝置。第四，夾緊機構(gòu)必須安全、省力、快速、方便，在夾具結(jié)構(gòu)設計過程中，夾緊力、夾緊力的大小、方向以及作用點都是直接影響夾具效果的因素，在夾具使用過程中，還應注意這些參數(shù)的控制，首先，控制夾緊力的方向，保證夾緊力的作用。在夾緊方向上，一般主夾緊力垂直于第一基準面，為了減少生產(chǎn)過程中由外力引起的變形，應盡可能減小夾緊力，其次，應確定力的作用點，夾緊力的作用點應與支撐點保持點對點的對應，第三，確定夾緊力的大小，夾緊力不能太大，也不能太小，太大就會導致工件變形，太小就會導致工件松動，所以在確定夾緊力時，工件和夾具應視為一個統(tǒng)一的系統(tǒng)，最后，對切削力和夾緊機構(gòu)的具體尺寸進行了參數(shù)計算。得到夾緊力。

3.3 動力裝置的發(fā)展趨勢

動力裝置主要有以下幾種：一、氣動夾緊裝置，主要采用壓縮空氣作為動力源，壓縮氣體的粘度相對較小，不會造成污染，但夾緊力比液壓裝置小，結(jié)后尺寸較大，有較大的噪聲污染;二、液壓夾緊裝置。該裝置的結(jié)構(gòu)原理與氣動裝置相似。該裝置結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定、噪聲低。適用于切削力，氣液夾緊裝置主要以壓縮空氣為動力，油為傳動介質(zhì)氣動和液壓裝置具有將壓縮空氣產(chǎn)生的動力轉(zhuǎn)換為液體壓力以供應夾具的夾緊缸的優(yōu)點。

3.4 高強度、高剛性、高精度發(fā)展

為了提高工作效率和生產(chǎn)率，縮短工作時間，工件的加工正朝著大批量、高速化的方向發(fā)展，操作過程復雜且集中，需要同時完成多個步驟和過程，工件的切削力、尺寸和方向不同，需要不斷調(diào)整。數(shù)控機床夾具只有具有較高的強度和剛度，才能滿足工件的精密加工要求，在工業(yè)生產(chǎn)中，隨著對工件精度的要求，夾具精度得到了提高，工件精度的提高是現(xiàn)代科學技術(shù)飛速發(fā)展的結(jié)果。精密專業(yè)夾具主要用于部分高端企業(yè)，精確測量各種長度、直徑、寬度等，以減少誤差，數(shù)控機床的夾具精度已達到人眼無法識別的微米，通用精密夾具制造企業(yè)屬于精密儀器制造企業(yè)。

綜上所述，機床夾具是機床生產(chǎn)過程中的重要工具。它能固定工件，提高工件質(zhì)量。在機床夾具的使用過程中，必須注意夾具結(jié)構(gòu)設計、夾具夾緊力、動力裝置等的綜合設計，以提高夾具的性能。

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（作者單位：沈陽航達機載設備有限公司）