機(jī)床夾具設(shè)計(jì)過程中的問題思考

呂明

（寧波技師學(xué)院，浙江 寧波 315032）

一般來說，生產(chǎn)任何機(jī)電產(chǎn)品，都離不開機(jī)床夾具，其設(shè)計(jì)質(zhì)量在一定程度上決定著工件的質(zhì)量，同時(shí)會影響到工件的生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本。對于機(jī)電產(chǎn)品的制造行業(yè)而言，需要充分意識到機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的重要性，夾具盡量要簡單，并容易制造、裝配、檢驗(yàn)、維修等，同時(shí)還要考慮到操作方便、使用安全等因素。鑒于此，本文主要分析了機(jī)床夾具設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的問題。

一、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的作用

用夾具裝夾工件時(shí)，工件相對于刀具及機(jī)床的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致，其加工精度更高而且穩(wěn)定。同時(shí)使用夾具裝夾工件方便快速，工件不需要劃線找正，可顯著地減少輔助工時(shí)；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，可加大切削用量，進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率。大大降低工人的勞動強(qiáng)度。

二、機(jī)床夾具的分類

機(jī)床夾具按照用途可以分為通用夾具和專用夾具。通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。這類夾具特點(diǎn)是適應(yīng)性廣，生產(chǎn)效率低，主要適用于單件、小批量的生產(chǎn)中。專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設(shè)計(jì)的夾具。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設(shè)計(jì)制造周期較長、制造費(fèi)用也較高，當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，夾具將由于無法再使用而報(bào)廢。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。而我們專業(yè)同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中往往都要針對某一零件進(jìn)行專業(yè)夾具設(shè)計(jì)。

三、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

（一）明確設(shè)計(jì)要求，看懂設(shè)計(jì)任務(wù)書

在畢業(yè)設(shè)計(jì)前期，指導(dǎo)教師會下發(fā)相應(yīng)的設(shè)計(jì)任務(wù)書和原始零件圖。任務(wù)書上面已經(jīng)明確設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)時(shí)間，我們要根據(jù)原始零件圖進(jìn)行認(rèn)真分析和收集相關(guān)資料，這其中包括零件的生產(chǎn)批量，看懂零件圖樣及技術(shù)要求，明確加工工藝規(guī)程和確定夾具類型和夾緊機(jī)構(gòu)等。

1.零件的生產(chǎn)批量。夾具結(jié)構(gòu)的合理性及經(jīng)濟(jì)成本都與批量有著密切的關(guān)系，機(jī)械零件按期生產(chǎn)方式又分為大量生產(chǎn)、中批量生產(chǎn)和單件小批量生產(chǎn)。我們同學(xué)在根據(jù)實(shí)際情況明確生產(chǎn)類型，不能單一就產(chǎn)量而論。大量生產(chǎn)時(shí)我們要采用自動化、集成化程度高氣動、液壓或者其他機(jī)動夾具，往往這類夾具機(jī)構(gòu)也相對復(fù)雜。而單件生產(chǎn)是說每種產(chǎn)品只生產(chǎn)一件或幾件，而且不再重復(fù)投產(chǎn)或不定期地重復(fù)投產(chǎn)。如各種試制產(chǎn)品、機(jī)修零件、某些專用量具、夾具、模具等的生產(chǎn)屬于這一生產(chǎn)類型。

2.工件圖樣及工序圖。加工工件圖樣是夾具設(shè)計(jì)的重要資料之一，它給出了工件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、材料、表面粗糙度及其他技術(shù)要求等，往往畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，原始零件圖中也會出現(xiàn)漏標(biāo)、錯標(biāo)尺寸的現(xiàn)象，這就要求我們能看懂圖樣，并發(fā)現(xiàn)錯誤及時(shí)更正。當(dāng)然為了更直觀的看懂負(fù)責(zé)圖樣的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)，也可建議學(xué)生通過繪圖軟件直接生成三維圖樣，這樣更加直觀，方便增強(qiáng)圖形的立體感。并根據(jù)圖樣來明確所用夾具加工工件的工序尺寸、工序基準(zhǔn)、加工表面、工序加工精度要求等等，是設(shè)計(jì)夾具的主要依據(jù)。

3.編寫機(jī)械加工工藝規(guī)程。加工工件工藝規(guī)程，表明了該工序所使用機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)、性能、規(guī)格和精度，所使用的量具的精度等級，刀具和輔助工具等的型號，規(guī)格，還標(biāo)明了該工序的加工余量、切削用量、工步安排、工時(shí)定額及同時(shí)加工的工件數(shù)目等，這些都是確定夾具的尺寸、類型、夾緊裝置以及夾具與機(jī)床部分結(jié)構(gòu)尺寸的主要依據(jù)。我們提前準(zhǔn)備好夾具用的各種標(biāo)準(zhǔn)、工藝規(guī)定、典型夾具圖冊和有關(guān)夾具的設(shè)計(jì)指導(dǎo)資料等，了解企業(yè)制造和使用夾具的生產(chǎn)條件與技術(shù)現(xiàn)狀，以便所設(shè)計(jì)的夾具能夠適合企業(yè)實(shí)際需求，又能結(jié)合本專業(yè)實(shí)際情況的合理部分。

4.明確定位方案，選擇定位元件。根據(jù)工件的六點(diǎn)定位原理，分析工件圖樣上所規(guī)定的定位方案是否可取，是否應(yīng)提出修改意見或提出新的方案，并在和有關(guān)指導(dǎo)老師協(xié)商后確定工件的定位，這也是夾具設(shè)計(jì)的重中之重，一旦定位方案出現(xiàn)原則性錯誤，可以直接確定本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是失敗的。方案一旦確定后，根據(jù)定位基準(zhǔn)面的形狀，選取相應(yīng)的定位元件，確定尺寸精度和配合工差。用于平面定位的定位元件有支撐釘、支撐板和可調(diào)支撐等，用于內(nèi)孔定位的定位元件有定位銷和定位心軸等，用于外圓柱面定位元件有V 型架或定位套等等，我們要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選取。

5.明確夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)。確定好定位元件之后，我們還要確定工件的夾緊方案和設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)，計(jì)算所需的夾緊力。夾緊機(jī)構(gòu)，應(yīng)保證工件夾緊可靠安全，不破壞工件的定位及夾緊表面精度和粗糙度的同時(shí)，夾緊裝置的復(fù)雜程度，也要和工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)，在大批量生產(chǎn)中，盡量采用省力高效的夾緊裝置，在小批量的生產(chǎn)中采用夾具的目的主要是保證加工質(zhì)量和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能，因此對夾緊裝置的要求主要是加工質(zhì)量，其次是效率問題，必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行夾緊力的簡單估算。

（二）確保繪制夾具圖樣的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化

在機(jī)床夾具的圖樣繪制過程中，必須確保繪制夾具圖樣的科學(xué)化、和標(biāo)準(zhǔn)化。如繪制的零件圖的投影與總圖的投影位置不相符，無法讀圖和校圖，這樣極易造成誤解，甚至造成不必要的錯誤，那我們在指導(dǎo)學(xué)生繪圖過程中要注意以下幾點(diǎn)；1.繪圖比例應(yīng)盡量選取1:1 比例，以便使圖形有良好的直觀性和觀察力。如被加工工件的尺寸過大，那么夾具裝配圖呢，可以按照1:2 或者1:3 的比例適當(dāng)?shù)目s小，如果被加工工件尺寸過小，裝備圖也可以按照2:1?；?:1 的比例適當(dāng)?shù)姆糯螅傊?，在夾具裝配圖中，視圖的布置也應(yīng)盡量符合國家制圖標(biāo)準(zhǔn)。2.在能清楚表達(dá)夾具內(nèi)部結(jié)構(gòu)和各元件位置關(guān)系的情況下，試圖的數(shù)目要盡可能的要少，夾具裝配圖的主視圖應(yīng)取操作者實(shí)際工作時(shí)的位置，以便于夾具裝配。3.繪制裝配圖的順序是先用雙點(diǎn)劃線，繪制工件的輪廓，外形和主要表面的幾個(gè)視圖，并用網(wǎng)紋線表示出加工余量，圍繞工件幾個(gè)視圖，依次繪制出定位元件、夾緊機(jī)構(gòu)、對刀原件以及其他元件。最后，繪制出夾具體及連接元件等。4.在裝配圖中還要畫出明零件的明細(xì)欄和標(biāo)題欄，寫明夾具的名稱，零件明細(xì)欄上所規(guī)定的內(nèi)容必須要按照標(biāo)準(zhǔn)。

（三）圖樣中公差的標(biāo)注要細(xì)化

在實(shí)際夾具繪圖過程中，比如在裝配體由多個(gè)零件組成，現(xiàn)在要求總長度公差，對零件沒要求，這時(shí)零件圖必須要標(biāo)公差嗎？單件加工時(shí)，裝配圖標(biāo)注總長度公差，零件圖可以不標(biāo)注公差，由工藝保證裝配最終公差要求。大批量加工時(shí)，分為兩種情況。一是零件圖相應(yīng)尺寸必須標(biāo)注公差，并且滿足裝配公差要求；二是，當(dāng)形成裝配公差的零件較多時(shí)，因?yàn)槔鄯e公差造成零件加工困難，或累積公差超過裝配公差，需要某個(gè)零件相應(yīng)尺寸必須“配做”，在設(shè)計(jì)圖紙上必須要標(biāo)明、注明，由工藝具體實(shí)施。對于和滾動軸承配合的零件只需要標(biāo)注與軸承配合零件的配合公差即可。1.一般情況下，夾具的尺寸公差取工件相應(yīng)尺寸公差的1/3--1/5。2.夾具的相互位置公差取工件相應(yīng)的相互位置公差的1/3--1/5。3 當(dāng)加工未注公差時(shí)，夾具一般可取±0.1mm。4.未注形位公差的加工面按照GB/T1184--1996 中形位公差值的規(guī)定，查相應(yīng)形位公差對應(yīng)的表格確定。

（四）夾具零件是否都要是非標(biāo)件

設(shè)計(jì)過程中，我們是否要把所有零件都設(shè)計(jì)成非標(biāo)零件？大可不必，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)加工結(jié)構(gòu)相同或相似的系列產(chǎn)品零件夾具時(shí)，為了降低生產(chǎn)成本，提高夾具的利用率，往往會把夾具設(shè)計(jì)為只更換某一個(gè)或幾個(gè)零件的通用型夾具，這樣就可以大幅提高夾具的利用率。如為了使定位件能夠順利拆下來，可以在定位件中心設(shè)計(jì)一螺孔，用一螺桿擰入螺孔內(nèi)，定位件就能順利地被頂出。

結(jié)束語：夾具設(shè)計(jì)時(shí)，不同的夾具類型遇到的問題也不盡相同，我們要根據(jù)實(shí)際情況而定。但是無論何種機(jī)床夾具，在設(shè)計(jì)過程中，必須了解機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)，努力做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)不足，及時(shí)改進(jìn)，設(shè)計(jì)出符合現(xiàn)代企業(yè)需求的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。