淺談鎖體夾具設計一例

魏焱

摘 要：本文主要介紹鎖體3025016.003 REV-X04的夾具。在機械大批量的加工中，夾具是不可缺少的裝置。在機床技術向高速、高精、智能、環保方向發展的帶動下，夾具的設計和制造技術也隨著向高精模塊化和組合通用化的經濟方向發展。在進行機械加工和具體的使用時，還應根據所掌握的夾具的基本原理及實際工作經驗，力求把這一工作做得更仔細、更扎實一些，以便為機械加工和完工檢驗工作打好基礎，減少失誤和返工，不留隱患。

關鍵詞：夾具；自由度

1 引言

夾具有很多種，不同的工種，不同的機床，在夾具的設計和使用上都有著不同方法。比如車夾具、銑夾具、鉆模、拉夾具、焊接夾具、裝配夾具等。但是，在夾具的設計和使用上，都有著同樣的原則：

（1）定位準確可靠，盡量避開分模線，且與設計基準和檢驗基準統一

（2）夾緊力要牢靠

（3）裝卸方便快捷

（4）出屑順暢

（5）銑夾具還要考慮對刀裝置

（6）便于裝夾在機臺上

（7）足夠的剛性

（8）易損件更換方便

（9）重復定位的可靠性

（10）經濟實用性強

另外，夾具的形式與批量的大小也有很大的關系。

2 鎖體夾具設計

2.1 分析

通觀鎖體3025016.003 REV-X04圖紙可以看出要加工的面有四個。其中B基準面對面的Φ1.52孔的孔位，相對來說要求不是很高，可以單獨加工。其余三個面必須在一次裝夾完成加工，因為A基準面上的兩個4-40UNC-2B螺紋孔的位置度，及兩C基準面上的外形銑削的相似度和2-Φ3.251孔的位置度，兩次裝夾在技術要求上難以加工，所以要一次裝夾完成所有的加工。

零部件的加工要分成兩部分，粗加工和精加工。在粗加工過后不能急于精加工，因為在粗加工后，就使得金屬變形，因而產生了大量的機械功，而這些機械功大部分以熱能的形式散失，仍然有10%的機械功以位能的形式儲存在金屬內部，其表現為大量的金屬原子偏離原來的平衡位置而處于不穩定狀態。因此，在金屬內各部分之間就有力的作用，以恢復到原來的狀態。這種在外力消除后仍然保留在金屬內部的力就是內應力。內應力對于夾具而言是有害的。它可以使夾具變形、開裂和腐蝕性降低，使得夾具降低抗負載能力。

為了防止夾具變形、開裂和腐蝕性降低，抗負載能力降低，要進行人工或震動時效處理。

在精加工完成，組裝好夾具后，還要進行夾具的防銹處理，不能因生銹而影響夾具精度。

2.2 選擇夾具材料

在滿足機械加工所需剛性的同時，選用夾具材質時，盡可能的經濟和易于購買。由鎖體3025016.003 REV-X04的圖紙和毛坯實物（見圖2）可見，要加工的零件，其一重量比較輕，其二要切削的部分也比較少。所以選用了45#鋼。45#鋼屬于中碳鋼，須經調質后使用。45#鋼經調質后具有良好的綜合力學性能，既具有較高強度，又具有較好的塑性和韌性。所以45#鋼是做夾具的經濟實用性的材料。

2.3 組成夾具的零部件

底座是用于夾具與四軸連接的部件，用螺絲固定在四軸上。四軸的使用減輕了操作工的勞動力，解決了孔的對稱度和外形的形狀度。

支撐板是夾具的重要部件，與底座和加強筋相連接，用于安裝所加工的零件及擋塊、定位塊、活動塊和壓板。支撐板的寬度不宜過寬，最好與加工好的零件的寬度一致，這樣既有利于觀察，又便于排屑，還可以在支撐板上對刀。

定位塊是螺絲帶動左右活動的，用于零件的定位，控制Y正負兩個方向的自由度。定位塊可以手動旋轉螺絲就能輕松完成裝卸動作，不必使用扳手，所以解決了裝夾工件的慢、煩、累的問題，實現了夾具的高效性。經過長期的使用可知，由于定位塊經常與加工零件接觸，所以定位塊很容易損壞。所以在加工定位塊時，可以多加工數個，以備不時之需。

壓板是固定零件的部件。由于要加工的部分較少，銑削力不大，用一個壓板足夠可以承擔的了加工力了。

2.4 夾具的安裝

它的安裝方法是：將A基準面與支撐板緊靠，控制Z負方向的自由度，再將B基準面與擋塊靠緊，控制其X正向自由度，再Y向前后小幅度移動，與此同時旋動螺絲，帶動定位塊頂2-Ф3.251孔的缺口部分，直到定位塊頂住缺口，零件不得在Y向前后移動，其定位塊是控制Y正負方向和X負方向的自由度，最后在A基準面對面的圓弧上壓壓板，控制Z正方向的自由度。這樣就完成了裝夾（見圖3）。

安裝要點：

1、在安裝前要把鎖體上的A、B兩基準面修磨平整（毛坯表面有噴砂處理），不得有高低不平的凸點。如果A、B兩基準面上存在不平整的地方，其一，裝夾不牢靠，會導致滿足不了加工切削力而報廢，其二，因夾具與零件之間存在間隙，而導致加工尺寸達不到圖紙要求報廢。

2、在安裝時，凡是與零件接觸的面上不得有鐵屑及其他雜物，保證安裝面的清潔。

3、定位塊與所安裝的零件之間的間隙，要控制到恰到好處，這是一安裝難點。也就是，安裝完成時，零件相對定位塊是靜止的。定位塊的螺絲就是控制這一間隙的，如果螺絲沒有旋到位，零件就會在定位塊之間有Y向的移動，就是Y向的自由度沒有控制，則是欠定位，導致所加工的零件不對稱而報廢。如果螺絲旋的太緊，雖然零件相對定位塊是靜止的，但是定位塊會把零件撬起，零件A基準面與夾具成一定的角度，這屬于裝夾錯誤，也叫過定位。要想解決這一問題，必須要讓操作工熟練這一安裝過程，找安裝手感。

4、到了安裝的最后一步，也就是壓壓板。雖然毛坯的余量不多，要加工的切削力也很小，但是壓緊力也不能過小。同時壓緊力也不能過大，壓緊力過大，會導致壓板螺絲的使用壽命將會縮短，帶來加工成本增加。

總之，看似安裝零件很簡單，經過長期的實際加工經驗來看，由于安裝不到位而導致工件報廢的數目，也相當大。所以在加工前期要對操作人員進行培訓，以達到因裝夾而報廢的數目降到最低。

3 結 語

任何夾具都不可能一次性做到十分完美，夾具的改善都是從實際加工中找到不足的地方，進行完善。由于能力有限，只找到了不足，無法進行完善，還請專業人士給予指點。

鎖體3025016.003 REV-X04夾具的缺陷：

1、安裝時的定位問題。定位塊螺絲要控制在不松不緊的狀態，松緊度要恰到好處，這是一個難點。

2、有的因為刀具的損壞而導致報廢，再加上操作人員沒有看到就急于拆下，這樣的報廢也可以返工，以減少率。但是此夾具只能一次性裝夾完成加工，對于需要返工的零件不能進行加工。因為此夾具二次裝夾精度完全沒有。這一缺陷是最值得完善的，解決了這一問題，同時也大大解決了公司的成本。

工裝夾具解決了周期性批量生產零件的裝夾問題。本文也只是拋磚引玉，簡單的介紹了鎖體3025016.003 REV-X04的夾具，本夾具還有很多不足的地方，比如零件二次裝夾的定位問題，還有待改善。如何充分發揮夾具的作用，如何使得夾具更加無懈可擊，我們還有許多內容值得去探索，去創新。夾具是一個實踐與理論相結合的學科，如何用好夾具發揮其工效，提高企業的生產效率，降低企業成本，降低工人的勞動力，是我們不斷開拓的方向。

參考文獻

[1] 趙 忠.金屬材料及熱處理[M].北京：機械工業出版社，2007.

[2] 張秉榮.工裝夾具設計手冊[M].北京：北京理工大學出版社2007.