鋁合金薄板零件夾具的設計

曾海波

摘 要：鋁合金薄板零件在現代產品中的應用非常廣泛，使用傳統的加工工藝、傳統夾具的裝夾方法，易造成零件變形。該文介紹鋁合金薄板零件加工，針對零件的零件容易變形，加工工藝、裝夾方法等幾個方法進行了研究，設計了適應該零件的夾具，從而減小了加工變形和批量生產要求。

關鍵詞：薄板 零件 夾具 設計

中圖分類號：TG75 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（c）-0066-02鋁合金薄板類零件是常見的工程產品，在家用電器、汽車等用品普遍得到應用。目前鋁合金薄板零件加工（零件如圖1所示，零件厚5 mm）存在薄板的彈性在切削過程中容易切削面的振動，因此薄板加工尺寸精度，表面粗糙度難以保證的問題，因此該文介紹綜合考慮設計專用的夾具，夾具綜合考慮了工件定位、加工工藝，裝夾方法等方面難處，確保了零件加工尺寸精度和表面質量。

1 零件圖紙的分析

該零件如圖1、2所示，毛坯365×160×5的5A05鋁合金，大批量生產。該零件主要是加工通孔、沉孔、平面和外形的加工，編程加工相對比較簡單。但是零件厚度只有5 mm，零件加工過程中容易產生振動，加工精度高的尺寸有、；板的厚度精度為，平面度要求為小于0.5，并且要求工件表面不能有夾傷、劃傷、碰傷，因此在加工過程中工件振動會影響到孔的定位尺寸和外形尺寸精度。

2 零件裝夾的選擇

2.1 變形分析

在生產過程中，大部分薄片零件容易發生彈性變形，在檢測時其加工精度能滿足加工尺寸要求，當零件加工完畢后，零件尺寸精度、形位公差會有一定的變化，甚至超出圖紙的精度要求。其原因是薄片類零件的剛度較弱，零件基準面較大，導致加工過程中定位精度不高，平面度誤差大，零件在裝夾過程中受大氣壓力或裝夾力的作用，導致零件發生了變形。在這種狀態下進行加工，盡管在檢測出零件的尺寸和形位公差能達到零件尺寸要求。零件取下來后變形恢復了，其尺寸精度和形位誤差發生變化。

2.2 裝夾方式的選擇

裝夾的方式有多種方式，該零件是批量生產，而且接觸面積較大，綜合考慮將采用真空裝夾方式。真空裝夾方式是利用大氣的壓力裝夾薄片工件來進行加工。其工作原理：夾具體上設有橡膠密封圈，把薄片零放在橡膠密封圈上，從而讓零件與夾具體之間形成密封腔。用真空泵將密封腔內空氣從抽氣孔抽出，這時零件被吸住夾緊。“德國施邁茨真空裝夾系統”就是利用真空裝夾方式的原理制成的，它特別適應在金屬加工機床上加工底部平整、面積較大的金屬薄壁件，確保極短的工件安裝時間，確保工件不變形和極高的加工精度。該零件毛坯平面度經過測量，平面的誤差值在0.1～0.4之間，而零件最后加工平面度要求小0.5，只要在裝夾的過程中，避免二次變形，加工出來產品的平面度可以達到零件平面誤差精度要求。

3 零件夾具的設計

3.1 夾具的設計與加工

根據真空裝夾方式的工作原理，參照“德國施邁茨真空裝夾系統”，首先在軟件設計出夾具的結構圖如圖3所示。為了提高加工效率和加工精度，降低成本，零件正反面加工的夾具設計一起，利用一次裝夾同時加工兩個零件的正反面。夾具制造后在機床上的安裝如圖4所示。

3.2 夾具的組成

（1）底座，包括支撐塊和墊板，如圖3所示。主要用于夾具體與機床工作臺的連接，同時起到墊高的作用，縮短機床Z軸行程，防止因刀具太短，加工時超行程。

（2）夾具體，包括通氣槽、密封槽、通氣孔、定位銷、定位邊等，如圖3所示。通過定位銷、定位邊進行定位。通過密封槽加上密封橡膠后，通氣孔和通氣槽形成密封腔，利用氣閥接通真空泵，將密封腔內空氣抽出，這時工件被夾緊。

（3）輔助裝置，包括真空泵、通氣管、氣閥等。主要用于真空的制造和真空的傳遞，接通與斷開真空傳遞。

4 零件的裝夾方法

4.1 安裝與拆卸

（1）安裝過程：安裝零件正面毛坯時，先使用定位塊，利用零件正面夾具的定位銷進行對工件的定位，然后放上工件，靠緊定位塊，使用氣閥接通真空泵，使其將工件吸緊，再用橡膠錘敲打，最后拿下定位塊，安裝完成。安裝零件反面毛坯時，將工件靠緊零件反面夾具”的定位邊，然后使用氣閥接通真空泵，使其將工件吸緊，再用橡膠錘敲打，安裝完成。

（2）拆卸過程：只要把相對應的氣閥，如圖4所示：“加工零件正面夾具氣閥”和“加工反面夾具氣閥”，移到斷開處，相對應的工件即可拿出，非常簡便。

4.2 注意事項

（1）裝夾時注意毛坯的尺寸（太大或太小的，分開放）；

（2）注意非裝夾面是否有劃傷，壓痕等缺陷；

（3）裝夾前要檢查夾具體上是否有鋁屑等雜物存在并清理干凈；

（4）接通氣閥后，必須使用橡膠錘敲打工件，保證工件被吸平；

（5）安裝毛坯完成后，必須拆掉定位塊；

（6）密封橡膠需要不定期檢查并更換，保證密封效果

5 結語

該夾具經過一段時間的使用后，一直保持著穩定的效率，達到了預先設計要的目的，其優點有如下幾點：（1）裝夾簡單，快速、方便；（2）夾緊力大，并且保證工件在加工過程中不會產生變形；（3）定位精準，保證加工精度；（4）提高生產效率，從而取得了良好的經濟效益。

參考文獻

[1] 楊偉群.數控工藝培訓教程（數控銑部分）[M].清華大學出版社，2006.

[2] 聞邦椿.機械設計手冊[M].機械工業出版社，2010.

[3] 廣東省職業技術教研室.數控銑床與加工中心編程與操作[M].中國勞動社會保障出版社，2006.endprint

摘 要：鋁合金薄板零件在現代產品中的應用非常廣泛，使用傳統的加工工藝、傳統夾具的裝夾方法，易造成零件變形。該文介紹鋁合金薄板零件加工，針對零件的零件容易變形，加工工藝、裝夾方法等幾個方法進行了研究，設計了適應該零件的夾具，從而減小了加工變形和批量生產要求。

關鍵詞：薄板 零件 夾具 設計

中圖分類號：TG75 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（c）-0066-02鋁合金薄板類零件是常見的工程產品，在家用電器、汽車等用品普遍得到應用。目前鋁合金薄板零件加工（零件如圖1所示，零件厚5 mm）存在薄板的彈性在切削過程中容易切削面的振動，因此薄板加工尺寸精度，表面粗糙度難以保證的問題，因此該文介紹綜合考慮設計專用的夾具，夾具綜合考慮了工件定位、加工工藝，裝夾方法等方面難處，確保了零件加工尺寸精度和表面質量。

1 零件圖紙的分析

該零件如圖1、2所示，毛坯365×160×5的5A05鋁合金，大批量生產。該零件主要是加工通孔、沉孔、平面和外形的加工，編程加工相對比較簡單。但是零件厚度只有5 mm，零件加工過程中容易產生振動，加工精度高的尺寸有、；板的厚度精度為，平面度要求為小于0.5，并且要求工件表面不能有夾傷、劃傷、碰傷，因此在加工過程中工件振動會影響到孔的定位尺寸和外形尺寸精度。

2 零件裝夾的選擇

2.1 變形分析

在生產過程中，大部分薄片零件容易發生彈性變形，在檢測時其加工精度能滿足加工尺寸要求，當零件加工完畢后，零件尺寸精度、形位公差會有一定的變化，甚至超出圖紙的精度要求。其原因是薄片類零件的剛度較弱，零件基準面較大，導致加工過程中定位精度不高，平面度誤差大，零件在裝夾過程中受大氣壓力或裝夾力的作用，導致零件發生了變形。在這種狀態下進行加工，盡管在檢測出零件的尺寸和形位公差能達到零件尺寸要求。零件取下來后變形恢復了，其尺寸精度和形位誤差發生變化。

2.2 裝夾方式的選擇

裝夾的方式有多種方式，該零件是批量生產，而且接觸面積較大，綜合考慮將采用真空裝夾方式。真空裝夾方式是利用大氣的壓力裝夾薄片工件來進行加工。其工作原理：夾具體上設有橡膠密封圈，把薄片零放在橡膠密封圈上，從而讓零件與夾具體之間形成密封腔。用真空泵將密封腔內空氣從抽氣孔抽出，這時零件被吸住夾緊。“德國施邁茨真空裝夾系統”就是利用真空裝夾方式的原理制成的，它特別適應在金屬加工機床上加工底部平整、面積較大的金屬薄壁件，確保極短的工件安裝時間，確保工件不變形和極高的加工精度。該零件毛坯平面度經過測量，平面的誤差值在0.1～0.4之間，而零件最后加工平面度要求小0.5，只要在裝夾的過程中，避免二次變形，加工出來產品的平面度可以達到零件平面誤差精度要求。

3 零件夾具的設計

3.1 夾具的設計與加工

根據真空裝夾方式的工作原理，參照“德國施邁茨真空裝夾系統”，首先在軟件設計出夾具的結構圖如圖3所示。為了提高加工效率和加工精度，降低成本，零件正反面加工的夾具設計一起，利用一次裝夾同時加工兩個零件的正反面。夾具制造后在機床上的安裝如圖4所示。

3.2 夾具的組成

（1）底座，包括支撐塊和墊板，如圖3所示。主要用于夾具體與機床工作臺的連接，同時起到墊高的作用，縮短機床Z軸行程，防止因刀具太短，加工時超行程。

（2）夾具體，包括通氣槽、密封槽、通氣孔、定位銷、定位邊等，如圖3所示。通過定位銷、定位邊進行定位。通過密封槽加上密封橡膠后，通氣孔和通氣槽形成密封腔，利用氣閥接通真空泵，將密封腔內空氣抽出，這時工件被夾緊。

（3）輔助裝置，包括真空泵、通氣管、氣閥等。主要用于真空的制造和真空的傳遞，接通與斷開真空傳遞。

4 零件的裝夾方法

4.1 安裝與拆卸

（1）安裝過程：安裝零件正面毛坯時，先使用定位塊，利用零件正面夾具的定位銷進行對工件的定位，然后放上工件，靠緊定位塊，使用氣閥接通真空泵，使其將工件吸緊，再用橡膠錘敲打，最后拿下定位塊，安裝完成。安裝零件反面毛坯時，將工件靠緊零件反面夾具”的定位邊，然后使用氣閥接通真空泵，使其將工件吸緊，再用橡膠錘敲打，安裝完成。

（2）拆卸過程：只要把相對應的氣閥，如圖4所示：“加工零件正面夾具氣閥”和“加工反面夾具氣閥”，移到斷開處，相對應的工件即可拿出，非常簡便。

4.2 注意事項

（1）裝夾時注意毛坯的尺寸（太大或太小的，分開放）；

（2）注意非裝夾面是否有劃傷，壓痕等缺陷；

（3）裝夾前要檢查夾具體上是否有鋁屑等雜物存在并清理干凈；

（4）接通氣閥后，必須使用橡膠錘敲打工件，保證工件被吸平；

（5）安裝毛坯完成后，必須拆掉定位塊；

（6）密封橡膠需要不定期檢查并更換，保證密封效果

5 結語

該夾具經過一段時間的使用后，一直保持著穩定的效率，達到了預先設計要的目的，其優點有如下幾點：（1）裝夾簡單，快速、方便；（2）夾緊力大，并且保證工件在加工過程中不會產生變形；（3）定位精準，保證加工精度；（4）提高生產效率，從而取得了良好的經濟效益。

參考文獻

[1] 楊偉群.數控工藝培訓教程（數控銑部分）[M].清華大學出版社，2006.

[2] 聞邦椿.機械設計手冊[M].機械工業出版社，2010.

[3] 廣東省職業技術教研室.數控銑床與加工中心編程與操作[M].中國勞動社會保障出版社，2006.endprint

摘 要：鋁合金薄板零件在現代產品中的應用非常廣泛，使用傳統的加工工藝、傳統夾具的裝夾方法，易造成零件變形。該文介紹鋁合金薄板零件加工，針對零件的零件容易變形，加工工藝、裝夾方法等幾個方法進行了研究，設計了適應該零件的夾具，從而減小了加工變形和批量生產要求。

關鍵詞：薄板 零件 夾具 設計

中圖分類號：TG75 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（c）-0066-02鋁合金薄板類零件是常見的工程產品，在家用電器、汽車等用品普遍得到應用。目前鋁合金薄板零件加工（零件如圖1所示，零件厚5 mm）存在薄板的彈性在切削過程中容易切削面的振動，因此薄板加工尺寸精度，表面粗糙度難以保證的問題，因此該文介紹綜合考慮設計專用的夾具，夾具綜合考慮了工件定位、加工工藝，裝夾方法等方面難處，確保了零件加工尺寸精度和表面質量。

1 零件圖紙的分析

該零件如圖1、2所示，毛坯365×160×5的5A05鋁合金，大批量生產。該零件主要是加工通孔、沉孔、平面和外形的加工，編程加工相對比較簡單。但是零件厚度只有5 mm，零件加工過程中容易產生振動，加工精度高的尺寸有、；板的厚度精度為，平面度要求為小于0.5，并且要求工件表面不能有夾傷、劃傷、碰傷，因此在加工過程中工件振動會影響到孔的定位尺寸和外形尺寸精度。

2 零件裝夾的選擇

2.1 變形分析

在生產過程中，大部分薄片零件容易發生彈性變形，在檢測時其加工精度能滿足加工尺寸要求，當零件加工完畢后，零件尺寸精度、形位公差會有一定的變化，甚至超出圖紙的精度要求。其原因是薄片類零件的剛度較弱，零件基準面較大，導致加工過程中定位精度不高，平面度誤差大，零件在裝夾過程中受大氣壓力或裝夾力的作用，導致零件發生了變形。在這種狀態下進行加工，盡管在檢測出零件的尺寸和形位公差能達到零件尺寸要求。零件取下來后變形恢復了，其尺寸精度和形位誤差發生變化。

2.2 裝夾方式的選擇

裝夾的方式有多種方式，該零件是批量生產，而且接觸面積較大，綜合考慮將采用真空裝夾方式。真空裝夾方式是利用大氣的壓力裝夾薄片工件來進行加工。其工作原理：夾具體上設有橡膠密封圈，把薄片零放在橡膠密封圈上，從而讓零件與夾具體之間形成密封腔。用真空泵將密封腔內空氣從抽氣孔抽出，這時零件被吸住夾緊。“德國施邁茨真空裝夾系統”就是利用真空裝夾方式的原理制成的，它特別適應在金屬加工機床上加工底部平整、面積較大的金屬薄壁件，確保極短的工件安裝時間，確保工件不變形和極高的加工精度。該零件毛坯平面度經過測量，平面的誤差值在0.1～0.4之間，而零件最后加工平面度要求小0.5，只要在裝夾的過程中，避免二次變形，加工出來產品的平面度可以達到零件平面誤差精度要求。

3 零件夾具的設計

3.1 夾具的設計與加工

根據真空裝夾方式的工作原理，參照“德國施邁茨真空裝夾系統”，首先在軟件設計出夾具的結構圖如圖3所示。為了提高加工效率和加工精度，降低成本，零件正反面加工的夾具設計一起，利用一次裝夾同時加工兩個零件的正反面。夾具制造后在機床上的安裝如圖4所示。

3.2 夾具的組成

（1）底座，包括支撐塊和墊板，如圖3所示。主要用于夾具體與機床工作臺的連接，同時起到墊高的作用，縮短機床Z軸行程，防止因刀具太短，加工時超行程。

（2）夾具體，包括通氣槽、密封槽、通氣孔、定位銷、定位邊等，如圖3所示。通過定位銷、定位邊進行定位。通過密封槽加上密封橡膠后，通氣孔和通氣槽形成密封腔，利用氣閥接通真空泵，將密封腔內空氣抽出，這時工件被夾緊。

（3）輔助裝置，包括真空泵、通氣管、氣閥等。主要用于真空的制造和真空的傳遞，接通與斷開真空傳遞。

4 零件的裝夾方法

4.1 安裝與拆卸

（1）安裝過程：安裝零件正面毛坯時，先使用定位塊，利用零件正面夾具的定位銷進行對工件的定位，然后放上工件，靠緊定位塊，使用氣閥接通真空泵，使其將工件吸緊，再用橡膠錘敲打，最后拿下定位塊，安裝完成。安裝零件反面毛坯時，將工件靠緊零件反面夾具”的定位邊，然后使用氣閥接通真空泵，使其將工件吸緊，再用橡膠錘敲打，安裝完成。

（2）拆卸過程：只要把相對應的氣閥，如圖4所示：“加工零件正面夾具氣閥”和“加工反面夾具氣閥”，移到斷開處，相對應的工件即可拿出，非常簡便。

4.2 注意事項

（1）裝夾時注意毛坯的尺寸（太大或太小的，分開放）；

（2）注意非裝夾面是否有劃傷，壓痕等缺陷；

（3）裝夾前要檢查夾具體上是否有鋁屑等雜物存在并清理干凈；

（4）接通氣閥后，必須使用橡膠錘敲打工件，保證工件被吸平；

（5）安裝毛坯完成后，必須拆掉定位塊；

（6）密封橡膠需要不定期檢查并更換，保證密封效果

5 結語

該夾具經過一段時間的使用后，一直保持著穩定的效率，達到了預先設計要的目的，其優點有如下幾點：（1）裝夾簡單，快速、方便；（2）夾緊力大，并且保證工件在加工過程中不會產生變形；（3）定位精準，保證加工精度；（4）提高生產效率，從而取得了良好的經濟效益。

參考文獻

[1] 楊偉群.數控工藝培訓教程（數控銑部分）[M].清華大學出版社，2006.

[2] 聞邦椿.機械設計手冊[M].機械工業出版社，2010.

[3] 廣東省職業技術教研室.數控銑床與加工中心編程與操作[M].中國勞動社會保障出版社，2006.endprint