淺談機械制造夾具設計方法

葉鑒樟

摘 要：針對日常生產過程中，夾具設計問題作出分析。設計一套經濟、實用、安全可靠的夾具不僅是對工件質量的保證，同時也能提高生產效率、提高工人操作舒適度、減少后期維護。本文結合自己日常工作經驗提出一些夾具設計的方法及思路與大家進行探討。

關鍵詞：制造；成本；安全性；可靠性；可操作性；防錯；合理性

中圖分類號：TG751.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0077-01

1 設計前思考

當我們拿到一張新的圖紙時，首先應當考慮以下幾個問題：（1）前提因素：必須保證工件的加工精度；（2）我們設計的夾具怎么使加工更簡便，減少裝夾次數以提高生產效率；（3）工件產量如何，比如在大批量生產時便會采用機械傳動、液壓、氣壓等結構以提高效率；（4）夾具可靠性，夾具應做到結構簡單，操作性強，省力、安全、防錯等相關因素；（5）夾具的結構盡量簡單，便于夾具的制造、裝配、檢驗、調整與維修，同時便于后期保存與維護；（6）夾具的通用性，當被加工的產品外形與其他產品相似時，可否通過更換某些零件達到共用的效果。

2 設計夾具的具體步驟

（1）收集并分析資料。我們需要掌握的資料應當有：工件的技術文件，所使用的機床，夾具零部件的標準。為了使夾具符合本廠的實際情況，還應分析工件的工作圖、毛坯圖、裝配圖等，明確工件的結構、材料、產量、工作環境，深入了解本工序加工要求、前后聯系、毛坯種類、加工余量等。

在設計中可參考生產中行之有效的典型結構，還應了解夾具生產方的技術水平及材料庫存。

（2）確定夾具結構。遵照六點定位規則確定工件的定位方式，對應設計相應的定位元件。研究確定工件夾緊部位和夾緊方法：①夾緊裝置在對工件夾緊時，不應破壞工件的定位，為此必須正確選擇夾緊力方向及著力點；②夾緊力大小應可靠、適當，要保證工件在夾緊后變形受壓表面的損傷不致超出允許范圍；③夾緊裝置簡單合理，操作方便，省力安全；④夾緊力或夾緊行程在一定范圍內可進行調整和補償。

夾緊裝置可按夾緊機構的類型和夾緊裝置的動力源來分類。（如圖1）

研究確定刀具的引導方案，設計對刀、導引裝置。最后應聽取工件設計部門、工藝部門、制造部門和車間相關人員的意見，以達到夾具最優化的目的。

（3）繪制圖紙。在繪制圖紙時應遵循國家標準，應當能清楚的表達夾具的工作原理、整體結構、元件間的相互關系。

在我們實際工作中，許多夾具是借用的，所以應當給夾具總成、零件分別編號，并編寫夾具明細清單，注明用途，方便以后夾具改制、借用以及還原。

在繪制圖紙時一些技術要求：①必須包含夾具外形最大輪廓尺寸；②定位元件工作部分位置尺寸，夾具與工件之間的間隙盡量留大，防止干涉與以后修改；③夾具與刀具的聯系尺寸；④夾具與機床的聯系尺寸；⑤夾具制造和使用的特殊要求。

夾具與工件加工精度有關的尺寸公差可參考工件相應公差的1/5—1/2。

3 夾具體設計與制作

在設計夾具時，形狀尺寸往往是非標準的，應當注意以下問題：

（1）應有足夠的剛度和強度，應進行熱處理，必要時可增加加強筋、框架等；

（2）結構盡量簡單，方便裝卸，盡量設計防錯裝置；

（3）排屑方便，加工產生大量鐵屑時應設排屑口，還應考慮排切削液；

（4）在機床上安裝要穩定，可在夾具上設計壓板槽、定位工藝孔等；

（5）夾具材料選擇應根據其硬度、強度、韌性、耐磨性、可加工性、經濟性來確定；

（6）夾具結構應便于維修和更換易磨損件，某些配合的零件應便于拆卸，對易損件特殊標注，方便做安全庫存。

4 編寫夾具設計說明書

最后，設計人員應關注夾具制造、裝配和試用過程中出現的問題，及時加以改進，直至夾具能投入生產使用。

參考文獻

[1]數字化手冊編委會編寫.機械設計手冊（軟件版）V3.0[K].

[2]數字化手冊編委會編寫.機械加工工藝手冊（軟件版）[K].2008.