基于機床夾具設計的探討

高主義

摘 要：嚴格來說，生產任何機電產品都離不開機床夾具，尤其是專用機床夾具，其依據工件工藝規程的某道工序要求而設計，另外還根據生產批量等內容進行設計，其設計質量在一定程度上決定著工件的質量，同時會影響到工件的生產率和生產成本。對于機電產品的制造行業而言，需要充分意識到機床夾具設計的重要性，夾具盡量要簡單，并容易制造、裝配、檢驗、維修等，同時還要考慮到操作方便、使用安全等因素。鑒于此，本文主要分析了機床夾具設計相關問題。

關鍵詞：機床夾具；分類；機構；設計流程；設計方法

機床夾具作為機電產品制造中一項必不可少的工具，它主要是用來裝夾工件，令工件固定在機床上，從而方便標準件的加工生產。傳統的機床夾具已經越來越跟不上機電產品制造行業的發展規模，設計更加高效的機床夾具非常有必要。

一、夾具的分類及典型機構

夾具根據不同的使用工況等因素可分為：

①按夾具的通用程度和特點：通用夾具、一次性使用夾具、多次重復使用夾具、獨立的傳動裝置等等。

②按夾具的結構特點：專用夾具、組合夾具、可調整夾具等等。

③按夾緊裝置的動力源：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電磁夾具、真空夾具等等。

可調夾具通常又稱通用可調夾具。它是根據一些結構相似、尺寸不同的工件的相似工序，由企業設計、制造，具有一定適用范圍的通用夾具，其由相似工件的相似工序而設計制造的通用夾具。比較常見的可調整的夾具有：彈性夾頭。

二、機床夾具的設計流程

第一步，設計人員要確定好夾具的類型，按照第一部分的分類特點，只有先確定好夾具的類型，才能夠進行下一步的設計；

第二步，設計人員要確定好各工序的定位及夾緊方式，一般應在首序加工時加工出后面各工序的精基準，并盡量使其達到統一，需要注意粗加工基準只能夠使用一次，再就是還要選擇能夠令夾緊力與切削力趨于平衡的夾緊裝置，同時應盡量縮短其輔助時間；

第三步，設計人員要確定好對刀基準、夾具調?；鶞?、工件測量基準等夾具基準，其中對刀基準的作用是用來在工件加工時確定刀具相對工件的位置，夾具調?；鶞实淖饔檬窃趭A具安裝時調校自身相對機床的位置，工件測量基準則是在加工后期對工件進行在線檢測的檢測基準，只有確保了以上各項夾具基準的統一，才能夠保證加工精度；

第四步，設計人員要設計好夾具體，通常情況下，夾具體的結構形式是根據機床的相關參數及其相應的加工方式來確定的，比較常見的夾具體結構形式有旋轉型和固定型，設計人員應正確選擇夾具體的結構形式，同時要使其具有足夠的強度和剛度，而對于一些比較精密的夾具，應當時效處理其夾具主體，從而釋放其殘余應力，避免夾具發生后期變形，再就是要注意令工件裝夾受力點避開工件的薄弱部位；

第五步，設計人員要設計好定位元件，設計之時應當要考慮到工件的具體結構、尺寸、形狀、精度等要求，使其各項精度達標，并要注意其危險斷面的強度，盡量避免使用中途發生損壞，以及還要使其結構符合一般的標準化要求；

第六步，設計人員要設計好夾緊機構，使其具有合適的夾緊力和增力比，以保證其在夾緊工件原始力消失之后仍舊能夠在摩擦力的作用下保持應有夾緊性能。

三、機床夾具的設計方法

（一）工件以平面定位

支承定位是工件以平面定位的主要形式，在機床夾具設計中，平面定位的夾具支承元件常見的有：

①固定支承，其可分為支承釘以及支承板形式；

②可調支承，可調支承是支承點的位置能夠調整，可調支承適宜應用在工件定位表面不規整，另外工件毛坯尺寸變化范圍較大也可盡量采用可調支承。實際上，可調支承有時候也用作成組夾具的調整元件；

③自位支承，自位支承能自動調整適應工件定位準面變化，自位支承通常是一點定位，設計上，當毛坯、斷續、階梯等表面的定位以及有角度差的平面定位適宜應用自位支承；

④輔助支承，輔助支承不起定位作用，它是工件定位后參與支承的元件。

在機床的夾具設計中，應從夾具的合理使用、裝卸、夾緊、零件自由度、排削等角度考慮支承的定位。在回轉體類的工件加工中，通?？刹捎每烧{支承對不同尺寸的相似工件進行加工，一方面是保證夾具的可靠性、通用性，另外也能充分發揮夾具的作用。另外定位支承可依據不同工件定位面選擇。

（二）工件以心軸定位

心軸機構形式多樣化，其主要是通過孔或心軸接觸表面的彈性變形固定工件，固定時需要壓入或敲進。在設計上如果要取得精準的定位通?？刹捎眯″F度心軸定位，在一般生產的過程中，除了可采用剛性心軸還能選擇自動定位心軸、彈性心軸、液塑心軸等，它們既能在工件定位同時也能夾緊工件，方便使用。

（三）工件以外圓表面定位

工件以外圓表面定位分為定心定位以及支承定位，其定位與圓柱孔定位的情況相似，其中套筒或卡盤與圓柱孔定位的心軸或柱銷類似，錐套與錐銷相類似。

在設計上，由于V形塊對中性好，對非完整外圓表面的定位也適用，工件以此種方式定位時應優先考慮V形塊。另外V形塊兩斜面間的夾角通常為60°、90°、120°，實際上較多地采用標準化生產，因此，設計中也往往采用90°。

四、結語

總之，為了生產出高質量的機電產品，機床夾具設計人員必須了解機床夾具設計中的注理事項，努力做到及時發現不足，及時改進，這樣才能設計出符合現代機電制造業需要的優質產品。另外，機電夾具設計人員一定要充分發揮他們的創造性思維，這樣才能從根本上促進機電產品的規?；a。機床夾具在實際上具有自身的局限性，雖然它在機械制造業中占有十分重要的地位，但是其設計制造周期較長、對毛坯的質量要求較高，如果產品改型，專用夾具便不符合生產要求，因此其適宜在生產批量大、品種穩定的生產企業使用，設計人員應辯證地設計及使用機床夾具。

參考文獻：

[1] 王丹.機械加工夾具及選用[M].北京：化學工業出版社，2009.

[2] 吳拓.現代機床夾具設計[M].北京：化學工業出版社，2009.

[3] 何慶，李郁.機床夾具設計教程[M].北京：電子工業出版社，2012.