零件加工中的機床夾具設計作用

夏慶宏　張茜

摘 要：在制造企業生產大批量的零部件時，夾具的設計和使用具有非常重要的意義。夾具在零部件加工中的應用大大提高了零件的質量和加工精度，減少了加工人員的工作量。該文將對機床夾具在零件加工中的作用進行分析闡述。

關鍵詞：零件加工 機床夾具 特點作用

中圖分類號：TG75 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（b）-0101-02

夾具是裝夾工件的一種工藝設備，普遍應用于機械制造的各個過程，比如說裝配、焊接、削銑加工、焊接檢測等。所謂機床夾具就是指在金屬切削機床上所使用的夾具。機床夾具與零部件的加工精度、加工質量以及零件的加工成本都有著密不可分的聯系。因此，機床夾具的設計對制造產業具有極其重要的意義。

1 機床夾具在零件加工中的作用

對零件進行加工時，為了滿足加工需求，必須要保障待加工件相對于刀具以及機床處于正確的加工位置，從而保證工件在加工過程中不受一些外力因素的影響而發生位移。所以，在加工前，做好待加工件的裝夾工作十分必要。目前，工件夾裝主要有兩種方式。一是，將待加工件直接安放在機床工作臺上或者裝夾在花盤上。二是，運用專業夾具將工件裝夾定位。由于第一種方法，實施過程過于繁瑣，并且對細節要求十分嚴格，效率過低，使用的比較少。制造企業普遍使用的是第二種裝夾方法，即用夾具夾裝工件。夾具的應用具有以下幾點作用。

1.1 提高加工效率

夾具裝夾，不用對待加工零件劃線定位找準，有效的節省了輔助工作的時間，顯著提高了操作工的工作效率。其次，經過夾具的裝夾之后，零件的剛性有了一定的改善，在由原來的人工手動進刀鉆孔變成現在機械自動地進刀鉆孔，特別是在加大切削量，鉆削大直徑內孔的時候，也不會對工件造成加工傷害，產生變形等缺陷。再有，可以應用多件、多工位進行工件夾裝，進一步加快了加工速度，有效地壓縮了加工周期。

1.2 提高加工精度

采用夾具進行工件定位裝夾，工件的位置相對比較準確，位置精度由夾具統一確定，因而不管是誰來操作，技術水平怎么樣，都對工件的質量影響不大，使同一批次的零部件的加工質量趨于同一等級，為加工后的零件能達到互換位置精度提供了保障。這足以說明，夾具的精度完全可以影響機床對于零部件的加工精度。

1.3 擴大機床使用范圍

夾具的設計使用改變了機床只能加工一種工序的加工方式，它可以使同一臺機床具有不同功能，加大了機床的使用范圍。具體來說，在一臺普通車床上安裝滾壓夾具，就能使其具有磨床的作用，提高工件的加工精度。另外，對于特小件、特大件、偏心件、凹凸形件、薄壁件、細長件、曲面件等等這些相對比較特殊的加工件，只能依靠夾具才能進行零件加工。例如，通過真空吸盤夾具對高精度的薄片進行加工，運用偏心夾具對偏心工件進行加工，運用曲面夾具對曲面工件進行加工，諸如此類，大大提高了機床的使用局限性。

1.4 有效降低加工成本

夾具的使用對操作工人要求的技術水平不是很高，這就大大降低了由于技術水平而產生的工件報廢率，從而降低了生產成本。當然，夾具設計肯定會產生一定的費用，但從長遠考慮，分攤在每一個工件上的成本與其提高效率而降低的加工成本來比較，幾乎是可以忽略不計的。

1.5 有利于舊機床的改造

機床夾具的標準化、自動化、可調節化設計解決了陳舊機床的設備改造的難題。傳統機床由于精密性很低，只要加工工件稍許有些改變，就得對工藝設備進行大換血，隨之而來的費用過高，很多企業根本無法承擔，所以夾具的設計就顯得尤其重要。

1.6 使機械加工行業智能化

當代機械產業的發展普遍追求生產自動化，而高效的機床夾具為之提供了可能性。通用可調夾具的設計減少了夾具設計、制造的工作量，為大批量的零部件加工創造了先決條件，提高了機床的生產效率。自動化夾具的設計生產更是制造業一項突破性的改革，比如說電動分度頭、動力卡盤、液壓和氣動工夾具等。再有，數控機床上的通用液壓夾緊裝置采用氣動和液壓以及電動自定心卡盤的結構，提高了機床的自動化程度。由此可以看出，夾具的設計具有一定的實用性，對機械加工行業今后的發展也具有深遠的影響。

2 機床夾具應用實例分析

如圖1所示，這是個在銑床上進行套筒鍵槽加工的實例，對夾具進行設計的主要步驟如下：（1）對待加工件進行工藝分析：①鍵槽寬度6 mm由鍵槽銑刀加工。②鍵槽兩側的對稱平面與φ45h6的圓柱面的對稱度偏差為0.05 mm， 平行度偏差為0.10 mm。③鍵槽深度為8 mm。（2）確定定位方案， 如圖2所示選用V形塊和支承套筒進行定位。其中V形塊是該夾具最主要的定位元件，自由度設計在Z軸300方向，對套筒的4個不定度進行限制。同時該元件是國家標準件，減少了其設計制造的難度。（3）對夾緊機構進行設計，采用移動長V形塊，和偏心輪機構、以及偏心輪支架組成套筒的夾緊機構。（4）夾具輔助元件及夾具體的設計。（5）確定夾具設計方案，實施夾具加工，經過計算確定設計方案是否能夠滿足工件的約束條件，判斷各種約束的支反力，驗證夾緊力是否過度。

3 結語

機床的機械加工產業正穩步向著智能化、精密化發展，隨著新材料、新工藝的出現，高精密的夾具設計也應運而生。應用夾具進行裝夾，具有結構簡單、安全可靠、操作方便等特點，保證了機床的加工質量和生產效率，對降低生產成本，有效提高企業效益都有很大幫助。各制造企業以及相關研發人員要給予夾具設計應有的重視，加大高效夾具的生產和研發力度，為機械加工行業的智能化、自動化提供有效保障。

參考文獻

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