浅谈机床夹具设计.doc

浅谈机床夹具设计 　　摘 要：机床夹具指在机床上实施机械加工过程中按照工艺要求，迅速实现对工件的定位和加紧，并在加工过程中保持机床与工件之间正确的相对位置。通用夹具一般以标准化，以机床的一种附件形式而存在。如：三爪卡盘、通用虎钳、磁性工作台等。由于工件存在多样性的特点，通用夹具已无法满足大批量、不规则工件加工制造的要求，因此专用夹具应运而生，专门为加工某一工件的某道工序而设计。 　　关键词：夹具；定位；夹紧 　　前言 　　产品、制造系统和经营管理是运作制造企业的三个基本要素。在当代买方市场条件下制造系统经常成为新产品快速上市、按订单进行产品变换生产和运作管理的瓶颈所在。因此对制造系统提出了新的要求：夹具需满足多种零件在同一机台上的加工及快速换型，并且保证多次安装后的重复定位精度。就此解决制造系统的灵活性即柔性，对夹具提出了更高的要求。 　　为了保证工件加工表面的尺寸、几何形状和相互位置精度的要求，使工件在加工前相对于刀具和机床占有正确位置，并且在加工过程中始终保持加工位置的稳定可靠。这一工艺过程称为装夹，用于装夹工件的工艺装备就是机床夹具。 　　1 夹具的功能、组成和设计要求 　　1.1 夹具的基本结构和组成 　　机床夹具分别由夹具体、定位件、夹紧件、导向件等等组成。 　　1.2 夹具的功能 　　（1）保证工件在本工序的加工要求质量。（2）提高生产率，降低加工成本。（3）减轻工人劳动强度，便于工人掌握复杂或精密工件的操作。 　　1.3 设计夹具的基本要求 　　设计夹具时最基本的要求即使工件在本序加工后尺寸达到设计和工艺的要求。过去仅仅考虑了零件的二维精度，随着零件设计形状的日益多样，需对三维尺寸和位置精度也应考虑在内。在满足精度需要的情况下，再考虑提高生产率和降低成本等一系列实际情况。 　　2 夹具的分类及典型机构 　　依据不同的使用工况等因素，夹具可分为：（1）按夹具的通用程度和特点：通用夹具；一次性使用夹具；多次重复使用夹具；独立的传动装置等等。（2）按夹具的结构特点：专用夹具；组合夹具；可调整夹具等等。（3）按夹紧装置的动力源：手动夹具；气动夹具；液压夹具；电磁夹具；真空夹具等等。 　　夹具是工艺装备并非在流通环节的产品，因此为了有效降低夹具制造装配成本，设计时考虑最多的是经济因素。当今社会产品的研发设计日新月异，产品的通用性不断加强，促使夹具在专用性的基础上同时兼顾组合和可调整。 　　可调夹具通常又称通用可调夹具。它是根据一些结构相似、尺寸不同的工件的相似工序，由企业设计、制造，具有一定适用范围的通用夹具。换句话就是：由相似工件的相似工序而设计制造的通用夹具。相似工件是指一类形状、结构、材料、尺寸等工艺属性相同或相近的被加工零件。相似工序是指相似工件的同名工序，其加工设备，安装方式相同，加工表面形状相同或相近而其尺寸、位置有差异。由于调整构件较多，因此适用范围也较广。 　　比较常见的可调整的夹具有：弹性夹头（如图1） 　　弹性夹头在底部液压油缸的带动下，可上下活动。由于夹头内锥面与固定的定位锥座有一定的动配合关系，因此夹头上下的行程范围很小，从而保证夹头外圆面的变化尺寸范围很小，在定位工件时的精度得到保证。 　　由于夹头通过径向切槽，在不同的油缸行程带动下产生允许范围内的弹性变形，消除了工件在上序中对内孔加工时所产生的形状公差而引起的定位误差。牢牢地将工件内孔和轴向定位面固定在夹具定位点上，保证最终的产品精度。 　　由于工件定位尺寸变化，对单一夹头而言已无法满足使用要求，因此按客户要求同时切制了不同型号的夹头并作标记，方便加工者依据被加工件更换正确的夹头。同时夹头存在一定的弹性，自身塑性变形不大，极大的提高了换型后的准确性，减小了工人的劳动强度。 　　3 夹具的智能化和自动化 　　随着蓝领工人的工资不断提高和减轻操作夹具的体力劳动，以及批量不断减少的情况下夹具向自动化方向发展是需要的，用于机械加工的夹具尤其必要。特别是数控机床和加工中心的生产线上，过去分散的工序现在越来越集中。五面加工中心的出现更希望在一次装夹加工下将中等复杂零件全部加工完毕。因此从一个面的加工改换到加工另一个面时，刀具很容易和定位或夹紧装置发生冲突和干涉，就有必要在加工一个工步后将压板或者定位支承自动移开，而另一些压板或者辅助支承压紧和定位，这都需要夹具在加工过程中自动来完成，而这就大大提高了对液压自动夹具的需要，只要将各油路设定到合适的压力范围，经由机床控制系统对不同用途的液压电磁阀发出正确的开闭指令就可保证动作的准确执行。此外数控机床和加工中心的工作台空间受封闭加工的限制，复杂的加工过程中容易产生意外，为了保证安全生产也需要夹具有智慧，比如加装一些压力检知、气密检知、行程检知等等，在紧急情况下能