摘要：在加工中心的加工領(lǐng)域中，加工零件種類繁多，所對(duì)應(yīng)的夾具種類也是多種多樣的。但是，這些夾具的設(shè)計(jì)基本原則是相同的，比如對(duì)夾具的基本要求及其設(shè)計(jì)要點(diǎn)等都存在共同點(diǎn)，本文將介紹加工中心夾具的設(shè)計(jì)方法及原則。

關(guān)鍵詞：加工中心 夾具 原則

加工中心的夾具均安裝在加工中心的工作臺(tái)上，隨機(jī)床工作臺(tái)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，主要由定位裝置、夾緊裝置、夾具、連接元件、對(duì)刀元件組成。加工時(shí)切削力較大，又是斷續(xù)切削，振動(dòng)較大，因此加工中心夾具的夾緊力要求較大，夾具剛度、強(qiáng)度要求比較高。

一、對(duì)夾具的基本要求

實(shí)際上加工中心加工時(shí)一般不用很復(fù)雜的夾具，只要求有簡單的定位、夾緊機(jī)構(gòu)就可以了，其設(shè)計(jì)原理也與通用銑床夾具相同。結(jié)合加工中心加工的特點(diǎn)，這里只提出幾點(diǎn)基本要求：第一，為保持零件安裝方位與機(jī)床坐標(biāo)系及編程坐標(biāo)系方向的一致性，夾具應(yīng)保證在機(jī)床上實(shí)現(xiàn)定向安裝，還要求能協(xié)調(diào)零件定位面與機(jī)床之間保持一定的坐標(biāo)尺寸聯(lián)系。第二，為保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夾具要做得盡可能開敞。因此，夾緊機(jī)構(gòu)元件與加工面應(yīng)保持一定的安全距離，同時(shí)要求夾緊機(jī)構(gòu)元件能低則低，防止夾具與銑床主軸套筒或刀套、刃具在加工過程中發(fā)生碰撞。第三，夾具的剛性與穩(wěn)定性要好。盡量不采用在加工過程中更換夾緊點(diǎn)的設(shè)計(jì)。加工過程中更換加緊點(diǎn)會(huì)破壞夾具或工件的定位精度。

二、常用夾具種類

1.萬能組合夾具

適用于小批量生產(chǎn)或研制時(shí)的中、小型工件在加工中心上進(jìn)行加工。

2.專業(yè)加工中心夾具

該工件夾具是為某一項(xiàng)或類似的幾項(xiàng)工件特別設(shè)計(jì)制造的夾具，一般在批量生產(chǎn)或研制時(shí)非用不可時(shí)采用。

3.多工位夾具

可以同時(shí)裝夾多個(gè)工件，可減少換刀次數(shù)，也便于一邊加工一邊裝卸工件，能夠縮短準(zhǔn)備時(shí)間，提高生產(chǎn)率，較適宜中批量生產(chǎn)。

4.氣動(dòng)或液壓夾具

適用于生產(chǎn)批量較大，采用其他夾具又特別費(fèi)工、費(fèi)力的工件，能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)率。但此類夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)往往較高，而且制造周期較長。

5.真空夾具

適用于有較大定位平面或具有較大可密封面積的工件。有的加工中心自身帶有通用真空平臺(tái)，在安裝工件時(shí)，對(duì)形狀規(guī)則的矩形毛坯可直接用特制的橡膠條嵌入夾具的密封槽內(nèi)，再將毛坯放上，開動(dòng)真空泵，就可以將毛坯夾緊。對(duì)形狀不規(guī)則的毛坯，用橡膠條不太適合，需在其周圍抹上膩?zhàn)用芊?，這樣做不但很麻煩，而且占機(jī)時(shí)間長，效率低。為了克服這個(gè)問題，可以將其疊加在通用真空平臺(tái)上使用。

除上述幾種夾具外，加工中心中也經(jīng)常采用虎鉗、分度頭和三爪卡盤等通用夾具。

三、加工中心夾具的選用原則

在選用夾具時(shí)，通常需要考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)批量、生產(chǎn)效率、質(zhì)量保證及經(jīng)濟(jì)性等。選用時(shí)可參照以下原則：第一，在生產(chǎn)量小或研制時(shí)，應(yīng)廣泛采用萬能組合夾具，只有在組合夾具無法解決工件裝夾時(shí)才可放棄。第二，小批量或成批生產(chǎn)時(shí)可考慮采用專用夾具，但應(yīng)盡量簡單。第三，在生產(chǎn)批量較大時(shí)可考慮采用多工位夾具和氣動(dòng)、液壓夾具。

四、加工中心夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

由于加工中心切削用量及切削力較大，又是多刃斷續(xù)切削，加工時(shí)容易傳聲振動(dòng)，因此設(shè)計(jì)加工中心夾具時(shí)應(yīng)注意：夾緊力要足夠且反行程自鎖；夾具的安裝要準(zhǔn)確可靠，即安裝及加工時(shí)要正確使用定向鍵、對(duì)刀裝置；夾具要有足夠的剛度和穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)要合理。

1.定向鍵

定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般用兩個(gè)，安裝在一條直線上，其距離越遠(yuǎn)，導(dǎo)向精度越高，用螺釘緊固在夾具體上。定向鍵通過與加工中心工作臺(tái)上的形槽配合確定夾具在機(jī)床上的正確位置；還能承受部分切削扭矩，減輕夾緊螺栓的負(fù)荷，增加夾具的穩(wěn)定性，因此平面夾具及有些專用鉆鏜床夾具也常使用。定向鍵有矩形和圓形兩種。定向精度要求高或重型夾具不宜采用定向鍵，而是在夾具體上加工出一窄長面作為找正基面來校正夾具的安裝位置。

2.對(duì)刀裝置

對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來確定夾具和刀具的相對(duì)位置，對(duì)刀裝置的結(jié)構(gòu)形式取決于加工表面的形狀。對(duì)刀塊常用銷釘和螺釘緊固在夾具體上，其位置應(yīng)便于使用塞尺對(duì)刀，不妨礙工件裝卸。對(duì)刀時(shí)，在刀具與對(duì)刀塊上加一塞尺，避免刀具與對(duì)刀塊直接接觸而損害刀刃或造成刀塊的過早磨損。塞尺有平塞尺和圓柱形塞尺兩種，其厚度和直徑為3～5mm，對(duì)刀塊和塞尺均已標(biāo)準(zhǔn)化。使用時(shí)，夾具總圖上應(yīng)標(biāo)明塞尺尺寸及對(duì)刀塊工作表面與定位元件之間的位置，對(duì)刀裝置的設(shè)置應(yīng)便于對(duì)刀，而且在工件切入的一端。

3.夾具體設(shè)計(jì)

為提高加工中心夾具在機(jī)床上安裝的穩(wěn)固性，減小斷續(xù)切削可能引起的振動(dòng)，夾具體不僅要有足夠的剛度和強(qiáng)度，高度和寬度比也應(yīng)恰當(dāng)，一般有H/B≤1～1.25，以降低夾具重心，使工件加工表面盡量靠近工作臺(tái)面。此外，還要合理地設(shè)置加強(qiáng)筋和耳座。若夾具體較寬，可在同一側(cè)設(shè)置兩個(gè)與加工中心T形槽間等距的耳座；對(duì)重型加工中心夾具，夾具體兩端還應(yīng)設(shè)置吊裝孔或吊環(huán)以便搬運(yùn)。

夾具體為鑄造，主要工作面為與機(jī)床工作面垂直的面板，該面板主要用來固定定位銷、擋銷及六角頭壓緊螺釘，底平面用來與加工中心工作臺(tái)進(jìn)行連接，同時(shí)固定對(duì)刀塊。比如，X62W臥式銑床工作臺(tái)相對(duì)于操作者來說為左右方向水平放置，走刀方向與工作臺(tái)方向一致，因此，兩定位銷為左右布置，距離盡量加大，兩個(gè)耳座因?yàn)橐惺茌^大的力所以也要左右布置。

4.人性化設(shè)計(jì)

夾具設(shè)計(jì)要求除能完成既定的定位夾具任務(wù)以外，還要考慮操作者的操作是否方便，因此夾具也要求人性化設(shè)計(jì)。

（1）考慮到多數(shù)操作者都習(xí)慣右手用力，因此，將擋銷安裝在工件左側(cè)，六角頭壓緊螺釘則安裝在工件右側(cè)，方便操作者直接夾緊。

（2）該工序要求腳的兩側(cè)同時(shí)加工，考慮到兩面同時(shí)加工的情況下，夾具體可能會(huì)妨礙走刀，所以工件安裝一定要高出夾具體，把被加工部位完全固定在夾具體上，便于走刀。為了能夠承受較大力矩，六角頭壓緊螺釘?shù)奈恢脩?yīng)盡量靠近工件上方尺寸較大的位置，這就要求夾具高度不能太大也不能太小。

（3）根據(jù)該工序的要求，對(duì)刀塊放置在加工面左側(cè)或右側(cè)稍低于加工面的位置最為理想。但考慮到夾具體的高度及安裝問題，對(duì)刀塊只能安裝在夾具體工件的一側(cè)，對(duì)好刀之后再將刀具移到與被加工面等高的位置。

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（作者單位：邯鄲工程高級(jí)技工學(xué)校）