王繼紅

摘 要：機(jī)床夾具在機(jī)械加工中起著很重要的作用，夾具是聯(lián)系機(jī)床、工件與刀具中緊密配合的重要環(huán)節(jié)。機(jī)床夾具的主要作用就是保證加工的精度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍和保證生產(chǎn)的安全性。參數(shù)化的設(shè)計(jì)研究是提高企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力的關(guān)鍵，從不同的參數(shù)化模型來得出其相應(yīng)的解決辦法。

關(guān)鍵詞：機(jī)床專用夾具；參數(shù)化；虛擬化裝配

1 機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)內(nèi)容

機(jī)床專用夾具一般是由夾緊裝置、對(duì)刀裝置、定位裝置和夾具體等基本裝置組成，其內(nèi)容主要包括：⑴設(shè)計(jì)夾具的定位機(jī)構(gòu)。此過程主要包括了對(duì)夾具定位元件與機(jī)構(gòu)的選擇、方案的確定和對(duì)定位誤差的計(jì)算等。定位元件的選擇則是包括定位元件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及布置形式等；定位方案是指工件以內(nèi)孔、以平面定位、以外圓柱表面進(jìn)行定位，之后在根據(jù)不同的定位方式來進(jìn)行定位誤差的計(jì)算。⑵設(shè)計(jì)夾具的夾緊裝置。這部分主要是由力源裝置、夾緊元件與夾緊機(jī)構(gòu)、中間的傳力機(jī)構(gòu)組成，包括夾具夾緊元件與機(jī)構(gòu)的選擇、夾緊方案的確定以及計(jì)算夾緊力和切削力等。斜楔夾緊機(jī)構(gòu)、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)等則是屬于對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)的選擇，根據(jù)切削力計(jì)算夾緊力的大小并且確定合理的夾緊方案。⑶設(shè)計(jì)夾具的對(duì)定機(jī)構(gòu)。夾具對(duì)定機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括對(duì)刀裝置與元件、引導(dǎo)裝置與元件、分度裝置以及其相關(guān)的計(jì)算，如定向鍵、對(duì)刀塊、計(jì)算刀塊到定位元件位置的尺寸、分度裝置、計(jì)算分度誤差等。

⑷夾具總體裝配布置和其工藝的設(shè)計(jì)。

2 機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)時(shí)的常用步驟

（1）明確設(shè)計(jì)的要求和生產(chǎn)所需條件、認(rèn)真調(diào)查并收集設(shè)計(jì)資料；（2）確定夾具所用的結(jié)構(gòu)方案、并且繪制夾具所需要的總圖；（3）對(duì)夾具精度的校核和繪制夾具零件的工作圖；（4）夾具設(shè)計(jì)時(shí)其質(zhì)量的評(píng)估。

3 機(jī)床專用夾具的對(duì)象裝配

機(jī)床專用夾具裝配時(shí)的的對(duì)象模型是由機(jī)床專用夾具的裝配對(duì)象和另一個(gè)對(duì)象之間的組合，因?yàn)楦鶕?jù)大量的實(shí)例研究來看，無論是機(jī)床專用夾具的零件的裝配還是部件的裝配，都是以一種裝配模型為基礎(chǔ)的。機(jī)床專用夾具的對(duì)象裝配之間的原則是指裝配對(duì)象之間互相存在的約束關(guān)系。這種關(guān)系都是由裝配對(duì)象以及幾何特征和裝配幾何特征之間的裝配來進(jìn)行約束的。根據(jù)人們研究的模型來看，組成裝配幾何特征的裝配元素根據(jù)幾何特點(diǎn)可以分為平面、曲面、直線、曲線、點(diǎn)等；通過對(duì)它的特點(diǎn)分析，幾何特征的元素主要為面元素，其中包括有平面、錐面、柱面、球面等。不僅這樣，對(duì)裝配幾何特征來說，它的排列方式不是沒有規(guī)則可言的，它的排列還存在著尺寸的約束。

4 機(jī)床專用夾具的裝配過程

自上而下的裝配過程是非常符合復(fù)雜裝配的一種方法，它的設(shè)計(jì)步驟為：⑴確定設(shè)計(jì)目標(biāo)。⑵提供設(shè)計(jì)時(shí)所需要的模型。⑶開始對(duì)部件進(jìn)行設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)好的實(shí)體模型中可以看出，這種自上而下的設(shè)計(jì)方法就是在建立各個(gè)零件間的關(guān)系，并且在每個(gè)零件設(shè)計(jì)好之后自動(dòng)的進(jìn)行裝配。這種自上而下的設(shè)計(jì)技術(shù)是在參數(shù)化特征造型后，CAD技術(shù)再次重要突破。

5 機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)實(shí)例

本節(jié)以壓泵上體的零件圖為例子，加工液壓泵上體部分的三個(gè)階梯孔，根據(jù)其工藝規(guī)程在2nT_階梯孔之前，部件的頂面與底面、兩個(gè)◇8H7的孔和兩個(gè)奎8mm TL都已加工好。而本工序加工時(shí)所需的要求有：三孔軸線與底面垂直度，四小孔和中間階梯孔的位置要求以及三個(gè)階梯孔的距離是254-O.1mm。后兩項(xiàng)要注公差，加工的要求較低，試設(shè)計(jì)車床專用夾具。

首先要確定定位方案和設(shè)計(jì)定位裝置。工階梯孔的加工工序的基準(zhǔn)和限位基準(zhǔn)為都分度滑盤的上表面。根據(jù)基準(zhǔn)垂合的原理，分度滑盤的上表面應(yīng)該為定位基準(zhǔn)。分度滑盤的上表面用來限制XY方向轉(zhuǎn)動(dòng)和Z方向移動(dòng)這三個(gè)自由度的。第二確定夾緊的方案和設(shè)計(jì)其夾緊裝置。車床夾具的夾緊裝置必須安全又可靠。夾緊時(shí)力作用點(diǎn)和方向應(yīng)按|以下要求進(jìn)行選擇：主要的夾緊力的方向應(yīng)朝向主要定位基準(zhǔn)，作用點(diǎn)靠近支承面的幾何中心；夾緊力方向應(yīng)利于減少夾緊力，盡量和工件的主要定位基面垂直，和切削力、重力的方向是一致的；夾緊力的方向和作用點(diǎn)應(yīng)作用于工件剛性較好的方向和部位。第三就要確定夾具與機(jī)床的連接方式。對(duì)于徑向尺寸大的夾具，一般是通過車床主軸軸頸和過渡盤進(jìn)行連接的。之后裝配在過渡盤的凸緣上，然后再用螺釘進(jìn)行緊固。最后進(jìn)行分度裝置設(shè)計(jì)。

6 結(jié)語(yǔ)

機(jī)床夾具在機(jī)械加工中直接影響著其質(zhì)量，生產(chǎn)的效率和生產(chǎn)成本。這對(duì)一個(gè)企業(yè)來說也是一種影響。企業(yè)在長(zhǎng)期機(jī)床夾具的生產(chǎn)中會(huì)積累一定的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)領(lǐng)用這些來提高家具生產(chǎn)的效率。本文就簡(jiǎn)單的對(duì)機(jī)床專用夾具參數(shù)化虛擬裝配進(jìn)行了討論，討論了零件與部件之間的連接關(guān)系、零件的設(shè)計(jì)信息和在Pro/E系統(tǒng)中機(jī)床專用夾具怎樣進(jìn)行虛擬裝配等。

通過對(duì)機(jī)床夾具的了解，我們知道了利用CAD平臺(tái)上機(jī)床虛擬裝配技術(shù)可以快捷的實(shí)現(xiàn)夾具的裝配過程，這樣的方法不僅節(jié)省了很多時(shí)間和裝配人員的體力，還不易出錯(cuò)，這樣大大的提高了機(jī)床專用家具的生產(chǎn)效率。這對(duì)一個(gè)企業(yè)來說是不僅提高了生產(chǎn)能力、降低了成本，還提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。機(jī)床夾具參數(shù)化虛擬裝配的研究對(duì)我國(guó)也起著很大的作用。

[參考文獻(xiàn)]

[1]吳祿慎，蔡厚道.基于UG平臺(tái)的專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[J].南昌大學(xué)學(xué)報(bào)（工科版），2010，32（1）.

[2]蔣小瑩.機(jī)床專用夾具參數(shù)化虛擬裝配技術(shù)研究（學(xué)位論文）[J].

[3]向穎.基于知識(shí)的夾具CAD系統(tǒng)研究（學(xué)位論文）[J].2007.

[4]孟祥旭，徐延寧.參數(shù)化設(shè)計(jì)研究[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2002，14（11）.