曠宇星

摘 要：組合機床是以行業(yè)內(nèi)通用的標準部件做為基礎(chǔ)，再考慮被加工工件的特點，如特殊的外形，特定的工藝，或者被加工件材料的特點及綜合投產(chǎn)使用驗收的總體經(jīng)濟成本等等，再由機械設(shè)計師專門來設(shè)計出用來配合生產(chǎn)的非標部件，來一起組成的專門用來生產(chǎn)某一類工件的機床。夾具在機械行業(yè)中，是產(chǎn)品加工過程中重要的工裝，生產(chǎn)中夾具的工作效率和可靠性，直接對加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率有很大影響。探索夾具的作用能幫助機械加工業(yè)提高更高的層次。

關(guān)鍵詞：夾具 液壓夾緊 組合機床

引言：

機械設(shè)計中的工藝涉及到產(chǎn)品成本的效益、成品的合格率，產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)品產(chǎn)量的大小。社會的不停進步和不斷的發(fā)展離不開制造業(yè)的更新和進步。機械制造業(yè)在現(xiàn)代工業(yè)化的社會中有著主導(dǎo)的作用，因為制造業(yè)的產(chǎn)品不但可以供人們在生活中的直接使用，而且可以在其它行業(yè)的生產(chǎn)中提供必要的裝備，在社會上可以看到有著各式各樣的機械或由機械制造出的產(chǎn)品。因為夾具系本身就是為了確保產(chǎn)品能有更好的質(zhì)量，還能增加生產(chǎn)效率，減少勞動人民的勞作時間，夾具還有使工件和機床之間有一個確定的方位，而且在加工處理時可以使這個方位不會變動。本文就如何設(shè)計機床的夾具提出自己的幾點想法。

一、夾具概述

夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和測量等工藝過程中。

1、機床夾具的作用

是讓工件在定位的時候可以以工件定位基準面和夾具元件之間定位面的配合與接觸，讓工件在整個夾具里的位置始終保持正確精準，另一方面可以讓工件的表面尺寸與形狀還有其位置的精度達到要求。與工件位置夾緊以后，通過夾緊力作用于工件，使其固定牢靠，這樣作用可以讓其定位的位置始終不變。

（1）穩(wěn)定保證工件的加工精度

（2）縮短其作用的時間，使勞動的生產(chǎn)率得以增加

（3）使機床的作用范圍得到提高，而且能實現(xiàn)一個機器多種功能

2、機床夾具的分類

機械產(chǎn)品夾具通常是有專門的程度、應(yīng)用的機床與夾緊的動力源對其分類。

（1）按專門化程度分類

夾具可分為：通用、專用、可調(diào)、組合、自動線等幾種類型的夾具。

（2）按使用的機床分類

由機床使用的不同可以將夾具分為車床、銑床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪機床等幾種夾具。

（3）按夾緊動力源分類

由夾具使用的夾緊力的不同可以將夾具可分為手動、氣動、液壓、氣液、電動、磁力、真空等幾種不同的夾具。

二、夾具設(shè)計的注意事項

1、在確保精度高的前提下還應(yīng)該注重產(chǎn)品尺寸大小

夾具體的每一個面都很重要，例如定位元件的表面、對刀塊的表面、導(dǎo)向元件的表面、和它的基面。這些都應(yīng)該具有合適的大小和形狀，位置精度對于它們也是非常講究的。

2、強度、剛度都很重要

在加工時為了確保不受夾緊力、切削力以及一些其它力的影響，從而產(chǎn)生的變形以及振動情況，而且夾具體的厚度也需要達到一定的要求，太厚太薄都不可取。

3、適用性和結(jié)構(gòu)工藝性都很重要

夾具體的外形一般都是比較大的，許多夾具體都還比較復(fù)雜，而且與之裝配的精度要求也是非常高的，所以我們應(yīng)當注重它的結(jié)構(gòu)工藝性，盡量使它安裝便捷。在這些前提都滿足的情況下，我們還應(yīng)該考慮使它小型化。

4、切屑的排除也是非常重要的因素

在機器加工的時候，機器一般都不會對不斷產(chǎn)生的切削進行處理，這些切削不進行及時有效的排除，切削熱會對產(chǎn)品的精度產(chǎn)生影響，當大量切削纏繞元件時還會破壞它的精度，如不及時處理后果很嚴重。所以在設(shè)計之初就應(yīng)該考慮，加大元件與工作面和夾具體的距離，增加容納這些切削的空間。

5、安裝方式應(yīng)確保有效可靠

夾具安裝時都是通過基面與其他零件的接觸匹配實現(xiàn)的，所以各個部分應(yīng)當保持協(xié)調(diào)有序，在具體安裝的時候還應(yīng)該保持重心較低，支撐面要大于接觸面，各個基面要有適合匹配的精度，確保安裝可靠不容易脫落，如果夾具體過大，我們在設(shè)計時還應(yīng)該考慮，在其夾具體上另外設(shè)計出可以支持吊裝的孔或環(huán)。

三、夾具的設(shè)計

1、機床夾緊力的計算

工件在定位的基礎(chǔ)上由于加工時工件受外力較大（主要是切削力）定位一般會被破壞，這時就需要對工件施加夾緊力，來抵消多余的切屑力，以避免工件移動影響精度。

2、夾緊力方向的確定原則

夾緊力的方向應(yīng)有利于工件的準確定位。夾緊力的方向應(yīng)與工件剛度高的方向一致，以利于減少工件的變形。夾緊力的方向盡可能與切削力、重力方向一致，有利于減小夾緊力。

3、夾緊力作用點的選擇

夾緊力的作用點應(yīng)與支承點“點對點”對應(yīng)，或在支承點確定的區(qū)域內(nèi)，以避免破壞定位或造成較大的夾緊變形。夾緊力的作用點應(yīng)選擇在工件剛度高的部位。夾緊力的作用點和支承點盡可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的剛度和抗振性。夾緊力的反作用力不應(yīng)使夾具產(chǎn)生影響加工精度的變形

4、夾緊力的確定

選用兩套普通型單活塞桿液壓缸。本夾具切削力和夾緊力方向是一致的，這種情況對夾緊裝置而言是有利的，所需夾緊力小。本夾具的液壓缸的缸徑選用φ90mm。當液壓壓力為4MPa時，液壓缸的壓力為8245N，此時N液已遠遠大于所需的4558N的夾緊力，故本夾具是可靠的。

5、夾緊動力機構(gòu)選擇

組合機床夾具的夾緊機構(gòu)一般采用液壓自動夾緊結(jié)構(gòu)。因為組合機床都是為適應(yīng)大批量生產(chǎn)而設(shè)計的，要求生產(chǎn)效率很高，所以除手工裝卸工件外，所有加工過程的程序，包括夾緊，都是自動運行的。

設(shè)計夾緊機構(gòu)時，需要滿足以下幾個要求：保證加工的精度、生產(chǎn)效率、工作要可靠、具有自鎖性能、結(jié)構(gòu)要簡單、操作簡單易學(xué)。

設(shè)計夾緊機構(gòu)的階段中，還必須考慮夾緊力的確定問題。應(yīng)該確定力的三個基本要素：作用點、方向和大小。

選擇作用點時要注意：保證工件夾緊后定位可靠；保證夾緊后工件的變形最??；盡可能多點夾壓，要使工件被夾緊得穩(wěn)定。

夾緊力和切削力的相對方向有三種比較典型的情況：夾緊力和切削力的相對方向相反，這是一種對夾緊不利的情況，此時夾緊力必須大于切削力；夾緊力和切削力的方向垂直，此時切削力是依靠夾緊力所產(chǎn)生的摩擦來抑制的，因此所需的夾緊力很大，應(yīng)盡量避免。

6、夾緊方案

該套夾具設(shè)計用于定位夾壓全順汽車左右轉(zhuǎn)向節(jié)零件。以一銷一平面作為主定位，并設(shè)計了角向限位機構(gòu)，這樣就限制了工件的六個自由度，滿足了工件在夾具系統(tǒng)中的精度定位要求。考慮到工件定位穩(wěn)定性以及盡量擴大定位基準面范圍的要求，設(shè)置了彈性輔助定位支承機構(gòu)。夾具處于夾壓狀態(tài)時，輔助支承通過油缸和斜面塊的共同作用對工件面產(chǎn)生定位作用。

該套夾具夾緊力、切削力和工件重力方向一致，且定位基準面和夾壓位置一致，這是一種對夾壓而言最為有利的情況，夾壓時只需較小的夾緊力。為此，該套夾具只設(shè)置了一個Φ90油缸作為夾緊力源，而且是有桿腔提供夾緊力源。由于工件定位芯軸部分較長，采用直上直下的壓塊工件無法裝卸，所以采用了旋轉(zhuǎn)夾壓模式?？紤]到減輕勞動強度，角向定位也采用液壓定靠。

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