旷宇星

摘要：组合机床是以行业内通用的标准部件做为基础，再考虑被加TT件的特点，如特殊的外形，特定的工艺，或者被加工件材料的特点及综合投产使用验收的总体经济成本等等，再由机械设计师专门来设计出用来配合生产的非标部件，来一起组成的专门用来生产某一类工件的机床。夹具在机械行业中，是产品加工过程中重要的工装，生产中夹具的工作效率和可靠性，直接对加工质量和生产效率有很大影响。探索夹具的作用能帮助机械加工业提高更高的层次。

关键词：夹具；液压夹紧；组合机床

引言：

机械设计中的工艺涉及到产品成本的效益、成品的合格率，产品的质量、产品产量的大小。社会的不停进步和不断的发展离不开制造业的更新和进步。机械制造业在现代工业化的社会中有着主导的作用，因为制造业的产品不但可以供人们在生活中的直接使用，而且可以在其它行业的生产中提供必要的装备，在社会上可以看到有着各式各样的机械或由机械制造出的产品。因为夹具系本身就是为了确保产品能有更好的质量，还能增加生产效率，减少劳动人民的劳作时间，夹具还有使工件和机床之间有一个确定的方位，而且在加工处理时可以使这个方位不会变动。本文就如何设计机床的夹具提出自己的几点想法。

一、夹具概述

夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和测量等工艺过程中。

1、机床夹具的作用

是让工件在定位的时候可以以工件定位基准面和夹具元件之间定位面的配合与接触，让工件在整个夹具里的位置始终保持正确精准，另一方面可以让工件的表面尺寸与形状还有其位置的精度达到要求。与工件位置夹紧以后，通过夹紧力作用于工件，使其固定牢靠，这样作用可以让其定位的位置始终不变。

（1）稳定保证工件的加工精度

（2）缩短其作用的时间，使劳动的生产率得以增加

（3）使机床的作用范围得到提高，而且能实现一个机器多种功能

2、机床夹具的分类

机械产品夹具通常是有专门的程度、应用的机床与夹紧的动力源对其分类。

（1）按专门化程度分类

夹具可分为：通用、专用、可调、组合、自动线等几种类型的夹具。

（2）按使用的机床分类

由机床使用的不同可以将夹具分为车床、铣床、钻床、镗床、磨床、齿轮机床等几种夹具。

（3）按夹紧动力源分类

由夹具使用的夹紧力的不同可以将夹具可分为手动、气动、液压、气液、电动、磁力、真空等几种不同的夹具。

二、夹具设计的注意事项

1、在确保精度高的前提下还应该注重产品尺寸大小

夹具体的每一个面都很重要，例如定位元件的表面、对刀块的表面、导向元件的表面、和它的基面。这些都应该具有合适的大小和形状，位置精度对于它们也是非常讲究的。

2、强度、刚度都很重要

在加工时为了确保不受夹紧力、切削力以及一些其它力的影响，从而产生的变形以及振动情况，而且夹具体的厚度也需要达到一定的要求，太厚太薄都不可取。

3、适用性和结构工艺性都很重要

夹具体的外形一般都是比较大的，许多夹具体都还比较复杂，而且与之装配的精度要求也是非常高的，所以我们应当注重它的结构工艺性，尽量使它安装便捷。在这些前提都满足的情况下，我们还应该考虑使它小型化。

4、切屑的排除也是非常重要的因素

在机器加工的时候，机器一般都不会对不断产生的切削进行处理，这些切削不进行及时有效的排除，切削热会对产品的精度产生影响，当大量切削缠绕元件时还会破坏它的精度，如不及时处理后果很严重。所以在设计之初就应该考虑，加大元件与工作面和夹具体的距离，增加容纳这些切削的空间。

5、安装方式应确保有效可靠

夹具安装时都是通过基面与其他零件的接触匹配实现的，所以各个部分应当保持协调有序，在具体安装的时候还应该保持重心较低，支撑面要大于接触面，各个基面要有适合匹配的精度，确保安装可靠不容易脱落，如果夹具体过大，我们在设计时还应该考虑，在其夹具体上另外设计出可以支持吊装的孔或环。

三、夹具的设计

1、机床夹紧力的计算

工件在定位的基础上由于加工时工件受外力较大（主要是切削力）定位一般会被破坏，这时就需要对工件施加夹紧力，来抵消多余的切屑力，以避免工件移动影响精度。

2、夹紧力方向的确定原则

夹紧力的方向应有利于工件的准确定位。夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。

3、夹紧力作用点的选择

夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形

4、夹紧力的确定

选用两套普通型单活塞杆液压缸。本夹具切削力和夹紧力方向是一致的，这种情况对夹紧装置而言是有利的，所需夹紧力小。本夹具的液压缸的缸径选用φ90mm。当液压压力为4MPa时，液压缸的压力为8245N，此时N液已远远大于所需的4558N的夹紧力，故本夹具是可靠的。

5、夹紧动力机构选择

组合机床夹具的夹紧机构一般采用液压自动夾紧结构。因为组合机床都是为适应大批量生产而设计的，要求生产效率很高，所以除手工装卸工件外，所有加工过程的程序，包括夹紧，都是自动运行的。

设计夹紧机构时，需要满足以下几个要求：保证加工的精度、生产效率、工作要可靠、具有自锁性能、结构要简单、操作简单易学。

设计夹紧机构的阶段中，还必须考虑夹紧力的确定问题。应该确定力的三个基本要素：作用点、方向和大小。

选择作用点时要注意：保证工件夹紧后定位可靠；保证夹紧后工件的变形最小；尽可能多点夹压，要使工件被夹紧得稳定。

夹紧力和切削力的相对方向有三种比较典型的情况：夹紧力和切削力的相对方向相反，这是一种对夹紧不利的情况，此时夹紧力必须大于切削力；夹紧力和切削力的方向垂直，此时切削力是依靠夹紧力所产生的摩擦来抑制的，因此所需的夹紧力很大，应尽量避免。

6、夹紧方案

该套夹具设计用于定位夹压全顺汽车左右转向节零件。以一销一平面作为主定位，并设计了角向限位机构，这样就限制了工件的六个自由度，满足了工件在夹具系统中的精度定位要求。考虑到工件定位稳定性以及尽量扩大定位基准面范围的要求，设置了弹性辅助定位支承机构。夹具处于夹压状态时，辅助支承通过油缸和斜面块的共同作用对工件面产生定位作用。

该套夹具夹紧力、切削力和工件重力方向一致，且定位基准面和夹压位置一致，这是一种对夹压而言最为有利的情况，夹压时只需较小的夹紧力。为此，该套夹具只设置了一个φ90油缸作为夹紧力源，而且是有杆腔提供夹紧力源。由于工件定位芯轴部分较长，采用直上直下的压块工件无法装卸，所以采用了旋转夹压模式。考虑到减轻劳动强度，角向定位也采用液压定靠。