吕明

（宁波技师学院，浙江 宁波 315032）

一般来说，生产任何机电产品，都离不开机床夹具，其设计质量在一定程度上决定着工件的质量，同时会影响到工件的生产率和生产成本。对于机电产品的制造行业而言，需要充分意识到机床夹具设计的重要性，夹具尽量要简单，并容易制造、装配、检验、维修等，同时还要考虑到操作方便、使用安全等因素。鉴于此，本文主要分析了机床夹具设计过程中应注意的问题。

一、机床夹具设计的作用

用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致，其加工精度更高而且稳定。同时使用夹具装夹工件方便快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削用量，进一步提高劳动生产率。大大降低工人的劳动强度。

二、机床夹具的分类

机床夹具按照用途可以分为通用夹具和专用夹具。通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。这类夹具特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高，当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。而我们专业同学在毕业设计过程中往往都要针对某一零件进行专业夹具设计。

三、机床夹具设计中应注意的问题

（一）明确设计要求，看懂设计任务书

在毕业设计前期，指导教师会下发相应的设计任务书和原始零件图。任务书上面已经明确设计任务、设计要求和设计时间，我们要根据原始零件图进行认真分析和收集相关资料，这其中包括零件的生产批量，看懂零件图样及技术要求，明确加工工艺规程和确定夹具类型和夹紧机构等。

1.零件的生产批量。夹具结构的合理性及经济成本都与批量有着密切的关系，机械零件按期生产方式又分为大量生产、中批量生产和单件小批量生产。我们同学在根据实际情况明确生产类型，不能单一就产量而论。大量生产时我们要采用自动化、集成化程度高气动、液压或者其他机动夹具，往往这类夹具机构也相对复杂。而单件生产是说每种产品只生产一件或几件，而且不再重复投产或不定期地重复投产。如各种试制产品、机修零件、某些专用量具、夹具、模具等的生产属于这一生产类型。

2.工件图样及工序图。加工工件图样是夹具设计的重要资料之一，它给出了工件的结构形状、尺寸、材料、表面粗糙度及其他技术要求等，往往毕业设计过程中，原始零件图中也会出现漏标、错标尺寸的现象，这就要求我们能看懂图样，并发现错误及时更正。当然为了更直观的看懂负责图样的内外部结构，也可建议学生通过绘图软件直接生成三维图样，这样更加直观，方便增强图形的立体感。并根据图样来明确所用夹具加工工件的工序尺寸、工序基准、加工表面、工序加工精度要求等等，是设计夹具的主要依据。

3.编写机械加工工艺规程。加工工件工艺规程，表明了该工序所使用机床的主要技术参数、性能、规格和精度，所使用的量具的精度等级，刀具和辅助工具等的型号，规格，还标明了该工序的加工余量、切削用量、工步安排、工时定额及同时加工的工件数目等，这些都是确定夹具的尺寸、类型、夹紧装置以及夹具与机床部分结构尺寸的主要依据。我们提前准备好夹具用的各种标准、工艺规定、典型夹具图册和有关夹具的设计指导资料等，了解企业制造和使用夹具的生产条件与技术现状，以便所设计的夹具能够适合企业实际需求，又能结合本专业实际情况的合理部分。

4.明确定位方案，选择定位元件。根据工件的六点定位原理，分析工件图样上所规定的定位方案是否可取，是否应提出修改意见或提出新的方案，并在和有关指导老师协商后确定工件的定位，这也是夹具设计的重中之重，一旦定位方案出现原则性错误，可以直接确定本次毕业设计是失败的。方案一旦确定后，根据定位基准面的形状，选取相应的定位元件，确定尺寸精度和配合工差。用于平面定位的定位元件有支撑钉、支撑板和可调支撑等，用于内孔定位的定位元件有定位销和定位心轴等，用于外圆柱面定位元件有V 型架或定位套等等，我们要根据实际情况进行选取。

5.明确夹紧方案，设计夹紧机构。确定好定位元件之后，我们还要确定工件的夹紧方案和设计夹紧机构，计算所需的夹紧力。夹紧机构，应保证工件夹紧可靠安全，不破坏工件的定位及夹紧表面精度和粗糙度的同时，夹紧装置的复杂程度，也要和工件的生产类型相适应，在大批量生产中，尽量采用省力高效的夹紧装置，在小批量的生产中采用夹具的目的主要是保证加工质量和扩大机床的工艺性能，因此对夹紧装置的要求主要是加工质量，其次是效率问题，必要时还应进行夹紧力的简单估算。

（二）确保绘制夹具图样的科学化、标准化

在机床夹具的图样绘制过程中，必须确保绘制夹具图样的科学化、和标准化。如绘制的零件图的投影与总图的投影位置不相符，无法读图和校图，这样极易造成误解，甚至造成不必要的错误，那我们在指导学生绘图过程中要注意以下几点；1.绘图比例应尽量选取1:1 比例，以便使图形有良好的直观性和观察力。如被加工工件的尺寸过大，那么夹具装配图呢，可以按照1:2 或者1:3 的比例适当的缩小，如果被加工工件尺寸过小，装备图也可以按照2:1。或3:1 的比例适当的放大，总之，在夹具装配图中，视图的布置也应尽量符合国家制图标准。2.在能清楚表达夹具内部结构和各元件位置关系的情况下，试图的数目要尽可能的要少，夹具装配图的主视图应取操作者实际工作时的位置，以便于夹具装配。3.绘制装配图的顺序是先用双点划线，绘制工件的轮廓，外形和主要表面的几个视图，并用网纹线表示出加工余量，围绕工件几个视图，依次绘制出定位元件、夹紧机构、对刀原件以及其他元件。最后，绘制出夹具体及连接元件等。4.在装配图中还要画出明零件的明细栏和标题栏，写明夹具的名称，零件明细栏上所规定的内容必须要按照标准。

（三）图样中公差的标注要细化

在实际夹具绘图过程中，比如在装配体由多个零件组成，现在要求总长度公差，对零件没要求，这时零件图必须要标公差吗？单件加工时，装配图标注总长度公差，零件图可以不标注公差，由工艺保证装配最终公差要求。大批量加工时，分为两种情况。一是零件图相应尺寸必须标注公差，并且满足装配公差要求；二是，当形成装配公差的零件较多时，因为累积公差造成零件加工困难，或累积公差超过装配公差，需要某个零件相应尺寸必须“配做”，在设计图纸上必须要标明、注明，由工艺具体实施。对于和滚动轴承配合的零件只需要标注与轴承配合零件的配合公差即可。1.一般情况下，夹具的尺寸公差取工件相应尺寸公差的1/3--1/5。2.夹具的相互位置公差取工件相应的相互位置公差的1/3--1/5。3 当加工未注公差时，夹具一般可取±0.1mm。4.未注形位公差的加工面按照GB/T1184--1996 中形位公差值的规定，查相应形位公差对应的表格确定。

（四）夹具零件是否都要是非标件

设计过程中，我们是否要把所有零件都设计成非标零件？大可不必，因为在设计加工结构相同或相似的系列产品零件夹具时，为了降低生产成本，提高夹具的利用率，往往会把夹具设计为只更换某一个或几个零件的通用型夹具，这样就可以大幅提高夹具的利用率。如为了使定位件能够顺利拆下来，可以在定位件中心设计一螺孔，用一螺杆拧入螺孔内，定位件就能顺利地被顶出。

结束语：夹具设计时，不同的夹具类型遇到的问题也不尽相同，我们要根据实际情况而定。但是无论何种机床夹具，在设计过程中，必须了解机床夹具设计中的注意事项，努力做到及时发现不足，及时改进，设计出符合现代企业需求的优质产品。