针对车削加工某种特殊零件或某个特殊位置，用三爪或四爪卡盘夹持零件，存在不足或无法满足加工。根据多年的加工经验，对于这类零件的加工，根据加工特性和使用要求进行了综合分析。在本道工序加工时，主要应考虑如何保证外形尺寸的条件下，提高劳动生产率，降低劳动强度。经过分析后，自己动手设计制造了一套夹具，充分发挥原有设备的能力，通过现场使用，达到了预期的效果。

　　摘 要：夹具是加工时用来迅速紧固工件，使机床、刀具、零件保持正确相对位置的工艺装置。工装夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。

　　关键词：车削 专用夹具 设计 应用

　　夹具又称卡具：在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具。在机床上加工零件时，为使零件能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他的相互位置精度等技术要求，加工前必须将零件装好(定位)、夹牢(夹紧)。

　　1 、加工零件与加工技术分析

　　最近接到一批外加工零件(铝件)，需要在有限的时间里完成(如图l所示)。这批零件虽然简单，但图中M38X1.5螺纹不好加工。按过去的加工方式，用螺纹铣刀加工虽然也能做到，但是加工质量不好保证，同时加工也麻烦。

　　2、 零件加工设想

　　能否设计出一种夹具，专门用于加工图中M38X1.5螺纹，在使零件的加工过程在保证质量的前提下，变得简单又快捷。

　　3 、专用夹具的设计

　　专用夹具制造批量极少，一般不经过试制阶段，它的设计全过程，分为两个阶段：第一阶段是从调查研究到图纸设计的阶段，第二阶段是经过制造，调整到修改完善原设计图纸的阶段。

　　对夹具进行设计需要做到以下几个方面：

　　(1)熟悉零件图纸，了解其形状，尺寸，精度，技术要求;

　　(2)熟悉工艺，了解各工序之间的相互关系，本工序前有关表面粗糙度及位置尺寸，本工序的工艺要求;

　　(3)了解所用设备的特性，精度，有关尺寸及其与夹具连接处的形式;

　　(4)了解所用刀具的有关尺寸及其与夹具配合的要求;

　　(5)了解加工特性。

　　4 、数控车床专用夹具的制造与实际应用

　　4.1 专用夹具的设计

　　在生产实践中，灵活应用夹具的定位原理和夹紧原理解决生产中的难题，使加工的零件完全达到工艺要求，保证了产品质量，且大大提高了工作效率，减少了辅助时间。构思设计制作了这套应用于数控车床设备，用三爪卡盘定位，六角螺栓夹紧的专用夹具(如图2)。可满足零件定位，夹紧的要求。

　　4.2 专用夹具的结构组成和定位原理

　　结构组成：专用夹具的夹具体、内六角螺栓。

　　定位原理：先把零件放于夹具内腔并贴紧，通过内六角螺栓把零件压紧。这种装夹方式使夹紧着力点靠近切削力点，增加工件的刚性，有效地减少了工件在加工过程中切削力影响而产生变形。

　　上述所具备的压紧元件和定位方式可以满足定位需求，使装夹工作变得很轻松，可靠。

　　4.3 专用夹具的制造

　　根据夹具的设计尺寸，选用合适的材料(45号钢)，在加工中心机床上加工完成(数控铣床也可以)。

　　4.4 专用夹具的安装

　　把Φ64圆柱(夹具后端)夹于三爪卡盘中，用百份表调整零件的公差范围内并夹紧。

　　4.5 专用夹具的应用

　　安装完夹具后，就可以安装零件。如图5所示，把放置于夹具的内腔并贴紧，通过内六角螺栓夹紧，注意夹紧力度，防止夹伤。

　　5 、结语

　　生产中常常会碰到一些批量的，要求不一的零件。由于零件的形状使装夹定位比较困难。灵活地运用一些小型夹、辅具，只要设计得合理，运用得巧妙，既能满足加工零件的质量和技术要求，又能降低生产成本，提高工作效率，减少废品的发生。此类方式可广泛地运用于车、钳、铣、磨等工序，都能取得满意的效果。

　　参考文献：

　　[1]《机床夹具设计》.华中理工大学.机械工业出版社，1993.

　　[2]《金属切削原理》.华中理工大学.机械工业出版社，1993.

　　自动化设备专用夹具的设计

　　[摘 要]随着现代数控加工设备的高速的发展，设计合理、适合批量生产的专用夹具不仅能保证加工的稳定和产品质量，而且能降低劳动强度、提高生产效率、实现生产过程自动化，从而降低生产成本，本文从夹具的定位设计、整体刚度设计、结构和夹紧力的设计、安装设计以及夹具设计的发展趋势等五方面论述了专用夹具的设计要点。

　　[关键词]数控加工 专用夹具 五方面 设计要点

　　零件在加工的过程中夹具的定位固定是非常重要的，当定位不准确或加工中出现振动，都会影响零件在加工中各段的精度，达不到设计的要求。

　　设计合理、适合批量生产的专用夹具不仅能保证加工的稳定和产品质量。

　　并且能降低劳动强度，提高生产效率、降低对工人技术的过高要求、实现生产过程自动化，从而降低生产成本。

　　一、夹具的定位设计

　　工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置，称为完全定位。

　　当然工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。

　　在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位也是允许的。

　　采用此类部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。

　　如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。

　　过定位一般情况下，应该避免使用过定位，通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件(或定位件)产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。

　　但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。

　　这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。

　　二、夹具的整体刚度设计

　　夹具不同于其他环节，他在工艺系统中有着特殊地位，夹具的整体刚度对工件加工的动态误差产生着非常特殊的影响。

　　当夹具的整体刚度远大于其他环节，工件加工的动态误差基本上只取决于夹具的制造精度和安装精度。

　　因此设计夹具时，对夹具的整体刚度应给予足够重视。

　　如因工艺系统其他环节的刚度不足而引起较大的系统动态误差时，也可以采取修正夹具定位元件的方法进行补偿。

　　对一些切削力较大，振动也大的夹具，还应尽可能降低夹具的重心，工件的加工表面应尽可能靠近工作台，以提高夹具的稳定性，通常夹具体的高宽比H/B≤1～1.25为宜。

　　三、夹具结构和夹紧力的设计

　　1、夹具结构设计要点：

　　(1)能保证工件定位后占据正确位置。

　　(2)要保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。

　　(3)夹紧装置的复杂程度与生产类型相适应。

　　工件的生产批量越大，允许设计越复杂、效率越高的夹紧装置。

　　(4)工艺性好，使用性好。

　　其结构应尽量简单，便于制造和维修;尽可能使用标准夹具零部件。

　　2、夹具夹紧力的设计

　　在传统夹具设计中，定位元件、夹紧装置结构的选择、尺寸的确定，夹紧力的求解都需要设计人员完成;一般运用运动学原理、几何学原理和优化设计技术对夹紧元件的布局和夹紧力进行优化设计，并对以下三个方面进行研究分析：

　　(1)构建工件自由度模型和运动学的定位方案模型，对自由度的限制数目和接触点数进行分析;

　　(2)对基准的定位误差进行分析计算;

　　(3)可利用接触变形理论构建工件稳定性模型，对夹紧方案合理性进行分析。

　　当然，工件的大小、加工部位、刀具、材料特性等多方面元素，一般计算的同时也结合经验去考虑，采用较大的夹紧方式，比如M16螺钉可以压紧的，为了提高安全系数，一般选M18的螺钉。

　　四、夹具的安装设计

　　夹具在机床工作台上的安装位置，直接影响被加工表面的位置精度，因而在设计时必须考虑其安装方法，一般是在夹具底座下面装两个定位键。

　　定位键的结构尺寸已标准化，应按工作台的T形槽尺寸选定(以T形槽为例)，它和夹具底座以及工作台T形槽的配合为H7/h6、H8/h8。

　　两定位键的距离应力求最大，以利提高安装精度。

　　作为定位键的安装是夹具过两个定位键嵌入到工作台的同一条T 形槽中，再用T 形螺栓和垫圈、螺母将夹具体紧固在工作台上，所以在夹具上还需要提供两个穿T形螺栓的耳座。

　　如果夹具宽度较大时，可在同侧设置两个耳座，两耳座的距离要和工作台两个T形槽间的距离一致。

　　五、夹具设计的发展趋势

　　(1)标准化：夹具在实现通用性的前提下，为降低夹具本身的成本，朝着标准化的方向发展，在通用夹具、组合夹具的基础上，制造的夹具应尽量与标准化机床配套，有利于促进机床夹具本身的商品化和规模化生产，降低夹具自身成本。

　　(2)精密化：随着社会各行业对机械加工产品的精度要求越来越高，现代机床夹具已向着高精密化的方向发展，夹具的精密化主要体现在夹具结构的设计上，在对夹具进行结构设计时要充分发挥主观能动性，以实现机械加工向着更高精度的方向发展。

　　(3)高效化：因加工行业竞争日益激烈，要求机械加工企业要最大限度提高工作效率，因此对机床夹具也提出了更高的要求，首先能适应高速加工的要求，并最大程度降低夹具的辅助时间，提高劳动生产率，保持加工的连续性和安全生产，降低了工人的劳动负荷。

　　(4)柔性化：通过对夹具的结构进行科学设计，将不可拆卸机构改造成可拆卸机构，使之可以通过自身的组合、调整来满足各种工艺的需求，设计出结构更加合理、精度更高、并且可自动拆卸、更换的柔性化夹具，提高夹具的工作效率，从而为现代加工提供更好的支持。

　　参考文献

　　[1] 《机械制造技术基础》，黄健求，机械工业出版社，2005.11

　　[2] 《工程力学》张春梅，刘静香，北京理工大学出版社，2008

　　[3] 《机床夹具的分类与构成》，张亚明，科技资讯，2008(4)