【夹具设计的基本要求】

 

（1）工装夹具应具备足够的强度和刚度

（2）夹紧的可靠性

（3）焊接操作的灵活性

（4）便于焊件的装卸

（5）良好的工艺性

 

【工装夹具设计的基本方法与步骤】

 

（1）设计前的准备

 

夹具设计的原始资料包括以下内容：夹具设计任务单；工件图样及技术条件；工件的装配工艺规程；夹具设计的技术条件；夹具的标准化和规格的标准化资料，包括国家标准，工厂标准和规格化结构图册等。

 

（2）设计的步骤

 

确定夹具结构方案；绘制夹具工作总图阶段；绘制装配焊接夹具零件图阶段；编写装配焊接夹具设计说明书；必要时，还需要编写装配焊接夹具使用说明书，包括机具的性能，使用注意事项等内容。

 

（3）工装夹具制造的精度要求

 

第一类是直接与工件接触，并严格确定工件的位置和形状的，主要包括接头的定位件，V形块，定位销等定位元件。第二类是各种导向件，此类元件虽不与定位工件直接接触，但它可确定第一类元件的位置。第三类属于夹具内部结构零件相互配合的夹具元件，如夹紧装置各组成零件之间的配合尺寸公差。第四类是不影响工件位置，也不与其它元件相配合，如夹具的主体骨架等。

 

（4）夹具结构工艺性

 

对夹具良好工艺性的基本要求：①整体夹具结构的组成，应尽量采用各种标准件和通用件，制造专用件的比例应尽量少，减少制造劳动量和降低费用。②各种专用零件和部件结构形状应容易制造和测量，装配和调试方便。③便于夹具的维护和修理。

 

合理选择装配基准：①装配基准应该是夹具上一个独立的基准表面或线，其他元件的位置只对此表面或线进行调整和修理。②装配基准一经加工完毕，其位置和尺寸就不应再变动。因此那些在装配过程中自身的位置和尺寸尚须调整或修配的表面或线不能作为装配基准。③结构的可调性，经常采用的是依靠螺栓紧固，销钉位的方式，调整和装配夹具时，可对某一元件尺寸较方便的修磨。还可采用在元件与部件之间设置调整垫圈，调整垫片或调整套等来控制装配尺寸，补偿其它元件的误差，提高夹具精度。④维修工艺性，进行夹具设计时，应考虑到维修方便的问题。

 

【以铣床夹具为例进行说明】

 

在机床上加工工业零件的时候，必须用夹具装好固定所要加工工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已经定规定好的位置上将工件可靠地固定，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。铣床夹具的主要功能就是完成工件的装夹固定工作。工件装夹情况的好坏，将直接影响工件的加工精度。

 

（1）设计要点

 

为提高铣床夹具在机床上安装的稳固性，减轻其断续切削可能引起的振动造成的松动，夹具体不仅要有足够的坚固度和强度，其高度和宽度比例也应合适，一般有H/B≤1～1.20，以降低夹具重心，使加工工件的表面尽量靠近工作台面。此外，还要合理地调整好加强筋和耳座。若夹具整体宽度较宽，可在夹具的同一侧设置两个与铣床工作台T形槽间等距的耳座；对重型铣床夹具，夹具体两端还应设置吊装孔或吊环等以便搬运。除机床整体设计需注意的方面之外还需要注意一下几点：

 

①定向键的设计

定向键也就是夹具的定位键，安装在夹具底面的纵向槽中，一般为两个，安在同一条直线上，其距离越远，导向精确程度越高，用螺钉紧固在夹具体上，定向键通过与铣床工作台上的形槽配合以确定夹具在机床上的正确位置；除此之外还能承受部分切削扭矩，同时可以减轻夹紧螺栓的负荷，使夹具的本身更具有稳定性，因此平面夹具及有些专用的钻镗床夹具也常使用。定向键的种类分为矩形和圆形两种。定向精度要求重型夹具不宜采用定向键，而是在夹具体上加工出一窄长面作为找正基面来校正夹具的正确安装位置。

 

②对刀装置的设计

对刀装置由对刀块和塞尺组成，其作用是用来确定夹具和刀具的相对位置。对刀装置的结构形式取决于加工表面的形状。对刀块常用销钉和螺钉紧固在夹具体上，这样的位置设计便于使用塞尺对刀，而且不妨碍工件装卸。对刀时，在刀具与对刀块之间需要加一塞尺，为的是避免刀具与对刀块直接接触而损坏刀刃或造成对刀块过早磨损。塞尺的种类分为平塞尺和圆柱形塞尺两种，其厚度和直径约为4～6mm,制造公差h6。对刀块和塞尺均已标准化，在加工使用时，夹具总图上应标明塞尺尺寸及对刀块工作表面与定位元件之间的具体位置。对刀装置应设置在便于对刀而且是工件切入的一端。

 

（2）基本要求

 

①为保证工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做的尽可能开敞，因为夹紧机构元件和加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，以防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生干涉。

 

②为保持零件的安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具应保证在机床上实现定向安装，还要求协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标联系。

 

③夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当非要在加工过程中更换夹紧点时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件的定位精度。

 

（3）常用夹具的种类

 

数控铣削加工常用的夹具大致有以下几种：

①万能组合夹具。适合小批量生产或研制时的中小、小型工件在数控铣床上进行铣削加工。

②专用铣削夹具。这是特别为某一项或类似的几项工件设计制造的夹具，一般在年产量较大或研制时非要不可时采用。其结构固定，仅使用于一个具体零件的具体工序，这类夹具设计应力求简化，使制造时间尽量缩短。

③多工位夹具。可以同时装夹多个工件，可减少换刀次数，已便于一面加工，一面装卸工件，有利于缩短辅助时间，提高生产率，较适合中批量生产。

④气动或液压夹具。适合生产批量较大的场合，采用其它夹具又特别费工，费力的工件，能减轻工人劳动强度和提高生产率，但此类夹具结构较复杂，造价往往很高，而且制造周期较长。

⑤通用铣削夹具，有通用可调夹具、虎钳、分度头和三爪卡盘等。

 

（4）数控铣床夹具的选用原则

 

　　在选用夹具时，通常需要考虑产品的生产批量、生产效率、质量保证及经济性，选用时可参考下列原则：

①在生产量小或研制时，应广泛采用万能组合夹具，只用在组合夹具无法解决才考虑采用其他夹具。

②小批量或成批生产十可考虑采用专用夹具，但应尽量简单。•在生产批量较大的可考虑采用多工位夹具和气动、液压夹具。

 

（5）设计中应注意的问题

 

由于铣削加工切削用量及切削得力很大，同时又是多刃断续切削，加工时很容易产生振动，因此设计铣床夹具时应注意：夹紧力的大小必须调整合适，夹紧力设置过小，工件可能在加工过程中移动而破坏夹具定位，不仅严重影响质量，还可能造成事故；夹紧力过大，不但会使工件和夹具本身产生变形，其加工质量也不高。

 

夹具的安装要准确可靠，即安装及加工时要正确使用定向键、对刀装置；夹具要有足够的刚度和稳定性，设计结构要合理。车床夹具一般都是在悬臂状态下工作的，为保证加工过程的稳定性；夹具结构应力求简单、紧凑，轻便且安全，悬伸长度尽量小，使重心设计靠近主轴前支承。为保证安全，夹具体应制成圆形，夹具体上的各元件不允许伸出夹具体直径之外；夹具的结构还应便于工件的安装、测量和切屑的顺利排出和清理。

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