铝合金薄板零件夹具的设计

曾海波

摘 要：铝合金薄板零件在现代产品中的应用非常广泛，使用传统的加工工艺、传统夹具的装夹方法，易造成零件变形。该文介绍铝合金薄板零件加工，针对零件的零件容易变形，加工工艺、装夹方法等几个方法进行了研究，设计了适应该零件的夹具，从而减小了加工变形和批量生产要求。

关键词：薄板 零件 夹具 设计

中图分类号：TG75 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0066-02铝合金薄板类零件是常见的工程产品，在家用电器、汽车等用品普遍得到应用。目前铝合金薄板零件加工（零件如图1所示，零件厚5 mm）存在薄板的弹性在切削过程中容易切削面的振动，因此薄板加工尺寸精度，表面粗糙度难以保证的问题，因此该文介绍综合考虑设计专用的夹具，夹具综合考虑了工件定位、加工工艺，装夹方法等方面难处，确保了零件加工尺寸精度和表面质量。

1 零件图纸的分析

该零件如图1、2所示，毛坯365×160×5的5A05铝合金，大批量生产。该零件主要是加工通孔、沉孔、平面和外形的加工，编程加工相对比较简单。但是零件厚度只有5 mm，零件加工过程中容易产生振动，加工精度高的尺寸有、；板的厚度精度为，平面度要求为小于0.5，并且要求工件表面不能有夹伤、划伤、碰伤，因此在加工过程中工件振动会影响到孔的定位尺寸和外形尺寸精度。

2 零件装夹的选择

2.1 变形分析

在生产过程中，大部分薄片零件容易发生弹性变形，在检测时其加工精度能满足加工尺寸要求，当零件加工完毕后，零件尺寸精度、形位公差会有一定的变化，甚至超出图纸的精度要求。其原因是薄片类零件的刚度较弱，零件基准面较大，导致加工过程中定位精度不高，平面度误差大，零件在装夹过程中受大气压力或装夹力的作用，导致零件发生了变形。在这种状态下进行加工，尽管在检测出零件的尺寸和形位公差能达到零件尺寸要求。零件取下来后变形恢复了，其尺寸精度和形位误差发生变化。

2.2 装夹方式的选择

装夹的方式有多种方式，该零件是批量生产，而且接触面积较大，综合考虑将采用真空装夹方式。真空装夹方式是利用大气的压力装夹薄片工件来进行加工。其工作原理：夹具体上设有橡胶密封圈，把薄片零放在橡胶密封圈上，从而让零件与夹具体之间形成密封腔。用真空泵将密封腔内空气从抽气孔抽出，这时零件被吸住夹紧。“德国施迈茨真空装夹系统”就是利用真空装夹方式的原理制成的，它特别适应在金属加工机床上加工底部平整、面积较大的金属薄壁件，确保极短的工件安装时间，确保工件不变形和极高的加工精度。该零件毛坯平面度经过测量，平面的误差值在0.1～0.4之间，而零件最后加工平面度要求小0.5，只要在装夹的过程中，避免二次变形，加工出来产品的平面度可以达到零件平面误差精度要求。

3 零件夹具的设计

3.1 夹具的设计与加工

根据真空装夹方式的工作原理，参照“德国施迈茨真空装夹系统”，首先在软件设计出夹具的结构图如图3所示。为了提高加工效率和加工精度，降低成本，零件正反面加工的夹具设计一起，利用一次装夹同时加工两个零件的正反面。夹具制造后在机床上的安装如图4所示。

3.2 夹具的组成

（1）底座，包括支撑块和垫板，如图3所示。主要用于夹具体与机床工作台的连接，同时起到垫高的作用，缩短机床Z轴行程，防止因刀具太短，加工时超行程。

（2）夹具体，包括通气槽、密封槽、通气孔、定位销、定位边等，如图3所示。通过定位销、定位边进行定位。通过密封槽加上密封橡胶后，通气孔和通气槽形成密封腔，利用气阀接通真空泵，将密封腔内空气抽出，这时工件被夹紧。

（3）辅助装置，包括真空泵、通气管、气阀等。主要用于真空的制造和真空的传递，接通与断开真空传递。

4 零件的装夹方法

4.1 安装与拆卸

（1）安装过程：安装零件正面毛坯时，先使用定位块，利用零件正面夹具的定位销进行对工件的定位，然后放上工件，靠紧定位块，使用气阀接通真空泵，使其将工件吸紧，再用橡胶锤敲打，最后拿下定位块，安装完成。安装零件反面毛坯时，将工件靠紧零件反面夹具”的定位边，然后使用气阀接通真空泵，使其将工件吸紧，再用橡胶锤敲打，安装完成。

（2）拆卸过程：只要把相对应的气阀，如图4所示：“加工零件正面夹具气阀”和“加工反面夹具气阀”，移到断开处，相对应的工件即可拿出，非常简便。

4.2 注意事项

（1）装夹时注意毛坯的尺寸（太大或太小的，分开放）；

（2）注意非装夹面是否有划伤，压痕等缺陷；

（3）装夹前要检查夹具体上是否有铝屑等杂物存在并清理干净；

（4）接通气阀后，必须使用橡胶锤敲打工件，保证工件被吸平；

（5）安装毛坯完成后，必须拆掉定位块；

（6）密封橡胶需要不定期检查并更换，保证密封效果

5 结语

该夹具经过一段时间的使用后，一直保持着稳定的效率，达到了预先设计要的目的，其优点有如下几点：（1）装夹简单，快速、方便；（2）夹紧力大，并且保证工件在加工过程中不会产生变形；（3）定位精准，保证加工精度；（4）提高生产效率，从而取得了良好的经济效益。

参考文献

[1] 杨伟群.数控工艺培训教程（数控铣部分）[M].清华大学出版社，2006.

[2] 闻邦椿.机械设计手册[M].机械工业出版社，2010.

[3] 广东省职业技术教研室.数控铣床与加工中心编程与操作[M].中国劳动社会保障出版社，2006.endprint

摘 要：铝合金薄板零件在现代产品中的应用非常广泛，使用传统的加工工艺、传统夹具的装夹方法，易造成零件变形。该文介绍铝合金薄板零件加工，针对零件的零件容易变形，加工工艺、装夹方法等几个方法进行了研究，设计了适应该零件的夹具，从而减小了加工变形和批量生产要求。

关键词：薄板 零件 夹具 设计

中图分类号：TG75 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0066-02铝合金薄板类零件是常见的工程产品，在家用电器、汽车等用品普遍得到应用。目前铝合金薄板零件加工（零件如图1所示，零件厚5 mm）存在薄板的弹性在切削过程中容易切削面的振动，因此薄板加工尺寸精度，表面粗糙度难以保证的问题，因此该文介绍综合考虑设计专用的夹具，夹具综合考虑了工件定位、加工工艺，装夹方法等方面难处，确保了零件加工尺寸精度和表面质量。

1 零件图纸的分析

该零件如图1、2所示，毛坯365×160×5的5A05铝合金，大批量生产。该零件主要是加工通孔、沉孔、平面和外形的加工，编程加工相对比较简单。但是零件厚度只有5 mm，零件加工过程中容易产生振动，加工精度高的尺寸有、；板的厚度精度为，平面度要求为小于0.5，并且要求工件表面不能有夹伤、划伤、碰伤，因此在加工过程中工件振动会影响到孔的定位尺寸和外形尺寸精度。

2 零件装夹的选择

2.1 变形分析

在生产过程中，大部分薄片零件容易发生弹性变形，在检测时其加工精度能满足加工尺寸要求，当零件加工完毕后，零件尺寸精度、形位公差会有一定的变化，甚至超出图纸的精度要求。其原因是薄片类零件的刚度较弱，零件基准面较大，导致加工过程中定位精度不高，平面度误差大，零件在装夹过程中受大气压力或装夹力的作用，导致零件发生了变形。在这种状态下进行加工，尽管在检测出零件的尺寸和形位公差能达到零件尺寸要求。零件取下来后变形恢复了，其尺寸精度和形位误差发生变化。

2.2 装夹方式的选择

装夹的方式有多种方式，该零件是批量生产，而且接触面积较大，综合考虑将采用真空装夹方式。真空装夹方式是利用大气的压力装夹薄片工件来进行加工。其工作原理：夹具体上设有橡胶密封圈，把薄片零放在橡胶密封圈上，从而让零件与夹具体之间形成密封腔。用真空泵将密封腔内空气从抽气孔抽出，这时零件被吸住夹紧。“德国施迈茨真空装夹系统”就是利用真空装夹方式的原理制成的，它特别适应在金属加工机床上加工底部平整、面积较大的金属薄壁件，确保极短的工件安装时间，确保工件不变形和极高的加工精度。该零件毛坯平面度经过测量，平面的误差值在0.1～0.4之间，而零件最后加工平面度要求小0.5，只要在装夹的过程中，避免二次变形，加工出来产品的平面度可以达到零件平面误差精度要求。

3 零件夹具的设计

3.1 夹具的设计与加工

根据真空装夹方式的工作原理，参照“德国施迈茨真空装夹系统”，首先在软件设计出夹具的结构图如图3所示。为了提高加工效率和加工精度，降低成本，零件正反面加工的夹具设计一起，利用一次装夹同时加工两个零件的正反面。夹具制造后在机床上的安装如图4所示。

3.2 夹具的组成

（1）底座，包括支撑块和垫板，如图3所示。主要用于夹具体与机床工作台的连接，同时起到垫高的作用，缩短机床Z轴行程，防止因刀具太短，加工时超行程。

（2）夹具体，包括通气槽、密封槽、通气孔、定位销、定位边等，如图3所示。通过定位销、定位边进行定位。通过密封槽加上密封橡胶后，通气孔和通气槽形成密封腔，利用气阀接通真空泵，将密封腔内空气抽出，这时工件被夹紧。

（3）辅助装置，包括真空泵、通气管、气阀等。主要用于真空的制造和真空的传递，接通与断开真空传递。

4 零件的装夹方法

4.1 安装与拆卸

（1）安装过程：安装零件正面毛坯时，先使用定位块，利用零件正面夹具的定位销进行对工件的定位，然后放上工件，靠紧定位块，使用气阀接通真空泵，使其将工件吸紧，再用橡胶锤敲打，最后拿下定位块，安装完成。安装零件反面毛坯时，将工件靠紧零件反面夹具”的定位边，然后使用气阀接通真空泵，使其将工件吸紧，再用橡胶锤敲打，安装完成。

（2）拆卸过程：只要把相对应的气阀，如图4所示：“加工零件正面夹具气阀”和“加工反面夹具气阀”，移到断开处，相对应的工件即可拿出，非常简便。

4.2 注意事项

（1）装夹时注意毛坯的尺寸（太大或太小的，分开放）；

（2）注意非装夹面是否有划伤，压痕等缺陷；

（3）装夹前要检查夹具体上是否有铝屑等杂物存在并清理干净；

（4）接通气阀后，必须使用橡胶锤敲打工件，保证工件被吸平；

（5）安装毛坯完成后，必须拆掉定位块；

（6）密封橡胶需要不定期检查并更换，保证密封效果

5 结语

该夹具经过一段时间的使用后，一直保持着稳定的效率，达到了预先设计要的目的，其优点有如下几点：（1）装夹简单，快速、方便；（2）夹紧力大，并且保证工件在加工过程中不会产生变形；（3）定位精准，保证加工精度；（4）提高生产效率，从而取得了良好的经济效益。

参考文献

[1] 杨伟群.数控工艺培训教程（数控铣部分）[M].清华大学出版社，2006.

[2] 闻邦椿.机械设计手册[M].机械工业出版社，2010.

[3] 广东省职业技术教研室.数控铣床与加工中心编程与操作[M].中国劳动社会保障出版社，2006.endprint

摘 要：铝合金薄板零件在现代产品中的应用非常广泛，使用传统的加工工艺、传统夹具的装夹方法，易造成零件变形。该文介绍铝合金薄板零件加工，针对零件的零件容易变形，加工工艺、装夹方法等几个方法进行了研究，设计了适应该零件的夹具，从而减小了加工变形和批量生产要求。

关键词：薄板 零件 夹具 设计

中图分类号：TG75 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0066-02铝合金薄板类零件是常见的工程产品，在家用电器、汽车等用品普遍得到应用。目前铝合金薄板零件加工（零件如图1所示，零件厚5 mm）存在薄板的弹性在切削过程中容易切削面的振动，因此薄板加工尺寸精度，表面粗糙度难以保证的问题，因此该文介绍综合考虑设计专用的夹具，夹具综合考虑了工件定位、加工工艺，装夹方法等方面难处，确保了零件加工尺寸精度和表面质量。

1 零件图纸的分析

该零件如图1、2所示，毛坯365×160×5的5A05铝合金，大批量生产。该零件主要是加工通孔、沉孔、平面和外形的加工，编程加工相对比较简单。但是零件厚度只有5 mm，零件加工过程中容易产生振动，加工精度高的尺寸有、；板的厚度精度为，平面度要求为小于0.5，并且要求工件表面不能有夹伤、划伤、碰伤，因此在加工过程中工件振动会影响到孔的定位尺寸和外形尺寸精度。

2 零件装夹的选择

2.1 变形分析

在生产过程中，大部分薄片零件容易发生弹性变形，在检测时其加工精度能满足加工尺寸要求，当零件加工完毕后，零件尺寸精度、形位公差会有一定的变化，甚至超出图纸的精度要求。其原因是薄片类零件的刚度较弱，零件基准面较大，导致加工过程中定位精度不高，平面度误差大，零件在装夹过程中受大气压力或装夹力的作用，导致零件发生了变形。在这种状态下进行加工，尽管在检测出零件的尺寸和形位公差能达到零件尺寸要求。零件取下来后变形恢复了，其尺寸精度和形位误差发生变化。

2.2 装夹方式的选择

装夹的方式有多种方式，该零件是批量生产，而且接触面积较大，综合考虑将采用真空装夹方式。真空装夹方式是利用大气的压力装夹薄片工件来进行加工。其工作原理：夹具体上设有橡胶密封圈，把薄片零放在橡胶密封圈上，从而让零件与夹具体之间形成密封腔。用真空泵将密封腔内空气从抽气孔抽出，这时零件被吸住夹紧。“德国施迈茨真空装夹系统”就是利用真空装夹方式的原理制成的，它特别适应在金属加工机床上加工底部平整、面积较大的金属薄壁件，确保极短的工件安装时间，确保工件不变形和极高的加工精度。该零件毛坯平面度经过测量，平面的误差值在0.1～0.4之间，而零件最后加工平面度要求小0.5，只要在装夹的过程中，避免二次变形，加工出来产品的平面度可以达到零件平面误差精度要求。

3 零件夹具的设计

3.1 夹具的设计与加工

根据真空装夹方式的工作原理，参照“德国施迈茨真空装夹系统”，首先在软件设计出夹具的结构图如图3所示。为了提高加工效率和加工精度，降低成本，零件正反面加工的夹具设计一起，利用一次装夹同时加工两个零件的正反面。夹具制造后在机床上的安装如图4所示。

3.2 夹具的组成

（1）底座，包括支撑块和垫板，如图3所示。主要用于夹具体与机床工作台的连接，同时起到垫高的作用，缩短机床Z轴行程，防止因刀具太短，加工时超行程。

（2）夹具体，包括通气槽、密封槽、通气孔、定位销、定位边等，如图3所示。通过定位销、定位边进行定位。通过密封槽加上密封橡胶后，通气孔和通气槽形成密封腔，利用气阀接通真空泵，将密封腔内空气抽出，这时工件被夹紧。

（3）辅助装置，包括真空泵、通气管、气阀等。主要用于真空的制造和真空的传递，接通与断开真空传递。

4 零件的装夹方法

4.1 安装与拆卸

（1）安装过程：安装零件正面毛坯时，先使用定位块，利用零件正面夹具的定位销进行对工件的定位，然后放上工件，靠紧定位块，使用气阀接通真空泵，使其将工件吸紧，再用橡胶锤敲打，最后拿下定位块，安装完成。安装零件反面毛坯时，将工件靠紧零件反面夹具”的定位边，然后使用气阀接通真空泵，使其将工件吸紧，再用橡胶锤敲打，安装完成。

（2）拆卸过程：只要把相对应的气阀，如图4所示：“加工零件正面夹具气阀”和“加工反面夹具气阀”，移到断开处，相对应的工件即可拿出，非常简便。

4.2 注意事项

（1）装夹时注意毛坯的尺寸（太大或太小的，分开放）；

（2）注意非装夹面是否有划伤，压痕等缺陷；

（3）装夹前要检查夹具体上是否有铝屑等杂物存在并清理干净；

（4）接通气阀后，必须使用橡胶锤敲打工件，保证工件被吸平；

（5）安装毛坯完成后，必须拆掉定位块；

（6）密封橡胶需要不定期检查并更换，保证密封效果

5 结语

该夹具经过一段时间的使用后，一直保持着稳定的效率，达到了预先设计要的目的，其优点有如下几点：（1）装夹简单，快速、方便；（2）夹紧力大，并且保证工件在加工过程中不会产生变形；（3）定位精准，保证加工精度；（4）提高生产效率，从而取得了良好的经济效益。

参考文献

[1] 杨伟群.数控工艺培训教程（数控铣部分）[M].清华大学出版社，2006.

[2] 闻邦椿.机械设计手册[M].机械工业出版社，2010.

[3] 广东省职业技术教研室.数控铣床与加工中心编程与操作[M].中国劳动社会保障出版社，2006.endprint