机床夹具设计方法的研究

【摘 要】 机床夹具是机电产品制造中的一项重要工具，其设计的好坏将直接影响着机电产品工件的质量与精度。目前，部分机床夹具的工作效率仍旧有待提高，这在很大程度上制约了机电产品生产的快速发展。只有设计出更加高效的机床家具，才能够切实提高机电产品的生产效率。本文主要针对机床家具的设计方法进行研究，以期能够对其行业的发展有所助益。

【关键词】 机床家具  设计方法  研究

机床夹具作为机电产品制造中一项必不可少的工具，它主要是用来装夹工件，令工件固定在机床上，从而方便标准件的加工生产。传统的机床夹具已经越来越跟不上机电产品制造行业的发展规模，设计更加高效的机床夹具非常有必要。以下笔者就来简单谈一谈机床夹具的设计方法。

1 机床夹具设计的意义

机床夹具是机电产品制造的重要环节，它影响着整个机械制造业的生产水平。若想实现机械制造业的现代化，首先就要提高机床夹具的设计水平。由于在目前的机械制造过程中，仍旧还是传统的机床夹具占据着主导地位，这在很大程度上阻碍了机械制造业的进一步发展。而随着近年来机械制造理论的日益成熟，其行业也迎来了全新的发展时期，因此，设计更加优良、更加高效的机床夹具以提高机电产品的生产质量及促进机械制造业的现代化发展越发显得意义深远。

2 机床夹具的组成及作用

虽然机床夹具因其工件形状、尺寸及应用场合的不同而有着不同的结构和形式，但总体来说，无论哪种形式的机床夹具，都主要是由夹紧装置、定位元件及夹具体这三部分共同组成的;另外，根据不同的使用和设计要求，有些机床夹具还需要设置连接元件、对刀导向原件等元件或装置。一个设计完善的机床夹具能够在机械制造过程中有效定位和夹紧工件，使其与机床之间形成正确的位置及良好的连接刚性，从而使工件的切削加工更加高效、尺寸、形状、位置等更加精确、质量更加优秀。

3 机床夹具的设计

3.1 设计准备

在进行机床夹具设计之前，必须要先做好充足的准备工作。机床夹具设计的准备工作主要是收集原始资料及明确设计任务。具体来说，设计人员首先应当要对机电产品的零件图、装配图等进行仔细分析，详细了解各个零件的形状、结构、重量、刚度、作用、材料硬度以及工业特性等;再者，还要详细了解各零件的毛坯种类及加工工艺规程等，尤其是要明确各工序半成品的的尺寸、形状、切削用量、加工余量以及所使用的定位基准等;另外，还应当要明确各工序的定位及夹紧方式。只有做好了充足的准备工作，才能够为后面的夹具设计打好坚实的基础。

3.2 设计流程

机床夹具的设计主要有以下几个步骤：第一步，设计人员要确定好夹具的类型，按照特性的不同，机床夹具主要可以分为专用夹具、通用夹具、组合夹具、可调夹具以及拼装夹具等类型，而按照使用机床的不同，其又可以分为车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、键床夹具、数控机床夹具、齿轮机床夹具、自动机床夹具以及自动线随行夹具等类型，只有先确定好夹具的类型，才能够进行下一步的设计;第二步，设计人员要确定好各工序的定位及夹紧方式，一般应在首序加工时加工出后面各工序的精基准，并尽量使其达到统一，需要注意粗加工基准只能够使用一次，再就是还要选择能够令夹紧力与切削力趋于平衡的夹紧装置，同时应尽量缩短其辅助时间;第三步，设计人员要确定好对刀基准、夹具调校基准、工件测量基准等夹具基准，其中对刀基准的作用是用来在工件加工时确定刀具相对工件的位置，夹具调校基准的作用是在夹具安装时调校自身相对机床的位置，工件测量基准则是在加工后期对工件进行在线检测的检测基准，只有确保了以上各项夹具基准的统一，才能够保证加工精度;第四步，设计人员要设计好夹具体，通常情况下，夹具体的结构形式是根据机床的相关参数及其相应的加工方式来确定的，比较常见的夹具体结构形式有旋转型和固定型，设计人员应正确选择夹具体的结构形式，同时要使其具有足够的强度和刚度，而对于一些比较精密的夹具，应当时效处理其夹具主体，从而释放其残余应力，避免夹具发生后期变形，再就是要注意令工件装夹受力点避开工件的薄弱部位;第五步，设计人员要设计好定位元件，设计之时应当要考虑到工件的具体结构、尺寸、形状、精度等要求，使其各项精度达标，并要注意其危险断面的强度，尽量避免使用中途发生损坏，以及还要使其结构符合一般的标准化要求;第六步，设计人员要设计好夹紧机构，使其具有合适的夹紧力和增力比，以保证其在夹紧工件原始力消失之后仍旧能够在摩擦力的作用下保持应有夹紧性能。

3.3 注意事项

由于当机床切削力与机床载荷的受力方向相同时，其切削力也会成为载荷的一部分，因此在进行机床夹具设计之时，应当根据切削力大小的不同而为其钻孔总重量留有一定的安全系数。再者，虽然夹具体、夹具零件等允许超出机床行程，但是这必须要在其对运动过程没有干涉的前提下才可以，否则可能会引起夹具与机床的碰撞，从而造成双方损坏。另外，在布置工件之时，也应当尽量使加工部位避开机床的行程极限。

4 结语

目前，机床夹具设计的方案及技术还有待进一步提高，只有通过设计人员的不断学习与钻研，并在日常工作当中不断进行研究与实践，才能够找出其更加优秀的设计方案，为机械制造业增添更多的活力。

参考文献

[1]王玲，殷国富，徐雷.机床夹具可重构模块化设计方法研究[J].四川大学学报（工程科学版），2010，03：246-252.

[2]任慕华.机床夹具设计研究[J].机电信息，2010，12：199.

作者简介：胡岗（1981—），男，本科，讲师，研究方向：数控车工加工、机床夹具。endprint