零件加工中的机床夹具设计作用

孟祥飞 张继国

摘要：在制造企业生产大批量的零部件时，夹具的设计和使用具有非常重要的意义。夹具在零部件加厂中的应用大大提高了零件的质量和加下精度，减少了加工人员的工作量。本文将对机床夹具在零件加工中的作用进行分析阐述。

关键词：零件加厂；机床夹具；特点作用

夹具是装夹工件的一种工艺设备，普遍应用于机械制造的各个过程，比如说装配、焊接、削铣加下、焊接检测等等。所谓机床夹具就是指在金属切削机床上所使用的夹具。机床夹具与零部件的加工精度、加工质量以及零件的加工成本都有着密不可分的联系。因此，机床夹具的设计对制造产业具有极其重要的意义。

一、机床夹具在零件加工中的作用

对零件进行加工时，为了满足加工需求，必须要保障待加工件相对于刀具以及机床处于正确的加工位置，从而保证工件在加工过程中不受一些外力因素的影响而发生位移。所以，在加工前，做好待加工件的装夹工作十分必要。目前，工件夹装主要有两种方式。一是，将待加工件直接安放在机床工作台上或者装夹在花盘上。二是，运用专业夹具将工件装夹定位。由于第一种方法，实施过程过于繁琐，并且对细节要求十分严格，效率过低，使用的比较少。制造企业普遍使用的是第二种装夹方法，即用夹具夹装工件。夹具的应用具有以下几点作用：

（一）提高加工效率

夹具装夹，不用对待加工零件划线定位找准，有效的节省了辅助工作的时间，显著提高了操作工的工作效率。其次，经过夹具的装夹之后，零件的刚性有了一定的改善，在由原来的人工手动进刀钻孔变成现在机械自动地进刀钻孔，特别是在加大切削量，钻削大直径内孔的时候，也不会对工件造成加工伤害，产生变形等缺陷。再有，可以应用多件、多工位进行工件夹装，进一步加快了加工速度，有效地压缩了加工周期。

（二）提高加工精度

采用夹具进行工件定位装夹，工件的位置相对比较准确，位置精度由夹具统一确定，因而不管是谁来操作，技术水平怎么样，都对工件的质量影响不大，使同一批次的零部件的加下质量趋于同一等级，为加工后的零件能达到互换位置精度提供了保障。这足以说明，夹具的精度完全可以影响机床对于零部件的加工精度。

（三）擴大机床使用范围

夹具的设计使用改变了机床只能加工一种工序的加工方式，它可以使同一台机床具有不同功能，加大了机床的使用范围。具体来说，在一台普通车床上安装滚压夹具，就能使其具有磨床的作用，提高下件的加工精度。另外，对于特小件、特大件、偏心件、凹凸形件、薄壁件、细长件、曲面件等等这些相对比较特殊的加工件，只能依靠夹具才能进行零件加下。例如，通过真空吸盘夹具对高精度的薄片进行加工，运用偏心夹具对偏心工件进行加工，运用曲面夹具对曲面工件进行加厂，诸如此类，大大提高了机床的使用局限性。

（四）有效降低加工成本

夹具的使用对操作工人要求的技术水平不是很高，这就大大降低了由于技术水平而产生的工件报废率，从而降低了生产成本。当然，夹具设计肯定会产生一定的费用，但从长远考虑，分摊在每一个工件上的成本与其提高效率而降低的加下成本来比较，几乎是可以忽略不计的。

（五）有利于旧机床的改造

机床夹具的标准化、自动化、可调节化设计解决了陈旧机床的设备改造的难题。传统机床由于精密性很低，只要加工工件稍许有些改变，就得对工艺设备进行大换血，随之而来的费用过高，很多企业根本无法承担，所以夹具的设计就显得尤其重要。

（六）使机械加工行业智能化

当代机械产业的发展普遍追求生产自动化，而高效的机床夹具为之提供了可能性。通用可调夹具的设计减少了夹具设计、制造的工作量，为大批量的零部件加工创造了先决条件，提高了机床的生产效率。自动化夹具的设计生产更是制造业一项突破性的改革，比如说电动分度头、动力卡盘、液压和气动工夹具等。再有，数控机床上的通用液压夹紧装置采用气动和液压以及电动自定心卡盘的结构，提高了机床的自动化程度。由此可以看出，夹具的设计具有一定的实用性，对机械加工行业今后的发展也具有深远的影响。

二、机床夹具应用实例分析

如图l所示，这是个在铣床上进行套筒键槽加下的实例，对夹具进行设计的主要步骤如下：（1）对待加厂件进行厂艺分析：A、键槽宽度6mm由键槽铣刀加厂。B、键槽两侧的对称平面与Φ45h6的圆柱面的对称度偏差为0.05mm，平行度偏差为0.lOmm。C、键槽深度为8mm。（2）确定定位方案，如图2所示选用V形块和支承套筒进行定位。其中V形块是该夹具最主要的定位元件，自由度设计在z轴30°方向，对套筒的四个不定度进行限制。同时该元件是国家标准件，减少了其设计制造的难度。（3）对夹紧机构进行设计，采用移动长v形块，和偏心轮机构、以及偏心轮支架组成套筒的夹紧机构；（4）夹具辅助元件及夹具体的设计；（5）确定夹具设计方案，实施夹具加工，经过计算确定设计方案是否能够满足工件的约束条件，判断各种约束的支反力，验证夹紧力是否过度。

三、结语

机床的机械加下产业正稳步向着智能化、精密化发展，随着新材料、新工艺的出现，高精密的夹具设计也应运而生。应用夹具进行装夹，具有结构简单、安全可靠、操作方便等特点，保证了机床的加下质量和生产效率，对降低生产成本，有效提高企业效益都有很大帮助。各制造企业以及相关研发人员要给予夹具设计应有的重视，加大高效夹具的生产和研发力度，为机械加工行业的智能化、自动化提供有效保障。

参考文献：

[1]李作丽.球头铣削切削力预测模型的解析计算[J].山东科技大学学报，2014.

[2]张向阳.金属机械加工工艺之我见[J].科技与企业，2016