一种机械加工专用夹具的设计与研究

张蜀红

(新疆轻工职业技术学院，新疆 乌鲁木齐 830021)

1 机床夹具

1.1 机床夹具的主要作用

(1)在机床夹具装夹工件时保证加工精度，确保工件与刀具、机床之间的相对位置关系，并保证工件的加工精度。

(2)能快速准确地将工件定位和夹紧，不仅减少了辅助时间，而且提高了生产效率。

(3)采用机械、气动、液动的夹紧装置，减轻了工人的劳动强度。

(4)充分利用机床夹具的特点，使机床的加工范围得到扩大，比如：使用镗模在车床或钻床上可以代替镗床镗孔，从而使车床、钻床具备镗床的功能。

1.2 机床夹具分类

1.2.1 根据应用范围分

(1)通用夹具：该夹具的结构已经标准化，并且具有较大适用范围，比如，车床上使用的三爪卡盘或者四爪卡盘，铣床上使用的平口钳和分度头等。

(2)专用夹具：该夹具主要是针对某一工件的某个工序而设计制造的夹具，它只适用于产品相对稳定、产量比较大的场合。

(3)组合夹具：该夹具是可反复使用的标准夹具零部件(或专用零部件)组装成易于连接和拆卸的夹具，具有通用性强、可重复利用、适用范围广、可降低生产成本，提高劳动效率的特点，适用于各类机床，尤以钻模和车床夹具用得最多。

(4)成组夹具：该夹具是针对一组零件的某个工序而专门设计的夹具，由基础部分和可调整部分组成；成组夹具可以扩大机床的使用范围，提高生产效率和加工质量，也能够降低工人的劳动强度，缩短生产准备周期，提高劳动生产率，广泛应用在多品种、中小批生产中。

(5)随行夹具：它是切削加工中随带安装好的工件在各工位间被自动送转移的机床夹具，适用于在自动生产线、加工中心、柔性制造系统等自动化生产中，用于外形不规则、不便于自动定位、夹紧和运送的工件。

1.2.2 根据使用机床类型分

机床类型不同，夹具结构也不同，因此可将常用的机床夹具分为车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、镗床夹具、磨床夹具和组合机床夹具等。

1.2.3 根据夹具动力源分

根据夹具所使用动力源的不同，可分为手动夹紧夹具、气动夹紧夹具、液压夹紧夹具、气液联动夹紧夹具、电磁夹具、真空夹具等类型。

1.2.4 根据夹具夹紧装置分

夹紧机构是将接受和传递的原始作用力，变为夹紧力并执行夹紧功能的元件，机床夹具中常用的夹紧机构有斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、圆偏心夹紧机构、铰链夹紧机构、定心对中夹紧机构以及联动夹紧机构等。

在实际生产中，通用夹具都已标准化，具有通用性，利用通用夹紧可以实现安装一定形状尺寸范围内的工件而不需要进行特殊调整的优点，缺点是不能够满足各种零件加工的需要、生产率低；专用夹具品种和数量较多、夹紧具有针对性，可夹持一般夹具无法夹持的零件，避免不必要的操作，应用在产品相对稳定、批量较大的生产中，可以获得较高的生产效率和加工精度；缺点是设计制造周期较长，制造费用较高，适应性差，当产品变更时，夹具无法再使用而报废造成浪费。

现有的夹具在对物体夹持过后，机械设备只能对物体的单一面进行加工，如果需要对物品的另一加工面进行加工的情况下，需要对物体进行重复夹持，非常不方便使用，针对目前夹具的现状，本文设计了一种新型机械加工专用夹具，解决了现有的机床专用夹具只能对物体的单一面进行加工的问题。

2 设计方案

2.1 夹具结构设计

如图1、图2、图3所示。底座1，底座1顶部的右侧设计有横向槽2，底座1右侧固定连接了一个电机3，电机3的输出端用螺纹杆4固定连接，螺纹杆4的左侧贯穿至底座1的内腔，并与底座1内腔的左侧连接，螺纹杆4表面的右侧套设计了一个螺纹套5，螺纹套5的顶部与连接杆6固定连接，连接杆6的顶部通向横向槽2外部并伸到了底座1的外侧，连接杆6内腔的右侧与弹簧7固定连接，弹簧7的左侧固定连接有滑块8，滑块8靠近连接杆6内壁的一侧与连接杆6的内壁活动连接，滑块8的左侧活动连接有第一旋转杆9，第一旋转杆9的左侧贯穿至连接杆6的外侧并固定连接有第一夹持块10，底座1顶部的左侧固定连接有空心柱11，空心柱11的左侧固定连接有第二电机12，第二电机12的输出端贯穿至空心柱11的内腔并固定连接有第一齿轮13，齿轮13的顶部啮合有齿轮14，齿轮14的内腔与旋转杆15固定连接，旋转杆15的左侧与空心柱11的内壁活动连接，旋转杆15的右侧贯穿至空心柱11的外侧并固定连接有第二夹持块16，底座1两侧的底部均固定连接有限位块17，限位块17的顶部开设有安装孔18，底座1的内腔固定连接有滑杆19，滑杆19表面的右侧套设有滑套20，滑套20的顶部与螺纹套5固定连接，第一电机3的表面套设有第一保护盒21，第一保护盒21的左侧与底座1固定连接，第二电机12的表面套设有第二保护盒22，第二保护盒22的右侧与空心柱11固定连接，通过设置限位块17和安装孔18的配合使用，起到了对底座1的固定作用，通过设置滑杆19和滑套20的配合使用，起到了对螺纹套5的限位作用，通过设置第一保护盒21，起到了对第一电机3的保护和限位作用，通过设置第二保护盒22，起到了对第二电机12的保护和限位作用，通过设置弹簧7和滑块8的配合使用，起到了对第一旋转杆9和第一夹持块10的缓冲，从而达到了对加工件的保护作用，通过设置底座1、横向槽2、电机3、螺纹杆4、螺纹套5、连接杆6、弹簧7、滑块8、旋转杆9、夹持块10、空心柱11、电机12、齿轮13、齿轮14、旋转杆15和夹持块16，解决了现有的机床加工专用夹具只能对物体的单一面进行加工的问题。

图2 夹具局部结构的剖视示意图

图3 A处的局部放大图

2.2夹具工作原理

将需要加工的物体放置在第一夹持块10和第二夹持块16之间，随后第一电机3的输出端带动螺纹杆4进行旋转，螺纹杆4在旋转的时候带动螺纹套5向左移动，螺纹套5带动连接杆6向左进行移动，连接杆6通过弹簧7、滑块8和第一旋转杆9带动第一夹持块10向左进行移动，第一夹持块10在向左移动的过程中配合第二夹持块16对物体进行夹持固定，在对物体的夹持过程中，第二电机12的输出端可带动齿轮13进行旋转，齿轮13与齿轮14啮合，从而带动旋转杆15进行旋转，旋转杆15带动夹持块16进行旋转，第二夹持块16配合第一夹持块10带动物体进行多面加工。

3 实施效果

(1)通过设置底座、横向槽、第一电机、螺纹杆、螺纹套、连接杆、弹簧、滑块、第一旋转杆、第一夹持块、空心柱、第二电机、第一齿轮、第二齿轮、第二旋转杆和第二夹持块，解决了现有的机械加工专用夹具只能对物体的单一面进行加工的问题。

(2)通过设置限位块和安装孔的配合使用，起到了对底座的固定作用，通过设置滑杆和滑套的配合使用，起到了对螺纹套的限位作用，通过设置第一保护盒，起到了对第一电机的保护和限位作用，通过设置第二保护盒，起到了对第二电机的保护和限位作用，通过设置弹簧和滑块的配合使用，起到了对第一旋转杆和第一夹持块的缓冲，从而达到了对加工件的保护作用。

4 结语

实践证明，这种机械加工专用夹具具有在物体被夹持的情况下进行多面加工的优点，解决了现有的机械加工专用夹具只能对物体的单一面进行加工的问题，降低了工人的劳动强度，提高了企业的生产效率。