【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ％ 左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專(zhuān)用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠(chǎng)，里約擁有數(shù)千甚至近萬(wàn)套專(zhuān)用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔 3～ 4 年就要更新 50％～ 80％ 左右專(zhuān)用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為 10％～ 20％ 左右。特別是近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床、加 工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)、（ FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求： 1） 能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本； 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 2） 能裝夾一組具有相似性特征的工件； 3） 能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具； 4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具； 5） 采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率； 6） 提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。 在機(jī)械加工中，使用機(jī)床夾具的目的主要有一些六個(gè)方面，然而在不同的生產(chǎn)條件下，應(yīng)該有不同的側(cè)重點(diǎn)。夾具設(shè)計(jì)時(shí) 應(yīng)該綜合考慮加工的技術(shù)要求，生產(chǎn)成本個(gè)工人操作方面的要求以達(dá)到預(yù)期的效果。 機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、高效化、精密化和柔性化等四個(gè)方面。 （ 1）標(biāo)準(zhǔn)化 機(jī)床夾具的目的就在于提高生產(chǎn)效率，這樣也就必使其具有標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，而機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。目前我國(guó)已有夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)： GB/T2148～ T2259－ 91 以及各類(lèi)通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。 （ 2） 高效化 高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見(jiàn)的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率可提高 5倍左右；在車(chē)床上使用高速三爪自定心卡盤(pán)，可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為 9000r/min 的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線(xiàn)、自動(dòng)線(xiàn)配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效 率。 （ 3）精密化 機(jī)床夾具的精度會(huì)直接影響到零件的加工精度，而隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類(lèi)型很多，例如用于精密分度的多齒盤(pán)，其分度精度可達(dá) 177。；用于精密車(chē)削的高精度三爪自定心卡盤(pán)，其定心精度為 5um。這些精密化的夾具為以后零件加工的青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 精度提供了保證。 (4)柔性化 機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過(guò)調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類(lèi) 主要有：組合家具、成組夾具、通用可調(diào)夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大夾具柔性化的程度，改變專(zhuān)用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。 機(jī)床夾具的概念和功能 機(jī)床夾具的概念 夾具是裝夾工件的一種工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過(guò)程的切削加工，熱處理裝配，焊接和檢測(cè)等工藝過(guò)程中。在金屬切削機(jī)床工件是使用的夾具稱(chēng)為機(jī)床夾具，在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度，勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制 造成本等，故機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)在企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造以及生產(chǎn)技術(shù)裝備中占有極其主要的地位。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的技術(shù)工件。 定位元件是夾具的主要功能元件之一 ，通常當(dāng)工件定位基準(zhǔn)面的形狀確定后，定位元件的結(jié)構(gòu)也就確定了。 機(jī)床夾具的功能 機(jī)床夾具主要的功能是裝夾工件，使工件在夾具中定位和夾緊。 定位 確定工件在夾具中正確的位置的過(guò)程。定位是通過(guò)工件定位基準(zhǔn)面與夾具定位元件的定位面接觸和配合實(shí)現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工面的尺寸和位置精度要求。 夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過(guò)程中保持定位位 置不變的操作。由于工件在加工時(shí)，受到各種力的作用，若不使工件固定，則工件會(huì)松動(dòng)、甚至脫落。因此夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。 對(duì)刀 調(diào)整 刀具切削刃相對(duì)工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對(duì)刀塊，它能迅速的確定銑刀相對(duì)于夾具的正確位置。 導(dǎo)向 如鉆床夾具中的鉆模板和鉆套，能迅速的確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 進(jìn)行鉆削。導(dǎo)向元件制成鉆模板形式，故鉆床夾具常稱(chēng)為鉆模。鏜床夾具 （鏜模）也具有導(dǎo)向功能。 夾緊裝置也是夾具的主要元件之一，一般是鉸鏈壓板、螺釘 夾緊裝置等。 機(jī)床夾具的分類(lèi)和組成 機(jī) 床夾具的分類(lèi) 1. 按夾具的通用特性分類(lèi) 這是一種基本的分類(lèi)方法，主要反應(yīng)夾具在不同生產(chǎn)類(lèi)型中的通用特性，故也是選擇夾具的主要依據(jù)。目前，我國(guó)常用的分類(lèi)用通 用 夾具、專(zhuān)用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和自動(dòng)化生產(chǎn)夾具五類(lèi)。 （ 1） 通用夾具 通用夾具是指結(jié)構(gòu)、尺寸已經(jīng)規(guī)格化，具有一定通用性的夾具，如三角自定心卡盤(pán)、四爪單動(dòng)卡盤(pán)、臺(tái)虎鉗、萬(wàn)能分度頭、頂尖中心架、電磁吸盤(pán)等。其特點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)，不需調(diào)整稍加調(diào)整即可裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件。這類(lèi)夾具已商品化，且成為機(jī)床附件。采用這類(lèi)夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，減少夾具種類(lèi)， 從而降低成本。其缺點(diǎn)是夾具的加工精度不高，生產(chǎn)率也較低，且較難以加工形狀復(fù)雜的工件，故適應(yīng)單件小批量生產(chǎn)。 （ 2）專(zhuān)用夾具 專(zhuān)用夾具根據(jù)某一工件某一工序的加工要求而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)和制造的夾具。其特點(diǎn)是針對(duì)性強(qiáng)，沒(méi)有通用性。在產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定，批量較大的生產(chǎn)中，常用各類(lèi)專(zhuān)用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)和制造的周期較長(zhǎng)，隨著現(xiàn)代多種品種，中、小批生產(chǎn)的發(fā)展，專(zhuān)用夾具適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)型等方面已存在很多問(wèn)題。 （ 3）可調(diào)夾具 可調(diào)夾具是根據(jù)通用夾具和專(zhuān)用夾具的缺點(diǎn)而設(shè)計(jì)發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)新型夾具。對(duì)不同類(lèi)型和不同 尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來(lái)夾具上的個(gè)別定位元件或夾緊元件便可使用。它一般又可分為通用可調(diào)夾具和成組可調(diào)夾具兩種。前者的通用范圍比通用夾具更大，后者是一種可調(diào)夾具，它按成組夾具設(shè)計(jì)并能加工相似的工件，故多品種，中、小批生產(chǎn)中使用有較好的經(jīng)濟(jì)效果。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 （ 4）組合夾具 組合夾具是一種模糊化的夾具。標(biāo)準(zhǔn)的模塊化元件有較高的精度和耐磨性，可組裝成各種夾具，用完即可拆卸，留待組合新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，零件能重復(fù)多次使用，并具有減少專(zhuān)用夾具數(shù)量的優(yōu)點(diǎn)，因此組合夾具在單件、中、小批多品種生產(chǎn)和數(shù)控 加工中，是一種非常經(jīng)濟(jì)的夾具。 （ 5）自動(dòng)線(xiàn)夾具 自動(dòng)線(xiàn)夾具生產(chǎn)用夾具主要分自動(dòng)線(xiàn)夾具和數(shù)控機(jī)床用夾具兩大類(lèi)。自動(dòng)線(xiàn)夾具有兩種：一是固定式夾具；另一種是隨行夾具。數(shù)控機(jī)床夾具還包括加工中心用夾具和柔性制造系統(tǒng)用夾具。隨著制造的現(xiàn)代化，在企業(yè)中數(shù)控機(jī)床夾具的比例正在增多，以滿(mǎn)足數(shù)控加工的需要。數(shù)控機(jī)床夾具的典型結(jié)構(gòu)式拼裝夾具。它利用標(biāo)準(zhǔn)的模塊組裝成的夾具 。 2. 按夾具使用的機(jī)床分類(lèi) 這是專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)所用的分類(lèi)方法。如車(chē)床夾具、銑床夾具、刨床夾具、鏜床夾具、磨床夾具等夾具。設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具時(shí)，機(jī)床的類(lèi)別、組別、型別和主 要參數(shù)均已確定。它們的不同點(diǎn)是機(jī)床切削成型運(yùn)動(dòng)不同，故夾具與機(jī)床的連接方式不同，他們的加工精度要求也不同。 3. 按夾具的動(dòng)力源分類(lèi) 按夾具夾緊動(dòng)力源可將夾具分為手動(dòng)夾具和機(jī)動(dòng)夾具兩大類(lèi)。為減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和確保安全生產(chǎn)，手動(dòng)夾具應(yīng)有擴(kuò)力機(jī)構(gòu)與自鎖性能。常用的機(jī)動(dòng)夾具有氣動(dòng)夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動(dòng)夾具、電磁夾具、真空夾具和離心力夾具等。 上述各分類(lèi)中：最常用的分類(lèi)方法是，按通用 、 專(zhuān)用和組合進(jìn)行分類(lèi)。 機(jī)床夾具的組成 機(jī)床夾具雖然種類(lèi)繁多，形狀千差萬(wàn)別，其作用主要是保證加工精度，提高生產(chǎn)率，擴(kuò)大機(jī)床工 藝范圍，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。但它們的工作原理基本相同。如果將各種夾具中作用相同的元件或機(jī)構(gòu)加以概括，夾具一般是由以下幾部分組成： (1)定位裝置 主要包括定位元件及其組合，用于確定工件在夾具中的位置，即通過(guò)它使工件加工時(shí)相對(duì)于刀具及切削運(yùn)動(dòng)處于正確的位置，如定位銷(xiāo)、 V形塊等。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 (2)夾緊裝置 用于保持工件在夾具中的確定位置，使工件在定位時(shí)所占據(jù)的位置在加工過(guò)程中不因受重力、慣性力以及切削力等外力作用下而產(chǎn)生位移，如壓塊、壓板、螺釘、螺母等。 (3)導(dǎo)向或?qū)Φ堆b置 用于引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工或確定刀具與夾具之間的正確 位置，如對(duì)刀塊、塞尺、鉆模、鏜套等。 (4)其它裝置 根據(jù)夾具特殊功能需要而設(shè)計(jì)的一些裝置，如定向件、定位鍵、操作件等。 (5)夾具體 用于連接夾具各元件及裝置，使其成為一個(gè)整體夾具骨架，并與機(jī)床有關(guān)部位進(jìn)行連接，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件，以確定夾具相對(duì)于機(jī)床的位置。 機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 用夾具裝夾工件的優(yōu)點(diǎn) （ 1）保證加工精度 用夾具裝夾工件時(shí)工件相對(duì)刀具及機(jī)床的位置由夾具保證不受工人技術(shù)的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。 （ 2）提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 使用夾具裝 夾工件方便、快速工件不需劃線(xiàn)找正，可顯著的減少輔助工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，工件在夾具裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切削用量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，可使用多工位夾具，并可采用高小夾緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 （ 3）擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍 。 （ 4）降低成本 在批量生產(chǎn)后使用夾具后，由于勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高，使用技術(shù)等級(jí)較低的工人以及廢 品率下降等原因，明顯的降低了成本夾具制造成本分?jǐn)傇谝慌ぜ希?個(gè)工件制造的成本是極少的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于由于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率而降低的成本，元件批量越大使用夾具所取得的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)就 越大。 （ 5）改善工人的勞動(dòng)條件 用夾具裝夾工件方便、省力、安全。當(dāng)采用氣動(dòng)、液動(dòng)等夾緊裝置時(shí)可減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)延長(zhǎng)工人的操作壽命，提高企業(yè)整體的技術(shù)水平。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)特點(diǎn) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)與其他設(shè)備設(shè)計(jì)比較有較大的差別，主要表現(xiàn)在以下五個(gè)方面。 （ 1）要有較短的設(shè)計(jì)和制造周期，一般沒(méi)有條件對(duì)夾具進(jìn)行原理性實(shí)驗(yàn)和復(fù)雜的計(jì)算工作； （ 2）夾具的精度一般比工件的精度要高三倍； （ 3）夾具在一般情況下是單體制造的，重復(fù)制造的機(jī)會(huì)通常要求夾具在投產(chǎn)時(shí)一次成功； （ 4）夾具和操作工人的關(guān)系非常的密切，要求夾具與生產(chǎn)條件和操作密切結(jié)合； （ 5）夾具的社會(huì)協(xié)作制造條件較差，特別是商品化的元件較少，設(shè)計(jì)者要熟悉夾具的制造方法，以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的工藝要求。 機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)步驟 （ 1） 確定夾具的類(lèi)型。 （ 2） 定位設(shè)計(jì)，根據(jù)六點(diǎn)定位原則設(shè)計(jì)確定工件的定位方式，選擇合適的定位元件。 （ 3） 確定工件的夾緊方式，選擇合適的夾緊裝置。使夾緊力與切削力靜力平衡，并注意縮短輔助時(shí)間。 （ 4） 確定刀具的對(duì)刀導(dǎo)向方案，選擇合適的對(duì)刀元件或?qū)蛟? （ 5） 確定夾具與 機(jī)床的連接方式。 （ 6） 確定其它元件和裝置的結(jié)構(gòu)形式，如分度裝置、靠模裝置等。 （ 7） 確定夾具總體布局和夾具的結(jié)構(gòu)形式。并處理好定位元件在家具體上的位置。 （ 8） 繪制夾具方案設(shè)計(jì)圖。 （ 9） 進(jìn)行工序精度分析。 （ 10）對(duì)動(dòng)力夾緊裝置進(jìn)行夾緊力驗(yàn)算。 機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足下列四項(xiàng)基本要求 ： 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 （ 1）保證工件的加工精度 即在機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中，夾具在滿(mǎn)足以下三項(xiàng)要求，工件在夾具中的定位，夾具在機(jī)床上的位置，刀具的正確位置 。 （ 2）保證工人的造作安全 。 （ 3）達(dá)到加工的造作生產(chǎn)率要求 。 （ 4）滿(mǎn)足夾具一定的使用壽命和經(jīng)濟(jì)效應(yīng) 。 對(duì)夾緊裝置的基本要求 夾緊裝置是夾具的重要組成部分，合理設(shè)計(jì)夾緊裝置有利于保證工件的加工質(zhì)量。提高生產(chǎn)率和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，因此對(duì)夾緊裝置提出以下要求： （ 1）夾緊力應(yīng)有利于工件的定位，夾緊時(shí)不破壞工件在夾具中占有正確位置； （ 2）夾緊力方向應(yīng)可靠、適當(dāng)。也就是既要保證工件在加工過(guò)程中不產(chǎn)生移動(dòng)或震動(dòng)（即要保證工件在加工過(guò)程中定位的穩(wěn)定性），又要防止因夾緊力大損傷工件表面及產(chǎn)生夾緊變形； （ 3）夾緊機(jī)構(gòu)操作 安全、省力、夾緊迅速； （ 4）加緊結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、工作效率與生產(chǎn)類(lèi)型相適應(yīng)。結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，便于維護(hù)和制造； （ 5）具有良好的自鎖性能。 夾緊力的作用點(diǎn)的設(shè)計(jì)原則 （ 1）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)靠近或應(yīng)落在支撐元件上或幾個(gè)支承元件所形成的的支承平面內(nèi)； （ 2）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位上； （ 3）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近被加工表面，這樣可以減小切削力對(duì)工件造成的反轉(zhuǎn)力矩，必要時(shí)應(yīng)在工件剛性差的部位增加輔助支撐并施加附加夾緊力。 夾緊力的方向 （ 1）夾緊力