機床夾具設計方法的研究

【摘 要】 機床夾具是機電產品制造中的一項重要工具，其設計的好壞將直接影響著機電產品工件的質量與精度。目前，部分機床夾具的工作效率仍舊有待提高，這在很大程度上制約了機電產品生產的快速發展。只有設計出更加高效的機床家具，才能夠切實提高機電產品的生產效率。本文主要針對機床家具的設計方法進行研究，以期能夠對其行業的發展有所助益。

【關鍵詞】 機床家具 ?設計方法 ?研究

機床夾具作為機電產品制造中一項必不可少的工具，它主要是用來裝夾工件，令工件固定在機床上，從而方便標準件的加工生產。傳統的機床夾具已經越來越跟不上機電產品制造行業的發展規模，設計更加高效的機床夾具非常有必要。以下筆者就來簡單談一談機床夾具的設計方法。

1 機床夾具設計的意義

機床夾具是機電產品制造的重要環節，它影響著整個機械制造業的生產水平。若想實現機械制造業的現代化，首先就要提高機床夾具的設計水平。由于在目前的機械制造過程中，仍舊還是傳統的機床夾具占據著主導地位，這在很大程度上阻礙了機械制造業的進一步發展。而隨著近年來機械制造理論的日益成熟，其行業也迎來了全新的發展時期，因此，設計更加優良、更加高效的機床夾具以提高機電產品的生產質量及促進機械制造業的現代化發展越發顯得意義深遠。

2 機床夾具的組成及作用

雖然機床夾具因其工件形狀、尺寸及應用場合的不同而有著不同的結構和形式，但總體來說，無論哪種形式的機床夾具，都主要是由夾緊裝置、定位元件及夾具體這三部分共同組成的;另外，根據不同的使用和設計要求，有些機床夾具還需要設置連接元件、對刀導向原件等元件或裝置。一個設計完善的機床夾具能夠在機械制造過程中有效定位和夾緊工件，使其與機床之間形成正確的位置及良好的連接剛性，從而使工件的切削加工更加高效、尺寸、形狀、位置等更加精確、質量更加優秀。

3 機床夾具的設計

3.1 設計準備

在進行機床夾具設計之前，必須要先做好充足的準備工作。機床夾具設計的準備工作主要是收集原始資料及明確設計任務。具體來說，設計人員首先應當要對機電產品的零件圖、裝配圖等進行仔細分析，詳細了解各個零件的形狀、結構、重量、剛度、作用、材料硬度以及工業特性等;再者，還要詳細了解各零件的毛坯種類及加工工藝規程等，尤其是要明確各工序半成品的的尺寸、形狀、切削用量、加工余量以及所使用的定位基準等;另外，還應當要明確各工序的定位及夾緊方式。只有做好了充足的準備工作，才能夠為后面的夾具設計打好堅實的基礎。

3.2 設計流程

機床夾具的設計主要有以下幾個步驟：第一步，設計人員要確定好夾具的類型，按照特性的不同，機床夾具主要可以分為專用夾具、通用夾具、組合夾具、可調夾具以及拼裝夾具等類型，而按照使用機床的不同，其又可以分為車床夾具、鉆床夾具、銑床夾具、鍵床夾具、數控機床夾具、齒輪機床夾具、自動機床夾具以及自動線隨行夾具等類型，只有先確定好夾具的類型，才能夠進行下一步的設計;第二步，設計人員要確定好各工序的定位及夾緊方式，一般應在首序加工時加工出后面各工序的精基準，并盡量使其達到統一，需要注意粗加工基準只能夠使用一次，再就是還要選擇能夠令夾緊力與切削力趨于平衡的夾緊裝置，同時應盡量縮短其輔助時間;第三步，設計人員要確定好對刀基準、夾具調?；鶞?、工件測量基準等夾具基準，其中對刀基準的作用是用來在工件加工時確定刀具相對工件的位置，夾具調校基準的作用是在夾具安裝時調校自身相對機床的位置，工件測量基準則是在加工后期對工件進行在線檢測的檢測基準，只有確保了以上各項夾具基準的統一，才能夠保證加工精度;第四步，設計人員要設計好夾具體，通常情況下，夾具體的結構形式是根據機床的相關參數及其相應的加工方式來確定的，比較常見的夾具體結構形式有旋轉型和固定型，設計人員應正確選擇夾具體的結構形式，同時要使其具有足夠的強度和剛度，而對于一些比較精密的夾具，應當時效處理其夾具主體，從而釋放其殘余應力，避免夾具發生后期變形，再就是要注意令工件裝夾受力點避開工件的薄弱部位;第五步，設計人員要設計好定位元件，設計之時應當要考慮到工件的具體結構、尺寸、形狀、精度等要求，使其各項精度達標，并要注意其危險斷面的強度，盡量避免使用中途發生損壞，以及還要使其結構符合一般的標準化要求;第六步，設計人員要設計好夾緊機構，使其具有合適的夾緊力和增力比，以保證其在夾緊工件原始力消失之后仍舊能夠在摩擦力的作用下保持應有夾緊性能。

3.3 注意事項

由于當機床切削力與機床載荷的受力方向相同時，其切削力也會成為載荷的一部分，因此在進行機床夾具設計之時，應當根據切削力大小的不同而為其鉆孔總重量留有一定的安全系數。再者，雖然夾具體、夾具零件等允許超出機床行程，但是這必須要在其對運動過程沒有干涉的前提下才可以，否則可能會引起夾具與機床的碰撞，從而造成雙方損壞。另外，在布置工件之時，也應當盡量使加工部位避開機床的行程極限。

4 結語

目前，機床夾具設計的方案及技術還有待進一步提高，只有通過設計人員的不斷學習與鉆研，并在日常工作當中不斷進行研究與實踐，才能夠找出其更加優秀的設計方案，為機械制造業增添更多的活力。

參考文獻

[1]王玲，殷國富，徐雷.機床夾具可重構模塊化設計方法研究[J].四川大學學報（工程科學版），2010，03：246-252.

[2]任慕華.機床夾具設計研究[J].機電信息，2010，12：199.

作者簡介：胡崗（1981—），男，本科，講師，研究方向：數控車工加工、機床夾具。endprint