淺談機床夾具的發展趨勢

郭旭桐 張天龍

摘要：在機械制造業中，機床夾具有著廣泛的應用，機床夾具與機床、刀具、工件等零件共同構成了機械制造的工藝系統。根據工藝要求，可快速實現工件定位、夾緊等操作，并在加工過程中保持定位精度，為了提高機械設備的生產效率，本文分析了機床夾具使用中存在的問題及發展方向。

關鍵詞：機床夾具;發展趨勢

1 機床夾具的功能

機床夾具是機床的重要組成部分，是機械零件生產過程中的主要設備。在機床夾具的應用過程中，夾具的功能主要體現在以下幾個方面。

1.1 控制工件的精度

在制造過程中，精度是影響工件生產水平的重要因素。夾具可以確保零件的位置是固定的，零件不會隨意運行，從而保證零件的精度。

1.2 提高生產效率

在機床加工生產過程中，如果工件材料自由運行，則需要不斷調整其位置，容易對機床的加工和生產產生很大的影響，降低效率。在制造過程中，夾具的使用可以大大提高生產效率，特別是在機床生產過程中，夾具可以用來輔助，這對于同時生產多個工件非常有幫助。

1.3 擴大機床生產范圍

擴大機床生產范圍是提高機床生產效率的重要途徑。夾具是機床生產過程中不可缺少的組成部分，在機床生產過程中使用夾具可以改造機床零件，從而實現各種工件的生產。

1.4 降低勞動強度

在機床生產過程中使用夾具可以減少手工對準的工作量，降低手工勞動強度，保證生產過程的安全。

2 機床夾具的應用現狀

刀具夾具是加工設備中不可缺少的組成部分，是加工過程中較為活躍的因素，它對產品質量、生產效率和成本有很大影響。隨著現代科學技術的發展，數控機床發展迅速，與之配套的數控機床夾具也在不斷地更新，我國數控機床的發展已經具有了巨大的規模。在工業生產中，數控機床占有比較大的份額，并逐步擴大。然而，數控機床的相應夾具卻沒有得到足夠的重視，國內大多數企業重視傳統夾具，但對新型數控機床的夾具知之甚少，企業可以根據自己的生產特點選擇不同類型的夾具。我國主要分為兩類：通用夾具和特殊夾具，但是，專業化程度較高的企業大多采用專用夾具和可調夾具，從這個角度來看，企業中多種夾具并存，但使用夾具的重點不同。而在國內較大型的工廠中，夾具的更換速度較快，更換后的夾具的磨損程度不是很嚴重，導致生產成本的增加。同時，數控機床、成組技術、加工中心和柔性制造系統（FMS）等新型加工技術在工業生產中的應用對機床夾具提出了更高的要求。例如，它們可以快速應用于新產品，縮短生產周期，降低生產成本，適用于可精密加工的高精度機床夾具，適用于各種現代制造技術的新型機床夾具，可采用液壓動力源的高效夾緊裝置，可提高機床的標準化程度。總體上采用先進的生產設備，但配備了相對落后的生產夾具，這大大降低了機械設備的生產效率。這是目前我國大型企業普遍存在的問題，究其原因，在于企業對新引進的數控機床認識不透，對數控機床缺乏深入的認識和統一的研究，不能跳出普通機床的生產模式。

3 數控機床夾具的發展趨勢

在機械設備的制造過程中，夾具是不斷更新的，它是根據機械部件的具體結構、生產過程等確定的。因此，在夾具設計過程中，應注意以下幾個方面。

3.1 定位機構的發展趨勢

定位是工件生產過程中的重要組成部分。通過定位可以精確地控制工件的質量。在工件生產過程中，根據六點定位原理對工件進行定位。精確定位是提高工件生產質量的關鍵途徑。如果能夠控制工件的六個自由度，則可以實現工件的精確和完全定位。在生產過程中，存在幾種常見的定位情況：第一，平面結構由1-3個支承銷定位;第二，用于圓柱孔結構、短圓柱銷、長圓柱銷、兩個短圓柱銷的定位;第三，用于工件以外，圓柱形結構通常由一個短V形銷和兩個短V形銷定位。第四，在定位錐孔時，通常使用固定銷和浮動銷來輔助定位，在定位過程中，如果工件的六自由度受到限制，則稱之為完全定位，但如果六自由度不受控制，且受限制的自由度被兩個或多個約束反復限制，則稱之為過定位，當工件的剛度較差時，需要對其進行定位，否則在家具緊固的過程中，刀具會產生變形。

3.2 夾緊機構的發展趨勢

夾具的性能不僅體現在定位上，還體現在夾緊機構的性能上，夾緊機構的可靠性和可操作性是評價夾具性能的重要指標，在夾緊結構的設計過程中，應滿足幾個條件。首先，夾緊必須確保準確和可靠的定位，夾緊過程不會對定位造成損傷。其次，夾具和工件的變形必須控制在允許范圍內。第三，夾緊機構必須安全可靠，具有足夠的剛度和強度。如果是手動夾具，則應確保自動鎖定。如果是移動式夾具，則應有聯鎖保護裝置。第四，夾緊機構必須安全、省力、快速、方便，在夾具結構設計過程中，夾緊力、夾緊力的大小、方向以及作用點都是直接影響夾具效果的因素，在夾具使用過程中，還應注意這些參數的控制，首先，控制夾緊力的方向，保證夾緊力的作用。在夾緊方向上，一般主夾緊力垂直于第一基準面，為了減少生產過程中由外力引起的變形，應盡可能減小夾緊力，其次，應確定力的作用點，夾緊力的作用點應與支撐點保持點對點的對應，第三，確定夾緊力的大小，夾緊力不能太大，也不能太小，太大就會導致工件變形，太小就會導致工件松動，所以在確定夾緊力時，工件和夾具應視為一個統一的系統，最后，對切削力和夾緊機構的具體尺寸進行了參數計算。得到夾緊力。

3.3 動力裝置的發展趨勢

動力裝置主要有以下幾種：一、氣動夾緊裝置，主要采用壓縮空氣作為動力源，壓縮氣體的粘度相對較小，不會造成污染，但夾緊力比液壓裝置小，結后尺寸較大，有較大的噪聲污染;二、液壓夾緊裝置。該裝置的結構原理與氣動裝置相似。該裝置結構緊湊、穩定、噪聲低。適用于切削力，氣液夾緊裝置主要以壓縮空氣為動力，油為傳動介質氣動和液壓裝置具有將壓縮空氣產生的動力轉換為液體壓力以供應夾具的夾緊缸的優點。

3.4 高強度、高剛性、高精度發展

為了提高工作效率和生產率，縮短工作時間，工件的加工正朝著大批量、高速化的方向發展，操作過程復雜且集中，需要同時完成多個步驟和過程，工件的切削力、尺寸和方向不同，需要不斷調整。數控機床夾具只有具有較高的強度和剛度，才能滿足工件的精密加工要求，在工業生產中，隨著對工件精度的要求，夾具精度得到了提高，工件精度的提高是現代科學技術飛速發展的結果。精密專業夾具主要用于部分高端企業，精確測量各種長度、直徑、寬度等，以減少誤差，數控機床的夾具精度已達到人眼無法識別的微米，通用精密夾具制造企業屬于精密儀器制造企業。

綜上所述，機床夾具是機床生產過程中的重要工具。它能固定工件，提高工件質量。在機床夾具的使用過程中，必須注意夾具結構設計、夾具夾緊力、動力裝置等的綜合設計，以提高夾具的性能。

參考文獻：

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（作者單位：沈陽航達機載設備有限公司）