一種機械加工專用夾具的設計與研究

張蜀紅

(新疆輕工職業技術學院，新疆 烏魯木齊 830021)

1 機床夾具

1.1 機床夾具的主要作用

(1)在機床夾具裝夾工件時保證加工精度，確保工件與刀具、機床之間的相對位置關系，并保證工件的加工精度。

(2)能快速準確地將工件定位和夾緊，不僅減少了輔助時間，而且提高了生產效率。

(3)采用機械、氣動、液動的夾緊裝置，減輕了工人的勞動強度。

(4)充分利用機床夾具的特點，使機床的加工范圍得到擴大，比如：使用鏜模在車床或鉆床上可以代替鏜床鏜孔，從而使車床、鉆床具備鏜床的功能。

1.2 機床夾具分類

1.2.1 根據應用范圍分

(1)通用夾具：該夾具的結構已經標準化，并且具有較大適用范圍，比如，車床上使用的三爪卡盤或者四爪卡盤，銑床上使用的平口鉗和分度頭等。

(2)專用夾具：該夾具主要是針對某一工件的某個工序而設計制造的夾具，它只適用于產品相對穩定、產量比較大的場合。

(3)組合夾具：該夾具是可反復使用的標準夾具零部件(或專用零部件)組裝成易于連接和拆卸的夾具，具有通用性強、可重復利用、適用范圍廣、可降低生產成本，提高勞動效率的特點，適用于各類機床，尤以鉆模和車床夾具用得最多。

(4)成組夾具：該夾具是針對一組零件的某個工序而專門設計的夾具，由基礎部分和可調整部分組成；成組夾具可以擴大機床的使用范圍，提高生產效率和加工質量，也能夠降低工人的勞動強度，縮短生產準備周期，提高勞動生產率，廣泛應用在多品種、中小批生產中。

(5)隨行夾具：它是切削加工中隨帶安裝好的工件在各工位間被自動送轉移的機床夾具，適用于在自動生產線、加工中心、柔性制造系統等自動化生產中，用于外形不規則、不便于自動定位、夾緊和運送的工件。

1.2.2 根據使用機床類型分

機床類型不同，夾具結構也不同，因此可將常用的機床夾具分為車床夾具、鉆床夾具、銑床夾具、鏜床夾具、磨床夾具和組合機床夾具等。

1.2.3 根據夾具動力源分

根據夾具所使用動力源的不同，可分為手動夾緊夾具、氣動夾緊夾具、液壓夾緊夾具、氣液聯動夾緊夾具、電磁夾具、真空夾具等類型。

1.2.4 根據夾具夾緊裝置分

夾緊機構是將接受和傳遞的原始作用力，變為夾緊力并執行夾緊功能的元件，機床夾具中常用的夾緊機構有斜楔夾緊機構、螺旋夾緊機構、圓偏心夾緊機構、鉸鏈夾緊機構、定心對中夾緊機構以及聯動夾緊機構等。

在實際生產中，通用夾具都已標準化，具有通用性，利用通用夾緊可以實現安裝一定形狀尺寸范圍內的工件而不需要進行特殊調整的優點，缺點是不能夠滿足各種零件加工的需要、生產率低；專用夾具品種和數量較多、夾緊具有針對性，可夾持一般夾具無法夾持的零件，避免不必要的操作，應用在產品相對穩定、批量較大的生產中，可以獲得較高的生產效率和加工精度；缺點是設計制造周期較長，制造費用較高，適應性差，當產品變更時，夾具無法再使用而報廢造成浪費。

現有的夾具在對物體夾持過后，機械設備只能對物體的單一面進行加工，如果需要對物品的另一加工面進行加工的情況下，需要對物體進行重復夾持，非常不方便使用，針對目前夾具的現狀，本文設計了一種新型機械加工專用夾具，解決了現有的機床專用夾具只能對物體的單一面進行加工的問題。

2 設計方案

2.1 夾具結構設計

如圖1、圖2、圖3所示。底座1，底座1頂部的右側設計有橫向槽2，底座1右側固定連接了一個電機3，電機3的輸出端用螺紋桿4固定連接，螺紋桿4的左側貫穿至底座1的內腔，并與底座1內腔的左側連接，螺紋桿4表面的右側套設計了一個螺紋套5，螺紋套5的頂部與連接桿6固定連接，連接桿6的頂部通向橫向槽2外部并伸到了底座1的外側，連接桿6內腔的右側與彈簧7固定連接，彈簧7的左側固定連接有滑塊8，滑塊8靠近連接桿6內壁的一側與連接桿6的內壁活動連接，滑塊8的左側活動連接有第一旋轉桿9，第一旋轉桿9的左側貫穿至連接桿6的外側并固定連接有第一夾持塊10，底座1頂部的左側固定連接有空心柱11，空心柱11的左側固定連接有第二電機12，第二電機12的輸出端貫穿至空心柱11的內腔并固定連接有第一齒輪13，齒輪13的頂部嚙合有齒輪14，齒輪14的內腔與旋轉桿15固定連接，旋轉桿15的左側與空心柱11的內壁活動連接，旋轉桿15的右側貫穿至空心柱11的外側并固定連接有第二夾持塊16，底座1兩側的底部均固定連接有限位塊17，限位塊17的頂部開設有安裝孔18，底座1的內腔固定連接有滑桿19，滑桿19表面的右側套設有滑套20，滑套20的頂部與螺紋套5固定連接，第一電機3的表面套設有第一保護盒21，第一保護盒21的左側與底座1固定連接，第二電機12的表面套設有第二保護盒22，第二保護盒22的右側與空心柱11固定連接，通過設置限位塊17和安裝孔18的配合使用，起到了對底座1的固定作用，通過設置滑桿19和滑套20的配合使用，起到了對螺紋套5的限位作用，通過設置第一保護盒21，起到了對第一電機3的保護和限位作用，通過設置第二保護盒22，起到了對第二電機12的保護和限位作用，通過設置彈簧7和滑塊8的配合使用，起到了對第一旋轉桿9和第一夾持塊10的緩沖，從而達到了對加工件的保護作用，通過設置底座1、橫向槽2、電機3、螺紋桿4、螺紋套5、連接桿6、彈簧7、滑塊8、旋轉桿9、夾持塊10、空心柱11、電機12、齒輪13、齒輪14、旋轉桿15和夾持塊16，解決了現有的機床加工專用夾具只能對物體的單一面進行加工的問題。

圖2 夾具局部結構的剖視示意圖

圖3 A處的局部放大圖

2.2夾具工作原理

將需要加工的物體放置在第一夾持塊10和第二夾持塊16之間，隨后第一電機3的輸出端帶動螺紋桿4進行旋轉，螺紋桿4在旋轉的時候帶動螺紋套5向左移動，螺紋套5帶動連接桿6向左進行移動，連接桿6通過彈簧7、滑塊8和第一旋轉桿9帶動第一夾持塊10向左進行移動，第一夾持塊10在向左移動的過程中配合第二夾持塊16對物體進行夾持固定，在對物體的夾持過程中，第二電機12的輸出端可帶動齒輪13進行旋轉，齒輪13與齒輪14嚙合，從而帶動旋轉桿15進行旋轉，旋轉桿15帶動夾持塊16進行旋轉，第二夾持塊16配合第一夾持塊10帶動物體進行多面加工。

3 實施效果

(1)通過設置底座、橫向槽、第一電機、螺紋桿、螺紋套、連接桿、彈簧、滑塊、第一旋轉桿、第一夾持塊、空心柱、第二電機、第一齒輪、第二齒輪、第二旋轉桿和第二夾持塊，解決了現有的機械加工專用夾具只能對物體的單一面進行加工的問題。

(2)通過設置限位塊和安裝孔的配合使用，起到了對底座的固定作用，通過設置滑桿和滑套的配合使用，起到了對螺紋套的限位作用，通過設置第一保護盒，起到了對第一電機的保護和限位作用，通過設置第二保護盒，起到了對第二電機的保護和限位作用，通過設置彈簧和滑塊的配合使用，起到了對第一旋轉桿和第一夾持塊的緩沖，從而達到了對加工件的保護作用。

4 結語

實踐證明，這種機械加工專用夾具具有在物體被夾持的情況下進行多面加工的優點，解決了現有的機械加工專用夾具只能對物體的單一面進行加工的問題，降低了工人的勞動強度，提高了企業的生產效率。