一种可加工方形工件的新型夹具设计

2013-12-23梁昌起

机械工程师 2013年1期

梁昌起

（淮北秋艳工贸有限责任公司液压阀厂，安徽淮北235037）

1 引言

随着淮北周边机械加工行业的兴起，企业的竞争愈发激烈。面对工矿配件加工企业，提供的产品多为同质、技术含量低，只有通过降低单位产品的成本，才能达到规模经济效益。该夹具可大幅提高产品生产效率，可靠保证产品的质量，减轻工人的劳动强度以及保证生产安全，充分发挥和扩大机床的工艺性能。

在机械制造过程中，夹具用于固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受加工或检测，并保证加工要求的机床附加装置。在机床上加工工件的时候，必须用夹具装好夹紧待加工工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹紧就是对工件施加作用力，使工件在已经定好的位置上可靠夹紧，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。

2 夹具的设计

该夹具利用了六点定位原理，通过改进解决了台钳装夹的弊端：工件效率低，劳动强度大，加工质量不稳定，而且往往需要增加划线工序等。“六点定位原理”就是：当工件在不受任何条件约束时，其位置是任意的不确定的。由理论力学可知，在空间处于自由状态的刚体，具有6 个自由度，即沿着X、Y、Z 三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。6 个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度，定位的任务，就是要限制工件的自由度。在夹具中，用分别适当的与工件接触的六个支撑点，来限制工作六个自由度的原理，即为“六点定位”原理。

该夹具适用于外形规则的方体形工件（如图1）的加工。

工件预加工内容：（1）该工件两大平面已加工，工件所待加工的部位为a、b、c、d 四个窄平面，零件的形状、尺寸及其形位公差如图所示。（2）零件的生产批量10000 件，属大批量生产。夹具的结构设计如图2 所示。

该夹具的优点是：该夹具通过立板3 限制工件的三个自由度，通过机床台面限制工件的两个自由度，横板2 限制工件一个自由度。从而确保了工件相对机床和刀具之间只有唯一的位置。工件的夹紧装置由设在立板中间的一个M30 螺栓提供主夹紧力，通过横板上的9 个M16 螺栓提供辅助夹紧，从而保证工件在切削力的作用下不会发生位置改变，确保了产品的形位公差。该夹具一次可加工9 件产品，比使用台钳每次装夹1 件比，功效提高了9 倍；由于该夹具属于半封闭式装夹，侧面又有9 个螺栓提供辅助夹紧力，使得工件在生产中的安全性大大提高，避免了台钳装夹时由于车削力增大造成工件飞出的危险。夹具的横板2 保证了工件两侧面间的垂直度公差，大大节省了用于找正垂直度的时间，降低了工人的劳动强度。