数控铣床多件加工夹具的设计

冯剑艺

摘 要：本文针对某工件进行数控铣批量加工时夹具的设计过程，通过设计应用专用夹具，实现数控铣快速对多个专门工件的装夹加工，大大减少了装夹工件的繁琐操作，节约了反复对刀的时间，提高了加工效率和铣削加工质量。该夹具针对专门工件进行设计，结构简单实用，容易制作，安装维护方便。

关键词：数控铣床 批量加工 夹具 加工效率 简单实用

在数控加工中，工件的装夹定位尤为重要，工件装夹定位需要花费一定的时间进行调校，如果工件装夹定位不合理就会出现加工困难，甚至会出现工件报废，在批量加工时这个问题更加突出。为了保证产品质量，改善劳动条件，提高劳动生产率及降低劳动成本，在生产工艺过程中，除使用机床设备外，还要大量使用各种工艺装备，它包括：夹具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等，这就需要设计各种机械加工夹具。在此，笔者阐述针对某调节角度零件进行数控铣批量加工时夹具的设计过程，通过设计应用专用夹具，实现数控铣快速对多个专门工件的装夹加工，大大减少了装夹工件繁琐的操作，节约了反复对刀的时间，提高了加工效率和铣削加工质量。

一、零件加工工艺分析

笔者学校数控加工组接到加工一批零件任务， 要求在一定时间内制作一批PLC调节角度零件，如图l所示。

图1 调节角度零件

调节角度零件的加工工艺要求如下：

一是工件表面加工要求完整，局部不得有缺陷；

二是直径Ф12mm通孔的粗糙度要求Ra3.2μm，R2.5mm圆弧槽处粗糙度要求Ra12.5μm。

这批零件虽然只需加工直径Ф12mm通孔和R2.5mm圆弧槽，但是因为零件中两个加工孔都处于不同的加工方向，按常规的加工过程需要反复定位，使加工时容易出现误差，难以满足工艺要求，而且操作复杂，效率低。为此，笔者根据零件的公差及精度要求，设计能够进行多件铣削的专门夹具，满足零件的加工需求，提高工作效率。

二、多件铣削夹具的设计与应用

1.多件铣削夹具设计思路及工作原理

在生产实践中，我们应用夹具的定位原理和夹紧原理解决生产中的难题，可以使加工零件完全达到工艺要求，保证产品质量，而且可以大大提高工作效率，减少辅助时间。笔者构思设计制作了一套用夹具体定位、压块夹紧的多件铣削夹具（图2），它可以满足零件定位和夹紧的要求。

图2 多件铣削夹具

夹具体要同时装夹4个工件，制作工艺手段要简单、周期要短、成本要低。为了保证两工件凹位之间的强度，其间距尺寸大于10mm，夹具体宽度为180mm，材料45#钢。如图3所示为多件铣削夹具的夹具体。

图3 多件铣削夹具体

在装夹工件时，用压块分别由两个六角螺栓将工件固定在夹具体上，完成快速装夹。在加工工件斜面时，可通过夹具体的旋转轴，将夹具体斜面旋转放平，再通过预设的程序进行平面加工。加工完成后，松开两个六角螺栓（轻轻松开一点，使其能轻松拆卸即可），快速更换另外四个待加工工件。这套多件铣削夹具大大减少了装夹、定位的时间，提高了加工效率。

2.多件铣削夹具结构组成、加工及定位原理

（1）结构组成。多件铣削夹具的结构组成包括：夹具体、压块、六角螺栓。

（2）夹具体加工。①先用虎钳夹紧毛坯，找正。②加工夹具体顶面和侧面，使左平面加工达到尺寸要求，右斜面留出加工余量待以后进行平面加工。③翻转工件，加工夹具体底面，斜面留出加工余量待以后进行平面加工。④精加工夹具体的斜面，装夹斜面进行斜面的平面精加工。⑤粗、精加工夹具体的凹位。为保证装夹准确、方便，配合位置设计成滑动配合。在夹具体凹位，加工工件的圆弧槽位置，设置加工退料方孔，方便工件的放置与拆卸。在工件Ф12mm孔加工位置，设置直径Ф15mm的退料孔，如图4所示。⑥加工旋转轴。加工夹具体旋转轴，左右对齐，符合精度要求。⑦加工夹具体配套零件：底板、旋转座。加工底板要设置退料孔，旋转座的装配精度要符合要求，与夹具体安装配合良好。

图4 夹具体退料孔

（3）定位原理。夹具的底板用压块固定在机床工作台上，夹具体用压块固定在底板上。通过三面定位原理，先将工件安装在夹具体的凹位处，工件底面和夹具体凹位顶面对齐，工件侧面和夹具体的凹位侧面对齐，工件左面和夹具体的凹位左面对齐，然后用压块将工件夹紧在夹具体上。

3.多件铣削夹具的使用

每个待加工工件都是依靠夹具体的凹槽进行定位的，槽底是压紧工件的支撑点，我们利用压块和螺栓，将每个零件毛坯压在夹具体的凹槽内。在装夹放置工件毛坯时，只需将工件依靠凹槽内的滑移进出，使装夹更方便快捷。针对待加工工件可能出现厚度差别导致压块压不紧工件的问题，我们通过使用压块和橡胶环垫结合的方式使每个工件都装夹牢固。应用这种装夹方式可使夹紧力着力点靠近切削力点，从而增加工件的刚性，有效地减小了工件在加工过程中因受铣削力影响而产生的变形。由于待加工零件只需要加工一个通孔和圆弧槽，上述所具备的压紧元件和定位方式完全可以满足定位需求，因此使装夹工作变得轻松、可靠。

（1）工件加工的坐标设置。首先将夹具体固定在底板左面（如图5左图所示），待加工件Ф12mm通孔位置为X轴设置为零，夹具体Y轴中心为零，工件表面为Z轴设置为零，在UG加工软件中绘制好相应位置的4个圆。然后旋转夹具体并固定在底板的右面（如图5右图所示），移动铣刀找出待加工圆弧槽位置的X轴坐标，并绘制在加工文件中，编制好相应的刀路程序以便调用加工。

（2）开始加工，首先加工直径Ф12mm通孔，先用Ф10mm钻头钻孔（四个工件），然后更换Ф5mm平面铣刀进行精加工Ф12mm内孔。由于加工材料是铸铝件，我们可以考虑直接用Ф12mm平面铣刀进行挖槽和加工Ф5mm内孔，这样就可以避免因换刀设置所造成的麻烦。

图5 多件铣削夹具的定位原理图

（3）旋转夹具体并固定在底板的右边，加工R2.5mm圆弧槽。加工完成后，拆卸工件。在装夹新工件时，先进行R2.5mm圆弧槽加工，然后再回旋夹具体到左边，加工直径mm通孔，完成两套工件装夹加工的循环操作过程。

（4）在加工之前，要预先在软件中绘制好每个加工图形，先试切加工样品，以免出现错误，同时要随时检查刀具的磨损情况，并及时更换刀具。

在实际生产应用中，多件铣削夹具制作工艺简单，元件少而精，配套零件费用低，实际操作方便。由于一批零件装夹加工只需要找正一次，因此极大地提高了装夹速度，大大提高了生产效率，同时零件的加工精度也有了保证。

三、结语

在数控铣床上进行多件加工时，设计合理的辅助加工夹具，既能满足加工零件的质量和技术要求，又能缩短装夹、定位时间，提高工作效率，降低生产成本，减少废品的发生。此类辅助加工夹具可广泛地运用于数控铣床加工中心操作，能够取得满意的效果。

参考文献：

[1]王光斗.机床夹具设计手册（第三版）[M].上海：上海科学技术出版社，2005.

（作者单位：茂名市第二高级技工学校）endprint

摘 要：本文针对某工件进行数控铣批量加工时夹具的设计过程，通过设计应用专用夹具，实现数控铣快速对多个专门工件的装夹加工，大大减少了装夹工件的繁琐操作，节约了反复对刀的时间，提高了加工效率和铣削加工质量。该夹具针对专门工件进行设计，结构简单实用，容易制作，安装维护方便。

关键词：数控铣床 批量加工 夹具 加工效率 简单实用

在数控加工中，工件的装夹定位尤为重要，工件装夹定位需要花费一定的时间进行调校，如果工件装夹定位不合理就会出现加工困难，甚至会出现工件报废，在批量加工时这个问题更加突出。为了保证产品质量，改善劳动条件，提高劳动生产率及降低劳动成本，在生产工艺过程中，除使用机床设备外，还要大量使用各种工艺装备，它包括：夹具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等，这就需要设计各种机械加工夹具。在此，笔者阐述针对某调节角度零件进行数控铣批量加工时夹具的设计过程，通过设计应用专用夹具，实现数控铣快速对多个专门工件的装夹加工，大大减少了装夹工件繁琐的操作，节约了反复对刀的时间，提高了加工效率和铣削加工质量。

一、零件加工工艺分析

笔者学校数控加工组接到加工一批零件任务， 要求在一定时间内制作一批PLC调节角度零件，如图l所示。

图1 调节角度零件

调节角度零件的加工工艺要求如下：

一是工件表面加工要求完整，局部不得有缺陷；

二是直径Ф12mm通孔的粗糙度要求Ra3.2μm，R2.5mm圆弧槽处粗糙度要求Ra12.5μm。

这批零件虽然只需加工直径Ф12mm通孔和R2.5mm圆弧槽，但是因为零件中两个加工孔都处于不同的加工方向，按常规的加工过程需要反复定位，使加工时容易出现误差，难以满足工艺要求，而且操作复杂，效率低。为此，笔者根据零件的公差及精度要求，设计能够进行多件铣削的专门夹具，满足零件的加工需求，提高工作效率。

二、多件铣削夹具的设计与应用

1.多件铣削夹具设计思路及工作原理

在生产实践中，我们应用夹具的定位原理和夹紧原理解决生产中的难题，可以使加工零件完全达到工艺要求，保证产品质量，而且可以大大提高工作效率，减少辅助时间。笔者构思设计制作了一套用夹具体定位、压块夹紧的多件铣削夹具（图2），它可以满足零件定位和夹紧的要求。

图2 多件铣削夹具

夹具体要同时装夹4个工件，制作工艺手段要简单、周期要短、成本要低。为了保证两工件凹位之间的强度，其间距尺寸大于10mm，夹具体宽度为180mm，材料45#钢。如图3所示为多件铣削夹具的夹具体。

图3 多件铣削夹具体

在装夹工件时，用压块分别由两个六角螺栓将工件固定在夹具体上，完成快速装夹。在加工工件斜面时，可通过夹具体的旋转轴，将夹具体斜面旋转放平，再通过预设的程序进行平面加工。加工完成后，松开两个六角螺栓（轻轻松开一点，使其能轻松拆卸即可），快速更换另外四个待加工工件。这套多件铣削夹具大大减少了装夹、定位的时间，提高了加工效率。

2.多件铣削夹具结构组成、加工及定位原理

（1）结构组成。多件铣削夹具的结构组成包括：夹具体、压块、六角螺栓。

（2）夹具体加工。①先用虎钳夹紧毛坯，找正。②加工夹具体顶面和侧面，使左平面加工达到尺寸要求，右斜面留出加工余量待以后进行平面加工。③翻转工件，加工夹具体底面，斜面留出加工余量待以后进行平面加工。④精加工夹具体的斜面，装夹斜面进行斜面的平面精加工。⑤粗、精加工夹具体的凹位。为保证装夹准确、方便，配合位置设计成滑动配合。在夹具体凹位，加工工件的圆弧槽位置，设置加工退料方孔，方便工件的放置与拆卸。在工件Ф12mm孔加工位置，设置直径Ф15mm的退料孔，如图4所示。⑥加工旋转轴。加工夹具体旋转轴，左右对齐，符合精度要求。⑦加工夹具体配套零件：底板、旋转座。加工底板要设置退料孔，旋转座的装配精度要符合要求，与夹具体安装配合良好。

图4 夹具体退料孔

（3）定位原理。夹具的底板用压块固定在机床工作台上，夹具体用压块固定在底板上。通过三面定位原理，先将工件安装在夹具体的凹位处，工件底面和夹具体凹位顶面对齐，工件侧面和夹具体的凹位侧面对齐，工件左面和夹具体的凹位左面对齐，然后用压块将工件夹紧在夹具体上。

3.多件铣削夹具的使用

每个待加工工件都是依靠夹具体的凹槽进行定位的，槽底是压紧工件的支撑点，我们利用压块和螺栓，将每个零件毛坯压在夹具体的凹槽内。在装夹放置工件毛坯时，只需将工件依靠凹槽内的滑移进出，使装夹更方便快捷。针对待加工工件可能出现厚度差别导致压块压不紧工件的问题，我们通过使用压块和橡胶环垫结合的方式使每个工件都装夹牢固。应用这种装夹方式可使夹紧力着力点靠近切削力点，从而增加工件的刚性，有效地减小了工件在加工过程中因受铣削力影响而产生的变形。由于待加工零件只需要加工一个通孔和圆弧槽，上述所具备的压紧元件和定位方式完全可以满足定位需求，因此使装夹工作变得轻松、可靠。

（1）工件加工的坐标设置。首先将夹具体固定在底板左面（如图5左图所示），待加工件Ф12mm通孔位置为X轴设置为零，夹具体Y轴中心为零，工件表面为Z轴设置为零，在UG加工软件中绘制好相应位置的4个圆。然后旋转夹具体并固定在底板的右面（如图5右图所示），移动铣刀找出待加工圆弧槽位置的X轴坐标，并绘制在加工文件中，编制好相应的刀路程序以便调用加工。

（2）开始加工，首先加工直径Ф12mm通孔，先用Ф10mm钻头钻孔（四个工件），然后更换Ф5mm平面铣刀进行精加工Ф12mm内孔。由于加工材料是铸铝件，我们可以考虑直接用Ф12mm平面铣刀进行挖槽和加工Ф5mm内孔，这样就可以避免因换刀设置所造成的麻烦。

图5 多件铣削夹具的定位原理图

（3）旋转夹具体并固定在底板的右边，加工R2.5mm圆弧槽。加工完成后，拆卸工件。在装夹新工件时，先进行R2.5mm圆弧槽加工，然后再回旋夹具体到左边，加工直径mm通孔，完成两套工件装夹加工的循环操作过程。

（4）在加工之前，要预先在软件中绘制好每个加工图形，先试切加工样品，以免出现错误，同时要随时检查刀具的磨损情况，并及时更换刀具。

在实际生产应用中，多件铣削夹具制作工艺简单，元件少而精，配套零件费用低，实际操作方便。由于一批零件装夹加工只需要找正一次，因此极大地提高了装夹速度，大大提高了生产效率，同时零件的加工精度也有了保证。

三、结语

在数控铣床上进行多件加工时，设计合理的辅助加工夹具，既能满足加工零件的质量和技术要求，又能缩短装夹、定位时间，提高工作效率，降低生产成本，减少废品的发生。此类辅助加工夹具可广泛地运用于数控铣床加工中心操作，能够取得满意的效果。

参考文献：

[1]王光斗.机床夹具设计手册（第三版）[M].上海：上海科学技术出版社，2005.

（作者单位：茂名市第二高级技工学校）endprint

摘 要：本文针对某工件进行数控铣批量加工时夹具的设计过程，通过设计应用专用夹具，实现数控铣快速对多个专门工件的装夹加工，大大减少了装夹工件的繁琐操作，节约了反复对刀的时间，提高了加工效率和铣削加工质量。该夹具针对专门工件进行设计，结构简单实用，容易制作，安装维护方便。

关键词：数控铣床 批量加工 夹具 加工效率 简单实用

在数控加工中，工件的装夹定位尤为重要，工件装夹定位需要花费一定的时间进行调校，如果工件装夹定位不合理就会出现加工困难，甚至会出现工件报废，在批量加工时这个问题更加突出。为了保证产品质量，改善劳动条件，提高劳动生产率及降低劳动成本，在生产工艺过程中，除使用机床设备外，还要大量使用各种工艺装备，它包括：夹具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等，这就需要设计各种机械加工夹具。在此，笔者阐述针对某调节角度零件进行数控铣批量加工时夹具的设计过程，通过设计应用专用夹具，实现数控铣快速对多个专门工件的装夹加工，大大减少了装夹工件繁琐的操作，节约了反复对刀的时间，提高了加工效率和铣削加工质量。

一、零件加工工艺分析

笔者学校数控加工组接到加工一批零件任务， 要求在一定时间内制作一批PLC调节角度零件，如图l所示。

图1 调节角度零件

调节角度零件的加工工艺要求如下：

一是工件表面加工要求完整，局部不得有缺陷；

二是直径Ф12mm通孔的粗糙度要求Ra3.2μm，R2.5mm圆弧槽处粗糙度要求Ra12.5μm。

这批零件虽然只需加工直径Ф12mm通孔和R2.5mm圆弧槽，但是因为零件中两个加工孔都处于不同的加工方向，按常规的加工过程需要反复定位，使加工时容易出现误差，难以满足工艺要求，而且操作复杂，效率低。为此，笔者根据零件的公差及精度要求，设计能够进行多件铣削的专门夹具，满足零件的加工需求，提高工作效率。

二、多件铣削夹具的设计与应用

1.多件铣削夹具设计思路及工作原理

在生产实践中，我们应用夹具的定位原理和夹紧原理解决生产中的难题，可以使加工零件完全达到工艺要求，保证产品质量，而且可以大大提高工作效率，减少辅助时间。笔者构思设计制作了一套用夹具体定位、压块夹紧的多件铣削夹具（图2），它可以满足零件定位和夹紧的要求。

图2 多件铣削夹具

夹具体要同时装夹4个工件，制作工艺手段要简单、周期要短、成本要低。为了保证两工件凹位之间的强度，其间距尺寸大于10mm，夹具体宽度为180mm，材料45#钢。如图3所示为多件铣削夹具的夹具体。

图3 多件铣削夹具体

在装夹工件时，用压块分别由两个六角螺栓将工件固定在夹具体上，完成快速装夹。在加工工件斜面时，可通过夹具体的旋转轴，将夹具体斜面旋转放平，再通过预设的程序进行平面加工。加工完成后，松开两个六角螺栓（轻轻松开一点，使其能轻松拆卸即可），快速更换另外四个待加工工件。这套多件铣削夹具大大减少了装夹、定位的时间，提高了加工效率。

2.多件铣削夹具结构组成、加工及定位原理

（1）结构组成。多件铣削夹具的结构组成包括：夹具体、压块、六角螺栓。

（2）夹具体加工。①先用虎钳夹紧毛坯，找正。②加工夹具体顶面和侧面，使左平面加工达到尺寸要求，右斜面留出加工余量待以后进行平面加工。③翻转工件，加工夹具体底面，斜面留出加工余量待以后进行平面加工。④精加工夹具体的斜面，装夹斜面进行斜面的平面精加工。⑤粗、精加工夹具体的凹位。为保证装夹准确、方便，配合位置设计成滑动配合。在夹具体凹位，加工工件的圆弧槽位置，设置加工退料方孔，方便工件的放置与拆卸。在工件Ф12mm孔加工位置，设置直径Ф15mm的退料孔，如图4所示。⑥加工旋转轴。加工夹具体旋转轴，左右对齐，符合精度要求。⑦加工夹具体配套零件：底板、旋转座。加工底板要设置退料孔，旋转座的装配精度要符合要求，与夹具体安装配合良好。

图4 夹具体退料孔

（3）定位原理。夹具的底板用压块固定在机床工作台上，夹具体用压块固定在底板上。通过三面定位原理，先将工件安装在夹具体的凹位处，工件底面和夹具体凹位顶面对齐，工件侧面和夹具体的凹位侧面对齐，工件左面和夹具体的凹位左面对齐，然后用压块将工件夹紧在夹具体上。

3.多件铣削夹具的使用

每个待加工工件都是依靠夹具体的凹槽进行定位的，槽底是压紧工件的支撑点，我们利用压块和螺栓，将每个零件毛坯压在夹具体的凹槽内。在装夹放置工件毛坯时，只需将工件依靠凹槽内的滑移进出，使装夹更方便快捷。针对待加工工件可能出现厚度差别导致压块压不紧工件的问题，我们通过使用压块和橡胶环垫结合的方式使每个工件都装夹牢固。应用这种装夹方式可使夹紧力着力点靠近切削力点，从而增加工件的刚性，有效地减小了工件在加工过程中因受铣削力影响而产生的变形。由于待加工零件只需要加工一个通孔和圆弧槽，上述所具备的压紧元件和定位方式完全可以满足定位需求，因此使装夹工作变得轻松、可靠。

（1）工件加工的坐标设置。首先将夹具体固定在底板左面（如图5左图所示），待加工件Ф12mm通孔位置为X轴设置为零，夹具体Y轴中心为零，工件表面为Z轴设置为零，在UG加工软件中绘制好相应位置的4个圆。然后旋转夹具体并固定在底板的右面（如图5右图所示），移动铣刀找出待加工圆弧槽位置的X轴坐标，并绘制在加工文件中，编制好相应的刀路程序以便调用加工。

（2）开始加工，首先加工直径Ф12mm通孔，先用Ф10mm钻头钻孔（四个工件），然后更换Ф5mm平面铣刀进行精加工Ф12mm内孔。由于加工材料是铸铝件，我们可以考虑直接用Ф12mm平面铣刀进行挖槽和加工Ф5mm内孔，这样就可以避免因换刀设置所造成的麻烦。

图5 多件铣削夹具的定位原理图

（3）旋转夹具体并固定在底板的右边，加工R2.5mm圆弧槽。加工完成后，拆卸工件。在装夹新工件时，先进行R2.5mm圆弧槽加工，然后再回旋夹具体到左边，加工直径mm通孔，完成两套工件装夹加工的循环操作过程。

（4）在加工之前，要预先在软件中绘制好每个加工图形，先试切加工样品，以免出现错误，同时要随时检查刀具的磨损情况，并及时更换刀具。

在实际生产应用中，多件铣削夹具制作工艺简单，元件少而精，配套零件费用低，实际操作方便。由于一批零件装夹加工只需要找正一次，因此极大地提高了装夹速度，大大提高了生产效率，同时零件的加工精度也有了保证。

三、结语

在数控铣床上进行多件加工时，设计合理的辅助加工夹具，既能满足加工零件的质量和技术要求，又能缩短装夹、定位时间，提高工作效率，降低生产成本，减少废品的发生。此类辅助加工夹具可广泛地运用于数控铣床加工中心操作，能够取得满意的效果。

参考文献：

[1]王光斗.机床夹具设计手册（第三版）[M].上海：上海科学技术出版社，2005.

（作者单位：茂名市第二高级技工学校）endprint