浅淡自动化加工中机床夹具设计

金明来，曹春风，杨玉龙

（大连思海自动化设备有限公司，辽宁 大连 116600）

1 总体方案设计

从加工工艺出发，确定工件基准点、中心线、主轴相对位置、上料高度、上料形式、夹具的形式及定位高度，选择合适的定位夹紧方式。

2 定位方式的选取

所谓定位就是限制工件的6个自由度，即XYZ三个移动方向自由度，和绕XYZ转动方向的自动度。当被加工零件为毛坯，没有定位孔，通常采用传统的6点定位法，即在工件三个相互垂直的平面上，分别设为3个定位点，2个定位点，1个定位点。当工件有工艺定位销孔时，通常采用“一面两销”的定位方式，即为一个定位面，一圆销，一菱销。这种定位方式比较简单，这里有几点注意的地方：第一，菱销的角度方向应与圆销连线方向垂直，保证定位精度最为准确（见图1）；第二，工件定位销孔在后续工序还有应用时，为保证销孔精度不被本工序夹具上定位销插拔破坏，粗加工工序定位用工件定位销孔的浅孔处，精加工工序用销孔的深孔处，这样便可以保证加工精度（见图2）；第三，定位块要增加定位面冲屑及漏气检测，防止自动上料时切屑在定位面上，影响加工精度；第四，定位销与定位块及其他易损件要与整条生产线上的其他夹具相统一，便于更换。

图2 粗加工和精加工的插销深度

3 夹紧方式的选取

夹紧点尽量与定位块支撑在同一直线上（见图3），且夹紧点作用在工件刚性好的有筋的位置处（见图4），确保夹紧力作用在定位支撑块上，且夹紧后工件没有变形，保证后续加工精度。夹紧力的大小须经过核算，保证油缸选取的正确，夹紧力所产生的摩擦力，足以抵抗加工产生的切削力，且定位块在允许的应力范围内。必要时需增加辅助支撑，方向一定要与切削力的方向相反，以此抵抗切削力。当加工方式为铣削加工时，切削力较大，夹爪应增加自锁功能，防止加工时产生振动。当夹紧的位置为毛坯时，要用浮动夹紧，防止因工件尺寸变化对夹紧效果产生影响。同时，夹紧力要转换为夹具内力，如同双手抱着工件一样，不可以设计成上下相向夹紧的形式，如同两个人对立而站，分别用双手推着工件一样，这种形式不稳定，会将夹紧力转化为使上下夹具形变的力。

图3 夹紧点与定位块的位置

图4 夹紧力的作用力方向

4 干涉检查

由于夹具在加工中处于核心位置，工件、刀具、机床及防护门、工件输送装置都可能会与其发生干涉，且夹具内部也有很多夹紧、推靠、辅助支撑等动作，因此，设计时干涉检查尤为重要。首先要熟悉整个机床的动作循环，从上料、夹紧、加工循环开始，卸料及夹具空运转时，将整个动作轨迹在二维图纸的三视图上反复模拟确认，或者在三维图上做不同状态下的干涉检查。刀具在切削过程中容易与夹具发生干涉，应该按照加工时的走刀轨迹做干涉检查。

5 结语

如果有切屑液，要考虑切削对电气元件的影响，并做好防护。自动化连续加工时，要考虑排屑得及时，夹具体冲屑面的角度尽可能大一些。如果多种工件在同一台夹具上加工，应考虑夹具的通用性，更换机种时，需要简单可行，定位准确，无需重新调整精度，减少辅助加工的时间，提高加工效率。后续的维修保养应方便，易损件的更换要简单，禁忌为拆一个零件，大拆夹具。夹具体的设计要考虑加工工艺性，起吊孔的位置设定要考虑安装工艺性。夹具体内部走油路时，材料应选为钢件，防止选择铸件时内部有沙眼气孔，内部交叉油路容易发生串腔，从而增加加工难度及成本。