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1前言

隨著現代生產技術的進步，加工中心夾具己成為機械加工中不可缺少的一種輔助裝備，它既可以提髙工件的加工精度，保證加工質量，也可以提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度,使生產過程實現自動化。因此，加工中心夾具在機械加工中發揮著重要的作用^[1]。

在機械加工中，對于結構比較復雜的、加工部位多的工件，就不能用一般的夾具進行裝夾，需要設計專用夾具。加工中心專用夾具fc要應用于成批、大量的生產中，具有普通夾具的優點，但是它具有制造成本高，周期長等缺點。因此,要綜合考慮工件的生產批量和制造成本，合理的設計出加工精度髙、經濟效益好的專用夾具。那么，研宂加工中心專用夾具的設計方法就有著非常重要的意義。

2加工中心專用夾具的設計的基本要求

加工中心夾具是一種能夠保證工件相對于

加工中心和刀具占據正確位置，且使工件被夾緊，便于加工或檢測的工藝裝備。在加工中心專用夾具的設計過程中，首先要通過設計出合理定位方案、夾緊方案等來保證工件的加工精度，同時還要保證設計的專用夾具結構簡單、合理，便于加工制造、安裝和維修，操作簡便、省力、安全可靠，排屑方便，能夠提高生產率和降低成本。

3加工中心專用夾具的設計方法

加工中心夾具主要由夾具體、定位裝置、夾緊裝置、對刀或導向元件和其他裝置或元件等組成。專用夾具設計時，主要是從這幾個方面著手考慮，首先是根據工件的生產批量和工件的零件圖、工序圖對工件進行工藝分析，擬定加工的工藝路線；然后對工件要加工的工序確定定位方案、夾緊方案以及夾具體的設計，并且進行精度分析和經濟性分析；最后繪制裝配總圖。

3.1零件加工工藝過程分析

首先根據被加工工件的結構特點、材料及設計圖紙、技術資料等，明確工件的生產綱領，確定生產類型，并且對工件進行工藝分析，確定工件主要加工表面的工序尺寸、形狀位置精度、定位基準面和夾具上的夾緊力作用點、大小及方向；然后在工件工藝分析的S礎上，確定毛坯的制造方式，制定出工件的加工工藝路線；最后確定機械加工余量、工序尺寸及公差，整個工藝系統中加工中心、刀具、夾具的需用情況。

3. 2加工中心夾具總體結構設計

3.2. 1工件定位方案的設計

在機W加工|，為了加工出合格的零fl_, I:件在加工中心L與夾具、刀具必須保持正確的相對位置。因此，工件的正確定位顯得尤為重要..C件定位方案的設計，首先要按照I:忭的結構特點和工序加工要求來確定應限制的自由度，然后選擇或設計合適的定位元件來保證工件在加工中心或夾具中的正確加工位置，從而來滿足工件的IjIM:要求。丨I.體設計方法如下：

(I )按照加I:要求確定工件所需限制的|'丨由度。I:件定位的實質就是限制工件的自由度，確定工件在夾具上的正確位置。完全限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的唯一位置被確定，稱為完全定位，這種定位方式適用于工件自由度需要完全被限制的情況；也有一些特殊情況，如，只需限制工件的部分自由度就能滿足工件的加工要求的不完全定位；另外，有時為了提高工件定位的穩定性和剛度，在一定條件下也可采用過定位。在設計時自由度的限制要具體視情況而定。

(2) 定位基準的選擇。合理地選擇定位基準對于保證加工精度和確定加工順序都有決定性的影響^[2]。在工件定位裝置的設計過程中，要按工件的工藝基準選擇原則，遵循“基準重合”和“基準統一”原則，盡量選用精基準定位。

(3) 定位元件的選擇。定位元件的選擇要根據所需限制的自由度數及定位基準面的形狀來確定，通常定位基準面有平面、外圓柱面、內孔表面等。

當工件以平面定位時，可選用的定位元件有主要支承（固定支承、可調支承、自位支承）和輔助支承。固定支承有支承釘和支承板兩種，圓頭支撐釘主要用于粗基準定位，而平頭支撐釘及支撐板主要用于精基準定位；當工件定位基面是臺階面或毛坯尺寸變化較大時，可采用可調支承；另外自位支承主要用于工件以毛坯面定位或剛性不足的場合，其作用相當于一個固定支承，只限制一個自由度；輔助支承不起定位作用，可用來提髙工件的裝夾剛度和穩定性。工件以圓孔定位時可選用的定位元件有定位銷、圓柱心軸、圓111:銷、111:沒心軸。工件以外l_f柱面記丨卜I.丨丨」選用的記位元f卜有v形塊、定位套、半圓套。

(4) 定位誤差的計算。定位誤差的大小也是判斷定位方案設計是否合理的一個重要指標，因此定位誤差的計算也是非常重要的。造成定位誤差的原因是定位基準與工序基準不重合以及定位S準的位移誤差兩個方面，在計算定位誤差時，要分別計算出基準不重合誤差和基準位移誤差，最后利用合成法求出定位誤差，只要所產生的定位誤差小于工件有關尺寸或位置公差的1/3 - 1/5,即認為此定位方案能滿足該工序的加工精度要求，它的設計是合理的。

3.2.2工件夾緊方案的設計

為了保證被加工的工件在加工中心上占據的正確位置不在切削力、離心力等外力的作用下發生變化，就要求夾緊方案的設計能夠保證工件在夾具中的位置穩定可靠，保證加工質量。同時在設計N?要求夾緊裝置構P_J易于擊J造，具f i以好的Wi構1:藝il-: 1L火緊力大小合適。因此，要設計出正確的夾緊方案，可以從夾緊力和夾緊裝置兩個方面來考慮:

(1) 確定夾緊力。-套夾緊裝置的設計的優劣，很大程度上取決于夾緊力的設計是否合理^[3] ?夾緊力包括大小、方向和作用點三要素，一般根據工件的特點、加工要求、切削力以及定位元件的結構和布置方式來確定。在夾緊裝置的設計中，夾緊力方向應朝向主要限位面;夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內，應落在工件剛性較好的部位上，應靠近工件的加工表面；夾緊力大小要適當，過大會使工件變形,過小則會使工件松動。夾緊力大小的計算可采用經驗類比法時，一般是進行概略的估算；也可采用分析計算法，根據工件在切削力、夾緊力作用下進行靜力平衡計算，算出理論夾緊力，再乘上安全系數，作為所需的實際夾緊力。

(2) 夾緊裝置的確定。夾緊裝置由動力裝置和夾緊機構組成。動力裝置的作用是產生夾緊力，夾具上常用的動力裝置有液壓裝置、氣壓裝置、電動裝置、氣液聯動裝置。夾緊機構的主要作用是在工件夾緊過程中起到力的傳遞作用，常用的夾緊機構有斜換夾緊機構、螺旋夾緊機構和偏心夾緊機構。斜楔夾緊機構結構簡單，行程小，但自鎖性差，常與其他結構聯合使用；螺旋夾緊機構結構簡單，夾緊可靠，夾緊行程大，自鎖性能好，應用廣泛；偏心夾緊機構由于夾緊力和夾緊行程小、自鎖性能差，一般用于切削力不大、振動較小的場合。

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結束語：

在現代生產中，加工中心專用夾具是一種不可缺少的裝備，它直接影響著工件加工的精度、勞動生產率和生產制造成本等。因此，夾具在設計時,應保證夾具操作方便，拆裝、維修簡單，生產效率高，制造成本低，各個裝置的方案設計合理，都具有足夠的強度和剛度，結構工藝性好，能夠保證工件的加工精度。

淺談加工中心專用夾具的設計方法

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