底板零件专用夹具的设计

杨强华

（广州市工贸技师学院，广州 510425）

加工中使用的组合式夹具在机床夹具中占有较为重要的地位。组合夹具精度会直接影响加工工件的位置精度和表面精度[1]。夹具设计的定位精度高低是衡量设计质量的指标，也是加工工件质量稳定的保证。设计的夹具要具有降低劳动强度、提高生产率、降低经济成本、排屑方便、操作简单安全且省力、便于制造以及容易维护等特点。夹具的设计一般会在制订加工工艺后按工序的具体要求制定相关装夹方法，且在制订工艺过程中也要充分考虑夹具的可实施性。如果夹具与加工工艺有出入，可以提出必要的修改意见，使二者能够互相调整[2-3]。

1 专用夹具设计的基本要求

高品质的专用固定夹具装置应满足以下基本要求。

（1）生产管理效率高。专用夹具的复杂程序应尽量简单化，与生产零件相适应，尽量采用高效快速的装夹机构。此外，工装辅助时间要短，操作要方便简单，从而缩短加工时间和提高生产效率。

（2）加工精度高。在加工时应正确选择定位基准、定位部件和定位方法，以保证工件加工精度。如有误差，还需进行定位系统误差数据分析，并做出相应的调整，同时充分考虑夹具中其他定位部件结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求[4]。

（3）工艺性能好。专用夹具的结构应力求简单化和合理化，以方便制造、装配、调整、检验和维修等。专用零件夹具的制造属于单件生产的部件，当最终精度需要进行调整或修改时，应有可以调整和修改装配工艺的结构。

（4）使用性能好。专用夹具的操作应简单方便、省力、安全可靠。为了减少操作者的劳动强度，在客观条件允许、经济适用的前提下，应尽量使用气动、液压等机械化夹紧装置。专用夹具还可以方便排屑，防止加工的切屑堆积带来大量热量造成的工艺系统变形[5]。必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具。

（5）经济性好。专用夹具力求结构简单化、制造难度低，以降低夹具的制造经济成本。同时，专用夹具尽可能采用标准元件和标准结构。设计时应根据生产纲领对夹具设计方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济管理效益。

2 夹具设计

本底板加工数量为1 500件，需要在6天内完成加工任务。底板毛坯如图1所示，底板零件如图2所示。本零件的加工工作只是加工零件的外形，如果在台虎钳上加工，加工时要两面调头，且垂直度不好控制，因此需要更多的时间去调整定位，从而大大增加定位难度，最终导致劳动强度大，生产效率低，产品精度无法满足生产需要。

图1 底板毛坯

图2 底板零件

为此，设计了一个专用于本产品外形加工的夹具，以满足产品的生产需要，提高生产效率。夹具具有较好的定位，能够一次安装两块零件，且毛坯安装时不占用机床时间。

由于零件产量大，加工时间短，为了能更好地完成任务，本夹具的设计由一个底座和可折装定位夹具组成，夹具结构和各部分零件如图3所示。毛坯的安装在机床外进行，可以大大减少机床的等待时间。在加工中心或普通机床加工中只需要对底座进行定位，毛坯在机床外完成安装后把活动的夹具安装到底座上即可进行加工。底座与定位夹具中利用锥度定位配合，从而达到需要的加工精度。

图3 夹具的结构和各部分零件图

3 定位的设计

在X轴和Y轴的定位中，采用定位套的锥度同心定位原理进行定位。通过螺丝锁紧限制X轴和Y轴的4个自由度，同时以可折装夹具与螺丝紧固限制Z轴的2个自由度。在实际加工过程中，X和Y与孔的距离误差很小，且产生的误差大小由孔的精度决定。孔的精度越高，所加工的外形尺寸精度越高。

本夹具夹紧时只需用螺栓夹紧，各圆柱不能因过大的夹紧力而产生变形，同时工件也不能因受切削力的作用而产生变形，所以要注意夹紧的力度和编程时的工艺合理性，减少外形变形问题。

本套夹具使用时主要是找正底座，并不需要找正毛坯。在机床外把毛坯先安装到可拆夹具部件上，等到机床上的工件加工完成后拆下可拆夹具，再换上已安装了新毛坯的可拆夹具即可马上进行加工，大大缩短了加工准备时间。

4 结语

按照底板的加工要求，为实现操纵简单、合理，保证工件的加工质量，做到低成本、高效率，需要从安全、省时、省力以及维护简单等方面出发设计专用夹具，从而保证在有限的时间内保质保量地完成加工任务。