机床夹具设计要求、零件的夹紧及工装的夹紧结构设计 | 机械加工特色操作及实用案例43

一、机床夹具设计要求

1. 保证零件加工的各项技术要求

要求正确确定定位方案、夹紧方案，正确确定刀具的导向方式，合理制定夹具的技术要求，必要时要进行误差分析与计算。

2. 具有较高的生产效率和较低的制造成本

为提高生产效率，应尽量采用多件夹紧、联动夹紧等高效夹具，但结构应尽量简单，造价要低廉。

3. 尽量选用标准化零部件

尽量选用标准夹具元件和标准件，这样可以缩短夹具的设计制造周期，提高夹具设计质量和降低夹具制造成本。

4. 夹具操作方便安全、省力

为操作方便，操作手柄一般放在右边或前面；为便于夹紧零件，操纵夹紧件的手柄或扳手在操作范围内应有足够的活动空间：为减轻操作人员劳动强度，在条件允许的情况下，应尽量采用气动、液压等机械化夹紧装置。

5. 夹具应具有良好的结构工艺性

所设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整和维修。

二、零件的夹紧及工装的夹紧结构设计

零件的夹紧也是保证加工精度的一个十分重要的问题。为了获得良好的加工效果，一定要把零件在加工过程中的位移、变形和振动控制在加工精度的范围内。所以，工装夹具夹紧问题的处理，有时比定位设计更加困难，绝不能忽视这个问题。

（一）零件在夹具中定位后的夹紧三原则

1. 不移动原则

选择夹紧力的方向指向定位基准（第一基准），且夹紧力的大小应足以平衡其他力的影响，不使零件在加工过程中产生移动。

2. 不变形原则

在夹紧力的作用下，不使零件在加工过程中产生精度所不允许的变形，必须选择合适的夹紧部位及压块和零件的接触形状，同时压紧力应合适。

3. 不振动原则

提高支承和夹紧刚性，使得夹紧部位靠近零件的加工表面，避免零件和夹紧系统的振动。

这三项原则是相互制约的，因此，夹紧力设计时应综合考虑，选择最佳的夹紧方案，也可用计算机辅助设计。一般来讲：粗加工用的夹具，选用较大的夹紧力，主要考虑零件的不移动原则；精加工用的夹具，选用较小的夹紧力，主要考虑零件的不变形原则和不振动原则。

（二）夹紧点的选择

夹紧点的选择是达到最佳夹紧状态的首要因素，正确选择夹紧点后，才能估算出所需要的夹紧力，选的不当不仅增大夹具变形，甚至不能夹紧零件。夹紧点的选用原则为：

（1）尽可能使夹紧点和支承点对应，使夹紧力作用在支承上，可减少变形。

（2）夹紧点选择应尽量靠近加工表面，不致引起过大的夹紧变形。

（3）可以采取减少夹紧变形的措施。如增加辅助支承和辅助夹紧点、分散着力点和增加压紧零件的接触面积、利用对称变形等。

（三）夹紧力的确定

当零件上有几个方向的夹紧力作用时，应考虑夹紧力作用的先后顺序（因为力有大小、方向和作用点三要素）。

（1）对于仅为了使零件与支承可靠接触，夹紧力应先作用，而且不能太大。

（2）对于以平衡作用力的主要夹紧力，应在最后作用。

因此，为了操作简便，常采用使夹紧力同时作用或自动地按大小顺序的联动机构。

（四）夹紧机构的设计和确定

在选定夹紧点和确定夹紧力之后，就要进行夹紧机构的设计和确定，通过夹具机构确定夹紧力的夹紧点处。通常零件的夹紧是由动力源、传动机构、夹紧机构所构成的夹紧系统来实现。

夹紧机构，是指能实现以一定的夹紧力来夹紧零件选定的夹紧点功能的完整结构，主要包括与零件接触的压板、支承件和施力机构等。

夹具施力机构采用可浮动、可联动、可增力和可自锁的结构形式，具体有以下四种形式：

（1）螺钉螺母施力机构:结构简单，制造方便，夹紧范围大，自锁性能好，已获得最广泛的应用。

（2）斜面施力机构：适用于夹紧力大而行程小，以气动和液压为动力源的为主。

（3）偏心施力机构: 结构简单，动作迅速，但压紧力较小、多用于小型零件的夹具中。

（4）铰链施力机构：结构简单，增力比大，在气动夹具中用以减少缸或气室的作用力，获得广泛的应用。