硅谷杂志：专用夹具设计及其应用 |
| 2012-12-10 15:48 作者：张广胜 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网12月10日文】 据《硅谷》杂志2012年第18期刊文称，数控机床的迅速发展在很多时候避免了复杂工装夹具的使用，但是在某些特殊行业，一些形状比较特殊的零部件还是要依赖相关的特殊专用夹具，才能够进行机加工。专用的机床夹具通用性不强，而且价格比较昂贵，设计制作、安装调试周期比较长。针对这些问题，本文探讨了现代夹具的设计制作，及其在特定领域的应用。
0引言
随着工业发展的需要，特别是汽车制造业等特殊行业的发展，给数控加工带来了前所未有的挑战，对机床的要求越来越高。自然，对夹具的要求也是越来越苛刻了。其复杂性，专用性也逐步体现出来。现在的夹具，已经开始朝着模块化，一体化，多功能的方向发展了。工艺水平也越来越集中。为了适应现代化水平的需要，夹具的定位基准和抗疲劳强度的要求都变的更加严格。具体的说，现在的高精度夹具的定位孔距精度高达±5μm，这在以前是想都不敢想的。现在随着纳米技术的发展，相信不久的将来，机床的加工和夹具的定位都可以达到纳米的级别。这样的加工就更加精细，原部件更加精密，工业水平将更加提高。
1专用夹具的设计过程
1.1按照客户提供的产品零件图,描样
通常在设计之前，会拿到客户的产品零件图。要知道很多时候，如汽车行业，很多零件非常的不规则，客户也没有非常详细的零件图纸，有时候甚至只有一些照片。待拿到资料后，把比较重要的尺寸挑出来。具体步骤如下：第一把加工零件的外形尺寸先描绘出来。第二加工点的描样。确认加工区域，避免误把加工部位当作定位部位。第三产品零部件当中的原有孔系及凹凸部位。找准这些部位，可以有利于下一步夹具设计，通过这些孔系及凹槽或凸台，可以作为定位点，保证工件加工的可靠性。第四其它的一些特殊部位，比如：燕尾槽、T形槽、棱角等，可以通过这些特殊部位，为后期的夹具设计做准备。
1.2初步拟订工件定位方案
针对零件图具体情况开始设计工作，这里以制作制动鼓零件图为例，具体如下：
图1制动鼓-俯视图
根据图1所示，，要求加工部位为该制动鼓表面的10个孔。因为这个制动鼓高250mm,最大直径为476mm。因为是中心对称的，所以采用三爪卡盘中心定位比较好。按照六点定位的原则，X、Y、Z方向的平动和X、Y、Z方向的转动，都要约束住，这样才能保证工件在加工过程当中偏移，影响加工精度。利用三爪卡盘的话，只能约束四个自由度(自由度是指一个物体在三维空间中可能具有的运动)，就是X、Y方向的转动和平动。再利用制动鼓周围的一个筋，可以采用带有挡块的角向定位装置，这样可以避免整个制动鼓的转动，这样又限制了一个自由度(Z方向的转动)。再在制动鼓表面，避开打孔区域，均匀分布3个液压缸压制住，以保证制动鼓在加工的时候不会弹起来，这样又限制了一个自由度(Z方向的平动)。这样的话，六个自由度不多不少全部限制住了。初步方案拟定完毕。
1.3设计工装夹具机构
针对初步方案，对方案的内容进行细化，把具体的结构描写出来，以图1所示夹具所示，该工装夹具包括一个三爪卡盘和卡头，还有一个带档块的角向定位座，再者就是压制制动鼓的三个液压缸。还需要包括4个防呆杆，是用来安装加工件的时候粗定位的。再者就是支撑板，是用来安装固定三爪卡盘和一些支撑座，要有一定的厚度，不然很容易在长期的作业当中，造成弯曲变形。还有就是要有连接套和连接杆。
1.4方案确认,制作夹具装配图
按照国家制图标准，选取适当的幅面大小。并且把设计好的工装夹具零部件，合理布置。整个图纸使用横式方式。同时对设计的夹具进行装配图的设计和方案确认.
图2夹具装配图
1.5发给客户，进一步修改方案
等到设计好之后，再让客户进行确认。客户的确认包括几点内容，第一，就是方案的确认，客户根据提供的方案，进行评估，测试可行性，并且签字同意确认。第二，就是客户要看的报价，对于详细的明细表以及整个夹具的零件采购以及选用，要同意并签字确认的。
2工装夹具的制作过程
2.1夹具装配图的细化
夹具体的装配图，下面开始标注公差配合及尺寸，精确到小数点后面两位。以及油路管的排布，对夹具装配图进行细化。
2.2拆图，将装配图转换成零件加工图
对装配图进行拆解，转换成直接可以用来加工的零件图。装配图只是大致的反映了整个夹具体的的形状，大致尺寸，以及功能实现。可是零件是要加工的，这个是从概念到实际的一个转变，这个转变需要你描绘的更加详细，这样才更加让别人了解你的设计。
2.3按照客户要求，制定加工工艺
以图中零件为例，制定相关加工工艺：1.表面发黑处理。发黑是一种表面氧化处理，在表面产生黑色的氧化膜，这样就可以在一定程度上起到保护作用，而且经过发黑处理，整个夹具也会更加美观，有光泽。2.去锐边毛刺。先说下锐边，因为在加工过程当中会有一些锐角出现，在以后的夹具操作当中，工人很容易伤到手，所以为了避免这一点，有必要去锐边处理。还有就是毛刺，毛刺越多，说明加工越粗糙，为了达到标准，也为了美观，必须去除毛刺。3.未注尺寸公差按IT10级精度加工。这也是基本的要求，不用多说。一般的情况，尺寸的标注公差IT7，也就是0.03mm。4.未标形位公差按GB/T1184规定的K级精度加工。5.未注倒角1×45o,锐角倒钝0.2×45°
2.4制作加工工艺表，并审核
制作工艺流程卡。工艺卡是生产的纲领性文件，是计划得以很好体现的重要依据。而且要保证最快最好的完成加工过程，可见这加工工艺表的重要性。当然，先要确定下料的毛胚件。并且按照先车加工，再铣床加工，然后再磨，最后进行热处理。
2.5详细制作零件图
详细制作零件图。这个其实是一个整理的过程，这个时候只需要把零件明细清单，还有装配图以及零部件的详细图纸，再附上加工工艺表，这样，就可以下发到车间，或者让其他公司代加工了。
2.6发布零件制作图
发布零件制作图之前，还需要设计部门审核人员的审核，重点还是看细节上有没有出错，零件标注尺寸，公差，或者零件名称等，零件和零件图纸进行对照，有没有交叉错误，或者遗漏。最后就交给生产加工。
2.7零件制作加工
按照工艺表，以及图纸上的要求，进行机加工。这个是生产部门的责任。当然，在一定的时候，也要督促一下，或者检验一下加工的如何等等。
2.8加工完毕，合格检验，组装以及测试
加工完毕后，先送到质检部门，质检部门人员会用仪器测量尺寸，检查工件合格程度。是否和图纸有差别，特别是外形尺寸。毕竟是机械加工，偏差在所难免，可是一定要控制在适当的范围内，不影响夹具本身。然后就是检查粗糙度还有公差配合。如果配合的不好，就会安装不了，那么只有两条路可以选择了，要么返工，要么重新加工。待全部检验完毕后，质检人员会写一份报告，关于质检的数据，做相关的比对，以后还会发给客户。做完测量之后，就是做功能测试。先将各零部件按照装配图纸进行安装，并配上液压等阀门，各项准备就绪后，放上待加工零件，进行功能性的测试和可靠性强度的测试。观察记录各个数据，看是否达到预期的效果。如果有问题，还是要返回生产部门。如果发现设计缺陷，还是要重新画图纸，然后再重新加工。
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