现代夹具的发展及应用

1、现代夹具的发展及应用现代机械工业的生产特点：品种多、批量小、精度高、更新快。带来传统生产技术存在的问题：小批量生产采用先进工艺、专用工装不经济，但高、精、尖产品不用不行；现行生产准备周期长，赶不上产品更新需要；产品更新快，采用专用夹具造成积压。为解决这一矛盾，现代机床夹具的发展方向：精密化、高效自动化、标准化，通用化。一、现代夹具分类及应用1、自动线夹具自动线夹具根据自动线的配置形式，主要有固定夹具和随行夹具两大类。固定夹具用于工件直接输送的生产线，夹具是安装在每台机床上的。随行夹具是用于组合机床自动线上的一种移动式夹具，工件安装在随行夹具上，随行夹具除了完成对工件的定位、夹紧外，还带着工件随

2、自动线移动到每台机床加工台面上，再由机床上的夹具对其整体定位和夹紧，工件在随行夹具上的定位和夹紧与在一般夹具上的定位和夹紧一样。见图8-1所示自动线夹具。图8-1自动线夹具工件在固定夹具上的定位和随行夹具在机床夹具上的定位要求：要有利于夹具的敞开性，有利于工件和随行夹具定位时基准统一，有利于工件和随行夹具在各台机床上定位和夹紧的自动化。为此，一般采用一面两孔定位、气动夹紧，容易实现。2、组合夹具组合夹具是由一套预先制造好的各种不同形状、不同规格尺寸而具有完全互换性及高耐磨性(可使用15年以上)的标准元件所组装成的专用夹具，根据组合夹具元件上是t形槽还是圆孔，将组合夹具分为槽系和孔系。基本特点

3、万能性好，适应加工工件外形尺寸的范围为20600mm 可大幅度缩短生产准备周期，一套中等复杂的组合夹具从设计到组装完毕约需50150小时，可缩短生产准备周期90% 降低生产成本 减少夹具库存面积 其刚性较差。组合夹具元件：因槽系用的较多，重点介绍槽系组合夹具元件，共分八类。（1）第一类：基础件主要用做夹具体。（2）第二类：支承件主要用做不同高度的支承和各种定位支承平面。（3）第三类：定位件主要用做工件定位和组合夹具元件连接定位。（4）第四类：导向件主要用做钻套、钻模板。（5）第五类：压紧件主要用做夹紧工件。（6）第六类：紧固件主要用做连接紧固及被加工件紧固。（7）第七类：其它件主要起辅助作用。

4、（8）第八类：合件不可拆卸，有定位合件、导向合件、分度合件、支承合件、夹紧合件等。 3、通用可调夹具与成组夹具针对机械产品多品种、小批量的发展方向，出现了专用夹具由专用性向通用性的发展，这就是通用可调夹具和成组夹具。(1)通用可调夹具与成组夹具的组成与工作原理组成：由通用部件和可调、换部件组成。设计时先设计好通用部件，再考虑设计可调、换部件。工作原理：通过对可调、换部件的调整或更换，可适应不同零件的加工。调整的方法通常有：连续调节、分段调节、更换调节、综合调节四种。(2)通用可调夹具与成组夹具的设计原理是针对一组工件的工艺、形状、尺寸、精度等相似性而专门设计的夹具。通用可调夹具在调节范围内的服

5、务对象不明确，可无限调节，见图8-2；成组夹具只是针对成组工艺上等分孔的通用可调钻模的组内零件有级调节，见图8-3所示。成组夹具设计的方法与专用夹具相似，首先确定一个“合成零件”，该零件能代表组内零件的主要特征，然后针对“合成零件”设计夹具，并根据组内零件加工范围，设计可调整件和可更换件。图8-2钻圆盘类零件圆周上等分孔的通用可调钻模1可移动钻模板2快换钻套3齿条4齿轮5移动操纵手柄6分度操纵手柄7升降操纵手柄图8-3套类零件钻孔成组夹具1调节手柄2定位支承3夹紧手轮4定位夹紧元件5锁紧手柄4、数控夹具 数控夹具是指在数控机床上使用的夹具。前面各章节介绍的通用夹具、通用可调夹具、成组夹具、专用

6、夹具等，在数控机床上都可以使用。但是数控机床夹具的设计应结合数控机床的特点，设计时体现小型化、自动化、系列化和柔性化的特点。（1）数控机床夹具的设计要求1）优先采用夹紧动力装置，使装夹快速省力；2）可采用通用可调夹具、成组夹具等，体现夹具结构设计的柔性化；3）以多功能、系列化夹具结构代替单一功能夹具元件，使夹具可实现重复利用；4）在夹具上设置编程零点，以满足数控机床编程要求；5）夹具和夹具元件应具有较高的精度和刚度；6）刀具在运动时，应防止刀具与夹具发生碰撞。（2）数控机床夹具的设计特点数控机床按编制的程序完成工件的加工。加工中机床、刀具、夹具和工件之间应有严格的相对坐标位置。所以数控机床夹具

7、在数控机床上应相对机床的坐标原点具有严格的坐标位置，以保证所装夹的工件处于所规定的坐标位置上。为此，数控机床夹具常采用网格状的固定基础板，如图8-4所示。它长期固定在数控机床工作台上，板上已加工出准确的孔心距位置的一组定位孔和一组紧固螺孔(也有定位孔与螺孔同轴布置形式)，它们成网格分布。网格状基础板预先调整好相对数控机床的坐标位置。利用基础板上的定位孔可装各种夹具，如图8-4(a)上的角铁支架式夹具。角铁支架上也有相应的网格状分布的定位孔和紧固螺孔，以便安装有关可换定位元件和其它各类元件和组件，以适应相似零件的加工。当加工对象变换品种时，只需更换相应的角铁式夹具便可迅速转换为新零件的加工。不致

8、使机床长期等工。图8-4（b）是立方固定基础板。它安装在数控机床工作台的转台上，其四面都有网格分布的定位孔和紧固螺孔，上面可安装各类夹具的底板。当加工对象变换时，只需转台转位，便可迅速转换成加工新零件用的夹具，十分方便。a) b)图8-4数控机床夹具简图从上面所述的夹具构成原理可以看到，数控机床夹具实质上是通用可调夹具和组合夹具的结合与发展。它的固定基础板部分加可换部分的组合是通用可调夹具组成原理的应用。而它的元件和组件高度标准化与组合化，又是组合夹具标准元件的演变与发展。5、柔性夹具概念（补充）制造过程的工艺设备包括刀具、夹具、检测设备及模具的选择和设计.为了降低装夹费用和生产准备时间，柔性

9、装夹是必不可少的.一般说来，柔性夹具是指工件的形状和尺寸有一定变化后，夹具还能适应这种变化并继续使用的应变能力。二、现代夹具发展夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展一。1、高精：随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度对夹具的制造精度要求更高高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler（戴美乐）公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为0.03mm；精密平

10、口钳的平行度和垂直度在5m以内；夹具重复安装的定位精度高达5m；瑞士erowa柔性夹具的重复定位精度高达25m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 2、高效：为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调

11、整夹具的时间，瑞典3r夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国jergens（杰金斯）公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。 3、模块：组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用cad技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 4、通用：经济夹具的通用性直接影响其经济性。采用