数控磨床夹具设计的改进

摘 要：夹具是产品制造中十分重要的工艺装备之一，它的质量、工作效率和可靠性对产品加工质量和生产效率起着决定性作用。通过介绍数控磨床和夹具的概念，阐述了夹具设计的内容，全面分析了从定位到误差分析，再到确保加工精度的内容，以期为日后的相关工作提供参考。

关键词：夹具装配；螺栓；夹紧力；加工精度

中图分类号：TG502 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.20.108

在机床加工过程中，加工工艺系统由机床夹具、机床、刀具和工件组成。夹具设计要兼顾工艺系统中的不同内容，要考虑刀具干涉、机床规格（比如工作台回转半径、行程极限）等问题。应用进口、高效的数控设备，在提高了机床夹具设计水平的同时，也改变了高精度夹具的加工制造能力。只有充分考虑现场设备的使用条件，才可以通过改变夹具方案、加工方法等提高夹具的设计制造效率。最简单、高效的方法即为最佳的方法。

我公司进口的一台数控端面内控外圆复合磨床使用的夹具国内无法制造，只能委托原夹具制造商制造，所以，公司一直使用随机附带的2个夹具加工2种产品，设备利用率比较低。为了降低夹具成本，提高机床的利用率，夹具的国产化设计具有非常现实的意义。

1 问题分析

通过分析数控端面内控外圆复合磨床的工作原理，随机附带夹具与其他内圆磨床的相同之处是夹具体均为弹性膜片，不同的是工件的夹紧元件。用进口机床加工工件时，主轴转速高，在加工工件后端面时，会对工件产生向前的拉力。在设计夹紧元件时，采用整体焊接的形式，并将夹紧用的卡爪设计为安装在座体孔内的，卡爪头部采用三角形楔块的形式。

2 夹具的设计难点

这个夹具的设计难点是，它为整体焊接结构，现有条件无法加工制造；难以确定卡爪（3个）头部三角形楔块的角度，并在加工时难以保证它的一致性和对称性。

3 新设计方案

在模具设计中，难以控制加工时的尺寸和精度，常常在总成装配时依靠调整法获得相应的精度。鉴于此，可以对原夹具进行解体设计，用螺栓连接组装，通过调整法获得所需的精度。在解体设计中，需要注意以下几点：①在设计零件时，要制订必要的基准作为整个夹具装配调整的基准；②对于工件齿数不能被3整除的工件，考虑到进口机床转速比较高，应合理选择各零件的尺寸和公差，避免夹具在使用过程中运转不平衡而出现加工振纹或工件不合格的问题；③为了扩大夹具的使用范围，应考虑一定的调整范围，以满足加工不同大小工件的需求，避免不必要的重复设计；④因为普通磨床难以保证卡爪头部三角形楔块的加工精度和一致性，所以，应充分利用进口数控工具磨床。

通过分析此夹具的设计思路，结合现场的生产条件设计机床夹具。在设计夹具时，要考虑以下几点：①结合生产现状和工序，分析、研究了工艺过程，提出了夹具设计中需要解决的问题。②熟悉夹具所配机床的规格、性能参数和加工原理，避免设计出的夹具与机床不匹配。熟悉这些内容，有时还对解决夹具设计中遇到的问题有很大的帮助。③对于夹具上有些关键的零部件，用一般的加工设备是无法保证其加工精度的。通过对现有设备的了解，可以初步分析所设计夹具加工制造的可行性，提高设计的成功率。④用系统的方法、创新的思路解决设计中遇到的问题。夹具是由机床、刀具和工件共同组成的工艺系统的一部分。在设计夹具时，应从系统的角度去考虑、解决遇到的问题，借鉴类似的夹具设计经验，不断创新。⑤通过对所设计夹具的调整和使用方法的分析，在设计时，要考虑工件的精度、调整基准和空间，考虑使用夹具时的安全性和复杂性。

4 结束语

一套良好的夹具必须要保证工件的加工质量，降低工作人员的劳动强度，提高劳动生产率，而且夹具的结构要简单，操作时方便、安全，便于制造和维修，同时，还能够降低制造成本。设计一套良好的夹具必须建立在对现时、现场、现物充分研究的基础上。

〔编辑：白洁〕