浅谈机械制造夹具设计方法

叶鉴樟

摘 要：针对日常生产过程中，夹具设计问题作出分析。设计一套经济、实用、安全可靠的夹具不仅是对工件质量的保证，同时也能提高生产效率、提高工人操作舒适度、减少后期维护。本文结合自己日常工作经验提出一些夹具设计的方法及思路与大家进行探讨。

关键词：制造；成本；安全性；可靠性；可操作性；防错；合理性

中图分类号：TG751.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）03-0077-01

1 设计前思考

当我们拿到一张新的图纸时，首先应当考虑以下几个问题：（1）前提因素：必须保证工件的加工精度；（2）我们设计的夹具怎么使加工更简便，减少装夹次数以提高生产效率；（3）工件产量如何，比如在大批量生产时便会采用机械传动、液压、气压等结构以提高效率；（4）夹具可靠性，夹具应做到结构简单，操作性强，省力、安全、防错等相关因素；（5）夹具的结构尽量简单，便于夹具的制造、装配、检验、调整与维修，同时便于后期保存与维护；（6）夹具的通用性，当被加工的产品外形与其他产品相似时，可否通过更换某些零件达到共用的效果。

2 设计夹具的具体步骤

（1）收集并分析资料。我们需要掌握的资料应当有：工件的技术文件，所使用的机床，夹具零部件的标准。为了使夹具符合本厂的实际情况，还应分析工件的工作图、毛坯图、装配图等，明确工件的结构、材料、产量、工作环境，深入了解本工序加工要求、前后联系、毛坯种类、加工余量等。

在设计中可参考生产中行之有效的典型结构，还应了解夹具生产方的技术水平及材料库存。

（2）确定夹具结构。遵照六点定位规则确定工件的定位方式，对應设计相应的定位元件。研究确定工件夹紧部位和夹紧方法：①夹紧装置在对工件夹紧时，不应破坏工件的定位，为此必须正确选择夹紧力方向及着力点；②夹紧力大小应可靠、适当，要保证工件在夹紧后变形受压表面的损伤不致超出允许范围；③夹紧装置简单合理，操作方便，省力安全；④夹紧力或夹紧行程在一定范围内可进行调整和补偿。

夹紧装置可按夹紧机构的类型和夹紧装置的动力源来分类。（如图1）

研究确定刀具的引导方案，设计对刀、导引装置。最后应听取工件设计部门、工艺部门、制造部门和车间相关人员的意见，以达到夹具最优化的目的。

（3）绘制图纸。在绘制图纸时应遵循国家标准，应当能清楚的表达夹具的工作原理、整体结构、元件间的相互关系。

在我们实际工作中，许多夹具是借用的，所以应当给夹具总成、零件分别编号，并编写夹具明细清单，注明用途，方便以后夹具改制、借用以及还原。

在绘制图纸时一些技术要求：①必须包含夹具外形最大轮廓尺寸；②定位元件工作部分位置尺寸，夹具与工件之间的间隙尽量留大，防止干涉与以后修改；③夹具与刀具的联系尺寸；④夹具与机床的联系尺寸；⑤夹具制造和使用的特殊要求。

夹具与工件加工精度有关的尺寸公差可参考工件相应公差的1/5—1/2。

3 夹具体设计与制作

在设计夹具时，形状尺寸往往是非标准的，应当注意以下问题：

（1）应有足够的刚度和强度，应进行热处理，必要时可增加加强筋、框架等；

（2）结构尽量简单，方便装卸，尽量设计防错装置；

（3）排屑方便，加工产生大量铁屑时应设排屑口，还应考虑排切削液；

（4）在机床上安装要稳定，可在夹具上设计压板槽、定位工艺孔等；

（5）夹具材料选择应根据其硬度、强度、韧性、耐磨性、可加工性、经济性来确定；

（6）夹具结构应便于维修和更换易磨损件，某些配合的零件应便于拆卸，对易损件特殊标注，方便做安全库存。

4 编写夹具设计说明书

最后，设计人员应关注夹具制造、装配和试用过程中出现的问题，及时加以改进，直至夹具能投入生产使用。

参考文献

[1]数字化手册编委会编写.机械设计手册（软件版）V3.0[K].

[2]数字化手册编委会编写.机械加工工艺手册（软件版）[K].2008.