一文读懂：夹具形式选择、设计、加工

选择夹具的形式为了选择适合的夹具，首先需对已知形式的夹具的优缺点进行对比分析。如下表所示各种夹具形式的优缺点，根据周期等条件，最终选择液压自动夹紧外接油路形式的夹具。设计夹具的细节设计的总体思路为便于装夹、降低操作难度，装夹后位置可以满足产品所要加工内容，最大程度减少夹紧变形，便于油路排布等。第一套夹具（铣顶面）零件安装姿态如图1所示。由于零件装夹时需整体抬起安装于夹具上，为降低劳动强度，选择横向装夹。图1加工顶面时零件安装状态将产品安装后的最边缘贴近于工作台最边缘，使产品选用固定尺寸铣刀后能得到有效加工的前提下，离操作者装夹位置最近。第二套夹具（加工底面的槽及孔）零件安装姿态如图2所示。零件定位点为侧面直角方向的三处毛坯基准，以及底面三处毛坯高度基准。图2加工底面的零件安装姿态为便于装夹，使产品可以平移进夹具，以减少操作者拿取产品的劳动强度，选择顶面为定位面，纵向装夹（如果横向装夹，操作者需将产品抬高过于油缸再落入夹具支撑上，增加难度）。夹具体的设计在设计夹具体之前，要先考虑好零件加工使用的机床，以便根据机床的工作台间距设计夹具体上螺钉孔安装位置。夹具体的大小须满足工件装夹需求，但不可过大，防止在工作台未移动到极限位置，工件加工部位没有移动到位时，就因为夹具体与机床轮廓接触而发生干涉现象，进而导致零件无法有效安装加工。同时夹具体的外侧边缘距离机床门距离应尽可能近，使操作者拿取工件时距离最近，用力最小。油缸的选用及设计按照简单可靠的思路，油缸选择压紧式单动油缸。压紧形式为上下压紧（由于零件整个加工过程中没有定位销进行限位，所以防止零件压紧过程中发生移动，不能选择旋转式压紧结构）。油缸型号根据油缸的夹紧力及外形尺寸选择。图3油缸座设计油缸座设计外接油路需设计油缸座，以模拟油路在夹具子板中的走向，实现油压夹紧。为便于夹具外接油路走向规整合理，油缸座上进出油口同侧油缸设计方向选择尽量一致，并考虑油管接头安装拆卸方便。油缸座设计如图3所示。另外，油缸座设计时需综合考虑安装油缸后的安装高度。基本原则是其高度要适用于所加工零件的安装高度和加工行程，并考虑防止由于过高而造成的装夹困难，还有油缸组件过高时定位支撑装置高度的相对增大。定位方案及装置设计定位精度对尺寸精度非常重要，而且定位好坏还关系劳动强度和装夹效率。第一套夹具（加工顶面）由于本套夹具只加工顶面，因此只需保证高度方向的定位精度即可。如图4所示，定位时采用顶面三处毛坯基准为高度基准，同时设计三处辅助限位装置（图4中方形框），便于零件装夹及零件限位，防止零件装偏。图4加工顶面夹具三处辅助限位装置高于零件外轮廓，与零件边缘约2mm位置，起到限位作用。高度基准结构设计如图5所示，三处高度基准的平面度保证在0.02mm以内。图5夹具高度基准设计第二套夹具（加工底面的槽及孔）第二套夹具，按“六点定位原理”设计，底面为高度基准，两侧面的三处毛坯基准如图6所示。另外，为便于装夹，设计了一处限位装置（图6长方形框所示），为保证侧向定位精度，设计了一个辅助夹紧装置用于侧向夹紧（图6带凸起的长方形框所示）。图6加工底面夹具定位装置（支撑）设计方案定位装置（支撑）结构与第一套夹具的高度基准结构相同，第一套夹具（加工顶面），无特殊要求，支撑结构共三处，高度差0.02 mm；第二套夹具（加工底面的槽及孔），为便于装夹，支撑结构共9处，其中6处支撑高度一致，用于定位，另外3处略低，用于保证装夹便利性（第二套夹具采用工件平移上料方案，如果只有3个支撑，由于缸盖上孔较多，平移时容易被卡住）。压板设计按照成本最小化、结构简单化和通用性最大化的原则，压板设计如图7所示。图7压板设计左侧压板设计了压头安装装置，便于更换调整；右侧压板根据零件结构限制设计成圆弧头部，减少干涉。根据夹具方案，加工时直接使用加工缸盖的机床加工夹具，加工后直接进行安装调试；夹具加工时定位销孔一次