成组可调夹具设计(终稿)

成组可调夹具设计

曹建中

（常州刘国钧高等职业技术学校，江苏常州，213000）

【摘要】夹具的设计基本要求在保证产品质量的前提下，尽量减少辅助时间， 减轻操作人员的劳动强度等[1]。除此之外，还要考虑企业的实际情况，根据企业现有的条件；产品的产量，供货周期；操作人员的素质等。本文中根据企业要求，对产品特性分析，设计出成组可调夹具，满足了产品生产需求，提高了加工效率，降低了加工成本。

【关键词】精度保证、批量生产、成组可调

Adjustable fixture design

CAO Jian-zhong

(Changzhou Liuguojun Higher Vocational Technology College,Changzhou Jiangsu 213000

China)

【Abstract 】Fixture design basic requirements in the premise of ensuring the quality of products, as far as possible to reduce the auxiliary time, reduce the labor intensity of the operator, etc.. In addition, but also consider the actual situation of enterprises, according to the existing conditions of the enterprise, product yield, supply cycle, the quality of the operator, etc.. In this paper, according to the requirements of the enterprise, the product characteristic analysis, the design of the adjustable clamp, to meet the production needs of the product, improve the processing efficiency, reduce the cost of processing.

【Key words 】Precision assurance, batch production, group adjustable

1 设计背景：江苏金坛某企业承接某产品配套零件加工，共有三个品种（如下图），材质为2A12硬铝，毛坯尺寸为270×110×13,270×80×13.5, 270×140×7.5，加工内容主要为两面轮廓及孔系加工。

图1 图2 图3

产品具有一定的相似程度，都为板类零件。企业用于产品生产的设备为850立式加工中心两台；目前有熟练操作工一位。根据实际情况，企业要求将三种工件的夹具合成在一起，更换产品时只要调整某些定位原件，以减少夹具加工，使用成本；同时夹具要具备多工位加工，以延长基本加工时间，减少操作工装夹等辅助时间，操作工可以同时操作两台机床。

2工艺分析：夹具设计前，首先对零件加工进行工艺分析。

2.1 材料分析。2A12铝合金是国内L Y12的材料代号，变形铝合金的一种，是硬铝合金，主要为铝铜合金，其成份比较合理，综合性能较好，属于硬铝合金中用量最大的。该合金的特点是：1、密度小；2、强度高，经过一定程度的冷加工可强化基体强度,可以通过热处理进行强化处理；3、导电导热性好；4、耐蚀性好；5、易加工，2A12铝板特性是一种高强度硬铝,合金在淬火和冷作硬化后可切削性能尚好，在退火状态时切削性能不良[2]。本产品在加工前未作任何热处理，加工完成后做需阳极氧化处理，所以产品加工时切削力较小，夹具设计时不需要很大的夹紧力；2A12加工时容易产生粘刀，夹具设计时要能保证冷却液的充分供给。

2.2 零件加工特性分析。根据零件图样要求，产品为典型薄板类零件。薄板类零件加工时常见问题为加工过程中的震颤和加工后的变形。产生震颤的主要原因为加工工艺系统刚性差，其中夹具系统刚性对整个加工工艺系统影响较大[3]。薄板类零件的加工变形主要是由切削力和切削振动引起的，零件加工中去除材料较多，加工后由于加工应力释放可能导致较大程度变形，为了保证零件加工过程中的平稳和加工质量，需要采用合理的加工工艺方法和切削参数。

3 设计思路及过程：在设计过程中，通过分析零件的加工工艺，零件为硬铝板类，主要要求上下面尺寸及相互平行度，难点主要在减小工件加工的变形。按企业要求夹具设计方向为成组可调夹具，以适应企业产品需求；在此基础之上，夹具要便于工人操作，最大限度减少辅助时间，减轻工人劳动强度。

3.1 精度保证。分析零件图，产品主要要求上下面尺寸及相对平行度，同时这三种零件均属于薄板件，加工后产生变形的可能性较高。根据以上分析，设计夹具底座时，采用30mm 厚度的45钢板料，装配时，先将夹具底座一面精铣，将该面直接与立式加工中心工作台面贴合，然后采用自加工加工底座另一面，可使夹具底座的定位面平行于机床工作台面。夹具底座在机床上的固定分散于六点，使之受力均匀，减少夹具底座变形的可能。同时，这样设计可使夹具底座与机床工作台面联为一体，减少整个加工工艺系统中间环节，增加工艺系统刚性，减少加工过程中的震颤[3]。

为适应不同工件加工，为每种零件设计专用定位底板，均采用45钢淬火后两面精磨，以保证定位地板两面的平行度。同时该定位底板设计中还考虑到加工中的排屑问题以及避让刀具加工的位置[4]。为使工件夹紧后紧贴定位底板，在侧定位及夹紧元件侧面均设置了3°的斜角，夹紧工件时形成一定的下压力且不至于夹伤工件表面，这样设计从原理上保证工件底面平行于机床工作台面，以保证加工后工件两面的平行度。

3.2 变形保证。工件加工后最薄处只有1.3mm，为防止加工后出现变形主要从两方面解决。工艺上，要求工件粗加工后取下，以释放加工应力以及粗加工时较大的夹紧力带来的变

形，再次装夹进行精加工时，可采用较小的夹紧

力，也就是通常所说的二次装夹（粗加工时留有

足够的加工余量，以抵消二次装夹带来的定位误

差）；同时，由于精加工时切削力较小，由此带来

的加工应力的影响也较小。夹具设计时，为减小

夹紧力带来的影响，如采用传统的整块定位板，夹图4