详细讲解夹具的作用及组成原理

电火花加工是利用两极见脉冲放电时产生的电腐蚀现象，对材料进行加工的方法。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电，从而对工件进行电火花加工，通过电火花对工件进行加工时，仍然需要相应的夹具将待加工工件夹紧。

用气缸堵住零件所有的出口，然后充气，在规定气压下测量规定时间内泄漏的气体体积或者气压降。

还有一种抽真空排气的，夹具非常容易，找个胶垫搁在零件出口上就成了，内腔负压会自己把胶垫吸住

一、工装夹具设计的基本原则

1、满足使用过程中工件定位的稳定性和可靠性；

2、有足够的承载或夹持力度以保证工件在工装夹具上进行的加工过程；

3、满足装夹过程中简单与快速操作；

4、易损零件必须是可以快速更换的结构，条件充分时最好不需要使用其它工具进行；

5、满足夹具在调整或更换过程中重复定位的可靠性；

6、尽可能的避免结构复杂、成本昂贵；

7、尽可能选用标准件作为组成零件；

8、形成公司内部产品的系统化和标准化。

二、工装夹具设计的基本方法与步骤

（1）设计通知单，零件成品图，毛坯图和工艺路线等技术资料，了解各工序的加工技术要求，定位和夹紧方案，前工序的加工内容，毛坯情况，加工中所使用的机床、刀具、检验量具，加工余量和切削用量等；

（2）了解生产批量和对夹具的需用情况；

（3）了解所使用机床的主要技术参数、性能、规格、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸等；

（4）夹具的标准料库存情况。

扩展资料

工装夹具设计的合理与否直接影响到工件的质量、生产效率和加工成本等。在实际生产中，工装夹具的设计主要依据加工工艺方案和操作人员的经验，应尽量减少装夹次数、降低换刀频率，一次装夹完成多道工序，节约辅助时间，提高生产效率。

数控铣削加工常用的夹具大致有以下几种：

万能组合夹具。适合小批量生产或研制时的中小、小型工件在数控铣床上进行铣削加工。

专用铣削夹具。这是特别为某一项或类似的几项工件设计制造的夹具，一般在年产量较大或研制时非要不可时采用。其结构固定，仅使用于一个具体零件的具体工序，这类夹具设计应力求简化，使制造时间尽量缩短。

多工位夹具。可以同时装夹多个工件，可减少换刀次数，已便于一面加工，一面装卸工件，有利于缩短辅助时间，提高生产率，较适合中批量生产。

气动或液压夹具。适合生产批量较大的场合，采用其它夹具又特别费工，费力的工件，能减轻工人劳动强度和提高生产率，但此类夹具结构较复杂，造价往往很高，而且制造周期较长。

通用铣削夹具。有通用可调夹具、虎钳、分度头和三爪卡盘等。

请问机械加工工装夹具设计的三要素是：工装夹具应具备足够的强度和刚度、夹紧的可靠性、良好的工艺性。

利用工件前工序中加工完的孔进行定位时，需要使用有公差的销子进行定位。 通过工件孔的精度与销子外形的精度配合，根据配合公差进行组合，可以使定位精度达到实际需求。

此外，在使用销子定位的时候，一般一个使用直柱销另一个使用菱形销，那么这样装拆工件就会变得比较方便，很少会出现工件与销子卡死的情况。

扩展资料：

基本要求

1、保证工件的加工精度保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。

2、提高生产效率专用夹具的复杂程度应与产能情况相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。

3、工艺性能好专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。

4、使用性能好工装夹具应具备足够的强度和刚度，操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。

5、经济性好专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据订单及产能情况对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。

1、在设计工装夹具中最为重要的是：与工件的配合尺寸（包括基本尺寸和公差）

2、设计工装夹具结构：主要反应在定位原理上面

3、工装夹具的加工方面：设计的工装夹具尽量容易加工，制作周期短，制作费用尽量低，这就需要懂一些加工工艺和加工费用了

4、以人为本：设计的工装夹具使用起来比较方便，具体反映在质量轻，操作简便上。

对夹具的基本要求 实际上加工中心加工时一般不用很复杂的夹具，只要求有简单的定位、夹紧机构就可以 了，其设计原理也与通用铣床夹具相同。结合加工中心加工的特点，这里只提出几点基本要 求：

第一，为保持零件安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具应保证在机床 上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸联系。

第二，为保 持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做得尽可能开敞。因此，夹 紧机构元件与加工面应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，防止夹具与铣 床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生碰撞。

第三，夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采 用在加工过程中更换夹紧点的设计。加工过程中更换加紧点会破坏夹具或工件的定位精度。

二、常用夹具种类

1、万能组合夹具 适用于小批量生产或研制时的中、小型工件在加工中心上进行加工。

2、专业加工中心夹具 该工件夹具是为某一项或类似的几项工件特别设计制造的夹具，一般在批量生产或研制时 非用不可时采用。

3、多工位夹具 可以同时装夹多个工件，可减少换刀次数，也便于一边加工一边装卸工件，能够缩短准备 时间，提高生产率，较适宜中批量生产。适用于生产批量较大，采用其他夹具又特别费工、费力的工件，能减轻劳动强度和提高生 产率。但此类夹具结构复杂，造价往往较高，而且制造周期较长。

4、真空夹具 适用于有较大定位平面或具有较大可密封面积的工件。有的加工中心自身带有通用真空平 台，在安装工件时，对形状规则的矩形毛坯可直接用特制的橡胶条嵌入夹具的密封槽内，再将 毛坯放上，开动真空泵，就可以将毛坯夹紧。对形状不规则的毛坯，用橡胶条不太适合，需在 其周围抹上腻子密封，这样做不但很麻烦，而且占机时间长，效率低。为了克服这个问题，可 以将其叠加在通用真空平台上使用。 除上述几种夹具外，加工中心中也经常采用虎钳、分度头和三爪卡盘等通用夹具。

三、加工中心夹具的选用原则 在选用夹具时，通常需要考虑产品的生产批量、生产效率、质量保证及经济性等。选用时 可参照以下原则：第一，在生产量小或研制时，应广泛采用万能组合夹具，只有在组合夹具无 法解决工件装夹时才可放弃。第二，小批量或成批生产时可考虑采用专用夹具，但应尽量简 单。第三，在生产批量较大时可考虑采用多工位夹具和气动、液压夹具。

夹具的制作，是一门综合性的科学。它需要我们要明确设计的任务，分析零件图，掌握工件的机械加工工艺规程，了解工件的作用、形状、结构特点、材料和技术要求；加工的表面、要求、余量、定位基准、夹紧表面等各方面的资料。实践证明，只有不断总结经验，认真收集设计资料，掌握设计则，合理拟出夹具的结构方案，正确地安排制造工艺、装配工艺。即使条件有限的基础上，也能制作出结构合理、定位可靠、经济实用的夹具体。而该夹具的设计及应用，极大也方便了圆型或轴类的零件加工，结构简单、操作方便，能够降低成本、提高工作效率，保证质量，具有较好的推广应用价值。

当加工零件的槽宽1MM以下，用普通机械设备是难以加工的，因其切削刀具越小，加工难度越大，甚至无法加工；在这种情况下，须采用特种加工中的电火花线切割加工或其他电加工设备加工，可以解决了窄槽类的零件加工。而圆周均布窄槽在线切割机床上加工，历来视为加工难度较大的工序之一，因而萌发研制辅助夹具的设想，并通过使用效果良好，解决了在线切割机床上加工批量产品的技术难题。

在不久前，某企业委托我们加工一批圆环产品。在对该零件进行生产加工中，对槽宽只有0.2MM并且圆周均布的窄槽加工，进行了有益的尝试，取得了较好效果。该零件的基本外形尺寸：48MM75MM，材质是45钢。

一、圆环的技术分析

（1）形位精度要求较高；

（2）48的孔相对于端面的垂直度要求为0.02；

（3）16与27的两孔要求同轴度为0.025；

（4）12条槽相对于中心轴的轴线中心度要求0.02；

（5）定位尺寸要求较高；

在12条槽中六条有圆孔长度为50MM、另六条长度为35MM，一长一短分隔开并对中心圆要求均布，允许槽宽的上偏差为0.02，下偏差为0。

对于槽口的加工要求是：保证宽度0.2MM的公差、长度为50MM和35MM，表面粗糙度为RA3.2M，并要求12条槽对中心圆均布，为保证其精度要求，对这道工序来说，无论是工件的加工，还是找正装夹都有相当大的难度，因此必须进行认真分析，并制定相应加工工艺过程。

该工件用常规加工工艺是：（1）首先在工件上划六条均布的线，然后用肉眼直视对工件划线进行加工,UV夹具。用肉眼找正划线存在误差，无法保证加工质量，经常产生废品，给企业造成很大的损失。其特点是加工时难以保证尺寸公差和形位公差的一致性，以及装夹位置的准确度，而且加工效率太低，采用此种工艺平均每班一台机床仅能割2－3件。（2）如采用分度头装夹加工，考虑到现用的DK7725E线切割机床工作台X轴和Y轴最大长度只有250MM，因其体积太大难以机床上装夹，同时，整个加工过程中要求操作者技术水平高，细心高度集中，加工环节不得有错漏。对机床的调整，电参数的的选择，切削液用量的选择的应用，且劳动强度大、生产效率提不高。通过分析零件图,UV夹具，及考虑技术要求高，加工批量大，为了与企业保持良好的合作关系，替企业解决困难，我们尝试设计一套高效、简易、实用类似分度头式的夹具，来完成该产品的加工任务。

二、夹具设计原理

设计是主要以线切割的基本要求及该零件的尺寸精度要求来考虑：能保证工件的加工要求；能提高劳动生产率；制作简单、维护方便；夹具制作成本较低。

该套夹具的原理比较简单，它是利用法兰盘同一圆周上六个均分的小盲孔及其立板座在同一直径有一小圆孔中有弹簧，弹簧上拖一个钢球，利用弹簧的弹力（其弹力可根据松紧调节），每旋转法兰盘一次，钢球刚好落在小孔中，实现旋转快速定位，如同分度头一样旋转分度。夹具的立板座与法兰盘紧固联接，保证回转精度。

三、夹具的结构

该夹具主要由立板座、法兰盘和三爪卡盘等三大部件组成。其特点是能够方便地固定、装卸工件，保证快速定位；可以随意旋转，精确地分度，保证12条线均匀；并且该夹具的大小刚好适合我们DK7725E线切割机床工作台的大小，使用非常方便。

1。卡盘2。立板座3。法兰盘4。钢球5。弹簧6。调节螺钉7。坚固螺母8。单向推力球轴承9铜滑套10。卡盘螺栓

四、夹具制作及装配

该夹具主要特点是：利用钢球凸出部分进行定位，来控制法兰盘快速分度定位加工。

1、主要元件要求

①卡盘：采用K1180型三爪自定心卡盘（有正爪和反爪两种），可用于装夹不同圆环或其他轴类的工件。

②立板座：采用A3钢材料制造，该件起支承作用，底板和立侧板两件板相互为90通过焊接连成一体，其底面与另侧面通过铣削、磨削加工完成，垂直度要达到0.015－0.02，表面粗糙度达到RA1.6M；夹具中心高度90MM有一个35的孔，用来固定铜滑套其过盈配合间隙要达到H7／P6，35的孔相对于侧板的垂直度要求为0.025，表面粗糙度达到RA1.6M，可采用铣削完成。

③法兰盘：材料选用45钢，该件的55圆与30定位心轴一次车削成型,UV夹具，其同轴度误差必须严格控制在0.025MM之内，及控制其圆度误差。法兰盘前端55长度3MM的台阶与卡盘配合公差为0.01－0.02MM；后端30是滑动部件，须局部加热淬火后回火，表面硬度达到HRC40－45，尺寸达到H7要求，表面粗糙度为RA1.6M；在法兰盘后端以中心轴为基准，47圆周上钻有六个均布R3深1.5的定位孔，并通过螺母与心轴的螺纹相互固定在立板座上，并要求垂直达到0.015。

④钢球：选用6MM钢球，起定位作用,UV夹具。

⑤弹簧：选用圆柱形螺旋压缩弹簧，弹簧丝直径0.8MM、外圈直径6MM，端部结构有并紧磨平的YI型，以保证支承端面与弹簧的轴线垂直，从而弹簧受压时不致歪斜。

⑥调节螺钉：选用M81的平头螺钉，用于调整弹簧的弹力。

⑦紧固螺母：选用M161六角螺母，起夹紧作用。

⑧单向推力球轴承：选用8203型滚动轴承（8224GB301－64），起滑动作用。

⑨滑套：材料选用黄铜，起滑动作用，35和30的孔要求同轴度为0.02，可采用车削完成；30的孔与法兰盘心轴的间隙配合要达到0.01－0.02；以便法兰盘旋转灵活。

⑩卡盘螺栓：选用M6内六角螺栓，起紧固联接作用。

2、装配工艺过程

在铣床上完成夹具体的加工三爪自定心卡盘与法兰盘装配立板座与铜滑套过盈装配立板座与钢球定位弹性调试装配法兰盘的心轴与立板座的滑套装配法兰盘的心轴与单向推力球轴承的夹紧间隙调试。

为了心轴的旋转精度，滑套内圈与法兰盘的主轴装配及滑套外圈与立板座孔装配时，常采用定向装配的方法。定向装配就是人为控制各装配件径向跳动误差的方向，使误差相互抵消而不是累积，以提高装配精度的一种方法。

1、夹具的工作过程：

（1）夹具的安装与调整把夹具定位在线切割机床工作台上中间位置，用百分表校正立板座的基准面与机床的X轴、Y轴平行且垂直，并用螺丝将夹具紧固在工作台上。（2）将工件放入三爪卡盘中（利用反爪）把工件夹紧，使工件的端面贴紧卡盘侧面。（3）加工前，首件需要利用机床上的自动对中功能分中定位，使钼丝位于工件的中心之后，便可按程序进行切割加工。当首件加工完之后，锁定机床X轴、Y轴的坐标值，以后无需再找正可继续加工。（4）按该圆环的加工工艺，考虑到工件所加工的槽长度、形状不一致，则法兰盘的工作有两种方法：一是逐条加工法是指每割完一条线，法兰盘需要按定位孔的方向顺序转动一次逐步去加工，这方法每次割完一条线后，需要换加工程序方可继续加工。二是跳步加工法是指当割完第一条线后，法兰盘要按方向顺序转多一个定位孔（即转动两次）才可按同一程序加工，直至该程序加工完。当第一条程序完成后要加工第二条程序时，可用同样的跳步法继续加工第二条程序。

2、夹具制作应注意的工艺问题：

（1）法兰盘的心轴与滑套的滑动配合间隙其间隙必须控制在H7／H6之间，且保证法兰盘转动灵活自如。如心轴与滑套之间的间隙过小，会出现法兰盘转动困难；若间隙过大，心轴的径向跳动误差大，影响工件加工的精度要求。（2）立板座的钢球定位孔与钢球配合间隙大小其间隙必须控制在0.05－0.1MM之内，以保证钢球和弹簧的伸缩灵活。（3）该夹具是根据回转类定位夹具设计，利用弹性元件定位，因此要控制法兰盘上六个均布孔的中心孔距和深度尺寸要一致，减少制造定位误差。否则造成接触不良间隙过大，影响定位精度。

五、使用效果

1、该夹具制作过程简单不复杂，成本较低，充分发挥机床的潜力，达到一机多用的目的。

2、经过试割加工工件，使窄槽加工后的尺寸精度达到H8级，表面粗糙度值达到RA＝1.2～3.2M，槽宽的直线度也较好，检查后完全符合图纸要求的尺寸，连续加工数千件没有出现废品，为企业提高经济效益。

3、使用此夹具后，加工效率同时迅速提高，现一个班一台机床加工15件左右，效率提高近四倍多，减轻了操作者的劳动强度。此套夹具使用一年多，性能十分稳定。