中职机械专业教育中的机床夹具问题

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　　摘 要：机床夹具在机械制造中是一个重要部分，它是工件精度的保证，也可以提高机械制造的效率，夹具设计要考虑很多的问题，要熟悉工件的外形特点，要熟悉夹具的结构。本文就夹具的分类、典型夹具、支承元件形式、设计时定位等问题进行讨论。
　　关键词：机床夹具;支承定位元件;工件自由度定位
　　随着中国机械工业的发展，市场对机械制造人才的需求在逐渐扩大，提高中职教学的有效性就成了机械教师必须要面对的问题，机械夹具是机械中的一部分，目标也是要培养和锻炼学生机床夹具的设计与应用能力。在加工过程中，机床夹具可以提高产品的质量和生产效率。机床夹具有精准的定位功能，可以限制工件的自由程度，这样就保证了工件的加工面和工装夹具原件接触的紧密程度。机械加工过程中只靠人力和简单的辅助工具并不能满足工件对精准度的要求，夹装可以做到这一点，它可以提高机械加工的精准度。
　　下面就机床夹具要掌握的几个问题进行探究以及分析。
　　一、夹具的分类及依据不同的使用工况等因素，可分为
　　（1）按通用程度和特点：通用夹具、一次性使用夹具、多次重复使用夹具、独立的传动装置等。
　　（2）按结构特点：专用夹具、组合夹具、可调整夹具等。
　　（3）按夹紧的动力源：手动夹具、气动夹具、液压夹具、电磁夹具、真空夹具等。
　　二、设计夹具的基本要求及过程的具体内容
　　（1）设计夹具的基本要求。夹具要保证工件在加工质量，提升生产率，减少加工成本，减轻劳动强度，便于掌握复杂或精密工件的操作。在设计的过程中要充分的体现夹具的高效性及高精度，在应用的过程中，为提升生产的加工精度，还要求机床夹具有非常高的定位精度，安装精度及转位精度。夹具使用过程的安全性是夹具的重要组成部分。在设计夹紧装置时，一般要满足以下基本要求：首先保证工件要有一个正确的位置，也就是工件在夹具里的正确位置，位置确定好了以后，要进行夹紧，夹紧力的大小要适当，即不能使工件变形，也不能使工件在加工过程松动。其次是夹紧装置在工人操作时要省力，在装夹工件时要方便省时，最后是保证夹紧装置能够适应工件的生产类型，力求简单。
　　（2）夹具设计过程中的常遇到的一些问题。在夹具设计的过程中，要考虑工件在机床夹具中的定位和夹具在机床上的定位。下面进行详细的论述以及分析。①简述夹具设计过程中通过平面定位的工件夹具。一般情况下，支承元件形式主要有四种形式，是固定支承的定位、自位支承的定位、可调支承的定位、辅助支承的定位。固定支承形式的定位，可分为支承钉和支承板两种形式，支承钉利用顶面支承工件，只限制一个自由度，常用于大批量、磨损快和经常要修理的地方。短的支承板限制一个自由度，长的支承板限制两个自由度，用于较大的精基准平面定位。自位支承可以随着工件的定位表面可以调整，只限制一个自由度，常用于毛坯表面的定位。可调支承的顶部位置是可以调整的，一般用于粗基准的定位，也常用于一些不规则工件的定位。辅助支承的定位，是在工件已经定位完成，不限制工件的自由度，只能提高工件的刚度。在设计的过程中要充分考虑工件形状，要限制几个自由度，选择适当的支承形式。②简述机床夹具通过外圆表面定位的工件夹具。通过外圆表面定位的夹具有卡盘和V型块等，卡盘主要用于加紧工件的外圆表面，这种夹具的精度都由生产厂家来来保证，在装夹工件要夹稳外圆表面，V型块也是用于定位外圆表面，由它的制造精度来保证定位精度，也是属于机床的附件。③简述通过一面两销定位的工件夹具。一面两销定位属于完全定位，常用于箱体和盖板类零件的定位，一个圆柱销，另一个是菱形销，菱形销的长轴与两销的连线垂直，工件在夹具上定位后再夹紧。④简述机床夹具设计过程中通过心轴定位的夹具。定位心轴的外圆做成小锥面，在定位时就是用锥面来夹紧的，将加工工件通过敲入或者压入心轴，产生弹性变形，通过弹性变力将工件夹紧。它能很好地保证相连件的同轴关系，并且由于锥面心轴的端部有螺纹或螺钉孔可以使心轴在锥套内轴向锁紧。它的优点是能更好地保证相连件的同心，但由于锥度心轴一般是靠锥面产生摩擦力来传递扭矩，因此锥面心轴不能传递太大的扭矩，因此它一般用于高速轻载传动精度高的场合，提升机床加工的工作效率。⑤利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。利用计算机辅助建立一个数据库，建立各种标准定位元件，建立典型的夹具库和标准化夹具，建立用户使用库，多在实践中汲取经验，不断改进和完善夹具系统，实现夹具计算机辅助设计。
　　三、机械加工中常用的工装夹具
　　（1）卡盘。卡盘属于通用工装夹具，用于定位外圆，常用在车床中加工各类零件，加工的效率也很高。
　　（2）T 槽工作台。它主要用来固定平面类工件的，很多机床设备的工作台就是这种，装夹工件很方便。
　　（3）平口钳。它是铣床的附件，主要用钳口的一面来定位，再用夹紧力夹紧，也常用在其它设备上的加工。
　　（4）弹簧夹套/夹筒。这种工具中可以用各种规格的刀具，使用它非常的方便实用，常用于一些小零件的加工。
　　四、工件在空间坐标中六点定位原理
　　工件在空间中具有六个自由度，即沿三个坐标轴移动的自由度和绕三个坐标轴转动的自由度。要完全确定工件的位置，就必须就要限制工件的自由度。通过六个支撑点来分别限制工件的六个自由度，可以分以下几种。
　　（1）完全定位。工件的六个自由度全部被夹具中的定位元件限制的定位方式称为完全定位。
　　（2）不完全定位。根据工件加工要求不同，只需对工件的部分自由度进行限制的定位方式称为不完全定位。
　　（3）欠定位。在工件加工中，有些本应定位的自由度未被限制，这种定位方式称为欠定位。
　　（4）过定位。在工件加工时，有些本不应定位的自由度被限制了，这种定位方式称为过定位。
　　五、夹具智能化和自动化的发展
　　随着工件的精度要求越来越高，生产效率要求越来越高及批量不断减少的情況下夹具向自动化方向发展是需要的，其发展方向是柔性、模块化、精密、标准及智能化。普通的工装夹具满足不了机器人自动化的要求。自动化夹具工件的安装和拆卸都是由机械人来控制的，在这里就需要考虑它的装拆，工件的精确定位由夹具保证。目前的夹具研发方向朝智能工装发展，也就是在夹具上应用到液压驱动或者气压驱动或者机电一体。在夹具中安装监测系统，把数据反馈给机器人，再纠偏或者进行补偿，再有紧急情况下是能感知，避免发生事故。
　　六、结语
　　不管是普通夹具还是智能夹具，要尽量保障夹具的通用性能，这样可以降低夹具的成本，向夹具的标准化和系列化迈进，才能提高机床夹具的设计质量，缩短设计机床夹具的周期，从而使夹具行业得到发展，促进机械制造行业整体发展。
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