1 目前夹具设计概况

      机械加工过程中，夹具是必不可少的工艺设备。其作用是正确确定工件与刀具间的相对位置，并将工件牢固地夹紧，使用夹具可以有效地保证工件的加工质量，扩大机床的工艺范围。因此夹具在机械制造中占有重要的地位。随着国民经济的发展，这些年数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对夹具有了新的要求：①能够方便地投入使用在新产品加工中，以降低生产成本；②能够装夹相似结构的零件；③能够达到精密加工的机床夹具；④能够符合各种现代制造的技术；⑤提高夹具的标准化程度。

      本文基于一个简单轴类零件设计铣床的专用夹具，介绍机床夹具的一些最基本的作用、分类及特点，针对轴套类铣床夹具的定位方案、夹紧装置、对刀装置进行结构设计与分析。对夹具知识的一个实例应用进行浅析，供教学的简单参考。

2 夹具设计原则和零件工艺分析

      专用夹具的针对性很强，只为了加工某一工件某一工序而专门设计和制造的夹具。此类夹具没有通用性，所以常应用于大批量生产中，可获得较高的生产率和加工精度。但是专用夹具的设计制造周期较长，随着现代多品种，中、小批生产的发展，专用夹具的适应性和经济性等方面也是现在制造中考虑的解决问题。

      本设计中针对在长为400mm， 100h6 的长轴如图1 所示上铣键槽：长300±0.4mm，宽40H11mm，深度25mm，为这一道工序设计一个铣床专用夹具。在铣键槽前其他表面均已加工好，本工序的加工要求是：键槽宽40H11，槽侧面对100h6 轴线的对称度为0.10mm，平行度为0.08mm，槽深控制尺寸为75mm，键槽长度为300±0.4mm。

3 夹具结构设计

      根据零件加工要求分析，铣键槽时在机床上定位应限制五个自由度才能保证加工。此类长轴零件形状规则，以工件的外圆在长V 形块上定位，限制Z 方向、Z 旋转、X 方向、X 旋转4 个自由度，以工件的端面在止推销上定位，限制Y方向自由度。这道工序比较简单，可以在铣床主轴上安装两把直径相等的铣刀，同时对两个工件铣键槽，每进给一次，即能得到两个均已加工好键槽的工件，提高加工的效率。这种结构形式称为双工位铣床夹具。

      （1）定位方案的设计。定位元件是夹具的重要组成部分之一，主要功能是使工件在夹具中占据正确的位置。这工件以100h6 外圆在V 形块上定位，端面加止推销，如图2 所示。

      （2）夹紧方案的设计。夹紧装置也是夹具的主要组成部分之一，其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力时不离开已经占据的正确位置。根据夹紧力的方向应朝向主要限位面以及作用点应落在定位元件的支承范围内的原则。这里采用压板固定工件，如图3 所示。铰链压板的两个弧形面的曲率半径应大于工件的最大半径。因为批量不是很大，这里采用手动夹紧。下面那端为螺纹端，上面那端可通过内六角扳手转动对夹具进行装夹。

      （3）对刀方案的设计。键槽铣刀需两个方向对刀，故应采用侧装直角对刀块。由于两铣刀的直径相等，键槽深度由两工位V 形块定位高度之差保证。两铣刀的距离150mm 则由两铣刀键的轴套长度确定。因此，只需设置一个对刀块即能满足键槽的加工要求，如图4 所示。

      （4）总体结构。如图5 所示为夹具体，它是夹具的基本骨架，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。定位元件、夹紧装置等分别分布在夹具的不同位置。

      夹具体底面应设置定位键，两定位键的侧面应与V 形块的对称面平行。这里使用梯形槽螺钉即可将夹具固定在机床工作台上。

      结语

      本文设计思路比较简单，利用夹具设计的基本原理和原则。步骤先定位再夹紧方案，最后把各元素集中在夹具体上，形成最终的铣床专用夹具。