浅析数控铣床工装夹具设计及其改进

第一篇：浅析数控铣床工装夹具设计及其改进

浅析数控铣床工装夹具设计及其改进

[摘 要]数控铣床是一种加工性能较强的数控机床，工装夹具是数控铣床的重要组成部分，本文阐述了数控铣床工装夹具设计的具体要求，并提出了多个工件一次装夹、多件装夹工装夹具设计的改进措施，为完善数据铣床工装夹具设计提供自身的一点建议。

[关键词]数控铣床；工装夹具；设计；改进措施

中图分类号：T G751 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）25-0006-01

引言

随着科学技术的不断发展，数控加工相关技术逐渐成熟，对数控机床的性能指标也提出了更高的要求。数控铣床作为一种自动化加工型的数控机床，主要用于加工各类复杂的零件设备。其生产效率、生产自动化程度高，生产周期短，因此被广泛应用于各种工业生产领域。工装夹具是运行数控铣床时，用于加紧固定加工物品，确保其定位效果。高效合理的工装夹具设计方案，能更大限度确保数控铣床自身性能的发挥，因此有效设计工装夹具是保证数控铣床顺利运行的重要环节之一。然而，由于在设计工装夹具过程中，往往会受到各种外界因素的影响，加上设计过程中自身存在的操作问题，都会导致工装夹具设计结果达不到相应标准。传统的工装夹具设计方法已逐渐被淘汰，当前只有结合实际加工需求以及数控铣床的性能要求，有针对性改进工装夹具设计，才能真正设计出符合需求的工装夹具，更好地满足数控机床技术革新的需要。

一、数控铣床工装夹具设计的具体要求

设计数控铣床工装夹具前，需要对数控铣床的精准度、运行效率、生产周期等方面，进行综合性的分析考虑，要根据实际具体需求进行设计，确保工装夹具的质量与有效性。传统工装夹具设计的定位效果与夹紧作用较差，难以满足数控铣床的运行需求，正逐渐被市场淘汰。随着数控加工技术的不断发展，对工装夹具的设计也提出了更高的要求。因此我们设计数控铣床工装夹具时，需要综合考虑数控机床各项运行参数，同时还需遵循工装夹具的设计原则与要求进行设计。

1.夹具开敞程度

随着数控铣床应用领域的扩大，其加工的产品类型也随之增多，其中不乏一些规模较大的工业产品。相应的，数控铣床工装夹具的开敞程度也需要随之扩大。传统设计的加剧开敞程度小，对物品的固定程度与夹紧状态较差，难以满足数控铣床的运行需求。在注重加剧开敞程度设计时还需要确保夹具与加工的部件截面保持足够的宽度，在最大限度开敞的同时不影响加工，避免加工损坏现象。同时，夹具在机械操作过程中，尽量减少与部件接触的面积范围，以免与内部刀具或其他部件发生碰撞，干扰机械运行。

2.零件安装方位及准确度

数控铣床内部安装零件较多，包括工装夹具的安装，安装的方位与方法的不同，都会直接影响着数控铣床的正常运行。因此，我们设计工装夹具时，需要仔细确认正确的安装方式，避免因安装失误而产生严重后果。工装夹具可操作性强，应用位置较多，属于灵活性的零件设备。因此在安装过程中需要采取定向安装的方式，安装方位与数控铣床水平坐标方位一致。如此一来，便能有效确保夹具方向与铣床坐标方向自由换转，操作更加便利。另外，夹具定向键（见图1）位置的误差，与T形槽配合间隙，都会导致定位表面相对于走刀方向位置不准确。因此需要提高定位元件与安装元件的位置精度，可使定向键一面与T形槽接触，或找正安装夹具直接找正定位面。零件安装是设计工装夹具的重要步骤，需要操作人员引起重视。

3.夹具刚性、稳定性、精准性

在设计工装夹具时，需要考虑其稳定性、刚性以及精准性的问题。夹具需要有良好的??性、稳定性，确保精准程度高，才能更好确保固定夹紧点位置，避免在加工过程中更换夹具。事实上，在数控铣床运行工程中，因夹具刚性或稳定性、精准性问题，而更换夹紧点或夹具，都会对机械运行的效率造成影响，降低夹具定位精度。因此，在设计工装夹具时需要加强对夹具刚性、稳定性与精度的重视，重点设计夹紧点的更换方式，避免因夹紧点或夹具问题而更换夹具的现象发生，确保工件或夹具定位精度。

二、数控铣床工装夹具设计的改进措施

1.多个工件一次装夹设计改进

在设计数控铣床工装夹具时，通常将压缩空气当作动力源。这样可以让操作人员进行手工换刀，加装自动控制装置可以实现自动换刀，但消耗时间较多且自动换刀装置容易出现故障。因此，在改进夹具设计过程中，可以采取多个工件一次装夹设计，这样可以有效改进换刀次数，同时减少加工的时间，优化机械加工性能，提高数控铣床的运行效率。首先，需要仔细分析工件工艺与工序，综合数控机床运行的各项参数，然而根据数控铣床的具体运行需求，以及加工工件的具体规模进行设计。如图2所示，例如可设计夹具设计每次装夹8个工件，对其进行a、b两孔扩铰作业，a、b两孔扩孔刀依次扩孔。作业完成后，再互换a、b两孔进行二次铰孔。从换刀次数来看，8个工件换刀次数为4次。因此一次装夹多个工件的方式，不仅可以减少换刀操作步骤，还能有效缩短加工时间，提高数控铣床加工效率。

2.多件装夹工装夹具设计改进

在进行多件装夹工装夹具设计时，需要注意合理设置工件。具体而言，应综合考虑数控铣床加工需求，根据实际加工工件的规模尺寸、数量，以及机床工作台的尺寸等等各项参数，相对应布置确定每次装夹的工件的数量。同时，注意各工件之间要确保相应的宽度，如图3所示。各工件之间确保一定距离，避免多工件发生碰撞，同时也便于后面的工件卸除。同时，确保夹具有足够的敞开程度，以保证多工序的同时加工程序。在多件装夹的工装夹具设计改进中，还需要确保定位元件之间的距离。另外，要确保每一组定位元件之间距离的精准度，以保证在机械运行过程中各工件都能在精准的定位位置上。

三、结语

高效合理的工装夹具，能更有效发挥数控铣床的运行性能。设计工装夹具过程中，需要注意夹具的开敞程度、安装方位、夹具的刚性稳定性等等，根据具体的要求不断予以改进和完善。此外，操作人员还需要从实际细节入手，不断深入研究，设计出更合理便捷、实用、灵活的工装夹具，从而降低人工劳动强度和生产安全，提高数控铣床的加工效率。

参考文献：

[1]蒋信芳.数控铣床工装夹具设计内容与改进分析[J].科技视界，2014（33）：247-247.[2]刘才志.浅析数控铣床工装夹具设计内容的优化[J].生物技术世界，2013（7）：195-196.作者简介：汤雄?椋?1971.12，男，湖南株洲人，大专，助理工程师，主要从事模夹具的设计与制造。

第二篇：铣床夹具设计说明书

《机械制造工艺与机床夹具》课程设计——

铣床夹具设计说明书

专 业: 数 控 技 术 班 级: 指导教师: 姓 名: 学 号:

2011年6月21日

铣床夹具设计说明书

概述：在现代制造技术迅猛发展的今天，机床夹具无论在传统机床上还是在数控机床、加工中心上，仍是必不可少的重要工艺装备。通过机床夹具设计，不仅可以培养综合运用已学知识的能力而且可以得到工程设计的初步训练。

一、课程设计的要求：

1.运用已学过的机床夹具设计及有关课程的理论知识以及生产实习中所获得的实际只是，根据被加工零件的要求，设计既经济合理又能保证加工质量的夹具。

2.培养结构设计能力，掌握结构设计的方法和步骤

3.学会使用各种手册、图册、设计表格，规范等各种标准技术资料，能够做到熟练运用机械制造技术课程中的基本理论，正确的解决一个零件在加工中的加工基准的选择、定位、夹紧、加工方法选择以及合理安排工艺路线，保证零件的加工质量。

4.进一步培养机械制图、分析计算、结构设计、编写技术文件等基本技能。

二、设计题目：

《机械制造工艺与机床夹具》课本P381题5-4

三、被加工零件的结构特点及制定工序的加工要求

1.结构特点

被加工零件为轴套类零件；零件图如课本P381题图5-4所示；零件的主要加工面为Φ20、Φ

6、Φ10的孔，Φ30外圆面及端面，铣28H11槽，其他各面均以加工好，仅需加工28H11槽，所以该零件结构定义为简单，夹具设计选用经济实用型方案。

2.研究工艺过程，分析该工序所加工的部位，加工要求，定位夹紧部分和前后工序的关系等。

该夹具所对应加工内容为铣28H11槽。在此之前，其他各面皆已加工完毕。故可以利用已加工的表面进行定位。

四、设计方案的讨论

1．初定夹具结构方案: 1）工件定位方案及定位装置

定位方案及装置：三面一销定位，利用V形块限制4个自由度，Φ6孔内放菱形销限制1个自由度，再利用底面限制一个自由度，完全定位。

2）工件夹紧方案及夹紧装置 夹紧方案及装置：因为在铣床上进行加工，加工力较大，要求夹紧装置具有足够的强度，因此，需在工件与定位V形块相对应的另一侧进行夹紧以防工件松动，夹紧装置为直接安装在夹具体上的六角头压紧螺栓与一滑块联结滑块上安装一夹紧V形块。

3）其他装置及原件的结构形式

该工序加工机床为铣床，除需要将夹具体固定在工作台上以外还需要对刀装置。工序中采用铣刀铣槽，所以对刀块选择直角对刀块对铣刀进行对刀。

4）夹具体的结构形式及夹具与机床的连接方式

夹具体为铸造件，主要工作面为与机床工作台垂直的平面，该面主要用来固定定位销、V形块及六角头压紧螺钉；底平面用来与铣床工作台进行连接。铣床工作台相对于操作者来说为左右方向水平放置，走刀方向与工作台方向一致，因此，两定位键为左右布置，距离尽量加大，两个座耳因为要承受较大的力所以也要左右布置。

2.审查方案与改进设计

夹具设计要求除能完成既定的定位夹紧任务以外还要考虑到操作者的操作方便与否，因此夹具也要求人性化设计。

1）考虑到多数操作者都习惯右手用力，因此，将定位V形块安装在工件左侧，六角头压紧螺钉与滑块及夹紧V形块则安装在工件右侧方便操作者直接夹紧。2）而为了能够承受较大力矩，六角头压紧螺钉的位置应尽量靠近工件上方尺寸较大的位置，这就要求夹具体的垂直高度不能太大也不能太小。

3）根据加工要求，对刀块放置在加工面左侧或右侧稍低于加工面的位置最为理想。但考虑到夹具体的高度及安装问题，对刀块只能安装在夹具体地板上工件一侧的部位，对好刀之后再将刀具上移到与被加工面等高的位置进行铣削加工。

五、设计小结

通过此次的学习不仅使我对课本内容有了更深入的认识，而且激发了我思考问题的潜力、培养了我分析问题的能力。对灵活运用工具手册解决问题的能力有了明显地提高。

此次课程设计让我能够更加直观地认识工艺设计的流程。以往我在课本上学到的只是理论，并没有感性的认识。将所学到的书本知识运用到设计环节中是我通过本次实践学习获得的最大收获。通过此次设计我基本掌握了一个中等复杂零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤。

由于自己的能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正。

主要参考资料:

1、《机床夹具设计手册》 辽宁科学技术出版社 徐鸿本

2、《机械设计课程设计》 浙江大学出版社

3、《机床夹具设计》 哈尔滨工业大学出版社 王启平

4、《机械制造工艺设计简明手册》哈尔滨工业大学 李益民

第三篇：工装夹具[范文]

工装,即工艺装备:指制造过程中所用的各种工具的总称.包括刀具/夹具/模具/量具/检具/辅具/钳工工具/工位器具等.工装为其通用简称.工装分为专用工装/通用工装/标准工装(类似于标准件)

夹具,顾名思义,用以装夹工件(或引导刀具)的装置

模具,用以限定生产对象的形状和尺寸的装置.刀具,机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料,所以“刀具”一词一般就理解为金属切削刀具。

辅具,一般指用以连接刀具和机床的工具.钳工工具,各种钳工作业所用的工具总称

工位器具,用以在工作地或仓库中存放生产对象或工具的各种装置.检具,生产中检验所用的器具

治具,制造用器具,这个词对应fixture,有时与工装同意,有时也指夹具,一般台资/韩资/日资等电子企业多用该词。

夹具属于工装,工装包含夹具,属于从属关系.编辑本段应用

夹具是加工时用来迅速紧固工件，使机床、刀具、工件保持正确相对位置的工艺装置。也就是说Workholding工装夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。

夹具又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具。

在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。

应用机床夹具，有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产；有利于扩大机床工艺范围，实现“一机多用”。

夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置、对

刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。

第四篇：数控加工夹具简介 数控车床、铣床、加工中心夹具

数控加工夹具简介 数控车床、铣床、加工中心夹具

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数控加工夹具简介 数控车床、铣床、加工中心夹具

图3-37三爪自定心卡盘的构造

现代自动化生产中，数控机床的应用已愈来愈广泛。数控机床夹具必须适应数控机床的高精度、高效率、多方向同时加工、数字程序控制及单件小批生产的特点。为此，对数控

机床夹具提出了一系列新的要求。

(1)推行标准化、系列化和通用化；

(2)发展组合夹具和拼装夹具，降低生产成本；

(3)提高精度；

(4)提高夹具的高效自动化水平。

根据所使用的机床不同，用于数控机床的通用夹具通常可分为以下几种：

1．数控车床夹具

数控车床夹具主要有三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、花盘等。三爪自定心卡盘如图3-37所示，可自动定心，装夹方便，应用较广，但它夹紧力较小，不便于夹持外形不规则的工件。

四爪单动卡盘如图3-38所示，其四个爪都可单独移动，安装工件时需找正，夹紧

力大，适用于装夹毛坯及截面形状不规则和不对称的较重、较大的工件。

通常用花盘装夹不对称和形状复杂的工件，装夹工件时需反复校正和平衡。

2．数控铣床夹具

数控铣床常用夹具是平口钳，先把平口钳固定在工作台上，找正钳口，再把工件装夹

在平口钳上，这种方式装夹方便，应用广泛，适于装夹形状规则的小型工件。如图3-39所示。

图3-38四爪单动卡盘

1-卡盘体2-卡爪3-丝杆图3-39平口钳

1-底座2-固定钳口3-活动钳口4-螺杆

3．加工中心夹具

数控回转工作台是各类数控铣床和加工中心的理想配套附件，有立式工作台、卧式工

作台和立卧两用回转工作台等不同类型产品。立卧回转工作台在使用过程中可分别以立式和

水平两种方式安装于主机工作台上。工作台工作时，利用主机的控制系统或专门配套的控制

系统，完成与主机相协调的各种必须的分度回转运动。

为了扩大加工范围，提高生产效率，加工中心除了沿X、Y、Z三个坐标轴的直线进给

运动之外；往往还带有A、B、C三个回转坐标轴的圆周进给运动。数控回转工作台作为机床的一个旋转坐标轴由数控装置控制，并且可以与其他坐标联动，使主轴上的刀具能加工到工

件除安装面及顶面以外的周边。回转工作台除了用来进行各种圆弧加工或与直线坐标进给联

动进行曲面加工以外，还可以实现精确的自动分度。因此回转工作台已成为加工中心一个不可缺少的部件。

除以上通用夹具外，数控机床夹具主要采用拼装夹具、组合夹具、可调夹具和数控夹具。

第五篇：铣床专用夹具设计说明书

装夹具设计说明书

题目：铣床专用夹具设计

专 业 ：机械设计与制造及其自动化

班 级 ：二班 姓 名 ：陈文斌 指导老师 ：张克国

时 间 ：2011年11月

目录

一 工件及加工工序介绍...............................................................................错误！未定义书签。

1工件零件图..........................................................................................错误！未定义书签。2加工工序..............................................................................................错误！未定义书签。二 设计任务及具体方案...............................................................................错误！未定义书签。

1设计任务..............................................................................................错误！未定义书签。2定位方案..............................................................................................错误！未定义书签。3导向方案..............................................................................................错误！未定义书签。4夹紧方案..............................................................................................错误！未定义书签。5定位切换盘设计..................................................................................错误！未定义书签。6夹具体设计..........................................................................................错误！未定义书签。7夹具总装配图......................................................................................错误！未定义书签。三 夹具精度分析...........................................................................................错误！未定义书签。

1误差分析..............................................................................................错误！未定义书签。2定位误差计算......................................................................................错误！未定义书签。附录A

零件CAD图纸 附录B UG三维图

采用带螺纹短轴，紧件压桶，紧固螺母配合来沿x方向夹紧工件。

虽然加紧方向不垂直于主要定位基准面，但方便紧固，在保障功能的前提下，能减少劳动时间。5定位切换盘设计

由于需要加工的面是均布在圆周上的三个平面,如果每次都拆卸下来重新安装定位加紧会浪费很多时间，所以我设计了一个定位切换盘结构。无需拆下工件，打开定位盘的紧固螺母后，即可实现铣削位置的切换，拧紧后就可以继续加工，能提高生产效率。6夹具体设计

夹具体须将定位、导向、夹紧装置连接成一体，并能正确地安装在机床上。

工件在夹具中加工时，总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机变量，应用概率法叠加，因此保证工件加工精度的条件是：

2D2A2Z2GK

即工件的总加工误差应不大于工件的加工尺寸公差K。

为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精度时需要留出一定的精度储备量

JC,因此将上式改写为：

KJC

或

JCK0

JC0时,夹具能满足工件的加工要求.JC值的大小还表示了夹具使用寿命的长短和夹具总图上各项公差值K确定是否合理。2定位误差计算

分析工件位置知，工件的定位基准为中心孔心，孔在长销轴上的定位为支承定位的形式，定位误差由定位基准与工序基准不重合造成的，属于基准不重合误差，与销轴直径无关。

工序尺寸方向与固定接触点和销子中心连线方向相同，则其定位误差为DWDmaxDminTD25m12.5m 222其它类型误差计算从略。

附录A

零件CAD图纸

附录B

UG三维图