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工装夹具设计制作运用现状

来源:http://www.qdyunyi.com/news/99.html   发布时间:2019-04-04

工装夹具设计制作在精密零件制造中起着重要作用。目前常用的夹具主要是机床上待加工零件的快速定位夹紧机构。它要求夹具定位精度高,重复定位好;夹紧可靠,而且还可以尽可能地包含毛坯本身的某些误差和缺陷;快速准确地完成零件毛坯的夹紧和固定过程。接下来,我将向您介绍工装夹具设计和制造的现状和发展前景。

工装夹具按夹持方式一般分为:手动夹具、气压夹具、液压夹具、真空夹具、塑料夹具、磁性夹具等。

手动夹具:主要采用螺栓压板、偏心机构、自锁机构等,用人工的搬、靠、压等动作夹紧工件。具有结构简单易用、效率低下,对操作工人要求高,夹紧力不恒定,易受人的因素产生夹紧力大小不一致的影响。常用在单件小批量试制中。现在处于逐步淘汰中。

但手动夹紧机构,如自锁机构等很经典的夹紧方式,依然对机械技术人员留有深刻的影响。同时掌握好常用的夹紧机构的设计原理,对于把它应用于其他方式的夹具中有着很基础的现实意义。

气压夹具:主要采用各种气动元件,依靠压缩空气的压力,控制完成零件的夹紧。优点是自动化程度可以设计的比较高。夹紧迅速高效。可以同时在1-2秒内夹紧数个或几十个工件。是目前常用的一种夹具夹持方式。在有色金属( 如铝合金、铜合金)、轻切削、大批量加工中广泛采用。它还有清洁、环保,即使泄漏也不会污染环境。使用成本低廉。

缺点是:由于空气的可压缩性,稳定性欠佳,夹持力不能设计得过大。特别是在大中型夹具中,较少使用。但我们一旦将机械手动夹具里的经典机构应用到气动夹具中,那就又是旧貌换新颜咯。

下面就是一个典型的自锁机构应用于气压夹具例子:

通过气缸推动楔块,并通过推块夹紧工件。在图示设计中,楔块的角度α设计为小于材料的自锁角度,即可实现机构互锁。此时即便是切断气缸的气源,零件也不会松脱。它很好的解决了气体可能出现的因可压缩性而造成的不稳定。

工装夹具设计制作

液压夹具是在气压夹具基础之上,将气体介质改为液态介质。由于液态介质的可压缩性很小,因此液压夹具虽然在原理上与气压夹具一致,但其稳定性、可靠性、输出的力都远远优于气压夹具。在大型工装夹具和切削力较大的重切削夹具常采用。随着加工技术的进步,元器件的密封性较之以前有了很大的发展,液压压力由原来普通的6MPa,而今高压液压站可以做到45MPa,比常用的气压0.8MPa高出了50~60倍,如果我们要达到原夹具要求的设计压力,现在的液压元器件体积就可以做得很小,于是乎我们就能在有效的工作台范围内放更多更多的零件,减少换刀时间,提高工作效率。这也是机夹夹具发展的趋势-------多工位夹具。缺点就是成本相对比较高。

真空夹具也称为真空吸附夹具,其原理是在机构设计中有一个空腔,通过真空发生器使空腔产生负压,与密封件一起形成持续不间断的负压,从而达到吸附工件的目的。此种夹具常用在加工无压点的零件和易变形的薄壁件中。如:笔记本、手机外壳、薄壁塑料件、橡胶等非金属也可以夹持。其特点是吸附力受吸附面积的影响,在设计此类夹具时,必须保障足够的吸附面积。才能提供稳定的夹持力。它的缺点也很明显:对毛坯零件的吸附面要求较高,否则难以与密封件形成负压腔。吸附力的大小受零件吸附面积影响大等。主要应用于轻切削夹具上。

塑料夹具的原理是在一个密闭的腔室里,注入塑料介质,利用塑料在受压的状态下体积不易被压缩而形状能发生改变的特性。在腔室某一个内壁设计为弹性薄壁结构,当在向塑料施加一定的压力时,塑料介质会将压力均匀地传递到整个腔室的内表面。从而在弹性薄壁处变形夹紧零件。其特点是压力均匀传递,夹紧精度高。特别适合应用在高精度夹具上。缺点是塑料配比复杂,比较难操作。密封性也比较难控制。

现在机械行业还流行一种磁性夹具,就是利用永磁体或电磁技术,将铁、镍等导磁体,直接吸附于平台上。以代替其他的夹紧方式。这种夹具大特点就是仅对铁、镍等导磁体有效,操作使用简单。对常用的非导磁体,如铝、铜、镁、钛等,只能望洋兴叹。还有一个缺点,就是对于不允许有磁性的零件,需要增加一道消磁的工序。并且在实际的加工过程中,产生的铁屑因磁化难以清除。这些铁屑会干扰下一个零件的定位精度。

综上所述,工装夹具正朝着自动化、小型化、和多工位的方向发展,逐步淘汰那种以工人经验、个人技术、手感来保障产品加工精度的局面。毕竟一个有着丰富经验的操作工人不仅难易找到,而且更难以培养。这次面对用工荒,很多企业采取机械手加专用多工位工装夹具,工作效率高,还能二十四小时连续生产。这也要求我们在夹具设计时要考虑更多的容错性和自动检测的功能。推动我们机械加工的升级转型。

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