CNC夹具设计制作与应用简要手册

东莞爱美达电子有限公司Aavidthermalloysystem(DongGuan)LTD《CNC夹具设计、制作与应用简要手册》◆目录第一章．CNC夹具使用范围与设计目的第二章．夹具常用设计结构与夹紧方式第三章．生产时夹具与产品的应有状况第四章．保证夹具与产品具备应有状况第五章．夹具的制作注意事项第六章．夹具的应用注意事项◆内容第一章．CNC夹具使用范围与设计目的1.CNC夹具使用范围（1）CNC加工中心以其加工高效率、高精度和对工件的高适应性目前在制造业得到广泛的应用，我们公司所有需加工的产品都是通过CNC来加工，因此加工夹具对产品加工的效率和精度非常重要。（2）我们公司的CNC加工中心适用于所有长度小于1m的产品。2.CNC夹具设计的目的（1）设计夹具时一定要考虑到使用夹具的安全性；（2）设计夹具可以提高产品的加工精度和品质；（3）设计夹具可采用多件、多位、机动夹紧装置，缩短辅助时间，从而大大提高劳动生产率；（4）设计的夹具必须装夹产品方便、省力；第二章．夹具常用设计结构与夹紧方式1.机床夹具的定义与组成（1）机床夹具的定义：①.在机床上加工产品时，为了在工件的某一部分加工出符合工艺规程要求的表面，加工前需要使产品在机床上占有正确的位置，即定位。②.使产品在加工过程中始终保持在原先确定的位置上，即加紧。③.在机床上使产品占有正确的加工位置并使其在加工过程中始终保持不变的工艺装备称为机床夹具。（2）机床夹具的组成：由定位元件、夹紧装置、安装连接元件、导向元件、对刀元件和夹具体等几部分组成：①.定位元件：用于确定产品在夹具中的位置，使产品在加工时相对刀具及运动轨迹有一个正确的位置。常用的定位元件有V形块、定位销、定位块等。②.夹紧装置：用于保持产品在夹具中的既定位置。它通常包括夹紧元件（如压板、压块）、增力装置（如杠杆、螺旋、偏心轮）和动力源（如气缸、液压缸）等组成部分。③.安装连接元件：用于确定夹具在机床上的位置，从而保证产品与机床之间的正确加工位置。④导向元件和对刀元件：a.用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件，称为导向元件。b.用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。⑤夹具体：是夹具的基础件，用来连接夹具上各个元件或装置，使之成为一个整体。2．夹具的分类（1）通用夹具：是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同产品的夹具，例如平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户，其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。（2）专业夹具：专用夹具是指专为某一产品的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。（3）通用可调夹具和成组夹具其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同产品的加工。用于相似产品的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。（4）组合夹具组合夹具是指按产品的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。（5）随行夹具随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与产品成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。3．夹具的夹紧方式（1）斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构是利用斜楔的轴向移动直接对产品进行夹紧或推动中间元件将力传递给夹紧元件再对产品进行夹紧。楔块夹紧装置特点：①.自锁性；②.斜楔能改变夹紧作用力方向；③.斜楔具有扩力作用；④.夹紧行程小；⑤.效率低(因为斜楔与夹具体及工件间是滑动摩擦,所以夹紧效率低)（2）螺旋夹紧机构螺旋夹紧装置是从楔块夹紧装置转化而来的，相当于把楔块绕在圆柱体上，转动螺旋时即可夹紧产品。（3）偏心夹紧机构偏心夹紧机构也是从楔块夹紧装置转化而来的，它是将楔块包在圆盘上，旋转圆盘使产品得以夹紧。（4）端面凸轮夹紧机构端面凸轮夹紧原理是利用端面凸轮与斜面的楔紧作用，直接或间接夹紧产品，并且有自锁功能。（5）铰链夹紧机构铰链夹紧机构是一种增力机构，增力倍数较大，广泛应用于气压夹具中。（6）联动夹紧机构在夹紧机构设计中，有时需要对一个产品的几个点或多个产品同时进行夹紧，为减少产品装夹时间，简化结构，常采用各种联动夹紧机构，这种机构可以从一处施加作用力，同时在几处或几个方向上对一个或几个产品同时进行夹紧。联动夹紧机构又分为：双向联动夹紧机构、平行联动夹紧机构和多件联动夹紧机构。第三章．生产时夹具与产品的应有状况1．夹具的应有状况（1）夹具应牢固的固定在CNC机台上；（2）夹具要有良好的结构工艺性，夹紧装置的结构尽量简单、紧凑，以便于夹具的制造、使用和维修；（3）夹具应满足零件加工工序的精度要求，特别对于精加工工序，应适当提高夹具的精度，以保证产品的尺寸公差和形状位置公差等；（4）夹具应达到加工生产率的要求，特别对于大批量生产中使用的夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间；（5）夹具要有良好的使用寿命，夹具元件的材料选择将直接影响夹具的使用寿命，因此，定位元件以及主要元件宜采用力学性能较好的材料；（6）夹紧时不能破坏产品在夹具中占有的正确位置；（7）夹具既要保证产品在加工过程中不移动、不转动、不振动，又不因夹紧力过大而使产品表面损伤、变形；（8）夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力；（9）要适当提高夹具元件的通用化和标准化程度。选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具制造周期，降低夹具成本。2．产品的应有状况（1）产品装入夹具后应该保证产品的加工方向正确，保证产品的高度准确，保证产品的位置准确；（2）产品夹紧于夹具上后不能变形，不能移动或转动；第四章．保证夹具与产品具备应有状况1．保证夹具具备应有状况（1）力求设计基准、工艺基准与编程原点统一，以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量；（2）设法减少装夹次数，尽可能做到一次定位装夹后能加工出产品上全部或大部分待加工表面，以减少装夹误差，提高加工表面之间的相互位置精度，充分发挥CNC的效率；（3）夹具要设计合理的定位方法与定位装置；①.六点定位原理：是指用六个支撑点来分别限制产品的六个自由度，从而使产品在空间得到确定定位的方法。（4）夹具上的定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀，即夹具的设计要敞开；（5）夹具的结构应尽量简单，夹具要根据产品设计防错装置，夹具的夹紧力要求较大，夹具要有足够的强度和刚度；（6）产量较大的产品可以采用多工位、气动或液压夹具，提高CNC加工的效率；2．保证产品具有应有状况（1）待加工产品的尺寸要符合图纸要求；（2）要选择合适的夹紧力作用点；①.夹紧力的作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承平面内；②.夹紧力的作用点应位于产品刚性较好的部位；③.夹紧力的作用点应尽量靠近加工面，以减小切削力对夹紧点的力矩，防止或减小产品的加工振动或弯曲变形。（3）要选择正确的夹紧力作用方向；①.夹紧力的方向应使定位基面与定位元件接触良好，以保证产品定位准确可靠；②.夹紧力的方向应与产品刚度最大的方向一致，以减小产品变形；③.夹紧力的方向应尽量与产品受到的切削力、重力等的方向一致，以减小夹紧力。第五章．夹具的制作注意事项CNC加工夹具制作安装注意事项项目要求事项不良后果改善方案夹具制作有效防呆装反料，装不到位取产品不对称的部分在夹具上对应部分加装一部件，使装反后将产生明显干涉而及时纠正，还得考虑夹具与产品接触面间隙是否方便塞尺校验定位基准合理错位，超差取图纸尺寸标注基准部位作为夹具定位基准，另外还得同其它工序加工的基准保持一致，避免使用可动的定位夹持部位合理夹不紧或变形选取产品的纵横实体部位作为着力位，夹具封闭产品外形装夹方便装夹低效率采用气动、快速夹、虎钳等夹持工具，可一出多，或线外装卸避免加工干涉碰断刀具，损伤产品或设备在夹具上干涉部位相应加工出避位，或分开加工，加工前要试演确认有无干涉现象牢固稳定产品抖动使加工尺寸不稳定，加工面质量差高立位侧面加加强肋或其它顶衬，腾空部分加顶托，加大夹持力度，改柔性夹具为刚性夹具便于重复使用安装一次性夹具或重复安装调试困难在夹具上增加横纵竖三向基准部位供校核用，增加安装孔或槽、定位销等夹具安装牢固稳定夹具松动，损伤产品、刀具和人锁紧顶托要够力，不得在加工中形成轴心旋转隐患无变形加工不稳定水平承托，平行对称锁紧，压、托位对点，校正合格无干涉妨碍装夹、加工侧向多点压锁，压低阶位，尽量避免压块凸出产品加工部位，尽量横向靠外，纵向居中无冲击损伤产品，夹具移动锁合速度力度合适，遇粘刀、撞刀/机时要重校夹具第六章．夹具的应用注意事项（1）使用者要能理解夹具的结构原理；（2）使用前要检查夹具各部件是否正常，检查夹具的限位尺寸是否还保持正确位置；（3）如果夹具的配件磨损，可以重新制作配件再装到夹具上，还可以加工修复后错开磨损部位继续使用；（4）安装夹具时必须严格按照CNC操作规范来执行，夹具要安装牢固稳定；（5）每次跟换加工产品时，要将夹具上的铝屑和其他杂质清理干净再装夹产品；（6）夹具使用后需要涂防锈油，避免夹具锈蚀、沾污、遭受机械损伤和混淆、散失。