不规则零件的装夹方法.pdf

制造与工艺 Manufacturing and Process32 今日制造与升级 2023.6业在该领域售后服务的预算，节省成本和施工方的时间，提升了工程施工效率；而随着国际市场的逐步开拓，该研究也可与国际市场接轨，为甲方提供更好的设计服务，对结构设计制造有重大意义。参考文献1 尤世杰.试论机械加工中的工装夹具定位设计J.工业技术，2019（15）：45.2 欧长劲，苏之晓，李燕.基于solidworksaPi参数设计及智能装配研究J.轻工机械，2012（5）：69-72.作者简介孛琪山（1990），男，甘肃定西人，本科，工程师，主要研究方向为结构制造、焊接。1 不规则零件的装夹特点和要求1.1 不规则零件装夹特点（1）形状复杂。不规则零件的形状一般比较复杂，导致夹具的设计和制造成本高，制造周期长。（2）特殊性质。不规则零件往往是一些组件中的辅助部件，需要在关键地方进行切削和加工，对装夹要求特殊。（3）制造精度高。不规则零件需要高精度的夹持，以保证生产工艺的质量要求。（4）夹持加工难度大。不规则零件由于形状复杂，尺寸大小不一等原因，其夹持加工难度相对较大，生产效率较低。1.2 不规则零件装夹要求（1）稳定性。装夹后零件应该保持稳定不移动，以确保加工精度。（2）安全性。夹具应该稳固可靠，防止发生意外事故。（3）简便性。夹具应该简单，易于操作和维护。（4）适应性。夹具应该能够适应不同形状和尺寸的零件，并能够适应不同的加工工艺需求。（5）经济性。夹具装夹时间快，成本应该尽可能低。2 目前常见的装夹夹具2.1 普通台虎钳普通台虎钳又称老虎钳，由固定钳体、活动钳体、滑芯、螺杆（丝杆）、钳座和手柄等组成。2.1.1 工作原理旋转螺杆（丝杆）带动活动钳口移近或离开固定钳口，以达到夹紧或松开工件的目的。2.1.2 优缺点（1）优点。普通台虎钳的设计结构稳定，操作简单，能够夹紧物品并保持稳定不松动，装夹可靠性较高。（2）缺点。普通台虎钳钳口是平直的，只能在特定方向上夹持物体，装夹灵活性和使用范围有限。2.2 V型夹具V 型夹具是通过控制 V 型夹爪的张合，夹住零件并稳固地固定在夹具上，使其能够进行各种类型的加工。可以通过调整夹具的夹角来适应多种形状的零件夹持如圆柱形零件、圆锥形零件和圆环形零件等。V型夹具的优缺点如下。（1）优点。对零件的精度要求较低，而且夹持力较强，避免了零件的移动和抛落。与普通台虎钳相比，V 型夹具摘要不规则零件是机械加工中常见的一类零件，由于其形状不规则，加工难度较大。装夹是加工不规则零件的关键，装夹不良会影响整个加工过程的效率和质量。文章首先介绍不规则零件装夹特点和要求，其次分析常见的装夹方式的适用范围及其优缺点，再次，提出了不规则零件装夹的新方案，最后，通过应用案例验证新方案的可行性和优越性。关键词不规则零件装夹；异形工件；装夹加工改进中图分类号TG75 文献标志码A不规则零件的装夹方法冼健（信宜市职业技术学校，广东信宜525300）制造与工艺 Manufacturing and Process2023.6 今日制造与升级 33应用范围更广泛一些。（2）缺点。V 型夹具的固定性不够稳定，夹持某些特殊形状的零件可能存在夹力不均匀的问题，不能适应某些特殊的夹持需求。2.3 磁性夹具磁性夹具是通过磁力吸附的方式来固定零件，适用于平面或近似平面的零件。磁性夹具的优缺点如下。（1）优点。磁性夹具相对轻巧，具有很强的吸力，可以牢牢固定零件，不会对夹持的零件造成损伤，且安装和拆卸非常简便，不需要工具就可以完成。（2）缺点。磁力夹具只适用于平面或近似平面的零件，只能固定具有磁性的零件，不能适用于非磁性材料的加工。磁性夹具会吸附铁屑和铁粉等杂质，需要经常清洗维护，否则可能会发生掉落或脱落等安全事故。在使用过程中还会产生磁场，对周围的电子设备和医疗设备等造成干扰。3 不规则零件装夹解决方案针对不规则零件外形相差悬殊的特点，可以采取柔性装夹装置进行装夹，柔性装夹装置是指采用弹性或可塑性的方式去适应不同形状和大小零件的装夹，能提供稳定和安全的固定，减少零件受损或移位的风险。可以采取以下两种柔性装夹方法。3.1 包裹式装夹法（热塑性树脂）3.1.1 热塑性自由树脂的特征热塑性自由树脂是指一类具有线性或分枝结构、在一定范围内能够流动变形的高分子材料，如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等。这类材料在加热后会变软或熔化，冷却后则能再次变为固态。热塑性自由树脂材料具有良好的塑性，可被加工成复杂的形状，并且可被再次加工或回收利用。3.1.2 热塑性自由树脂装夹可行性分析把热塑性自由树脂放在一个方形容器里进行加热，加热至一定温度后树脂会熔化成为液流体，利用液体流动性对零件要夹持部位进行浸泡包裹，外露要加工部位，然后让树脂快速冷却重新结晶成固体，然后整块进行装夹加工，加工后重新加热树脂取出零件。3.1.3 热塑性自由树脂装夹要求达标分析（1）加工敞开性。热塑性自由树脂只对零件必要装夹部位进行包裹，不会对要加工部分造成遮挡，不会影响后续装夹，能最大限度地敞开要加工部位。（2）夹具稳定性。热塑性自由树脂冷却后重新结晶成固体，结晶后性能稳定，有较高的物理力学性能，能维持足够的加工刚性防止夹紧变形。（3）夹具安全性。热塑性自由树脂不含有毒性物质，不易燃，不会释放有害气体，无污染，环保安全。（4）夹具适应性。热塑性自由树脂熔化后变成液流体，可浸泡任意形状的零件，固化后零件和树脂合为一个整体，装夹面匹配性好，通用性高。（5）夹具操作、成本方面。热塑性自由树脂熔化过程操作简单，温度适中好控制，树脂可重复利用，成本低。对于小型零件或工序时间较短零件可以多个同时包裹装夹加工，提高加工效率。3.1.4 热塑性自由树脂装夹应用案例要装夹 QQ 造型零件（图1）的嘴巴部分进行加工，先将自由树脂加热至温度80以上熔化在一个方形容器里，将 QQ 造型零件的后半身要装夹部分浸泡入自由树脂流体中，露出 QQ 造型零件前半身要加工部位（图2），然后用冷水等冷却方式使树脂快速冷却至常温成为固体，固化后对 QQ 造型零件和容器整体进行装夹加工，加工后重新加热熔化树脂取出 QQ 零件。自由树脂图1 QQ造型零件图2 浸泡示意3.2 可变齿式装夹法（活式台虎钳）活式台虎钳（图3）是在普通台虎钳上通过添加辅助杆方式从不同角度安装压杆（好像牙齿一样）紧紧压住零件，压杆数量和角度可根据实际情况进行调节。321456789101.台钳本体；2、5.撑杆孔；3.撑杆；4.台钳丝杆；6.压杆；7、9.齿形插杆孔；8.齿形插杆；10.台钳活动块图3 活式台虎钳结构制造与工艺 Manufacturing and Process34 今日制造与升级 2023.63.2.1 活式台虎钳装夹可行性分析活式台虎钳是在普通台虎钳上增设了支撑杆孔和齿形插杆孔，装夹时，在合适的支撑杆孔内插入支撑杆用于支撑待装件，在合适的齿形插杆孔内插入齿形插杆，插杆孔与插杆间有一定间隙便于控制插杆的高度，将待装夹件放置在支撑杆上，最后把压杆从插杆端部的圈套内利用螺纹旋入，从而实现压紧待装件，支撑杆和插杆可视零件情况自由添减，从而实现多角度灵活装夹。3.2.2 活式台虎钳装夹要求达标分析（1）适用范围广。不装杆时可按普通台虎钳使用，遇不规则零件时可以根据零件形状灵活添减辅助杆从不同角度进行夹持，提高了装夹的灵活性和使用范围。（2）稳定性好。辅助杆位置和方向可按需求灵活布局，夹持受力点和夹持方向可控，夹持接触点位多，零件装夹稳固。（3）简便性。整个夹具结构简单，易于操作和维护。（4）安全性。整个夹具无毒无污染，对人友好。（5）经济性。夹具制造容易，装夹的灵活性和适用性好，装夹成本低。3.2.3 装夹应用案例例如，要装夹花瓶类零件（图4），在合适的支撑杆孔内插入两支支撑杆用于支撑花瓶零件，选择好花瓶零件要摆放的方向，在合适的齿形插杆孔内插入齿形插杆，插杆的位置最好相对，插杆数量和高度可根据花瓶的实际情况自由调节，然后在插杆端部的圈套内旋入压杆把花瓶压紧即可。与传统刚性夹具相比，柔性装夹装置具有更高的灵活性和适用性，可以适应多种不同形状和大小的零件，还可以避免夹具对零件造成应力，从而防止零件发生变形或损伤。同时，柔性夹具更换时间和成本较低，可节省生产线停机时间和人力成本。在自动化生产线中，柔性夹具还能添加辅助装置和传感器等智能设备配合使用，实现高效、精确、自动化的零部件生产和装配。因此，柔性装夹装置在加工不规则形状的零件时具有重要的应用价值。4 结束语通过柔性装夹装置能较好地匹配各种不规则零件的外形，达到快速多变的装夹的目的，有较好的经济和社会效益。参考文献1 张子谦.工装夹具那些事儿M.北京：机械工业出版社，2020.作者简介冼健（1979），男，广东信宜人，本科，讲师，主要研究方向为数控技术。（a）横式装夹（b）斜式装夹（c）立式装夹图4 零件的不同装夹方法