OTT-JAKOB夹具的设计思路与安装介绍

　　机械加工现有生产模式主要体现在工装应用落（luò）后（hòu），效率低下，工人加工零件时装夹及找正时间长，特别是单件（jiàn）或小批生产频（pín）繁更换工装时，大多数时间都是在安装OTT-JAKOB夹具（jù）及找正。

　　实现这一目标（biāo）的必要措施，就（jiù）是对现有的（de）夹具进行改造（zào），替换。在机床上（shàng）应用组合夹具，快换夹具实现加工的同时，减少（shǎo）了频繁更换夹具及找正时间，对整体（tǐ）的生产效率提高起到非常（cháng）重要的作用。

　　案例一：快换工装设计思路

　　快（kuài）装夹具的应用比我们常用（yòng）的电动(或液压（yā）)卡盘（pán）要方便快捷，夹（jiá）紧也可靠，而且加工不同的工件，生产准备相对简单并且周期短，只（zhī）需更换不同的弹簧夹（jiá）头（tóu）和（hé）定位销轴，重新编制加工程序即（jí）可方便快捷地加工出各种所需的（de）工件，从而可以（yǐ）低成本地实现较大（dà）规模的自动化（huà）生产，为企业节省资金。

　　图1 快换夹具系统

　　下面本文将介绍经济型数控车床快速安装（zhuāng）夹具的设计原理与思路：

　　1、夹紧机构

　　在（zài）数控车床的床头（tóu）箱（xiāng）前端增（zēng）加快装夹紧机构(见图（tú）2)，其工作（zuò）原理:拨叉13在齿条轴（zhóu）的推动下由右向左移动，通（tōng）过瓦6带动活动套8向左移动，钢球（qiú）12在活动套（tào）8的作用下沿夹具体5的斜面向中心移动，同时钢球12向左挤压夹紧套7，使夹紧套7和锁紧挡圈11向左移动，从而使弹簧夹头10向左移动锁紧工件，工件（jiàn）的轴向定位由定位销9来实现。当工件（jiàn）加（jiā）工（gōng）完后，拨（bō）叉13在齿条轴的推动下向右移动（dòng），通（tōng）过瓦6带动活动套8向右（yòu）移动，从而使弹（dàn）簧（huáng）夹头10松开工件，这样工件的加工就完成了（le）。用户可根据所加（jiā）工工件的（de）不同来更换不同的弹簧夹头和定位销就可以实现不同工件的加工。

　　图2 夹紧机构图

　　1-锥套 2-定位套 3-主轴 4-过渡盘 5-夹具体 6-瓦 7-夹紧套 8-活动套 9-定（dìng）位销 10-弹簧（huáng）夹头 11-锁紧档圈 12-钢球 13-拨叉 14-传动链（liàn） 15-插销螺栓 16-带肩螺母

　　2、OTT-JAKOB夹具动力部分

　　OTT-JAKOB夹具动力部分机构见图3：由固定块7和（hé）支架3将传动轴2、齿条轴6和（hé）回转气缸4等零件固定在车床床头箱前端（duān），与夹紧机构通过（guò）拨叉8相连接。工作原理（lǐ）:回转气缸4在（zài）气压的（de）作用下带动传动轴2旋（xuán）转，将动（dòng）力传递给齿条轴6，齿条轴6带动拨（bō）叉沿导向轴5移动，将动力传递（dì）给夹具（jù）夹紧机构。

　　图3 动力机构图

　　1-挡片 2-传动轴 3-支架 4-回转气缸 5-导向轴 6-齿条轴（zhóu） 7-固定块 8-拨叉

　　3、OTT-JAKOB夹具控制部分（fèn）

　　夹具控制（zhì）部分装置见图4。工作原理：压缩（suō）气体经气（qì）源处理三联件1传递给三位四通手动转（zhuǎn）阀2，由手（shǒu）动转阀2传递给回转气缸3，使气（qì）缸动作夹紧和松开工件。

　　图4 控制原理以及装置图

　　1-气源处理三联件 2-三位四通手动转阀（fá） 3-回转（zhuǎn）气缸 4-消声器 5-尼龙管（guǎn） 6-管接头

　　案例二：加工中心夹具（jù）的快速安装改造

　　为了提高立式加工中心的生产效率，缩短夹具的安装时（shí）间，利用立（lì）式（shì）加工（gōng）中心的性能特点，为自身加工一个（gè）能够（gòu）定位夹紧夹具的附加（jiā）工作（zuò）台面，再配备少量的（de）简（jiǎn）易（yì）附件，就能够快速（sù）地（dì）安装夹具。

　　1、自制工作台面的加工（gōng）

　　备一块（kuài）与加工中心工作（zuò）台面积相同的钢板或铸铁板（bǎn），厚度约为（wéi）30-100mm，其（qí）数值可根据加工中心主轴距工作台平面的（de）高度（dù）、被加工零件的尺寸以及机床规格等情况进行确定。新的（de）工作台平面必（bì）须与主轴垂直，并且（qiě）具有较高的（de）平（píng）面度，可以将板的上、下两（liǎng）面磨平后装在机床工作台上也可以先将板的一面加工好，装在加工中心（xīn）工作台面上，再精铣上平面，作为（wéi）新的工作台平面。

　　图5 工作台面

　　2、加工（gōng）定位夹紧（jǐn）孔（kǒng）

　　新工作台面完成后，用加工（gōng）中心加（jiā）工一组定位夹紧孔。孔按一定规律排列，第（dì）一个孔在工作台（tái）平面坐标零点（diǎn），其余孔向（xiàng）着坐标的负方向排列，相邻孔间距离相等。孔距设定考虑以下条件：

　　(1)匀划分工作台坐标平面。

　　(2)零件及夹具的尺寸大小。

　　(3)取易记忆的整数。如图（tú）5所示，机床行程、行程时、取孔距。此外对于具有特殊形状尺寸的零（líng）件的夹具（jù），还可以在（zài）附加工作台上适当的位置另增加夹紧孔，以减小夹具面积,方便操作。

　　3、配备附件

　　为方便夹（jiá）具安装可配（pèi）备一些附件，圆柱定位销9(见图6a)，菱形定位销，定位（wèi）夹紧销(见图6b)，该销在定位的同时可拧上螺母将夹具压紧垫片，供调整菱形销方向用，其（qí）厚度（dù）为菱形销螺纹螺距的一半垫块的高度与夹具底板高度相同螺堵，当（dāng）螺堵涂上黄油拧入无定位销的孔内时（shí）可防止（zhǐ）孔锈蚀。

　　图6 配件图

　　4、设计相应的OTT-JAKOB夹具

　　仅要加工一个孔位的零件的夹具，在夹具（jù）上（shàng）预留一个定位孔（kǒng）即可。加工多工位的零件的夹具，预留两个定位孔，孔距与工作台平面上的孔距（jù）成倍数。零件加工中（zhōng）切削力较小时可以使用定（dìng）位夹紧销，夹（jiá）具上（shàng）不必再（zài）留（liú）供（gòng）夹紧用的边缘部分。一般夹具可（kě）按夹紧销的位置预留夹紧边缘或在底板上开槽供（gòng）夹紧用。

　　结论

　　经实践（jiàn）证明，OTT-JAKOB夹具安（ān）装快速方便，夹具装（zhuāng）夹的同时已经准确定位，直接输人圆柱定位销的坐标即可。简（jiǎn）化夹具设计，以利夹（jiá）具标（biāo）准化。在加工扁平零（líng）件时，不必设计制（zhì）造高度较（jiào）大的（de）夹具。夹具的水平（píng）面积减小，可以充分（fèn）利用工作台面，多安放夹具。OTT-JAKOB夹具安（ān）装时间可以控（kòng）制，有利于生产（chǎn）计划管理（lǐ）。

　　案例三：快速寻位和（hé）状（zhuàng）态记（jì）忆的（de）通用（yòng）夹具系统

　　基准自（zì）由的零件密封技术是一种安（ān）装（zhuāng）技术新概念，是PCBF 技术的发展。采用RFPE 夹具加（jiā）工时，当需要进行工序（xù）或安（ān）装转换时，通过再（zài）一次的材料填充，恢复工（gōng）件夹具系统的原（yuán）有形状，通过填充实体表面保留（liú）工件最初的位置信息，以作（zuò）为新的安装过程中工件定位的线索。基于RFPE 技术，提出并研制了一种能够快速寻位（wèi）和状态记忆的通用夹具系统。

　　图7 工作流（liú）程图

　　1、基本原理

　　RL&SM 通用夹具系统采用规范化的板块结构，构成可拆卸的（de）RL&SM 箱体，作为通（tōng）用夹具系统在机床（chuáng）上快速寻位的基准和记忆工件（jiàn）初始安装信息的实体模型;箱体的各个（gè）板块上装有可便利调节的工件寻位元件，其固定（dìng）后的实际位置通过测量获得，并由数据（jù）采集系统送入信息处理系统;工件通过（guò）寻位元件确定其在箱体中的（de）初始（shǐ）位置，预紧后注入低熔点合金凝固形成工件的初始（shǐ）安装姿态，使工件、填料（liào）和箱体形成（chéng）一个整体（tǐ）——工（gōng）件夹具（jù）系统。

　　箱体通过其规则（zé）的外部表面、定向键（jiàn）和压板机构，在机床上实现快速定位与夹紧;当需要进行工序或安装转换时（shí）， 翻转工（gōng）件夹具（jù）系统，完成规则箱体在机（jī）床上（shàng）的定位与夹（jiá）紧。图8为分离式双箱结构的RL&SM 寻位箱，箱体的各块板通（tōng）过柱销定（dìng）位连接，上箱和下箱之间则通过键实现定位连接，以保证重复装（zhuāng）配时的效率和准确工程应用。

　　图8 可快速寻位和状态记忆的（de）分（fèn）离（lí）式寻位箱结构

　　2、工程应用与分（fèn）析

　　(1) 机械手肘关节座：这是一个由（yóu）非加工表面形成外部轮廓的零件，其加工特征分布在不同的（de）方位面上（shàng），并（bìng）具有相互位置（zhì）精度要求。采用RL&SM 通用夹具系统，工件只需要（yào）安装一次(不再需要工艺基准)，两次安装RL&SM 箱体即（jí）可实现全部加工，图9给出了（le）采用RL&SM 夹具系统进行机械手肘关节座加工的工（gōng）艺过程。

　　图9 机械手肘关节座（zuò）加工（gōng）工艺过程

　　(2) 鞍形转子（zǐ）：这是一个具有双曲面外轮廓（kuò）的高速回转件(见图（tú）10)。环壁薄、精度（dù）要求（qiú）高，由于加工时易于产生变形（xíng），传统生产中（zhōng）采用（yòng）互为基准、反复进行工序转换加工成形的（de）方法（fǎ），不仅加工效率低，而且需（xū）要各种专用工装，采用柱形（xíng）的RL&SM 通用夹（jiá）具，通（tōng）过填料增加了工件的刚性，避免了互（hù）为（wéi）基（jī）准反复（fù）加工的工艺（yì）过程，减（jiǎn）少工序（xù）转换次数，提高切削效率，减少了专用工装的花费（fèi），即设计、制造周期和成本等。

　　图10 高（gāo）速回转件

　　(3) 机加工（gōng）叶片(铝制)：这是一（yī）个具有复（fù）杂曲面的小刚性零件（jiàn）(见图11)。采用RL&SM通用夹具系统（tǒng）除了可以节省原材料，减少辅助加工和安装转换次数，而且由于提高了工件支承刚度。切削用量（liàng）可以大大提（tí）高，切削效率可提高3倍以上，并使加工质量明显得到改善（shàn）。

　　图11 小刚性零件

　　结论

　　RL&SM 通用夹具系统的研究与实践已取得了重要进展，其中包括RL&SM 箱体的通用性，与夹具（jù）原始误差无关的RL&SM 箱（xiāng）体生成技术，填料性（xìng）能的研究与填料的研制，填料工（gōng）艺及其参数的研究与（yǔ）控（kòng）制等。工程（chéng）验（yàn）证和部分工程应（yīng）用结果表明，RL&SM 通用夹具系统具有广泛的工程应用前（qián）景，其主要体现在以下几个方面：

　　(1)具有良好的通用性;

　　(2)具有（yǒu）高的生产效率、机床利用率和加工质（zhì）量;

　　(3)有（yǒu）利于设计制造（zào）过程自动化;

　　(4)结构简单、可靠性好，且成本低， 可以面向任意的工种和任（rèn）意自动（dòng）化（huà）程度的设备;

　　(5)RL&SM 通用夹（jiá）具系统的通用性和规范化，便于实现工件安装（zhuāng）、状态成形、OTT-JAKOB夹具寻（xún）位和信息（xī）处理的自动（dòng）化，从而可以降低对操作（zuò）人员的技术要求（qiú）。