加工中心是汽車發動機行業使用量最大的加工設備之一，下面詳細介紹了工藝人員設計和製造某加工中心夾具的全過程，包括夾具形式選擇、夾具設計和夾具加工等。
選擇夾具的形式
為了選擇適合的夾具，首先需對已知形式的夾具的優缺點進行對比分析。如下表所示各種夾具形式的優缺點，根據週期等條件，最終選擇液壓自動夾緊外接油路形式的夾具。
設計夾具的細節
設計的總體思路為便於裝夾、降低操作難度，裝夾後位置可以滿足產品所要加工內容，最大程度減少夾緊變形，便於油路排布等。
第一套夾具（銑頂面）
零件安裝姿態如圖1所示。由於零件裝夾時需整體抬起安裝於夾具上，為降低勞動強度，選擇橫向裝夾。
圖1 加工頂面時零件安裝狀態
將產品安裝後的最邊緣貼近於工作臺最邊緣，使產品選用固定尺寸銑刀後能得到有效加工的前提下，離操作者裝夾位置最近。
第二套夾具（加工底面的槽及孔）
零件安裝姿態如圖2所示。零件定位點為側面直角方向的三處毛坯基準，以及底面三處毛坯高度基準。
圖2 加工底面的零件安裝姿態
為便於裝夾，使產品可以平移進夾具，以減少操作者拿取產品的勞動強度，選擇頂面為定位面，縱向裝夾（如果橫向裝夾，操作者需將產品抬高過於油缸再落入夾具支撐上，增加難度）。
夾具體的設計
在設計夾具體之前，要先考慮好零件加工使用的機床，以便根據機床的工作臺間距設計夾具體上螺釘孔安裝位置。
夾具體的大小須滿足工件裝夾需求，但不可過大，防止在工作臺未移動到極限位置，工件加工部位沒有移動到位時，就因為夾具體與機床輪廓接觸而發生干涉現象，進而導致零件無法有效安裝加工。同時夾具體的外側邊緣距離機床門距離應儘可能近，使操作者拿取工件時距離最近，用力最小。
油缸的選用及設計
按照簡單可靠的思路，油缸選擇壓緊式單動油缸。壓緊形式為上下壓緊（由於零件整個加工過程中沒有定位銷進行限位，所以防止零件壓緊過程中發生移動，不能選擇旋轉式壓緊結構）。油缸型號根據油缸的夾緊力及外形尺寸選擇。
圖3 油缸座設計
油缸座設計
外接油路需設計油缸座，以模擬油路在夾具子板中的走向，實現油壓夾緊。為便於夾具外接油路走向規整合理，油缸座上進出油口同側油缸設計方向選擇儘量一致，並考慮油管接頭安裝拆卸方便。油缸座設計如圖3所示。
另外，油缸座設計時需綜合考慮安裝油缸後的安裝高度。基本原則是其高度要適用於所加工零件的安裝高度和加工行程，並考慮防止由於過高而造成的裝夾困難，還有油缸組件過高時定位支撐裝置高度的相對增大。
定位方案及裝置設計
定位精度對尺寸精度非常重要，而且定位好壞還關係勞動強度和裝夾效率。
第一套夾具（加工頂面）
由於本套夾具只加工頂面，因此只需保證高度方向的定位精度即可。如圖4所示，定位時採用頂面三處毛坯基準為高度基準，同時設計三處輔助限位裝置（圖4中方形框），便於零件裝夾及零件限位，防止零件裝偏。
圖4 加工頂面夾具
三處輔助限位裝置高於零件外輪廓，與零件邊緣約2mm位置，起到限位作用。高度基準結構設計如圖5所示，三處高度基準的平面度保證在0.02mm以內。
圖5 夾具高度基準設計
第二套夾具（加工底面的槽及孔）
第二套夾具，按“六點定位原理”設計，底面為高度基準，兩側面的三處毛坯基準如圖6所示。另外，為便於裝夾，設計了一處限位裝置（圖6長方形框所示），為保證側向定位精度，設計了一個輔助夾緊裝置用於側向夾緊（圖6帶凸起的長方形框所示）。
圖6 加工底面夾具
定位裝置（支撐）設計方案
定位裝置（支撐）結構與第一套夾具的高度基準結構相同，第一套夾具（加工頂面），無特殊要求，支撐結構共三處，高度差0.02 mm；第二套夾具（加工底面的槽及孔），為便於裝夾，支撐結構共9處，其中6處支撐高度一致，用於定位，另外3處略低，用於保證裝夾便利性（第二套夾具採用工件平移上料方案，如果只有3個支撐，由於缸蓋上孔較多，平移時容易被卡住）。
壓板設計
按照成本最小化、結構簡單化和通用性最大化的原則，壓板設計如圖7所示。
圖7 壓板設計
左側壓板設計了壓頭安裝裝置，便於更換調整；右側壓板根據零件結構限制設計成圓弧頭部，減少干涉。
根據夾具方案，加工時直接使用加工缸蓋的機床加工夾具，加工後直接進行安裝調試；夾具加工時定位銷孔一次性加工完成，保證定位銷孔相互間位置精度；螺紋孔攻絲時選擇使用通用高速鋼絲錐攻絲，然後使用手動絲錐攻各尺寸螺紋孔。這樣的方案下來，產品質量滿足要求，說明夾具結構和精度合理。
閱讀更多 世界先進製造技術論壇 的文章
