夹具是产品制造中十分重要的工艺装备之一，夹具的质量和可靠性都对产品的加工效率有决定性的影响。尤其是外形轮廓复杂、不规则的工件，每道工序都离不开专门设计的夹具。使用普通机床加工此类工件，夹具的设计、制作占新产品工艺准备工作量的50％-80％。并且夹具的功能单一、夹具数量较多。增加了新产品的制作成本和试制时间。按设定程序自动加工，一次装夹完成多个加工工序的优异性能，为新产品的研发、试制、上市赢得了宝贵的时间和商机。数控机床的夹具设计已成为夹具发展的新课题。下面我以最近接到某科研单位设计的液压阀体的试制任务为例浅析数控机床夹具设计的特点。
　　
　　一、机加工工艺比较分析
　　
　　该阀体是一个典型的型腔零件，该阀体的结构如下图：
　　该阀体的毛坯为铸铝坯件，外形虽不复杂，但表面形状不规则，有A、B、C三个平面和三组孔系需要加工，这些孔不仅有较高精度要求，而且有位置精度和同轴度要求(0-0.01mm)，在A、B两孔内还有圆锥面、圆弧面。B表面有一组深小孔需要加工，并要求与A、c面的孔交汇。通过上面的结构分析，该阀体零件各孔的尺寸精度、位置精度均要求较高(0-0.015)，使用的刀具规格较多；由于铸件孔的边缘有大量的毛边未去，不便于装夹定位，且多次装夹产生累计安装误差，故应尽量减少装夹次数。若使用普通机床加工，需要在镗床、铣床上分16道工序进行加工。需要设计制作2副铣床夹具、3副镗床夹具，共5副夹具。夹具制作时间较长将使试制周期延长。而如果采用在数控加工中心上加工该阀体，充分利用加工中心庞大的刀具库，可自动换刀，一次装夹可以完成多道加工工序；由于数控机床有重复定位精度高、加工精度高等技术优势，因此可容易地一次装夹中完成多个不同孔径的孔系加工。
　　
　　二、加工C表面及孔系的夹具设计
　　
　　通过实体尺寸分析，该阀体上部为薄壁型腔，侧面有毛边，不便于装夹，下部壁厚较厚，可以用于夹紧，A面已经过加工，可作为加工c面的基准。但还需较为光滑以D面作为孔系加工基准，这样以底面D面为定位基准进行夹具设计，一次装夹可以完成c表面及孔系加工。利用现有的机用平口钳稍加改进，在钳口上加工一个台阶用于装夹定位，实现工件定位、夹紧。如下图所示。
　　
　　
　　
　　三、加工A表面孔系的夾具设计
　　
　　根据工件的结构特征，A表面的孔系与C表面的孔系有较高的位置精度要求，选择定位基准时尽量选择精度较高、并且与需要加工部位有尺寸关系的平面、台阶表面、或内孔表面作为定位基准。
　　
　　1、夹具定位方式、定位元件的设计分析
　　本工序采用已加工的c平面及内孔为定位基准。此表面为已精加工的平面，且有两个精加工阶梯孔。可将上已加工平面和孔作为定位基准面。采用一面双销定位。但两个短销同时定位出现了重复定位。可以将其中一个短销修改为菱形销或扁平销改善结构干涉，定位精度高。经过认真细致分析后，采用一种变型的“一面双销”来实现工件定位，比较理想。
　　
　　2、夹具的夹紧机构设计
　　由于到该产品是一个试制产品，批量较小，从试制成本考虑，不便使用液压、气动等夹紧机构，采用手动夹紧较为经济。根据阀体的结构特征，夹持c表端面，c表面是定位基准面，利用零件自身的螺纹孔采用螺栓夹紧，夹紧力的方向与定位基准一致。利用零件自身的螺纹孔，采用螺栓夹紧，可获得较大的夹紧力，夹紧力的方向指向定位基准面，提高了夹具的定位精度。并且结构非常简单，较为理想。
　　
　　3、央具体设计
　　由于阀体零材料为铸铝，重量轻，在加工过程中相对硬质材料切削力较小，对夹具刚度要求不高，所以此夹具采用型钢焊接。可缩短制造周期，满足生产需要。此阀体夹具，充分利用零件自身的已加工部位的结构特点实现装夹定位，结构简单、紧凑，夹紧力大且安全可靠。
　　
　　四、加工B面及孔系的夹具设计分析
　　
　　在B表面需要加工一组深小孔，并且与A、c面的孔交汇。B表面与A、c面的位置精度要求较高。可利用加工A表面的定位基准装夹定位。将加工A表面的夹具旋转90。即可，如上图所示。
　　数控机床夹具与普通机床夹具在设计原理上并没有本质区别，但由于数控机床具有重复定位精度高，特别是数控加工中心有庞大的刀库，因而极大地减少了加工工序和装夹次数，特别适合干中、小批量产品加工。应在满足产品质量和生产效率及经济性的前提下，充分利用现有设备的特点和技术优势，应尽量采取结构简单、刚性好，经济适用的夹具结构，并结合相关或国家技术标准，选用标准结构、标准化零件。同时，设计要兼顾操作安全和使用方便，才能设计和制造出符合加工需要的夹具。
　　
　　参考文献
　　[1]劳动和社会保障部教材办公室，铣工工艺学，图书馆目录[M].
　　[2]劳动和社会保障部教材办公室。机床夹具。图书馆目录[M].