一般情况下，生产企业使用的夹具均由夹具厂家设计制造，而实际生产中，由于多方面因素影响，由夹具厂家设计制造夹具有时会造成公司无法按照预期目标完成任务。例如，在我公司某新品项目的推进过程中，车间为了提高生产效益，拟引进该新品缸盖部分内容的加工，但由于新品项目周期非常紧张，需要在15天内实现批量生产，按照原来外购（夹具厂家设计和制造）夹具的做法，无法满足项目周期要求。为了争取到该加工任务，车间决定尝试自行设计和制造所需夹具。

夹具形式的比较和选择

为了选择适合的夹具，首先需对已知形式的夹具的优缺点进行对比分析。

综合表1所示各种夹具形式的优缺点，根据周期等条件，最终选择液压自动夹紧外接油路形式的夹具。

夹具设计

1.装夹方式设计

（1）装夹方式总体思路

总体思路为便于装夹，操作难度低，装夹后位置可以满足产品所要加工内容，最大程度减少夹紧变形，便于油路排布等。

（2）第一套夹具（铣顶面）

零件安装姿态如图1所示。由于零件装夹时需整体抬起安装于夹具上，为降低劳动强度，选择横向装夹。将产品安装后的最边缘贴近于工作台最边缘，使产品选用固定尺寸铣刀后能得到有效加工的前提下，离操作者装夹位置最近。

（3）第二套夹具（加工底面的槽及孔）

零件安装姿态如图2所示。零件定位点为侧面直角方向的三处毛坯基准，以及底面三处毛坯高度基准。为便于装夹，使产品可以平移进夹具，以减少操作者拿取产品的劳动强度，选择顶面为定位面，纵向装夹（如果横向装夹，操作者需将产品抬高过于油缸再落入夹具支撑上，增加难度）。

2.夹具体设计

在设计夹具体之前，要先考虑好零件加工使用的机床，以便根据机床的工作台间距设计夹具体上螺钉孔安装位置。

夹具体的大小须满足工件装夹需求，但不可过大，防止在工作台未移动到极限位置，工件加工部位没有移动到位时，就因为夹具体与机床轮廓接触而发生干涉现象，进而导致零件无法有效安装加工。同时夹具体的外侧边缘距离机床门距离应尽可能近，使操作者拿取工件时距离最近，用力最小。

3.油缸的选择及油缸座设计

（1）油缸选择

按照简单可靠的思路，油缸选择压紧式单动油缸。压紧形式为上下压紧（由于零件整个加工过程中没有定位销进行限位，所以防止零件压紧过程中发生移动，不能选择旋转式压紧结构）。油缸型号根据油缸的夹紧力及外形尺寸选择。

（2）油缸座设计

外接油路需设计油缸座，以模拟油路在夹具子板中的走向，实现油压夹紧。为便于夹具外接油路走向规整合理，油缸座上进出油口同侧油缸设计方向选择尽量一致，并考虑油管接头安装拆卸方便。油缸座设计如图3所示。

另外，油缸座设计时需综合考虑安装油缸后的安装高度。基本原则是其高度要适用于所加工零件的安装高度和加工行程，并考虑防止由于过高而造成的装夹困难，还有油缸组件过高时定位支撑装置高度的相对增大。

4.定位（含限位）方案及定位装置设计

定位精度对尺寸精度非常重要，而且定位好坏还关系劳动强度和装夹效率。

（1）第一套夹具（加工顶面）

由于本套夹具只加工顶面，因此只需保证高度方向的定位精度即可。如图4所示，定位时采用顶面三处毛坯基准为高度基准，同时设计三处辅助限位装置（图4中方形框），便于零件装夹及零件限位，防止零件装偏。三处辅助限位装置高于零件外轮廓，与零件边缘约2 mm位置，起到限位作用。高度基准结构设计如图5所示，三处高度基准的平面度保证在0.02mm以内。

（2）第二套夹具（加工底面的槽及孔）

第二套夹具，按“六点定位原理”设计，底面为高度基准，两侧面的三处毛坯基准如图6所示。另外，为便于装夹，设计了一处限位装置（图6长方形框所示），为保证侧向定位精度，设计了一个辅助夹紧装置用于侧向夹紧（图6带凸起的长方形框所示）。

（3）定位装置（支撑）设计方案

定位装置（支撑）结构与第一套夹具的高度基准结构相同，第一套夹具（加工顶面），无特殊要求，支撑结构共三处，高度差0.02 mm；第二套夹具（加工底面的槽及孔），为便于装夹，支撑结构共9处，其中6处支撑高度一致，用于定位，另外3处略低，用于保证装夹便利性（第二套夹具采用工件平移上料方案，如果只有3个支撑，由于缸盖上孔较多，平移时容易被卡住）。

5.压板设计及压紧部位选择

按照成本最小化、结构简单化和通用性最大化的原则，压板设计如图7所示。

左侧压板设计了压头安装装置，便于更换调整；右侧压板根据零件结构限制设计成圆弧头部，减少干涉。

夹具加工

1.总体加工方案

为了保证夹具与机床之间的位置精度，加工时直接使用加工缸盖的机床加工夹具，加工后直接进行安装调试；夹具加工时定位销孔一次性加工完成，保证定位销孔相互间位置精度；螺纹孔攻丝时选择使用通用高速钢丝锥攻丝，然后使用手动丝锥攻各尺寸螺纹孔。

2.加工方法综述

（1）夹具体的精度决定了夹具的精度，孔系位置精度决定了夹具体的精度。为了保证孔系的相对位置精度，加工时，所有孔坐标基准一致，即加工坐标选择同一处基准点，以防止由于基准转换造成的累积误差。

（2）为保证夹具质量，夹具加工时采用低转速小切深慢速切削工艺加工而成，

（3）夹具体材质为经过热处理的45钢，硬度较高，为避免刀具折断对夹具体造成破坏，加工时选择了高速钢材质刀具。

3.孔加工刀具和加工方法的选择

（1）加工螺纹孔底孔时，为防止刀具因切削力过大折断，首先使用D5钻头对各螺纹底孔进行预钻，然后再用螺纹孔底孔钻头进行精加工。

（2）定位销孔加工时，先用钻头对定位销孔进行预钻，然后选用铣刀进行精加工，铣削时采用低转速慢进给小切深的铣削参数。

（3）螺纹孔攻螺纹时，不宜用机床进行自动加工，因为自动攻螺纹时所产生的铁屑不易及时排除，易造成刀具折断，破坏夹具体，而手动攻螺纹使用板牙操作时可随时进行倒扣处理，能及时清理掉加工所产生铁屑，有效避免攻丝过程中刀具折断。结合二者优点，最终加工方案是先在机床上进行孔口两扣的加工，起到引正作用，然后采用手动攻螺纹方式进行攻螺纹。

夹具组装

夹具部件安装前，需先将各部件定位面上的突起进行修理磨平，以保证定位精度。各螺钉安装时为保证锁紧力均衡，以免受力不均，需先将各件上的螺钉进行预紧，然后均匀用力拧紧。

部件安装后需对夹具体进行找正，保证夹具拆卸后再次组装时精度一致性。夹具组装后需对夹具上的定位装置重新进行精度检查，对精度不满足要求的定位装置，使用铣刀重新进行加工修理，最终保证定位装置间的平面度误差在0.02 mm以内。

另外，油管安装时，油路编排不能影响夹具体在工作台上机床上的运行，防止工作台移动过程中发生干涉现象；油管不能高于定位支撑装置，防止加工装夹干涉；夹具进出油口方向与机床上油管进出油口方向相同，方便油路进出，保证油压稳定；进出油管需高于工作台，以免在工作台上因拖拽造成损毁。

结语

本文以某缸盖夹具为例，详细介绍了工艺人员设计和制造夹具的过程，最终产品质量满足要求，说明夹具结构和精度合理。实践证明，结构不是非常复杂的夹具，工艺人员自行设计和制造所需夹具是完全可行的，而且周期更短，成本更低，可极大地为公司降本增效。