在產品製造過程中，問題的發現與改進往往是與加工並行的，下面介紹的這兩個案例中，主減速器零件與氣缸連接盤零件就是在不斷的優化中達到了理想的夾具效果。
Part．1 自動化夾緊改進案例
零件為主減速器殼，如圖所示，使用四軸加工中心，可一次加工完成所有有位置度要求的尺寸。現在的需求是要對夾具改造，實現自動化夾緊工件，減少裝夾時間。
▲零件結構
1、夾具結構分析
現有夾具是用主減速器殼安裝止口與其中一個螺栓孔定位，利用四組鉤型壓板與螺母進行手動壓緊的裝夾方式，夾緊可靠，因此原來的壓緊方案即可。
2、液壓元件的選擇
液壓缸選擇：根據夾具動作要求，主壓緊應儘量靠近加工位置，考慮到壓緊要可靠，選擇四個壓緊力較大的旋轉液壓缸。鬆開工件後，壓板還可以自動旋轉90°，讓開工件的裝夾位置。
▲液壓夾具油路示意
動力源的選擇：以最大10MPa壓力的液壓站作為夾具的動力源。在零件的加工過程中，液壓站和夾具使用快換插頭，方便壓緊與鬆開。同時配備保壓蓄能器，這樣可以避免在加工過程中由於夾具密封問題產生壓力損失。由於液壓缸的壓緊和鬆開都由液壓壓力來實現，可以避免液壓缸在鬆開中由於系統的背壓而導致的動作不一致。
3、夾具改造方案與結果
壓緊機構：拆掉原有壓緊機構，增加液壓缸壓緊元件。
其他壓緊機構：增加蓄能器、單向閥、快換插頭、壓力表和油管等液壓元器件。
▲改造後夾具
改造之後，加工時間由之前的16min／件，縮短至15min／件。質量方面，由於壓緊力穩定，加工尺寸、精加工餘量及表面質量非常穩定，圖樣要求的幾何公差得到了保證。
Part．2 氣缸連接盤的銑削用夾具
氣缸連接盤一般45鋼或42CrMo，經正火或調質處理後進行加工。雖然經過上述處理後，切削加工性能優良，但因避空位置較多，形狀複雜，切削量大，導致現有的加工效率較低。
圖1
1、圖樣分析及加工工藝
氣缸連接盤的加工尺寸如圖2所示，雖然工件是規則形狀，可用通用的三爪自定心卡盤或單動卡盤夾緊加工，在三軸工具機或四軸工具機加工，但是在大批量加工時，因上下工件時所用時間與加工時切削的所用時間較長，效率低下。
圖2 氣缸連接盤的加工尺寸
因此需要拋棄原來的三爪自定心卡盤夾緊加工方式，採用可交換工作檯的臥式加工中心，並設計專門的銑削用夾具。
2、夾具的結構形式設計
以φ110mm的底面基準定位，因使用可交換工作檯，可在方箱上同時裝兩個夾具，一共夾緊8個工件，一個工作檯在加工的同時，另一個工作檯可裝卸工件，使加工時間與裝夾時間即加工準備時間重合。
圖3 夾具三維造型
使用液壓夾緊並控制力矩，保證每次裝夾的夾緊力相同，採用此措施即可降低工人的勞動強度又能提高加工的一致性。
3、夾具的運作過程
夾具的正面圖如圖4所示，夾具的詳細結構如圖5所示。
圖4 夾具正面
圖5 夾具詳細結構
1．無軸襯套 2．同軸密封圈 3．鎖緊螺母
4．壓板 5．防塵密封圈 6．工件 7．鎖緊螺釘
8．夾具底板 9．小活塞 10．密封圈
11．無油襯套 12．O形密封圈 13．同軸密封圈
14．油缸體 15．夾緊活塞 16．復位彈簧
工件在夾緊時用力矩扳手擰緊最上面的鎖緊螺釘，帶動小活塞向下移動，管路中的液體推動活塞向右移動，同進帶動8個壓板右移夾緊工件，當鬆開鎖緊螺釘時，復位彈簧將推動活塞向左移動，即可鬆開。底板上的液壓管路圖如圖6所示，可保證8個活塞可同時動作。
圖6 液壓管路
裝夾工件時，將可更換工作檯調入裝工件區，工人可面向夾具裝夾工件，鬆開鎖緊螺釘，所有的壓板在彈力作用下抬起，經車削完成的工件如圖7所示，工件沿導向槽裝入，半圓弧定位。
圖7 裝夾工件過程
裝夾完畢後，等待加工的指令調入加工區，與主軸的位置關係如圖8所示，加工完一面，工作檯轉動180°加工另一面。
圖8 加工區域示意
上述兩者工件均是採用可液壓夾具方案，主減速器通過改進裝夾的動力結構，實現了自動夾緊。氣缸連接盤夾具則是利用了液壓增力的原理，用手動較小的力可產生較大的壓緊力，再者將加工準備時間與加工時間重合，提高了設備的利用率在此過程中工人還可做到一人雙機或3機。
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出品 ｜ 夾具俠