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摘要：随着数控机床加工工艺的不断进步，机床加工零件的速度和质量都在不断提升。夹具设计的质量直接决定了数控的生产质量、生产效率及生产成本。对比传统普通的加工机械，数控加工夹具设计具有很多独特之处。[1]本文将对机油泵生产的夹具设计相关问题进行分析，旨在提高夹具设计效率，保证夹具设计的合理，规范化，也可以作为机油泵夹具设计、制造人员的参考。
关键词：机油泵、夹具设计、数控机床、加工工艺中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-08-227
引言
随着科学技术的不断发展，汽车制造业也随着科学技术不断地进行发展。机油泵作为汽车发动机里面的重要零部件，需求也是非常大的。机油泵生产线夹具的设计质量直接决定了机油泵的生产效率。随着企业生产所需的要求，相应的装配夹具在一定程度上也得到了很大的改善，随即出现了机械化和规模化的自动化装配夹具。下面就主要对机油泵生产线的夹具设计进行探究[2]。
一、机油泵夹具设计的工艺符合性
夹具设计的好坏就在于夹具是否能保证该工序在实施的过程中能顺利进行，故其设计思路原则上必须与工装设计任务书保持一致，如定位位置、压紧点位置及数量、支撑位置、压紧方式、定位尺寸、选用设备等。设计夹具时，如与任务书中的输入要素有异议（如夹紧点，定位点），夹具设计人员应与工艺人员协商解决，有设计输入更改的必须更新体现在设计输入文件中。夹具设计取用的2D和3D图必须是最新的，保证设计的有效性。
二、机油泵夹具设计的设计计算
设计时应尽可能的选择工序基准为定位基准，并选择精度较高的表面作为定位基准，一般应使定位误差控制在有关尺寸或位置公差的1/3～1/5。选用气缸或油缸作为动力时，计算出压紧力（或相关经验），一般压紧力是所选用的气缸或油缸所输出的压紧力的70%左右为好。夹具在整体设计完成后，要计算夹具的总体重量，要保证夹具总重量要小于加工机床所能承受的重量。
三、机油泵夹具的结构设计
（一）夹具的总体布局
工作台的占用，考虑生产空间紧张，夹具应尽可能少占用工作台，即夹具设计应尽可能小。高度上要考虑换刀的空间。多工序夹具（组合夹具）要考虑夹具分布，工件装夹的方便，原则上背面（后面）不设计工位夹具。根据所使用的机床确定夹具的摆布方向是立式还是卧式。
（二）夹具的定位
主定位面一般要拆分為点样式（3支承点），3点支承点的分布应尽可能的分散，以保证三支承点接触的定位面尽可能的大。毛胚定位面要采用齿状定位。定位孔位若是毛胚孔定位，定位销设计成浮动，保证定位可靠，弹簧的选用一般原则是工件的自重要大于或约小于弹簧的弹力。工件用毛胚外形定位（如挡销，V形定位块等），分型线位置要设计避空位以避开毛刺影响。加工中心夹具在总装图上要标明基准角位置。
（三）工件的压紧设计
1.压紧点必须有对应的支撑点或面。
2.压紧点（固定）不得超过3点（特殊情况除外），且要尽可能均布。
3.压紧点应靠近或包含加工部位。
4.压紧方向应指向加工主进结方向。
5.加工结合面，如压紧位距离加工面很小，压板需做成弯头式。
（四）夹具的辅助定位设计
大型工件（暂定重量大于5Kg，尺寸大于300x300x120）夹具设计，为提高夹具的刚性和定位的稳定性，需要设计辅助定位和辅助夹紧。产品立式安装夹具，要确保产品装卸松开后、压紧前，产品定位面脱离夹具定位面不超过1mm。一般要求设计1～2个挂销，挂销位置应处于产品上部的孔，且应选择距离较远的孔，挂销长度应大于产品孔高度（盲孔除外），挂销直径小于定位销直径0.1～0.2mm。
（五）夹具的定位夹紧系统
定位销，支承柱高度超过60mm，就要将设计成阶梯形，增加其刚性或增加垫块结构。对于大的铸铁件，其压板都要适当加大。大的，薄的工件表面定位可适当增加支承钉的数量，点对点支承。工件的装夹要简单，方便。立式夹具的工件装夹要稳定，可靠。多销钉防错定位夹具的装夹：要注意销钉尺寸、位置度、长短，防止产品装卸进出困难，甚至刮擦产品精加工面。螺钉拼组结构，快捷，方便，但要注意设计支承柱或加强筋板以保证刚性。整体铸造结构，刚性好，牢固可靠，但制造周期长。焊接结构，要考虑焊接变形的影响。夹具与机床的连接优先采用过钉孔，螺杆将夹具固定在机床工作台面，过钉孔的距离要尽可能大，过钉孔优先设计在对角方向。一般需要考虑2种以上的机床螺孔位置或者采用U型槽穿螺钉方式，还有采用外申凸缘直接压板压紧方式。压装夹具底板与压机连接，底板开设的压紧螺孔或是U形槽要以压机中心线为基准，向两边开设。夹具板设计板材尽量选用标准板，气动夹具板料不需过厚，一般不超过20mm（组合夹具除外）。液压夹具油路板设计要合理，尽量不使用外接油管，如需要，可优先考虑设计辅助油路板型式，当油路长度>300mm，就要考虑钻孔的偏移。自动，联动压紧装置，气动，液压采用连杆联动方式压紧，注意连板座要预留装螺栓空间，且连板运行时，不能与连杆上的卡环干涉。当压紧面是已加工好的铝平面，压板的压紧部位要镀铜或加塑胶压头。气，油缸应尽可能布置在夹具面板下。自动线批产夹具（铝件）需设计气检，气检孔设计在支承钉上，气检孔尺寸在直径0.5mm，深2-3mm，气检的效果通过压力表的压强变化来实现，一般压强允许的正常范围为0.07mpa-0.1mpa（即0.7kgf/cm2-1kgf/cm2）。气动，液动夹具没有特殊情况下都做成快换形式气缸，油缸的选择要视具体的工件而定，一般原则是要求设计出的夹具高度应尽可能低，以增加刀具的运动空间（转台夹具尤其要注意）。批产夹具的支承钉应尽可能的设计成快换的形式，定位销的设计也要设计成快换的形式。多工序的组合夹具，根据所选用的机床，设计夹具合适的高度，夹具在工作台的占用率应尽可能小。要考虑换刀的空间，和刀具的走向流畅。要考虑夹具的制作，侧面，顶面夹具的垂直度和平行度的制作，及以后夹具的维修方便，如设计辅助支承板。液压组合夹具要考虑油路的走向及密封性，进出接油管要集中在一处。气动组合夹具要设计气管进出槽，要方便手的操作。组合夹具要设计吹气通道，方便排屑。车夹具的设计，所有连接都要牢固可靠，要做动、静平衡试验，动平衡试验要带产品。铣夹具设计时，压板或连接压板的螺母高度不能超过加工部分的高度。夹具的操作，维修空间，夹具设计要考虑工人操作和夹具维修的方便。
四、机油泵夹具的成本与重要零部件
同类的夹具零件尽可能设计成一致。设计的夹具制作，尽可能的用自有的设备可以保证且尽可能的简单实现。夹具设计时要尽可能考虑功能的通用性。
夹具的关键零部件，例如工件的定位销（套）或其它定位元件的尺寸公差，形位公差设计，粗糙度的标识匹配，易磨损零件的局部热处理要特别注明。夹具的安全防护要特别注意。夹具的所有零件不得有尖锐毛刺，还有夹具的搬运要方便。
结束语
由于机油泵生产线所使用的夹具种类较多，本文所研究的夹具包括所有机床夹具，也包括装配线，清洗机，试验台，等自制非标设备设计，旨在提高机油泵生产线夹具设计效率，保证夹具设计的合理和规范化。希望本文能给从事夹具设计的工作人员带来一定帮助。
参考文献
[1]朱敏. 数控加工中的工艺与夹具设计若干问题探讨[J]. 科技风， 2016， 2期下：41-42.
[2]胡帅， 陶承虎， 宋海东，等. 非标准自动化装配设备的设计与发展[J]. 科技致富向导， 2013（21）：406-406.
作者简介
胡耀中（1991），男，汉族，湖南衡阳人，本科，机械工程师，研究方向机油泵类产品装配线策划设计，非标自动化设备设计，工装夹具设计。
（湖南机油泵股份有限公司 湖南衡阳 421400）
关键词：机油泵、夹具设计、数控机床、加工工艺中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-08-227
引言
随着科学技术的不断发展，汽车制造业也随着科学技术不断地进行发展。机油泵作为汽车发动机里面的重要零部件，需求也是非常大的。机油泵生产线夹具的设计质量直接决定了机油泵的生产效率。随着企业生产所需的要求，相应的装配夹具在一定程度上也得到了很大的改善，随即出现了机械化和规模化的自动化装配夹具。下面就主要对机油泵生产线的夹具设计进行探究[2]。
一、机油泵夹具设计的工艺符合性
夹具设计的好坏就在于夹具是否能保证该工序在实施的过程中能顺利进行，故其设计思路原则上必须与工装设计任务书保持一致，如定位位置、压紧点位置及数量、支撑位置、压紧方式、定位尺寸、选用设备等。设计夹具时，如与任务书中的输入要素有异议（如夹紧点，定位点），夹具设计人员应与工艺人员协商解决，有设计输入更改的必须更新体现在设计输入文件中。夹具设计取用的2D和3D图必须是最新的，保证设计的有效性。
二、机油泵夹具设计的设计计算
设计时应尽可能的选择工序基准为定位基准，并选择精度较高的表面作为定位基准，一般应使定位误差控制在有关尺寸或位置公差的1/3～1/5。选用气缸或油缸作为动力时，计算出压紧力（或相关经验），一般压紧力是所选用的气缸或油缸所输出的压紧力的70%左右为好。夹具在整体设计完成后，要计算夹具的总体重量，要保证夹具总重量要小于加工机床所能承受的重量。
三、机油泵夹具的结构设计
（一）夹具的总体布局
工作台的占用，考虑生产空间紧张，夹具应尽可能少占用工作台，即夹具设计应尽可能小。高度上要考虑换刀的空间。多工序夹具（组合夹具）要考虑夹具分布，工件装夹的方便，原则上背面（后面）不设计工位夹具。根据所使用的机床确定夹具的摆布方向是立式还是卧式。
（二）夹具的定位
主定位面一般要拆分為点样式（3支承点），3点支承点的分布应尽可能的分散，以保证三支承点接触的定位面尽可能的大。毛胚定位面要采用齿状定位。定位孔位若是毛胚孔定位，定位销设计成浮动，保证定位可靠，弹簧的选用一般原则是工件的自重要大于或约小于弹簧的弹力。工件用毛胚外形定位（如挡销，V形定位块等），分型线位置要设计避空位以避开毛刺影响。加工中心夹具在总装图上要标明基准角位置。
（三）工件的压紧设计
1.压紧点必须有对应的支撑点或面。
2.压紧点（固定）不得超过3点（特殊情况除外），且要尽可能均布。
3.压紧点应靠近或包含加工部位。
4.压紧方向应指向加工主进结方向。
5.加工结合面，如压紧位距离加工面很小，压板需做成弯头式。
（四）夹具的辅助定位设计
大型工件（暂定重量大于5Kg，尺寸大于300x300x120）夹具设计，为提高夹具的刚性和定位的稳定性，需要设计辅助定位和辅助夹紧。产品立式安装夹具，要确保产品装卸松开后、压紧前，产品定位面脱离夹具定位面不超过1mm。一般要求设计1～2个挂销，挂销位置应处于产品上部的孔，且应选择距离较远的孔，挂销长度应大于产品孔高度（盲孔除外），挂销直径小于定位销直径0.1～0.2mm。
（五）夹具的定位夹紧系统
定位销，支承柱高度超过60mm，就要将设计成阶梯形，增加其刚性或增加垫块结构。对于大的铸铁件，其压板都要适当加大。大的，薄的工件表面定位可适当增加支承钉的数量，点对点支承。工件的装夹要简单，方便。立式夹具的工件装夹要稳定，可靠。多销钉防错定位夹具的装夹：要注意销钉尺寸、位置度、长短，防止产品装卸进出困难，甚至刮擦产品精加工面。螺钉拼组结构，快捷，方便，但要注意设计支承柱或加强筋板以保证刚性。整体铸造结构，刚性好，牢固可靠，但制造周期长。焊接结构，要考虑焊接变形的影响。夹具与机床的连接优先采用过钉孔，螺杆将夹具固定在机床工作台面，过钉孔的距离要尽可能大，过钉孔优先设计在对角方向。一般需要考虑2种以上的机床螺孔位置或者采用U型槽穿螺钉方式，还有采用外申凸缘直接压板压紧方式。压装夹具底板与压机连接，底板开设的压紧螺孔或是U形槽要以压机中心线为基准，向两边开设。夹具板设计板材尽量选用标准板，气动夹具板料不需过厚，一般不超过20mm（组合夹具除外）。液压夹具油路板设计要合理，尽量不使用外接油管，如需要，可优先考虑设计辅助油路板型式，当油路长度>300mm，就要考虑钻孔的偏移。自动，联动压紧装置，气动，液压采用连杆联动方式压紧，注意连板座要预留装螺栓空间，且连板运行时，不能与连杆上的卡环干涉。当压紧面是已加工好的铝平面，压板的压紧部位要镀铜或加塑胶压头。气，油缸应尽可能布置在夹具面板下。自动线批产夹具（铝件）需设计气检，气检孔设计在支承钉上，气检孔尺寸在直径0.5mm，深2-3mm，气检的效果通过压力表的压强变化来实现，一般压强允许的正常范围为0.07mpa-0.1mpa（即0.7kgf/cm2-1kgf/cm2）。气动，液动夹具没有特殊情况下都做成快换形式气缸，油缸的选择要视具体的工件而定，一般原则是要求设计出的夹具高度应尽可能低，以增加刀具的运动空间（转台夹具尤其要注意）。批产夹具的支承钉应尽可能的设计成快换的形式，定位销的设计也要设计成快换的形式。多工序的组合夹具，根据所选用的机床，设计夹具合适的高度，夹具在工作台的占用率应尽可能小。要考虑换刀的空间，和刀具的走向流畅。要考虑夹具的制作，侧面，顶面夹具的垂直度和平行度的制作，及以后夹具的维修方便，如设计辅助支承板。液压组合夹具要考虑油路的走向及密封性，进出接油管要集中在一处。气动组合夹具要设计气管进出槽，要方便手的操作。组合夹具要设计吹气通道，方便排屑。车夹具的设计，所有连接都要牢固可靠，要做动、静平衡试验，动平衡试验要带产品。铣夹具设计时，压板或连接压板的螺母高度不能超过加工部分的高度。夹具的操作，维修空间，夹具设计要考虑工人操作和夹具维修的方便。
四、机油泵夹具的成本与重要零部件
同类的夹具零件尽可能设计成一致。设计的夹具制作，尽可能的用自有的设备可以保证且尽可能的简单实现。夹具设计时要尽可能考虑功能的通用性。
夹具的关键零部件，例如工件的定位销（套）或其它定位元件的尺寸公差，形位公差设计，粗糙度的标识匹配，易磨损零件的局部热处理要特别注明。夹具的安全防护要特别注意。夹具的所有零件不得有尖锐毛刺，还有夹具的搬运要方便。
结束语
由于机油泵生产线所使用的夹具种类较多，本文所研究的夹具包括所有机床夹具，也包括装配线，清洗机，试验台，等自制非标设备设计，旨在提高机油泵生产线夹具设计效率，保证夹具设计的合理和规范化。希望本文能给从事夹具设计的工作人员带来一定帮助。
参考文献
[1]朱敏. 数控加工中的工艺与夹具设计若干问题探讨[J]. 科技风， 2016， 2期下：41-42.
[2]胡帅， 陶承虎， 宋海东，等. 非标准自动化装配设备的设计与发展[J]. 科技致富向导， 2013（21）：406-406.
作者简介
胡耀中（1991），男，汉族，湖南衡阳人，本科，机械工程师，研究方向机油泵类产品装配线策划设计，非标自动化设备设计，工装夹具设计。
（湖南机油泵股份有限公司 湖南衡阳 421400）