摘 要：空气座多品种、批量生产时，存在产品精度不易控制、生产效率不高等问题，通过产品结构分析，设计出一套柔性夹具系统，使用该系统夹持，可以提高产品精度和生产效率，同时实现生产与教学过程紧密结合，加深学生对实际工作过程的理解与掌握。
　　关键词：空气座；柔性夹具系统；精度；效率
　　笔者以对外服务产品空气座生产加工为研究对象，设计加工其柔性夹具系统，进行了图纸设计、系统功能原理的校验、组装系统的零部件加工、柔性夹具系统的组装、系统动作的实现与调整、系统的再设计等，并应用这个系统装夹座体进行加工，对加工好的空气座进行质量检验。经检验，该夹具系统达到了设计目的。产品的精度及互换性虽然达到对方要求，但生产率及产品尺寸不一致导致的精度问题一直满足不了对方要求，影响因素主要有：产品的毛坯形状不规则，导致每个座体加工前都要对刀，夹具调整时间较长；装夹座体，人工劳动量大；产品的毛坯尺寸一致性不好，导致精加工时要求部位的精度不易控制。
　　1 空气座夹具改进前的工作原理
　　2 空气座夹具改进后的工作原理及应用
　　为了解决尺寸精度与效率问题，采用图5所示的装夹原理，座体放在支撑板上之后，摇动手轮，让传动轴座体先被X向定位块1，2定位，再被Y向定位块1，2定位；继续摇动手轮，座体即被夹紧机构自动夹紧。
　　此机构的优点：
　　（1）座体被放到支撑板上之后，通过摇动手轮一个动作，即实现定位、夹紧，装夹方便，人工劳动强度轻。
　　（2）X，Y向的定位机构同时对座体进行定位，即对称定位。X向的两个定位块同时对座体的两个毛坯面进行定位，之后Y向的两个定位块同时对座体的两个毛坯面进行定位，该方式最大的优点是把图4中&x，&y的误差均匀化，即x，y尺寸把毛坯的误差平均化，以使座体尺寸精度和形位精度向要求精度方向逼近。只要工件规格相同，一次对刀就能解决所有座体的对刀问题。
　　（3）该机构是通过一个手轮动作实现工件的定位及夹紧，操作方便。
　　组装完成图5所示机构之后，发现通过一个手轮实现座体的定位与夹紧，机构动作不顺畅，原因是零部件的制造精度、支撑板的精度不高。因此，为保证图5动作可靠，要极大提高零部件的制造精度，并保证支撑板在长期使用过程中不变形，这些实现起来成本较大。针对此现象，采用图6所示机构，在X向增加一个手轮。即摇动Y向手轮，座体先Y向定位；之后再摇动X向手轮，座体先被定位，再被夹紧。这样就简化了中间机构，实现了该夹具系统的功能。
　　3 本研究与实践过程中解决的关键问题
　　3.1 系统功能原理设计方面
　　X和Y两个方向的传动系统，既实现工件的定位，又实现工件的夹紧。初始设计时：一个Y向手轮实现X和Y两个方向的定位，夹紧。更新设计后：设置两个手轮，一个Y向手轮实现Y向定位，另一个X向手轮实现X向定位及工件的夹紧。
　　3.2 机械加工夹具系统零部件方面
　　伞形齿轮形状复杂、模数小，需要专用设备加工，图纸设计好后，采取外协方式。
　　支撑板件有两个功能：一是定位，二是支撑并连接工件与机床。本支撑板尺寸大，在V1060设备上加工需要二次定位与夹紧。
　　3.3 零件图纸CAD化与计算机仿真技术结合
　　所有零件用solid edge软件造型，通过该软件模拟仿真装配过程，检查零件结构设计是否合理、机构运转是否正常等，为实物顺利装配奠定基础。
　　3.4 安装、调试整个系统方面
　　由于所有零部件是按图纸进行加工的，在实际装配中存在一些配合上的误差、动作实现不精确，所以对部分原设计进行了必要改动，对一些零件进行了钳工修配等。
　　4 结束语
　　通过“空气座柔性夹具系统设计及应用”的研究与应用，技术层面上满足了生产要求的特点；教学研究层面上，体现了“产学”结合的特点。柔性夹具系统集设计、零部件加工、装配、调试、原材料和标准件采购及工件加工于一体的工艺过程，把生产过程与教学过程紧密结合，加深了对外技术服务的过程理解，对基于工作过程教学模式的开展奠定了基础。
　　参考资料
　　[1] 华茂发.数控机床加工工艺[M].北京：机械工业出版社，2005.
　　[2] 燕山大学.机床夹具设计手册[M].上海：上海科学技术出版社，2002.
　　[3] 张展.非标准设备设计手册[M].第二册.北京：兵器工业出版社，1994.