数控加工夹具作为现代制造系统中的一个重要的组成部分，对零件的加工质量、生产率和产品成本有着直接的影响。花费在夹具设计和制造的时间在整个生产周期中占有较大的比重。因此，如何缩短夹具设计的周期、提高夹具设计的可靠性、增加夹具的柔性是现代制造中的一个重要课题。作为最常用的工艺装备，数控机床夹具还必须适应数控机床的高精度、高效率、多方向同时加工、数字程序控制及单件小批生产的特点。本文探讨了数控加工夹具设计的特点、方法技巧以及加工质量分析，并建立数学模型。

1 数控加工夹具设计

    1.1 数控加工夹具的特点

    与普通机床的夹具相比，数控加工工夹具设计有它本身的特点：

    1）数控加工的夹具应具有柔性，经过适当调整即可夹持多种形状和尺寸的工件夹具，以满足多品种、中小批量生产。

    2）适应数控多方面加工，要避免夹具结构包括夹具上的组件对刀具运动轨迹的干涉，夹具结构不要妨碍刀具对工件各部位的多面加工，减少刀具干涉。

    3）夹具本身应有足够的刚度，以适应大切削用量切削。满足在工件的一次装夹中既要进行切削力很大的粗加工，又要进行达到工件最终精度要求的精加工，因此夹具的刚度和夹紧力都要满足大切削力的要求。

    4）装夹方便，结构力求简单，并便于在机床工作台上装夹。

    1.2 数控加工夹具的设计过程

    夹具设计过程包括信息输入、设计中的决策、夹具设计校验和夹具设计结果的输出等。信息输入就是输入零件工序加工信息、工艺规划信息等；设计决策是指通过对信息分析，决策出定位/夹紧方案、夹具其它结构，并完成装配图及零件的三维建模；设计校验则是对夹具结构进行加工精度分析、夹紧力校核等；最后输出夹具装配图、零件图及相关工艺文件等设计结果。

    数控加工夹具主要由定位装置、夹紧装置、夹具体三部分组成。在设计过程中，应用UG软件进行夹具实体建模会使整个设计工作变得简单，又因为UG软件具有强大的参数化功能，有利于夹具的设计修改。

    下面以泵体孔系加工的夹具设计为例，分析其设计的方法。本工序中，主要技术要求为平面、孔系精度及平面与孔系之间的位置精度（图1）。全部加工均在数控铣床上完成。

    图1 泵体零件工序图

    1.2.1 定位装置的设计

    定位装置是夹具的重要组成部分。设计中，首先根据零件的工序要求，遵循六点定位原理，分析零件所需限制的自由度。并根据工序要求中确定的定位基准选择相应的定位元件。使定位元件所限制的自由度与工序要求相符合。最后采用UG的装配模块对定位装置进行实体建模设计，完成定位装置的结构设计。

    对于一些批量较大的面孔系类零件的加工，如箱体类、汽车发动机的一些附件，常采用一面两销定位夹具。经分析，本实例零件采用完全定位方式，限制六个自由度。由于定位基准为泵体底面及其两对角孔，故采用一面两销定位。建模时以泵体零件作为装配基础件，在装配模块中创建定位元件，完成定位装置的设计。其中，定位元件可以在装配模块中创建，或者事先创建好夹具元件库，直接调用即可。

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