夾具是機械制造過程中的一個重要工具，它用于夾持工件，保證零件的加工速度及品質。隨著汽車制造業的發展，液壓夾具裝卸方便，使零件加工質量穩定，越來越得到行業的認可，廣泛應用于零件加工過程中。但是由于液壓夾具制造需要內置液壓元件所需的油路，使得夾具本體厚度增加，從而增加了夾具整體的質量，加重了設備的負荷，導致設備導軌及絲杠等原件磨損加快，從而影響了設備的使用穩定性。

液壓夾具雖然已經得到了普遍的應用，但是其質量較大，加工時存在兩方面問題：一是加工設備負荷大；二是加工設備的導軌及絲杠磨損加快，影響設備的使用壽命。

減小夾具質量的對策

為了減小設備的負荷，提高加工設備的使用壽命，夾具輕量化越來越得到行業的重視。本文從以下三個方面，介紹夾具輕量化的方法。

1. 新材料研究

夾具本體一般占夾具質量的50%以上，如果能找到質量輕、強度高的材料代替它，就可以大幅度減小夾具的質量。

通過了解國內外先進夾具制造技術和市場調研，可以使用高強度鋁合金代替鋼件，作為夾具本體使用。

其性能對比見表1。

高強度鋁合金的密度為45鋼的36%，同體積情況下，其質量會降低至少60%。

針對此種材料的鋁合金，做了夾具試驗。具體步驟如下：

購置600mm×600mm×50mm尺寸的鋁板，在車間進行了加工試驗，優勢見表2所示。

從表2可以看出，鋁合金夾具本體的加工時間縮短了37min，平面度和平行度得到了提升，且減少了磨削工序，降低了加工成本。

1）對鋁合金夾具本體進行表面處理后，其表面硬度達到HBW9級以上。

2）對夾具進行裝配，裝配完成后，對夾具質量進行了檢測，鋁合金夾具本體的質量為79.4kg，45鋼材料的夾具質量為149.5kg。質量減輕了70.1kg（見圖1）。

3）鋁合金夾具投入現場使用（見圖2）。對夾具進行了為期半年的跟蹤，具體情況如下：加工的零件銑面時沒有出現振刀現象，加工的零件孔徑及位置度合格。6個月后檢測夾具精度，其精度與夾具出廠精度差在0.01mm以內。

通過以上跟蹤，鋁合金本體的夾具穩定性良好，其精度和強度完全滿足夾具要求。

同一套夾具，使用鋁合金本體的夾具，其質量減輕了70.1kg，大大降低了設備的負荷，降低了設備故障率，提高了設備的使用壽命。

2. 油路設計

內置油路：油路在本體內部。

外置油路：液壓元件通過油管連接，在夾具外部。

液壓夾具的本體在設計時，一般會布置3～5層油路。當油路為內置油路時，為了防止油路貫通，每層油路之間距離間隔在10mm以上。當液壓夾具的動作復雜時，油路層數會變多，則夾具本體的厚度隨之逐層增加，從而增加了夾具質量。

如圖3所示，夾具本體上需要布置5層油路，為了保證油路的間隔，則其夾具厚度為60mm。如果將其中3層油路設計成內置油路，另外2層設計為外置油路，則其本體厚度可以減少20mm，本體厚度變為40mm。

原本體（厚度60mm）質量為68.509kg，進行外置油路設計后，其本體（厚度為40mm）質量為43.541 kg，質量減輕了24.968kg。

通常情況下，為了減小本體厚度，可以選擇內置油路和外置油路相結合的方法，將部分液壓元件通過油管連接，以減少其質量。

3. 緊湊化設計

（1）本體緊湊化 夾具本體占夾具質量的50%以上。夾具設計過程中，使用緊湊化設計，減小夾具本體的外形，則可以減少夾具的質量。

在夾具的設計過程中，本體設計是一個重要環節。本體多余出來的尺寸多，會導致其質量增加；夾具本體上的元件放置不緊湊，且本體邊緣和元件之間的距離大，導致本體的長度和寬度增大，從而導致夾具質量增加。

如果將本體上的元件，在設計時進行緊湊擺放，本體邊緣和夾具元件之間的距離盡可能縮小，只需要保證夾緊效果，則可以大大壓縮本體的外形尺寸，從而達到減輕質量的目的。

圖4所示是同一種夾具的設計方案，其本體厚度為46mm。圖4a所示夾具，夾具元件擺放松散，本體邊緣和元件之間的距離最大處為66mm，質量為170.654kg；圖4b所示夾具，夾具元件擺放緊湊，本體邊緣和元件之間的距離最大處為9.1mm，且進行了2-50×45°倒角，質量為140.624kg。通過緊湊設計，夾具本體質量減輕了30.03kg。

（2）其余零件的緊湊化 夾具上本體除外，其余的零件也決定著夾具的質量。

在夾具的設計過程中，將一些零件的不必要部分去掉，則可以減小其體積，從而減輕其質量。如圖5所示，設計同一個零件，圖5a是常規設計的圖樣，圖5b 為經過緊湊化設計的圖樣，比圖5a的高度減少了30mm，寬度減少了30mm，圖5a所示零件質量為6.078kg，經過緊湊設計后，圖5b所示零件為5.362kg，其質量減輕了0.716kg。

如果每個零件都緊湊如果每個零件都緊湊化設計，積少成多，則夾具整體質量會得到大幅度減輕。

結 語

本文通過新材料研究、外置油路設計和緊湊化設計三個方面，論述了減輕夾具質量的方法及步驟。

通過以上方法，可以減輕夾具的整體質量，從而提高設備的使用壽命，提高加工質量的穩定性，降低加工成本。