面板类零件因其质量较轻、强度高等优势，被广泛应用于各行各业。但是其属于典型加工困难的一类零件，主要原因是其厚度较薄，厚度一般为2～3mm左右。在切削力的作用下，面板类零件各处受力不均匀而导致变形，进而影响加工精度及表面质量。在经过对面板类零件夹具结构进行研究后，终于得出了较优的解决方案。
零件结构分析
面板零件外形尺寸为410mm、250mm、2.5mm，属于薄板零件。不易用通用夹具装夹，且加工后变形量大。
夹具结构方案的确定
1.夹紧方式种类分析
此面板零件究竟采用什么样的夹紧方式尤为重要，对加工精度有很大的影响究竟尤其重要。夹具夹具方式种类较多，有以下方案。
1)斜楔夹紧。工件装入夹具中后，用锤子击打斜楔的大头，楔紧的斜面使工件夹紧，保证工件不会因切削力的作用和振动退出。夹紧机构结构简单、增力比大、自锁性能好，但操作费力。实际生产中应用不多，多数情况下将斜楔与其他机构联合起来使用。
2)螺旋夹紧。采用螺旋直接夹紧或采用螺旋与其他元件组合实现夹紧的机构称为螺旋夹紧机构。结构简单紧凑、通用性和自锁性好、增力比大、夹紧力和夹紧行程大。夹紧、松开动作慢，在高效夹具中应用较少。
螺旋夹紧结构可分为虎钳式夹紧结构和压板式压紧结构。其中螺旋虎钳式夹紧结构具有制作简单、操作方便、自锁性好、夹紧力大的优点，但是运用螺旋夹紧虎钳式夹紧结构加工的零件平面度达不到设计要求，会造成面板零件报废;压板式压紧结构制作简单，但是操作繁琐，夹紧力小，效率低，运用螺旋压板式夹紧结构加工面板零件时间长，零件尺寸达不到设计要求。
3)电磁夹紧。利用电磁的吸力吸紧元件，不过电磁吸附铝合金材料是一个问题。面板零件属于铝合金材料，铝合金导磁性非常差，电磁吸盘无法吸附铝合金材料。
4)真空夹紧。工件与夹具体形成密封腔，密封腔产生真空度，在大气压力的作用下压紧工件。夹紧力的大小适当保证了工件在加工过程中位置稳定、振动小，使工件不产生过大的夹紧变形。真空夹紧具有吸附面积大，变形量小，可以达到设计要求的平面度公差，操作方便。
通过对不同夹紧方式进行试验对比分析后，真空夹紧方式能够较好地保证面板零件的加工质量。因此，我们选择真空夹紧的方式对面板零件进行加工。
真空夹紧方案具体分析
1.真空动力来源选择分析
真空动力来源一般分为两种：真空泵和真空发生器。其中真空泵产生真空的工作原理如图所示。真空泵自行产生真空，具有真空度稳定的优点，但是其价格昂贵，制作组装麻烦，不易维修。考虑到该设备安装配件多、车间不易放置、操作性不强，不打算采用。
▲真空泵产生真空的工作原理
1.电机 2.真空泵 3.真空罐 4.空气滤清器
5.操纵阀 6.真空夹具 7.真空表 8.紧急断路器
真空发生器工作原理如下所示，利用喷管高速喷射压缩空气,在喷管出口形成射流,并产生卷吸流动。在卷吸作用下,喷管出口周围的空气不断地被抽吸走,吸附腔内的压力会降至大气压以下,形成一定的真空度。此方法具有真空度高、产生真空快、运动部件少、振动小、安装方便、维修简单、控制方便等优点，但是需要有稳定的气源。考虑到工作性能可以满足生产需求，价格更具有优势性，占地面积小，车间容易放置，可采用该种设备作为真空动力来源。
▲真空发生器的工作原理
2.夹具体材料选择分析
1)不锈钢材料分析。选择1Cr18Ni9Ti不锈钢，并进行分析;不锈钢1Cr18Ni9Ti价格46元/Kg;夹具体毛坯材料：长×宽×高=520mm×520mm×165mm，不锈钢质量为350.2Kg，价格为16100元。
优点：能从根本上解决问题;不生锈，外部光滑。
缺点：属于难加工材料，制作难度大，需加工中心和磨床技术员协助，材料费昂贵。
分析结论：造价高、制作难度大。
2)铝合金材料分析。选择2A12T4铝合金材料，并进行分析;2A12T4铝合金价格35元/Kg;夹具体毛坯材料：长×宽×高=520mm×520mm×165mm，铝合金质量为57.5Kg，价格为2012元。
优点：能从根本上解决问题;不生锈，外部光滑;属于易切削材料，铣削性能好。
缺点：硬度低，使用过程中容易碰伤;不能用磨床加工，夹具体表面平面度不易保证。
分析结论：价格合理、夹具体表面平面度不易加工。
3)45#钢材料分析。
选择45#材料，并进行分析;45#价格25元/Kg;夹具体毛坯材料：长×宽×高=520mm×520mm×165mm，45#质量为320Kg，价格为8000元。
优点：能从根本上解决问题;热处理后不生锈，外部光滑;属于易切削材料，铣削性能好。
缺点：硬度低，使用过程中容易碰伤;需加工中心和磨床技术员协助，需增加热处理工序。
分析结论：价格合理、可以满足夹具体使用需求。
通过对真空夹具体的不同材料进行对比分析后，45#钢在价格、加工以及使用性能上更具有优势。
真空夹具结构方案分析实施
真空夹具体结构方案为上表面为格子状和悬空状两种，通过对真空夹具体的两种结构进行对比分析，上表面为格子状的夹具体更为适合我们在实际生产中的需求，为此确定夹具体结构为上表面格子状。
方案 | 分析 | 特点 | 结论 |
上表面为格子状 | 面板零件平放在表面上，用密封圈围住零件吸附面积四周，吸附面积内的各自之间的间隙可形成真空腔 | 优点：零件与夹具表面接触稳定，不易使零件变形。 缺点：制作复杂 | 加工零件面积可调，具有通用性，零件不易受吸附力变形。 |
上表面为悬空状 | 面板零件平放在表面上，用密封圈围住零件吸附面积四周悬空处即可形成真空腔 | 优点：制作简单。 缺点：零件与夹具表面接触悬空，零件易变形。 | 加工零件面积受限制，不具备通用性，零件容易变形。 |
真空夹紧夹具安装、调试完成以后，对面板零件进行了试加工。如下图所示，单件加工时间为62分钟。加工完成后的面板零件几何尺寸和形位公差均满足设计图纸要求。
在上述规程中，面板类零件的加工难题经过多步分析，明确了夹具的设计方案为真空夹具，并且完善了真空发生器的选择思路、使用过程操作要求及注意事项等。
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