齐宏宇 张立言
燕京理工学院 燕郊 065201
摘要：数控铣床工装夹具的设计和改进都需要依据铣床的工作性质进行，在全面了解铣床的工件加工特性之后，才能够使得夹具加紧方式和定位方式的设计更加准确。同时，工装夹具的设计还应满足操作便捷化、加工精准化和高效化的要求，数控铣床的加工质量和应用效果。
关键词：数控铣床；工装夹具；设计方法；改进措施
工装夹具的制造工艺和固定力度将对工件的加工产生直接影响，如果工装夹具固定力度不足，或者角度调整不灵活，就会导致数控铣床的使用出现问题，因此，必须严格对待工装夹具的设计，采取合理的改进措施，提高工装夹具的使用效果。
一、数控铣床工装夹具设计的要点
数控铣床的实际应用对于工装夹具的要求并不高，只需要夹具能够起到良好的定位和固定作用即可。所以，在设计工装夹具时，应当紧密贴合数控铣床的应用要求进行，总体来说，数控铣床工装夹具设计需要符合下述中的几个要点：第一，夹具应当有较大开敞程度，因为在加工工件的过程中，需要加工完完全暴露在机器下，同时保持一定的操作空间和安全距离，因此，所需夹紧机构的元件位置相对较低，较大的敞开程度可以避免主轴套筒、刀具和夹具出现摩擦，相互干扰；第二，工装夹具还应使用不定向的安装方式，满足机床零件安装方位所用数控机床应当与编程坐标系保持一致的要求，这样零件定位面和数控机床间坐标就能实现灵活转换；第三，着重设计夹具的刚性，并提升其稳定性，使之符合数控铣床的使用要求。
二、数控铣床工装夹具的设计内容
（一）设计原则
工装夹具的设计应当与数控铣床的应用实现紧密配合，所以在设计时，常常要考虑到数控铣床的应用类型和加工特点。此外，在设计时，还应满足遵循以下原则：第一，夹具必须可以精准的固定在型架上；第二，能够实现对工件的准确固定和定位；第三，固定和定位工件时能够保持稳固，又不至于力度过的大；第四，夹具和零件的接触面应当能够安全保护装置，避免接触面造成磨损；第五，夹具本身的结构强度和密度应当满足高负荷条件的工件夹具需求；第六，设计合理的防护装置，避免加工工件时损伤夹具；提高工装夹具维护更换的便利性；第七，使用具有较强耐磨性、耐腐蚀性的材质作为夹具原料，同时增加检验加工位置准确性的装置或者功能；最后，工装夹具本身具有一定的公差，需配合工件的精度订定，同时降低夹具的造价成本。
（二）固定方式设计
工装夹具的固定方式设计首先必须要保证固定工件的稳定性，避免加工件在加工过程中出现位移，从而影响加工精度，所以一般会设计夹持构件，以保证工件是沿作用力方向进行固定的。夹持构件能够使多个被加工工件在同一位置进行加工，从而保持加工件加工公差在合理的范围当中。工件夹具的定位和固定构件可以采用二合一的设计方法，这样既能够满足稳定工件的要求，又能保证工件加工位置的准确性。在设计夹持构件时，应保证在较小施力的情况下能够非常稳固的固定构件，所以一般会使用两个及以上的元件进行加紧。另外，夹持构件的设计还应保持较高的拆装便捷性，满足省时省力、便于维修的要求，由于工件在加工过程中，需要反复的拆装，调换角度和位置，这样的设计能够提高加工效率。现在一般将夹具设计成为由多个精准零部件组合而成的工件。
（三）设计路线与工艺
在确定加工路线和工艺时，应当提前了解数控铣床的应用方向，分析其加工和应用特点，从而确保工装夹具的设计能够满足数控铣床的使用需求；此外，还需要对各类零件的材质进行了解，确定其材料特性和结构特征，以便最大限度的发挥材料本身的优势。此外，对于需要热处理的零件，还应详细分析夹具所的热受力程度。工装夹具的工艺设计还应依据数控铣床所用刀具的特点进行，在了解走刀方式之后，才可以进行夹具结构类型的设计，确保夹具可以一次成型，保证工件加工的质量和精度，并减少作业时间。
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（四）数控铣床工装夹具设计的对刀
（1）对刀点的确定
通常，对于对刀点的确定，一般会采取比较简单的计算方式，首先来说，所设计的对刀点与零件定位标准间的换算应当保持简单、便捷，同时还必须保证找正工作的便捷化；此外，对刀点的设计及应当利于后期的精度检查，有效控制工件加工的误差。所以，可以将对刀点确定为零件的定位标准点。
（2）刀具的选择
刀具的配置和选择需要根据夹具和零件所处铣床台面的位置而定，同时，刀具的长度和加工特性也对刀具的选择产生影响。刀具的选择应当满足下述要求：其一，所用刀具在加工过程中应尽量避免出现撞刀情况，必须要适合铣床台面，安装时必须保持安装稳定的合理性；其二，了解铣床的切削量，明确铣床属于精加工类型还是粗加工类型，这样才能通过刀具的选择提高加工效率。
三、数控铣床工装夹具的改进措施
（一）采用每次可装夹多个工件的装夹方法
一般数控铣床都是将压缩空气作为动力，无论松开，还是加紧刀具，采用的都是压缩空气产生的动力，这样手动就更为便利，且加工中心可以进行自动换刀，依照设计按顺序对工件进行加工，但是这种方式下需要多次进行换刀，消耗的时间比较多，降低了加工效率，而且在实际应用中，自动换刀的故障率比较高，所以对加工效率的影响也非常大。因此，可以改进这种方式，在符合加工需求的条件下，可以通过减少次数来提升加工效率。例如采用每次可装夹多个工件的装夹方法，并对工艺进行对应的调整，就可以有效提升加工效率，加工外形和精度也可以得到很好的控制。如图1所示：
将夹具设计成一次课夹装八个工件的夹装方法，其工艺流程如下：换孔a扩孔刀，依次扩工件1～工件8的孔a，换孔b扩孔刀，依次扩工件1～工件8的孔b换孔a铰刀，依次铰工件1～工件8的孔a换孔b铰刀，依次铰工件1～工件8的孔b。在整个加工流程中，只需要进行四次操作，大大节约了加工时间。
（二）改进要点
（1）是合理布置工件
工装夹具每次加紧的工件数量以及布置方式应当依据机床工作行程、生产批量、工件外形尺寸以及机床工作台尺寸等因素确定。各工件之间需要保持适当的距离，这样能够方便清理切屑。
（2）定位元件组之间的距离应精确
定位元件之间的距离确定了被加工工件之间的距离和定位的准确性，通常情况下，需要采用一面两销的定位方法。如图2所示：
每组定位元件中的圆柱销与菱形销之间的距离应当根据工件尺寸来确定，如图中的x1和y1。而定位元件之间的距离则应当保持较高的精度，这样可以确保刀具等运动部件可以按照加工程序移动，保证工件间相对位置的精度，如图中的x2和y2。
（3）元件加紧尽可能简单化
元件夹紧简单化主要为了方便元件的拆卸，节约加工时间。如果在同时加工多个元件的情况下，反复的拆卸势必会消耗大量的时间，同时也会影响定位的精度，所需，需要采用更加简单有效的加紧方式。
结束语
综上所述：近几年我国制造行业蓬勃发展，数控技术的应用范围不断扩大，其中数控铣床以其高精度、复合化和高速率优势在制造行业中得到了广泛的应用，并且展现出了良好的使用效果。數控铣床的应用效果受工装夹具的应用，所以，使用数控铣床，必须要做好工装夹具的设计和改进。本文讨论的主要内容就是数控铣床工装夹具的设计与改进。
参考文献
[1]蒋信芳.数控铣床工装夹具设计内容与改进分析[J].科技视界，2014（33）：117-118.
[2]范远波.数控铣床工装夹具设计与改进探索[J].现代经济信息，2016（06）：104-105.
[3]周太平，康志成，夏翔.数控铣床与加工中心夹具设计[J].现代制造工程，2011（2）：65.
[4]贾东庭.数控车床加工精度的影响因素及提高措施[J].机械工程师，2015，09：194-195.
[5]邱晔.数控车床加工精度的工艺处理及优化[J].科技创业家，2014.
论文作者:齐宏宇,张立言
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/29
标签：夹具论文; 工件论文; 工装论文; 加工论文; 数控铣床论文; 刀具论文; 精度论文; 《防护工程》2018年第10期论文;