关键词：工装夹具；机械加工；定位；问题及对策
1引言
由于人们对自身需求不断增强，从而对机械产品的要求越来越严格，机械产品的功能也逐渐多样化，这直接导致了机械加工在生产过程需要更加严谨、更加精确的加工方式。传统的机械加工对工装夹具的重视不足，投入不够，在以往的加工中容易出现加工零件偏差，甚至出现滑落、移动、加工过量等问题，各行业所需要的产品精确度得不到保障。而优秀工装夹具定位准确，可以在加工过程中保证高质量、高效率加工，同时优秀工装夹具代表着先进机械生产方向，对机械加工的精准有着巨大的影响。本文主要研究工装夹具在机械加工中遇到的几个关键性问题，以利于机械企业的工作人员更好地运用工装夹具。
2机械加工中工装夹具定位的基准分类
基准是用于确定零件上其它点线面位置。
2.1工艺基准
机械加工中工装夹具定位模式第一种是加工、测量、装配过程中对设备、工装夹具、毛坯件实际位置标定的实际定位基准模式，在整个机械加工的过程中，一条机械生产线一般不会只对机械元件进行一道加工工序，大多数情况下，这条生产线会对流水线上的机械元件进行二次、多次加工，进而节约生产周期和生产成本，这种情况下整个加工过程的基准设计便分为粗基准加工和精基准加工，配合辅助基准、主要基准和附加基准在加工时用于对工件定位，合成定位基准。另外，用于加工中和加工后测量工件采用的测量基准，用于装配时配合零部件与整件位置的装配基准，用于工序先后确定的工序基准共同形成工艺基准。因此，每个操作人员在为机械元件和工装夹具规划基准面时，务必苛求精确，操作过程中也要全程监控高度准面的二次加工，尽量减少不合格品的出现。
2.2设计基准
第二种则是以设计图上各项数据为依据的设计基准，通过数字几何原理将他们的彼此相对面连接，做成一个空间坐标体系，用空间的方式表达出来的设计基准模式。而实际基准模式通过预先绘图，可以与六点自由度空间定位法相结合，能把控全局，是一种较好的基准定位模式，但因为这种模式对机器要求较高，对人员的数字计算水平要求严格，所以暂时使用的人员较少。总的而言，就现在工业机械发展阶段，这两种方式应该结合使用，并逐渐过渡到设计基准模式。
3机械加工工装夹具定位的问题及对策
工件在尚未定位的阶段，往往是空间的直角坐标系呈现出六个方向自由度的形态，而对工件实行定位之目的便是借助于一定的手段来限制工件的自由度。因此工装夹具运用在机加工中，需要明确基本的定位问题，把定位问题处理到位，那么机械加工的精准度也就更为准确了，同时也在无形中提高机械加工的质量。
3.1工件定位分析
精准度是工件定位设计的前提要求，在其定位过程中存在三个方面的位置影响因素：工件相对夹具的位置；工件相对机床的位置；夹具相对机床的位置。夹具定位主要是作用于工件相对机床的位置，做好其设计工作，对于机械加工的精度，具有直接性的影响。
3.2工件夹具定位设计的方式
进行定位之前，首先要能够熟练掌握各种定位方式作用的原理，对于在作业过程中出现的偏差情况，要能够及时分析出其产生的原因，并在最短的时间内将误差范围计算出来，并采用对应的措施进行调整。
（1）六点定位限制法
图1为常见的工装夹具定位方法便是六点定位限制法，这种又称为多点定位限制法，首先将要进行加工的机械元件看做一个原始坐标点，分别向上、下、前、后、左、右延伸出6条射线，又每正负两条射线组成三条轴线，分别以X、Y、Z轴相称，在开始加工之前，经过科学、准确的方法选定6个点，通过加工设备与夹具从空间上禁锢住被加工的机械元件，锁死元件的自由度，从而保证机械加工的精确性。
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图1
举个例子，在一个长宽高分别为40、20、10cm的长方体毛坯件中，我们需要加工出一个直径为20cm、高为8cm的圆柱体件，首先我们需要在毛坯件xoy面进行切削，这个过程中需要限制住毛坯件在Z轴上的移动自由度和X轴，Y轴上的转动自由度，控制住这三个方向的自由度后，便可以从毛坯件xoy面任意处进行切割，因为毛坯件的宽度正好等于加工后圆柱体的直径20cm，第二步需要对初步加工为直径20cm、高10cm的圆柱体进行二次加工，此次则是被加工件在xoz面上加工，需要限制住初步加工的圆柱体在X轴转动自由度的和y轴的移动自由度，限制住后在圆柱体上方2cm处切割就可以得到我们需要的加工部件。
（2）明晰定位和夹紧的区别
无论是哪种定位情况，都只能保证工件在夹具中位置的确定，而不能保证工件在加工过程中位置的稳定性，在这种情形下，还需要进行夹紧的操作步骤。就其作用上而言，定位和夹紧是两个截然不同而又相互关联的概念。在机械加工过程中，工件必然受到外力的影响，从而产生在三维空间上的不确定性，将工件进行夹紧操作，能够保证工件的三维位置保持不变，但是在空间位置上其还会发生对应的变化，因此在夹紧过程中，必须要保证工件的定位位置不能被外力所影响。
（3）科学应用过定位
在分析过定位时，必须对工件定位面和夹具定位面之间的间隙和定位元件的弹性变形进行综合计算和考量，并在结合工件加工精度的要求下做出准确的判断，从而将过定位方式的作用科学地发挥出来。从广义范围而言，只要实际采用的定位方式能够使工件定位准确，并确保加工精度达到设计要求，过定位的方式就可以采用。
5.结束语
现代机械加工技术不断提升，对于产品的设计精度也有了更高的要求。在机械加工过程中，在选用高质量的工装夹具的基础上，必须做好工装夹具的科学设计工作，对六点定位原则进行熟练掌握，根据加工需要科学地调控工件的自由度，精准定位工件的位置，从而在最大程度上保障工件加工的质量和效率。
参考文献
[1] 尤世杰.试论机械加工中的工装夹具定位设计[J].山东工业技术，2019(15)
[2] 张树勋.机械加工中的工装夹具定位设计方法[J].工业技术，2018(11)
[3] 蔡万利.机械加工工装夹具定位设计方法[J].数码世界，2018(04)
[4] 沈亚风.机械加工中工装夹具定位方法设计研究[J].中国设备工程，2019(15)
单位全称：柳州市威尔姆预应力有限公司，作者全名：姚运，性别：男，出生年1987-02-02，
作者简介：姚运（1987-），男，本科学历，主要从事自动化工装方面工作。
论文作者:姚运
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年1月第2期
论文发表时间:2020/4/22
标签：夹具论文; 工件论文; 工装论文; 加工论文; 基准论文; 机械加工论文; 自由度论文; 《工程管理前沿》2020年1月第2期论文;