摘要：在实际机械加工工作开展过程中，工件与机床存在相对确定的位置，此时，夹具对工件的固定显得极为重要。本文对工件装夹和夹具设计的基本原理进行总结，并从确定工件的加工工艺、确定好机床各轴行程和机械尺寸、确定机床工作台荷载、保证夹具刚性四方面，论述了工装夹具设计的总体方法。
关键词：工装夹具；加工工艺；机械尺寸
前言：夹具的作用主要是对工件进行定位和夹紧操作，在机械加工工作开始之前，人们可以借助于工装夹具，将工件准确定位到机床上，确保工件可以相对机床有一个良好的稳定性。通过一系列操作，可以确保机械加工预期任务完成情况得到保障，并得出具体的尺寸精度和质量系数，为后续工作开展创造有利条件。
1.工件装夹和夹具设计的基本原理
1.1夹具设计
由于工件种类不同，在设计和加工时所使用的加工工艺也不同，所以说，在具体加工工作开始之前，人们需要对合适的工具装夹方式进行合理选择，并选择合适的夹具，确保工件加工工作的顺利执行。另外，不同夹具涉及到不同的设计方法，工作人员需要对诸多问题进行考量，除了适应性以外，还要保证其工作效果。一般来说，同一种夹具可以对多种类似工件进行装夹操作，可以帮助工作人员确定加工顺序，降低其加工成本。在夹具设计过程中，应遵循以下基本原理：第一，夹具的设计应根据具体工件设计情况进行，并不是根据设计出来的夹具来选择具体工件；第二，要确保工件、夹具和设备可以相互固定，只有这样，才能实现工件具备相应的使用功能。从这里也可以看出，在具体夹具设计时，需要对各种情况进行全方位考量，让三者之间产生更多联系性[1]。
1.2工件定位
在正常情况下，夹具对工件固定好之后，应避免工件在加工过程中不会出现大范围偏移，从而影响工件精度以及其他功能。因此，在具体工件定位操作上，人们应注重定位精度的保持，避免工件加工精度受到影响。工件的定位同样也需要遵照定位原理，这也是最基本的实施方法之一，避免由于定位问题存在，无法进行工件的合理应用。在工件定位过程中，最为常见的方法为六自由度定位法，具体情况如图1所示。想要确保工件的稳定性，工作人员往往会对六个自由度进行限制，但如果限制过于严格，定位难度也会大幅提升。所以说，在具体工件定位操作时，还应该根据实际情况来确定。具体工件定位基准如图2所示。
图 1 六自由度定位
图 2 工件定位基准示例
2.工装夹具设计的总体方法
2.1确定工件的加工工艺
工艺加工路线的选择，与后续的工序加工内容息息相关，进而帮助人们选择合理的夹具形式。工作人员在开展工作之前，需要对具体的加工顺序进行确定，并清楚具体工序需要完成哪些操作任务，如尺寸精度，形位公差以及工件表面的平滑程度等等。另外，在具体工艺编排时，工作人员还要结合工作情况，尽可能借助于一次装夹，将更多关联尺寸任务一起完成。与此同时，想要确保施工效果，还要维护好具体工序的有序执行，让夹具的规划和生产达到匹配和平衡的目的，这样一来，各道工序的加工时间均会得到同步，为工作的顺利开展提供基础条件，避免生产脱节问题出现，让整个生产工作流畅进行。
2.2确定好机床各轴行程和机械尺寸
从以往工作之中可以看出，机床之中的轴行程十分有限，具体到不同操作工序之后，人们需要将夹具设计和轴行程内容结合在一起。当机床运行到行程的极限位置后，定位精度会受到明显影响，而且这些行程极限位置在整个切削工件上，存在刚性不足问题，具体表现为振刀以及振纹情况的出现，影响了工件表面的光滑程度，加工尺寸精度也不够理想，严重时还会缩短刀具的使用寿命。因此，在具体工装夹具设计工作开展过程中，工作人员需要将工件的加工部位布置在机床行程发范围之内，尽量在机床运行的中心位置开展此项加工操作，维护机械尺寸不受任何影响[2]。
2.3确定机床工作台荷载
各个机床在额定荷载的规定上存在很大差异，此时，工作人员需要根据实际情况来确定夹具的最大重量。除此之外，在实际使用性能满足上，尤其是刚度和强度两个必要条件满足之后，应尽可能确保夹具重量保持在最低状态。站在理论角度来说，夹具的重量加上工件重量应低于机床的额定荷载，而且还要保留一定的安全空间，这也是为后续工作创造更多有利条件。一般情况下，机床切削力方向会与机床荷载受力方向保持一致，此时，切削力也会成为荷载的组成部分。例如，在立式多轴钻床应用时，钻孔切削过程中所产生的力，会与工作台荷载力相融合，从这里也可以看出，设计中的安全量保留显得十分重要，可以避免整体工作受到更大的作用力影响。
2.4保证夹具刚性
一般来说，通过铸造件结构进行夹具设计，所取得的效果更加理想，尤其是在大型夹具体设计上，整体铸造形式极为常见。为了强化夹具的精密程度，人们可以对铸造件夹具进行应用，在夹具加工操作开展之前，还要做好夹具的退火处理以及人工时效处理。如果是使用焊接件夹具体，工作人员在夹具加工之前，应执行全面的退火处理操作，在残余内应力消除的同时，避免在一段时间之后，内应力出现大幅度释放，进而引发夹具变形问题，降低产品的合格效率。由于工件往往具备明显的不规则特点，如薄壁类、悬臂类等等，在实际设计工作开展上，需要对工件装夹进行全面考量，只有这样，才能消除加工干涉。
总结
综上所述，随着我国机械加工技术的不断成熟和发展，对于产品加工精度的需求也在逐步提升，由于夹具对工件定位以及加工精度存在很大影响，工作人员需要确保其合理设计。除此之外，该项工作还要根据实际情况进行，明确加工要求和加工方式，最终将具体的加工质量进行深入性优化，满足各项工作需求。
参考文献：
[1]梁荣坚.机械加工中的工装夹具定位设计方法[J].机械管理开发，2019，34（02）：3-4.
[2]于晓刚，曹华君.摩托车工装夹具设计中零部件形位公差的确定方法初探[J].山东工业技术，2018（01）：40.
论文作者:罗梅
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/22
标签：夹具论文; 工件论文; 加工论文; 机床论文; 荷载论文; 工装论文; 工作论文; 《基层建设》2019年第13期论文;