摘要：在数控铣床的加工过程中，工装夹具发挥着不可替代的重要作用，它能够确保机床、工具、工件等装置保持在正确的位置，从而减少加工所需的材料成本，提高生产工作的效率，降低产品的不良率。目前，数控铣床正向着高效、精密、智能、复合的趋势发展，这无疑对工装夹具的设计提出了更高的要求。因此，对数控铣床工装夹具的设计内容和改进加以分析，有着非常重要的意义。
关键词：铣床；夹具设计；特点；设计步骤
铣床是使用铣刀在工件表面上进行加工的机床，能够加工如平面、斜面、垂直面以及各类沟槽、成型面等，配合一些其他的加工附件，还能加工成型面、螺旋槽、凸轮等。这类机床的主运动是铣刀的旋转运动，工件同铣刀的联合运动为进给运动。夹具的主要作用是在加工工件的过程中，起到将工件固定在相应位置的作用。在进行工件的检测和加工时，夹具能确保工件无法移动，从而保证加工质量。
1铣床夹具的设计特点及原则
铣床夹具在设计时必须注意其夹具的特点。制作铣床夹具的原材料必须有良好的强度和韧性，使施加的作用力能足够保证工件在稳定的环境中进行加工。铣床夹具通常不需要经常移动，所以它的各部分组件在制作时可以尽可能地粗壮，但是在设计时也要考虑到夹具结构的合理性，以及制造成本等方面。在设计时应按照精度地高低设计定向键、定位元件，按照定位元件的特点进行刀具装配。在规定好定位元件和刀具装置的位置后，可以对其精度进行评定。在设计铣床的夹具时通常要按照以下几个原则来进行：设计夹具时要保证被固定的工件不会产生工件表面损失和变形；加紧机构不能影响工件的定位；夹具施加的作用力要大小合适，既不能太小无法保证定位，也不能太大造成工件过度僵化；夹具还要具备良好的实用性及稳定性，制作各部件的材质必须有足够的强度和韧性，夹具的操作性也是必须考虑的问题，要操作简单、使用方便，同时还要保证操作人员的安全。
2数控铣床工装夹具的设计内容
2.1数控铣床工装夹具的固定方式
在数控铣床工装夹具的固定方式上，为了防止各个工件在实际加工时出现移动，工件的固定方向必须要与作用力的方向保持一致，这也叫做夹持构件的固定方式。在使用工装夹具对工作物进行夹持时，不同时期所夹持的工作物应该保持在完全一致的位置，这样各个工件在完成加工之后，其参数才会保持在合适的公差范围以内。工件的夹持利用的是力学中的机械原理，用相对较小的施力在特定环境下可以产生非常大的夹持力。一般而言，夹持构件在设计时不应单独依靠一个元件进行设计，而应当将多个元件组合起来。在加工元件的过程中，工作物需要事先完成拆卸或安装。为了使工装夹具能够快速完成固定，位于工装夹具内部的夹持机构需要用多种标准化程度较高的零件进行设计。
2.2数控铣床工装夹具的设计工艺
在数控铣床工装夹具的设计工艺方面，首先需要对工装夹具的加工零件进行全方位的分析，这样才能在材料的结构和特性等方面对工装夹具内部的各个零件展现出来的特点有一个大致的了解。除了工装夹具的材料之外，零件的精度和热处理技术也是数控铣床工装夹具的重点设计工艺。在工装夹具的加工过程中，一定要对各个零件的加工标准和前后工序加以明确，数控铣床所的各项技术参数都会作为工装夹具工艺设计所需的基础数据，最终确定下来的参数也会决定工装夹具在工作时的走刀方式。是否使用一次装夹的方式，以及一次装夹的成型时间等因素都会对工件的安装频数产生直接的影响，从而影响到数控铣床的作业时间。
2.3数控铣床工装夹具的对刀设计
在设计工装夹具时，应参照工装夹具和零件在铣床台面的具体位置设计对刀，依照刀具的实际长度和特点来选择合适的刀具类型，再将对刀安置在铣床台面的合适位置，这么做是为了避免数控铣床在加工的过程中发生撞刀问题。除此之外，对刀的设计也需要重视数控铣床的实际切削量，这需要按照加工程度来确定。若采用粗加工，切削量应适当地增加，这样才能提高生产效率；若采用精加工，那么在设计时应重点考虑对刀的精度问题。
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3数控铣床工装夹具的改进设计
3.1采用一次装夹多个工件的设计方式
数控铣床的动力主要是通过压缩空气的方式产生的，工作人员可以对其进行手动换刀，而在加工中心则可以使其完成自动换刀。在加工的过程中，表面的加工可以用依次换刀的方式来完成，但是这种方式的耗时较长，而且加工中心也很容易在换刀时出现故障。所以，我们可以通过减少换刀次数的方式来节省加工时间，从而保障数控铣床能够处在稳定的状态下工作。例如，技术人员可以采用一次装夹多个工件的设计方式，对工装夹具的技术工艺进行一定的调整，使工装夹具的换刀次数降到最低的数值。结合工件的外形尺寸以及机床的行程，我们可以设计出一个能同时装夹8个工件的工装夹具，即多件装夹工装夹具，这种类型的工装夹具在对8个工件进行加工时，只需要进行4次换刀即可，这极大地缩短了数控铣床的辅助时间，从而增强了数控铣床的工作效率。
3.2多件装夹工装夹具的设计要点
多件装夹工装夹具的设计要点主要包括以下几个方面：
3.2.1合理布置工件
在设计时，应结合工件外形、工件尺寸、生产批量、机床行程、机床尺寸等因素来对工件进行合理的布置。各个工件之间应保持合适的距离，这会有助于工件装卸、切屑清除等工作。另外，工件在安装之后应具有良好的敞开性，这会有助于工件的集中式加工。
3.2.2精确定位元件
工装夹具在对元件进行定位时，应采用一面两销的定位方式，并参照工件的实际尺寸来精确地定位每组元件中菱形销与圆柱销的距离，从而保证数控铣床中的各个运动部件在加工时可以移动到正确的位置。
3.2.3改善夹紧方式
对于工装夹具而言，其内部的夹紧元件应尽量设计的简单一些，这样刀具就会拥有更大的运动空间。在设计时，应采用联动夹紧的方式来同时将多个工件夹紧。在加工方式上，数控铣床的工序通常会较为集中，这就必然会产生偏大的夹紧力，使工件的表面留下一些压痕。为了解决这一问题，我们可以在压板和工件接触的部位焊一层铜。
3.2.4立式数控铣床的工装夹具设计
与普通的数控铣床不同，立式数控铣床在进行加工时，切屑经常会落在工装夹具上。因此，设计立式数控铣床的工装夹具时，一定要对排屑措施加以考虑。在排屑时，切屑不能影响到刀具的自动工作，也不能落在工装夹具的元件表面，这样才能确保元件的高精度定位。
结论
铣床的加工过程其切削力较大，同时其多刃断续切削也增大了其振动产生的频率和振幅。铣床夹具的设计必须确保夹具在使用后能提高工件的加工精度，在设计时必须综合考量多方面的因素。为了提高铣床夹具的使用性能，夹具的结构应尽量简单可靠，能方便进行工件的测量、安装以及铁屑的排出和清理。随着现代加工行业高精度、高效率的需求，机床都在朝着精密化和高效化的方向迈进，铣床夹具的设计将会越来越精细，在设计时不但要坚持设计原则，同时也要善于运用创造性的思维，进一步提高和优化铣床夹具的设计，制作出符合未来发展需要的铣床夹具。
参考文献：
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论文作者:王瑜忱,宁金明
论文发表刊物:《电力设备》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/15
标签：夹具论文; 工件论文; 工装论文; 铣床论文; 加工论文; 数控铣床论文; 方式论文; 《电力设备》2018年第5期论文;