淺析在數(shù)控機(jī)床上銑削細(xì)長(zhǎng)工件的夾具設(shè)計(jì)

鄭萬(wàn)興

【摘 要】 筆者在本文中主要介紹的是數(shù)控銑床夾具的作用。選取一批細(xì)長(zhǎng)工件作為原材料，來(lái)源于玻璃架上的架條，通過(guò)特定的加工程序，設(shè)計(jì)出一套“細(xì)長(zhǎng)件多件銑削夾具”，將該夾具投入實(shí)際進(jìn)行使用，從而針對(duì)通用夾具在使用過(guò)程中存在的不足進(jìn)行研究，達(dá)到提高生產(chǎn)效率，使得產(chǎn)品質(zhì)量得到保障的目的。

【關(guān)鍵詞】 數(shù)控 機(jī)床 銑削 細(xì)長(zhǎng)工件 夾具

1 實(shí)用數(shù)控銑床專用夾具設(shè)計(jì)的必要性分析

隨著數(shù)控設(shè)備的發(fā)展，這種技術(shù)與時(shí)俱進(jìn)，不管是加工的精度還是在裝夾定位上都越來(lái)越優(yōu)異。一般情況下，要進(jìn)行工件裝夾定位需要一定的時(shí)間，對(duì)相應(yīng)的位置進(jìn)行調(diào)校。如果施工過(guò)程中，定位工作沒(méi)有很好的完成，將會(huì)使得整個(gè)加工難以進(jìn)行下去，情況嚴(yán)重的，還會(huì)使得工件出現(xiàn)報(bào)廢。如果加工的方式是批量加工，這種問(wèn)題將會(huì)更加嚴(yán)重。在機(jī)械制造工業(yè)當(dāng)中，如果要使得產(chǎn)品質(zhì)量提升，同時(shí)還能夠不斷增加勞動(dòng)生產(chǎn)率，除了要保證機(jī)床等設(shè)備運(yùn)行良好之外，還應(yīng)配合使用各種不同的工藝設(shè)備，比如夾具、模具等，此時(shí)需要運(yùn)用數(shù)控機(jī)床，對(duì)夾具進(jìn)行加工。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，要對(duì)專用夾具的使用靈活掌握，才能夠?qū)⒕唧w難題予以解決。同時(shí)還應(yīng)當(dāng)保證零件工藝上的進(jìn)步，以及質(zhì)量上的要求，此外，還應(yīng)當(dāng)不斷提高工作中效率，能夠最大程度上減少生產(chǎn)時(shí)間。在本文中介紹的銑削加工則不太需要較為復(fù)雜的夾具，只要能夠完成定位和夾緊工作就行。如下圖一所示。

為選用玻璃架的相關(guān)支架團(tuán)圖案，選用玻璃架的材料是鋁合金。所選取的數(shù)量有3000件，在該工序當(dāng)中，主要任務(wù)集中于數(shù)控銑床，在其上進(jìn)行鉆孔。此工件結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但是在實(shí)際加工過(guò)程中工件比較長(zhǎng)，假如知識(shí)利用普通工具進(jìn)行裝夾，在加工過(guò)程中，則會(huì)使得X軸方向發(fā)生超程現(xiàn)象。同時(shí)由于在批量加工過(guò)程中，一次裝夾只能一條，使得效率十分低。為應(yīng)付這種情況，應(yīng)當(dāng)使用專用的夾具。在裝夾過(guò)程中，會(huì)遇到各種問(wèn)題。所以在設(shè)計(jì)機(jī)床夾具時(shí)，需要按照零件的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還要對(duì)夾具進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使得生產(chǎn)出的零件嫩鞏固滿足質(zhì)量和技術(shù)要求，節(jié)省成本，為企業(yè)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)利益，也為以后的技術(shù)發(fā)展提供借鑒。

以上工件設(shè)計(jì)的要求，需要使用專用夾具。選用夾具時(shí)，一般情況下，需要對(duì)產(chǎn)品的批量、效率以及質(zhì)量等予以考慮。設(shè)計(jì)專用夾具時(shí)，可以根據(jù)產(chǎn)品的多少采用專用夾具，在選用時(shí)，應(yīng)當(dāng)本著簡(jiǎn)單為上的原則，只要能夠達(dá)到迅速定位的目的即可。當(dāng)然在此基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)盡量滿足生產(chǎn)率以及操作時(shí)間。并且要使得夾緊機(jī)構(gòu)元件和加工面之間保持有一定的距離。但是若夾緊機(jī)構(gòu)元件在設(shè)計(jì)過(guò)程中并未按照能低則低的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，則會(huì)使得夾具與銑床主軸套筒等發(fā)生碰撞。本文所研究的夾具中，主要任務(wù)是在數(shù)銑床鉆通孔與方槽以及沉孔，通孔為6mm、方槽為12mm、沉孔為14mm。礙于工件較長(zhǎng)的原因，長(zhǎng)度尺寸定位1330mm，寬為33mm，厚為14mm。在實(shí)踐當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)構(gòu)造出一種能夠細(xì)長(zhǎng)件銑削夾具，該種夾具能夠以槽和定位銷定位，不僅能夠達(dá)到工件夾緊定位的目的，同時(shí)還能夠提高工作效率，使得工件較長(zhǎng)的問(wèn)題得到解決。同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還要考慮加工過(guò)程中，因夾緊點(diǎn)的頻繁更換，而導(dǎo)致定位精度的變化。

2 細(xì)長(zhǎng)件銑削夾具結(jié)構(gòu)組成和定位原理

2.1 細(xì)長(zhǎng)件銑削夾具組成

由圖二所示為細(xì)長(zhǎng)件銑削夾具的夾具體、壓板以及六角螺栓。每次使用夾具體時(shí)，可以一次性放入4個(gè)工件。這種工藝的制作流程較為簡(jiǎn)單，經(jīng)歷的周期也比較短，同時(shí)需要的成本也較低。只需要在工件中安排有四個(gè)方槽、三個(gè)螺栓槽，同時(shí)在夾具兩端分別加工生成四個(gè)銷孔。制作過(guò)程中，所采用的材料類型為45號(hào)鋼。

2.2 細(xì)長(zhǎng)件銑削夾具工件定位原理

夾具體中較為明顯的特征為有四條方槽，而在槽的兩端則分別設(shè)有四個(gè)銷孔。銷孔已經(jīng)加工好，并且同時(shí)位處工件的兩端與中間。在裝夾的過(guò)程中，夾具體的槽中可以安裝工件。對(duì)槽側(cè)面可以對(duì)Y軸進(jìn)行限制，然后通過(guò)銷孔對(duì)工件X軸自由度進(jìn)行定位。再通過(guò)緊固螺旋的方式將夾具體、壓板以及長(zhǎng)條形工件進(jìn)行壓實(shí)，其目的在于使得Z軸不能夠隨便移動(dòng)。如圖三所示。

3 細(xì)長(zhǎng)工件銑削夾具的夾緊方式

工件在加工過(guò)程中，如果銑削力不當(dāng)，會(huì)使得工件變形。為了應(yīng)付這種情況，可以加工方槽和沉孔。通過(guò)以上方式能夠?qū)崿F(xiàn)定位，使得整個(gè)裝夾工作變得十分輕松可靠。在加工的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)處理好工件的超程問(wèn)題。在加工過(guò)程中，可以通過(guò)分段加工的方式進(jìn)行，在分段加工的基礎(chǔ)之上，可以先采用夾具進(jìn)行裝夾，待到過(guò)程完成之后，從定位銷中的退出。當(dāng)螺栓被松開(kāi)，將沒(méi)有進(jìn)行加工的那一段挪過(guò)來(lái)，加上定位銷。將螺栓擰緊，再開(kāi)始加工。此時(shí)，工件太長(zhǎng)的問(wèn)題便迎刃而解。

而從材料力學(xué)的理論來(lái)看，物件受力總會(huì)產(chǎn)生變形，作用力F與其作用下產(chǎn)生的變形量y稱為物體剛度。從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，物體的剛度便是使得工件變形的力。如下公式：

Y=（FyL2）＼（48EI）

從該公式中可以看出，工件的變形位移則意味著工件的加工尺寸將受到影響，變形尺寸越大，變動(dòng)越大。因此，在加工過(guò)程中，控制切削的徑向進(jìn)給量十分重要。

4 加工工件安裝程序

首先，在夾具的長(zhǎng)槽中將工件安裝，對(duì)定位銷進(jìn)行安裝，將壓板對(duì)夾具壓好，對(duì)螺栓進(jìn)行擰緊。其次，在對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行操作過(guò)程中，要對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行編制，然后進(jìn)行挖槽，然后鉆孔工作正常進(jìn)行。最后，上述步驟完成之后，將螺栓松開(kāi)，將定位銷退出來(lái)，選擇工件沒(méi)有加工的一端，在特定的位置進(jìn)行安裝。將螺栓擰緊之后，再將上述程序重復(fù)進(jìn)行。將夾具進(jìn)行加工后，通過(guò)實(shí)踐，能夠達(dá)到很好的效果，使得加工效率不斷提高。加工時(shí)，不管是槽的精度還是孔的精度，能夠達(dá)到技術(shù)要求，而鉆孔的誤差也比較小，得到了很多客戶的歡迎。

5 效果評(píng)價(jià)

生產(chǎn)過(guò)程中，可以應(yīng)用這種夾具，使得整個(gè)加工精度能夠得到保證。同時(shí)能夠在很大程度上對(duì)裝夾的速度得以提高，使得生產(chǎn)效率能夠提高。此時(shí)，將夾具改進(jìn)之前和改進(jìn)之后的效果變化進(jìn)行對(duì)比，選取的零件有3000個(gè)?？梢员憩F(xiàn)為以下幾個(gè)方面，第一，按照以前的加工方法，一次只能裝夾一件，而一天只能生產(chǎn)七八件工件；加工工件比較長(zhǎng)，容易出現(xiàn)超程問(wèn)題，此時(shí)需要重新拆裝才能夠完成該工件；加工的比較長(zhǎng)，以3000個(gè)工件為例，則需要加工十個(gè)月以上。第二，改進(jìn)之后的夾具，裝夾工件一次性可以達(dá)到4個(gè)，達(dá)到生產(chǎn)總數(shù)達(dá)到40件；加工過(guò)程可以分段進(jìn)行。工件通過(guò)較快的速度進(jìn)行定位，這種定位方法能夠使得超長(zhǎng)工件的超程問(wèn)題得以解決。

6 結(jié)語(yǔ)

在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中，批量加工這種情況也更為突出。處理批量生產(chǎn)零件時(shí)，由于零件的形狀不同，在裝夾過(guò)程中，會(huì)遇到各種問(wèn)題。所以在設(shè)計(jì)機(jī)床夾具時(shí)，需要按照零件的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還要對(duì)夾具進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使得生產(chǎn)出的零件嫩鞏固滿足質(zhì)量和技術(shù)要求，使得生產(chǎn)成本能夠不斷降低。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳玉光，張根源，李春光.夾具定位誤差分析自動(dòng)建模方法[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2012（5）.

[2]李大磊，李慧平.利用SolidWorks建立專用夾具元件庫(kù)和輔助定位誤差計(jì)算[J].機(jī)床與液壓，2010（3）.

[3]秦國(guó)華，葉海潮.基于矢量角度和優(yōu)化技術(shù)的定位誤差新算法[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2009（12）.

[4]秦國(guó)華，張衛(wèi)紅，吳竹溪，李陽(yáng).多重夾緊力及其作用順序?qū)ぜ冃蔚挠绊懛治雠c優(yōu)化技術(shù)[J].工程力學(xué)，2007（S1）.

[5]李大磊，王曉潔，鄭艷萍.定位誤差的本質(zhì)及其計(jì)算方法討論[J].機(jī)械工程師，2011（9）.endprint

【摘 要】 筆者在本文中主要介紹的是數(shù)控銑床夾具的作用。選取一批細(xì)長(zhǎng)工件作為原材料，來(lái)源于玻璃架上的架條，通過(guò)特定的加工程序，設(shè)計(jì)出一套“細(xì)長(zhǎng)件多件銑削夾具”，將該夾具投入實(shí)際進(jìn)行使用，從而針對(duì)通用夾具在使用過(guò)程中存在的不足進(jìn)行研究，達(dá)到提高生產(chǎn)效率，使得產(chǎn)品質(zhì)量得到保障的目的。

【關(guān)鍵詞】 數(shù)控 機(jī)床 銑削 細(xì)長(zhǎng)工件 夾具

1 實(shí)用數(shù)控銑床專用夾具設(shè)計(jì)的必要性分析

隨著數(shù)控設(shè)備的發(fā)展，這種技術(shù)與時(shí)俱進(jìn)，不管是加工的精度還是在裝夾定位上都越來(lái)越優(yōu)異。一般情況下，要進(jìn)行工件裝夾定位需要一定的時(shí)間，對(duì)相應(yīng)的位置進(jìn)行調(diào)校。如果施工過(guò)程中，定位工作沒(méi)有很好的完成，將會(huì)使得整個(gè)加工難以進(jìn)行下去，情況嚴(yán)重的，還會(huì)使得工件出現(xiàn)報(bào)廢。如果加工的方式是批量加工，這種問(wèn)題將會(huì)更加嚴(yán)重。在機(jī)械制造工業(yè)當(dāng)中，如果要使得產(chǎn)品質(zhì)量提升，同時(shí)還能夠不斷增加勞動(dòng)生產(chǎn)率，除了要保證機(jī)床等設(shè)備運(yùn)行良好之外，還應(yīng)配合使用各種不同的工藝設(shè)備，比如夾具、模具等，此時(shí)需要運(yùn)用數(shù)控機(jī)床，對(duì)夾具進(jìn)行加工。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，要對(duì)專用夾具的使用靈活掌握，才能夠?qū)⒕唧w難題予以解決。同時(shí)還應(yīng)當(dāng)保證零件工藝上的進(jìn)步，以及質(zhì)量上的要求，此外，還應(yīng)當(dāng)不斷提高工作中效率，能夠最大程度上減少生產(chǎn)時(shí)間。在本文中介紹的銑削加工則不太需要較為復(fù)雜的夾具，只要能夠完成定位和夾緊工作就行。如下圖一所示。

為選用玻璃架的相關(guān)支架團(tuán)圖案，選用玻璃架的材料是鋁合金。所選取的數(shù)量有3000件，在該工序當(dāng)中，主要任務(wù)集中于數(shù)控銑床，在其上進(jìn)行鉆孔。此工件結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但是在實(shí)際加工過(guò)程中工件比較長(zhǎng)，假如知識(shí)利用普通工具進(jìn)行裝夾，在加工過(guò)程中，則會(huì)使得X軸方向發(fā)生超程現(xiàn)象。同時(shí)由于在批量加工過(guò)程中，一次裝夾只能一條，使得效率十分低。為應(yīng)付這種情況，應(yīng)當(dāng)使用專用的夾具。在裝夾過(guò)程中，會(huì)遇到各種問(wèn)題。所以在設(shè)計(jì)機(jī)床夾具時(shí)，需要按照零件的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還要對(duì)夾具進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使得生產(chǎn)出的零件嫩鞏固滿足質(zhì)量和技術(shù)要求，節(jié)省成本，為企業(yè)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)利益，也為以后的技術(shù)發(fā)展提供借鑒。

以上工件設(shè)計(jì)的要求，需要使用專用夾具。選用夾具時(shí)，一般情況下，需要對(duì)產(chǎn)品的批量、效率以及質(zhì)量等予以考慮。設(shè)計(jì)專用夾具時(shí)，可以根據(jù)產(chǎn)品的多少采用專用夾具，在選用時(shí)，應(yīng)當(dāng)本著簡(jiǎn)單為上的原則，只要能夠達(dá)到迅速定位的目的即可。當(dāng)然在此基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)盡量滿足生產(chǎn)率以及操作時(shí)間。并且要使得夾緊機(jī)構(gòu)元件和加工面之間保持有一定的距離。但是若夾緊機(jī)構(gòu)元件在設(shè)計(jì)過(guò)程中并未按照能低則低的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，則會(huì)使得夾具與銑床主軸套筒等發(fā)生碰撞。本文所研究的夾具中，主要任務(wù)是在數(shù)銑床鉆通孔與方槽以及沉孔，通孔為6mm、方槽為12mm、沉孔為14mm。礙于工件較長(zhǎng)的原因，長(zhǎng)度尺寸定位1330mm，寬為33mm，厚為14mm。在實(shí)踐當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)構(gòu)造出一種能夠細(xì)長(zhǎng)件銑削夾具，該種夾具能夠以槽和定位銷定位，不僅能夠達(dá)到工件夾緊定位的目的，同時(shí)還能夠提高工作效率，使得工件較長(zhǎng)的問(wèn)題得到解決。同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還要考慮加工過(guò)程中，因夾緊點(diǎn)的頻繁更換，而導(dǎo)致定位精度的變化。

2 細(xì)長(zhǎng)件銑削夾具結(jié)構(gòu)組成和定位原理

2.1 細(xì)長(zhǎng)件銑削夾具組成

由圖二所示為細(xì)長(zhǎng)件銑削夾具的夾具體、壓板以及六角螺栓。每次使用夾具體時(shí)，可以一次性放入4個(gè)工件。這種工藝的制作流程較為簡(jiǎn)單，經(jīng)歷的周期也比較短，同時(shí)需要的成本也較低。只需要在工件中安排有四個(gè)方槽、三個(gè)螺栓槽，同時(shí)在夾具兩端分別加工生成四個(gè)銷孔。制作過(guò)程中，所采用的材料類型為45號(hào)鋼。

2.2 細(xì)長(zhǎng)件銑削夾具工件定位原理

夾具體中較為明顯的特征為有四條方槽，而在槽的兩端則分別設(shè)有四個(gè)銷孔。銷孔已經(jīng)加工好，并且同時(shí)位處工件的兩端與中間。在裝夾的過(guò)程中，夾具體的槽中可以安裝工件。對(duì)槽側(cè)面可以對(duì)Y軸進(jìn)行限制，然后通過(guò)銷孔對(duì)工件X軸自由度進(jìn)行定位。再通過(guò)緊固螺旋的方式將夾具體、壓板以及長(zhǎng)條形工件進(jìn)行壓實(shí)，其目的在于使得Z軸不能夠隨便移動(dòng)。如圖三所示。

3 細(xì)長(zhǎng)工件銑削夾具的夾緊方式

工件在加工過(guò)程中，如果銑削力不當(dāng)，會(huì)使得工件變形。為了應(yīng)付這種情況，可以加工方槽和沉孔。通過(guò)以上方式能夠?qū)崿F(xiàn)定位，使得整個(gè)裝夾工作變得十分輕松可靠。在加工的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)處理好工件的超程問(wèn)題。在加工過(guò)程中，可以通過(guò)分段加工的方式進(jìn)行，在分段加工的基礎(chǔ)之上，可以先采用夾具進(jìn)行裝夾，待到過(guò)程完成之后，從定位銷中的退出。當(dāng)螺栓被松開(kāi)，將沒(méi)有進(jìn)行加工的那一段挪過(guò)來(lái)，加上定位銷。將螺栓擰緊，再開(kāi)始加工。此時(shí)，工件太長(zhǎng)的問(wèn)題便迎刃而解。

而從材料力學(xué)的理論來(lái)看，物件受力總會(huì)產(chǎn)生變形，作用力F與其作用下產(chǎn)生的變形量y稱為物體剛度。從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，物體的剛度便是使得工件變形的力。如下公式：

Y=（FyL2）＼（48EI）

從該公式中可以看出，工件的變形位移則意味著工件的加工尺寸將受到影響，變形尺寸越大，變動(dòng)越大。因此，在加工過(guò)程中，控制切削的徑向進(jìn)給量十分重要。

4 加工工件安裝程序

首先，在夾具的長(zhǎng)槽中將工件安裝，對(duì)定位銷進(jìn)行安裝，將壓板對(duì)夾具壓好，對(duì)螺栓進(jìn)行擰緊。其次，在對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行操作過(guò)程中，要對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行編制，然后進(jìn)行挖槽，然后鉆孔工作正常進(jìn)行。最后，上述步驟完成之后，將螺栓松開(kāi)，將定位銷退出來(lái)，選擇工件沒(méi)有加工的一端，在特定的位置進(jìn)行安裝。將螺栓擰緊之后，再將上述程序重復(fù)進(jìn)行。將夾具進(jìn)行加工后，通過(guò)實(shí)踐，能夠達(dá)到很好的效果，使得加工效率不斷提高。加工時(shí)，不管是槽的精度還是孔的精度，能夠達(dá)到技術(shù)要求，而鉆孔的誤差也比較小，得到了很多客戶的歡迎。

5 效果評(píng)價(jià)

生產(chǎn)過(guò)程中，可以應(yīng)用這種夾具，使得整個(gè)加工精度能夠得到保證。同時(shí)能夠在很大程度上對(duì)裝夾的速度得以提高，使得生產(chǎn)效率能夠提高。此時(shí)，將夾具改進(jìn)之前和改進(jìn)之后的效果變化進(jìn)行對(duì)比，選取的零件有3000個(gè)?？梢员憩F(xiàn)為以下幾個(gè)方面，第一，按照以前的加工方法，一次只能裝夾一件，而一天只能生產(chǎn)七八件工件；加工工件比較長(zhǎng)，容易出現(xiàn)超程問(wèn)題，此時(shí)需要重新拆裝才能夠完成該工件；加工的比較長(zhǎng)，以3000個(gè)工件為例，則需要加工十個(gè)月以上。第二，改進(jìn)之后的夾具，裝夾工件一次性可以達(dá)到4個(gè)，達(dá)到生產(chǎn)總數(shù)達(dá)到40件；加工過(guò)程可以分段進(jìn)行。工件通過(guò)較快的速度進(jìn)行定位，這種定位方法能夠使得超長(zhǎng)工件的超程問(wèn)題得以解決。

6 結(jié)語(yǔ)

在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中，批量加工這種情況也更為突出。處理批量生產(chǎn)零件時(shí)，由于零件的形狀不同，在裝夾過(guò)程中，會(huì)遇到各種問(wèn)題。所以在設(shè)計(jì)機(jī)床夾具時(shí)，需要按照零件的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還要對(duì)夾具進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使得生產(chǎn)出的零件嫩鞏固滿足質(zhì)量和技術(shù)要求，使得生產(chǎn)成本能夠不斷降低。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳玉光，張根源，李春光.夾具定位誤差分析自動(dòng)建模方法[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2012（5）.

[2]李大磊，李慧平.利用SolidWorks建立專用夾具元件庫(kù)和輔助定位誤差計(jì)算[J].機(jī)床與液壓，2010（3）.

[3]秦國(guó)華，葉海潮.基于矢量角度和優(yōu)化技術(shù)的定位誤差新算法[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2009（12）.

[4]秦國(guó)華，張衛(wèi)紅，吳竹溪，李陽(yáng).多重夾緊力及其作用順序?qū)ぜ冃蔚挠绊懛治雠c優(yōu)化技術(shù)[J].工程力學(xué)，2007（S1）.

[5]李大磊，王曉潔，鄭艷萍.定位誤差的本質(zhì)及其計(jì)算方法討論[J].機(jī)械工程師，2011（9）.endprint

【摘 要】 筆者在本文中主要介紹的是數(shù)控銑床夾具的作用。選取一批細(xì)長(zhǎng)工件作為原材料，來(lái)源于玻璃架上的架條，通過(guò)特定的加工程序，設(shè)計(jì)出一套“細(xì)長(zhǎng)件多件銑削夾具”，將該夾具投入實(shí)際進(jìn)行使用，從而針對(duì)通用夾具在使用過(guò)程中存在的不足進(jìn)行研究，達(dá)到提高生產(chǎn)效率，使得產(chǎn)品質(zhì)量得到保障的目的。

【關(guān)鍵詞】 數(shù)控 機(jī)床 銑削 細(xì)長(zhǎng)工件 夾具

1 實(shí)用數(shù)控銑床專用夾具設(shè)計(jì)的必要性分析

隨著數(shù)控設(shè)備的發(fā)展，這種技術(shù)與時(shí)俱進(jìn)，不管是加工的精度還是在裝夾定位上都越來(lái)越優(yōu)異。一般情況下，要進(jìn)行工件裝夾定位需要一定的時(shí)間，對(duì)相應(yīng)的位置進(jìn)行調(diào)校。如果施工過(guò)程中，定位工作沒(méi)有很好的完成，將會(huì)使得整個(gè)加工難以進(jìn)行下去，情況嚴(yán)重的，還會(huì)使得工件出現(xiàn)報(bào)廢。如果加工的方式是批量加工，這種問(wèn)題將會(huì)更加嚴(yán)重。在機(jī)械制造工業(yè)當(dāng)中，如果要使得產(chǎn)品質(zhì)量提升，同時(shí)還能夠不斷增加勞動(dòng)生產(chǎn)率，除了要保證機(jī)床等設(shè)備運(yùn)行良好之外，還應(yīng)配合使用各種不同的工藝設(shè)備，比如夾具、模具等，此時(shí)需要運(yùn)用數(shù)控機(jī)床，對(duì)夾具進(jìn)行加工。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，要對(duì)專用夾具的使用靈活掌握，才能夠?qū)⒕唧w難題予以解決。同時(shí)還應(yīng)當(dāng)保證零件工藝上的進(jìn)步，以及質(zhì)量上的要求，此外，還應(yīng)當(dāng)不斷提高工作中效率，能夠最大程度上減少生產(chǎn)時(shí)間。在本文中介紹的銑削加工則不太需要較為復(fù)雜的夾具，只要能夠完成定位和夾緊工作就行。如下圖一所示。

為選用玻璃架的相關(guān)支架團(tuán)圖案，選用玻璃架的材料是鋁合金。所選取的數(shù)量有3000件，在該工序當(dāng)中，主要任務(wù)集中于數(shù)控銑床，在其上進(jìn)行鉆孔。此工件結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但是在實(shí)際加工過(guò)程中工件比較長(zhǎng)，假如知識(shí)利用普通工具進(jìn)行裝夾，在加工過(guò)程中，則會(huì)使得X軸方向發(fā)生超程現(xiàn)象。同時(shí)由于在批量加工過(guò)程中，一次裝夾只能一條，使得效率十分低。為應(yīng)付這種情況，應(yīng)當(dāng)使用專用的夾具。在裝夾過(guò)程中，會(huì)遇到各種問(wèn)題。所以在設(shè)計(jì)機(jī)床夾具時(shí)，需要按照零件的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還要對(duì)夾具進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使得生產(chǎn)出的零件嫩鞏固滿足質(zhì)量和技術(shù)要求，節(jié)省成本，為企業(yè)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)利益，也為以后的技術(shù)發(fā)展提供借鑒。

以上工件設(shè)計(jì)的要求，需要使用專用夾具。選用夾具時(shí)，一般情況下，需要對(duì)產(chǎn)品的批量、效率以及質(zhì)量等予以考慮。設(shè)計(jì)專用夾具時(shí)，可以根據(jù)產(chǎn)品的多少采用專用夾具，在選用時(shí)，應(yīng)當(dāng)本著簡(jiǎn)單為上的原則，只要能夠達(dá)到迅速定位的目的即可。當(dāng)然在此基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)盡量滿足生產(chǎn)率以及操作時(shí)間。并且要使得夾緊機(jī)構(gòu)元件和加工面之間保持有一定的距離。但是若夾緊機(jī)構(gòu)元件在設(shè)計(jì)過(guò)程中并未按照能低則低的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，則會(huì)使得夾具與銑床主軸套筒等發(fā)生碰撞。本文所研究的夾具中，主要任務(wù)是在數(shù)銑床鉆通孔與方槽以及沉孔，通孔為6mm、方槽為12mm、沉孔為14mm。礙于工件較長(zhǎng)的原因，長(zhǎng)度尺寸定位1330mm，寬為33mm，厚為14mm。在實(shí)踐當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)構(gòu)造出一種能夠細(xì)長(zhǎng)件銑削夾具，該種夾具能夠以槽和定位銷定位，不僅能夠達(dá)到工件夾緊定位的目的，同時(shí)還能夠提高工作效率，使得工件較長(zhǎng)的問(wèn)題得到解決。同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還要考慮加工過(guò)程中，因夾緊點(diǎn)的頻繁更換，而導(dǎo)致定位精度的變化。

2 細(xì)長(zhǎng)件銑削夾具結(jié)構(gòu)組成和定位原理

2.1 細(xì)長(zhǎng)件銑削夾具組成

由圖二所示為細(xì)長(zhǎng)件銑削夾具的夾具體、壓板以及六角螺栓。每次使用夾具體時(shí)，可以一次性放入4個(gè)工件。這種工藝的制作流程較為簡(jiǎn)單，經(jīng)歷的周期也比較短，同時(shí)需要的成本也較低。只需要在工件中安排有四個(gè)方槽、三個(gè)螺栓槽，同時(shí)在夾具兩端分別加工生成四個(gè)銷孔。制作過(guò)程中，所采用的材料類型為45號(hào)鋼。

2.2 細(xì)長(zhǎng)件銑削夾具工件定位原理

夾具體中較為明顯的特征為有四條方槽，而在槽的兩端則分別設(shè)有四個(gè)銷孔。銷孔已經(jīng)加工好，并且同時(shí)位處工件的兩端與中間。在裝夾的過(guò)程中，夾具體的槽中可以安裝工件。對(duì)槽側(cè)面可以對(duì)Y軸進(jìn)行限制，然后通過(guò)銷孔對(duì)工件X軸自由度進(jìn)行定位。再通過(guò)緊固螺旋的方式將夾具體、壓板以及長(zhǎng)條形工件進(jìn)行壓實(shí)，其目的在于使得Z軸不能夠隨便移動(dòng)。如圖三所示。

3 細(xì)長(zhǎng)工件銑削夾具的夾緊方式

工件在加工過(guò)程中，如果銑削力不當(dāng)，會(huì)使得工件變形。為了應(yīng)付這種情況，可以加工方槽和沉孔。通過(guò)以上方式能夠?qū)崿F(xiàn)定位，使得整個(gè)裝夾工作變得十分輕松可靠。在加工的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)處理好工件的超程問(wèn)題。在加工過(guò)程中，可以通過(guò)分段加工的方式進(jìn)行，在分段加工的基礎(chǔ)之上，可以先采用夾具進(jìn)行裝夾，待到過(guò)程完成之后，從定位銷中的退出。當(dāng)螺栓被松開(kāi)，將沒(méi)有進(jìn)行加工的那一段挪過(guò)來(lái)，加上定位銷。將螺栓擰緊，再開(kāi)始加工。此時(shí)，工件太長(zhǎng)的問(wèn)題便迎刃而解。

而從材料力學(xué)的理論來(lái)看，物件受力總會(huì)產(chǎn)生變形，作用力F與其作用下產(chǎn)生的變形量y稱為物體剛度。從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，物體的剛度便是使得工件變形的力。如下公式：

Y=（FyL2）＼（48EI）

從該公式中可以看出，工件的變形位移則意味著工件的加工尺寸將受到影響，變形尺寸越大，變動(dòng)越大。因此，在加工過(guò)程中，控制切削的徑向進(jìn)給量十分重要。

4 加工工件安裝程序

首先，在夾具的長(zhǎng)槽中將工件安裝，對(duì)定位銷進(jìn)行安裝，將壓板對(duì)夾具壓好，對(duì)螺栓進(jìn)行擰緊。其次，在對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行操作過(guò)程中，要對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行編制，然后進(jìn)行挖槽，然后鉆孔工作正常進(jìn)行。最后，上述步驟完成之后，將螺栓松開(kāi)，將定位銷退出來(lái)，選擇工件沒(méi)有加工的一端，在特定的位置進(jìn)行安裝。將螺栓擰緊之后，再將上述程序重復(fù)進(jìn)行。將夾具進(jìn)行加工后，通過(guò)實(shí)踐，能夠達(dá)到很好的效果，使得加工效率不斷提高。加工時(shí)，不管是槽的精度還是孔的精度，能夠達(dá)到技術(shù)要求，而鉆孔的誤差也比較小，得到了很多客戶的歡迎。

5 效果評(píng)價(jià)

生產(chǎn)過(guò)程中，可以應(yīng)用這種夾具，使得整個(gè)加工精度能夠得到保證。同時(shí)能夠在很大程度上對(duì)裝夾的速度得以提高，使得生產(chǎn)效率能夠提高。此時(shí)，將夾具改進(jìn)之前和改進(jìn)之后的效果變化進(jìn)行對(duì)比，選取的零件有3000個(gè)?？梢员憩F(xiàn)為以下幾個(gè)方面，第一，按照以前的加工方法，一次只能裝夾一件，而一天只能生產(chǎn)七八件工件；加工工件比較長(zhǎng)，容易出現(xiàn)超程問(wèn)題，此時(shí)需要重新拆裝才能夠完成該工件；加工的比較長(zhǎng)，以3000個(gè)工件為例，則需要加工十個(gè)月以上。第二，改進(jìn)之后的夾具，裝夾工件一次性可以達(dá)到4個(gè)，達(dá)到生產(chǎn)總數(shù)達(dá)到40件；加工過(guò)程可以分段進(jìn)行。工件通過(guò)較快的速度進(jìn)行定位，這種定位方法能夠使得超長(zhǎng)工件的超程問(wèn)題得以解決。

6 結(jié)語(yǔ)

在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中，批量加工這種情況也更為突出。處理批量生產(chǎn)零件時(shí)，由于零件的形狀不同，在裝夾過(guò)程中，會(huì)遇到各種問(wèn)題。所以在設(shè)計(jì)機(jī)床夾具時(shí)，需要按照零件的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還要對(duì)夾具進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使得生產(chǎn)出的零件嫩鞏固滿足質(zhì)量和技術(shù)要求，使得生產(chǎn)成本能夠不斷降低。

參考文獻(xiàn)：

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