工裝夾具在生產(chǎn)中的應(yīng)用

楊林　潘永紅　邱添

摘要：工裝夾具是加工時(shí)用來(lái)迅速緊固工件，使機(jī)床、刀具、工件保持正確相對(duì)位置的工藝裝置。應(yīng)用機(jī)床夾具，有利于保證工件的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動(dòng)條件，保證安全生產(chǎn)；有利于擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用”。

關(guān)鍵詞：基準(zhǔn) 定位 夾緊 精度 快捷

一、工裝的基本要求

基準(zhǔn)：工裝的基準(zhǔn)必須與零件的加工基準(zhǔn)一致。

定位：零件在工裝中必須準(zhǔn)確定位，保證加工時(shí)準(zhǔn)確有效。

夾緊：工裝對(duì)零件夾緊時(shí)，零件的受力必須均勻，零件不能產(chǎn)生變。

二、實(shí)際生產(chǎn)中的機(jī)加零件現(xiàn)狀分析

實(shí)際生產(chǎn)中的一些機(jī)加零件，由于其本身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，要么形狀復(fù)雜。加工中難以準(zhǔn)確定位基準(zhǔn)、零件易變形、加工精度高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)；要么零件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但是批量極大，機(jī)床占用率高。為了保證零件的加工質(zhì)量，提高零件的加工效率，縮短加工周期，使用符合零件本身加工特性的工裝夾具。對(duì)于零件的加工具有非常重要的作用。

三、零件加工中工裝基準(zhǔn)的確立

（一）根據(jù)零件實(shí)際情況確立工件基準(zhǔn)。一些機(jī)加零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工中的基準(zhǔn)確定較為困難，零件的尺寸、形狀、位置公差相互牽連，裝夾時(shí)必須從零件的基準(zhǔn)、定位、精度等多方面考慮各因素對(duì)工藝加工條件的影響。每種零件工裝的使用，往往都是從該零件的加工實(shí)際需要出發(fā)，充分兼顧了零件基準(zhǔn)、定位和夾緊方式的選取，對(duì)零件在尺寸精度、形狀位置精度的影響，能夠較為合理的保證零件的工藝要求。

（二）利用工裝轉(zhuǎn)換零件加工基準(zhǔn)的零件。某些零件的基準(zhǔn)屬于虛基準(zhǔn)，即不能直接測(cè)量的基準(zhǔn)。這些基準(zhǔn)在加工中往往需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這就必須通過(guò)工裝將零件的基準(zhǔn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。例如圖l所示支架，該零件屬于支撐件，其精度要求較高，形狀復(fù)雜，剛度差。支架的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)如圖一所示的A基準(zhǔn)，在加工中無(wú)法直接測(cè)量，只能以參考基準(zhǔn)的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換?？紤]到零件在粗加工后外形均預(yù)留余量，無(wú)法作為精基準(zhǔn)使用。因此使用半精加工中已加工完成的中間支撐筋（B基準(zhǔn)）作為精加工基準(zhǔn)使用。這樣才能保證零件在多處加工中的基準(zhǔn)一致，保證了零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。

四、工裝、工件的定位

定位可分為工裝對(duì)設(shè)備（機(jī)床）的定位和零件對(duì)工裝的定位。工裝對(duì)設(shè)備的定位是確定工裝與設(shè)備的相對(duì)位置。放置時(shí)必須考慮以下因素對(duì)工裝安裝位置的影響：

1.數(shù)控機(jī)床所具有的12個(gè)自由度，即：+X、+Y、+Z、-X、-Y、-Z、+A、+B、+C、-A、-B、-C。保有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的數(shù)控機(jī)床最少具有八個(gè)自由度，即+X、+Y、+Z、-X、-Y、-Z、+C、-C。2.工裝的放置不能影響這些自由的運(yùn)轉(zhuǎn)。3.機(jī)床主軸與工作臺(tái)相對(duì)位置，防止加工時(shí)主軸與工作臺(tái)過(guò)于接近導(dǎo)致碰撞的危險(xiǎn)。4.刀具的長(zhǎng)度對(duì)所加工零件精度的影響，避免由于刀具過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致剛性差，從而在加工中產(chǎn)生振動(dòng)、讓刀等缺陷：同時(shí)也避免刀具長(zhǎng)度不夠而導(dǎo)致的碰撞危險(xiǎn)。5.工裝應(yīng)盡量置于工作臺(tái)中心，避免因工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)精度對(duì)零件加工精度的影響。

零件在工裝中定位，即構(gòu)成工件在工裝中的位置，因保證下列因素：①工件在工裝中的位置，不能影響刀具對(duì)工件的加工。②工件在工裝中的位置，應(yīng)保證在加工中工裝不受到影響。③工件應(yīng)能快速、準(zhǔn)確的裝入工裝，保證加工效率，提高加工有效時(shí)間。④工件的位置應(yīng)考慮加工要求。由于工件精度的要求，在加工時(shí)一般均采用一次裝夾，多面加工，減少零件重復(fù)裝夾定位所引起的誤差。

五、工裝的夾緊

工裝夾緊時(shí)應(yīng)保證零件各部分受力均勻，零件不產(chǎn)生變形。夾緊力不會(huì)對(duì)加工應(yīng)力產(chǎn)生影響。一些大批量零件的生產(chǎn)，更需要工裝來(lái)保證零件的加工效率，增加有效加工時(shí)間，減少機(jī)床占有率。

六、運(yùn)用工裝加工零件實(shí)例

工裝在保證精度和一次裝夾多面加工中的應(yīng)用

以圖一支架為例，對(duì)工件在工裝中位置的確定，對(duì)加工的便捷性、加工的效率、加工精度等方面來(lái)加以說(shuō)明。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們采用臥式加工中心來(lái)加工零件，可以一次裝夾后進(jìn)行多面加工。

（1）工裝在臥式加工中心的定位。圖四所示為工裝在臥式加工中心的位置：

（2）工件在工裝中的定位

①加工支架工藝流程

Ⅰ支架的精度：支架上、下兩組各16個(gè)9.5+0.1+0.04mm缺口的對(duì)稱度0.04mm。各缺口間距9.9±0.05mm。

Ⅱ加工準(zhǔn)備：由于缺口的尺寸公差、形位公差較高，零件基準(zhǔn)面的平面度，對(duì)邊平行度和鄰邊垂直度均有要求。在精加工前，對(duì)零件上、下面及A面進(jìn)行了磨削加工，要求各面平面度0.03mm、對(duì)邊平行度0.03mm、鄰邊垂直度0.03mm。

Ⅲ工藝示意圖：首先為保證尺寸精度及形位公差要求。兩組32個(gè)缺口必須一次裝夾加工；其次，為提高加工效率，減少裝夾次數(shù)，其它各面也應(yīng)在此次裝夾中加工。

Ⅳ結(jié)論：在兼顧加工精度和加工效率后。加工中的工裝夾具應(yīng)能保證零件在具有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的臥式加工中心上能夠一次加工出四個(gè)面。

②圖三是滿足以上要求后，支架的工裝及工件爆炸圖，其中：I定位塊用螺釘緊固在工裝底座的B面上。支架的A面與工裝底座B面齊平，由定位塊及螺釘限制Y向自由度，保證Y向定位精度。

Ⅱ定位銷2用于限制X向自由度，通過(guò)支架中間筋的位置來(lái)保證X向定位精度。

Ⅲ工裝的底座及壓板平面均經(jīng)過(guò)磨削，平面度0.01，能保證與零件的上、下表面充分接觸。

Ⅳ由于工裝底座與壓板和零件上、下面接觸較好，在用緊固螺栓上緊時(shí)，壓板與零件上表面受力能夠得到分散，受力較為均勻。

Ⅴ定位銷1的作用是保證壓板能夠在裝夾時(shí)及時(shí)定位。

Ⅵ定位板可在零件夾緊后將螺釘旋松，定位板橫放，不影響零件加工。加工下一個(gè)零件時(shí)只要將定位板豎直，旋緊螺釘即可。

（3）通過(guò)工裝夾具在支架應(yīng)用可以看出：

①工裝的應(yīng)用，在加工時(shí)充分保證了零件的精準(zhǔn)定位需要，使得每次零件裝夾都能達(dá)到基準(zhǔn)一致的要求。②以工裝的精度為保障，保證了加工時(shí)的精度要求。③通過(guò)工裝實(shí)現(xiàn)了一次裝夾加工多面的要求，大大提高了加工精度和加工效率，減少了多次裝夾產(chǎn)生的各種誤差對(duì)零件的影響，同時(shí)也極大的節(jié)省了裝夾時(shí)間。④工裝與零件的接觸面較大，很大程度上消除了夾緊力導(dǎo)致的零件變形。

七、結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，由于技術(shù)的發(fā)展，各類低剛度（薄壁類）、結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件的應(yīng)用越來(lái)越多，而這類零件的自身特點(diǎn)往往存在著諸多較差的工藝性能，如缺乏可靠的定位基準(zhǔn)，裝夾難度大，夾緊時(shí)易變形等缺陷。這就使得工裝夾具在機(jī)械加工中的地位越來(lái)越高，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保等方向發(fā)展的帶動(dòng)下。夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)等方向發(fā)展。