機(jī)械加工中工裝夾具的設(shè)計及其價值研究

摘 要：“中國制造”已經(jīng)遍布全球各地，我國作為制造大國，近些年制造業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展前景也是一片大好。工裝夾具是機(jī)械加工中不可或缺的部分，加工時通過工裝夾具將零件和機(jī)床有效的連接起來，使加工過程順利完成。在加工前明確零件所需的夾持方式，選擇合適的工裝夾具，可以有效提高零件的加工效率，保障加工精度，減少材料浪費，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本，給機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展帶來積極的影響。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工;工裝夾具;定位設(shè)計;價值研究

1.引言

機(jī)械加工過程中，工裝夾具是必不可少的部分，對于零件加工具有重要的作用。首先，工裝夾具能夠保證工件在正確的、利于加工的位置上，通過工裝夾具的使用可以降低零件的不合格率，有利于控制生產(chǎn)成本。現(xiàn)階段的機(jī)械加工趨勢正朝著高效率和高精度的方向快速發(fā)展，這不但要求操作工人有豐富的加工經(jīng)驗，機(jī)床設(shè)備有更高的加工精度，而且還需要可靠的工裝夾具。因此，機(jī)械加工中工裝夾具的設(shè)計及其價值研究是非常有必要的。

2.現(xiàn)代化工裝夾具的發(fā)展方向

2.1標(biāo)準(zhǔn)化

工裝夾具的設(shè)計并不是隨心所欲的，現(xiàn)階段的工裝夾具設(shè)計需要參照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的要求執(zhí)行，使相同種類的工裝夾具具有互換性，達(dá)到產(chǎn)品加工時互換使用的目的。工裝夾具的標(biāo)準(zhǔn)化有利于工裝成本的控制，提高操作工人的工作效率，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期。

2.2精密化

隨著社會的發(fā)展，人們對產(chǎn)品精度的需求也在不斷提高。要想提高產(chǎn)品的精度，提升工裝夾具的精度是其中的重要部分，只有工裝夾具的使用誤差遠(yuǎn)小于零件要求的公差，才能順利生產(chǎn)出滿足高精度要求的產(chǎn)品。

2.3高效化

隨著精益化生產(chǎn)理念的推出，工裝夾具的發(fā)展方向也不再局限于零件和機(jī)床的連接固定，而是轉(zhuǎn)向提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率、降低工裝夾具的使用難度、降低產(chǎn)品加工難度等方面。因此這些年自動化夾具、快速夾具和專用生產(chǎn)工裝的需求量迅猛上升[1]。例如車床使用的快速自定心卡盤和銑床使用的快換底板，能夠快速定位零件中心，有效地提升了零件的裝夾速度，提高產(chǎn)品加工效率，實現(xiàn)工裝夾具的高效化。

2.4柔性化

所謂柔性化就是使用穩(wěn)定的調(diào)整及組合的辦法確保工裝夾具能夠滿足不同的加工過程要求。機(jī)械加工過程中有許多不確定性，在加工過程中出現(xiàn)的意外狀況也比較多，為了更加適應(yīng)當(dāng)前機(jī)械加工模式和機(jī)械加工發(fā)展，需要考慮將工裝夾具向著柔性化的方向發(fā)展，將原本整體結(jié)構(gòu)改為分體式結(jié)構(gòu)，使夾具的結(jié)構(gòu)具有一定的可調(diào)整性。

3.機(jī)械加工中工裝夾具設(shè)計要求

在機(jī)械加工過程中，需要不斷地提高加工精度和加工效率，工裝夾具的作用也是很明顯的，必須使工裝夾具與產(chǎn)品匹配協(xié)調(diào)，這樣可以有效保證產(chǎn)品加工過程的可靠性和產(chǎn)品批量的穩(wěn)定性，盡最大可能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，完成產(chǎn)品交付的進(jìn)度要求。工裝夾具的設(shè)計需要科學(xué)的方法，一切以產(chǎn)品為重。首先，在設(shè)計工裝夾具過程中需要考慮被加工部位是否能夠完整的展現(xiàn)。機(jī)械加工過程中工裝夾具不能與刀具的走刀路線產(chǎn)生干涉，避免刀具與工裝夾具碰撞給兩者帶來損壞，同時也避免了加工過程中的二次裝夾，保證零件的加工精度。其次，保證零件的安裝方位與機(jī)械加工設(shè)備的坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)方向一致。也就是說工裝夾具的安裝方向盡量靈活，可調(diào)整性要強(qiáng)，能夠靈活的根據(jù)機(jī)床設(shè)備的需求調(diào)整方向。再次，機(jī)械加工時會產(chǎn)生不同強(qiáng)度的振動，這是無法避免的，但是零件加工又必須達(dá)到精度要求，這就要求工裝夾具具有良好的機(jī)械性能，例如：強(qiáng)度、剛度，有效保證產(chǎn)品在加工過程中的穩(wěn)定性，保證產(chǎn)品質(zhì)量，同時避免工裝夾具的過快損耗，影響產(chǎn)品生產(chǎn)的正常進(jìn)行。最后，工裝夾具屬于機(jī)械加工中的輔助用具，因此在使用過程中應(yīng)該注意符合使用要求，它的作用就是使機(jī)械加工簡便化，使產(chǎn)品的加工精度得到有效保證。工裝夾具的設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循這一理念，簡約而又方便使用，便于產(chǎn)品加工成型，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，節(jié)省加工時間和生產(chǎn)成本。

4.工裝夾具設(shè)計基本原理

4.1工裝夾具的分類

夾具一般可以分為通用夾具、專用夾具、組合夾具三種。通用夾具適合于一般的機(jī)械加工，通用性比較高。通用夾具能夠滿足多種產(chǎn)品的機(jī)械加工，例如常見的車床卡盤、鉆床分度盤，這些通用夾具可用范圍廣，適合于單件加工及小批量產(chǎn)品生產(chǎn)。專用夾具一般是針對一種或某一系列產(chǎn)品而設(shè)計的，這種夾具與產(chǎn)品的貼合度高，使用目的明確，對完成產(chǎn)品生產(chǎn)和提高生產(chǎn)效率起到十分重要的作用，適用于同種產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。但是專用夾具的設(shè)計和制造成本比較高，在選擇使用專用夾具時需要考慮成本問題[2]。組合夾具相比于前兩種夾具更加靈活的特點，它可以根據(jù)產(chǎn)品的形狀和加工類型進(jìn)行組合使用，組合夾具中使用的夾具大多數(shù)可以重復(fù)使用，適用于多種零件加工使用，在現(xiàn)代機(jī)械加工中使用比較廣泛，也得到了一致的認(rèn)可。

4.2工裝夾具設(shè)計基本原理

工裝夾具的設(shè)計是源于產(chǎn)品的需求，在設(shè)計時需要了解產(chǎn)品的定位精度、機(jī)床的慣性、加工過程中的切削力等進(jìn)而確定夾具的定位精度。不同產(chǎn)品使用的加工方式、加工部位各不相同，在加工前需要一一確定。工裝夾具的設(shè)計目的在于固定產(chǎn)品、便于加工。在設(shè)計工裝夾具時，需要確定產(chǎn)品的加工部位和加工余量，保證產(chǎn)品能夠順利裝夾。在工裝夾具的使用、發(fā)展歷程中，它的重要性一點點被關(guān)注：能夠切實影響到產(chǎn)品的加工精度，影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。夾具定位涉及到產(chǎn)品和機(jī)械設(shè)備，產(chǎn)品相對于機(jī)床的定位主要靠夾具來實現(xiàn)，工裝夾具在將零件定位后，應(yīng)該保證有足夠的夾緊力，能夠?qū)a(chǎn)品固定在應(yīng)有的位置上，使其能夠?qū)箼C(jī)床的振動、切削力等，保證零件加工過程平穩(wěn)進(jìn)行，確保加工后的產(chǎn)品符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

5.工裝夾具設(shè)計的其他要求

5.1采用科學(xué)的夾具夾緊形式

工裝夾具的作用有定位、夾緊等，產(chǎn)品在被工裝固定后會承受來自刀具的切削力，因此在設(shè)計過程必須保證夾具具有足夠的夾緊力，確保產(chǎn)品能夠被固定牢靠，不會發(fā)生脫落或者偏移等情況。在產(chǎn)品加工中需要給定合理的進(jìn)給速度和切削深度，減少因切削力過大引起的工裝夾持不穩(wěn)定。工裝夾具夾緊過程不能僅考慮夾緊，不能用力過猛，否則會對產(chǎn)品造成不可修復(fù)的損傷，違背了工裝夾具的使用初衷[3]。另外，可以選擇聯(lián)動夾緊的方式進(jìn)行產(chǎn)品夾緊，這樣可以同步固定多個產(chǎn)品零件，提升產(chǎn)品加工效率。

5.2輔助標(biāo)準(zhǔn)的使用

在產(chǎn)品機(jī)械加工中一般采用設(shè)計基準(zhǔn)或者裝配基準(zhǔn)作為加工基準(zhǔn)，這樣可以提高被加工表面的加工精度，使產(chǎn)品容易達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求，這種加工定位一般都是約定俗成的。但是部分產(chǎn)品在加工時無法使用設(shè)計基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)，為了完成產(chǎn)品加工，就必須選用新的定位標(biāo)準(zhǔn)完成產(chǎn)品生產(chǎn)，這一類的基準(zhǔn)一般可以稱之為輔助基準(zhǔn)。

6.結(jié)束語

機(jī)械加工發(fā)展伴隨著社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷進(jìn)步，為了滿足不同場景的需求，需要不斷提高產(chǎn)品的加工精度，這對工裝夾具的要求也就日益提高。因此必須使用可靠的工裝夾具。首先，分析產(chǎn)品的加工過程，了解產(chǎn)品的加工精度和定位精度，進(jìn)而確定工裝夾具的定位精度，其次，可以選擇不同的定位方式控制產(chǎn)品的自由度，確保產(chǎn)品在夾具的固定下能夠穩(wěn)定、牢靠，能夠全方位的提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量，使我國的制造水平得到進(jìn)一步的提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]敬恒星.機(jī)械加工中工裝夾具的定位設(shè)計研究[J]. 基層建設(shè).2018（20）.

[2]張險峰，魯卓.機(jī)械加工中的工裝夾具定位設(shè)計方法分析[J]. 基層建設(shè)2018（21）.

[3]盧立強(qiáng).試論機(jī)械加工中的工裝夾具定位設(shè)計[J].中國西部科技.2019（21）.

作者簡介：

王敬博（1992.07）男、滿族、遼寧省錦州市北鎮(zhèn)市、本科學(xué)歷、助理工程師、機(jī)械制造方向.