淺談傳統(tǒng)工裝向數(shù)控轉(zhuǎn)變的研究

馬術(shù)飛 梁正杰

摘 要：隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控設(shè)備規(guī)模不斷的擴(kuò)大，數(shù)控加工逐漸取代了傳統(tǒng)加工，在數(shù)控車床上加工零件非常普遍，加工零件所使用的工裝夾具特別多，工裝夾具是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，本文針對(duì)傳統(tǒng)的工裝夾具進(jìn)行改進(jìn)，提高零件的尺寸精度和位置精度，縮短了裝夾找正的時(shí)間。針對(duì)盤(pán)類零件進(jìn)行工裝夾具的設(shè)計(jì)分析，從零件圖分析、工藝分析、夾具設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;工裝夾具;設(shè)計(jì);改進(jìn)措施

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控加工相關(guān)技術(shù)逐漸成熟，對(duì)數(shù)控機(jī)床的性能指標(biāo)也提出了更高的要求。數(shù)控機(jī)床作為一種自動(dòng)化加工型的機(jī)床，主要用于加工各類復(fù)雜的零件設(shè)備。其生產(chǎn)效率、生產(chǎn)自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)周期短，因此被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。工裝夾具是運(yùn)行數(shù)控機(jī)床時(shí)，用于加緊固定加工物品，確保其定位效果。高效合理的工裝夾具設(shè)計(jì)方案，能更大限度確保數(shù)控銑床自身性能的發(fā)揮，因此有效設(shè)計(jì)工裝夾具是保證數(shù)控機(jī)床順利運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)之一。

然而，由于在設(shè)計(jì)工裝夾具過(guò)程中，往往會(huì)受到各種外界因素的影響，加上設(shè)計(jì)過(guò)程中自身存在的操作問(wèn)題，都會(huì)導(dǎo)致工裝夾具設(shè)計(jì)結(jié)果達(dá)不到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的工裝夾具設(shè)計(jì)方法已逐漸被淘汰，當(dāng)前只有結(jié)合實(shí)際加工需求以及數(shù)控機(jī)床的性能要求，有針對(duì)性改進(jìn)工裝夾具設(shè)計(jì)，才能真正設(shè)計(jì)出符合需求的工裝夾具，更好地滿足數(shù)控機(jī)床技術(shù)革新的需要。

一、傳統(tǒng)工裝夾具的特性

（一）傳統(tǒng)設(shè)備在加工零件所需要的工裝夾具分為專用工裝及組合工裝，傳統(tǒng)專用工裝所使用的鏈接方式與機(jī)床主軸鏈接，通過(guò)主軸錐孔內(nèi)安裝一個(gè)圓錐心棒，起到軸向定位的作用。

傳統(tǒng)工裝的定位方法，決定了工裝在裝卸不方便，并且笨重。傳統(tǒng)設(shè)備已經(jīng)使用有50年左右，設(shè)備老化精度達(dá)不到零件尺寸要求，對(duì)操作者技能水平要求特別高，并且隨著數(shù)控設(shè)備的增加，傳統(tǒng)設(shè)備淘汰，傳統(tǒng)工裝在數(shù)控設(shè)備中不能使用，影響到零件生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)。

（二）組合夾具又稱為“積木式夾具”，它由一系列經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、功能各異、規(guī)格尺寸不同的夾具元件組成，可以根據(jù)加工要求，象“搭積木”一樣，快速拼裝出零件所需的夾具。組合夾具由于多個(gè)元件拼裝組合到一起，累計(jì)誤差影響到零件精度，不能滿足尺寸要求。操作者在加工過(guò)程中，不斷的調(diào)節(jié)工裝位置，以保證零件的尺寸精度， 調(diào)節(jié)過(guò)程漫長(zhǎng)并且復(fù)雜，直接影響到零件的加工效率并且還會(huì)出現(xiàn)廢品。組合夾具在裝卸零件受位置的影響，裝卸零件不方便。組合夾具的剛性差，加工過(guò)程中強(qiáng)度差，加工零件切削速度慢，零件表面質(zhì)量差。

二、數(shù)控機(jī)床工裝夾具設(shè)計(jì)的具體要求

設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床工裝夾具前，需要對(duì)數(shù)控機(jī)床的精準(zhǔn)度、運(yùn)行效率、生產(chǎn)周期等方面，進(jìn)行綜合性的分析考慮，要根據(jù)實(shí)際具體需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保工裝夾具的質(zhì)量與有效性。傳統(tǒng)工裝夾具設(shè)計(jì)的定位效果與夾緊作用較差，難以滿足數(shù)控銑床的運(yùn)行需求，正逐漸被市場(chǎng)淘汰。隨著數(shù)控加工技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)工裝夾具的設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。因此我們?cè)O(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床工裝夾具時(shí)，需要綜合考慮數(shù)控機(jī)床各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)還需遵循工裝夾具的設(shè)計(jì)原則與要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（一）夾具開(kāi)敞程度

隨著數(shù)控機(jī)床應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，其加工的產(chǎn)品類型也隨之增多，其中不乏一些規(guī)模較大的工業(yè)產(chǎn)品。相應(yīng)的，數(shù)控機(jī)床工裝夾具的開(kāi)敞程度也需要隨之?dāng)U大。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的加劇開(kāi)敞程度小，對(duì)物品的固定程度與夾緊狀態(tài)較差，難以滿足機(jī)床的運(yùn)行需求。在注重加劇開(kāi)敞程度設(shè)計(jì)時(shí)還需要確保夾具與加工的部件截面保持足夠的寬度，在最大限度開(kāi)敞的同時(shí)不影響加工，避免加工損壞現(xiàn)象。同時(shí)，夾具在機(jī)械操作過(guò)程中，盡量減少與部件接觸的面積范圍，以免與內(nèi)部刀具或其他部件發(fā)生碰撞，干擾機(jī)械運(yùn)行。

（二）零件安裝方位及準(zhǔn)確度

工裝安裝的方位與方法的不同，都會(huì)直接影響著機(jī)床的正常運(yùn)行。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)工裝夾具時(shí)，需要仔細(xì)確認(rèn)正確的安裝方式，避免因安裝失誤而產(chǎn)生嚴(yán)重后果。找正安裝夾具定位面。零件安裝是設(shè)計(jì)工裝夾具的重要步驟，需要操作人員引起重視。

（三）夾具剛性、穩(wěn)定性、精準(zhǔn)性

在設(shè)計(jì)工裝夾具時(shí)，需要考慮其穩(wěn)定性、剛性以及精準(zhǔn)性的問(wèn)題。夾具需要有良好的剛性、穩(wěn)定性，確保精準(zhǔn)程度高，才能更好確保固定夾緊點(diǎn)位置，避免在加工過(guò)程中更換夾具。事實(shí)上，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，因夾具剛性或穩(wěn)定性、精準(zhǔn)性問(wèn)題，而更換夾緊點(diǎn)或夾具，都會(huì)對(duì)機(jī)械運(yùn)行的效率造成影響，降低夾具定位精度。因此，在設(shè)計(jì)工裝夾具時(shí)需要加強(qiáng)對(duì)夾具剛性、穩(wěn)定性與精度的重視，重點(diǎn)設(shè)計(jì)夾緊點(diǎn)的更換方式，避免因夾緊點(diǎn)或夾具問(wèn)題而更換夾具的現(xiàn)象發(fā)生，確保工件或夾具定位精度。

三、夾具改造方案

傳統(tǒng)工裝錐度與普通設(shè)備主軸配合，已達(dá)到定位固定作用，通過(guò)對(duì)普通工裝聯(lián)接方式的研究發(fā)現(xiàn)，普通工裝由夾具定位和夾具體兩部分，通過(guò)螺釘聯(lián)接固定在一起，去除定位裝置，可以改變夾具的聯(lián)接方法，與數(shù)控機(jī)床主軸聯(lián)接。夾具體還可以再次利用，重新制作成符合數(shù)控設(shè)備的夾具。

（一）數(shù)控車主軸聯(lián)接方法

數(shù)控車配備的主軸都是液壓主軸聯(lián)接，通過(guò)查閱相關(guān)資料，掌握數(shù)控車主軸結(jié)構(gòu)，過(guò)渡盤(pán)一端與主軸聯(lián)接，另一端與夾具體聯(lián)接，與主軸聯(lián)接以主軸錐度為定圓心，端面孔作為固定安裝孔。在過(guò)渡盤(pán)正面加工兩個(gè)精度定位孔，通過(guò)銷子聯(lián)接夾具體，保證聯(lián)接在一起的定位精度。

普通工裝夾具體安裝在過(guò)渡盤(pán)上。為保證普通夾具體與過(guò)渡盤(pán)的精度，需對(duì)夾具體軸向定位孔和接觸面重新加工，統(tǒng)一定位基準(zhǔn)。在夾具體上與過(guò)渡盤(pán)相同位置加工兩個(gè)精度孔。兩個(gè)配合在一起，減少多元件組合在一起，提高定位精度。經(jīng)過(guò)改造的夾具，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)論證，完全滿足數(shù)控加工，符合數(shù)控設(shè)備性能及安全要求。

四、應(yīng)用效果

通過(guò)對(duì)普通夾具改造為數(shù)控設(shè)備夾具，解決了普通夾具的利用，減少傳統(tǒng)工裝的浪費(fèi)。傳統(tǒng)工裝的現(xiàn)有種類約500余種，轉(zhuǎn)化成果可以應(yīng)用到這些工裝，節(jié)約成本約100萬(wàn)元，并且提高零件的加工效率和加工質(zhì)量。

五、結(jié)束語(yǔ)

高效合理的工裝夾具，能夠更有效的發(fā)揮數(shù)控設(shè)備的運(yùn)行性能，根據(jù)具體的要求不斷改進(jìn)和完善，不斷研究更合理的設(shè)計(jì)出便捷實(shí)用、靈活的夾具，從而降低勞動(dòng)者強(qiáng)度和生產(chǎn)安全，提高數(shù)控設(shè)備的效率。

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