關(guān)于數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計(jì)的探討*

王 琛

（西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710003）

在數(shù)控銑床中，工裝夾具因其自身特有的優(yōu)勢發(fā)揮了重要作用。 因此，可以這樣說，“沒有工裝夾具，數(shù)控銑床作用便不能夠得到有效發(fā)揮”。 同時(shí)，還可能會(huì)在一定程度上限制工件生產(chǎn)質(zhì)量和效率的提升。 就目前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢來看，正處在轉(zhuǎn)型關(guān)鍵階段，在國家相關(guān)發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃影響下，制造業(yè)也得到了迅猛發(fā)展。 如果仍然采取傳統(tǒng)夾具，將可能會(huì)限制企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展，導(dǎo)致其無法在激烈市場競爭中取得優(yōu)勢。 為此，在今后工作中，制造企業(yè)相關(guān)工作人員必須要充分認(rèn)識(shí)到夾具功能改進(jìn)所產(chǎn)生的積極作用。 從整個(gè)行業(yè)發(fā)展規(guī)劃角度出發(fā)，進(jìn)行綜合性考慮，從而為企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)[1]。

1 數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容

1.1 從設(shè)計(jì)任務(wù)單角度出發(fā)

在開展數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計(jì)工作時(shí)，必須要充分認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)任務(wù)單在此過程中所產(chǎn)生的積極作用，并以此為基礎(chǔ)，對于夾具的夾緊程度、工件定位等內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃。 需要確保全體設(shè)計(jì)人員都能夠?qū)ぜ庸ば枨笥兄浞至私猓瑥亩行Ы档透鞣N不必要麻煩的發(fā)生。 這種夾具設(shè)計(jì)除了需要滿足具體和實(shí)際工作需求，還要符合國家部門相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)對其所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)等。 設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合多方面影響因素，進(jìn)行綜合性考慮，提升企業(yè)生產(chǎn)速度和經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 零件安裝方位和數(shù)控機(jī)床編程坐標(biāo)系保持較高一致性

從二者一致性角度來看，其主要強(qiáng)調(diào)的是在設(shè)計(jì)工作中，需要對夾具進(jìn)行不定項(xiàng)安裝設(shè)計(jì)，從而使得數(shù)控機(jī)床和零件定位面之間能夠?qū)崿F(xiàn)互相轉(zhuǎn)換的目的[2]。

1.3 加強(qiáng)安全管理

在開展任何一項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)，都需要充分考慮到安全因素對其所產(chǎn)生的影響。 因此，在數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計(jì)工作中，也需要將安全作為工作重點(diǎn)內(nèi)容和核心內(nèi)容。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行相關(guān)操作時(shí)，需要盡可能提升設(shè)計(jì)活動(dòng)安全性。在此過程中，尤其要注意一些旋轉(zhuǎn)部位在設(shè)計(jì)時(shí)，需要借助到一些防護(hù)性部件的作用，防止在夾具設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)安全事故。 同時(shí)，對于相關(guān)工作人員來講，需要為其進(jìn)行安全教育和培訓(xùn)，讓他們能夠?qū)υO(shè)計(jì)活動(dòng)中潛在的各種安全因素有所了解，并做好相應(yīng)防范舉措，以此來保障設(shè)計(jì)工作有序開展。

2 數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計(jì)需要著重考慮的問題

2.1 充分發(fā)揮出準(zhǔn)確原始工藝文件支持的積極作用

在開展正式設(shè)計(jì)工作之前，設(shè)計(jì)人員需要對整個(gè)設(shè)計(jì)活動(dòng)中可能會(huì)運(yùn)用到的各種工序坐標(biāo)圖、被修改后的工序坐標(biāo)圖有著充分了解。 具體來講，工序坐標(biāo)圖主要指的是一種程序原點(diǎn)、起刀點(diǎn)和走刀路線的確定。 其中，需要將工件結(jié)構(gòu)形狀和具體加工定位作為確定依據(jù)，對其位置進(jìn)行明確。 同時(shí)，還需要在設(shè)計(jì)圖中，對零件加工位置、起刀位置和走刀路線等位置進(jìn)行標(biāo)注處理，從而為后期工作有序開展提供充足保障。 從工序坐標(biāo)修正圖繪制的積極作用來看，其就是從機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)和工件坐標(biāo)系統(tǒng)之間的聯(lián)系角度出發(fā)，所進(jìn)行的各種設(shè)計(jì)。 借助系統(tǒng)性、科學(xué)性設(shè)計(jì)圖紙的積極作用，能夠?yàn)閵A具安裝位置進(jìn)行明確，讓工作人員能夠?qū)φ麄€(gè)安裝過程有所了解，對于各種基點(diǎn)性位置、程序原點(diǎn)、定位基準(zhǔn)尺寸有所了解，從而有效提升設(shè)計(jì)效率和工件安裝效率。

2.2 盡可能提升工件加工精度

在進(jìn)行數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計(jì)時(shí)，還需要考慮到工件定位精度和安全穩(wěn)定性隨其所產(chǎn)生的影響。 為了在最大程度上保障夾具聯(lián)系表面獲得較高的耐磨性，并提高其形狀精度，可以借助到傳感器或者檢驗(yàn)儀表的積極作用，將其固定在夾具底座位置，進(jìn)行安全裝處理。 若想有效提升各種夾具敞開性能、加工孔的垂直度還需要借助到工作臺(tái)的積極作用，對其進(jìn)行精準(zhǔn)移位，并借助到剛性良好的刀具，提升夾具的生產(chǎn)性能。 為此，從該方面角度出發(fā)，可以看到道具系統(tǒng)剛度提升對于數(shù)控銑床工裝夾具精度所產(chǎn)生的重大影響[3]。

2.3 著重提高加工效率

在開展設(shè)計(jì)活動(dòng)中，可以借助到一些通用化程度高、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化工裝夾具的積極作用，將其組合成為固定數(shù)控銑床，以此來保障夾具組裝和調(diào)整效率的有效提升。從另一方面來看，這還能夠在一定程度上縮短不必要工期成本的投入，對于生產(chǎn)效率和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的穩(wěn)步提升能夠產(chǎn)生積極作用。

2.4 注意防碰撞的校核對夾具所產(chǎn)生的影響

在數(shù)控技術(shù)快速發(fā)展過程中，加工活動(dòng)時(shí)所利用到的刀具種類、數(shù)量呈現(xiàn)出了急劇增長的態(tài)勢。 因此，在這種因素影響下，會(huì)因?yàn)楦鞣N刀具性能之間的差異，導(dǎo)致夾具和刀具之間出現(xiàn)碰撞和摩擦問題。 為此，在開展正式安裝之前，便需要對工序坐標(biāo)圖中各種起刀點(diǎn)、起刀路線和相關(guān)坐標(biāo)點(diǎn)位置進(jìn)行明確，從而在最大程度上降低刀具和夾具互相干擾現(xiàn)象發(fā)生的可能性。 如果在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的問題，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際工作需求，制造出一個(gè)仿真性塑料夾具模型。 對于整個(gè)設(shè)計(jì)工作中，可能會(huì)出現(xiàn)的工件側(cè)壁凸出、凹陷、夾具與工件聯(lián)系位置進(jìn)行細(xì)致性觀察，如果有必須要的話，還可以進(jìn)行碰撞計(jì)算。 在最終加工程序中對其計(jì)算結(jié)果進(jìn)行明確，從而有效提升工件設(shè)計(jì)與安裝效率。

3 數(shù)控銑床工裝夾具的設(shè)計(jì)分析

3.1 從工件特征出發(fā)，對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)

在開展數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計(jì)時(shí)，需要將加工的工件作為研究基礎(chǔ)。 為此，從該方面特點(diǎn)來看，設(shè)計(jì)人員必須要對其所設(shè)計(jì)的工件有著充分認(rèn)識(shí)和了解。 在不同工件中，其規(guī)格、性能、各項(xiàng)參數(shù)等都會(huì)存在較大差別。 在設(shè)計(jì)工作開展之前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對工件進(jìn)行多次檢驗(yàn)，包括工件各部位的數(shù)值、材質(zhì)等相關(guān)信息。 同時(shí)，在完成檢驗(yàn)工作之后，還需要將這些信息及時(shí)登記在檔案中。 在信息化技術(shù)快速發(fā)展過程中，可以借助到互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的積極作用，對其進(jìn)行信息化數(shù)據(jù)備份處理。 這樣，如果在后期工作中出現(xiàn)了數(shù)據(jù)丟失問題，也可以在大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中及時(shí)查詢到相關(guān)信息，從而為設(shè)計(jì)工作有序開展提供充足保障。 設(shè)計(jì)人員需要對工件設(shè)計(jì)中所利用到的各種加工技術(shù)、 加工流程和設(shè)計(jì)進(jìn)度等內(nèi)容有著全面化認(rèn)識(shí)，在不同夾具設(shè)計(jì)時(shí)，其所需要使用的加工技術(shù)會(huì)出現(xiàn)一定差異。 有效借助到前期所獲得的各種數(shù)據(jù)，對數(shù)控銑床基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行繪制，從而有效提升工件安裝的準(zhǔn)確性。 在此過程中，需要著重考慮到工件之間距離對其所產(chǎn)生的影響。 一般來講，如果兩個(gè)工件之間距離較窄，很可能會(huì)在加工過程中出現(xiàn)相互碰撞或者拆卸工作難度加大問題；如果在加工過程中產(chǎn)生了大量碎屑，也需要對其進(jìn)行徹底清理，從而降低因其對工件精度所產(chǎn)生的影響；如果出現(xiàn)了工件之間距離過寬問題，將可能會(huì)出現(xiàn)減少工件安裝的問題。 這便會(huì)在一定程度上降低加工效益，對于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的穩(wěn)步提升產(chǎn)生負(fù)面影響。 因此，為了有效規(guī)避上述相關(guān)問題的發(fā)生，設(shè)計(jì)人員需要從實(shí)際角度出發(fā)，對于整個(gè)安裝和設(shè)計(jì)過程中可能會(huì)出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行綜合性考慮。 并以此為基礎(chǔ)，做好相應(yīng)防范舉措，從而有效提升設(shè)計(jì)圖紙的科學(xué)性和合理性，為工作效率和經(jīng)濟(jì)效益的穩(wěn)步提升提供充足保障[4]。

3.2 從工件材料角度出發(fā)，選擇合適元件

一般來講，工件夾具是由多個(gè)元件組合而成，每個(gè)元件所發(fā)揮的作用不同，對于工件在應(yīng)用過程中所產(chǎn)生的最終效果也會(huì)出現(xiàn)一定差異。 就目前應(yīng)用狀況，元件功能主要分為定位元件、夾緊元件、控制位置元件等多種形式。在加工設(shè)計(jì)中，借助到不同元件的積極作用，形成一個(gè)統(tǒng)一性夾具整體。 制造企業(yè)在進(jìn)行工件加工和設(shè)計(jì)過程中，會(huì)使用到不同規(guī)格、不同種類工件，這些工件的安裝工序有著不同要求。為此，針對上述問題，設(shè)計(jì)人員便可以借助調(diào)節(jié)夾具元件的積極作用，使得各種工件都能夠有效滿足加工需要，從而為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的穩(wěn)步提升提供充足保障[5]。

3.3 通用標(biāo)準(zhǔn)工件為制造企業(yè)加工提供便利

在工件使用過程中，因其總是會(huì)不可避免出現(xiàn)異常狀況，便需要對工件進(jìn)行定期更換。 在該背景影響下，便出現(xiàn)了可以通用的標(biāo)準(zhǔn)工件，推動(dòng)了工件的廣泛使用。 從制造企業(yè)角度來看，這也在一定程度上推動(dòng)其通用工件加工量的增長。 為此，在今后設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員還需要加強(qiáng)對通用工件測量工作的重視度。 對于各種通用性工件進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，從而為企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的有序開展創(chuàng)造有利條件。 但是從另一方面來看，雖然工件之間存在著一定的通用性特征。然而在具體應(yīng)用中，其也會(huì)存在著一定差異。如果在加工過程中出現(xiàn)了誤差較大的問題，將可能導(dǎo)致其松動(dòng)現(xiàn)象較為明顯。 為了有效避免上述問題的發(fā)生，在開展實(shí)際設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以在各個(gè)部門和元件之間借助墊圈、墊片的積極作用，降低松動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生的可能性。

3.4 根據(jù)實(shí)際需求自動(dòng)換刀

傳統(tǒng)工裝夾具多是采取人工換刀方式，這雖然能夠保障各項(xiàng)作業(yè)有序開展，但需要耗費(fèi)大量人力成本。 并且在整個(gè)換刀作業(yè)中，會(huì)因?yàn)槿藶橹饔^因素方面的影響，降低其生產(chǎn)效率，限制了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的穩(wěn)步增長。 為了降低上述因素的影響，可以借助自動(dòng)換刀裝備的積極作用。 從其影響來看，這種裝備能夠根據(jù)實(shí)際工作需求，完成自動(dòng)換刀操作[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，在社會(huì)需求不斷增長背景下，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在開展數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí)，需要從多個(gè)角度進(jìn)行思考，針對其中可能會(huì)出現(xiàn)的各種影響因素，對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而為企業(yè)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步提升奠定良好基礎(chǔ)。