淺析機床夾具的優化設計

王博

摘 要：機床夾具對于機電產品制造來說是不可或缺的工具，在機床上有著固定裝夾工件的作用，所以，機床夾具設計的優劣直接影響到到機床后續產出工件的精度以及質量。在國內實際的機床設備生產中，機床夾具的設計一直制約著機電產品的發展，怎樣解決優化機床夾具的設計問題以及成為了機床夾具設計師亟待解決的重要課題。現本文對機床夾具設計的現狀及存在的問題進行了探討。

關鍵詞：機床夾具；優化設計；定位精度

中圖分類號：TG751.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）12-0054-01

機床夾具是機床必不可少的零部件，機床夾具設計的優劣直接影響到到機床后續產出工件的精度以及質量。然而，在國內的機械設備制造領域，機床夾具的設計一直以來被視作制約機床制造產業進一步突破發展的瓶頸，如何優化改良機床夾具的設計理念與設計方法已經成了機械設備制造領域越來越熱門的研究領域。當今，機床夾具作為機電產品制造過程中不可或缺的4大工具（夾具、模具、刀具、量具）之一，其自身已達到了高度標準化，為了使機電產品快速上市，相關企業必須優化改良夾具的設計，進而達到提高夾具設計的效率的目的。

1 機床夾具的設計

機床夾具，顧名思義就是機床上用以固定裝夾工件的裝置，它可以把工件精準的限定在機床上，對導出機械零件的精準度具有非常重要的意義。機床夾具的設計作為機床設計中不可或缺的瓶頸環節，對提升整個機床加工精度來說十分的重要，甚至在國內某些機床生產廠家中，它是桎梏企業機床性能提升的關鍵因素。要想實現機械制造的現代化，機床夾具的優化設計必須首先提上議程。只有使機床夾具的設計更加標準化，才能大幅度的提高機床夾具的制造效率，促進現代化機床的推廣[1]。但是，縱觀國內機械設備市場，傳統機床夾具仍然占據著很大一部分的市場份額。這種現狀對機械制造業的現代化推進以及產生了非常巨大的阻礙。機床夾具設計的不合理會對機床加工工件的精度造成較大的影響。近年來，隨著此類問題的出現，學術界對機械制造理論的研究日益深入，機床夾具的設計優化也開始了快速地發展。

機床夾具具體設計的過程要考慮到很多因素，首先，最重要的是要滿足客戶提出的設計要求，其次，還要考慮到被加工零件的狀況，切削設備的參數等因素。最后才是實際的設計過程，工程師在此基礎上，選擇最合理的定位方式，進而展開、夾緊裝置、定位支承元件、等裝置或元件的設計。機床夾具設計的流程有四個關鍵點[2]，第一，設計者在設計之前要模擬分析夾具的具體情，充分考慮被加工零件表面的誤差因素的條件下，再具體分配機床夾具的定位精度。第二，在機床夾具的具體設計環節，設計者要充分考慮到被加工零件可能受到的各種外力的作用，包括切削力、慣性力等，在此基礎上，再進行夾具支承點、定位方式、夾緊點的選擇以及夾緊力大小、方向的設計，只有最合理的夾緊機構才能最大限度的保證被加工零件固定位置的可靠性。第三是夾具對定的設計環節。第四是校核環節，設計者在校核夾具關鍵零件的強度以及切削裝置進刀抗力的參數以后，才可以把全套夾具設計圖紙應用到生產中。

2 機床夾具設計優化的對策措施

2.1 機床夾具設計標準化優化

機床夾具的作用是把把工件精準的限定在機床上，其對導出機械零件的精準度具有非常重要的意義，機床夾具設計的優劣與機床所加工機械零件的質量有很大的相關性。機床夾具的設計和夾具功能的確定可以保證機械零件的精度。機床夾具設計的標準化一直以來困擾著機床夾具的發展，這一設計環節迫切需要優化，夾具設計標準的問題困擾夾具的設計，尤其是高精度夾具的設計，高度的標準化不僅使得夾具的設計變得更加方便簡單，還可以降低設計成本，提高夾具設計師的效率，以保障加工的精度，簡化夾具工藝結構，也滿足設計要求。在機床夾具設計的優化中要特別注意標準化的問題，要引進各種標準以保障夾具的質量符合各種要求，比如夾具的國家標準、夾具行業標準等[3]。把標準化的理念滲透到機床夾具設計的全過程，以提高夾具的通用性和標準化。機床夾具設計的重要性對機械制造業來說是不言而喻的，機械制造的生產標準對產品銷售的影響非常巨大。因此，我們必須優化夾具的設計，通過補全夾具設計中標準的短板效應，幫助機械制造企業提高夾具設計的效率。對于機械設備的快速生產，其質量和精度達到了標準要求，從而為推動整個機械設備生產行業做出積極貢獻。

2.2 機床夾具設計信息化優化

近年來，隨著計算機信息技術的進步，信息化開始進駐到了諸多傳統行業中，機床夾具的生產行業也不例外。在機床夾具的設計中引進信息化的輔助工具，對整個設計的優化有著非常重要的作用[4]。借助于現代化信息技術的幫助，機床夾具的設計的信息收集、共享變得更加的便利，能有效提高機床夾具設計的效率和質量。信息化使得參與機床夾具設計過程的人越來越廣泛，從機床產品的生產制造企業到銷售企業以及使用機床的客戶都可以對夾具的設計提出要求，這些環節出現的問題以及對機床夾具提出的最新要求都可以及時地反饋到機床夾具的設計部門，這種情況對機床夾具設計的改進與創新有著極其重要的意義。夾具設計者通過信息化的渠道可以優化自己的設計，進而制造出更為適應機床使用者需求的機床產品。可以預見，機床夾具的設計必將伴隨著信息化的引入而得到優化和發展。

3 結語

綜上所述，機床夾具的設計是機床整體設計的一個非常重要的環節，機床夾具具體的設計品質對機械零件加工的精度、生產效率以及后期機械零件在使用中的穩定性都這著至關重要的作用。因此，企業和設計者必須重視夾具的設計工作，根據夾具具體設計、生產以及使用中的問題以及新的要求，對夾具的設計工作作出相應的優化。機床夾具設計的過程中，除了傳統設計中要照顧到的問題以外，還要進一步完善和發展機床夾具設計的優化改良工作，以提高機床夾具生產的品質，沖破制約國內機床制造企業進步的瓶頸。通過不斷地優化創新機床夾具設計的設計流程，機床夾具的科學性穩定性必定大幅提升，只有這樣才能滿足現代化機電產品生產對機床夾具設計層出不窮的新要求。

參考文獻

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[2]Wang， Y，Wang， Z-J，Yilmaz， O，Gindy， N. Interactive fixture and tool space design considering tool movement， machine， and inspection for five-axis grinding[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers，2010，224（B4）.

[3]Yan Cao，Dan Yang，Yu Bai. A Machine Tool Fixture Library Management System Based on Assembly Knowledge Description[J]. Advanced Materials Research，2012，1913（549）.

[4]沈興東.基于精度設計理論的機床夾具規范化設計研究[A].中國機械工程學會機械工業自動化分會、中國自動化學會制造技術專業委員會.全國先進制造技術高層論壇暨第十屆制造業自動化與信息化技術研討會論文集[C].中國機械工程學會機械工業自動化分會、中國自動化學會制造技術專業委員會：2011：7.