數(shù)控加工設(shè)備專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)探究

陳勇

摘?要：本文基于筆者的相關(guān)研究和查閱資料，首先從數(shù)控加工設(shè)備的專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)中的注意點(diǎn)出發(fā)，然后從定位設(shè)計(jì)、剛度設(shè)計(jì)、夾緊裝置設(shè)計(jì)、安裝設(shè)計(jì)四個(gè)方面著手，詳細(xì)的闡述了數(shù)控加工設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工設(shè)備;專(zhuān)用夾具;設(shè)計(jì)

一、緒論

伴隨著“中國(guó)制造2025”計(jì)劃的提出，我國(guó)對(duì)于制造業(yè)的自主發(fā)展也越發(fā)的重視起來(lái)。自動(dòng)化設(shè)備是制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)制造業(yè)領(lǐng)域中，尤其是在機(jī)械加工領(lǐng)域，數(shù)控加工設(shè)備已經(jīng)基本普及，關(guān)于數(shù)控加工設(shè)備的發(fā)展也在不斷地深化。數(shù)控加工設(shè)備的專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，合理的夾具設(shè)計(jì)對(duì)于保證自動(dòng)化設(shè)備的穩(wěn)定性、質(zhì)量精度和使用壽命都有著非常明顯的提升作用。而且專(zhuān)用夾具能夠?qū)α慵庸さ墓ぷ餍蔬M(jìn)行有效地提高，同時(shí)降低實(shí)際工作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)零件的智能化加工生產(chǎn)。所以本文主要就數(shù)控加工設(shè)備的專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，希望能為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供一些參考和助力。

二、數(shù)控加工設(shè)備專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

數(shù)控加工設(shè)備專(zhuān)用夾具主要由三部分組成，分別為定位裝置、夾具體和夾緊裝置。在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮配合數(shù)控加工設(shè)備智能化、開(kāi)放性等特點(diǎn)，要求能夠以高效率、高精度和高適應(yīng)性為基本要求輔助零件的加工。首先，加工人員通過(guò)零件要求確定相應(yīng)的形位公差和尺寸，然后利用夾具的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)配合三位配裝圖來(lái)確定相關(guān)方案，之后通過(guò)對(duì)夾緊力的校驗(yàn)和加工精度分析來(lái)完善設(shè)計(jì)方案，最終完成相應(yīng)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中有以下幾點(diǎn)需要注意：首先要避免夾具和機(jī)床之間相互影響，從而影響加工的精度;其次，要考慮夾具的適用性，避免因?yàn)閵A具旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的操作安全和質(zhì)量平衡問(wèn)題;第三，要確保夾具定位的準(zhǔn)確性;第四，要考慮夾具的剛度和受力要求。

三、數(shù)控加工設(shè)備專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)過(guò)程

（一）定位設(shè)計(jì)

定位功能是夾具的主要功能，定位功能分為完全定位和不完全定位，主要應(yīng)對(duì)不同剛度和精度的零件加工。所謂定位設(shè)計(jì)，就是對(duì)夾具限制加工零件的定位方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。定位裝置的設(shè)計(jì)首先需要分析工件結(jié)構(gòu)的聯(lián)系，以相關(guān)的零件信息為基礎(chǔ)建立模型基礎(chǔ)，并在此之上通過(guò)三維數(shù)軟件進(jìn)行建模，最終形成定位裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。數(shù)控加工設(shè)備的夾具設(shè)計(jì)需要根據(jù)實(shí)際加工應(yīng)用情況來(lái)對(duì)六個(gè)方向的自由度進(jìn)行設(shè)計(jì)，要注意夾具定位的靈活性，需要對(duì)具體設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)化，因?yàn)閺?fù)雜的設(shè)計(jì)不方便對(duì)夾具進(jìn)行調(diào)整，會(huì)為零件的加工生產(chǎn)制造了困難。在進(jìn)行重復(fù)定位的設(shè)計(jì)時(shí)也要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，如果該零件加工有重復(fù)定位需求，就需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。同時(shí)也要避免出現(xiàn)不確定定位現(xiàn)象，不確定定位是導(dǎo)致零件出現(xiàn)加工變形的重要因素。

（二）剛度設(shè)計(jì)

通常情況下，夾具的剛度決定了零件在加工過(guò)程中是否穩(wěn)定，如果剛度出現(xiàn)剛度不足問(wèn)題，就很容易對(duì)零件的加工精度產(chǎn)生影響;同樣的，在進(jìn)行數(shù)控加工專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)中，一旦剛度大于零件加工的要求，零部件就會(huì)在加工過(guò)程中出現(xiàn)動(dòng)態(tài)誤差，所以設(shè)計(jì)者需要根據(jù)實(shí)際工藝操作需求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)夾具的剛度。在實(shí)際加工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)夾具的實(shí)際剛度沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)者還可以通過(guò)修正夾具元件的的措施來(lái)對(duì)夾具剛度進(jìn)行補(bǔ)正，也可以改變夾具的重心來(lái)對(duì)零件加工過(guò)程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。

（三）夾緊裝置設(shè)計(jì)

在夾緊裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們要對(duì)三個(gè)問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)分析。首先應(yīng)該在夾具夾緊力設(shè)計(jì)的過(guò)程中要對(duì)工件的自由度模型方案以及運(yùn)動(dòng)學(xué)定位方案進(jìn)行確定和分析，其次是要在夾緊力按設(shè)計(jì)的過(guò)程中要對(duì)定位誤差由充分的計(jì)算和分析，最后要通過(guò)接觸變形知識(shí)來(lái)對(duì)加工零部件的穩(wěn)定性進(jìn)行模型建立，通過(guò)模型來(lái)進(jìn)行夾緊力的合理性判斷。所以為了保證夾具的質(zhì)量，設(shè)計(jì)者應(yīng)該對(duì)加工時(shí)的切削力進(jìn)行計(jì)算，再選擇相應(yīng)的夾緊元件應(yīng)用到三維軟件的裝配圖中，根據(jù)夾緊元件的尺寸及位置需求決定是否對(duì)夾具的定位夾緊方案及夾具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，這樣能更加直觀地完成夾具裝置的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。

（四）安裝設(shè)計(jì)

安裝是確定專(zhuān)用夾具的關(guān)鍵性一步，首先設(shè)計(jì)者需根據(jù)夾具的三維建模來(lái)設(shè)置定位裝置，夾具體和夾緊裝置的位置，通常情況下，兩個(gè)定位裝置之間的位置應(yīng)該在允許范圍內(nèi)盡可能的大，以此來(lái)保證安裝精度。夾具的安裝部件通常有定位芯軸、銷(xiāo)釘、螺旋夾緊器、芯軸襯套等等，可通過(guò)調(diào)整零部間的調(diào)整墊圈使工件保持在準(zhǔn)確定位的位置上，或通過(guò)對(duì)固件元件的修磨來(lái)補(bǔ)償其他元器件的誤差，從而更好地提高夾具精度。在進(jìn)行安裝設(shè)計(jì)的最后要進(jìn)行夾具的干涉檢查，干涉檢查包括觀察、仿真模擬和相應(yīng)的分析計(jì)算，確保夾具在加工運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)相互干涉。

四、總結(jié)和展望

總而言之，專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)之路仍有許多問(wèn)題需要去探究，只有設(shè)計(jì)者不斷的進(jìn)行刻苦鉆研，才能形成對(duì)夾具的有效利用，進(jìn)而提升加工零件的質(zhì)量和精度，進(jìn)而提高相關(guān)加工企業(yè)的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

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