機械加工中工裝夾具的設計及其價值研究

摘 要：“中國制造”已經遍布全球各地，我國作為制造大國，近些年制造業發展勢頭迅猛，機械加工技術的發展前景也是一片大好。工裝夾具是機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，進而降低生產成本，給機械加工技術的發展帶來積極的影響。

關鍵詞：機械加工;工裝夾具;定位設計;價值研究

1.引言

機械加工過程中，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，有利于控制生產成本?，F階段的機械加工趨勢正朝著高效率和高精度的方向快速發展，這不但要求操作工人有豐富的加工經驗，機床設備有更高的加工精度，而且還需要可靠的工裝夾具。因此，機械加工中工裝夾具的設計及其價值研究是非常有必要的。

2.現代化工裝夾具的發展方向

2.1標準化

工裝夾具的設計并不是隨心所欲的，現階段的工裝夾具設計需要參照國家相關標準中的要求執行，使相同種類的工裝夾具具有互換性，達到產品加工時互換使用的目的。工裝夾具的標準化有利于工裝成本的控制，提高操作工人的工作效率，縮短產品生產周期。

2.2精密化

隨著社會的發展，人們對產品精度的需求也在不斷提高。要想提高產品的精度，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小于零件要求的公差，才能順利生產出滿足高精度要求的產品。

2.3高效化

隨著精益化生產理念的推出，工裝夾具的發展方向也不再局限于零件和機床的連接固定，而是轉向提高產品生產效率、降低工裝夾具的使用難度、降低產品加工難度等方面。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，提高產品加工效率，實現工裝夾具的高效化。

2.4柔性化

所謂柔性化就是使用穩定的調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。機械加工過程中有許多不確定性，在加工過程中出現的意外狀況也比較多，為了更加適應當前機械加工模式和機械加工發展，需要考慮將工裝夾具向著柔性化的方向發展，將原本整體結構改為分體式結構，使夾具的結構具有一定的可調整性。

3.機械加工中工裝夾具設計要求

在機械加工過程中，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品匹配協調，這樣可以有效保證產品加工過程的可靠性和產品批量的穩定性，盡最大可能保證產品的質量，完成產品交付的進度要求。工裝夾具的設計需要科學的方法，一切以產品為重。首先，在設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。機械加工過程中工裝夾具不能與刀具的走刀路線產生干涉，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械加工設備的坐標標準方向一致。也就是說工裝夾具的安裝方向盡量靈活，可調整性要強，能夠靈活的根據機床設備的需求調整方向。再次，機械加工時會產生不同強度的振動，這是無法避免的，但是零件加工又必須達到精度要求，這就要求工裝夾具具有良好的機械性能，例如：強度、剛度，有效保證產品在加工過程中的穩定性，保證產品質量，同時避免工裝夾具的過快損耗，影響產品生產的正常進行。最后，工裝夾具屬于機械加工中的輔助用具，因此在使用過程中應該注意符合使用要求，它的作用就是使機械加工簡便化，使產品的加工精度得到有效保證。工裝夾具的設計應當遵循這一理念，簡約而又方便使用，便于產品加工成型，提高產品的生產質量，節省加工時間和生產成本。

4.工裝夾具設計基本原理

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械加工，通用性比較高。通用夾具能夠滿足多種產品的機械加工，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品生產。專用夾具一般是針對一種或某一系列產品而設計的，這種夾具與產品的貼合度高，使用目的明確，對完成產品生產和提高生產效率起到十分重要的作用，適用于同種產品的大批量生產。但是專用夾具的設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，它可以根據產品的形狀和加工類型進行組合使用，組合夾具中使用的夾具大多數可以重復使用，適用于多種零件加工使用，在現代機械加工中使用比較廣泛，也得到了一致的認可。

4.2工裝夾具設計基本原理

工裝夾具的設計是源于產品的需求，在設計時需要了解產品的定位精度、機床的慣性、加工過程中的切削力等進而確定夾具的定位精度。不同產品使用的加工方式、加工部位各不相同，在加工前需要一一確定。工裝夾具的設計目的在于固定產品、便于加工。在設計工裝夾具時，需要確定產品的加工部位和加工余量，保證產品能夠順利裝夾。在工裝夾具的使用、發展歷程中，它的重要性一點點被關注：能夠切實影響到產品的加工精度，影響到產品的質量。夾具定位涉及到產品和機械設備，產品相對于機床的定位主要靠夾具來實現，工裝夾具在將零件定位后，應該保證有足夠的夾緊力，能夠將產品固定在應有的位置上，使其能夠對抗機床的振動、切削力等，保證零件加工過程平穩進行，確保加工后的產品符合質量標準要求。

5.工裝夾具設計的其他要求

5.1采用科學的夾具夾緊形式

工裝夾具的作用有定位、夾緊等，產品在被工裝固定后會承受來自刀具的切削力，因此在設計過程必須保證夾具具有足夠的夾緊力，確保產品能夠被固定牢靠，不會發生脫落或者偏移等情況。在產品加工中需要給定合理的進給速度和切削深度，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，否則會對產品造成不可修復的損傷，違背了工裝夾具的使用初衷[3]。另外，可以選擇聯動夾緊的方式進行產品夾緊，這樣可以同步固定多個產品零件，提升產品加工效率。

5.2輔助標準的使用

在產品機械加工中一般采用設計基準或者裝配基準作為加工基準，這樣可以提高被加工表面的加工精度，使產品容易達到設計標準要求，這種加工定位一般都是約定俗成的。但是部分產品在加工時無法使用設計基準和裝配基準，為了完成產品加工，就必須選用新的定位標準完成產品生產，這一類的基準一般可以稱之為輔助基準。

6.結束語

機械加工發展伴隨著社會的進步和科學技術的發展不斷進步，為了滿足不同場景的需求，需要不斷提高產品的加工精度，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，分析產品的加工過程，了解產品的加工精度和定位精度，進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品的自由度，確保產品在夾具的固定下能夠穩定、牢靠，能夠全方位的提高產品的加工質量，使我國的制造水平得到進一步的提升。

參考文獻：

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

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

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

作者簡介：

王敬博（1992.07）男、滿族、遼寧省錦州市北鎮市、本科學歷、助理工程師、機械制造方向.