試論機械加工中的工裝夾具定位設計

王君艷

摘要：隨著技術的不斷進步，工裝夾在各個方面有了更多的功能，而技術的不斷進步也意味著人們對儀器的加工技術和對產品的精細度的要求不斷增加。機械加工中的工裝夾具，其設計的合理性與規范性，對于機械加工的質量影響比較大，為確保機械加工工裝夾具定位設計的水平，做好機械加工工裝夾具定位設計的分析十分重要。針對此，本文對機械加工中的工裝夾具定位設計進行了詳細分析。

Abstract： With the continuous advancement of technology， tooling clamps have more functions in all aspects， and the continuous advancement of technology also means that people's processing technology of instruments and the precision of products continue to increase. The rationality and standardization of tooling and fixtures in machining have a relatively large impact on the quality of machining. In order to ensure the level of machining tooling and fixture positioning design， it is very important to do a good job in the analysis of the machining tooling fixture positioning design. In view of this， this article analyzes the fixture positioning design in machining in detail.

關鍵詞：機械加工;工裝夾具;夾具定位;定位設計

Key words： machining;tooling and fixture;fixture positioning;positioning design

中圖分類號：TG75? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）21-0085-02

0? 引言

當前在機械行業的快速發展下，工裝夾具的應用愈發廣泛，其作用是用于提升機械加工產品的效率，使機械加工的質量可以得到有效保障。從機械加工的目的與本質而言，機械加工的工裝夾具定位，是對機械加工的工件，將其的基準面與夾具定位元件進行相接觸，以控制工件的自由度，提升工件的穩定性。近年來，在機械加工工裝夾具的定位設計分析下，工裝夾具定位設計的精準性與合理性，愈發的受到相關人員重視。對此，本人結合個人工作經驗及相關資料，對機械加工中的工裝夾具定位設計進行了分析，以為相關人員提供參考。

1? 工裝夾具設計的基本原則及要求

1.1 基本原則

在對機械加工中的工裝夾具進行設計時，不能過于追求設計的獨特性與美觀性，而采用復雜的結構設計，致使工裝夾具定位的最終成本比較高。而是應當根據機械加工的實際情況，合理的進行工裝夾具，盡可能將工裝夾具定位設計成本控到最低范圍內。對于工裝夾具的設計結構，應當盡量采取簡單的設計，使工裝夾具的操作能夠快速完成。工裝夾具定位設計的要求與標準，需結合使用國家或地區的標準與規范，不能存有違反規范的設計情況。并且在對工裝夾具進行設計前，工裝夾具的使用情況，以合理的進行工裝夾具設計，使其在使用過程中，能夠具有良好的穩定性與可靠性，避免在工裝夾具進行調整與更換時，重復定位的可靠性比較低，影響到工裝夾具定位的效果。工裝夾具采用的各個零件，必須符合我國相關零件的質量規范，堅決不能采用偽冒或質量性能不達標的零件。工裝夾具的設計方案，則應當按照手動、氣動、液壓、伺服的原則，依次進行夾具設計。由于部分零件比較易損，此類零件應當設計為易更換結構，以確保后期使用的穩定性。

1.2 基本要求

工裝在進行生產時，或是在進行使用時，需要承受多方面的力度，若工裝夾具的強度與剛度比較低，難免會出現損壞的情況。因此，在進行工裝夾具設計時，應當選擇合適的材料，采用合理的結構設計，以使工裝夾具具備較高的強度與剛度。由于工裝夾具在進行翻轉、吊裝、裝配定位焊接時，可能會因操作復雜，出現被損壞的情況，對于工裝夾具的設計，應當將其盡量的設計為易拆卸與易取出。工裝夾具的裝焊空間，應當為操作人員，準備環境良好的操作環境，使操作人員在安全操作下，可以規范的完成工裝夾具的裝焊操作。

2? 機械加工定位基準的分類

由于在對機械加工進行定位基準時，其歸屬于公益領域，受到各種因素的影響，工裝夾具的零件表面尺寸，以及精準度與尺寸，都有可能會受到相關因素的影響，存有不精準的情況。從機械加工的角度而言，機械加工的定位基準，實際上是對生產對象的各個尺寸，以幾何要素關系為依據，將其各個尺寸的作用與范圍進行確定。根據機械加工的基準內容劃分，基準可以分為兩種，一種是設計部分，另一種是工藝部分。其中，設計基準是指機械加工前，設計人員設計出來的設計圖樣基準，如軸的中心線，零件的中心面等。工藝基準則是指制造過程中，對于零件的裝配或定位基準等。

第一部分是工藝的標準。工藝的標準要降低不符合標準的工件出現的概率。這要求對設施、工裝夾具等機械加工物進行嚴格的要求，這種作用在對工件加工、檢測標準性中十分重要。在某次對物品進行加工時，一般不會僅僅進行一次加工和檢測，相反的是，在加工的線路上，相關人員往往會進行大于兩次的反復加工處理，這樣制造出的物品會更符合基準，會減少加工產品出現的誤差。就像測繪與試驗這種要求精準數字的學科一樣，多次測量一方面可以將誤差較大的數字排除，另一方面可以得到多組有略微差距的數據，并利用測量出的數據得出平均數據，以此來減少數據的誤差，誤差不可避免但可以盡量減少。這樣，多次加工中不同順序的加工就有了粗加工與精加工的區別，一般第一次對被加工品進行粗略的加工，要求效率而不要求質量，這就是粗加工。然后對粗加工過的工件進行更加仔細并精準的加工，使工件盡可能的符合標準，這個步驟可能要進行多次才能達到目標，這就是精加工。機械加工定位的工藝標準即對裝配的部件進行粗加工與精加工，利用加工的精細度與先后順序，與被加工物相切合的加工方法，盡量減少不符合標準的產品出現。

第二部分是設計的標準。一個產品在被加工之前還需要對應的設計圖紙，設計圖紙就是將目標的產品的空間特征和物理特征在紙質或電子圖紙上展現出來，方便之后對產品進行加工。設計圖紙可以是紙質版也可以是電子版，紙質版需要相關技術人員根據需要的產品標準轉換為數學模型，比如產品某個區域需要的長度，某個弧度的具體信息，或者是物理模型，比如某個區域材料的軟硬度，某個區域對材料的硬性要求等，將其展現在圖紙上，加工相關人員根據紙質圖紙利用機械加工將產品加工產出。另一種是電子版的圖紙，電子版的圖紙的優點是在專業人士的操作下可以更加簡便的設計，而且設計出的圖紙精準度也十分高，計算機擁有自主計算與智能分析的功能，這兩種功能會減少人類主觀因素產生的誤差，并減少重復計算所消耗的時間。缺點是對計算機繪圖的精通需要進行專業的培訓，這需要花費時間和精力，如今利用計算機畫圖的機械加工相關人員較少，但隨著計算機時代和網絡時代的不斷進步，會有越來越多的人可以利用這種更簡便又標準的繪圖方法。總結而說，這兩種設計標準都有其優缺點，設計的標準要求技術人員結合這兩種方法，合理的對基準進行設計。

3? 工裝裝夾與夾具設計的基本原理

工裝夾具的零件比較多，零件在進行加工與設計時，有著較多方面的差異。為使零件具有良好的適用性，對于零件的加工，需要選擇適合的裝夾方式與夾具，才能使工件進行良好的應用。此種情況下，對于夾具的加工與設計合理性，也決定著零件夾具的使用效果。因此，在對夾具進行定位設計時，應當進來采用六點定位方法，即合理設置六個支撐點，以避免工件產生較高的自由度，使其可以在三維角度下，能夠精準的確定夾具位置。需要注意的是，定位支撐點比較多，合理進行元件定位，才能管控好自由度，使其定位的精準度比較高。

4? 對工裝夾具的劃分方法和定位方法

使用工裝夾具和利用工裝夾具與其他設施相配合時，我們要注意制定合理的方案，要劃分不同的工裝夾具，要合理的定位工裝夾具，制定合理的使用方案。

工裝夾具常常用于利用物理的方式將目標工件夾住，在所有的加工過程中十分重要。而過于硬性的要求會導致工裝夾具在使用時偏離正確的位置，因此不同的部件不能夠硬性的規定所處的位置，相反的，不同的部件要有一個活動的區間范圍，操作人員可以在這個區間范圍上進行具體的修改，這樣能夠保證出現情況時可以進行不同的措施，而不是制定相應的位置后就不進行改變。在調整好區間范圍后，要考慮的是對工裝夾具相關資源的選擇，一些工裝夾具如平口鉗和回轉床臺具有產出效率低的特點，這種工裝夾具在產出時同一時間不能制造出大量的工件，但該工件的價格一般。另一種工裝夾具擁有更強的產出率，能夠在同一時間內制造出更多的工件，而且針對范圍廣，多種工件的制造都能符合。因此，在加工的資源選擇上，一般要結合兩種種類的工裝夾具資源，在實際操作中，遇到不需要大量數量的工件可以使用第一種工裝夾具來節約成本，而有一些工件需要大量進行加工，這就需要用到第二種工裝夾具，花費更高的成本來提高生產的速度與數量，這樣在多次加工之后既節省了金錢又節省了時間。

5? 工裝夾具在定位上的發展策略

當今社會計算機與網絡不斷發展，極大地改善了人們的生活。無數的行業因為互聯網發生了巨變，可以說每一個行業都需要順應歷史的潮流，符合當今的科技水平，這樣不僅可以保持自身的意義，又可以使加工更加的效率化。因此工裝夾具要合理發展就離不開計算機和互聯網的作用，工裝夾具進行加工的技術要與計算機和互聯網相結合。加工產品在未來是不斷向更加標準的程度發展的，也就是更加一致的標準，而要達到這樣一致的標準，就要創造更多的符合基準的工裝夾具，在互聯網的作用下，工裝夾具區域標準化是不困難的。另一方面，各種對產品進行加工的方法要提升其精準度，這也是未來的發展目標，計算機技術不斷發展，對數據的采集和處理在計算機的幫助下能夠更加的方便與精準，更加精準的數據在轉化為產品后意味著更加實用的產品，工裝夾具的發展需要依賴計算機技術，不斷地提高數字上的精準性。在工裝夾具的定位方面，不能夠僅僅局限于以前的定位方法，隨著技術的發展，各種不同的工裝夾具出現，對這種工具的合理利用對未來的發展也有重要的意義，相關人員要有更加合理的使用方法，來利用有限的資源創造更大的資源。

6? 結語

綜上所述，在對機械零件進行加工時，不管是使用粗基準，還是使用精基準，最終都會影響到基準的穩定性與可靠性。只有在對機械加工工裝夾具定位設計時，按照位置的表面，合理的進行定位基準選擇，才能避免因定位基準誤差比較大，而引起的相關誤差。對于此種情況，機械加工工裝定位設計的重要性十分突出。相關人員在進行機械加工工裝夾具定位設計時，應當根據實際情況，采用合理的設計方法，明確定位標準與原則的基礎上，展開機械加工工裝夾具定位設計工作，以最終確保機械加工工裝夾具定位設計的效果。

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