機(jī)械加工中工裝夾具定位方法設(shè)計(jì)研究

李云鵬

摘? 要：進(jìn)行機(jī)械加工中，工裝夾具的定位設(shè)計(jì)，從本質(zhì)上講，要根據(jù)夾具定位元件和工件某些基準(zhǔn)檢進(jìn)行元件的接觸點(diǎn)的設(shè)計(jì)，例如，在工件選擇的過(guò)程中，做好定位基準(zhǔn)選擇的相關(guān)環(huán)節(jié)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件自由度的有限控制。有效限制基本原則是將加工過(guò)的表面進(jìn)行定位，同時(shí)按照粗基準(zhǔn)和精細(xì)基準(zhǔn)兩個(gè)部分的工序完成毛坯表面的定位設(shè)計(jì)，包括夾具定位元件接觸部分和沒(méi)有加工過(guò)的毛坯表面等，都屬于機(jī)械加工工程定位設(shè)計(jì)范疇。該文圍繞機(jī)械加工與工裝夾具的定位設(shè)計(jì)展開(kāi)研究，對(duì)于工裝夾具定位設(shè)計(jì)的定位基準(zhǔn)選擇進(jìn)行論證。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工? 工裝夾具? 定位設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TG75 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）02（a）-0055-02

機(jī)械加工工件過(guò)程中需要對(duì)于工裝夾具進(jìn)行定位設(shè)計(jì)，這對(duì)于提高生產(chǎn)效率和提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。由于工件在夾具中的定位，能夠限制工件的自由度，同時(shí)保證工件夾具定位元件接觸和加工面的設(shè)計(jì)合理。因此選擇合適的定位基準(zhǔn)，對(duì)于工件加裝的定位設(shè)計(jì)質(zhì)量提升具有技術(shù)支持作用。

1? 機(jī)械加工定位基準(zhǔn)分類

在選擇定位基準(zhǔn)的過(guò)程中選擇定位基準(zhǔn)，對(duì)于零件表面位置精準(zhǔn)度能夠產(chǎn)生直接影響。在工件安排和家具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)給予高度重視，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)包括設(shè)計(jì)同樣基準(zhǔn)、孔的中心線基準(zhǔn)和對(duì)稱零件中心平面基準(zhǔn)等，主要表現(xiàn)在生產(chǎn)對(duì)象的幾何要素關(guān)系點(diǎn)線面的劃分標(biāo)準(zhǔn)等方面。

從設(shè)計(jì)和工藝等方面，要將工裝夾具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的分析，充分考慮工件夾具加工過(guò)程中的所現(xiàn)所需，限制自由度數(shù)等數(shù)值，對(duì)于自由度限制的選擇性進(jìn)行分析，以確保定位基準(zhǔn)選擇的合理性[1]。

2? 工裝夾具設(shè)計(jì)基本原理

（1）在定位工件的過(guò)程中，完成工件定位以后，不同工件的不同工序會(huì)產(chǎn)生一定的差異。使用夾具輔助工具，工作重點(diǎn)是完成工裝工件裝夾任務(wù)。首先要確定機(jī)床和刀具上的工件位置。在整個(gè)機(jī)械加工過(guò)程中，確定位置的重要性是非常明顯的，確定好位置之后，將工件放置的機(jī)床上的相對(duì)位置定位是進(jìn)行工件夾具的機(jī)床定位，并且在完成之后使用特定裝置，確保夾具被有效固定和夾緊，為機(jī)床定位提供保障。如果沒(méi)有達(dá)到準(zhǔn)確的位置，可能會(huì)發(fā)生位移或者是震動(dòng)，因此確定好定位的位置，保證不會(huì)受慣性力和切削力的影響，工件夾具定位方法方能完成。在定位工件夾具進(jìn)行定位和加工的過(guò)程中，凸顯出機(jī)械加工的重要性。

（2）采用六位定位方法，這一方法對(duì)定位原理進(jìn)行了全面的落實(shí)，是一種比較常見(jiàn)的定位方法，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)于定位問(wèn)題可以予以解決，并且解決定位的誤差，保證計(jì)算準(zhǔn)確性。通過(guò)三維空間背景下實(shí)現(xiàn)精確的定位，是當(dāng)前的技術(shù)升級(jí)后的結(jié)果，并主要任務(wù)是合理限制工件部分或全部的自由度，通過(guò)6個(gè)支撐點(diǎn)來(lái)限制工件的自由度，作用于不同力學(xué)，在機(jī)械加工自由度上實(shí)現(xiàn)三維空間的設(shè)定，對(duì)夾緊和定位概念進(jìn)行有效區(qū)分，三維空間內(nèi)的位置對(duì)于工裝夾具的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)變化趨勢(shì)不會(huì)太大。但是以此并不能認(rèn)為空間位置就可以被確定，根據(jù)六位定點(diǎn)原則來(lái)看，工件的定位要在夾具設(shè)計(jì)中首先要獲取準(zhǔn)確位置，確保被定位的位置不會(huì)受到外力影響，尤其是在夾緊的過(guò)程中，作為工件限制自由度的點(diǎn)，不允許被理解為接觸點(diǎn)，而是要定義為支撐點(diǎn)，發(fā)揮支撐點(diǎn)作用，在對(duì)夾具進(jìn)行運(yùn)用的時(shí)候，支撐點(diǎn)能夠通過(guò)定位有效地對(duì)自由度進(jìn)行限制，這對(duì)于定位元件來(lái)說(shuō)，能夠提升定位的準(zhǔn)確性，有效地限制其自由度，保證支撐點(diǎn)不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題[2]。

3? 機(jī)械加工的輔助機(jī)制

（1）機(jī)械加工的輔助技術(shù)不屬于零件工件表面的基準(zhǔn)，但是能夠幫助機(jī)械家具在加工的時(shí)候達(dá)到更好的定位。有部分的零件次要表面受到工藝影響，適合進(jìn)行定位基準(zhǔn)，因此增強(qiáng)加工的基準(zhǔn)程度與表面的質(zhì)量，通過(guò)定位過(guò)程中的應(yīng)用，被認(rèn)為是輔助基準(zhǔn)的。相關(guān)表面的裝配機(jī)制要求提高機(jī)械加工的準(zhǔn)確度，就要通過(guò)機(jī)械加工的輔助機(jī)制來(lái)提高精準(zhǔn)度，通常情況下會(huì)選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)，將定位基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)定，實(shí)際表面不會(huì)受到工藝影響，也可以在定位過(guò)程中增強(qiáng)加工的基準(zhǔn)程度和表面的質(zhì)量。

（2）現(xiàn)代工裝夾具的標(biāo)準(zhǔn)化需求，是需要遵循國(guó)家的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步完善通用夾具和組合夾具的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)工裝夾具提出了更高的精度要求。例如，在勞動(dòng)生產(chǎn)率提高的情況下，為了減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，在車床上應(yīng)用的高速定心卡實(shí)驗(yàn)中，傳所需要達(dá)到9000r/min，這需要使用電動(dòng)虎鉗工具，才能具有高效化的效果，諸多工序特征、生產(chǎn)批量工作形狀和尺寸等，需要有可靠的調(diào)整和組合方法，以保證工裝夾具的柔性化達(dá)到設(shè)計(jì)要求。對(duì)于不可拆的專用夾具，可以改造為可拆工具，以擴(kuò)大工裝夾具的柔化程度，確保夾具結(jié)構(gòu)具有可調(diào)性。在機(jī)床夾具和分類上加緊過(guò)程中，引導(dǎo)到重要位置發(fā)揮作用，保證工件在相對(duì)機(jī)床的位置上能夠明確。加緊夾具過(guò)程中包含了工件的夾剪和定位，需要保證工件的機(jī)床中具有精確位置，并且給予工件以足夠的外力。通過(guò)專用夾具、組合夾具和隨行夾具，例如車床上的三爪卡片和四裝卡盤等器具適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)效率高。

（3）在小批量產(chǎn)品的加工中使用專用夾具，能夠幫助生產(chǎn)過(guò)程中的夾具精確度更加緊湊，但是很大程度上要提高產(chǎn)品的加工精度和生產(chǎn)效率，就要使用大批量的機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)夾具。對(duì)于工件的定位來(lái)說(shuō)，需要明確實(shí)際精度，要求工件在機(jī)床上的定位以及工件在夾具上的定位，夾具在機(jī)床上的定位都需要借借助定位設(shè)計(jì)來(lái)完成。對(duì)于沒(méi)有定位的夾具，使用空間直角坐標(biāo)系的6個(gè)自由度，也就，6個(gè)接觸點(diǎn)。工件的自由度限制的方法要深刻理解定位原理，掌握現(xiàn)有的工件定位方法，正確計(jì)算出定位誤差是非常重要的[3]。

4? 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前針對(duì)機(jī)械加工的自由度概念而言，力學(xué)中的自由度有一定的差別，機(jī)械加工過(guò)程中對(duì)于工件三維空間的不確定性要予以注意。隨著機(jī)械加工技術(shù)的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展，在定位設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用六點(diǎn)定位原則，在實(shí)際加工過(guò)程中用可靠的夾具設(shè)計(jì)方法，以保證工件位置的準(zhǔn)確性，做好自由度的限制。這些措施能夠進(jìn)一步提高工件的加工質(zhì)量和加工效率，對(duì)于工裝夾具的快速準(zhǔn)確定位提供技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1] 梁榮堅(jiān).機(jī)械加工中的工裝夾具定位設(shè)計(jì)方法[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2019，34（2）：3-4.

[2] 張樹(shù)勛.機(jī)械加工中的工裝夾具定位設(shè)計(jì)方法[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（11）：70.

[3] 王超，方輝，陳靖.機(jī)械加工中工裝夾具的定位設(shè)計(jì)的現(xiàn)代研究[J].科學(xué)與信息化，2017（29）：123，126.