數(shù)控銑床工裝夾具設計與改進策略

卜耀光

摘要：數(shù)控銑床工裝夾具的設計對零件的加工效率與定位精度有著十分重要的影響，隨著互聯(lián)網(wǎng)科技和智能制造的不斷發(fā)展，對傳統(tǒng)工裝夾具設計進行優(yōu)化和改進有著重要的研究價值。本文首先介紹數(shù)控銑床工裝夾具的功能，進而分析了工裝夾具的設計要點和內容，最后對數(shù)控銑床工裝夾具的設計提出改進策略，為工裝夾具的實際設計提供參考。

關鍵詞：數(shù)控銑床;工裝夾具;設計;改進

中圖分類號：TG519.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）06-0068-02

0? 引言

隨著我國制造業(yè)的升級，互聯(lián)網(wǎng)科技和智能制造的發(fā)展使得數(shù)控加工技術在制造業(yè)中得到了更廣泛、更深入的應用。目前，數(shù)控銑削機床正朝著高精密、高效率、數(shù)字化和智能化的趨勢向前高速發(fā)展，這對數(shù)控銑床工裝夾具的設計工藝提出了更具體的設計要求。因此，對數(shù)控銑床工裝夾具的工藝結構設計和對現(xiàn)有工裝夾具進行優(yōu)化設計及改進是一項非常有價值的研究。

1? 數(shù)控銑床工裝夾具的功能

1.1 加強對數(shù)控加工零件精度的控制

在零件加工生產(chǎn)過程中，為了提升零件各類數(shù)據(jù)的精準度，保證工件加工質量，需要利用工裝夾具將零件進行精準固定，保證工件加工精度，穩(wěn)定整批零件的加工質量，提高數(shù)控加工設備的加工質量。

1.2 提高勞動生產(chǎn)率

工裝夾具在結構上具有精確定位部件和快速夾緊控制機構，依靠工裝夾具對加工零件進行定位裝夾時，只需要把工件毛坯安放到工裝夾具上即可實現(xiàn)快速的定位和裝夾，可以有效縮短零件在定位裝夾時所需的輔助時間。特別是對那些形狀一致，輪廓整體結構復雜，且不易快速找到正確定位安裝的零件，可以實現(xiàn)高效率的安裝夾緊。機床操作工人還可輕松實現(xiàn)多個復雜零件同時綜合裝夾加工，提高加工效率。

1.3 改善數(shù)控機床操作工人的基本勞動條件，降低對數(shù)控機床操作工人的專業(yè)技術水平等級上的要求

數(shù)控銑床切削工件時，采用專用工裝夾具后，使工件可以快速而有效的安裝夾緊，方便快捷，減輕了機床操作工人的勞動強度。工裝夾具的廣泛應用，使得各種復雜工件的精確裝夾定位得到大大簡化，使得一些零件生產(chǎn)企業(yè)的普通機床操作技術人員對復雜大型工件的精確定位和安裝夾緊工作也得到勝任。因此，工裝夾具的廣泛應用推廣可以大大降低機床操作技術人員在工件找正和夾緊方面的技術要求。

2? 數(shù)控銑床工裝夾具設計要點與內容

2.1 數(shù)控銑床工裝夾具設計要點

數(shù)控銑床在實際生產(chǎn)應用當中對工裝夾具的要求并不高，只要求工裝夾具能保證工件的定位和固定作用，以及工件在加工過程中的穩(wěn)定性即可。因此，在工裝夾具設計時，應當結合數(shù)控銑床的實際加工需求進行。

在數(shù)控銑床工裝夾具設計時應當符合以下四點：

第一，具備寬敞開闊的加工活動空間。工件在機床上進行加工時，工件的被加工面要完全顯現(xiàn)在機床工作臺上，且要保持有足夠的裝卸空間以及安全距離，具備寬敞開闊的加工活動空間可以有效防止主軸、加工刀具和工裝夾具之間出現(xiàn)相互干涉和碰撞的現(xiàn)象;

第二，工裝夾具在安裝時應采用可靈活調整的方式進行安裝固定，以適應工件的基準面與數(shù)控銑床之間的加工坐標能靈活調整;

第三，設計時重點考慮工裝夾具整體結構的剛性，提升工裝夾具的穩(wěn)定性，使其完全符合數(shù)控銑床的實際生產(chǎn)使用性能要求;

第四，在研究設計數(shù)控銑床機床工裝夾具時，要特別注重綜合考慮如何提高機床加工的效率、防滑、防碰撞和校核等各個方面的關鍵因素。

2.2 數(shù)控銑床工裝夾具設計內容

在工裝夾具設計的工作過程中，需要綜合分析思考一些有可能直接影響工裝夾具質量的因素?？茖W設計工裝夾具定位夾緊工作方式和夾具機構的固定形式可以有效保證加工零件不會出現(xiàn)移位現(xiàn)象。要注意保證每一個工件在工裝夾具上的定位裝夾位置保持一致。對不同類型且需要批量生產(chǎn)加工的零件，要通過科學的方法合理設計工裝夾具上的定位夾緊機構，使工件在定位安裝時工裝夾具能夠快速進行夾緊。在進行工裝夾具整體設計前，要系統(tǒng)的分析將要加工的零件，把握好零件在加工工藝方面的設計，全面分析加工零件的特征。工裝夾具在設計時不僅要考慮其各個零部件所用的材料，還應注重各零件加工精度、熱處理技術以及零部件裝配等工藝設計，同時還要明確各加工零件整體加工工藝標準和零件加工工序，這樣可以確保工裝夾具每個零件都有足夠的硬度和強度，保證工裝夾具整體精度、剛性和穩(wěn)定性。在設計數(shù)控銑床工裝夾具時，對刀位置的合理設計能夠有效提高換刀和對刀的輔助時間，對刀位置的設計必須根據(jù)工裝夾具與加工零件在數(shù)控銑床工作臺面上的確切位置情況來進行確定。只有將這些工裝夾具的設計內容做到盡可能科學、合理，才能確保設計出來的工裝夾具在實際工作過程中發(fā)揮穩(wěn)定、高效的作用。

3? 數(shù)控銑床工裝夾具設計的改進策略

數(shù)控銑床工裝夾具的設計必須經(jīng)過實際應用不斷的得到優(yōu)化和改進，要綜合考慮，進行整體設計，不斷對設計進行完善。具體可以從以下幾個方面來實施：

3.1 全面準確的分析零件加工圖紙，優(yōu)化加工工藝

要提高數(shù)控銑床工裝夾具的整體工藝設計，需要對零件的整體結構和細節(jié)加工部位進行詳細而全面的工藝分析，詳細分析零件的材料加工工藝性能、加工的零件表面質量、加工尺寸公差以及工件熱處理等。要合理設計一套科學的零件加工工藝路線，詳細分析零件的加工定位及其基準、加工余量和前后各個工序之間的相互聯(lián)系。合理設計選用加工刀具和機械加工機床參數(shù)，并根據(jù)所用機床和加工刀具的參數(shù)不同來合理確定加工過程中的走刀路線。在一次定位裝夾中，能夠進行多方位、多工序綜合加工，減少零件的定位裝夾次數(shù)，提高工件在定位裝夾時的工作效率。

3.2 在工裝夾具夾緊動力裝置設計上進行改進

高效的工裝夾具除了能適應高效率加工的夾緊精度要求外，還應充分表現(xiàn)在提高工件裝夾的自動化、提高夾緊的可靠性、準確性和操作靈活性上，以盡量減少工件裝夾的輔助工時。因此，改進夾緊傳動機構的機械動力裝置設計可以有效實現(xiàn)這一設計目的。

對數(shù)控銑床工裝夾具的夾緊動力裝置設計時可采用以下三點進行改進：

第一，采用氣動夾緊動力裝置。該控制裝置中的壓縮空氣不會污染工作環(huán)境，可同時獲得較高的工作運行速度，氣動控制裝置的輸出力和它的工作運行速度可以很方便的進行調節(jié)，可以有效避免加工過程中工裝夾具對加工工件裝夾時過緊，造成工裝夾具夾緊面對工件表面造成的損傷。

第二，采用液動夾緊控制裝置。該驅動裝置的工裝夾具質量輕，工作穩(wěn)定，噪聲較小，容易實現(xiàn)復雜的自動化和工作動力循環(huán)，提高工裝夾具的安裝速度和提高工裝夾具裝夾工件時的穩(wěn)定性，還可同時實現(xiàn)工裝夾具遠程控制。

第三，采用氣液式混合自動夾緊控制裝置。該裝置兼具氣動控制裝置和液動控制裝置的優(yōu)點，工作時將氣動裝置所產(chǎn)生的空氣壓力轉換為液動裝置的壓力，供應到夾緊元件的動力機構。

3.3 注重多件裝夾工裝夾具的設計

在進行多工件的安裝和定位設計時，綜合充分考慮數(shù)控銑床要加工生產(chǎn)的零件輪廓形狀、工件最終尺寸、生產(chǎn)批量和數(shù)控銑床加工工作行程等諸多因素對零件定位和安裝進行結構上設計配置，讓各工件都能夠保持在合理的安裝間距，通過這種方式對工裝夾具進行改進就能夠做到讓裝在工裝夾具上的各個工件之間有著更好的空間敞開性，提高機床加工的工作效率。同時，有利于各個工件的快速裝卸、切屑的順利清除，大大提升企業(yè)的生產(chǎn)效率。

在多個工件同時夾緊的工裝夾具設計上必須進行優(yōu)化改進，需特別做到以下幾點：

第一，對工裝夾具的夾緊形式進行優(yōu)化改進?？刹捎枚喙の宦?lián)動、同步夾緊的結構方式，對多個加工工件同時進行夾緊，此工作方法是企業(yè)優(yōu)化夾緊工作方式的一種實用性解決措施，多個工件進行同步夾緊對產(chǎn)品生產(chǎn)率和加工效率的大幅提高非常有利。

第二，對工裝夾具的內部整體結構設計進行優(yōu)化改進。工裝夾具內部活動的夾緊機械元件在進行設計時，不僅要能夠保證其最大荷載，還要使其在正常使用時發(fā)揮出其基本功能，在此基礎上，工裝夾具內部夾緊元件的設計要盡量簡單，這樣可使機床主軸上的刀具有更大的切削運動空間。

第三，對夾緊元件的壓板接觸面設計進行優(yōu)化改進。數(shù)控銑床的加工特點在于工件一次安裝夾緊后，對工件的各加工面進行多工序集中加工，這時工裝夾具壓板會直接產(chǎn)生較大的夾緊壓應力，會直接讓加工工件的接觸表面留下一些小的壓痕，為了有效解決這一壓痕問題，在工裝夾具設計工藝改進上要對工裝夾具壓板和加工工件互相接觸的部位焊上一層薄薄的銅片。

第四，注重在立式數(shù)控銑床上使用的各種工裝夾具結構設計。立式數(shù)控銑床排屑相比臥式數(shù)控銑床，其在切削加工過程中的切屑通常都是直接落在工裝夾具體上的，所以，在立式數(shù)控銑床上進行工裝夾具排屑設計時，要對工裝夾具排屑系統(tǒng)進行一些改進，不能直接讓工裝夾具排屑對主軸刀具的工作運動產(chǎn)生不良影響，也不能讓切屑直接落在工裝夾具元件的工作表面上，這樣才可以有效保證工裝夾具在機床工作運行過程中始終保持著最高精度的夾緊定位。

4? 結語

工裝夾具作為數(shù)控銑床的的重要配件，對工件的加工效率和尺寸精度控制都有著非常重要的作用。因此，需要在工裝夾具的設計上進行一定的改進，使工裝夾具發(fā)揮出其真正的作用。首先，要在工裝夾具設計前對工件進行全面的分析，制定科學的加工路線，優(yōu)化加工工藝;其次，要注重工裝夾具動力裝置設計;最后，設計多件裝夾的工裝夾具，并進行不斷的優(yōu)化和改進，確保工裝夾具能夠高效、高精度裝夾，并在數(shù)控銑床中高效應用。

參考文獻：

[1]李爽.數(shù)控銑床工裝夾具的設計及改進[J].黑龍江科學，2019，10（08）：90-91.

[2]范遠波.數(shù)控銑床工裝夾具設計與改進探索[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息，2016（6）：355-356.

[3]余廣強.數(shù)控銑床工裝夾具設計與改進策略研究[J].科技資訊，2017，015（035）：76.

[4]杜金霞.數(shù)控銑床工裝夾具的設計及其應用[J].科學技術創(chuàng)新，2018（34）.

[5]蔣信芳.數(shù)控銑床工裝夾具設計內容與改進分析[J].科技視界，2014（033）：247-247，301.

[6]陳小蘭.機床夾具設計改進思路分析[J].南方農(nóng)機，2018， 049（024）：86.