数控铣床工装夹具的设计分析

数控铣床工装夹具的设计分析

杨冠男

黑龙江省哈尔滨轴承集团公司 黑龙江省哈尔滨市 150030

摘要随着我国工业发展，要加强对数控铣床技术的研究，在实际生产活动中可以发挥出有效作用。在数控铣床运行中，要保证机床、工件、道具处于准确位置，为了实现这一目标，要对工装夹具进行合理设计。文章先介绍数控铣床工装夹具设计的基本要求，再分析工装夹具设计应该注意的问题，最后提出实施策略，保证数控铣床的质量。
　　关键词数控铣床工装夹具设计

一、引言
目前数控铣床技术朝着高速、智能化方向发展，这对工装夹具设计提出了更高要求，因此要树立起创新意识，不断优化设计方案，确保满足更高要求。提高对工装夹具设计的重视程度，进一步完善数控铣床性能，有利于提高生产水平。

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二、数控铣床工装夹具设计需要注意的问题
　　2.1保证工件加工的精度
　　数控铣床工装夹具设计要保证加工的稳定性，减少不利因素影响，达到生产质量标准。为了提升夹具的准确性，可以用专业仪器来进行检测，发现问题要及时调整，保证达到规定标准。
　　2.2提高加工效率
　　采用通用化程度较高的工装夹具，可以有效提升夹具装配的调整效率，从而使得加工准备时间缩短。提高加工效率促进液压装置的使用，还可以采用多工位夹具和可调换夹具等措施。
　　2.3注意防碰撞的校核
　　在数控技术发展过程中，数控铣床加工过程中需要使用更多的刀具，由于数量比较多，所以加工过程中工具和夹具之间容易发生碰撞。为了避免这种问题发生，在对工装夹具设计时要严格按照规定去执行，避免工具与刀具之间的干扰。数控铣床夹具结构具有复杂性的特点，为了保证达到理想效果，设计人员先要建立一个仿真模型，对加工具体情况进行观察，便于更好做出调整。
三、数控铣床工装夹具的设计内容
  （一）固定方式设计
  工装夹具的固定方式设计首先必须要保证固定工件的稳定性，避免加工件在加工过程中出现位移，从而影响加工精度，所以一般会设计夹持构件，以保证工件是沿作用力方向进行固定的。夹持构件能够使多个被加工工件在同一位置进行加工，从而保持加工件加工公差在合理的范围当中。工件夹具的定位和固定构件可以采用二合一的设计方法，这样既能够满足稳定工件的要求，又能保证工件加工位置的准确性。在设计夹持构件时，应保证在较小施力的情况下能够非常稳固的固定构件，所以一般会使用两个及以上的元件进行加紧。另外，夹持构件的设计还应保持较高的拆装便捷性，满足省时省力、便于维修的要求，由于工件在加工过程中，需要反复的拆装，调换角度和位置，这样的设计能够提高加工效率。现在一般将夹具设计成为由多个精准零部件组合而成的工件。
  （二）设计路线与工艺
  在确定加工路线和工艺时，应当提前了解数控铣床的应用方向，分析其加工和应用特点，从而确保工装夹具的设计能够满足数控铣床的使用需求；此外，还需要对各类零件的材质进行了解，确定其材料特性和结构特征，以便最大限度的发挥材料本身的优势。此外，对于需要热处理的零件，还应详细分析夹具所的热受力程度。工装夹具的工艺设计还应依据数控铣床所用刀具的特点进行，在了解走刀方式之后，才可以进行夹具结构类型的设计，确保夹具可以一次成型，保证工件加工的质量和精度，并减少作业时间。
  （三）数控铣床工装夹具设计的对刀
  （1）对刀点的确定
  通常，对于对刀点的确定，一般会采取比较简单的计算方式，首先来说，所设计的对刀点与零件定位标准间的换算应当保持简单、便捷，同时还必须保证找正工作的便捷化；此外，对刀点的设计及应当利于后期的精度检查，有效控制工件加工的误差。所以，可以将对刀点确定为零件的定位标准点。
  （2）刀具的选择
  刀具的配置和选择需要根据夹具和零件所处铣床台面的位置而定，同时，刀具的长度和加工特性也对刀具的选择产生影响。刀具的选择应当满足下述要求：其一，所用刀具在加工过程中应尽量避免出现撞刀情况，必须要适合铣床台面，安装时必须保持安装稳定的合理性；其二，了解铣床的切削量，明确铣床属于精加工类型还是粗加工类型，这样才能通过刀具的选择提高加工效率。

四、数控铣床工装夹具设计改进方法应用
  4.1注重工件准确分析制定优化加工工艺
  数控铣床工装夹具的改进工作是比较重要的，要先对加工零件分析，明确加工零件材料以及结构特征，并对加工的表面精度和热处理的技术要求充分了解。分析工件加工定位基准方面也比较重要，对于加工余量以及前后工序联系工作加强重视，这些都能为制定科学的加工路线提供依据。工装夹具的设计要把机床以及刀具参数作为基础依据，确定是多次走刀还是一次走刀来完成加工。将所确定的加工路线装夹一次实现多方位加工，减少工装安装次数，这样也能大大缩短加工工件装夹时间。
  4.2加强多件装夹工装夹具的设计
  设计中要科学布置工件，结合工件的尺寸以及机床行程和尺寸等要素来设计布置。工件间要保持合适距离，这对工件装卸以及切屑清除工作就有着积极意义。工装安装后要保障其敞开性，这对工件集中加工就提供了方便。再有，对元件实施精确定位比较关键，定位的时候通过一面两销定位方式，和工件的尺寸相结合加以精确定位，保持铣床运动部件在加工的过程中能移动到正确位置。再有要充分注重改善夹紧方式，数控铣床工序比较集中，这会容易产生偏大夹紧力，在压板以及工件按触位置焊一层铜就能解决这一问题。对于立式数控铣床工装夹具的设计中，就要对排屑措施充分考虑，切屑不能对刀具自动工作产生影响，保障元件高精度的定位。

  4.3从内部结构方面充分考虑
  数控铣床工装夹具的实际设计中要从安全角度加以考虑，比较重要的是结构设计，对于荷载和使用功能性要满足其需要。一般设计结构比较复杂，一般工装夹具设计对结构的排屑方面考虑不多，以及对连续加工方面的考虑也不多。为能对工装夹具科学设计，就要充分考虑到合理排屑，这是保障刀具切屑有效进行的基础，能让切屑不落在工装夹具定位元件上，从而保障定位的精确。在设计中从内部结构层面进行优化设计，就有助于提高数控铣床工装夹具的应用质量。
  4.4优化夹具夹紧的方式
  数控铣床工装夹具的设计要注重改进优化，工装夹具的应用当中所发挥的作用比较突出，在机械振动和刀具作用下，为避免由于振动而产生损耗，就要在设计工装夹具的时候能优化夹具夹紧的方式，应用的时候就要保障夹紧工作，避免工件切削作业发生偏移和掉落的问题，这对工件加工的精度就会产生直接的影响。通过改变夹具夹持力受力点，提高加工稳定性，就能提高加工精度。找正夹具直边，而进行应用要以联动夹紧的方式，采用此种夹紧方式实用性高，能同步夹紧多工件有利于提高工作效率。工装夹具实际应用改进切削处理也比较重要，因为切屑存在对工作效率会产生影响。

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结语
  总而言之，随着数控铣床应用范围的不断扩大，其种类也越来越多，为了满足工业生产的要求，就要对其工装夹具进行有效的改善设计，进而适应不同生产的要求。本文对数控铣床工装夹具设计过程中的注意事项进行了比较深入的分析研究，在此基础上，提出了具有一定针对性的数控铣床工装夹具的设计，对于从事相关工作的技术人员具有一定的借鉴意义。
　　参考文献
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[4]余新军.数控铣床工装夹具设计与改进[J].科技风，2018（06）：151-151.

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