郝國標

上海摩文自動化工程有限公司 上海 3 1 0 0 0 0

現(xiàn)代機械加工技術(shù)不斷提升，對于產(chǎn)品的設(shè)計精度也有了更高的要求。在機械加工過程中，在選用高質(zhì)量的工裝夾具的基礎(chǔ)上，必須做好工裝夾具的科學(xué)設(shè)計工作，對定位原則進行熟練掌握，精準定位工件的位置，從而在最大程度上保障工件加工的質(zhì)量和效率。

1 機械加工中工裝夾具定位的基準分類

1.1 工藝基準

在整個機械加工的過程中，一條機械生產(chǎn)線一般不會只對機械元件進行一道加工工序，大多數(shù)情況下，這條生產(chǎn)線會對流水線上的機械元件進行二次、多次加工，進而節(jié)約生產(chǎn)周期和生產(chǎn)成本，這種情況下整個加工過程的基準設(shè)計便分為了粗基準加工和精基準加工，配合輔助基準、主要基準和附加基準在加工時用于對工件定位，合成定位基準。另外，用于加工中和加工后測量工件采用的測量基準，用于裝配時配合零部件與整件位置的裝配基準，用于工序先后確定的工序基準共同形成工藝基準。因此，每個操作人員在為機械元件和工裝夾具規(guī)劃基準面時，務(wù)必苛求精確，操作過程中也要全程監(jiān)控高度準面的二次加工，盡量減少不合格品的出現(xiàn)[1]。

1.2 設(shè)計基準

第二種則是以設(shè)計圖上各項數(shù)據(jù)為依據(jù)的設(shè)計基準，通過數(shù)字幾何原理將他們的彼此相對面連接，做成一個空間坐標體系，用空間的方式表達出來的設(shè)計基準模式。而實際基準模式通過預(yù)先繪圖，可以先六點自由度空間定位法相結(jié)合，能把控全局，是一種較好的基準定位模式，但因為這種模式對機器要求較高，對人員的數(shù)字計算水平要求嚴格，所以暫時使用的人員較少。

2 工裝夾具的設(shè)計規(guī)律

首先，設(shè)計夾具時要符合工件的設(shè)計要求，嚴格遵守設(shè)計標準。避免出現(xiàn)設(shè)計完成后再選擇合格的工件，避免出現(xiàn)工件不達標的情況；其次，在使用夾具時，必須對工件、夾具和加工設(shè)備進行相互固定，確保工件的功能達標，這樣就能達到工件、夾具、設(shè)備三者間生產(chǎn)加工的完美配合。只所以必須按照這些設(shè)計規(guī)律進行夾具設(shè)計，是因為一旦工件位置出現(xiàn)偏差，工件精度就無法達到工件設(shè)計要求的標準，進而影響工件的其他功能。

3 工裝夾具定位設(shè)計方式

3.1 定位原理

在機械加工中應(yīng)用工裝夾具，必須進行精準定位，這樣才能保障機械加工的精準度。比如卡盤，這是比較典型的工裝夾具了，當(dāng)前還在車床中被廣泛使用，卡盤是機床上用來夾緊工件的機械裝置，利用均布在卡盤體上的活動卡爪的徑向移動，把工件夾緊和定位的機床附件，能夠保證車床的正常運作，卡盤通常安裝在車床、外圓磨床和內(nèi)圓磨床上使用，也可與各種分度裝置配合，用于銑床和鉆床上。還T型工作臺，這種工裝夾具主要是固定工件，幫助工人對設(shè)備進行調(diào)試，另外主軸和刀柄對機械加工的精密度能夠有效保障，在機械加工中是比較好用的固定工具，這些工裝夾具都為機械加工效率的提升做出貢獻。在進行工裝夾具定位之前，工件存在6個自由度，而對其進行定位就是為了對這6個自由度進行有效限制，而六點定位原則就是利用6個支撐點限制6個自由度，這樣就能對工件位置進行有效確定。

3.2 工件定位分析

在機械加工中進行工件定位時，必須對工件精準度進行明確，它對機床加工工件的精準度起決定作用。在具體定位中還存在三種相對位置，首先是工件與夾具的相對位置，其次是工件、機床之間的相對位置，最后是夾具與機床之間的相對位置，在這三種相對位置中，工件與機床的相對位置需要夾具進行輔助定位。

3.3 定位方法

對工件進行定位的方法主要分為四種，第一種定位方法是完全定位法，這種完整的定位方法就是完全限制工件的自由度。第二種方法就是與之相反的不完全定位法，顧名思義不會對工件的自由度進行完全限制，只會在加工要求的前提下，對工件的部分自由度進行限制的定位方法。第三種方法是對工件施行欠定位，在進行工件加工時，對工件應(yīng)該進行定位的自由度卻沒有定位，這就是欠定位。第四種方法就是過定位，與欠定位恰好相反，過定位就是對本不該進行定位的自由度進行定位[2]。

4 工裝夾具在機械加工中的應(yīng)用

4.1 加工效率

在壓塊和機械接觸形狀的部位使用夾具的壓緊力，加緊的地方接近機械加工的表面，這樣是為了避免機械加工出現(xiàn)震動，保持機械加工的位置的固定，減小工作人員校準加工機械的位置時間，提高了工作人員的工作效率。在加工機械時應(yīng)用了夾具，機械感性提高明顯，也提高了機械的切削量。還有一些比較特殊的機械加工需要多個夾具來夾緊，機械機床比人工機床進刀鉆孔穩(wěn)定。比較大直徑加工機械的切削增加切削量，大的加工機械使用夾具固定增加了機械的好壞率，加工的機械也不愛變形，就算是技術(shù)比較低的工作人員也可以制作加工，降低機械加工的成本，增加機床的使用范圍，一個機床可以通過夾具的應(yīng)用制作多個機械加工，提高工作效率。

4.2 加工精度

沒有使用夾具固定時候加工機械，機械加工的精度由機械的位置和刀具的位置來決定，造成了位置精度的誤差比較大，同樣機械加工的誤差，體現(xiàn)了機械加工的工藝系統(tǒng)的誤差，機械加工都誤差主要是因為夾具的誤差造成，靜態(tài)誤差和動態(tài)誤差兩種，靜態(tài)誤差出現(xiàn)的比例比較高。加工工人的技術(shù)水平也會影響機械加工的質(zhì)量，同時，起決定性的作用，同一批的機械加工的質(zhì)量幾乎相同，機械加工的質(zhì)量精度在機械組裝時可以互換，可以方便機械的維修和更換。對于一些特殊的機械離不開夾具的應(yīng)用，例如薄壁機械就通過夾具來制作的。機械的精度也是通過夾具的設(shè)計來增加和有所提高的。薄壁機械特別容易變形，所以夾具的設(shè)計就決定了機械加工的尺寸和成品的形狀，在機械加工時的高溫受熱也可以讓薄壁機械變形，機械尺寸不好控制，夾具的使用決定機械加工時的震動誤差。

4.3 機床適用范圍

如果沒有使用夾具來固定機械，那么固定機械的工作就只能靠機床來設(shè)計形狀，但是機床形狀的固定只可以加工一種機械，可是使用夾具固定加工機械的機床可以加工多個機械，多種機械，這樣就擴大了機床的機械加工的范圍。例如，滾壓機械工具和家具放在一臺機床上，這樣可以使機床對機械加工進行簡單的磨削加工，這樣就發(fā)揮出了磨床的一些功能，使機械加工的精度提高了。另外，有一些特殊的機械加工，機械的要求和設(shè)計特別小或者特別大，或者要求薄壁的，曲面的，有偏心、細長和凹凸等等，所以，在機械加工時必須要設(shè)計一些特殊的夾具來固定加工的機械，一些高精度的機械加工應(yīng)用真空吊具來固定薄片機械，偏心的機械加工外圓與內(nèi)孔不是一個軸線上，曲面夾具就是用來加工曲面機械的，不同種類的機械加工應(yīng)用的夾具也都不相同，這樣就擴大了機床的加工范圍，打破了機床加工機械的單一性，突破了機床機械的局限性。

5 工裝夾具定位的設(shè)計發(fā)展方向

5.1 設(shè)計標準化定位方法

隨著機械化大規(guī)模的生產(chǎn)方式的開展，機械加工產(chǎn)品的生產(chǎn)方向必然是向著標準化靠近，并且逐漸與相關(guān)類似的產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品進行合流統(tǒng)一標準，而要實現(xiàn)生產(chǎn)大規(guī)模的統(tǒng)一標準件，就需要統(tǒng)一的加工機床、統(tǒng)一的被加工毛坯件以及統(tǒng)一的標準化工裝夾具，三者統(tǒng)一后，一定會出現(xiàn)一套適合多數(shù)機械元件加工的標準化基本定位方法，以方便在機械加工過程中指導(dǎo)形成流水化、大規(guī)模的生產(chǎn)模式，從而實現(xiàn)機械生產(chǎn)的成本降低，利潤增值[3]。

5.2 設(shè)計更數(shù)字化的定位方法

隨著社會對各種機械產(chǎn)品的要求不斷提高，以及數(shù)字化生產(chǎn)對于產(chǎn)品更加嚴格精度要求和機械設(shè)備的更新?lián)Q代，可以預(yù)見的，整條生產(chǎn)線上都會出現(xiàn)更加嚴格精確的生產(chǎn)規(guī)定，作為加工工程中重要參與者的工裝夾具，必然會出現(xiàn)一套比現(xiàn)今定位方法更加精確的定位方法，這種方法必然更精確，更高效。

5.3 定位設(shè)計方法的超前化

工裝夾具應(yīng)該具有優(yōu)先化，超前化意識，隨著高精尖技術(shù)的不斷發(fā)展，上級下級工業(yè)鏈條對機械產(chǎn)品的多樣性，精準性的要求會不斷地提高，導(dǎo)致生產(chǎn)的難度不斷提高，同時日新月異的新生產(chǎn)設(shè)備和高精度的生產(chǎn)標準逐漸更新，新的加工材料強度、難易度也有所變化，這些都會在加工過程中都會對夾具定位方法帶來挑戰(zhàn)。因此，在之后的設(shè)計新的夾具定位方法時，不能僅僅是要為了解決眼前所需要攻克的難題而生產(chǎn)應(yīng)急品，還要有超前意識，設(shè)計出可以供還沒有出現(xiàn)或者已經(jīng)出現(xiàn)理論的設(shè)備、材料加工生產(chǎn)配套的的新型夾具定位方法。

6 結(jié)語

綜上所述，機械加工的技術(shù)人員，一定需要完全的理解機械設(shè)計圖的要求來加工機械，機床夾具能確保機械的使用、經(jīng)濟、工藝性能，提高機械生產(chǎn)效率，可以使夾具在使用時和設(shè)計上更完整的把機械與夾具迅速而準確的連接，做到完美的定位。