淺析加工中心工裝夾具的設計和改進
2016-9-12 來源：杭州友佳精密機械有限公司浙江杭州 作者：方杭超
摘要：數控加工中心工裝夾具的設計制造對于工作的效率和精確度而言至關重要。隨著科技的不斷發展以及零組件外形構造的復雜化設計，也有必要對于傳統的工裝夾具形式進行變革。在此背景下，本文首先對夾具的應用現狀展開討論，進而對夾具的設計內容進行了簡要闡述，最后給出了夾具設計的改進方向。
關鍵詞：加工中心；夾具
前言
1.數控加工中心夾具的應用現狀
傳統用于數控加工中心（或者數控鏜銑床等等）的工裝夾治具有以下幾類：一是標準螺栓組件。螺栓是最基本也是最常用的夾持定位組件。小的夾持力只需普通的內六方（常用）或外六方扳手（如圖1）；二是壓板夾持法。壓板是工裝夾具中最基本也是最實用的構件，其加壓面可以是已經過加工亦或是毛坯面。由于部分被加工件對整體外觀有嚴格的粗糙度標準，往往在壓板前端嵌入軟性材料（如：黃銅）制成的鑲塊，避免由于鎖緊力過大導致工件表面出現明顯的凹陷壓痕。為使有良好的夾緊力，根據杠桿定理應使支點更靠近壓緊點，可獲得較大的夾持力（如圖2）；三是凸輪夾持法。由于日常工作較少使用，因此不做贅述。這些夾具方式是由專業設計制造人員，經過不斷的修正改良后獲得的，其通用性很高，經過了標準化，方便后續人員的選擇使用。但對于日益復雜的被加工件而言，已無法滿足其使用要求。因此，本文試圖對傳統的治具組合方式進行改進，滿足不同產品、不同場合的要求。
圖1 圖2
2.數控加工中心夾具的設計內容
2.1.設計原則
數控加工中心夾具往往直接落于工作臺上，其一般的設計原則與步驟統歸如下：先根據工藝安排了解工作臺的使用，常見的是T型槽形式（如圖3），主要定位段在上部；夾具能配合工藝正確將工件定位，使本序加工出的尺寸合格，并徹底固定；夾緊力的大小應通過試切調整到最佳狀態；最為基本的是夾具本體剛性要足夠，以彌補被加工件設計時的剛性缺陷，完成切削；必要是設置防誤機構，通常指盤類零件內孔或槽距離兩側端面深度不一，以免做端面加工時取反，延誤工時或使工件報廢；夾具使用時一些定位用的面與工件接觸比較多，因此在設計時就要考慮常規的磨損并能在加工時段進行快速準確更換，在日常使用過程中采用較為特殊的材料，并經過淬火等增加材料硬度屬性的熱處理；根據圖紙尺寸要求，采用合適的定位方式，確定合理的公差；最后也是最重要的一點———用最少的設計制造裝配費用達到最優的加工需求精度要求。
2.2.固定方式
僅就固定的方式而言，為了防止在加工過程中受切削力影響，工件發生任意方向的位移，應盡可能使夾緊力方向沿著切屑力方向，這就需要夾緊機構的輔助。定位組件僅僅只能把工件依照工藝要求，使工件置于正確的位置，且經過每一次的重復裝夾都保持在同一個狀態。在每一個新的夾具中，定位組件都不會單一的存在，而需要夾緊組件的輔助，使工件真正定位準確。夾緊組件需根據力學的機械原理，減輕操作人員的額外的負擔，將較小的施力轉變為較大的夾緊力。在加工過程中，工作物必須安裝或者拆卸，因此工裝機構的組件也必須易于迅速、方便拆卸更換，且易于維修。為了達到這一直觀淺顯的目的，前人已將常用的組件進行了標準化，設計者可直接使用這些統一的結構，從而大大減少設計制造的耗時。
3.數控加工中心夾具的改進建議
首先便是合理布置工位。根據工件外形、機床工作臺大小及行程和生產綱領來確定每次裝夾的工件個數和方位。各工件之間應保持合理的距離，以便裝卸工件和為刀具留出退刀空間。另外，工件的敞開性要好，以便實現工序的集中加工。其次各定位元件之間的相對關系距離應精確。其次是夾緊機構應盡可能簡單，減少現場操作的冗余動作。最后是要考慮排屑問題。立式加工中心加工時，刀具切下的廢料會積存在工裝與工件之間的空襠處，如不加處理就會影響定位點的精確度。在連續加工過程中，尤為顯得重要。合理的排屑應使切屑不影響刀具的自動進刀，使切屑不易落于夾具的定位元件上，使切削液便于沖刷、帶走切屑，使壓縮空氣便于吹除切屑。
4.結束語
數控加工中心工裝夾具的設計需要注意的點還有很多，為了更好的使夾具更好用，需要不斷的在生產實踐中總結經驗。凡是都從實際需要出發，詳細分析各環節設計要點，提高設計方案的可操作性與專業性，減少錯誤，提高綜合效益。
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