杨龙

【摘 要】我国自改革开放以来大力发展经济，现阶段已经发展成为制造业大国。数控机床是制造业发展中不可或缺的一部分，而数控技术发展的核心之一是数控铣床的应用。在实际的生产作业中，此类加工技术不仅可以高效地提高制造产品的质量和可靠性，还能减少原料不必要的浪费，节约成本。工装夹具作为数控铣床的重要组成部分，它设计的合理性、实用性和科学性直接关系到数控铣床的加工效率。文章就工装夹具设计的要点、步骤、内容和改进方法对数控铣床的工装夹具进行相关的探讨，具有一定的现实意义。

【关键词】数控铣床;工装夹具设计;改进

【中图分类号】TG751.3 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）10-0045-02

数控技术发展的核心之一是数控铣床的应用，在实际的生产作业中，此类加工技术具有适用性广泛、高精度、速度快等特点，可以高效地提高制造产品的质量和加工效率。工装夹具作为数控铣床中的关键组成部分之一，对数控铣床有很重要的作用。工装夹具的设计质量，不仅影响着产品的加工精度、效率，同时关系着企业的生产成本。

1 工装夹具设计的要点

数控铣床在实际的生产加工中对工装夹具的要求相对来说比较简单，一般情况下只需要满足有效定位和夹紧的作用。根据生产工艺的实际操作要求，对工装夹具进行设计时，应该遵守以下4个原则：一是保证夹具的开敞程度，在加工时，应该保证加工工件的待加工面全部暴露，因此需要增加夹具的开敞性。保证待加工面和工件的科学安全距离，防止主轴套筒和刀具与夹具之间相互干涉。二是确保机床零件的安装位置和与之匹配的编程坐标系一致，为了能够让工件的定位面和数控机床的坐标相互转换，工装夹具还要使用不定向的安装设计。三是要考虑夹具的刚性和稳定性。要保证夹具的设计质量，让夹具的刚性和稳定性能够满足数控铣床加工的实际作业需求。四是要考虑夹紧点更换的问题。要掌握夹紧点是否需要更换和如何进行更换，在实际生产作业时，夹紧点的更换和更换方法均有可能对工件、夹具的定位方向及精度产生不同程度的影响，进而影响整个生产工艺。因此，在实际的加工过程中，应该重视对夹紧点更换方法的设计，同时要确保合理科学的更换周期，以此来提高工件的精度，降低原料消耗和生产成本，生产出更优质的产品。对工装夹具进行设计时，除了遵守以上4个原则之外，还要考虑铣床的加工效率与实际操作性等问题，同时采用科学合理的设计尽量简化加工的过程，保证工艺简单、方便、实用及灵活，确保工人在生产作业时的安全性和避免超负荷劳动，促进我国制造业健康平稳地发展。

2 工装夹具设计的步骤和内容

首先，要对工件进行分析，进而制定相应的加工工序和工艺。在对工件进行分析前，要先了解该工件的特点、工件的材质和操作时的技术要求，然后分析它的加工量、加工精度和加工定位、加工表面情况，确定定位的基准和工序的连接顺序，全面地进行分析后再制定科学合理的加工路线。设计夹具时要注意走刀的次数，从而确定刀具和机床的参数。实际加工时尽量做到一次装夹成功和加工成型，这样可以缩短加工的时间，从而提高加工的效率和质量。其次，要尽可能地将装夹速度提升到一定水平，可以采用多位、多件夹具式设计，缩短加工时间。为了方便工人操作，简化操作程序，对刀点的选取应该依据零件的定位进行设定，方便纠偏检测，从而减少工作误差。对刀具和切削用量进行系统性的设定，力求满足夹具设计的标准，确保刀具的大小、形状等满足要求，避免机床超程、撞刀等情况的发生。切削用量应该依据加工的方法进行选取，例如当进行粗加工的时候，基础条件是提高生产效率，因此在切削量和力度较大的时候，主要考虑装夹的稳定性和装夹的负荷。当机床进行精加工、半精加工的时候，最主要的条件是工件装夹的精确度。对夹具进行设计时，其通用化设计不能以单一的工件为基础，而是要求能够进行相似工件的设计和生产，因此在夹具的实际设计阶段，应该依据零部件的结构特征、尺寸大小、应用途径、加工精度等进行详细的分类，以确保能够提高夹具的通用性。

3 工装夹具设计改进方法

3.1 多个工件实现一次夹装

工装夹具在进行设计的时候，使用压缩空气来提供所需要的动力，对夹具的松紧度进行操控，可以简化程序，方便对不同的产品表面进行次序加工。但是，此类换刀耗费的时间比较长，而且在产品加工过程中的故障大多出现在自动换刀时期。

在满足加工基本要求的基础上，需要对换刀的次数进行合理的设计和改进，进而减少产品加工所需要的时间，降低其故障发生的可能性，提高安全生产系数。对于上述情况进行设计改进，将多个工件实现一次夹装，对产品加工程序进行优化，尽量减少换刀的频数。例如，依据产品的尺寸大小和机床的设计程序，将工装夹具设计为20个工件，工件的数量可以依据具体的作业情况进行实际调整，对它的C和D两个位置进行孔扩作业。首先要对这20个工件进行排序，将其分成两排，每一排为10个工件。采用C孔的扩孔刀顺序对20个工件的C孔进行扩孔工作。然后将C扩孔刀换成D扩孔刀，按照上述操作继续对这20个工件进行扩孔工作。扩孔工作完成后，把D扩孔刀换成C铰刀，对其进行铰孔操作，再将工件的铰刀由C孔换成D孔，继续进行铰刀工作。从上述换刀的次数来看，对这20个工件进行扩铰操作时只需要进行4次换刀的操作，这样能够最大限度地节约工件的加工时间。

3.2 多件装夹工装夹具设计要求

多件装夹工装夹具在设计的时候，要满足以下几个设计要点：首先要对工件进行合理布局，根据工件的形状、尺寸大小、生产数量、机床参数及尺寸等进行科学、合理的布置。同时，工件与工件之间应该设置一定的距离，这样能够方便工件的安装和卸载、清除等工作。工件在安装完成后应该有良好的敞开性，目的是便于日后的集中加工。其次要精确定位元件。在对元件进行定位的时候，定位方式应该选择一面两销的方式，同时根据工件的实际尺寸准确地确定每一个组件的菱形销和圆柱销之间的距离，进而确定每一个组建在工件加工的售后能够移动到各自的合理位置中。再次要改善夾紧的方法。夹紧方式应该简单、方便，从而给刀具留出较大的运动空间，同时在设计的时候，应该采取联动夹紧的方法同时对多个工件进行夹紧。数控铣床的工序较为集中，会产生较大的夹紧力，工件表面会留下一些压痕，可以在压板和工件接触的接触面焊上一层铜来解决这个问题。最后要进行立式数控铣床工装夹具的设计。和普通的铣床有一定的区别，立式数控铣床在工件进行加工的时候，工装夹具上经常会存留一些切削。因此，对于此类铣床，一定要提前安装排屑装置，及时做好切削的清理和回收工作，并且要保证在排屑的时候不会影响刀具的正常工作，也不可以落在工装夹具的元件表层，这样就能够保证元件高精度的定位。

3.3 合理改进工件安全距离

在实际的操作过程中，为了改善工装夹具乃至数控铣床整体的工作效率，需要结合实际的作业情况，采用合理科学的措施和方式提高整体工装夹具的性能。高度重视工件的安全距离，尤其是部分工作包含同步加工生产问题。进行科学并符合实际操作条件的安全距离设计，能够有效地提高待加工产品的换装和安装及清洗的方便性。工件和工件之间的距离应该进行严格控制，防止它超出合理的距离范围，太密集的工作将会产生清洗系数增加等难题，进而对工装夹具的拆卸产生一定的负面影响，严重时能够降低生产效率。所以，在实际作业之前，应该多方面综合考虑，全面分析工装夹具的实际，改进工件之间的安全距离，并且确保其距离的准确性、可靠度，为将来工件加工工作的顺利进行提供保障，也能提高整体的精确度。

3.4 科学改进夹具加紧方式

工装夹具在数控铣床中具有十分重要的作用，受机械振动和刀具作用力等的影响，要采用科学的方法解决夹具夹紧的方式。首先，在工装夹具时，要保证工装夹具可以合理地夹紧，从而避免在实际工作的切削过程中发生掉落或者是偏移，故而影响整体的加工效率和加工精度及加工进度。其次，在运用夹具时，可以采取联动夹紧的方法。联动夹紧的方法具有科学性，能够在同步夹紧数个工件的同时，明显地提高工艺的加工效率。

4 结论

现阶段，随着经济的飞速发展，我国已经成为世界制造业大国之一。制造业发展的核心技术之一是数控铣床技术，对数控铣床技术的不断优化和发展，能够有效地推动制造业的进步。数控铣床中工装夹具的设计和优化，对数控铣床的应用有很大的作用，因此我们应当重视工装的夹具设计，根据实际操作需求，对其进行科学合理的优化和改进，提高工件的精准度和生产效率，降低原料的浪费，节约成本，增大企事业的生产效益，进而推动整个制造业健康平稳地发展。

参 考 文 献

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