马术飞 梁正杰

摘 要：随着数控技术的发展，数控设备规模不断的扩大，数控加工逐渐取代了传统加工，在数控车床上加工零件非常普遍，加工零件所使用的工装夹具特别多，工装夹具是数控机床的重要组成部分，本文针对传统的工装夹具进行改进，提高零件的尺寸精度和位置精度，缩短了装夹找正的时间。针对盘类零件进行工装夹具的设计分析，从零件图分析、工艺分析、夹具设计等几个方面进行论述。

关键词：数控机床;工装夹具;设计;改进措施

引言

随着科学技术的不断发展，数控加工相关技术逐渐成熟，对数控机床的性能指标也提出了更高的要求。数控机床作为一种自动化加工型的机床，主要用于加工各类复杂的零件设备。其生产效率、生产自动化程度高，生产周期短，因此被广泛应用于各种工业生产领域。工装夹具是运行数控机床时，用于加紧固定加工物品，确保其定位效果。高效合理的工装夹具设计方案，能更大限度确保数控铣床自身性能的发挥，因此有效设计工装夹具是保证数控机床顺利运行的重要环节之一。

然而，由于在设计工装夹具过程中，往往会受到各种外界因素的影响，加上设计过程中自身存在的操作问题，都会导致工装夹具设计结果达不到相应标准。传统的工装夹具设计方法已逐渐被淘汰，当前只有结合实际加工需求以及数控机床的性能要求，有针对性改进工装夹具设计，才能真正设计出符合需求的工装夹具，更好地满足数控机床技术革新的需要。

一、传统工装夹具的特性

（一）传统设备在加工零件所需要的工装夹具分为专用工装及组合工装，传统专用工装所使用的链接方式与机床主轴链接，通过主轴锥孔内安装一个圆锥心棒，起到轴向定位的作用。

传统工装的定位方法，决定了工装在装卸不方便，并且笨重。传统设备已经使用有50年左右，设备老化精度达不到零件尺寸要求，对操作者技能水平要求特别高，并且随着数控设备的增加，传统设备淘汰，传统工装在数控设备中不能使用，影响到零件生产节点。

（二）组合夹具又称为“积木式夹具”，它由一系列经过标准化设计、功能各异、规格尺寸不同的夹具元件组成，可以根据加工要求，象“搭积木”一样，快速拼装出零件所需的夹具。组合夹具由于多个元件拼装组合到一起，累计误差影响到零件精度，不能滿足尺寸要求。操作者在加工过程中，不断的调节工装位置，以保证零件的尺寸精度， 调节过程漫长并且复杂，直接影响到零件的加工效率并且还会出现废品。组合夹具在装卸零件受位置的影响，装卸零件不方便。组合夹具的刚性差，加工过程中强度差，加工零件切削速度慢，零件表面质量差。

二、数控机床工装夹具设计的具体要求

设计数控机床工装夹具前，需要对数控机床的精准度、运行效率、生产周期等方面，进行综合性的分析考虑，要根据实际具体需求进行设计，确保工装夹具的质量与有效性。传统工装夹具设计的定位效果与夹紧作用较差，难以满足数控铣床的运行需求，正逐渐被市场淘汰。随着数控加工技术的不断发展，对工装夹具的设计也提出了更高的要求。因此我们设计数控机床工装夹具时，需要综合考虑数控机床各项运行参数，同时还需遵循工装夹具的设计原则与要求进行设计。

（一）夹具开敞程度

随着数控机床应用领域的扩大，其加工的产品类型也随之增多，其中不乏一些规模较大的工业产品。相应的，数控机床工装夹具的开敞程度也需要随之扩大。传统设计的加剧开敞程度小，对物品的固定程度与夹紧状态较差，难以满足机床的运行需求。在注重加剧开敞程度设计时还需要确保夹具与加工的部件截面保持足够的宽度，在最大限度开敞的同时不影响加工，避免加工损坏现象。同时，夹具在机械操作过程中，尽量减少与部件接触的面积范围，以免与内部刀具或其他部件发生碰撞，干扰机械运行。

（二）零件安装方位及准确度

工装安装的方位与方法的不同，都会直接影响着机床的正常运行。因此，我们设计工装夹具时，需要仔细确认正确的安装方式，避免因安装失误而产生严重后果。找正安装夹具定位面。零件安装是设计工装夹具的重要步骤，需要操作人员引起重视。

（三）夹具刚性、稳定性、精准性

在设计工装夹具时，需要考虑其稳定性、刚性以及精准性的问题。夹具需要有良好的刚性、稳定性，确保精准程度高，才能更好确保固定夹紧点位置，避免在加工过程中更换夹具。事实上，设备运行过程中，因夹具刚性或稳定性、精准性问题，而更换夹紧点或夹具，都会对机械运行的效率造成影响，降低夹具定位精度。因此，在设计工装夹具时需要加强对夹具刚性、稳定性与精度的重视，重点设计夹紧点的更换方式，避免因夹紧点或夹具问题而更换夹具的现象发生，确保工件或夹具定位精度。

三、夹具改造方案

传统工装锥度与普通设备主轴配合，已达到定位固定作用，通过对普通工装联接方式的研究发现，普通工装由夹具定位和夹具体两部分，通过螺钉联接固定在一起，去除定位装置，可以改变夹具的联接方法，与数控机床主轴联接。夹具体还可以再次利用，重新制作成符合数控设备的夹具。

（一）数控车主轴联接方法

数控车配备的主轴都是液压主轴联接，通过查阅相关资料，掌握数控车主轴结构，过渡盘一端与主轴联接，另一端与夹具体联接，与主轴联接以主轴锥度为定圆心，端面孔作为固定安装孔。在过渡盘正面加工两个精度定位孔，通过销子联接夹具体，保证联接在一起的定位精度。

普通工装夹具体安装在过渡盘上。为保证普通夹具体与过渡盘的精度，需对夹具体轴向定位孔和接触面重新加工，统一定位基准。在夹具体上与过渡盘相同位置加工两个精度孔。两个配合在一起，减少多元件组合在一起，提高定位精度。经过改造的夹具，通过现场试验论证，完全满足数控加工，符合数控设备性能及安全要求。

四、应用效果

通过对普通夹具改造为数控设备夹具，解决了普通夹具的利用，减少传统工装的浪费。传统工装的现有种类约500余种，转化成果可以应用到这些工装，节约成本约100万元，并且提高零件的加工效率和加工质量。

五、结束语

高效合理的工装夹具，能够更有效的发挥数控设备的运行性能，根据具体的要求不断改进和完善，不断研究更合理的设计出便捷实用、灵活的夹具，从而降低劳动者强度和生产安全，提高数控设备的效率。

参考文献：

[1]杜全麟：《工装夹具设计方法的探讨》[J]科技风，2013（12）

[2]董天毅：《工装夹具设计也要“以人为本”》[J]制造技术与机床，2010（07）

[3]李晔维：《工装夹具设计中材料及热处理问题的处理》[J]机械工程师，2013（04）

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