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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（háng）州作者：方杭超

摘要：數控加（jiā）工中心工裝夾具的設計（jì）製造對於工作的效率和精（jīng）確度而言至關重要。隨著科技（jì）的不斷發展以及零組件（jiàn）外（wài）形構造的複雜（zá）化設（shè）計，也（yě）有（yǒu）必要對於（yú）傳統的（de）工裝夾具形式進行變革。在此背景下，本文首先對夾（jiá）具的應用現狀展開討（tǎo）論，進而對夾具的設計內容進行了簡要闡述，最（zuì）後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（kòng）加工中心夾具的應用現狀

傳統（tǒng）用於數控加工中心（或者數控鏜銑床等等）的工裝（zhuāng）夾治具有（yǒu）以下（xià）幾類：一是（shì）標準螺栓組件。螺栓是（shì）最基本也是最常用的夾持定位組（zǔ）件。小的夾持力（lì）隻需普通的（de）內（nèi）六方（常用）或外六方扳手（如圖（tú）1）；二是壓板夾持（chí）法（fǎ）。壓板是工裝夾具中（zhōng）最基本也是最實用的構（gòu）件，其加壓麵可以（yǐ）是已經過加工（gōng）亦或是毛坯麵。由於部分被加（jiā）工（gōng）件對整體外（wài）觀有嚴格的粗糙度標準，往往在壓板前端（duān）嵌入軟（ruǎn）性材料（如：黃銅）製成的鑲塊，避免由於鎖緊力過大導致工件表麵出現明顯的凹（āo）陷壓痕。為使有良好的夾緊力，根據杠杆定理應使支點更靠近壓緊點，可（kě）獲得較大的（de）夾持力（如圖2）；三是凸輪（lún）夾持法。由於日常工作較少使用，因此不做贅述（shù）。這（zhè）些夾具方式是由專業設計製造（zào）人員，經過不斷的修正改良後獲得的，其通用性很高，經過了標準化，方便後續人員（yuán）的（de）選擇使用。但對於日益複雜的被加工件而言，已無法滿足其使用要求。因此，本文試（shì）圖對傳統（tǒng）的治具組合方式（shì）進行改進（jìn），滿（mǎn）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（xīn）夾具往往直接落於工作台上，其一般的設計原則與步驟統（tǒng）歸如下：先根據工藝安排了解工作台的使用（yòng），常見的是T型槽（cáo）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（chū）的尺寸合格，並徹底固定（dìng）；夾緊力的（de）大小應通過試切調整到最佳狀態；最為基本（běn）的是夾具本體剛性（xìng）要（yào）足夠，以彌補被加（jiā）工件設計時的剛性缺陷，完（wán）成切削；必要是設置防誤（wù）機構，通常指盤類零件（jiàn）內孔或槽（cáo）距離兩（liǎng）側端麵深度不一，以免做端麵加工時取反，延誤工時或使工（gōng）件報廢；夾具使用時一些定位用的麵與工件接觸比較多，因此在設計時（shí）就要考慮常規的磨損並能在加工時（shí）段進行快速準確（què）更換，在日常使用過程中采用較為特殊的材料，並經過淬火等增加材料硬度屬性的熱處理（lǐ）；根據圖紙尺（chǐ）寸要求，采用合適的定位方式，確定合理（lǐ）的公差；最後也是最重要的一點（diǎn）———用最（zuì）少的設計製造裝配費（fèi）用達到最優的加工需求精度（dù）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（lì）影（yǐng）響（xiǎng），工件（jiàn）發生任意方（fāng）向的位移，應盡可能使夾緊力方向沿著切屑力（lì）方向，這就需要夾緊機構的輔助。定位組件（jiàn）僅僅隻能把工件依照（zhào）工藝要求，使工件置於正（zhèng）確的位置，且經過每一次的重（chóng）複裝夾都保持在同一個狀態。在每一個新的夾具（jù）中（zhōng），定位組（zǔ）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（wèi）準確。夾緊組（zǔ）件（jiàn）需根據（jù）力學的機械原理，減輕操（cāo）作人員的額（é）外的（de）負擔，將較小的施力轉變為較（jiào）大的（de）夾緊力（lì）。在加工（gōng）過程（chéng）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於迅速、方便拆卸（xiè）更換，且易於維修。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（jié）構，從而大大（dà）減少設計製（zhì）造的耗時。

3.數控加工中心夾具的改進（jìn）建議

首先便是合理布置工位。根據工件外形、機床工作（zuò）台大小及行程和生（shēng）產綱領來確定每次裝夾的工件個數和方位。各工件之間應（yīng）保持合理的（de）距離，以便（biàn）裝卸工件和為刀具（jù）留出退刀空間。另外，工（gōng）件的敞開性要好，以便實現工序的集中（zhōng）加工。其次各定位（wèi）元件之間的相對關係距（jù）離應精確。其次是夾緊機構應盡可能簡單，減少現場操作的冗餘動作。最後是要考慮排屑問題。立（lì）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（chù）理就會影響定位（wèi）點的精確度。在連續加工過程中（zhōng），尤為（wéi）顯（xiǎn）得重要。合理的排屑應使切屑不影（yǐng）響刀具的自（zì）動進刀，使（shǐ）切（qiē）屑不易（yì）落（luò）於夾具的定位元件（jiàn）上，使切削液便於衝（chōng）刷、帶走切屑，使壓（yā）縮空氣便於吹除切屑。

4.結束語

數控（kòng）加工中心工裝夾（jiá）具的設計（jì）需要注意的點還有很多，為了更好（hǎo）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（fèn）析各環節設計要點，提（tí）高設計方案的可操作性與（yǔ）專業性，減少錯誤，提高綜合效益。

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