一種簡單可靠的數控加工工裝夾具設計

劉曙光

摘 要：工裝夾具在實際生產中至關重要，它不僅影響加工的質量和精度，同樣影響著加工的效率。在實際工作中，結合生產需求，設計一款結構簡單可靠、穩定的工裝夾具，合理的利用加工中心工作臺面，達到降低工裝裝夾時間、定位精度、提高生產效率、減少對加工中心機床臺面的摩擦為目的，并在實際生產中批量推廣使用，獲得的積極的反響。

關鍵詞：數控加工 工藝優化 工裝夾具

中圖分類號：TG751.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（a）-0219-01

1 前言與背景

為了提高機床導軌的利用空間、工裝安裝穩定可靠、加工效率等，特設計一款適合自己公司現狀的一款多功能工裝。本文將言簡意的將自己設計并已推廣使用獲得好評的一款工裝夾具做下介紹，希望對同行業者有所幫助和在之后的工裝設計中有所啟發。

2 現場加工中心機床實際加工，現狀調查

所工作的車間，批量加工某工件時一直存在著精度控制不穩定，打表找正定位難和生產效率低等問題。

精度方面：（由于普通平口鉗的精度差，高精度的價格太高約8000～10000元左右，所以工裝采用一般平口鉗裝夾，）夾緊后面垂直在0.05～0.08 mm之間，平面度在0.04～0.06 mm之間精度相對差一些。

裝夾方面：裝夾工裝底面只有10 mm左右，裝夾不牢固、工裝與鉗口接觸面較小剛性差、不穩定易變形，工裝重復定位必須重新找正，裝夾定位時間較長，一般在15～20 min之間。（有時必須墊紙輔助才能找正，非常不方便）

空間利用方面：虎鉗裝夾占用空間大，工作臺面一般最多可以裝夾兩個工裝，只能同時加工兩款產品。

重量方面：一般虎鉗重量在30 kg左右，比較重，拆裝不方便。

對機床工作臺磨損方面：虎鉗重復裝夾頻率多，會將工作臺面劃傷碰傷，導致工作臺面精度受到影響。

綜上所述，總結歸納了其原因和影響因素，一般虎鉗精度差，工裝裝夾后找正比較困難，工裝與鉗口側面及底面接觸只有10 mm左右，接觸面比較小，在裝夾工裝材料加工的時候裝夾不牢固，易變形，從而加工出的工裝面與側面不垂直（不能達到0.03 mm以內），導致真正加工產品時候工裝找正困難，加工產品質量不穩定，不能達到理想的產品合格率。

3 方案設計

根據實際情況，現狀調查及影響因素等幾方面分析，設計合理裝夾方式，改善工裝重復定位精度、機床空間利用、裝夾牢固、加工穩定為基礎出發，特設計出一種適合現狀的工裝座來代替虎鉗。

設計工裝座全稱：<高精度多功能工裝座>

工裝座外觀、性能、精度等簡要說明如下：

外觀特征：材料規格尺寸390 mm×390 mm×33 mm（只適合運用于本公司產品產品）材料重量：22 kg。材質經過真空爐高溫熱處理，目的：表面硬度較高，不易損傷及磨損，為防止材料變形還做了消磁處理；（17-4pH材質）。設有四個圓弧槽，主要目的：鐵屑、切削油、順利排出和減重、美觀等作用。中間加工通槽，目的：槽尺寸與機床工作臺槽相同，定位時用定位快將工裝座與工作臺相連接，從而達到工裝座不用打表找正，節省裝夾時間。周邊圓弧倒角，目的：防止周邊棱角損傷卷起毛刺、美觀、搬運安全不易劃手等作用；工裝座反面設有縱橫各三道通槽，目的：減少接觸面積，從而形成16個小平面定位，防止過定位，減重等作用。

性能方面：工裝座設有4個M16內六方固定裝置，裝夾非常牢固，產品工裝預設M12X1.75/132個螺紋孔，可滿足不同種類的工裝固定，非常牢固和方便。

精度方面：裝入機床臺面，精度達到0.003～0.008 mm之間，非常精密，可滿足加工精度比較高的產品。

4 生產加工工藝流程

10：備料：400×400×35（mm）板料。

20：平面磨：（粗磨）兩面必須磨平見光，板厚不小于34 mm，兩大面平面度0.04 mm以內。

30：線切割：割多余的材料及四周螺固定槽，割外形至尺寸390×351。

40：加工中心：正面，平大面0.2 mm，鉆銑螺紋孔、減重槽、螺釘固定槽、倒角，底面墊鐵厚度公差必須在0.05 mm之內。

50：加工中心：反面，已工作臺為基準裝夾，平大面0.2 mm，銑減重槽，倒角。

60：熱處理：提高材料硬度及耐磨。

70：電解：去除表面氧化皮及耐腐蝕作用。

80：平面磨：（精磨）磨兩平面不小于33 mm，兩大面平面度0.002～0.005 mm之間。

90：消磁：使用17-4pH不銹鋼專用消磁儀器進行全方位消磁。

100：刻字：以機床編號為準編號，配置到機，使用、保護、保養、責任到人。

5 工裝座使用說明

裝夾方法：

（1）將機床工作臺表面、工裝座底面清理干凈。

（2）把四個M16×2的螺母放入機床工作臺的T型槽中，大概到工裝槽對應位置。

（3）將工裝臺搬到工作臺上，（注意輕拿輕放）用4個M16×2的內六螺釘方用手對準工裝槽及螺母，臨時用手固定。

（4）使用40×40×15.5 mm定位塊插入工裝臺中間槽中，與機床工作臺槽配合（機床工作臺固定槽為16 mm，所以使用定位快定位后，只需要單邊間隙0.1 mm的精調量）。

（5）然后使用六方扳手將四個螺釘進行緊固，注意不要旋緊。

（6）打表校正工裝Z軸平面、XY側面，各基準面校表在0.003～0.008 mm以內后將四個螺釘旋緊，并用千分表驗證旋緊后的工裝座精度是否在0.003～0.008 mm之間。

（7）將定位快拿下來，單獨存放。

（8）保養說明（定期進行保養和維護以保證工裝的精度）。

（9）表面磨損后及時修復并做好記錄備注。

6 驗證結果數據分析表：空間方面：工作臺原來能容納兩個產品工裝提高到裝夾六個

精度方面：從原來的0.072 mm提高到0.017 mm、重量方面：從原來的30 kg提高到22 kg裝夾打表時間方面：從原來17.2 min提高到3.6 min減少虎鉗的頻繁拆裝次數，從而降低機床導軌面的摩擦。

使用本文所設計工裝座夾具，大大提高生產效率，同時經過千分尺和三坐標投影儀等精密量具檢驗，工件尺寸精度及合格率都有顯著提高和改善。真正實現了合理利用加工中心工作臺面，降低工裝裝夾時間，提高生產效率，減少對加工中心臺面的摩擦的目的。為企業創造的更高效的產能繼而降低產品成本提高企業的競爭力。

參考文獻

[1] 機械制圖[M].機械工業出版社.

[2] 機床夾具設計手冊[M].遼寧科學出版社.

[3] 機械零件設計手冊[M].機械工業出版社.

[4] 數控銑削與銑削中心技術[M].北京：高等教育出版社.

[5] 機床夾具設計手冊[M].遼寧科學技術出版社.endprint