數控加工機械零件中的專用夾具設計研究

石 濤

數控加工與傳統加工方式之間存在一定相似之處，具有相同的加工原理，而加工過程則可以充分體現二者的差異。通常情況下，數控加工工藝將自動生成數碼標識程序輸入到數控程序中，使刀具、工件可以在數字化、自動化控制下進行各項工作，以實現機械加工的智能化發展。這樣可以有效提高加工質量，降低工人的工作壓力，然而這種方式會在一定程度上增加生產成本，這就需要生產廠家在實際生產過程中借助與生產需要相符的專用夾具進行調整，以降低經營成本。本文將結合實際情況對數控加工機械零件中的專用夾具設計進行分析，以期為今后的相關工作提供寶貴經驗。

1 數控加工概述

數控加工主要是指在數控機床上進行零件加工的一種工藝方法，數控機床加工與傳統機床加工的工藝規程從總體上說是一致的，但也有明顯的不同。數控加工采用數字信息控制零件和刀具位移的機械加工方法，它是解決零件品種多變、批量小、形狀復雜、精度高等問題和實現高效化和自動化加工的有效途徑。數控技術最先是為了滿足航空工業的需求，是一家美國直升機公司在20世紀40年代提出的技術，主要是通過數控編程來實現對機械生產的控制，而數控編程又被分為手工編程與自動編程[1]。其中，手工編程是指借助人工完成，將數控系統所規程的指令格式作為參考，進行數控編程；自動編程是指利用計算機結合生產的實際情況進行自動編程。在進行數控編程的過程中，需要配備完善、成套的硬件與軟件作為技術支持，以保證數控加工的順利進行。

2 鎖芯零件專用夾具設計方案

機械零件設計是一個較為復雜的過程，需要相關工作人員對零件本工序的加工要求進行詳細分析，充分掌握其夾具特性，然后確認夾具類型和數量，以保證設計的科學合理。本文以鎖芯零件專用夾具設計為例進行分析。

首先，相關工作人員應充分掌握加工鎖芯零件的工序，這一環節工序需要將原直徑為11mm的圓柱外圓車削的表面進行粗加工。由于本次需加工的鎖芯工件尺寸不大，并不需要較強的切削力，因此設計人員可以在設計過程中充分結合加工工藝要求及相關特征進行切削，以保證銑削工序的順利進行，其間可以選擇削孔配合夾具、螺栓加緊等方式來進行輔助操作。

其次，在數控加工過程中，設計人員應充分考慮數控機床加工的經濟、效率等因素，明確夾具一次加工零件數量的最佳范圍，有效提高數控加工質量和效率[2]。根據本次零件加工的實際情況，數控機床加工的時間應被設置為：

式中，T表示數控機床需要加工的總時間，s；m為加工次數，n表示單次加工零件數量，其中m×n=300，m、n均大于1；t1、t2、t3分別表示加工同一個零件所需要的時間、數控機床停機時間、裝夾具時間，s。

相關設計人員在充分掌握各變量后，應利用數學模型進行建模，然后結合本次加工的實際情況進行編程。其間，設計人員要將y=minF（n）作為數學模型，然后利用LINGO軟件編程進行求解，最終得出結論。當n為113.9時，數控機床的工作效率可以達到最佳狀態，在確認好零件加工數量后，應結合數控銑床的實際情況進行最終確認。本次鎖芯零件加工所采用的數控銑床工作臺行程為600mm，所使用的夾具總長度小于400mm，裝夾尺寸為50mm，為了充分保證加工質量，應預留出20mm間距。根據上述情況，設計人員應將單排零件數量設置為13，采用雙排夾具，因此當n=26時，數控機床的加工質量及效率可以達到最佳狀態。

3 鎖芯加工數控機床專用夾具設計

在實際生產過程中，數控機床專用夾具設計將會直接關系到鎖芯零件加工質量及工作效率。因此，相關設計人員應根據鎖芯加工工藝的基本需求合理設計機床夾具，這樣才可以充分保證數控機床鎖芯加工的順利進行，進而為今后開展的各項加工工作奠定良好基礎[3]。

首先，機床夾具設計應遵循以下基本要求：第一，充分保證鎖芯零件的加工精度，需要專業技術人員結合當前實際加工狀況進行精度分析，以保證機床夾具設計精準度；第二，應選擇具有一定復雜度且適合鎖芯零件機械生產的專用夾具，有效縮短機床生產所用時間，從而有效提高當前數控機床生產加工效率；第三，需要選擇工藝性較強的專用夾具，以保證加工精度；第四，具有較高使用性能，且操作簡便，以簡化當前數控機床加工環節，為相關工作人員的實際操作提供便利；第五，專用夾具設計應具有較強的經濟性，且結構簡單，同時具有標準化、成本較低等特征，盡可能降低生產加工成本。

其次，在設計專門夾具的過程中，設計者應充分掌握專用夾具設計任務書、工藝文件中的相關要求，在此基礎上對夾具結構方案進行設計，如夾具類型、工件地位方案、工件加緊方式等的確認，并且對道具導向方式、裝置等進行合理設計，充分保證夾具剛度、精度、尺寸穩定性等達到最佳標準。在設計人員充分掌握專用夾具結構方案后，應對夾具進行總體設計，繪制夾具草圖、總裝圖，并且充分考慮專用夾具設計相關規定與設計習慣，保證設計的科學合理性。

在實際設計過程中，設計人員應嚴格按照以下要求進行操作：第一，采用1:1比例的設計圖紙進行相關設計，以防止出現直觀錯覺現象；第二，在繪制鎖芯零件時，應通過雙點畫線來表示，進行透明處理，以保證鎖芯零件繪制不會影響夾具元件投影；第三，設計者應將主視圖設置為操作者面對視角，并且嚴格控制視圖的清晰度、準確度，可以將設計圖紙中專用夾具的各個環節、構件充分體現出來；第四，將工件處于夾具中的狀態設置為夾緊狀態；第五，在設計過程中，若是元件位置需要大幅度變動或可能因某種因素產生較大變化時，需要使用雙點畫線在局部范圍內標出其能到達的極限位置，為后期檢驗設計工作提供有力的參考依據；第六，應將刀具與刀桿雙點畫線在局部范圍內進行表示，用于檢測設計的相互干涉性。此外，相關工作人員可以結合銷與夾具的配合尺寸及公差對鎖芯零件進行設計，同時結合自身多年經驗來判定設計尺寸，以保證鎖芯零件設計更加符合數控機床零件加工的實際需求[4]。

4 結語

當前，我國改革開放不斷深化，社會經濟水平明顯提高，而社會對于各個機械零件質量、精度的要求也隨之提高。因此，生產廠家在實際生產過程中應積極引入數控加工技術，同時將專用夾具作為輔助工具，以有效降低生產成本。采用專業夾具可以有效提高機械零件數控加工質量，同時減輕工人工作壓力，這是一種較為有效的生產方式，可以為企業的長期、穩定發展奠定良好基礎。

[1]陳艷芬.數控加工機械零件中的專用夾具設計研究[J].中國高新技術企業，2016，（11）：25-26.

[2]陳文強.數控加工機械零件中的專用夾具設計[J].新教育時代電子雜志（教師版），2017，（26）：274.

[3]王東輝.連桿零件的機械加工工藝規程和專用夾具設計[J].科技展望，2014，（23）：22.

[4]白李平.數控銑床加工輪軸零件的專用夾具設計[J].模具制造，2017，17（8）：72-76.