機械加工中工裝夾具定位方法設計研究

沈亞風

（上海納鐵福傳動系統有限公司平湖分公司，浙江 嘉興 314200）

夾具在機械加工中的作用是極其重要的。夾具對機械加工的質量是十分重要的，也有利于提高夾具在機械加工中的效率。工件加工夾具旨在有效實現對工件自由度的限制，夾具主要是為了保證一定基準面與夾具定位元件之間充分的接觸。在工件選擇過程中，最主要的問題就是確定哪一表面與夾具定位元件接觸。本文簡要闡述了加工定位基準的分類、夾具設計的原理和夾具定位等問題，希望通過本文能夠為夾具定位設計提供有價值的參考。

1 加工定位基準的種類

定位基準的選擇問題是一個公益性問題，它能夠決定零件的的尺寸和質量。同時，它還受工藝、夾具結構的影響。因此，必須高度重視它。就機械制造而言，基準面是指將生產對象的幾何要素的點、線、面確定。數據根據功能和應用情況可以劃分為設計和處理兩部分。在選擇定位基準的過程中，要充分考慮工件的加工要求，確定工件需要的自由度。其中，一個方面的自由極限更具選擇性，因此，必須保證定位基準選擇的合理性。圖1 為專用夾具示例。

圖1

2 工件夾具設計的原理

工件不同，其加工工藝也是不同的，因此在工件加工前，需要選擇最優的刀具夾緊方法和適合的夾具，以確保工件加工后質量達標。工件不同，裝夾時需要選擇合適的加工和設計的夾具，所以裝夾時工件不同，則夾具也各不相同。夾具在設計時，需要提前考慮很多的因素，包括夾具在使用過程中有可能出現的問題，以及夾具是否適用。一般來說，夾具的使用，夾住了各種各樣設計相似的工件，從而確保了工件在加工時的運行順利，還能夠降低夾具加工的成本。

夾具在設計時需要遵守幾點規則：首先，夾具的設計原則是以工件為設計標準，而不是先設計完成后再挑選能夠使用的工件；其次，夾具在使用時，固定了工件、夾具和設備，以確保被加工工件的功能和性質符合要求。因此，夾具設計需要遵守多點規則，這樣才能夠保證工件、夾具和設備成功完美的搭配。

夾具使用時，固定了工件，能夠保證工件基本不會發生偏移，以降低加工產生的誤差，從而保證工件的精度以及工件的其他功能。因此，在對工件進行定位時，保證定位的精確度是十分必要的，只有這樣才能保證工件加工的精確度。工件定位要符合定位原理，尤其是最為基本的定位原理，從而保證以后工件加工精度的定位問題。六自由度定位法是工件定位的基本方法，該法的含義是工件在空間上的前、后、左、右、上、下六個方向能夠運動，從而導致工件產生偏離問題。因此為了保證工件在加工過程中不會移動和偏離，限制工件的六自由度是非常必要的，但一般來說，它不會降低工件的精度。但是六自由度的限制能力，產生了工件的定位過度的問題，這使得定位的難度明顯提高了，而且使得大量的定位元件沒有充分被利用。因此，在實際加工過程中，有必要根據實際加工條件選擇定位，從而確保工件加工的精確度。

3 工具夾具的效用

3.1 提升生產效率

工具夾具能夠減少輔助工時，有效地提高生產的效率。為了達到快速方便地定位工件的目的，可以通過夾具夾緊。不需要對工件進行劃線對齊，可大大縮短輔助工作時間。此外，夾緊后工件整體剛度提高，增加了切削的參數，可以采用多工位夾緊工具，從而提高生產的效率。

一方面，可以使用標準化的夾具，從而實現縮短加工的準備時間，提升作業的高效率。另一方面，可采用液壓、氣動夾緊裝置，來提高作業效率。另外，采用多工位夾具和變工位夾具，可大大提高工作效率。為了提高數控銑床夾具的工作效率，在設計數控銑床夾具時應注意以下問題：我們應該盡量實現一個或多個夾具的加工，從而大大縮短加工的時間，也有助于提升加工的精確度。采用多工位多件夾具，能夠加快裝夾的速度，縮短加工的時間。并且通過選擇合理的刀具的尺寸、形狀和切削量，能夠大大提高工作效率。

3.2 確保質量

夾具能極大地提高工件的加工精確度，從而保證工件的質量達到更加高水平的標準。使用夾具固定工件時，能夠確保工件與刀具、機床彼此之間的位置，也能避免人為工藝因人為因素產生的影響，從而保證了同批次工件的加工精度。受局部熱變形和應力的影響，零件會產生較大的變形。在夾具設計過程中，通過計算提前預留余量，使應力、變形和變形方向得到可靠控制，保證零件質量。

3.3 提高適應性

夾具能夠提高適應性表現在夾具可以擴大機床的使用范圍。結合實際機床的運動模式，不同類型的固定裝置在加工的過程中擴大應用范圍的機床技術，可實現部分機床的靈活性。

4 現代夾具的設計標準

4.1 標準性

夾具必須達到國家夾具標準，從而保證在加工過程中，機械能夠適應不同夾具的加工。因此，只有嚴格按照夾具的標準設計夾具，才能保證產品生產的質量，以降低生產成本。

4.2 精密性

科學技術高速發展，使得對機械產品的精準度的標準也逐漸提高了，這就要求夾具和夾具制造機械產品具備更加高水平的精度，與此同時，也出現了越來越多各種各樣的夾具產品。在未來，客戶將要求更高的精度。可見夾具的精度是非常重要的。

4.3 高效性

利用工具加工機械產品是企業提高生產效率的有效手段。企業能夠通過使用自動夾具和高效夾具，降低工人每天的工作量，縮短工件的加工周期，同時還降低了成本，從而進一步實現了產品生產的高效性。

4.4 靈活性

靈活性是指選擇有效組合的夾具，從而有利于各種種類工件的加工。這種調整包含了多種不確定因素。因此，為了加工不同的產品，提高夾緊工具的靈活性是十分必要的，將不可拆卸結構轉化為可拆卸結構，提高夾緊工具的可調性。

5 工件在夾具中的定位

5.1 六點定位原則

在空間直角坐標系中包括六個自由度，在工件沒有定位的情況下，工件定位的目的旨在限制工件的自由度，即維持工件的穩定，保證工件的高質量。六點定位是通過六個支承點來限制工件的六自由度。通過這種方法，可以確定工件在空間中的具體位置。

5.2 定位中需要注意的問題

（1）定位與加緊存在差異。機械加工是指工件在加工過程中在空間上存在不確定因素。這里要特別注意定位與加緊的區別，即工件是固定的，其位置不能改變，但其在空間中的具體位置不一定確定。定位是在夾具中得到準確的位置。（2）六點定位中“點”的含義。六點定位中的“點”并不是指簡單的機械接觸點，而是指對工件自由的限制。在工件與工作臺之間存在著許多的機械接觸點，但是工件在空間中的自由度卻是被限制的。

5.3 工件的四種定位方法

第一，完全定位。工件的自由度完全受限的定位方法成為完整的定位。第二，不完全定位。根據具體的加工要求，限制工件部分自由的定位方法稱為不完全定位。第三，欠定位。根據加工過程進行加工時，應定位的某些自由度沒有定位，稱為欠定位。第四，過定位。與欠定位相反，在按照過程進行加工時，會有一些本不應該被定位的自由度被定位，這叫作過定位。

6 結語

為了保證產品的高質量和高效率，在機械加工過程中，企業選擇使用夾緊工具來保證產品的高質量。夾具對產品的生產具有十分重要的意義：它大大提高了產品的質量，提升了工人的工作環境，降低了產品生產的成本；提升了工人的工作效率，也擴大了工具的操作范圍。

在零件加工或機械加工過程中，無論采用何種夾具和定位方法，都能夠保證產品生產的穩定性和可靠性。綜上所述，夾具極大地方便了機械加工過程，并且在未來將會更加便利和耐用。