數控加工設備專用夾具設計探究

陳勇

摘?要：本文基于筆者的相關研究和查閱資料，首先從數控加工設備的專用夾具設計中的注意點出發，然后從定位設計、剛度設計、夾緊裝置設計、安裝設計四個方面著手，詳細的闡述了數控加工設備的設計過程。

關鍵詞：數控加工設備;專用夾具;設計

一、緒論

伴隨著“中國制造2025”計劃的提出，我國對于制造業的自主發展也越發的重視起來。自動化設備是制造業發展的基礎，被廣泛應用于各個制造業領域中，尤其是在機械加工領域，數控加工設備已經基本普及，關于數控加工設備的發展也在不斷地深化。數控加工設備的專用夾具設計非常關鍵，合理的夾具設計對于保證自動化設備的穩定性、質量精度和使用壽命都有著非常明顯的提升作用。而且專用夾具能夠對零件加工的工作效率進行有效地提高，同時降低實際工作強度，實現零件的智能化加工生產。所以本文主要就數控加工設備的專用夾具設計進行研究，希望能為相關領域的發展提供一些參考和助力。

二、數控加工設備專用夾具設計要點

數控加工設備專用夾具主要由三部分組成，分別為定位裝置、夾具體和夾緊裝置。在設計時需考慮配合數控加工設備智能化、開放性等特點，要求能夠以高效率、高精度和高適應性為基本要求輔助零件的加工。首先，加工人員通過零件要求確定相應的形位公差和尺寸，然后利用夾具的結構和材質配合三位配裝圖來確定相關方案，之后通過對夾緊力的校驗和加工精度分析來完善設計方案，最終完成相應設計。在設計過程中有以下幾點需要注意：首先要避免夾具和機床之間相互影響，從而影響加工的精度;其次，要考慮夾具的適用性，避免因為夾具旋轉而產生的操作安全和質量平衡問題;第三，要確保夾具定位的準確性;第四，要考慮夾具的剛度和受力要求。

三、數控加工設備專用夾具設計過程

（一）定位設計

定位功能是夾具的主要功能，定位功能分為完全定位和不完全定位，主要應對不同剛度和精度的零件加工。所謂定位設計，就是對夾具限制加工零件的定位方式進行設計。定位裝置的設計首先需要分析工件結構的聯系，以相關的零件信息為基礎建立模型基礎，并在此之上通過三維數軟件進行建模，最終形成定位裝置的結構設計。數控加工設備的夾具設計需要根據實際加工應用情況來對六個方向的自由度進行設計，要注意夾具定位的靈活性，需要對具體設計進行簡化，因為復雜的設計不方便對夾具進行調整，會為零件的加工生產制造了困難。在進行重復定位的設計時也要根據實際情況進行設計，如果該零件加工有重復定位需求，就需要進行相應的調整。同時也要避免出現不確定定位現象，不確定定位是導致零件出現加工變形的重要因素。

（二）剛度設計

通常情況下，夾具的剛度決定了零件在加工過程中是否穩定，如果剛度出現剛度不足問題，就很容易對零件的加工精度產生影響;同樣的，在進行數控加工專用夾具的設計中，一旦剛度大于零件加工的要求，零部件就會在加工過程中出現動態誤差，所以設計者需要根據實際工藝操作需求來進行設計夾具的剛度。在實際加工過程中發現夾具的實際剛度沒有達到設計要求，設計者還可以通過修正夾具元件的的措施來對夾具剛度進行補正，也可以改變夾具的重心來對零件加工過程進行運動補償。

（三）夾緊裝置設計

在夾緊裝置的設計過程中，我們要對三個問題進行重點分析。首先應該在夾具夾緊力設計的過程中要對工件的自由度模型方案以及運動學定位方案進行確定和分析，其次是要在夾緊力按設計的過程中要對定位誤差由充分的計算和分析，最后要通過接觸變形知識來對加工零部件的穩定性進行模型建立，通過模型來進行夾緊力的合理性判斷。所以為了保證夾具的質量，設計者應該對加工時的切削力進行計算，再選擇相應的夾緊元件應用到三維軟件的裝配圖中，根據夾緊元件的尺寸及位置需求決定是否對夾具的定位夾緊方案及夾具的結構進行調整，這樣能更加直觀地完成夾具裝置的設計細節。

（四）安裝設計

安裝是確定專用夾具的關鍵性一步，首先設計者需根據夾具的三維建模來設置定位裝置，夾具體和夾緊裝置的位置，通常情況下，兩個定位裝置之間的位置應該在允許范圍內盡可能的大，以此來保證安裝精度。夾具的安裝部件通常有定位芯軸、銷釘、螺旋夾緊器、芯軸襯套等等，可通過調整零部間的調整墊圈使工件保持在準確定位的位置上，或通過對固件元件的修磨來補償其他元器件的誤差，從而更好地提高夾具精度。在進行安裝設計的最后要進行夾具的干涉檢查，干涉檢查包括觀察、仿真模擬和相應的分析計算，確保夾具在加工運行過程中不會出現相互干涉。

四、總結和展望

總而言之，專用夾具的設計之路仍有許多問題需要去探究，只有設計者不斷的進行刻苦鉆研，才能形成對夾具的有效利用，進而提升加工零件的質量和精度，進而提高相關加工企業的行業競爭力。

參考文獻：

[1]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（08）：72-76.

[2]許自英.車床專用夾具設計的分析與加工[J].硅谷，2012（12）：130-131.