淺談傳統工裝向數控轉變的研究

馬術飛 梁正杰

摘 要：隨著數控技術的發展，數控設備規模不斷的擴大，數控加工逐漸取代了傳統加工，在數控車床上加工零件非常普遍，加工零件所使用的工裝夾具特別多，工裝夾具是數控機床的重要組成部分，本文針對傳統的工裝夾具進行改進，提高零件的尺寸精度和位置精度，縮短了裝夾找正的時間。針對盤類零件進行工裝夾具的設計分析，從零件圖分析、工藝分析、夾具設計等幾個方面進行論述。

關鍵詞：數控機床;工裝夾具;設計;改進措施

引言

隨著科學技術的不斷發展，數控加工相關技術逐漸成熟，對數控機床的性能指標也提出了更高的要求。數控機床作為一種自動化加工型的機床，主要用于加工各類復雜的零件設備。其生產效率、生產自動化程度高，生產周期短，因此被廣泛應用于各種工業生產領域。工裝夾具是運行數控機床時，用于加緊固定加工物品，確保其定位效果。高效合理的工裝夾具設計方案，能更大限度確保數控銑床自身性能的發揮，因此有效設計工裝夾具是保證數控機床順利運行的重要環節之一。

然而，由于在設計工裝夾具過程中，往往會受到各種外界因素的影響，加上設計過程中自身存在的操作問題，都會導致工裝夾具設計結果達不到相應標準。傳統的工裝夾具設計方法已逐漸被淘汰，當前只有結合實際加工需求以及數控機床的性能要求，有針對性改進工裝夾具設計，才能真正設計出符合需求的工裝夾具，更好地滿足數控機床技術革新的需要。

一、傳統工裝夾具的特性

（一）傳統設備在加工零件所需要的工裝夾具分為專用工裝及組合工裝，傳統專用工裝所使用的鏈接方式與機床主軸鏈接，通過主軸錐孔內安裝一個圓錐心棒，起到軸向定位的作用。

傳統工裝的定位方法，決定了工裝在裝卸不方便，并且笨重。傳統設備已經使用有50年左右，設備老化精度達不到零件尺寸要求，對操作者技能水平要求特別高，并且隨著數控設備的增加，傳統設備淘汰，傳統工裝在數控設備中不能使用，影響到零件生產節點。

（二）組合夾具又稱為“積木式夾具”，它由一系列經過標準化設計、功能各異、規格尺寸不同的夾具元件組成，可以根據加工要求，象“搭積木”一樣，快速拼裝出零件所需的夾具。組合夾具由于多個元件拼裝組合到一起，累計誤差影響到零件精度，不能滿足尺寸要求。操作者在加工過程中，不斷的調節工裝位置，以保證零件的尺寸精度， 調節過程漫長并且復雜，直接影響到零件的加工效率并且還會出現廢品。組合夾具在裝卸零件受位置的影響，裝卸零件不方便。組合夾具的剛性差，加工過程中強度差，加工零件切削速度慢，零件表面質量差。

二、數控機床工裝夾具設計的具體要求

設計數控機床工裝夾具前，需要對數控機床的精準度、運行效率、生產周期等方面，進行綜合性的分析考慮，要根據實際具體需求進行設計，確保工裝夾具的質量與有效性。傳統工裝夾具設計的定位效果與夾緊作用較差，難以滿足數控銑床的運行需求，正逐漸被市場淘汰。隨著數控加工技術的不斷發展，對工裝夾具的設計也提出了更高的要求。因此我們設計數控機床工裝夾具時，需要綜合考慮數控機床各項運行參數，同時還需遵循工裝夾具的設計原則與要求進行設計。

（一）夾具開敞程度

隨著數控機床應用領域的擴大，其加工的產品類型也隨之增多，其中不乏一些規模較大的工業產品。相應的，數控機床工裝夾具的開敞程度也需要隨之擴大。傳統設計的加劇開敞程度小，對物品的固定程度與夾緊狀態較差，難以滿足機床的運行需求。在注重加劇開敞程度設計時還需要確保夾具與加工的部件截面保持足夠的寬度，在最大限度開敞的同時不影響加工，避免加工損壞現象。同時，夾具在機械操作過程中，盡量減少與部件接觸的面積范圍，以免與內部刀具或其他部件發生碰撞，干擾機械運行。

（二）零件安裝方位及準確度

工裝安裝的方位與方法的不同，都會直接影響著機床的正常運行。因此，我們設計工裝夾具時，需要仔細確認正確的安裝方式，避免因安裝失誤而產生嚴重后果。找正安裝夾具定位面。零件安裝是設計工裝夾具的重要步驟，需要操作人員引起重視。

（三）夾具剛性、穩定性、精準性

在設計工裝夾具時，需要考慮其穩定性、剛性以及精準性的問題。夾具需要有良好的剛性、穩定性，確保精準程度高，才能更好確保固定夾緊點位置，避免在加工過程中更換夾具。事實上，設備運行過程中，因夾具剛性或穩定性、精準性問題，而更換夾緊點或夾具，都會對機械運行的效率造成影響，降低夾具定位精度。因此，在設計工裝夾具時需要加強對夾具剛性、穩定性與精度的重視，重點設計夾緊點的更換方式，避免因夾緊點或夾具問題而更換夾具的現象發生，確保工件或夾具定位精度。

三、夾具改造方案

傳統工裝錐度與普通設備主軸配合，已達到定位固定作用，通過對普通工裝聯接方式的研究發現，普通工裝由夾具定位和夾具體兩部分，通過螺釘聯接固定在一起，去除定位裝置，可以改變夾具的聯接方法，與數控機床主軸聯接。夾具體還可以再次利用，重新制作成符合數控設備的夾具。

（一）數控車主軸聯接方法

數控車配備的主軸都是液壓主軸聯接，通過查閱相關資料，掌握數控車主軸結構，過渡盤一端與主軸聯接，另一端與夾具體聯接，與主軸聯接以主軸錐度為定圓心，端面孔作為固定安裝孔。在過渡盤正面加工兩個精度定位孔，通過銷子聯接夾具體，保證聯接在一起的定位精度。

普通工裝夾具體安裝在過渡盤上。為保證普通夾具體與過渡盤的精度，需對夾具體軸向定位孔和接觸面重新加工，統一定位基準。在夾具體上與過渡盤相同位置加工兩個精度孔。兩個配合在一起，減少多元件組合在一起，提高定位精度。經過改造的夾具，通過現場試驗論證，完全滿足數控加工，符合數控設備性能及安全要求。

四、應用效果

通過對普通夾具改造為數控設備夾具，解決了普通夾具的利用，減少傳統工裝的浪費。傳統工裝的現有種類約500余種，轉化成果可以應用到這些工裝，節約成本約100萬元，并且提高零件的加工效率和加工質量。

五、結束語

高效合理的工裝夾具，能夠更有效的發揮數控設備的運行性能，根據具體的要求不斷改進和完善，不斷研究更合理的設計出便捷實用、靈活的夾具，從而降低勞動者強度和生產安全，提高數控設備的效率。

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