機械加工中工裝夾具的定位設計及其價值研究

陳佳杰

摘 要：所謂工件定位，主要是使工件數據層與緊固件進行有效的接觸，從而降低工件的整體自由度。本文綜述了機械加工定位的分類及基本原理，并從分析定位工件，定位工件的作用，具體設計方法及輔助數據建立等方面對機械加工中工裝夾具定位裝置進行了闡述。

關鍵詞：機械加工;工裝夾具;定位設計

引言

在機械加工中，工裝夾具的作用是不可替代的，這對機械加工質量會產生很大的影響，尤其是在工裝夾具的定位設計中，其作用更是重要。通常情況下，在工裝夾具的定位設計中，關鍵是要確定基準面與夾具定位元件的實際接觸狀態，主要包括粗基準和精基準，不同基準配合使用，可保證加工質量。

1機械加工定位基準的分類以及基本原理

1.1機械加工定位基準的分類

實際的機械制造過程中，線與面之間的關系主要表現為基準要素和幾何要素。若以劃分標準的觀點討論，則涉及設計和流程兩部分。以下均為基于綜合設計的參考模式，與中心線相對[1]。但實際選擇定位基準時，相關人員還必須充分考慮工件的加工要求，以免條件分析不當，對后續加工造成嚴重影響。工件的線型、自由度都要根據自己的定位基準來選擇，這是工件加工的關鍵。

1.2工件裝夾與夾具設計的基本原理

1.2.1加工工藝的差異

在保證工件加工次序的同時，又能有效地控制裝配成本，在實際緊固加工中，應遵循以下基本原則：首先要根據具體的加工類型，保證工件、夾具和設備之間的相互固定;其次要根據具體的加工類型，保證應用效果的整體優化;最后要從以上幾個方面，考慮整個緊固加工的關系，加強各要素之間的協調。

1.2.2工件精度控制

正常工作時，該夾具能夠有效地固定和定位工件，避免工件在加工過程中出現偏差，從而不利于工件的后續功能配置。所以，工件定位時，其精度是相應工作的主要目標。此外，對工件的定位要有明確的定位原則和規則;為了完成工件的設計質量，一般采用六度定位法（六自由度定位法）。工件在空間有六個自由度，包括前，后，左，右，上，下。在空間位移中，工件可以沿著這六個方向移動，約束工件也應該沿著這六個方向移動。但是，實際工作表明，限制工件的自由度，通常不會在六個方面都考慮到，否則容易造成過定位現象，因此必須結合具體加工工藝和實際加工情況，在不影響加工精度的前提下，才能達到工件的加工精度。

2機床加工工裝夾具定位設計的有關內容

因工件類型不同，不同工件的加工過程也不相同。所以，在開始加工之前，必須先了解機床和刀具的位置。這時，工件夾操作是必不可少的，相關人員必須對此加以重視。

2.1工件定位分析

實際的工件定位過程，首先要掌握工件的基本精度，然后才能順利加工。在實際的定位過程中，有三個相對位置：首先是工件和夾具的相對位置，其次是工件和機床的相對位置，最后是夾具和機床的相對位置。討論工件與機床的相對位置時，必須用夾具支撐，否則容易影響工件精度[2]。

2.2六點定位法的應用

在不同的定位應用中，我們可以看到最常用的是六點定位法。如上文所述，工件包括，在工件未定位的情況下，工件本身包含6個自由度。

2.3機械加工自由度和力學自由度

機械加工自由與機械加工自由度之間有很大的差別。對于三維空間，加工自由度主要是控制空間的不安全狀態，若能保持工件穩定，使其三維定位具有相同的特征，則必須有效地應用該定位方法，但這并不意味著工件的實際空間位置已經確定。其主要原因是工件的位置與夾具緊密相連。

2.4輔助基準設計

為提高工件表面的定位精度，有關人員經常集中精力于裝配施工的基準，基準主要集中在工件的主面。但是在某些加工作業中，為了安裝的方便，我能夠建立一個以人為基準的基準。該方法還能提高基準加工水平，改善工件表面質量，保持定位工藝的合理性，這也是輔助基準的主要形式。整體而言，也正因為有輔助基準，才能保證工件的加工精度。

3工裝夾具設計定位方法實例

工裝夾具定位是整個加工過程的重要環節。定位技術是保證機械零件加工精度、提高生產效率和生產對象加工性能的關鍵技術。所以在施工和生產中，操作人員和設計人員必須嚴格控制工裝夾具定位，熟悉場地設計原理，根據理論找出原因，及時解決問題。

3.1六點定位限制法

圖1展示了一種常用的固定方法，即六點定位法，也叫多點定位法。先將待加工零件作為原始協調點，上、下、前、后、左、右六根射線，每根射線形成三軸，分別與 X射線和 y、 Z軸成比例。用科學、準確的方法選取六個點，利用加工設備及附件對加工零件進行鎖定，鎖定零件自由度，保證加工精度。

舉例來說，在長40 cm、寬20 cm、高10 cm的長方體毛坯件上，我們需要加工直徑為20 cm、高8 cm的圓柱體。經過限制后，在圓柱上切削2 cm，就可以得到所需要的工件。

3.2兩點以上定位限制法

為了補充和改進六點位置限制法，在空間坐標系中，我們可以考慮采用兩點以上位置限制法，一般情況下，日期的設定不超過六個。這兩個位置還有不同之處，需要操作者注意。

4工裝夾具定位的設計發展方向

4.1設計標準化定位方法

在機械化大規模生產模式下，加工產品的生產方向是與標準化相聯系的，并將逐步與同類工業產品相結合，形成統一標準。為實現標準化標準件的大規模生產，需要統一的加工設備，統一的加工原料，統一的化工設備。該系統將提供一套標準的基本定位方法，適用于大部分機械零件，以方便形成流程化的加工工藝和大面積的生產方式，從而降低機械生產成本，提高利潤。

4.2設計更數字化的定位方法

可想而知，隨著社會對各種機械產品的要求越來越高，以及數字化生產對產品精度和機械設備的要求越來越高，更嚴格、更精確的生產規則將適用于整個生產線。與現有的工裝夾具調整法相比，固定定位法作為工藝技術的重要組成部分，其定位精度必然提高。

4.3定位設計方法的超前化

隨著高端技術的不斷發展，上、下產業鏈對機械產品品種和精度的要求進一步提高，使得生產難度不斷增加。同時，日新月異的生產設備和高標準的生產工藝也在逐漸更新，新加工材料的強度和難度都在不斷增加，給夾具定位法在加工過程中的固定提出了挑戰。所以我們在以后設計新的夾具定位方法時，不但要解決緊急產品所要解決的問題，而且要培養發展新的夾具定位方法的意識，這種方法可用于設備、材料加工和生產中尚未出現或未出現的情況。

4.4設計更為方便的定位方法

按照以往的生產模式，每條生產線只能生產一種產品。生產線的調整和更新、生產線的改造、生產線的調整要花很多精力，而且要花很多時間去調整設備的位置。甚至在生產中，專業操作人員也要時刻注意變化，這是極其不利的。今后的工裝夾具發展方向應是：使用方便、發展舒適、減少訓練難度、減少工作流程、增加舒適、操作人員易于在流水線上直接處理、多批生產、創造較少的時間鏈、提高產品質量、增加經濟效益。

4.5柔性化

為了滿足不同工藝的要求，包括工藝特性、生產成本、工件形狀和尺寸等工藝變量，需要采用可靠的調整方法和組合方法，以適應當前的技術水平，需要擴展夾具的靈活性，將附著體的特定距離轉換成可移動的結構，提高夾具結構的適應性。

結語

總之，隨著我國機械產品數字化程度的不斷提高和生產加工技術的快速發展，各行業對機械產品的功能性、精確度和精確度等方面的要求也越來越高。運動矢量定位原理和空間坐標幾何定位方法在目前有其優越性。對中國加工工業的高質量和高效率起到了決定性的作用，是中國加工工業發展的保證。但是，我們不能把目光停留在已經提出的問題上。加工行業要走在國際和國內的前列，就需要我們更多地投入到設備的先進研究和設備的定位方法上，不斷地學習、改進和創新工裝夾具，不斷地分析和糾正定位方法設計過程中出現的問題，通過實驗和實施，改善和改變這個過程中的缺陷，利用國外的知識、思想和技術，使工裝夾具定位成為中國加工行業的完美幫手。

參考文獻

[1]王川中.試論機械加工中的工裝夾具定位設計[J].寫真地理，2021，（6）：90.

[2]王君艷.試論機械加工中的工裝夾具定位設計[J].內燃機與配件，2020，（21）：85-86.