機(jī)械加工中的工裝夾具定位設(shè)計(jì)方法

機(jī)械加工中的工裝夾具定位設(shè)計(jì)方法摘要：工裝夾具定位設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械加工具有重要意義。基于此，本文首先闡述了工裝夾具的作用，分析了機(jī)械加工定位基準(zhǔn)及其分類，并詳細(xì)探討了工裝夾具的定位設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；工裝夾具；定位設(shè)計(jì)機(jī)械工件在加工過(guò)程中，需精準(zhǔn)的測(cè)量、精確的定位，才能被加工組裝成合格、耐用的工件。在加工中，應(yīng)用科學(xué)的夾具設(shè)計(jì)可提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率。工裝夾具具有精準(zhǔn)的定位功能，能限制工件的自由度，從而保證工件加工面與工裝夾具原件的緊密接觸，以此加工出更好的機(jī)械工件。機(jī)械在加工時(shí)，僅依靠人力手工及簡(jiǎn)單的小工具輔助已不能滿足工件的精度要求，而夾裝工具能做到此點(diǎn)其能大幅度提高機(jī)械加工精度。一、工裝夾具的作用1、提高制造效率，降低生產(chǎn)成本。一方面能使工裝夾具標(biāo)準(zhǔn)化，即采用通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化程度較高的工裝夾具，以盡可能縮短加工的準(zhǔn)備時(shí)間，提高操作效率。另一方面，可采用液動(dòng)、氣動(dòng)或氣液聯(lián)合夾緊等裝置，提高工作效率。多工位夾具和可調(diào)換夾具等的使用，能較大程度提高工作的效率。為了提高工作效率，在進(jìn)行數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題。首先，要盡可能通過(guò)一次裝夾來(lái)實(shí)現(xiàn)加工成型，以縮短加工時(shí)間，提升工作效率，也有利于提升加工精度。其次，可通過(guò)提高裝夾速度來(lái)提高工作效率。通過(guò)使用多位、多件夾具加快裝夾速度，以縮短加工時(shí)間。最后，通過(guò)合理選擇刀具尺寸、形狀及切削量提升工作效率。2、確保質(zhì)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(zhì)量達(dá)到更加高水平的標(biāo)準(zhǔn)。使用夾具固定工件時(shí)，能確保工件與刀具、機(jī)床間的位置，也能避免因人為因素產(chǎn)生的影響，從而保證同批次工件的加工精度。受局部熱變形和應(yīng)力的影響，零件會(huì)產(chǎn)生較大的變形。在夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)計(jì)算提前預(yù)留余量，使應(yīng)力、變形和變形方向得到可靠控制，從而保證零件質(zhì)量。二、機(jī)械加工定位基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)控制對(duì)機(jī)械加工影響較大，會(huì)影響到各類零件加工進(jìn)度與大小等，對(duì)生產(chǎn)加工技術(shù)工藝與夾具結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生較大影響。所以對(duì)定位基準(zhǔn)合理選擇具有重要作用，在機(jī)械制造過(guò)程中，通過(guò)生產(chǎn)階段不同幾何圖形元素分析線表面間存在的各項(xiàng)關(guān)系。定位基準(zhǔn)在判定過(guò)程中需分析零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，在具體定位過(guò)程中需確定以下基本原則，首先要保障設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)間能相互重合，防止產(chǎn)生制造誤差。其次在不同加工項(xiàng)目中需對(duì)相同基準(zhǔn)要求進(jìn)行判定，將加工項(xiàng)目當(dāng)做是定位基準(zhǔn)，對(duì)機(jī)械項(xiàng)目加工中的不同基準(zhǔn)為基礎(chǔ)，項(xiàng)目之間相互協(xié)作參照，對(duì)項(xiàng)目重復(fù)加工。通過(guò)確立基準(zhǔn)能使各類工件定位精確性更高，在生產(chǎn)加工過(guò)程中便捷性更強(qiáng)。定位基準(zhǔn)能劃分為精基準(zhǔn)與粗基準(zhǔn)，粗基準(zhǔn)主要是將各類產(chǎn)品毛坯面作為定位基準(zhǔn)，精基準(zhǔn)是對(duì)已加工制造過(guò)的表面作為定位基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)選取過(guò)程中要對(duì)加工面與不加工面連接的空間進(jìn)行分析，結(jié)合設(shè)計(jì)圖判定加工面和不加工面精確位置。在定位基準(zhǔn)選取過(guò)程中，要對(duì)各類工件生產(chǎn)加工要求進(jìn)行分析避免不合理選取定位基準(zhǔn)對(duì)后續(xù)生產(chǎn)加工質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。在工件自由度控制過(guò)程中，選取最佳的定位基準(zhǔn)進(jìn)行工件加工。三、機(jī)械加工定位基準(zhǔn)的分類定位基準(zhǔn)的選擇對(duì)機(jī)械加工有很大的影響，它直接影響零件表面位置的大小和精度，同時(shí)還對(duì)加工工藝和夾具的結(jié)構(gòu)有很大的聯(lián)系。所以，加強(qiáng)對(duì)定位基準(zhǔn)選擇的重視程度是很有必要的。在機(jī)械制造中，參考是指生產(chǎn)幾何元素來(lái)確定線表面間的關(guān)系。劃分標(biāo)準(zhǔn)的作用和應(yīng)用，在定位基準(zhǔn)的選擇過(guò)程中，一定要充分考慮工件加工的要求，避免由于定位基準(zhǔn)選擇不合理而影響后期加工的過(guò)程，尤其是工件自由度的控制，所以選擇一個(gè)合理的定位基準(zhǔn)對(duì)工件加工十分重要。四、工裝夾具的定位設(shè)計(jì)1、工件定位分析。在機(jī)械加工中，工件定位的精準(zhǔn)度直接決定機(jī)床加工工件的精準(zhǔn)度。在工件定位中主要存在三方面的影響因素，分別是工件相對(duì)機(jī)床的位置、工件相對(duì)夾具的位置、夾具相對(duì)機(jī)床的位置。其中，工件與機(jī)床相對(duì)位置的確定，需要夾具來(lái)輔助完成。因此要保證工裝夾具定位設(shè)計(jì)的科學(xué)性，以此提高機(jī)械加工的精準(zhǔn)度。2、工件定位夾具的作用。對(duì)加工工件完成定位后，需要對(duì)其進(jìn)行位置固定，此時(shí)就需要采用合理的裝置確保工裝夾具發(fā)揮出對(duì)工件位置的固定作用。比如：臺(tái)虎鉗，又稱虎鉗，用以?shī)A穩(wěn)加工工件，是用來(lái)夾持工件的通用夾具。它被裝置在工作臺(tái)上，尤其當(dāng)出現(xiàn)壓板不穩(wěn)定且壓不住的情況時(shí)，就需要用到虎鉗。但在使用虎鉗時(shí)需要注意在夾緊工件時(shí)要松緊適當(dāng)，而且只能用手板緊手柄，不得借助其他工具加力，特別是在強(qiáng)力作業(yè)時(shí)，應(yīng)盡量使力朝向固定鉗身。不許在活動(dòng)鉗身和光滑平面上敲擊作業(yè)，一定要定期對(duì)絲杠、螺母等活動(dòng)表面經(jīng)常清洗、潤(rùn)滑，以防生銹，這樣才能保證虎鉗發(fā)揮其最大作用。夾具的固定作用是在工件加工過(guò)程中，保障其在準(zhǔn)確的定位位置。因一旦工件位置存在誤差，勢(shì)必會(huì)因慣性或切削力等情況致使工件在加工過(guò)程中出現(xiàn)位移等問(wèn)題，這樣就會(huì)造成工件定位精準(zhǔn)度的大幅降低，進(jìn)而對(duì)工件加工精準(zhǔn)度造成不良影響。3、具體設(shè)計(jì)方法。工件夾具定位方式在實(shí)際的加工過(guò)程中有著重要作用，定位是為了保障工件定位的準(zhǔn)確和加工的精準(zhǔn)性，因此在工件加工中屬于重要的一環(huán)。在定位前必須對(duì)定位原理有深入、全面的掌握，尤其是幾種普遍采用的定位方式更要爛熟于心，以確保面對(duì)定位有偏差的情況時(shí)可在最快時(shí)間內(nèi)根據(jù)定位誤差展開計(jì)算并將其調(diào)整解決。1）六點(diǎn)定位法。工件在尚未定位的階段，往往是空間的直角坐標(biāo)系呈現(xiàn)出六個(gè)方向自由度的形態(tài)，而對(duì)工件實(shí)行定位的目的便是借助于一定的手段來(lái)限制工件的自由度。工件的六點(diǎn)定位原理，是運(yùn)用六個(gè)支撐點(diǎn)來(lái)分別限制自身的六個(gè)自由度，使用此方法有利于高效率地確定工件空間的所在位置。2）機(jī)械加工自由度和力學(xué)自由度。機(jī)械加工自由度和力學(xué)自由度間存在較大差異，其中，機(jī)械加工自由度主要是對(duì)三維空間中的不確定性進(jìn)行全面控制，而且該種定位過(guò)程需要做好夾緊和定位操作的有效區(qū)分。倘若能保持工件的穩(wěn)定性工件的三維位置將會(huì)展示出不變的特點(diǎn)，但這并不能表示空間的實(shí)際空間位置已被確定出來(lái)，這主要是由于工件的定位與夾具息息相關(guān)，在工件夾緊過(guò)程中，應(yīng)確保定位位置不會(huì)受到其他外力影響。六點(diǎn)定位法中的點(diǎn)主要指工件自由度，并不是工件和夾具的接觸點(diǎn)位。因此，在實(shí)際工裝夾具應(yīng)用時(shí)，可將其作為工件的其中一個(gè)支撐點(diǎn)，以此來(lái)提升定位工作的準(zhǔn)確性?？偟膩?lái)說(shuō)，定位工件中可有很多個(gè)支撐點(diǎn)，在實(shí)施工件定位時(shí)，人們可實(shí)現(xiàn)對(duì)工件自由度的全面控制，之后對(duì)工件支撐點(diǎn)數(shù)進(jìn)行合理確定。4、機(jī)械加工的輔助基準(zhǔn)。在定位工件的過(guò)程中，為了提高加工面位置的精度，通常選擇設(shè)計(jì)或裝配基準(zhǔn)作為重要基準(zhǔn)。以上基準(zhǔn)位于零件的主表面上，但在處理某些部分時(shí)，為便于安裝作為目標(biāo)，它將創(chuàng)建一個(gè)基于人的基準(zhǔn)。這不屬于基準(zhǔn)工作面的一部分，主要是為了更好地滿足工藝要求，所以稱之為輔助基準(zhǔn)另外，受過(guò)程影響的次表面的一些部分適合作為定位參考，可有效地提高參考水平的處理，并且表面質(zhì)量也可用于定位過(guò)程，因此也被認(rèn)為是輔助基準(zhǔn)。綜上所述，機(jī)械加工時(shí)，在選用高質(zhì)量工裝夾具的基礎(chǔ)上，必須做好工裝夾具的設(shè)計(jì)，對(duì)六點(diǎn)定位原則進(jìn)行熟練掌握，根據(jù)加工需要科學(xué)地調(diào)控工件的自由度，精準(zhǔn)定位工件的位置，從而最大程度上保