数控铣床工装夹具设计与改进

数控铣床工装夹具设计与改进

王平超

身份证号: 3713231995050176**   山东 临沂 276000

摘要：在数控技术操作中，铣床应用比较广泛，其可以用于平面、斜面和成型面加工。工装夹具主要是根据工件加工过程的某道工序要求以及相关生产需要等进行具体设计的。而夹具设计质量对工件质量、生产效率以及生产成本等影响较大。夹具设计应简单实用，可制造性好，便于装配维修。但实际生产过程中，工装夹具的质量和效率限制着数控铣床的大量应用，如何采用合理改进方法解决机床夹具设计中存在的问题意义重大。

关键词：数控铣床工装；夹具设计；改进

前言：随着我国数控技术的不断发展，数控铣床在日常加工生产中发挥着越来越重要的作用。夹具的设计直接决定了生产加工的质量。目前，数控铣床正朝着复合化、精密化、智能化、高效化的方向发展，这必然要求对原有的夹具设计进行改进。

1、数控铣床夹具设计要点

数控铣床的实际应用对夹具要求不高，只有夹具能起到很好的定位固定作用。因此，在设计夹具时，应紧密符合数控铣床的应用要求。一般来说，数控铣床的夹具设计需要满足以下几点：第一，夹具要有较大程度的开放性，因为在加工工件的过程中，需要在加工完成后完全暴露在机器外，同时保持一定的操作空间和安全距离。因此，所需夹紧机构的部件相对较低，大的开放度可以避免轴套和刀具。其次，夹具还应采用非定向方式安装，以满足机床零件安装定向所使用的数控机床应与编程坐标系一致的要求，这样可以灵活地转换零件定位面与数控机床之间的坐标；再次，设计夹具的刚度，提高其稳定性，以满足数控铣床的要求。

2.数控铣床夹具的设计步骤和内容

首先对工件进行分析，确定加工工艺和流程。要求工人充分了解工件的特点、材料性能和相应的技术要求。同时对加工余量、精度、定位、表面状况进行分析，对工序的顺序和衔接进行认真分析，确定科学合理的加工路线。刀具走刀次数的确定在夹具设计过程中尤为重要。刀具走刀次数可以由刀具和机床的参数决定。在加工过程中，尽可能加快装夹速度，保证一次装夹和加工成型，可以大大提高生产效率和加工精度。同时，在数控铣床加工工件的过程中，可以采用多工位多件夹具来加快装夹速度，以缩短加工时间。再次，是工具点的选择。通常情况下，为了简化程序计算，刀点的选择要以零件的定位基准为依据，以便进行机床找正试验，尽量减小加工误差。大部分工人的刀位点都选在工件的基准上。接下来要合理选择刀具和切削参数。刀具形状和尺寸的选择非常重要，它关系到机床的安全性。要根据设计要求选择合适的刀具，避免刀具碰撞的发生。同时，根据不同的加工方法，选择不同的机床切削参数。比如粗加工机床时，为保证生产效率的提高，通常会产生较大的切削量，同时切削力也会增大。因此，应保证工件的夹紧稳定性，并重点考虑夹具的载荷。机床在进行半精加工和精加工时，工件装夹的精度决定了切削量。为了夹具设计的标准化和通用化，夹具各部分应根据设计方案采用统一合理的标准，以提高夹具的工作性能和生产效率。随着夹具设计的普遍化，可以采用组合夹具来缩短制造周期。因此，在夹具设计阶段，应根据零件的结构特征、尺寸、用途和加工精度进行具体分类，以提高夹具的通用性和标准化。

3、数控铣床夹具设计的改进方法

3.1实现多个工件的夹紧效果。

在数控铣床的实际应用中，传统夹具的作用相对有限。传统夹具只能实现工件的一次操作。当操作完成后，必须重新安装工件，这无疑会降低工件安装的整体效率。因此，要实施夹具的科学设计，必须提高加工效率，安装自动控制装置，自动换刀，减少人工换刀对精度的影响和对生产效率的制约。同时，应设计自动旋转和控制的夹具。基于自动旋转操作，可以有效地旋转工件，从而不需要更换刀具或重新添加工件就可以进行科学操作。这种自动化加工操作可以有效提高加工效率，同时可以全面优化加工能力，全面降低加工成本。

3.2优化夹紧方法

设计者应优化夹具的夹紧方式，在夹紧工件的同时，避免对工件的损伤，便于刀具移动。如有可能，应预留足够的安全空间，并尽可能采用联动夹紧，以保证能同时夹紧多个部件。目前数控铣床在工件加工过程中，大多采用工序集中的方法。这种方法虽然有效，但不能有效区分粗加工和精加工，容易导致夹具夹紧力过大，在光线下影响加工效果，甚至造成工件表面压痕，甚至损坏整个工件。这个问题的解决方案是：夹具与工件接触部位的压板进行镀铜，以保证夹持方式的科学合理。

3.3夹具进行细化组合

此设计是通过将一个夹具完成的任务分给几个夹具来完成，在此设计中，需要设计人员和工作人员充分了解工件和机床，能够设计出各个夹具具体处在合理的位置。夹具要容易操作、定位及松开。根据工件外形尺寸、机床工作台尺寸、机床行程及生产批量来确定每次装夹的工件数量和布置方式。另外，安装后工件敞开性要好，以便实现工序集中加工。这种方法使加工的精确度得到一定程度的提高，同时更方便处理工件的装卸和碎屑的清理。

3.4合理改进工件的安全距离

在数控铣床的实践运用过程中，改良工装夹具的设计水平，有效提升工装夹具的整体效率，需要科学设计与改良工件的安全距离。特别是在多工件同步加工的过程中，为了便于工件的换装及安装清洗等，需要科学设计两个工件之间的安全距离。工件与工件之间的距离应该保持在合理的范围内，如果工件之间相对比较密集，那么无疑会增加清洗的难度，同时也不利于拆卸，反而制约着生产效率的提升。因此，在实际的设计过程中，需要改进工件的安全距离，同时更要确保工件与工件之间的距离是非常精确的，以便在进行切削加工时，可以综合提升精确度。

4、数控铣床工装夹具设计的注意事项

4.1需要原始工艺文件的支持

在工装夹具的设计中，加工坐标和校正后的加工坐标是非常有实用价值的，在设计时要把它完全融合到模具设计中。在加工坐标图上，工件结构的形状和具体加工部位的确定，对于原点、起刀点和刀线的选取都有很大的实用价值。所以，必须对工件的结构形式和零件进行科学、合理的分析，从而为模具的设计提供依据。利用加工坐标校正曲线，可以将加工中心的坐标系和工件的坐标系连接起来，利用这两张图，可以准确的判断出加工过程中的夹具和夹具的具体位置，从而保证工装的设计质量达到实际应用的需要。同时，为程序原点的标注提供了必要的支撑，从而防止了加工表面和机械原点的重叠，从而影响了加工过程的正常进行。

4.2保证工件加工的精度

工件加工精度对数控铣床的设计质量具有十分重要的影响，因此，在工装夹具的设计过程中，要采取可靠的措施，确保工件定位精度以及整个加工过程的稳定性符合相关标准规范的要求，进而为工件的加工精度提供可靠的保障。在夹具底座的适宜位置设置一定数量的传感器，进而在加工过程中对工件进行精确的定位，为工件的顺利加工提供可靠的支持。同时，还要对工作台的移位和转位进行科学合理的设置，进而能够有效避免不同刀具之间相互影响，确保整个工件加工过程的顺利进行。

结束语：对于用于加工生产的数控铣床来说，工装夹具的合理设计非常重要。当设计数控铣床中的工装夹具时，应全面分析可能出现的各种影响因素，并根据实际的生产细节，来对设计的工装夹具适当加以优化改进，最终才能设计出与具体生产要求更为相符的工装夹具，以有效促进数控机床技术的进一步发展和推广运用。

简介:王平超,1995.5，山东连杆总厂有限公司

参考文献：

[1]蒋信芳.数控铣床工装夹具设计内容与改进分析[J].科技视界，2014（33）：247+301.

[2]余新军.数控铣床工装夹具设计与改进[J].科技风,2018(06):151.

[3]范远波.数控铣床工装夹具设计与改进探索[J].现代经济信息，2016，43（6）：355-356.