数控加工设备专用夹具设计探究
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摘 要：本文基于笔者的相关研究和查阅资料，首先从数控加工设备的专用夹具设计中的注意点出发，然后从定位设计、刚度设计、夹紧装置设计、安装设计四个方面着手，详细的阐述了数控加工设备的设计过程。
关键词：数控加工设备;专用夹具;设计
一、绪论
伴随着“中国制造2025”计划的提出，我国对于制造业的自主发展也越发的重视起来。自动化设备是制造业发展的基础，被广泛应用于各个制造业领域中，尤其是在机械加工领域，数控加工设备已经基本普及，关于数控加工设备的发展也在不断地深化。数控加工设备的专用夹具设计非常关键，合理的夹具设计对于保证自动化设备的稳定性、质量精度和使用寿命都有着非常明显的提升作用。而且专用夹具能够对零件加工的工作效率进行有效地提高，同时降低实际工作强度，实现零件的智能化加工生产。所以本文主要就数控加工设备的专用夹具设计进行研究，希望能为相关领域的发展提供一些参考和助力。
二、数控加工设备专用夹具设计要点
数控加工设备专用夹具主要由三部分组成，分别为定位装置、夹具体和夹紧装置。在设计时需考虑配合数控加工设备智能化、开放性等特点，要求能够以高效率、高精度和高适应性为基本要求辅助零件的加工。首先，加工人员通过零件要求确定相应的形位公差和尺寸，然后利用夹具的结构和材质配合三位配装图来确定相关方案，之后通过对夹紧力的校验和加工精度分析来完善设计方案，最终完成相应设计。在设计过程中有以下几点需要注意：首先要避免夹具和机床之间相互影响，从而影响加工的精度;其次，要考虑夹具的适用性，避免因为夹具旋转而产生的操作安全和质量平衡问题;第三，要确保夹具定位的准确性;第四，要考虑夹具的刚度和受力要求。
三、数控加工设备专用夹具设计过程
（一）定位设计
定位功能是夹具的主要功能，定位功能分为完全定位和不完全定位，主要应对不同刚度和精度的零件加工。所谓定位设计，就是对夹具限制加工零件的定位方式进行设计。定位装置的设计首先需要分析工件结构的联系，以相关的零件信息为基础建立模型基础，并在此之上通过三维数软件进行建模，最终形成定位装置的结构设计。数控加工设备的夹具设计需要根据实际加工应用情况来对六个方向的自由度进行设计，要注意夹具定位的灵活性，需要对具体设计进行简化，因为复杂的设计不方便对夹具进行调整，会为零件的加工生产制造了困难。在进行重复定位的设计时也要根据实际情况进行设计，如果该零件加工有重复定位需求，就需要进行相应的调整。同时也要避免出现不确定定位现象，不确定定位是导致零件出现加工变形的重要因素。
（二）刚度设计
通常情况下，夹具的刚度决定了零件在加工过程中是否稳定，如果刚度出现刚度不足问题，就很容易对零件的加工精度产生影响;同样的，在进行数控加工专用夹具的设计中，一旦刚度大于零件加工的要求，零部件就会在加工过程中出现动态误差，所以设计者需要根据实际工艺操作需求来进行设计夹具的刚度。在实际加工过程中发现夹具的实际刚度没有达到设计要求，设计者还可以通过修正夹具元件的的措施来对夹具刚度进行补正，也可以改变夹具的重心来对零件加工过程进行运动补偿。
（三）夹紧装置设计
在夹紧装置的设计过程中，我们要对三个问题进行重点分析。首先应该在夹具夹紧力设计的过程中要对工件的自由度模型方案以及运动学定位方案进行确定和分析，其次是要在夹紧力按设计的过程中要对定位误差由充分的计算和分析，最后要通过接触变形知识来对加工零部件的稳定性进行模型建立，通过模型来进行夹紧力的合理性判断。所以为了保证夹具的质量，设计者应该对加工时的切削力进行计算，再选择相应的夹紧元件应用到三维软件的装配圖中，根据夹紧元件的尺寸及位置需求决定是否对夹具的定位夹紧方案及夹具的结构进行调整，这样能更加直观地完成夹具装置的设计细节。
（四）安装设计
安装是确定专用夹具的关键性一步，首先设计者需根据夹具的三维建模来设置定位装置，夹具体和夹紧装置的位置，通常情况下，两个定位装置之间的位置应该在允许范围内尽可能的大，以此来保证安装精度。夹具的安装部件通常有定位芯轴、销钉、螺旋夹紧器、芯轴衬套等等，可通过调整零部间的调整垫圈使工件保持在准确定位的位置上，或通过对固件元件的修磨来补偿其他元器件的误差，从而更好地提高夹具精度。在进行安装设计的最后要进行夹具的干涉检查，干涉检查包括观察、仿真模拟和相应的分析计算，确保夹具在加工运行过程中不会出现相互干涉。
四、总结和展望
总而言之，专用夹具的设计之路仍有许多问题需要去探究，只有设计者不断的进行刻苦钻研，才能形成对夹具的有效利用，进而提升加工零件的质量和精度，进而提高相关加工企业的行业竞争力。
参考文献：
[1]白李平.数控铣床加工轮轴零件的专用夹具设计[J].模具制造，2017，17（08）：72-76.
[2]许自英.车床专用夹具设计的分析与加工[J].硅谷，2012（12）：130-131.
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