机械加工工装夹具设计方法

摘要：基于对工装夹具定位就是为了能够限制工件的自由度而提高工件的加工精确度，从工装夹具的定位基准出发，探究工装夹具的定位设计方法，主要分析了件装夹以及夹具的设计普遍规律以及机械加工中的辅助基准。机械加工中的工装夹具定位设计不仅能够提高工件的质量，而且能够提高机械加工效率，保证机械加工工作的高效运行。

关键词：工装夹具;定位基准;规律

1械加工的定位基准

所谓定位基准，就是在机械加工中，考虑到机床和道具的实际情况，占据的一个正确的位置，如图1所示。定位基准在夹具定位当中具有很重要的作用，它会对夹具的各个零件大小、精度带来直接的影响，一定程度上影响夹具的设计结构。定位基准的确定应该以零件的设计基准作为参考，在定位的时候掌握五个原则：第一，保持定位基准与设计基准重合，以设计基准作为精基准，避免基准之间如果不能重合，带来的制造误差（基准重合）。第二，各个加工项目要以同一基准进行（基准统一）。第三，将加工项目作为定位基准（自为基准）。第四，以机械加工中几个项目的基准互相做彼此的基准，对项目反复加工（互为基准）[1]；第五，基准的确立能够使工件的定位更加准确，加工起来更加方便。定位基准有粗基准和精基准之分，粗基准是指将没有加工过的毛坯表面作为定位基准，精基准则是用已加工的表面作为定位基准。粗基准的选择要注意加工面与不加工面之间的空间，能根据图纸确定加工面与不加工面的位置。例如，在选择不进行加工的表面作为粗基准的时候，为了满足加工面和不加工面位置上的需要，以不加工面作为粗基准，面对多个不加工面的时候，需要选择与加工面之间位置要求更高的一面作为粗基准，更好地保证外形对称。如图2，毛坯孔与外圆之间存在较大的偏心，要以不进行加工的外圆作为基准，工装夹确定在三爪自定心卡盘里面，毛坯的同轴度之间产生的误差应该在进行镗孔时消除，从而保证其拥有均匀的壁厚。精基准相比粗基准要求比较高，需要遵循基准重合、基准统一、互为基准等原则。不管是粗基准还是精基准，在进行定位时，都要充分结合工件的加工要求，对工件的自由度合理控制[2]。

2工件装夹以及夹具的设计普遍规律

在机械加工中，由于需要制作加工的工件类型不同，所需要的加工工艺也会有所不同，针对不同的工件，需要选择合适的工件装夹方式和夹具，以便快速确定工件的位置，保证加工程序快速准确的实行。为了实施工件的快速准确装夹，需要对夹具进行科学合理的设计。设计师必须对夹具投入使用后可能遇到的问题进行猜测，最关键在于夹具是否具备适用性。如果一个夹具设计出来只能对一个工件起作用，浪费资源以及浪费人力财力，所以在设计夹具时，内部结构要保证能够实现对一种或者几种相似工件的限制。例如一些通用夹具，如机用虎钳、吸盘、分度头（下页图3所示）等，具有很大的通用性，能够适应对象变化，他们的造型、尺寸已经被定型。夹具在设计的时候需要遵循的基本规律如下：首先，夹具需要根据机械加工的工件来制定；然后，制定的夹具功能要能够保证工件、设备、夹具的三者相互固定。在使用夹具的时候，如果工件的位置因为无法固定或者位置发生较大偏差的话，工件的精度达不到规定的要求，所以夹具的设计对于工件的精确度起到决定性作用的。另外，工件的定位也需要遵循一定的规律，最基本最有效的定位方法就是六自由度定位（下页图4）。简单来说工件在空间的前后左右上下六个自由度里面可以移动，要保证工件的精确度，就要对这六个自由度实施限制，也就是上文所说的使用工件夹具进行限制，一般不需要对六个自由度都进行限制，这样不仅增加定位难度还会浪费定位元件，在实际加工中根据实际情况来确定[3-4]。

3好机械加工中的辅助基准

辅助基准作为一种方便加工和测量实施辅助作用的基准，是为了在处理某些细节上更好地实现工艺的精确要求。它不是主要对工件精确度进行确立的基准，只是一个对工件程序进行完善的参考标准。例如为了实现工件的装夹方便，或者实现各项基准的统一，以人的意志标准为主，人为的设计一种定位标准，也就是辅助基准。比如，毛坯工艺凸台上的中心孔，它只是为了满足定位基准而设计的辅助标准。另外，一些对于某些零件存在的次要表面，在某些时候需要将其作为定位基准投入使用，也被称之为辅助基准。例如，丝杠的外圆表面在丝杠螺纹加工中，它作为一种必要的次要表面，需要作为定位基准。

4结语

在设计工装夹具时需要遵循一定的规律，首先，确定定位基准，以一定的基准原则，比如以基准重合、基准统一、互为基准等为基础条件选好定位基准。其次，设计夹具要以加工的工件作为参考标准，使夹具具备通用性，满足对多种工件的限制作用，实现工件、设备以及夹具三者的互相固定。最后，在必要的时候要借助人为辅助基准提高工件的精确度。

参考文献

[1]向庆波，邹明明，李枞，等.大尺寸变截面燃气导管电解加工工装设计优化及工艺研究[D].合肥：肥工业大学，2016.

[2]尚宇.工装夹具在生产实践中的设计与应用[J].科学与财富，2015，24（4）：225-226.

[3]张忠伟，梁宏坤，郭焕龙.转子外环块的机械加工技术研究[J].中国高新技术企业，2013（6）：27-29.

[4]吴志斌，徐清刚，王海军，等.工件定位点布局方案规划算法及系统开发[D].南昌：南昌航空大学，2015.

作者:梁荣坚 单位:茂名市高级技工学校