王博

摘 要：機(jī)床夾具對(duì)于機(jī)電產(chǎn)品制造來(lái)說(shuō)是不可或缺的工具，在機(jī)床上有著固定裝夾工件的作用，所以，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到到機(jī)床后續(xù)產(chǎn)出工件的精度以及質(zhì)量。在國(guó)內(nèi)實(shí)際的機(jī)床設(shè)備生產(chǎn)中，機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)一直制約著機(jī)電產(chǎn)品的發(fā)展，怎樣解決優(yōu)化機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)問(wèn)題以及成為了機(jī)床夾具設(shè)計(jì)師亟待解決的重要課題。現(xiàn)本文對(duì)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)床夾具；優(yōu)化設(shè)計(jì)；定位精度

中圖分類(lèi)號(hào)：TG751.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）12-0054-01

機(jī)床夾具是機(jī)床必不可少的零部件，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到到機(jī)床后續(xù)產(chǎn)出工件的精度以及質(zhì)量。然而，在國(guó)內(nèi)的機(jī)械設(shè)備制造領(lǐng)域，機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)一直以來(lái)被視作制約機(jī)床制造產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步突破發(fā)展的瓶頸，如何優(yōu)化改良機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)方法已經(jīng)成了機(jī)械設(shè)備制造領(lǐng)域越來(lái)越熱門(mén)的研究領(lǐng)域。當(dāng)今，機(jī)床夾具作為機(jī)電產(chǎn)品制造過(guò)程中不可或缺的4大工具（夾具、模具、刀具、量具）之一，其自身已達(dá)到了高度標(biāo)準(zhǔn)化，為了使機(jī)電產(chǎn)品快速上市，相關(guān)企業(yè)必須優(yōu)化改良夾具的設(shè)計(jì)，進(jìn)而達(dá)到提高夾具設(shè)計(jì)的效率的目的。

1 機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)

機(jī)床夾具，顧名思義就是機(jī)床上用以固定裝夾工件的裝置，它可以把工件精準(zhǔn)的限定在機(jī)床上，對(duì)導(dǎo)出機(jī)械零件的精準(zhǔn)度具有非常重要的意義。機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)作為機(jī)床設(shè)計(jì)中不可或缺的瓶頸環(huán)節(jié)，對(duì)提升整個(gè)機(jī)床加工精度來(lái)說(shuō)十分的重要，甚至在國(guó)內(nèi)某些機(jī)床生產(chǎn)廠家中，它是桎梏企業(yè)機(jī)床性能提升的關(guān)鍵因素。要想實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造的現(xiàn)代化，機(jī)床夾具的優(yōu)化設(shè)計(jì)必須首先提上議程。只有使機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)更加標(biāo)準(zhǔn)化，才能大幅度的提高機(jī)床夾具的制造效率，促進(jìn)現(xiàn)代化機(jī)床的推廣[1]。但是，縱觀國(guó)內(nèi)機(jī)械設(shè)備市場(chǎng)，傳統(tǒng)機(jī)床夾具仍然占據(jù)著很大一部分的市場(chǎng)份額。這種現(xiàn)狀對(duì)機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)代化推進(jìn)以及產(chǎn)生了非常巨大的阻礙。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的不合理會(huì)對(duì)機(jī)床加工工件的精度造成較大的影響。近年來(lái)，隨著此類(lèi)問(wèn)題的出現(xiàn)，學(xué)術(shù)界對(duì)機(jī)械制造理論的研究日益深入，機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)優(yōu)化也開(kāi)始了快速地發(fā)展。

機(jī)床夾具具體設(shè)計(jì)的過(guò)程要考慮到很多因素，首先，最重要的是要滿足客戶提出的設(shè)計(jì)要求，其次，還要考慮到被加工零件的狀況，切削設(shè)備的參數(shù)等因素。最后才是實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程，工程師在此基礎(chǔ)上，選擇最合理的定位方式，進(jìn)而展開(kāi)、夾緊裝置、定位支承元件、等裝置或元件的設(shè)計(jì)。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的流程有四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)[2]，第一，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)之前要模擬分析夾具的具體情，充分考慮被加工零件表面的誤差因素的條件下，再具體分配機(jī)床夾具的定位精度。第二，在機(jī)床夾具的具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)者要充分考慮到被加工零件可能受到的各種外力的作用，包括切削力、慣性力等，在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)行夾具支承點(diǎn)、定位方式、夾緊點(diǎn)的選擇以及夾緊力大小、方向的設(shè)計(jì)，只有最合理的夾緊機(jī)構(gòu)才能最大限度的保證被加工零件固定位置的可靠性。第三是夾具對(duì)定的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。第四是校核環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)者在校核夾具關(guān)鍵零件的強(qiáng)度以及切削裝置進(jìn)刀抗力的參數(shù)以后，才可以把全套夾具設(shè)計(jì)圖紙應(yīng)用到生產(chǎn)中。

2 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化的對(duì)策措施

2.1 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化優(yōu)化

機(jī)床夾具的作用是把把工件精準(zhǔn)的限定在機(jī)床上，其對(duì)導(dǎo)出機(jī)械零件的精準(zhǔn)度具有非常重要的意義，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的優(yōu)劣與機(jī)床所加工機(jī)械零件的質(zhì)量有很大的相關(guān)性。機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)和夾具功能的確定可以保證機(jī)械零件的精度。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化一直以來(lái)困擾著機(jī)床夾具的發(fā)展，這一設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)迫切需要優(yōu)化，夾具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題困擾夾具的設(shè)計(jì)，尤其是高精度夾具的設(shè)計(jì)，高度的標(biāo)準(zhǔn)化不僅使得夾具的設(shè)計(jì)變得更加方便簡(jiǎn)單，還可以降低設(shè)計(jì)成本，提高夾具設(shè)計(jì)師的效率，以保障加工的精度，簡(jiǎn)化夾具工藝結(jié)構(gòu)，也滿足設(shè)計(jì)要求。在機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的優(yōu)化中要特別注意標(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題，要引進(jìn)各種標(biāo)準(zhǔn)以保障夾具的質(zhì)量符合各種要求，比如夾具的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、夾具行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等[3]。把標(biāo)準(zhǔn)化的理念滲透到機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的全過(guò)程，以提高夾具的通用性和標(biāo)準(zhǔn)化。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的重要性對(duì)機(jī)械制造業(yè)來(lái)說(shuō)是不言而喻的，機(jī)械制造的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品銷(xiāo)售的影響非常巨大。因此，我們必須優(yōu)化夾具的設(shè)計(jì)，通過(guò)補(bǔ)全夾具設(shè)計(jì)中標(biāo)準(zhǔn)的短板效應(yīng)，幫助機(jī)械制造企業(yè)提高夾具設(shè)計(jì)的效率。對(duì)于機(jī)械設(shè)備的快速生產(chǎn)，其質(zhì)量和精度達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求，從而為推動(dòng)整個(gè)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)行業(yè)做出積極貢獻(xiàn)。

2.2 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)信息化優(yōu)化

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的進(jìn)步，信息化開(kāi)始進(jìn)駐到了諸多傳統(tǒng)行業(yè)中，機(jī)床夾具的生產(chǎn)行業(yè)也不例外。在機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)中引進(jìn)信息化的輔助工具，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的優(yōu)化有著非常重要的作用[4]。借助于現(xiàn)代化信息技術(shù)的幫助，機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)的信息收集、共享變得更加的便利，能有效提高機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。信息化使得參與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)過(guò)程的人越來(lái)越廣泛，從機(jī)床產(chǎn)品的生產(chǎn)制造企業(yè)到銷(xiāo)售企業(yè)以及使用機(jī)床的客戶都可以對(duì)夾具的設(shè)計(jì)提出要求，這些環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問(wèn)題以及對(duì)機(jī)床夾具提出的最新要求都可以及時(shí)地反饋到機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)部門(mén)，這種情況對(duì)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的改進(jìn)與創(chuàng)新有著極其重要的意義。夾具設(shè)計(jì)者通過(guò)信息化的渠道可以優(yōu)化自己的設(shè)計(jì)，進(jìn)而制造出更為適應(yīng)機(jī)床使用者需求的機(jī)床產(chǎn)品?？梢灶A(yù)見(jiàn)，機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)必將伴隨著信息化的引入而得到優(yōu)化和發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)是機(jī)床整體設(shè)計(jì)的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，機(jī)床夾具具體的設(shè)計(jì)品質(zhì)對(duì)機(jī)械零件加工的精度、生產(chǎn)效率以及后期機(jī)械零件在使用中的穩(wěn)定性都這著至關(guān)重要的作用。因此，企業(yè)和設(shè)計(jì)者必須重視夾具的設(shè)計(jì)工作，根據(jù)夾具具體設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及使用中的問(wèn)題以及新的要求，對(duì)夾具的設(shè)計(jì)工作作出相應(yīng)的優(yōu)化。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，除了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中要照顧到的問(wèn)題以外，還要進(jìn)一步完善和發(fā)展機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的優(yōu)化改良工作，以提高機(jī)床夾具生產(chǎn)的品質(zhì)，沖破制約國(guó)內(nèi)機(jī)床制造企業(yè)進(jìn)步的瓶頸。通過(guò)不斷地優(yōu)化創(chuàng)新機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程，機(jī)床夾具的科學(xué)性穩(wěn)定性必定大幅提升，只有這樣才能滿足現(xiàn)代化機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)層出不窮的新要求。

參考文獻(xiàn)

[1]張興權(quán)，余曉流，汪永明，單建華，張良安，裴善報(bào).UG三維建模在機(jī)床夾具設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2011，（02）：118-120.

[2]Wang， Y，Wang， Z-J，Yilmaz， O，Gindy， N. Interactive fixture and tool space design considering tool movement， machine， and inspection for five-axis grinding[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers，2010，224（B4）.

[3]Yan Cao，Dan Yang，Yu Bai. A Machine Tool Fixture Library Management System Based on Assembly Knowledge Description[J]. Advanced Materials Research，2012，1913（549）.

[4]沈興東.基于精度設(shè)計(jì)理論的機(jī)床夾具規(guī)范化設(shè)計(jì)研究[A].中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化分會(huì)、中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)制造技術(shù)專業(yè)委員會(huì).全國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)高層論壇暨第十屆制造業(yè)自動(dòng)化與信息化技術(shù)研討會(huì)論文集[C].中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化分會(huì)、中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)制造技術(shù)專業(yè)委員會(huì)：2011：7.