数控铣床与加工中心夹具设计探究

邓江荣

摘 要：优化设计数控铣床和加工中心夹具能够显著加强生产精度和效率，因此在工件生产加工当中占据重要位置。在设计期间采用专门的夹具能够显著减少对刀时间和工件工序的复杂程度，简化加工过程，降低人工操作量，因此在后期运营维护方面也比较简便。本文主要是探讨分析数控铣床与加工中心夹具设计，处理零部件加工期间存在的各项问题，阐述了工艺路线设计和实际操作方法，希望能够对相关设计人员起到一定的参考价值。

关键词：数控铣床；加工中心夹具；设计探究

在数控铣床加工期间夹具属于重要工作设备，夹具在零部件生产加工当中主要决定刀具和工件之间的位置，提升工件生产精度，确保其生产加工质量，也能够在一定程度上扩大机床规模。随着夹具设计和数控技术的快速发展，也逐渐扩大了夹具应用范围，显著提升了加工精度，促进加工效率加快。

1 数控铣床夹具设计原则

数控铣床上的夹具需要配合型架工具，因此在设计期间需要遵循各项原则：在型架上夹具能够实现准确定位；不会对工件造成损伤，具有适宜的夹持力度；扎囊夹具可以夹紧工件的加工位置，确保定位准确性；需要将保护装置安装在工件与夹具之间；夹具结构强度较大，可以支撑工件加工期间的作用力；夹具能够对损坏零件及时更换，实现自我校正加工位置；夹具具有较高的尺寸精度，并且成本较低。

2 数控铣床夹具设计内容

2.1 对刀设计

第一，夹具设计人员需要简化计算难度，并且准确找寻对刀点，此研究所提及的对刀点主要是零件加工的定位标准点；第二，简单换算零件的定位标准，全面降低实际操作难度；第三，设计人员需要对零件的后续加工进行严格要求，加强夹具设计的精准性，与此同时还需要优化设计数控铣床夹具对刀点，以免产品误差较大。

在设计夹具期间需要避免产生撞刀情况，这样能够显著降低零部件产品加工成本。加工人员可以根据夹具和零件在铣床台面上的位置以及刀具尺寸和加工特点来明确切削量的大小，并且按照铣床的实际切削量确定零部件的加工粗细程度。针对促加工来说，增加切削量能够全面提升加工产品的生产效率，对于高精密的加工来说，夹具设计人员需要全面注重精度问题，确保夹具设计的实际使用效果。

2.2 数控铣床夹具的工艺路线

在明确夹具设计对象之后，需要全面分析加工零部件，这样能够得知零部件材料性质和结构特性等。其次，技术人员需要深入了解精加工零部件尺寸和热处理技术，在加工中心夹具工艺路线设计方面，设计人员需要精准定位加工期间的标准工作，有效衔接各个工序。数控铣床所使用的刀具技术参数能够显著提升零部件加工质量。因此，设备操作人员在设置各项参数之后，需要明确走刀方式，这样就能够完成工艺路线设计。

2.3 数控铣床夹具固定方式

在夹具固定方式当中，需要沿着加工作用力使夹持构件装置对零部件实施固定，这样能够使固定夹具避免工件加工期间的位移情况，以免损伤操作人员，使刀具和工件受损。其次，将夹具应用在新零部件时需要将定位工件和构件进行复位处理，使工件产品尺寸控制在公差范围内。在此期间需要一次性完成定位操作和夹具固紧操作。夹持构件位置合理性会对安全生产效率和工件加工质量造成直接影响，所以在选择夹持装置时需要选择具有力学效果的机械，并且利用轻微施压力加强夹持力，这样就能够固定夹持构件。在使用数控铣床实施加工制作时需要联合多个元件，这样能够确保工件夹具夹持机构的高效性和易检修性。在加工期间需要对工件进行重复安装和拆卸，因此联合应用工件可以加强产品加工效率。

3 多件装夹夹具设计要点

3.1 优化布置工件

在确定每一次装夹布置方式和数量时需要按照机床工作台尺寸，工件外形尺寸以及机床生产批量以及行程等，合理设置各工件之间的距离。在工件安装完成之后需要具备良好的敞开性，便于集中加工工序。

3.2 精确各定位元件组距离

由于夹具使用一面两销定位方式，因此需要按照工件尺寸确定每组定位元件的棱形销和圆柱销之间的距离，精确设计各定位元件的距离，确保机床运动部件按照程序进行移动，使各个工件有精确位置。

3.3 夹紧方式

需要尽量简化夹紧元件，确保刀具运动的安全空间，考虑联动夹紧，同时夹紧多个工件，减少夹紧元件。每个压板可以同时夹紧两个工件。大部分数控铣床都是应用工序集中加工方式，因此无法区分精加工和粗加工，因此夹紧力比较大，使工件表面留下压板压痕，最有效的处理措施就是将铜焊接在工件与压板接触面。

3.4 立式夾具设计方式

在立式数控铣床加工时，切屑会落在夹具和工件上。因此夹具设计过程中需要全面注重排屑问题，会直接影响连续加工中心和工序集中。合理排屑不会对刀具切削运行造成影响；为了确保切屑不会落在定位元件上，需要全面确保定位精度，使切削液能够将切屑冲刷带走，也可以使用压缩空气吹除切屑。

3.5 卧式夹具设计

卧式数控铣床具备分度工作台，因此在加工期间需要使夹具与工作台同时回转。在设计多件装夹夹具时需要确保各个工件在回转前后能够重合。需要使夹具靠近工作台边缘，缩小主轴椎孔端面与工件之间的距离，这样能够显著缩短刀杆长度，利于排屑。

4 数控铣床夹具设计的实际案例分析

4.1 加工工艺设计

在设计过程中需要准确找寻工件位置，加工外圆弧之后再实施倒角操作，之后反面装夹再进行反面倒角。其关键工序在于确保正面和反面倒角的一致性和均匀性，在加工期间夹具的设计制造比较简单，则会相应对定位装夹的过程进行简化，这样能够确保加工倒角和圆弧的精度。

4.2 夹具结构方案

在制定夹具结构方案时需要处理的关键问题在于定位和装夹操作的准确性，最主要的就是找正。采用两孔实施定位装夹方法大部分都是应用一柱一销方式，所以夹具对工件的加工和装夹方法步骤主要表现在以下方面：（1）准确定位销边并且将其固定在工作台上；（2）安装圆柱定位销和垫板，只需要将稍微拧紧定位销就可以；（3）准确找寻两个销的中垂线，并且将其水平录入到数控机床上。（4）合理安装工件，并且夹紧压板；（5）让数控机床根据已经编制好的数控程序，先加工外圆弧之后再实施倒角；（6）取下工件之后，需要翻转装夹之后再加工反面倒角。

4.3 工艺流程改进

（1）准确定位夹具直边；（2）根据已经编制的数控程序使数控机床的数控程序完成外圆弧加工之后再进行倒角操作；（3）取下工件翻转，夹具再加工反面倒角。利用大量的加工实践能够看出，该种工艺路线改进方法效果显著，也能够极大提升零部件质量，其优势主要表现在以下方面：零部件不需要重新找准定位；显著加强刚性不需要实施分层加工；显著提升加工效率；能够稳定倒角加工过程，使零部件的外观更加精细；对于同等类型的夹具在类似的工件加工当中也能够使用。

在对夹具设计进行优化改进，既需要改进圆弧找正，使用百分表找正，显著提升生产效率，还需要将若干夹具零件组合加工，避免出现较多定位误差现象，能够显著提升零部件刚性。在优化改进夹持受力点之后，能够在较大程度上提升加工过程的零件质量和稳定性能等。

5 结束语

综上所述，在数控机床机构过程中合理设计加工夹具，不仅能够确保零部件的质量和技术要求，还能够在较大程度上缩短定位和装夹时间，显著提升工作效率，降低生产成本，获得满意的效果。

参考文献

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