机械加工中工装夹具定位方法设计研究

沈亚风

（上海纳铁福传动系统有限公司平湖分公司，浙江 嘉兴 314200）

夹具在机械加工中的作用是极其重要的。夹具对机械加工的质量是十分重要的，也有利于提高夹具在机械加工中的效率。工件加工夹具旨在有效实现对工件自由度的限制，夹具主要是为了保证一定基准面与夹具定位元件之间充分的接触。在工件选择过程中，最主要的问题就是确定哪一表面与夹具定位元件接触。本文简要阐述了加工定位基准的分类、夹具设计的原理和夹具定位等问题，希望通过本文能够为夹具定位设计提供有价值的参考。

1 加工定位基准的种类

定位基准的选择问题是一个公益性问题，它能够决定零件的的尺寸和质量。同时，它还受工艺、夹具结构的影响。因此，必须高度重视它。就机械制造而言，基准面是指将生产对象的几何要素的点、线、面确定。数据根据功能和应用情况可以划分为设计和处理两部分。在选择定位基准的过程中，要充分考虑工件的加工要求，确定工件需要的自由度。其中，一个方面的自由极限更具选择性，因此，必须保证定位基准选择的合理性。图1 为专用夹具示例。

图1

2 工件夹具设计的原理

工件不同，其加工工艺也是不同的，因此在工件加工前，需要选择最优的刀具夹紧方法和适合的夹具，以确保工件加工后质量达标。工件不同，装夹时需要选择合适的加工和设计的夹具，所以装夹时工件不同，则夹具也各不相同。夹具在设计时，需要提前考虑很多的因素，包括夹具在使用过程中有可能出现的问题，以及夹具是否适用。一般来说，夹具的使用，夹住了各种各样设计相似的工件，从而确保了工件在加工时的运行顺利，还能够降低夹具加工的成本。

夹具在设计时需要遵守几点规则：首先，夹具的设计原则是以工件为设计标准，而不是先设计完成后再挑选能够使用的工件；其次，夹具在使用时，固定了工件、夹具和设备，以确保被加工工件的功能和性质符合要求。因此，夹具设计需要遵守多点规则，这样才能够保证工件、夹具和设备成功完美的搭配。

夹具使用时，固定了工件，能够保证工件基本不会发生偏移，以降低加工产生的误差，从而保证工件的精度以及工件的其他功能。因此，在对工件进行定位时，保证定位的精确度是十分必要的，只有这样才能保证工件加工的精确度。工件定位要符合定位原理，尤其是最为基本的定位原理，从而保证以后工件加工精度的定位问题。六自由度定位法是工件定位的基本方法，该法的含义是工件在空间上的前、后、左、右、上、下六个方向能够运动，从而导致工件产生偏离问题。因此为了保证工件在加工过程中不会移动和偏离，限制工件的六自由度是非常必要的，但一般来说，它不会降低工件的精度。但是六自由度的限制能力，产生了工件的定位过度的问题，这使得定位的难度明显提高了，而且使得大量的定位元件没有充分被利用。因此，在实际加工过程中，有必要根据实际加工条件选择定位，从而确保工件加工的精确度。

3 工具夹具的效用

3.1 提升生产效率

工具夹具能够减少辅助工时，有效地提高生产的效率。为了达到快速方便地定位工件的目的，可以通过夹具夹紧。不需要对工件进行划线对齐，可大大缩短辅助工作时间。此外，夹紧后工件整体刚度提高，增加了切削的参数，可以采用多工位夹紧工具，从而提高生产的效率。

一方面，可以使用标准化的夹具，从而实现缩短加工的准备时间，提升作业的高效率。另一方面，可采用液压、气动夹紧装置，来提高作业效率。另外，采用多工位夹具和变工位夹具，可大大提高工作效率。为了提高数控铣床夹具的工作效率，在设计数控铣床夹具时应注意以下问题：我们应该尽量实现一个或多个夹具的加工，从而大大缩短加工的时间，也有助于提升加工的精确度。采用多工位多件夹具，能够加快装夹的速度，缩短加工的时间。并且通过选择合理的刀具的尺寸、形状和切削量，能够大大提高工作效率。

3.2 确保质量

夹具能极大地提高工件的加工精确度，从而保证工件的质量达到更加高水平的标准。使用夹具固定工件时，能够确保工件与刀具、机床彼此之间的位置，也能避免人为工艺因人为因素产生的影响，从而保证了同批次工件的加工精度。受局部热变形和应力的影响，零件会产生较大的变形。在夹具设计过程中，通过计算提前预留余量，使应力、变形和变形方向得到可靠控制，保证零件质量。

3.3 提高适应性

夹具能够提高适应性表现在夹具可以扩大机床的使用范围。结合实际机床的运动模式，不同类型的固定装置在加工的过程中扩大应用范围的机床技术，可实现部分机床的灵活性。

4 现代夹具的设计标准

4.1 标准性

夹具必须达到国家夹具标准，从而保证在加工过程中，机械能够适应不同夹具的加工。因此，只有严格按照夹具的标准设计夹具，才能保证产品生产的质量，以降低生产成本。

4.2 精密性

科学技术高速发展，使得对机械产品的精准度的标准也逐渐提高了，这就要求夹具和夹具制造机械产品具备更加高水平的精度，与此同时，也出现了越来越多各种各样的夹具产品。在未来，客户将要求更高的精度。可见夹具的精度是非常重要的。

4.3 高效性

利用工具加工机械产品是企业提高生产效率的有效手段。企业能够通过使用自动夹具和高效夹具，降低工人每天的工作量，缩短工件的加工周期，同时还降低了成本，从而进一步实现了产品生产的高效性。

4.4 灵活性

灵活性是指选择有效组合的夹具，从而有利于各种种类工件的加工。这种调整包含了多种不确定因素。因此，为了加工不同的产品，提高夹紧工具的灵活性是十分必要的，将不可拆卸结构转化为可拆卸结构，提高夹紧工具的可调性。

5 工件在夹具中的定位

5.1 六点定位原则

在空间直角坐标系中包括六个自由度，在工件没有定位的情况下，工件定位的目的旨在限制工件的自由度，即维持工件的稳定，保证工件的高质量。六点定位是通过六个支承点来限制工件的六自由度。通过这种方法，可以确定工件在空间中的具体位置。

5.2 定位中需要注意的问题

（1）定位与加紧存在差异。机械加工是指工件在加工过程中在空间上存在不确定因素。这里要特别注意定位与加紧的区别，即工件是固定的，其位置不能改变，但其在空间中的具体位置不一定确定。定位是在夹具中得到准确的位置。（2）六点定位中“点”的含义。六点定位中的“点”并不是指简单的机械接触点，而是指对工件自由的限制。在工件与工作台之间存在着许多的机械接触点，但是工件在空间中的自由度却是被限制的。

5.3 工件的四种定位方法

第一，完全定位。工件的自由度完全受限的定位方法成为完整的定位。第二，不完全定位。根据具体的加工要求，限制工件部分自由的定位方法称为不完全定位。第三，欠定位。根据加工过程进行加工时，应定位的某些自由度没有定位，称为欠定位。第四，过定位。与欠定位相反，在按照过程进行加工时，会有一些本不应该被定位的自由度被定位，这叫作过定位。

6 结语

为了保证产品的高质量和高效率，在机械加工过程中，企业选择使用夹紧工具来保证产品的高质量。夹具对产品的生产具有十分重要的意义：它大大提高了产品的质量，提升了工人的工作环境，降低了产品生产的成本；提升了工人的工作效率，也扩大了工具的操作范围。

在零件加工或机械加工过程中，无论采用何种夹具和定位方法，都能够保证产品生产的稳定性和可靠性。综上所述，夹具极大地方便了机械加工过程，并且在未来将会更加便利和耐用。