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从数控机床夹具设计探讨如何提高零件加工品质
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  在零件加工过程中,为了提高零件加工效率,确保零件加工品质,需要保证工件处于正确的位置,并且在加工过程中不会因为外力移位,这就需要在零件加工前,设计合理的定位支承元件、夹紧装置等装置或元件,来将工件夹装固定好。数控机床夹具一般由定位装置上、夹紧装置、刀具导向装置、连续接元件、夹具体以及其它一些元件和装置组成。对于普通的轴类、盘类、套筒类零件来说,通用夹具就能够满足加工定位要求,但复杂或不规则的零件,则需要设计专用的夹具才能保证零件加工品质。可以说,数控机床夹具设计品质直接影响着零件加工品质和加工效率,是零件加工生产的一个重要环节。下面,本文就如何通过数控机床夹具设计提高零件加工品质进行浅要的探讨。
 1 工件定位及定位元件
  1.1 数控机床夹具分类及装夹方法
  数控机床夹具种类极为繁多,根据使用范围有:通用夹具、专用夹具、拼装夹具等;根据数控机床平台又可分为铣床夹具、齿轮数控机床夹具、数控数控机床夹具、镗床夹具等;根据夹紧动力又可分为手动夹具、液压夹具、电磁夹具等。目前所采用的装夹方法有两种,一种是将需加工的零件直接装夹在数控机床上,另一种是先将需加工的零件装夹在夹具上。直接将工件装夹在数控机床上生产效率较低,一般仅用于单件和小批量零件的加工,将工件先装在夹具上能很好的保证加工精度和稳定品质,并扩大数控机床使用范围,能极好的提高加工效率,降低生产成本,通常用在大批量零件加工中。
  1.2 工件夹具定位技巧
  在工件夹具定位中,通常采用六点定位原则,合理的分布六个支承点来限制工件的六个自由度,从而使工件的位置被完全确定。在定位时,支承点的选择主要集中在影响加工要求的自由度上,不过具体应用时不一定六个自由度完全限制,只要能保证加工要求即可。如在加工通孔通槽零件时贯通轴位置的自由度可以不用限制,轴对称毛坯也可以不用限制对称轴角度自由度。在定位过程中,有可能出现重复定位现象,当重复定位驻地工件加工生产存在有害影响,会造成工件定位不稳定时,这种重复定位是不允许的,不过如果重复定位能满足加工要求,并增强夹装刚度,此时重复定位则被允许,这种重复定位方式在零件加工生产中也经常被采用,以提高夹装刚度和稳定性。
  1.3 夹具定位基准和误差分析
  在选择夹具定位基准时,应当尽量使定位基准与工序基准重合,并保证工件的稳定性,最大可能降低工件加工过程中出现的变形现象。因此,在选择定位元件时,要确保定位元件拥护有足够的精度、刚度和强度。通常情况下,定位误差产生的原因一方面是由于定位基准与工序基准产生误差,另一方面是由于定位基准与限制位基准产生误差。定位基准与工序基准产生误差为不重合误差,定位基准与限制位基准产生误差为位移误差。在具体定位误差分析中,必须找准误差类型和产生的原因。
2 工件夹紧元件和夹紧力
  2.1 工件夹紧元件
  工件夹紧元件种类极其繁多,不过总的说来,工件夹紧元件都由两个部分组成,包括夹紧动力装置和夹紧传力装置。夹紧动力装置能够产生原始的夹紧作用力,有手动和机动两种,手动夹紧由人力来产生原始夹紧作用力,机动夹紧则由机械来产生原始夹紧作用力,一般有液压、气动、电磁、电动等。夹紧传力装置用于传递夹紧动力装置所产生的夹紧力,是一套传动机构,包括两类构件,一类构件接受夹紧动力装置的产生的原始夹紧作用力,另一类构件将所接受到的原始夹紧作用力传递出去。在设计夹紧元件时,必须考虑好工件精度、生产率、劳动强度等,夹紧元件在夹紧过程中不能破坏工件定位,所产生的夹紧力不能过大以免产生变形,也不能过小而夹紧失稳,必须保证工件在整个加工的过程中的稳定性。一般来说,生产批量越大的零件,其夹紧装置应当越为复杂,但要注意在保证良好的结构工艺性能下要力求简单,方便制造、维修、安装、操作。
  2.2 夹紧元件夹紧力的确定
  确定夹紧元件的夹紧力,包括三个方面,分别是夹紧力的方向、夹紧力的作用点以及夹紧力的大小。夹紧力的方向要朝向主要的定位基面,并尽可能与数控机床切削力和工件重力保持一致,其作用点要保持在定位元件支承范围以内,并作用在工件强度好的位置以免造成工件变形影响加工精度。夹紧力的大小一般根据工件加工过程中所受到的切削力、离心力、惯性力、重力等来确定,但实际上其大小还同系统刚性、传递效率等相关,且会随着加工过程发生变化,因此并无法得出精确的数值,一般只能精略的估算,估算的方法是以对夹紧最不利的瞬时状态为基数,同时兼顾力系影响来确定。
3 结束语
  数控机床夹具设计是零件加工生产过程的一个重要环节,夹具设计品质直接影响着零件加工的精度、稳定性和生产效率,直接影响着零件加工品质,因此必须注意夹具设计工作。本文仅只从数控机床夹具设计时的定位元件与定位误差、夹紧元件与夹紧力两个方面,分析了数控机床夹具设计时需要注意的两大问题,在实际应用中,还需要注意其它很多问题,包括如工件强度、夹具对定、强度校核、动静平衡等,同时零件的功用、材料、性能等对夹具设计的要求也有所不同,在实际应用中需要详细分析,以确保工件加工中的稳定性和可靠性,同时还需注意不能给工件带来变形影响,从而提高零件加工品质。
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