机械加工中的工装夹具定位设计分析

　　摘要：随着技术的不断进步，工装夹在各个方面有了更多的功能，而技术的不断进步也意味着人们对仪器的加工技术和对产品的精细度的要求不断增加。机械加工中的工装夹具，其设计的合理性与规范性，对于机械加工的质量影响比较大，为确保机械加工工装夹具定位设计的水平，做好机械加工工装夹具定位设计的分析十分重要。针对此，本文对机械加工中的工装夹具定位设计进行了详细分析。

　　关键词：机械加工; 工装夹具; 夹具定位; 定位设计;

　　On the Positioning Design of Tooling Fixtures in Mechanical Processing

　　WANG Jun-yan

　　Lianyungang North Transmission Co.,Ltd.

　　Abstract：With the continuous advancement of technology, tooling clamps have more functions in all aspects, and the continuous advancement of technology also means that people's processing technology of instruments and the precision of products continue to increase.The rationality and standardization of tooling and fixtures in machining have a relatively large impact on the quality of machining. In order to ensure the level of machining tooling and fixture positioning design, it is very important to do a good job in the analysis of the machining tooling fixture positioning design. In view of this, this article analyzes the fixture positioning design in machining in detail.

　　0 引言

　　当前在机械行业的快速发展下，工装夹具的应用愈发广泛，其作用是用于提升机械加工产品的效率，使机械加工的质量可以得到有效保障。从机械加工的目的与本质而言，机械加工的工装夹具定位，是对机械加工的工件，将其的基准面与夹具定位元件进行相接触，以控制工件的自由度，提升工件的稳定性。近年来，在机械加工工装夹具的定位设计分析下，工装夹具定位设计的精准性与合理性，愈发的受到相关人员重视。对此，本人结合个人工作经验及相关资料，对机械加工中的工装夹具定位设计进行了分析，以为相关人员提供参考。

　　1 工装夹具设计的基本原则及要求

　　1.1 基本原则

　　在对机械加工中的工装夹具进行设计时，不能过于追求设计的独特性与美观性，而采用复杂的结构设计，致使工装夹具定位的最终成本比较高。而是应当根据机械加工的实际情况，合理的进行工装夹具，尽可能将工装夹具定位设计成本控到最低范围内。对于工装夹具的设计结构，应当尽量采取简单的设计，使工装夹具的操作能够快速完成。工装夹具定位设计的要求与标准，需结合使用国家或地区的标准与规范，不能存有违反规范的设计情况。并且在对工装夹具进行设计前，工装夹具的使用情况，以合理的进行工装夹具设计，使其在使用过程中，能够具有良好的稳定性与可靠性，避免在工装夹具进行调整与更换时，重复定位的可靠性比较低，影响到工装夹具定位的效果。工装夹具采用的各个零件，必须符合我国相关零件的质量规范，坚决不能采用伪冒或质量性能不达标的零件。工装夹具的设计方案，则应当按照手动、气动、液压、伺服的原则，依次进行夹具设计。由于部分零件比较易损，此类零件应当设计为易更换结构，以确保后期使用的稳定性。

　　1.2 基本要求

　　工装在进行生产时，或是在进行使用时，需要承受多方面的力度，若工装夹具的强度与刚度比较低，难免会出现损坏的情况。因此，在进行工装夹具设计时，应当选择合适的材料，采用合理的结构设计，以使工装夹具具备较高的强度与刚度。由于工装夹具在进行翻转、吊装、装配定位焊接时，可能会因操作复杂，出现被损坏的情况，对于工装夹具的设计，应当将其尽量的设计为易拆卸与易取出。工装夹具的装焊空间，应当为操作人员，准备环境良好的操作环境，使操作人员在安全操作下，可以规范的完成工装夹具的装焊操作。

　　2 机械加工定位基准的分类

　　由于在对机械加工进行定位基准时，其归属于公益领域，受到各种因素的影响，工装夹具的零件表面尺寸，以及精准度与尺寸，都有可能会受到相关因素的影响，存有不精准的情况。从机械加工的角度而言，机械加工的定位基准，实际上是对生产对象的各个尺寸，以几何要素关系为依据，将其各个尺寸的作用与范围进行确定。根据机械加工的基准内容划分，基准可以分为两种，一种是设计部分，另一种是工艺部分。其中，设计基准是指机械加工前，设计人员设计出来的设计图样基准，如轴的中心线，零件的中心面等。工艺基准则是指制造过程中，对于零件的装配或定位基准等。

　　第一部分是工艺的标准。工艺的标准要降低不符合标准的工件出现的概率。这要求对设施、工装夹具等机械加工物进行严格的要求，这种作用在对工件加工、检测标准性中十分重要。在某次对物品进行加工时，一般不会仅仅进行一次加工和检测，相反的是，在加工的线路上，相关人员往往会进行大于两次的反复加工处理，这样制造出的物品会更符合基准，会减少加工产品出现的误差。就像测绘与试验这种要求精准数字的学科一样，多次测量一方面可以将误差较大的数字排除，另一方面可以得到多组有略微差距的数据，并利用测量出的数据得出平均数据，以此来减少数据的误差，误差不可避免但可以尽量减少。这样，多次加工中不同顺序的加工就有了粗加工与精加工的区别，一般第一次对被加工品进行粗略的加工，要求效率而不要求质量，这就是粗加工。然后对粗加工过的工件进行更加仔细并精准的加工，使工件尽可能的符合标准，这个步骤可能要进行多次才能达到目标，这就是精加工。机械加工定位的工艺标准即对装配的部件进行粗加工与精加工，利用加工的精细度与先后顺序，与被加工物相切合的加工方法，尽量减少不符合标准的产品出现。

　　第二部分是设计的标准。一个产品在被加工之前还需要对应的设计图纸，设计图纸就是将目标的产品的空间特征和物理特征在纸质或电子图纸上展现出来，方便之后对产品进行加工。设计图纸可以是纸质版也可以是电子版，纸质版需要相关技术人员根据需要的产品标准转换为数学模型，比如产品某个区域需要的长度，某个弧度的具体信息，或者是物理模型，比如某个区域材料的软硬度，某个区域对材料的硬性要求等，将其展现在图纸上，加工相关人员根据纸质图纸利用机械加工将产品加工产出。另一种是电子版的图纸，电子版的图纸的优点是在专业人士的操作下可以更加简便的设计，而且设计出的图纸精准度也十分高，计算机拥有自主计算与智能分析的功能，这两种功能会减少人类主观因素产生的误差，并减少重复计算所消耗的时间。缺点是对计算机绘图的精通需要进行专业的培训，这需要花费时间和精力，如今利用计算机画图的机械加工相关人员较少，但随着计算机时代和网络时代的不断进步，会有越来越多的人可以利用这种更简便又标准的绘图方法。总结而说，这两种设计标准都有其优缺点，设计的标准要求技术人员结合这两种方法，合理的对基准进行设计。

　　3 工装装夹与夹具设计的基本原理

　　工装夹具的零件比较多，零件在进行加工与设计时，有着较多方面的差异。为使零件具有良好的适用性，对于零件的加工，需要选择适合的装夹方式与夹具，才能使工件进行良好的应用。此种情况下，对于夹具的加工与设计合理性，也决定着零件夹具的使用效果。因此，在对夹具进行定位设计时，应当进来采用六点定位方法，即合理设置六个支撑点，以避免工件产生较高的自由度，使其可以在三维角度下，能够精准的确定夹具位置。需要注意的是，定位支撑点比较多，合理进行元件定位，才能管控好自由度，使其定位的精准度比较高。

　　4 对工装夹具的划分方法和定位方法

　　使用工装夹具和利用工装夹具与其他设施相配合时，我们要注意制定合理的方案，要划分不同的工装夹具，要合理的定位工装夹具，制定合理的使用方案。

　　工装夹具常常用于利用物理的方式将目标工件夹住，在所有的加工过程中十分重要。而过于硬性的要求会导致工装夹具在使用时偏离正确的位置，因此不同的部件不能够硬性的规定所处的位置，相反的，不同的部件要有一个活动的区间范围，操作人员可以在这个区间范围上进行具体的修改，这样能够保证出现情况时可以进行不同的措施，而不是制定相应的位置后就不进行改变。在调整好区间范围后，要考虑的是对工装夹具相关资源的选择，一些工装夹具如平口钳和回转床台具有产出效率低的特点，这种工装夹具在产出时同一时间不能制造出大量的工件，但该工件的价格一般。另一种工装夹具拥有更强的产出率，能够在同一时间内制造出更多的工件，而且针对范围广，多种工件的制造都能符合。因此，在加工的资源选择上，一般要结合两种种类的工装夹具资源，在实际操作中，遇到不需要大量数量的工件可以使用第一种工装夹具来节约成本，而有一些工件需要大量进行加工，这就需要用到第二种工装夹具，花费更高的成本来提高生产的速度与数量，这样在多次加工之后既节省了金钱又节省了时间。

　　5 工装夹具在定位上的发展策略

　　当今社会计算机与网络不断发展，极大地改善了人们的生活。无数的行业因为互联网发生了巨变，可以说每一个行业都需要顺应历史的潮流，符合当今的科技水平，这样不仅可以保持自身的意义，又可以使加工更加的效率化。因此工装夹具要合理发展就离不开计算机和互联网的作用，工装夹具进行加工的技术要与计算机和互联网相结合。加工产品在未来是不断向更加标准的程度发展的，也就是更加一致的标准，而要达到这样一致的标准，就要创造更多的符合基准的工装夹具，在互联网的作用下，工装夹具区域标准化是不困难的。另一方面，各种对产品进行加工的方法要提升其精准度，这也是未来的发展目标，计算机技术不断发展，对数据的采集和处理在计算机的帮助下能够更加的方便与精准，更加精准的数据在转化为产品后意味着更加实用的产品，工装夹具的发展需要依赖计算机技术，不断地提高数字上的精准性。在工装夹具的定位方面，不能够仅仅局限于以前的定位方法，随着技术的发展，各种不同的工装夹具出现，对这种工具的合理利用对未来的发展也有重要的意义，相关人员要有更加合理的使用方法，来利用有限的资源创造更大的资源。

　　6 结语

　　综上所述，在对机械零件进行加工时，不管是使用粗基准，还是使用精基准，最终都会影响到基准的稳定性与可靠性。只有在对机械加工工装夹具定位设计时，按照位置的表面，合理的进行定位基准选择，才能避免因定位基准误差比较大，而引起的相关误差。对于此种情况，机械加工工装定位设计的重要性十分突出。相关人员在进行机械加工工装夹具定位设计时，应当根据实际情况，采用合理的设计方法，明确定位标准与原则的基础上，展开机械加工工装夹具定位设计工作，以最终确保机械加工工装夹具定位设计的效果。

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