三軸數控銑床快速加工雙面零件的夾具設計
2023-2-15 來源：- 作者：周列 葉健鋒
摘要：夾具是三軸數控銑床的機械加工過程中非常重要的工裝設備，作用在于能夠明確工件和刀具相互之間的對應位置，對工件夾緊使其處于牢固狀態，通過夾具的應用能夠增強工件的生產量，拓寬機床的應用范圍。近年來在數控技術快速進步的過程中，數控加工技術開始被廣泛運用，三軸數控銑床的應用范圍也不斷擴大，合理設計快速加工雙面零件的夾具勢在必行?；诖?，文章對三軸數控銑床快速加工雙面零件的夾具設計進行研究，提出幾點設計的建議，旨在為增強夾具應用效果提供基礎性的幫助。
關鍵詞：三軸數控銑床；快速加工雙面零件；夾具設計
三軸數控銑床快速加工雙面零件的過程中，應結合加工的內容、特點等合理設計夾具的裝備，盡可能縮短工件裝夾操作時間、對刀的處理時間周期，加快工作速度的同時提升工作效率和精確度，使其向著大批量生產的方向進步，從而提高夾具的應用效果和經濟效益。
1、三軸數控銑床快速加工雙面零件的夾具設計必要性
1.1 保證加工效果和效益
如果在三軸數控銑床的機械加工環節使用常規的普通夾具，那么在每個工件生產期間都需要執行 2 次裝夾處理和對刀處理工作，導致工作的時間周期延長，質量很難得到有效控制，甚至還會增加成本、降低企業的效益水平，并且無法滿足批量性生產的基本需求，嚴重制約加工的效果和效益。通過合理設計三軸數控銑床快速加工雙面零件的夾具裝置，可實現對工件的底座位置的循環、反復定位，在每個工件的加工過程中都可以自動化進行對刀和裝夾處理，無需人工再次操作，不僅能夠縮短工作的時間，還能提高作業的精確度和準確性。
1.2 預防加工問題
如果在三軸數控銑床的機械加工環節使用傳統類型的直接性夾具操作，例如：虎鉗夾具，在操作期間會出現正面、反面加工的過程中重新裝夾處理的問題，在重新裝夾操作之后還需反復對刀和校正，以此保證工件位置的準確性，在此情況下每個工件加工的過程中都需要執行 2 次的裝夾工作、對刀工作和校正工作，浪費的時間很長，也可能會出現誤差問題，不能確保生產質量，也無法提升效益水平，甚至無法按照工期的標準要求完成加工工作。在合理設計相關的夾具裝置之后，就能有效地應對和解決問題，提升裝由此可見，在三軸數控銑床的機械加工環節合理設計快速加工雙面零件的夾具，不僅可以提升生產工作效果和效率，還能避免出現不必要的成本消耗問題，保證整體的
生產效率和效益。因此，在具體的加工環節中需按照雙面零件的毛坯材料成型尺寸的規格指標，針對性地設計相應的夾具結構，以保證企業能夠高質量、精準性地進行雙面零件的生產加工。
2、 三軸數控銑床快速加工雙面零件的夾具設計措施
雙面零件的生產和傳統類型單面零件存在一定的差異性，雖然使用三軸數控銑床中的常規夾具，也可以起到加工作用，但是很容易出現浪費時間的問題，不能保證生產周期符合標準，會嚴重影響效益水平，因此企業應按照三軸數控銑床的加工特點與雙面零件的情況合理設計相應的夾具，保證結構形式的完善性，使夾緊度的程度符合標準要求。主要的設計建議如下。
2.1 完善結構形式
首先應重點分析零件毛坯料的成型尺寸指標，反復進行定位處理，設計相應的夾具結構，例如：若所需要加工的雙面零件毛坯成型的尺寸為 25mm×25mm 的方形底座，那么在定位之后就應將夾具的尺寸控制為 55mm×20mm× 40mm，凹槽部分的尺寸設計22.5mm×15mm×25mm，凹槽內部設計成 R5mm 的圓角結構，使得毛坯方形底座能夠快速、便利地設置在凹槽的內部區域，形成一定的導向結構形式。但是需要注意，所設計的圓角結構尺寸需要小于毛坯方形底座的圓角部分尺寸指標，以此增強工件定位操作的便利性。為增強工件的夾緊效果，可以在左端面的位置設計螺孔，右側的位置上方設計 R5mm 的凸緣結構，在工件加工期間起到限制性作用。在夾具的結構設計環節中，應在現場區域檢查分析不同夾具結構形式的應用效果，通過設計不同的凹槽尺寸、凹槽內部圓角尺寸，分析不同形式的生產精確度、夾緊度、定位合理性，最終探索研究出符合生產標準的夾具結構設計方案，這樣不僅能夠確保夾具應用的質量和性能，還能避免出現雙面零件加工的不足、問題、缺陷。
2.2 合理設計工件的定位形式
要想確保整體生產加工的精確度水平，在數控銑床進行雙面零件加工的過程中，應保證工件在銑床上的位置準確性，進行精準的定位操作，在定位期間可以利用夾具中的定位元件和工件定位基準面之間的配合或者是互相的接觸完成定位操作。為保證二者之間配合的精準度，需要結合工件定位基準面的形狀特點，合理選擇相應的定位元件，使得夾具具有精確定位的功能。與此同時，需嚴格分析毛坯的情況，設定平面定位模式，借助三面定位的方式，將方形底座的右側區域與夾具凹槽的右側區域之間相互接觸，將方形底座的底部分和夾具凹槽的下部分相互接觸，將方形底座的底部區域和夾具凹槽的底部區域相互接觸，這樣可以實現工件自由度的限制性處理，提高其定位工作的準
確性、精確度。
2.3 合理設計工件的夾緊部分
完成定位工作之后就要進行夾緊操作，只有保證夾緊的合理性才能增強裝夾的準確度，主要是因為夾緊屬于裝夾期間非常核心的部分。一般在定位之后需要利用相應的結構形成夾緊力，將工件緊緊地壓在定位元件中，使其一直維持在準確的位置，不會受到切削力作用、重力作用、離心力作用或是慣性力作用的影響出現位置的改變或是振動的問題，這樣不僅能夠增強生產的準確性，還能提升操作的安全性。
如果所需要生產的雙面零件毛坯尺寸很小，使用的是玻璃纖維材料或是其他輕質型的材料，那么在夾具設計期間就可以設置螺旋夾緊機構，起到一定的加緊作用。此類機構的結構非常簡單、夾緊力度很大，具有一定的自鎖性能，制造應用的便利性高，因此可以設計在雙面零件的夾具結構中，在夾具左側區域設計 M8mm 螺栓，使其和右側 R5mm 圓角之間相互配合增強夾緊的效果。簡而言之，就是將毛坯材料方形底座設置在夾具凹槽中，完成精確定位操作之后，可以利用夾具左側的 M8mm 螺栓達到夾緊的目的，通過右側上部分的 R5mm 圓角在工作的方向進行限制，提升加緊的可靠度。需要注意的是，夾緊部分設計的環節中應分析和研究不同夾緊設計形式、設計方式的應用效果，統一其中的夾緊度控制標準，保證夾緊的尺寸、規格、體系等都與設計的標準相符，不會發生夾緊不合理、不良的現象，切實提高整體操作的規范性水平。
2.4 合理設計夾具的加工流程
三軸數控銑床快速加工雙面零件的過程中，所設計的夾具應保證操作流程的可靠性、可靠度，避免因為操作流程不合理而影響應用的效果和性能。
（1）應先使用常規的虎鉗裝置進行夾具的裝夾處理，然后在夾具的凹槽位置中設置毛坯材料，精準定位之后利用螺栓進行夾緊，然后做校正處理、對刀處理。
（2）根據程序系統中預先所編程的加工模式，對零件的正面進行加工處理，將其修正成設計的形狀、外形，在此期間應該注意使用夾具的刀端對正面輪廓部分做粗加工處理，然后進行周圍輪廓的半精加工，通過大直徑球刀對曲面進行精加工，然后利用小直徑球刀再次對表面區域進行精加工，或者做拋光處理。
（3）完成所有的正面加工操作任務之后將螺栓松開，去除工件之后反面裝夾，根據預先設定的程序要求完成反面的加工工作，在操作過程中先進行反面輪廓的粗加工，然后進行周圍輪廓的半精加工處置，之后使用大直徑的球刀對曲面做精加工處理，通過小直徑的球刀進行表面區域的精加工處理，并且執行拋光操作。實際操作的環節中應該注意根據預先設定的程序標準和流程要求完善整體的加工工作體系，統一其中的生產標準，避免因為不合理操作、不合理加工而出現準確性問題或其他不足。
3、結束語
目前在數控銑床的雙面零件生產過程中，由于生產的批量規格不同、大小不同，各個形狀的工件裝夾方面、定位方面都存在一定的難度。只有合理設計不同型號的夾具和輔具，才能提升定位和裝夾的精確度，保證生產效率，有效預防出現廢品的問題，增加生產工作的效益。上述所提出的數控銑床雙面零件加工過程中夾具的設計措施，不僅可以簡化結構形式，還能提升操作的便利性與靈活性，保證生產工作的效果，在規定的周期時間范圍之內高質量、高標準化地完成生產任務。
來源：佛山市南海區第一職業技術學校 ，鶴山市粵寧數控機床有限公司
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