机械加工中工装夹具定位方法设计研究
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摘 要：进行机械加工中，工装夹具的定位设计，从本质上讲，要根据夹具定位元件和工件某些基准检进行元件的接触点的设计，例如，在工件选择的过程中，做好定位基准选择的相关环节控制，实现对工件自由度的有限控制。有效限制基本原则是将加工过的表面进行定位，同时按照粗基准和精细基准两个部分的工序完成毛坯表面的定位设计，包括夹具定位元件接触部分和没有加工过的毛坯表面等，都属于机械加工工程定位设计范畴。该文围绕机械加工与工装夹具的定位设计展开研究，对于工装夹具定位设计的定位基准选择进行论证。
关键词：机械加工 工装夹具 定位设计
中图分类号：TG75 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）02（a）-0055-02
机械加工工件过程中需要对于工装夹具进行定位设计，这对于提高生产效率和提高产品质量具有重要意义。由于工件在夹具中的定位，能够限制工件的自由度，同时保证工件夹具定位元件接触和加工面的设计合理。因此选择合适的定位基准，对于工件加装的定位设计质量提升具有技术支持作用。
1 机械加工定位基准分类
在选择定位基准的过程中选择定位基准，对于零件表面位置精准度能够产生直接影响。在工件安排和家具的结构设计中应给予高度重视，设计基准包括设计同样基准、孔的中心线基准和对称零件中心平面基准等，主要表现在生产对象的几何要素关系点线面的划分标准等方面。
从设计和工艺等方面，要将工装夹具的结构进行深入的分析，充分考虑工件夹具加工过程中的所现所需，限制自由度数等数值，对于自由度限制的选择性进行分析，以确保定位基准选择的合理性[1]。
2 工装夹具设计基本原理
（1）在定位工件的过程中，完成工件定位以后，不同工件的不同工序会产生一定的差异。使用夹具辅助工具，工作重点是完成工装工件装夹任务。首先要确定机床和刀具上的工件位置。在整个机械加工过程中，确定位置的重要性是非常明显的，确定好位置之后，将工件放置的机床上的相对位置定位是进行工件夹具的机床定位，并且在完成之后使用特定装置，确保夹具被有效固定和夹紧，为机床定位提供保障。如果没有达到准确的位置，可能会发生位移或者是震动，因此确定好定位的位置，保证不会受惯性力和切削力的影响，工件夹具定位方法方能完成。在定位工件夹具进行定位和加工的过程中，凸显出机械加工的重要性。
（2）采用六位定位方法，这一方法对定位原理进行了全面的落实，是一种比较常见的定位方法，在短时间内对于定位问题可以予以解决，并且解决定位的误差，保证计算准确性。通过三维空间背景下实现精确的定位，是当前的技术升级后的结果，并主要任务是合理限制工件部分或全部的自由度，通过6个支撑点来限制工件的自由度，作用于不同力学，在机械加工自由度上实现三维空间的设定，对夹紧和定位概念进行有效区分，三维空间内的位置对于工装夹具的设计来说变化趋势不会太大。但是以此并不能认为空间位置就可以被确定，根据六位定点原则来看，工件的定位要在夹具设计中首先要获取准确位置，确保被定位的位置不会受到外力影响，尤其是在夹紧的过程中，作为工件限制自由度的点，不允许被理解为接触点，而是要定义为支撑点，发挥支撑点作用，在对夹具进行运用的时候，支撑点能够通过定位有效地对自由度进行限制，这对于定位元件来说，能够提升定位的准确性，有效地限制其自由度，保证支撑点不会出现问题[2]。
3 机械加工的辅助机制
（1）机械加工的辅助技术不属于零件工件表面的基准，但是能够帮助机械家具在加工的时候达到更好的定位。有部分的零件次要表面受到工艺影响，适合进行定位基准，因此增强加工的基准程度与表面的质量，通过定位过程中的应用，被认为是辅助基准的。相关表面的装配机制要求提高机械加工的准确度，就要通过机械加工的辅助机制来提高精准度，通常情况下会选择设计基准和装配基准，将定位基准进行设定，实际表面不会受到工艺影响，也可以在定位过程中增强加工的基准程度和表面的质量。
（2）现代工装夹具的标准化需求，是需要遵循国家的相应标准，进一步完善通用夹具和组合夹具的标准，对工装夹具提出了更高的精度要求。例如，在劳动生产率提高的情况下，为了减轻工作人员的劳动强度，在车床上应用的高速定心卡实验中，传所需要达到9000r/min，这需要使用电动虎钳工具，才能具有高效化的效果，诸多工序特征、生产批量工作形状和尺寸等，需要有可靠的调整和组合方法，以保证工装夹具的柔性化达到设计要求。对于不可拆的专用夹具，可以改造为可拆工具，以扩大工装夹具的柔化程度，确保夹具结构具有可调性。在机床夹具和分类上加紧过程中，引导到重要位置发挥作用，保证工件在相对机床的位置上能够明确。加紧夹具过程中包含了工件的夹剪和定位，需要保证工件的机床中具有精确位置，并且給予工件以足够的外力。通过专用夹具、组合夹具和随行夹具，例如车床上的三爪卡片和四装卡盘等器具适应性强，生产效率高。
（3）在小批量产品的加工中使用专用夹具，能够帮助生产过程中的夹具精确度更加紧凑，但是很大程度上要提高产品的加工精度和生产效率，就要使用大批量的机械产品生产夹具。对于工件的定位来说，需要明确实际精度，要求工件在机床上的定位以及工件在夹具上的定位，夹具在机床上的定位都需要借借助定位设计来完成。对于没有定位的夹具，使用空间直角坐标系的6个自由度，也就，6个接触点。工件的自由度限制的方法要深刻理解定位原理，掌握现有的工件定位方法，正确计算出定位误差是非常重要的[3]。
4 结语
当前针对机械加工的自由度概念而言，力学中的自由度有一定的差别，机械加工过程中对于工件三维空间的不确定性要予以注意。随着机械加工技术的技术进步和发展，在定位设计过程中应用六点定位原则，在实际加工过程中用可靠的夹具设计方法，以保证工件位置的准确性，做好自由度的限制。这些措施能够进一步提高工件的加工质量和加工效率，对于工装夹具的快速准确定位提供技术支持。
参考文献
[1] 梁荣坚.机械加工中的工装夹具定位设计方法[J].机械管理开发，2019，34（2）：3-4.
[2] 张树勋.机械加工中的工装夹具定位设计方法[J].山东工业技术，2018（11）：70.
[3] 王超，方辉，陈靖.机械加工中工装夹具的定位设计的现代研究[J].科学与信息化，2017（29）：123，126.
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