總提倡“綠色制造”，卻不知這樣制造成本更低！

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隨著對(duì)產(chǎn)品尺寸和規(guī)格要求的不斷提高，傳統(tǒng)機(jī)床夾具在安裝、調(diào)試及加工精度等方面漸漸顯示出了不足。而下文新設(shè)計(jì)出的夾具設(shè)計(jì)方案，通過(guò)在夾具上設(shè)計(jì)定位基準(zhǔn)點(diǎn)，確定加工工件及機(jī)床和定位基準(zhǔn)點(diǎn)的位置關(guān)系，來(lái)達(dá)到準(zhǔn)確控制定位誤差的目的。

一、傳統(tǒng)夾具安裝及調(diào)試過(guò)程

這里以臥式數(shù)控機(jī)床為參考對(duì)象，機(jī)床夾具的使用降低了加工誤差的離散度，提高了機(jī)械產(chǎn)品加工的精度和效率。但是，隨著現(xiàn)代制造模式(綠色制造)的興起，機(jī)械產(chǎn)品的加工生產(chǎn)也逐漸從粗放型向集約型轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的機(jī)床夾具也暴露出與綠色制造不太適應(yīng)的一些問(wèn)題，圖1給出了臥式機(jī)床及傳統(tǒng)夾具簡(jiǎn)化模型。

圖1 臥式機(jī)床及傳統(tǒng)夾具簡(jiǎn)化模型

在傳統(tǒng)夾具安裝及調(diào)試過(guò)程中，夾具、工件和主軸起到主要的作用。為了直觀展示該過(guò)程，圖2給出了夾具精度的調(diào)整流程。

圖2現(xiàn)有夾具精度的調(diào)整流程

較為麻煩的是檢查首件的切削精度，根據(jù)適切情況對(duì)坐標(biāo)系做出相應(yīng)的調(diào)整：若切削精度的誤差超差，依據(jù)誤差值調(diào)整工件坐標(biāo)系的偏移量，裝上新的試切件，重新試切；若切削精度滿(mǎn)足要求，固定夾具與工件毛坯，編寫(xiě)程序，進(jìn)行加工。

但由于工藝系統(tǒng)如機(jī)床、夾具等的長(zhǎng)時(shí)間工作，造成的不同程度消耗與磨損；抑或由于添加毛坯件各異等多種原因可能會(huì)造成已設(shè)定的工件坐標(biāo)系與理論情況產(chǎn)生偏差，零件加工達(dá)不到精度要求；或重新設(shè)定加工坐標(biāo)系的偏置量，調(diào)整夾具，進(jìn)行試切等。種種原因可能會(huì)造成材料的浪費(fèi)，人力物力時(shí)間的大量消耗，無(wú)法節(jié)省較多的成本，對(duì)于工廠(chǎng)來(lái)說(shuō)是一筆較大損耗同時(shí)也不符合“綠色制造”的概念，于是可選擇通過(guò)改進(jìn)夾具來(lái)改善這種狀況。

二、改進(jìn)型夾具的設(shè)計(jì)及安裝

傳統(tǒng)機(jī)床夾具的定位方法，主要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和對(duì)試件試切削的精度進(jìn)行確定。然而，操作經(jīng)驗(yàn)并不是每個(gè)人都能掌握，反復(fù)的試切削不僅浪費(fèi)了大量的材料，而且浪費(fèi)時(shí)間，使得調(diào)試安裝的效率降低。因此，為了避免上述不利因素的出現(xiàn)，在現(xiàn)有機(jī)床夾具的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，如圖3所示。

圖3改進(jìn)型臥式機(jī)床夾具簡(jiǎn)化模型

圖3為基于定位誤差的機(jī)床夾具改進(jìn)設(shè)計(jì)模型，在原夾具的X-Y平面上設(shè)定一基準(zhǔn)點(diǎn)，以基準(zhǔn)點(diǎn)為圓心設(shè)計(jì)制造出實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)點(diǎn)的圓孔。根據(jù)圖3給出了改進(jìn)設(shè)計(jì)夾具精度調(diào)整的基本流程，如圖4所示。

圖4改進(jìn)型夾具精度的調(diào)整流程

而改裝后的檢查工件加工精度則簡(jiǎn)便很多。若精度合格，就說(shuō)明夾具的安裝及調(diào)試完成。

原則上，夾具自身的設(shè)計(jì)制造滿(mǎn)足要求，安裝時(shí)嚴(yán)格按著上述步驟執(zhí)行，一次性就能試切削結(jié)束。若精度不合格，第一次切削精度仍超差，要分析的是機(jī)床精度問(wèn)題還是夾具問(wèn)題，抑或是加工程序的問(wèn)題，就沒(méi)必要再考慮夾具的安裝及調(diào)試問(wèn)題。

三、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的對(duì)比分析

定位元件作為機(jī)床夾具的重要組成部分，是保證裝夾過(guò)程精密化和高效化的基礎(chǔ)。如何設(shè)計(jì)與優(yōu)化定位元件的幾何形狀和定位方式使得該定位元件對(duì)工件的加工精度及加工誤差影響指數(shù)達(dá)到最小，是現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)和發(fā)展的必然趨勢(shì)。

傳統(tǒng)夾具的組裝與調(diào)試時(shí)依據(jù)傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，并無(wú)實(shí)際規(guī)律與理論分析可循。很容易導(dǎo)致工件與夾具之間裝配關(guān)系不理想情況的發(fā)生，如受力位置產(chǎn)生偏差、受力不均勻等；易產(chǎn)生多次試切現(xiàn)象導(dǎo)致材料的浪費(fèi)與機(jī)床、刀具的損耗；加工坐標(biāo)系的產(chǎn)生偏差，需要實(shí)際對(duì)刀等過(guò)程，使得加工較為冗雜繁瑣。

改進(jìn)夾具是結(jié)合機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)通過(guò)在夾具上確定一個(gè)表征夾具位置的物理點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)兩者間可測(cè)量的確定的位置關(guān)系，從而達(dá)到一次性安裝、調(diào)試的目的，保證了原件之間的準(zhǔn)確關(guān)系；同時(shí)省略了定位元件，擴(kuò)展了夾具的設(shè)計(jì)與使用空間，避免了由與空間問(wèn)題造成的不便安裝等現(xiàn)象；借以該基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)計(jì)并調(diào)整加工坐標(biāo)系，省卻了對(duì)刀過(guò)程并保證了加工精度，提高了問(wèn)題的處理效率；縮短了夾具安裝調(diào)試時(shí)間，降低了試切件和時(shí)間的消耗，節(jié)約成本對(duì)企業(yè)具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

該改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，相比傳統(tǒng)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，提高了定位的準(zhǔn)確性和效率，增強(qiáng)了夾具安裝調(diào)試者的工作自信，也確保了工作日程的嚴(yán)守，節(jié)省大量人力物力，響應(yīng)“綠色制造”的號(hào)召，并為機(jī)床夾具進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

（來(lái)源機(jī)械社區(qū)）

遠(yuǎn)祥

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