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)計出的夾具設(shè)計方案，通過在夾具上設(shè)計定位基準(zhǔn)點，確定加工工件及機(jī)床和定位基準(zhǔn)點的位置關(guān)系，來達(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)試過程

這里以臥式數(shù)控機(jī)床為參考對象，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)的一些問題，圖1給出了臥式機(jī)床及傳統(tǒng)夾具簡化模型。

圖1 臥式機(jī)床及傳統(tǒng)夾具簡化模型

在傳統(tǒng)夾具安裝及調(diào)試過程中，夾具、工件和主軸起到主要的作用。為了直觀展示該過程，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；若切削精度滿足要求，固定夾具與工件毛坯，編寫程序，進(jìn)行加工。

但由于工藝系統(tǒng)如機(jī)床、夾具等的長時間工作，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。種種原因可能會造成材料的浪費，人力物力時間的大量消耗，無法節(jié)省較多的成本，對于工廠來說是一筆較大損耗同時也不符合“綠色制造”的概念，于是可選擇通過改進(jìn)夾具來改善這種狀況。

二、改進(jìn)型夾具的設(shè)計及安裝

傳統(tǒng)機(jī)床夾具的定位方法，主要依據(jù)經(jīng)驗和對試件試切削的精度進(jìn)行確定。然而，操作經(jīng)驗并不是每個人都能掌握，反復(fù)的試切削不僅浪費了大量的材料，而且浪費時間，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)上對其進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計，如圖3所示。

圖3改進(jìn)型臥式機(jī)床夾具簡化模型

圖3為基于定位誤差的機(jī)床夾具改進(jìn)設(shè)計模型，在原夾具的X-Y平面上設(shè)定一基準(zhǔn)點，以基準(zhǔn)點為圓心設(shè)計制造出實現(xiàn)基準(zhǔn)點的圓孔。根據(jù)圖3給出了改進(jìn)設(shè)計夾具精度調(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便很多。若精度合格，就說明夾具的安裝及調(diào)試完成。

原則上，夾具自身的設(shè)計制造滿足要求，安裝時嚴(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)床精度問題還是夾具問題，抑或是加工程序的問題，就沒必要再考慮夾具的安裝及調(diào)試問題。

三、機(jī)床夾具設(shè)計的對比分析

定位元件作為機(jī)床夾具的重要組成部分，是保證裝夾過程精密化和高效化的基礎(chǔ)。如何設(shè)計與優(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)計和發(fā)展的必然趨勢。

傳統(tǒng)夾具的組裝與調(diào)試時依據(jù)傳統(tǒng)經(jīng)驗，并無實際規(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)致材料的浪費與機(jī)床、刀具的損耗；加工坐標(biāo)系的產(chǎn)生偏差，需要實際對刀等過程，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)通過在夾具上確定一個表征夾具位置的物理點。實現(xiàn)兩者間可測量的確定的位置關(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；同時省略了定位元件，擴(kuò)展了夾具的設(shè)計與使用空間，避免了由與空間問題造成的不便安裝等現(xiàn)象；借以該基準(zhǔn)點設(shè)計并調(diào)整加工坐標(biāo)系，省卻了對刀過程并保證了加工精度，提高了問題的處理效率；縮短了夾具安裝調(diào)試時間，降低了試切件和時間的消耗，節(jié)約成本對企業(yè)具有一定的實際應(yīng)用價值。

該改進(jìn)設(shè)計方案，相比傳統(tǒng)機(jī)床夾具設(shè)計，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”的號召，并為機(jī)床夾具進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計打下基礎(chǔ)。

（來源機(jī)械社區(qū)）

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