数控加工中的工艺与夹具设计若干问题探讨

朱敏

摘 要：随着数控机床加工工艺的不断进步，机床加工零件的速度和质量都在不断提升。夹具设计的质量直接决定了数控的生产质量、生产效率及生产成本。对比传统普通的加工机械，数控加工夹具设计具有很多独特之处。本文将对数控加工工艺与夹具设计的相关问题进行分析，希望能对数控加工的相关工作人员有所帮助。

关键词：数控加工；工艺流程；夹具设计

数控加工工艺相对于传统的机械加工方法而言具有精度高、自动化程度高、劳动强度高、工精度、产品质量稳定、能满足更高加工需求等优点，因此，数控加工在机械加工中所占比重逐渐增加，优化操作规范，严格管理制度，对于提高机械加工的质量和增加机械加工企业的经济效益至关重要。

一、数控加工工艺内容

（一）数控加工工艺规程

数控加工工艺的设计与传统加工设计基本一致，都包含零件分析、 毛胚确定、 工艺过程设计、工序设计以及工艺文件填写等步骤。不同点在于数控工艺更加复杂，设计方法更加具有针对性、特殊性。

数控机床加工工艺流程如下：

如数控机床加工工艺流程图所示，在数控机床加工时，首先需要分析零件图纸选择加工的方案，确定走刀路线、装夹方式以及切削用量等参数，这与传统方法一致；数学处理指对刀具运动轨迹的坐标进行计算；数控加工中的编制程序单、制作控制介质环节即依据数控机床的指令格式将设计好的走刀路线编制成为程序代码，输送给机床，指示机床自动加工。

（二）数控加工原则

数控加工方案确定时，必须综合机床的功能根据加工条件，确定科学、合理、经济易操作的加工方案。确定数控加工时应注意以下问题：

1、先内后外进行加工

刀具刚性不足或工件刚性较差时，必须先加工零件内表面再加工外表面，避免加工振动增大，影响零件内表面加工精度。

2、由近及远的原则

零件加工时首先加工离刀具起点近的部位，可以有效缩减刀具的移动幅度，尽量减少走空刀的次数，同时可以改善切削条件、确保工件的刚性，对于加工零件质量的提升很有帮助。

3、保证走刀线路最短

合理设定走刀线路，使走刀线始终保持最短可以减少加工时间，提高加工效率，同时减少了机床的磨损。

4、确保加工程序最少

设计加工方案时在保证加工质量的前提下，尽量以最短的程序完成加工可以减少编程的工作量，降低出错率，同时方便后期的修改与检查。

5、灵活性的原则

提出以上加工原则并不意味着实际的加工过程中部分情况死板教条，在实际的加工方案确定时，有时候需要根据实际情况灵活处理，切忌生搬硬套。

二、数控夹具设计

（一）数控夹具的确定及使用

选择合适的夹具有利于减少辅助操作时间，提高数控加工的工作效率。选择数控机床的夹具时必须保证夹具与机床的坐标系尺寸及零件尺寸匹配，使用时确保夹具能够加紧，保证可转刀具的定位准确。通用元件拼装的夹具因为其标准件能够反复利用，经济效益较高在数控加工中应用较广。

（二）数控夹具设计中需要注意的问题

数控夹具设计与传统夹具设计存在着一些不同，设计过程中应该注意以下问题：

1、准确定位

准确定位是夹具设计的基础。数控编程时，以工件坐标系原点为基准，定位、夹紧工件，然后将夹具安装在机床上，此时工件坐标系的原点在机床坐标系中便有一个确定的位置，该位置与坐标系原点有一定的偏差，然后通过对刀，确定两坐标系之间的位置关系，确保数控加工程序正确运行。

2、装夹工件件数应该尽可能多

数控加工夹具设计的过程中还应该保证夹具尽量能够装夹多件工件，减少换刀的频率和时间，降低停机的次数，提高数控加工的效率。

3、尽量选择刚性较高的夹具

数控加工时经常会采用工序集中原则，即将工序相同的工件集中加工。当工件种类比较多，刚性需求各不相同时就应该尽量考虑刚性较高的夹具，尽可能满足这一工序中所有工件的加工需求，缩短加工时间，提高加工效率。

4、夹具更换

数控加工时经常会有一些加工结构类似但设计尺寸有差别的工件，如果每一种类型、尺寸的工件都设计一种对应的夹具，工作量未免太大，且有些特殊尺寸的工件可能用量很少，其对应夹具的利用率就会极低，造成浪费。因此，实际的设计加工中，为了提高夹具的利用率，降低生产成本，提高经济效益，夹具的设计应该体现通用性，实际使用时，针对不同的工件生产只是更换几个零件，而不需要更换整个夹具。

通用性夹具设计时，为了保证夹具定位的精确性，定位件外圆与夹具体孔之间的配合不能有间隙，但这样一来，零件的更换又会比较困难，设计时加入较紧的过渡配合可以解决这个问题。

除了以上几点问题之外，在夹具设计过程中，必须避免机床与夹具间的空间干涉，保证夹具具有精确的尺寸。

结语

数控加工工艺精度高、自动化程度高、劳动强度高、工精度、产品质量稳定、能满足更高加工需求等优点，因此，数控加工在机械加工中越来越被重视。夹具设计是数控加工要想提高数控加工的加工质量和效益，必须根据企业加工生产实际，制定科学合理的加工方案，做好夹具设计工作，严格按照数控加工的工艺流程操作，保证数控加工工作高质量高效率的完成。

参考文献：

[1]贾会会.数控加工工艺规程与夹具设计的问题研究[J].机电产品开发与创新.2012（25）

[2]吴霞.周太平.数控加工中的工艺与夹具设计若干问题探讨[J].煤矿机械.2013（31）

[3]纪红艳.席文彦.数控加工中的工艺与家居设计探讨[J].科技传播.2014（04）