浅析机床夹具的优化设计

摘 要：机床夹具对于机电产品制造来说是不可或缺的工具，在机床上有着固定装夹工件的作用，所以，机床夹具设计的优劣直接影响到到机床后续产出工件的精度以及质量。在国内实际的机床设备生产中，机床夹具的设计一直制约着机电产品的发展，怎样解决优化机床夹具的设计问题以及成为了机床夹具设计师亟待解决的重要课题。现本文对机床夹具设计的现状及存在的问题进行了探讨。

关键词：机床夹具；优化设计；定位精度

中图分类号：TG751.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）12-0054-01

机床夹具是机床必不可少的零部件，机床夹具设计的优劣直接影响到到机床后续产出工件的精度以及质量。然而，在国内的机械设备制造领域，机床夹具的设计一直以来被视作制约机床制造产业进一步突破发展的瓶颈，如何优化改良机床夹具的设计理念与设计方法已经成了机械设备制造领域越来越热门的研究领域。当今，机床夹具作为机电产品制造过程中不可或缺的4大工具（夹具、模具、刀具、量具）之一，其自身已达到了高度标准化，为了使机电产品快速上市，相关企业必须优化改良夹具的设计，进而达到提高夹具设计的效率的目的。

1 机床夹具的设计

机床夹具，顾名思义就是机床上用以固定装夹工件的装置，它可以把工件精准的限定在机床上，对导出机械零件的精准度具有非常重要的意义。机床夹具的设计作为机床设计中不可或缺的瓶颈环节，对提升整个机床加工精度来说十分的重要，甚至在国内某些机床生产厂家中，它是桎梏企业机床性能提升的关键因素。要想实现机械制造的现代化，机床夹具的优化设计必须首先提上议程。只有使机床夹具的设计更加标准化，才能大幅度的提高机床A具的制造效率，促进现代化机床的推广[1]。但是，纵观国内机械设备市场，传统机床夹具仍然占据着很大一部分的市场份额。这种现状对机械制造业的现代化推进以及产生了非常巨大的阻碍。机床夹具设计的不合理会对机床加工工件的精度造成较大的影响。近年来，随着此类问题的出现，学术界对机械制造理论的研究日益深入，机床夹具的设计优化也开始了快速地发展。

机床夹具具体设计的过程要考虑到很多因素，首先，最重要的是要满足客户提出的设计要求，其次，还要考虑到被加工零件的状况，切削设备的参数等因素。最后才是实际的设计过程，工程师在此基础上，选择最合理的定位方式，进而展开、夹紧装置、定位支承元件、等装置或元件的设计。机床夹具设计的流程有四个关键点[2]，第一，设计者在设计之前要模拟分析夹具的具体情，充分考虑被加工零件表面的误差因素的条件下，再具体分配机床夹具的定位精度。第二，在机床夹具的具体设计环节，设计者要充分考虑到被加工零件可能受到的各种外力的作用，包括切削力、惯性力等，在此基础上，再进行夹具支承点、定位方式、夹紧点的选择以及夹紧力大小、方向的设计，只有最合理的夹紧机构才能最大限度的保证被加工零件固定位置的可靠性。第三是夹具对定的设计环节。第四是校核环节，设计者在校核夹具关键零件的强度以及切削装置进刀抗力的参数以后，才可以把全套夹具设计图纸应用到生产中。

2 机床夹具设计优化的对策措施

2.1 机床夹具设计标准化优化

机床夹具的作用是把把工件精准的限定在机床上，其对导出机械零件的精准度具有非常重要的意义，机床夹具设计的优劣与机床所加工机械零件的质量有很大的相关性。机床夹具的设计和夹具功能的确定可以保证机械零件的精度。机床夹具设计的标准化一直以来困扰着机床夹具的发展，这一设计环节迫切需要优化，夹具设计标准的问题困扰夹具的设计，尤其是高精度夹具的设计，高度的标准化不仅使得夹具的设计变得更加方便简单，还可以降低设计成本，提高夹具设计师的效率，以保障加工的精度，简化夹具工艺结构，也满足设计要求。在机床夹具设计的优化中要特别注意标准化的问题，要引进各种标准以保障夹具的质量符合各种要求，比如夹具的国家标准、夹具行业标准等[3]。把标准化的理念渗透到机床夹具设计的全过程，以提高夹具的通用性和标准化。机床夹具设计的重要性对机械制造业来说是不言而喻的，机械制造的生产标准对产品销售的影响非常巨大。因此，我们必须优化夹具的设计，通过补全夹具设计中标准的短板效应，帮助机械制造企业提高夹具设计的效率。对于机械设备的快速生产，其质量和精度达到了标准要求，从而为推动整个机械设备生产行业做出积极贡献。

2.2 机床夹具设计信息化优化

近年来，随着计算机信息技术的进步，信息化开始进驻到了诸多传统行业中，机床夹具的生产行业也不例外。在机床夹具的设计中引进信息化的辅助工具，对整个设计的优化有着非常重要的作用[4]。借助于现代化信息技术的帮助，机床夹具的设计的信息收集、共享变得更加的便利，能有效提高机床夹具设计的效率和质量。信息化使得参与机床夹具设计过程的人越来越广泛，从机床产品的生产制造企业到销售企业以及使用机床的客户都可以对夹具的设计提出要求，这些环节出现的问题以及对机床夹具提出的最新要求都可以及时地反馈到机床夹具的设计部门，这种情况对机床夹具设计的改进与创新有着极其重要的意义。夹具设计者通过信息化的渠道可以优化自己的设计，进而制造出更为适应机床使用者需求的机床产品。可以预见，机床夹具的设计必将伴随着信息化的引入而得到优化和发展。

3 结语

综上所述，机床夹具的设计是机床整体设计的一个非常重要的环节，机床夹具具体的设计品质对机械零件加工的精度、生产效率以及后期机械零件在使用中的稳定性都这着至关重要的作用。因此，企业和设计者必须重视夹具的设计工作，根据夹具具体设计、生产以及使用中的问题以及新的要求，对夹具的设计工作作出相应的优化。机床夹具设计的过程中，除了传统设计中要照顾到的问题以外，还要进一步完善和发展机床夹具设计的优化改良工作，以提高机床夹具生产的品质，冲破制约国内机床制造企业进步的瓶颈。通过不断地优化创新机床夹具设计的设计流程，机床夹具的科学性稳定性必定大幅提升，只有这样才能满足现代化机电产品生产对机床夹具设计层出不穷的新要求。

参考文献

[1]张兴权，余晓流，汪永明，单建华，张良安，裴善报.UG三维建模在机床夹具设计教学中的应用[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2011，（02）：118-120.

[2]Wang， Y，Wang， Z-J，Yilmaz， O，Gindy， N. Interactive fixture and tool space design considering tool movement， machine， and inspection for five-axis grinding[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers，2010，224（B4）.

[3]Yan Cao，Dan Yang，Yu Bai. A Machine Tool Fixture Library Management System Based on Assembly Knowledge Description[J]. Advanced Materials Research，2012，1913（549）.

[4]沈兴东.基于精度设计理论的机床夹具规范化设计研究[A].中国机械工程学会机械工业自动化分会、中国自动化学会制造技术专业委员会.全国先进制造技术高层论坛暨第十届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C].中国机械工程学会机械工业自动化分会、中国自动化学会制造技术专业委员会：2011：7.