零件数控加工时夹具设计对加工精度的影响及改进

零件数控加工时夹具设计对加工精度的影响及改进

 李萌月  杨瑞  刘迎

 中航西安飞机工业集团股份有限公司 陕西省西安市    710089

摘要：机械零件尺寸精度控制是现代制造业中至关重要的一项技术，主要是指在机械零件的设计、加工、检测等各个环节中，通过一系列控制方法和手段来确保零件尺寸精度达到要求。不当的夹具设计可能导致加工误差的增加，从而影响最终产品的质量。夹具设计在零件数控加工中对加工精度有重要影响。夹具刚性、夹紧力控制和夹具定位精度是主要影响因素。优化夹具结构、精确控制夹紧力、提高夹具定位精度和严格的质量控制是改进的关键措施，可提高夹具设计的精度和稳定性，从而提升零件数控加工的精度和质量。

关键词：零件；数控；夹具；精度

引言

随着国际形势的不断变化，高端制造业的重要地位也进一步凸显。制造业的根本来自于工业母机数控机床，因为数控机床的加工精度深深影响了生产的产品，而产品的性能是大国重器的重要组成部分，要求高的产品加工精度甚至要达到头发丝的十分之一，所以不同数控系统的加工精度对比是非常有必要的，对日常用品及国防科工都起着关键作用。通过对产品加工精度对比及其影响因素进行分析，进一步提高国产数控系统的综合性能，提高产品竞争力，使国产制造走向高端制造、精密制造并实现全国产化。

1机床夹具对加工精度的影响

在进行工件加工时，根据工艺要求需要保障工件在夹具上位置的正确，同时，在加工过程还要保障工件位置不变。此时，需要应用到机床夹具，夹具在装夹工件的过程中摆阔了定位和夹紧等两层含义。定位主要指工件在夹具中找到正确位置的过程；夹紧则指完成工件定位后将其良好固定，同时保障在整个加工过程中工件不能产生位置变动。设计夹具的过程中，要根据加工工件具体情况来合理选择定位元件，例如，以加工工件平面为基准的情况下，定位元件可以选择定位板、定位钉等；如果以圆孔定位的情况下，定位元件可以选择圆柱销；当以工件外圆柱表面定位的情况下，定位元件可以选择定位销。定位原则的选择首先要保障其平整性，定位元件为定位销的情况下，要对各销进行合理调整，保障高度的一致性。加工元件不平整的情况下，会影响其定位作用，工件的经过加工后会产生一定的位置误差，进而影响工件加工的成品率。因此，需将工件在特定位置上进行零号固定，并保障整个加工过程中机床的稳定运行，在加工零件的过程中。

2机械零件数控加工精度的控制措施

2.1提高零件加工精度的方法

①优化工艺流程。工艺流程是影响零件加工精度的重要因素之一。因此，要提高零件加工精度，必须对工艺流程进行优化。具体来说，可以采用自动化设备代替人工操作，减少人为误差；也可以通过合理的工艺设计，避免出现不必要的工序或环节。此外，还可以采用先进的技术手段，如激光切割、3D打印等，以达到更精确的效果。②加强管理与监督。良好的管理和严格的监督能够有效地保证零件加工精度。首先，应该建立完善的质量控制体系，并制订相应的规范和标准。其次，需要加强人员培训，提高员工的专业素质和技能水平。最后，应定期检查和检验零件加工过程，及时发现问题并加以解决。这些措施有助于确保零件加工精度得到有效保障。③改进工具及材料。选择正确的刀具和合适的材料对零件加工精度有着重要作用。同时，选择高性能的材料也能够降低加工时的摩擦力和磨损量，从而提高零件加工精度。④合理调整参数。合理地调整参数也是提高零件加工精度的一种常用方法。⑤使用精密测量仪器。精密测量仪器的应用也具有很大的潜力。例如，利用CMM（坐标测量机）进行零件表面的三维扫描和测量，可以获得更加准确的数据，进而改善零件加工精度。

2.2提高零件加工精度的关键技术

在机械零件数控加工中，关键的技术是提高零件加工精度。为了实现这一目标，需要采用一系列有效的方法和手段。其中，最基本的方法就是对零件进行精细的设计和制造。具体来说，应该注重零件的结构设计和材料选择等方面的问题。同时，还需要注意工艺流程的合理安排以及设备的选择等问题。总之，提高零件加工精度的最终目的在于满足客户的需求并保持竞争力，因此，必须始终关注质量问题并在此基础上不断改进和创新，只有这样，才能够真正地推动机械零件数控加工的发展与进步。

3夹具设计的改进

3.1优化夹具刚性和稳定性的设计

第一，夹具的刚性设计需要考虑材料的选择和结构的设计。在选择材料时，可以优先选择高强度、高刚性的合金材料，如钢铁和铝合金等。这些材料具有良好的刚性和耐磨性，可以有效提高夹具的稳定性。而在结构的设计上，可以采用加强筋、增加连接处的支撑等方式来增加夹具的整体刚性；第二，稳定性设计是保证加工过程中零件位置稳定的关键。可以通过增加零件的定位点和夹紧力来提高夹具的稳定性。合理分布多个夹紧点，使夹持力均匀分布，避免零件在加工过程中发生变形或者位移。第三，对于零件数控加工时的夹具设计，需要考虑加工过程中的切削力和热变形等因素。可以根据切削力的大小和方向，合理选择夹具的支撑点和夹持方式，以减小切削力对夹具的影响。同时，要考虑加工过程中的热变形问题，采取合适的散热措施，如增加散热片、冷却液等，以降低夹具温度和热应力，确保夹具的稳定性。

3.2提高夹具定位精度的方法

第一，合理设计夹具的结构是提高定位精度的基础。夹具的结构应尽量简洁、紧凑，避免出现松动和变形的问题。同时，要注意材料的选择，选用高强度、刚性好的材料，以确保夹具在工作时不会发生形变。此外，夹具的可调节性也十分关键，可以采用可调节的定位块和夹持装置，以便根据不同零件的尺寸进行调整，提高定位的准确性；第二，选择适当的定位方法也会对夹具的定位精度产生影响。在夹具定位中，常见的方法包括平面定位、插销定位、曲面定位等。在具体应用中，应根据零件的形状、加工要求和夹具的可行性进行选择，以保证夹具能够准确地定位零件；第三，还可以采用辅助固定装置等方式来提高定位精度。辅助固定装置可以提供额外的支撑和固定力，使零件在夹持过程中保持稳定。

3.3均衡夹具切削力分布的策略

第一，要实现夹具切削力分布的均衡，需要合理考虑零件的几何形状和工艺要求。根据零件的特点，可以采用不同的夹具定位和固定方式，并结合切削力的方向和大小来进行优化设计。通过精确的力学计算和模拟分析，可以确定合适的夹具结构和夹持点的位置，使切削力能够均匀地传递到夹具各部位，降低切削过程中的变形和振动；第二，夹具材料的选择和夹具加工工艺的控制也是保证夹具切削力分布均衡的重要因素。应选择具有良好刚性和抗变形能力的材料，如高强度合金钢，以提高夹具的刚性和稳定性。同时，在夹具的加工过程中，应采取适当的工艺措施，如热处理和精度加工，以提高材料的硬度和精确度，从而提高夹具的使用寿命和加工精度；第三，对于复杂形状的零件，可以考虑采用多点夹持的方式，以增加夹具与零件的接触面积，均匀分布切削力。在夹具结构设计中，还可以加入补偿机构和调节装置，以实现夹具切削力的动态调整和平衡，提高加工的稳定性和一致性。

结束语

综上所述，夹具设计在零件数控加工中对加工精度有着重要影响。一个合理的夹具设计可以保证工件在加工过程中的稳定性和准确定位，从而提高加工精度。在夹具设计中，需要充分考虑加工工艺和工件的特点，选择合适的夹持方式和夹具定位元件，并确保夹具结构的稳固可靠。为此，合理的夹具设计和改进是提高加工精度的重要手段，应该在实际加工中得到有效应用。

参考文献

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［2］杨志超，罗雪丰．机械加工精度的误差控制探讨［J］．南方农机，2018，49(16):36．

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