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摘要：中国制造2025计划的已经进入了技术攻坚时期，机械制造在数控技术的发展形势下，加工精度得到了突破性的提升，加工技术已经可以满足机械制造中专用零部件的设计制造需求。在数控加工机械零件过程中，部分零件的加工需要单独设计专用夹具才能进行，因此就需要首先完成专用夹具的设计。本文就数控加工机械零件中的专用夹具设计研究进行探讨。
关键词：数控加工；机械零件；专用夹具
随着机械加工技术的快速发展，我国的机械加工产业越来越呈现高精度、复杂化、专用化的特点，在数控加工技术发展的前提下，机械零件加工技术正在向着数字化、自动化、智能化的方向发展，使得依靠传统机械加工方法无法实现的技术难题得以解决，降低了人工成本，提高了工作效率和精准度，能够有效的降低生产成本，提高产品质量。数控加工机械零件的技术，还在不断的创新和发展进步，一些精细零部件，需要专用夹具的辅助才能实现精细加工，因此，为了完成此类零件的加工并提高工艺精度，需要对专用夹具的设计进行研究。
一、数控加工机械零件的工作原理和流程
数控加工技术，是将传统的机械加工技术与数控技术相结合，通过生成的数码程序，录入到数控程序中来智能化控制刀具和工具，基本可以实现智能化、自动化生产，在很大程度上提高原材料的利用率，提高加工精度和加工效率，缩短生产周期，有效的降低人为操作造成的误差，生产出大批量高精度高一致性的零件。数控加工的工序流程较为复杂，具有较强的专业性，由于涉及到数控程序和数字化技术操作，需要专业人员首先通过设计工艺工序，录入数据信息文件，确定毛坯，结合加工设计图纸，来设定适当的加工流程和方案。数控加工设计中的编程分为手工编程和自动编程，区别在于是否需要人工调整完成编程指令，两种编程方式，都需要完善的软件和硬件配置和技术支持，对刀具、夹具、机床及零件的匹配性进行调整，避免因编程误差造成加工误差，最后在加工之前，需要通过检验程序进行工序验证，保证数控加工的顺利进行。在经过图纸设计、毛坯制作、工艺优化、工序制定、实地生产调试这一系列流程之后，才能进入真正的生产阶段。在数控加工机械零件生产过程中，夹具是生产设备上不可缺少的一部分，夹具通过一定的连接装置和元件，与数控机床连接成为一体，能够提供辅助操作的作用，有效提高数控机床的生产效率。专用夹具是响应特殊零件生产的需求，而特殊定制的夹具，其设计比通用夹具要复杂一些[1]。
二、数控加工机械零件中的专用夹具设计
（一）数控加工机械零件专用夹具设计的基本要求和要点分析
数控加工技术是传统的机械加工技术与数控技术的结合，因此传统机床加工技术中的一些设计和操作的基本要求，有一部分仍然适用于数控加工机械零件的工艺中，作为一项系统性的加工技术，加工方法和制造流程需要依照机械零件的设计要求来设定，需要首先确定工艺方案，参考零件设计的几何构成、精度数据、位置组合等相关条件，科学合理的设定参数，制定工艺方案[2]。
在材料的选用上，需要考虑毛坯的具体要求，节省原材料从而降低成本，按照机械零件的用途和要求来选择适当的原材料。产品的精度是由工装设计技术来决定的，只有经过重复准确定位的工装设计才能保证产品精准度达到要求，机床、刀具的位置要配合得当。数控加工机械零件过程中的参数设定，常见刀具有镶嵌式、整体式刀具，为了达到特殊设计效果也有特殊刀具的使用，材质不同，要保证刀具的性能被合理运用。
在机械零件的数控加工生产过程中，专用夹具的设计水平直接关系到零件产品的加工质量，同时也影响着加工生产效率，设计人员需要根据不同零件的加工工艺的不同要求和参数来设计夹具。
（二）专用夹具的设计与使用
设计并使用正确的专用夹具，能够大大提高生产加工效率，减少加工时长，并且可以提高制造零件的精准度。在设计专用夹具的时候，需要首先了解和准确掌握机床、零件设计稿以及现有专用夹具的数据和情况，专用夹具的设计需要与这些数据将匹配，并且调整紧实度以配合机床和刀具的需要，以免在加工过程中出现位置移动，影响加工生产。
（三）专用夹具的总图设计
在进行专用夹具的总图设计之前，需要考量和熟悉详细的工艺文件，制定结构方案，将夹具的位置定位、夹紧方式等进行合理设定，参考安全系数取值，确定刀具运行方向，在保证精准度和稳定性的同时，还要有足够的刚度，保证不会因为刚度不足而产生振动，影响加工精确额度，产生误差。夹具设计还需要遵循操作方便，工序流程简洁的要求。结构方案确定下来之后，要绘制草图，以及完成总装图。总装图需要按照1:1比例设计，避免视差引发设计失误，整体主视图为操作者面对的图像，详细反映出夹具的整体结构，所有工件要夹紧，并在局部用双点划线的方式对可能出现变化的元件位置的极限位进行标注，用于对运行中的相互干涉性进行实地检验[3]。
三、数控加工机械零件中的专用夹具设计的注意事项
要保证数控加工机床与专用夹具设计的匹配性，需要注意以下事宜：
（一）专用夹具的定位
即使夹具的设计再符合要求，如果固定位置不正确或出现误差，就会直接影响加工效率和精准度，造成损失。精准的夹具定位能够保证加工生产流程的顺利进行，在分析加工机械零件的设计图纸时，要对夹具的位置进行准确的测定，并在设计调试过程中，反复测验降低偏差，确保夹具的定位精准度。以零件的底平面位置作为基准位，对于定位元件、夹紧装置、对刀引导元件等都要进行位置检验。加工过程中，还要注意限制零件移动的自由度，合理限制自由度，适当放宽不重要位置的零件自由度限制[4]。
（二）专用夹具的匹配性
不同的专业夹具设计对加工生产起到的辅助作用是不同的，在应对不同材质、型号和加工面的情况时，必须选择匹配性高的专用夹具，在调节检验的过程中及时发现不匹配的情况，及时替换夹具，避免正常加工时出现问题造成经济损失。
（三）专用夹具与刀具的走刀原则
机械零件加工中机床的刀具需要按照由远及近的原则走刀，以保证加工工作效率和数控系统稳定，减少空刀率，避免偏移，为了保证精准度并及时调整位置和精度，可以缩小一批次加工的零件数量，及时发现问题及时调整。
（四）保证夹具替换的便利性
数控机床加工的零件差别体现在型号、结构和形态上，不同的零件对夹具的要求差别很大，为了避免频繁的更换夹具，就要保证专用夹具的利用率要充分，在设计时注意让夹具具有一定的适用性，可以支持多种型号机械零件的加工。并且在设计时，注意让夹具具有比较便利的替换性，便于后期调整更换，提高生产效率，缩短加工时间。
结束语：
数控加工技术与机械零件生产相结合，提高了产品的精度和质量，也提高了生产效率，进而提高了加工产业的经济效益。由于数控机械零件加工的工序复杂，专业性高，必须遵循一定的设计准则，保证系统稳定，及可调节性，制定和选择适当的专用刀具设计方案，对加工工艺和加工工序进行科学合理的设计，保证夹具和机床、刀具、零件要求的匹配性，从而保证加工零件的各项指标符合设计要求。
参考文献：
[1]罗光炯.数控加工机械零件中的专用夹具探讨[J].南方农机.2018（6）,146
[2]石涛.数控加工机械零件中的专用夹具设计研究[J].现代制造技术与装备,2018(2).
[3]宋文建.机械数控零件加工工艺分析[J].山东工业技术,2019,283(5):29-29.
[4]白谕幸.基于数控加工工艺分析及夹具设计[J].无线互联科技,2018(5):62-63.