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基于UG的数控多轴加工工艺优化和工装夹具设计摘要：随着现代制造业的发展，许多企业不再一味地追求高品质、高效率的生产，而是将更多的精力放在了优化CNC多轴加工工艺和工装夹具的设计上。
“科技是第一生产力”，在劳动者、生产对象、生产工具这三大要素中，除了要熟练地运用生产工具外，还需要熟练地掌握生产技术。
为了适应多样化的市场需求，必须对CNC工艺进行持续的改善，并设计出更加可靠的工装夹具，以达到交货周期，提高质量。
关键词：多轴加工；工装夹具；机床仿真前言本文主要介绍了两种大型工件的加工方法，其中金属半环是一类具有复杂外形和易于变形的多面体件；由于其特殊的外形，使其不易进行装夹，且工件易发生变形、弯曲等工艺难题。
但是，电机外壳是一种批量大、表面质量高的产品，采用常规的工艺，必然会导致产品的外观品质下降。
本文主要介绍了UG/CAD软件，对两种不同类型的零件进行了工艺分析，并对其进行了多轴数控加工所需的模具夹具进行了详细的描述。
采用UG/CAM软件实现了两种不同类型的多轴CNC编程。
它是根据机床四、五轴的旋转特点，利用特殊的工具夹具，进行特殊的刀具定制，实现多轴的定点加工。
通过UG刀道模拟功能，对刀具刀柄、工装夹具、工件之间是否存在干涉、过切等问题进行了分析。
最后，对加工过程进行了后置处理，并产生了数控程序。
1、概念1.1UG的CAD模块与CAM模块UG的CAD主要包括实体建模、特征建模、自由形状建模、工程绘图、组装等。
CAM模块则提供数控加工CLSFS的创建和编辑功能，包括铣、车、线切割；此外，它还支持了图形后处理和机器数据生成，并提供了生产资源管理系统、切削仿真、图形刀轨编辑工具，如机床模拟及其他模拟及辅助处理。
1.2多轴定点加工多轴方向切削是多轴加工中普遍采用的一种方法，它的多轴定位主要是用来控制加工过程中的刀具轴和程序座标仪Z轴的向量。
1.3数控多轴机床加工技术概述1.3.1原理通常，CNC多轴加工是一种三个以上的连杆加工，是一种精加工作业方式，5轴多轴加工工艺是世界各国衡量其工业化程度的重要指标，这一技术在船舶、航天、模具、汽车等领域有着广泛的应用。
夹具的概念及作用数控机床夹具的类型和特点应用机床夹具，有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产；有利于扩大机床工艺范围，实现“一机多用”。
１．机床夹具的类型夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。
在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。
在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。
机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。
常用的分类方法有以下几种。
（１）按夹具的使用特点分类根据夹具在不同生产类型中的通用特性，机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和拼装夹具五大类。
①通用夹具已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具，其结构、尺寸已规格化，而且具有一定通用性，如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和磁力工作台等。
这类夹具适应性强，可用于装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。
这些夹具已作为机床附件由专门工厂制造供应，只需选购即可。
其缺点是夹具的精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故一般适用于单件小批量生产中。
②专用夹具专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。
在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。
专用夹具的设计周期较长、投资较大。
专用夹具一般在批量生产中使用。
除大批大量生产之外，中小批量生产中也需要采用一些专用夹具，但在结构设计时要进行具体的技术经济分析。
③可调夹具某些元件可调整或更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。
可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。
对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。
1 序言有过机械加工经历的人，一定会知道工件的定位与装夹对于加工的重要性。
毫不夸张的说，随着现代科学技术的不断进步，各种先进的数控机床、高智能化CAM软件及高品质刀具不断涌现，各种形状、结构及精度的工件特征很容易被加工出来，反而是加工过程中的一些辅助工作，解决起来，往往会让工艺人员与设备操作人员感觉十分头痛棘手。
安排加工一款工件，如何解决好对工件的定位与装夹，是工艺人员与操作人员动刀前首先需要考虑的两大技术问题，加工一款工件，工件的定位与装夹的选择和安排的合理与否，对于产品的加工质量与加工效率以及对操作人员的可操作性，都具有很大的影响。
对于一些规则结构的工件，加工过程中的定位与装夹自然很容易选择，但对于一些不规则复杂结构、铸件及薄壁等工件，要想合理解决好工件的定位与装夹，还是很需要费一番周折、动一番脑筋的，笔者就职于一家航天加工制造企业，在生产一线从事工艺设计与数控编程工作已有近30年的经验，对于不同结构工件的加工，司空见惯，对于解决工件加工定位与装夹积累了相当多的经验，现对怎样解决工件定位与装夹的共性经验总结如下，希望对同行们解决此类问题有所启示与帮助。
2 工件的定位选择好工件的定位的基准，是动刀加工前的关键一环，工件定位基准选择的合理与否，对于确保加工工件的尺寸，有着十分重要的影响。
一般工件，都会有长、宽、高3个方向的尺寸，所以，标注尺寸的基准就会有3个方向的基准，选择定位基准，在通常情况下，会优先选择设计基准作为定位基准，如果设计基准不便作为加工的定位基准，那就应选择其他的点、线或面进行基准的合适转化。
加工的定位基准，通常用得比较多的方式有：相互垂直的相邻垂直角三面定位、两销一面定位。
对于规则形状的工件来说，定位基准很容易选择；而对于不规则形状的工件，工件本体上几乎没有用得着的作为定位用的基准的定位平面或孔，这就要求工艺设计人员，在进行工艺设计时预留出工件加工的定位基准，以方便工件定位，至于怎样预留定位，下文会选择几种典型零件加以说明，在此不再赘述。
CNC机床加工中的工作夹具设计与优化近年来，随着制造业的发展和自动化生产的普及，CNC（计算机数控）机床成为制造企业的重要设备。
而在CNC机床加工过程中，工作夹具的设计与优化对于提高生产效率和产品质量至关重要。
本文将探讨CNC机床加工中的工作夹具设计与优化的方法和要点。
一. 工作夹具的设计原则在CNC机床加工中，工作夹具的设计应遵循以下原则：1. 稳定性：工作夹具应具有足够的刚性和稳定性，能够确保工件在加工过程中不发生位移或振动。
这需要在设计过程中考虑到工件的几何形状、质量和加工力的大小，合理选择夹具的结构和材料。
2. 可靠性：工作夹具的设计应考虑到操作者的安全和操作的可靠性。
夹具的结构应简单可靠，易于操作和调整，能够确保工件的定位和夹持的准确性。
3. 效率：工作夹具的设计应尽可能提高加工效率，减少生产时间和成本。
这需要在设计过程中充分考虑工件的装夹和夹持方式，合理选择夹具的类型和数量。
4. 灵活性：工作夹具的设计应具有一定的灵活性，能够适应不同类型和尺寸的工件加工。
这需要在设计过程中考虑到工件的变化范围，采用可调节和可替换的夹具部件。
二. 工作夹具的设计步骤在进行CNC机床加工中的工作夹具设计时，可以按照以下步骤进行：1. 确定工作夹具的类型：根据工件的形状、材料和加工要求，选择合适的工作夹具类型，如平口夹具、滑板夹具、分度夹具等。
2. 设计夹具的结构：根据工件的加工要求和夹持方式，设计夹具的结构和形状。
在设计过程中，要考虑到夹具的刚性、稳定性和可靠性，避免产生位移或振动。
3. 选择夹具材料：根据工作夹具的要求和加工环境的特点，选择合适的夹具材料，如钢、铝合金、高强度塑料等。
夹具材料应具有足够的强度和刚性，同时要考虑到重量和成本的因素。
4. 设计夹持方式：根据工件的形状和加工要求，选择合适的夹持方式，如机械夹持、真空吸盘、气缸夹持等。
夹持方式应能够确保夹具与工件的接触面积大、夹持力均匀。
5. 进行夹具的工程设计：根据夹具的结构和形状，进行夹具的工程设计，包括零件的选择和计算、工艺的确定和绘制等。
数控加工中工件的定位与装夹数控加工是一种相对于传统机械加工而言比较新颖和高效的机加工技术，在实际生产中得到了广泛的应用。
而在数控加工过程中，工件的定位和装夹是非常重要的步骤，它直接关系到加工效率和加工质量。
因此，本文将从数控加工中工件的定位和装夹这一关键步骤进行详细的探讨。
一、数控加工中工件定位的意义工件定位是指将工件放置在数控机床上，然后通过一些固定的方式对其进行固定和定位，以便于进行后续的加工操作。
而工件定位的意义在于：（1）确保加工的精度：在数控加工过程中，如果工件的定位不准确，那么加工出来的产品就会存在偏差和误差，从而影响到加工质量和加工效率。
因此，工件的准确定位是确保加工精度的基础。
（2）提高生产效率：在数控加工过程中，确定好工件的定位方式，能够降低装夹时间和加工准备时间，从而大大提高生产效率。
（3）降低人工误差率：在传统机械加工中，工件定位主要是依靠人工精度进行调整，一旦出现误差，就需要重新调整。
而在数控加工中，由于定位方式精确可靠，因此可以大大减少人工误差率，提高加工的精度和效率。
二、工件定位的方法工件定位的方法有多种，不同的工件和加工要求需要采用不同的方式进行定位。
下面将详细介绍几种常见的工件定位方式。
1、平口定位平口定位又称为口型定位，是一种非常常见的工件定位方式。
平口定位的原理是将工件两侧嵌入同样大小的平口夹具中，使其对称放置，这样可以保证工件的中心轴线与机床的中心轴线一致。
平口夹具通常有三爪和四爪两种，具体选用哪种夹具，需要根据工件的形状和尺寸来确定。
2、钩形定位钩形定位是一种常见的平面工件定位方式，它适用于一些长条形的工件。
具体实现方式是使用一根钩子将工件吊起，然后将其嵌入到夹具中进行固定。
这种方法相较于平口定位更容易进行，可以实现快速固定。
3、锥形定位锥形定位是一种针对孔内定位的方法，主要是针对圆锥形孔的工件进行定位。
使用锥形夹具夹住工件，通过锥形“相配”实现工件的定位。
数控铣床机床夹具操作规程
《数控铣床机床夹具操作规程》
一、操作前准备
1.1. 检查夹具和工件的表面是否干净，无损伤或者划痕。
1.2. 确认夹具固定螺丝和螺母是否松动，需及时紧固。
1.3. 检查夹具的位置、夹持方式和夹紧力是否符合加工要求。
二、操作流程
2.1. 将工件放置在夹具上，并进行定位，确保工件与夹具紧密接触。
2.2. 调整夹具，使工件的加工表面与刀具的加工路线相符。
2.3. 调整夹具的夹紧力，确保工件不会在加工过程中移动或者松动。
三、注意事项
3.1. 操作人员需佩戴好安全防护用具，避免因操作不慎造成伤害。
3.2. 在夹具固定工件时，需保持手部远离夹具和刀具，避免夹伤或者切割伤。
3.3. 定期检查夹具的使用状态，及时更换磨损严重或者损坏的夹具部件。
四、操作结束
4.1. 完成工件的加工后，及时将夹具和工件清理干净，并归位妥善保存。
4.2. 关闭数控铣床机床，卸除夹具，做好机床的清洁和维护工
作。
以上就是《数控铣床机床夹具操作规程》的操作流程和注意事项，操作人员在进行加工任务时务必严格按照规程操作，保证加工过程的安全和顺利进行。
