機(jī)床夾具及工件定位方法要求

陳建華

摘 要：夾具是在日常機(jī)械加工過(guò)程中用來(lái)裝夾工件（或引導(dǎo)刀具）使之占有正確的位置的一種裝置。目前，在機(jī)械加工、裝配、檢驗(yàn)、熱處理及焊接等過(guò)程中都采用各種各式各類(lèi)的夾具。好的機(jī)床夾具既可以保證工件的一系列精度，穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量；又可以擴(kuò)大機(jī)床加工過(guò)程中的使用范圍，充分發(fā)揮了機(jī)床的潛力；還可以縮短裝夾過(guò)程中的時(shí)間，大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，對(duì)于減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，起著重要作用。

關(guān)鍵字：夾具；分類(lèi)；定位；夾緊；裝配；選用原則

1 機(jī)床夾具的分類(lèi)方式

1.按夾具的使用特點(diǎn)

根據(jù)夾具在不同生產(chǎn)類(lèi)型中的通用特性，機(jī)床夾具可分為通用夾具、專(zhuān)用夾具、組合夾具、可調(diào)夾具和拼裝夾具五大類(lèi)。

（1）通用夾具

它是已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化、統(tǒng)一化，可以加工一定范圍內(nèi)不同工件的夾具。如三爪卡盤(pán)和四爪單動(dòng)卡盤(pán)、臺(tái)虎鉗、頂尖、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。其特點(diǎn)是適應(yīng)性廣，可用于裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件。生產(chǎn)效率略低，主要適用于單件、小批量的生產(chǎn)中。

（2）專(zhuān)用夾具

為某一個(gè)工件的某道工序而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制造的夾具。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設(shè)計(jì)制造周期較長(zhǎng)、制造費(fèi)用也較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，夾具將由于無(wú)法再使用而報(bào)廢。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。如車(chē)床夾具、銑床夾具等。

（3）組合夾具

采用標(biāo)準(zhǔn)的組合元件或部件，可為不同工件的不同工序組裝成不同類(lèi)型的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，元件能重復(fù)多次使用，并具有減少專(zhuān)用夾具數(shù)量等優(yōu)點(diǎn)，因此組合夾具在單件，中、小批量多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中，是一種較經(jīng)濟(jì)的夾具。適用于新產(chǎn)品試制和產(chǎn)品經(jīng)常更換的單件、小批生產(chǎn)以及臨時(shí)任務(wù)。

（4）可調(diào)夾具

夾具的某些元件可調(diào)整或更新，以適應(yīng)同一系列，不同尺寸要求的，多種工件加工過(guò)程中使用的夾具。可調(diào)夾具是針對(duì)通用夾具和專(zhuān)用夾具的缺陷而發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)新型夾具。對(duì)不同類(lèi)型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來(lái)夾具上的個(gè)別定位元件和夾緊元件便可使用。它一般又可分為通用可調(diào)夾具和成組夾具兩種。前者的通用范圍比通用夾具更大；后者則是一種專(zhuān)用可調(diào)夾具，它按成組原理設(shè)計(jì)并能加工一組相似的工件，故在多品種，中、小批量生產(chǎn)中使用有較好的經(jīng)濟(jì)效果。

（5）拼裝夾具

用專(zhuān)門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的拼裝零部件拼裝而成的夾具。它具有組合夾具的優(yōu)點(diǎn)，但比組合夾具精度高、效能高、結(jié)構(gòu)緊湊。它的基礎(chǔ)板和夾緊部件中常帶有小型液壓缸。此類(lèi)夾具更適合在數(shù)控機(jī)床上使用。

2 機(jī)床夾具的組成

1.定位裝置

用來(lái)確定工件在夾具中處于正確的加工位置。保證加工時(shí)工件相對(duì)于刀具和機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)間的相對(duì)正確位置。

2.夾緊裝置

工件在定位后將其固定，使其在加工過(guò)程中保持位置不變的裝置。

3.夾具體

它是夾具的基礎(chǔ)元件，把組成夾具的所有元件和裝置連成一個(gè)有機(jī)的整體。它與機(jī)床有關(guān)部件進(jìn)行連接、對(duì)定，使夾具相對(duì)機(jī)床具有確定的位置

4.對(duì)刀、導(dǎo)向元件

用來(lái)確定刀具在加工之前處于正確位置的元件， 稱(chēng)為對(duì)刀元件，如對(duì)刀塊。用于確定刀具位置并導(dǎo)引刀具進(jìn)行加工的元件，稱(chēng)為導(dǎo)向元件。

5.連接原件

使夾具與機(jī)床相連接的元件，保證機(jī)床與夾具之間的相互位置關(guān)系。

6.其它裝置

根據(jù)加工需要，夾具上還可設(shè)置其它輔助裝置。如分度表。

以上這些組成部分，并不是對(duì)每種機(jī)床夾具都是缺一不可的，但是任何夾具都必須有定位元件和夾緊裝置，它們是保證工件加工精度的關(guān)鍵，目的是使工件定準(zhǔn)、夾牢。

3 工件的定位

使被加工工件在機(jī)床上或夾具中處于正確位置的過(guò)程稱(chēng)為定位。

1.定位基準(zhǔn)的選擇

（1）盡量使工件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)相重合

（2）盡量用精基準(zhǔn)作為工件的定位基準(zhǔn)

（3）應(yīng)使工件安裝穩(wěn)定，使在加工過(guò)程中因切削力或夾緊力，引起的變形最小

（4）遵守工件基準(zhǔn)統(tǒng)一原則

（5）應(yīng)使工件定位方便，夾緊可靠，便于操作，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

2.常用定位方式及其定位元件

（1）平面定位的定位元件

支撐釘、支撐板、可調(diào)支承、自位支承

（2）外圓表面定位的定位元件

V形架、半圓形定位架、定位套筒、圓錐套筒

（3）孔定位的定位元件

圓柱定位銷(xiāo)、圓錐定位銷(xiāo)、定位心軸

4 工件的夾緊

1.夾緊裝置的組成及基本要求

（1）夾緊裝置的組成

動(dòng)力裝置、夾緊機(jī)構(gòu)

（2）夾緊裝置的基本要求

①夾緊過(guò)程中，不改變工件定位后占據(jù)的正確位置

夾緊系統(tǒng)有足夠的剛度

②夾緊時(shí)不損傷工件表面

③可以用較小的的夾緊力得到較好的夾緊效果

④夾緊裝置結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和使用效應(yīng)與生產(chǎn)規(guī)模和工序節(jié)拍相適應(yīng)，并有良好的結(jié)構(gòu)工藝性

2.夾緊裝置的選用

（1）夾緊力方向的確定

①夾緊力應(yīng)朝向主要限位面

②夾緊力方向應(yīng)盡可能使所需夾緊力減小

③夾緊力方向的選擇應(yīng)盡可能使工件變形小

（2）夾緊力作用點(diǎn)的選擇

①夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)

②夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛度較好的方向和部位

③夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)靠近工件的加工表面

（3）基本夾緊機(jī)構(gòu)

①斜夾緊機(jī)構(gòu)

②螺旋夾緊機(jī)構(gòu)

③偏心夾緊機(jī)構(gòu)

（4）復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)

①斜楔勾形壓板

②壓板圓偏心

③螺釘- 壓板型夾緊機(jī)構(gòu)

5 定位與夾緊的區(qū)別

工件在夾具中定位后，還必須夾緊。夾緊與定位不能互相代替。夾緊有時(shí)候有定位的作用，但定位不一定就夾緊！有人認(rèn)為工件被定位后，其位置不能再移動(dòng)了，所有自由度都已被限制，這顯然是一種錯(cuò)誤觀點(diǎn)。

工件在夾具中定位時(shí)夾緊的任務(wù)是采用一定的機(jī)構(gòu)把工件壓緊夾牢在定位元件上，使它在加工胡過(guò)程中，不會(huì)由于切削力、重力等外力作用下而發(fā)生位置變化或震動(dòng)，從而保證定位精度，也防止刀具和機(jī)床的損壞。若不要求加工，那么也沒(méi)有必要去夾緊了。

6 機(jī)床夾具的安裝

1.夾具在機(jī)床上的定位與連接

（1） 機(jī)床安裝在機(jī)床的平面工作臺(tái)

銑床、刨床、鉆床、鏜床、平面磨床就是應(yīng)用的這種安裝。同時(shí)為了保證底平面與工作臺(tái)面有良好的接觸，對(duì)于較大的夾具采用周邊接觸。

（2） 夾具安裝在機(jī)床的回轉(zhuǎn)主軸

這種安裝主要取決于所用的機(jī)床主軸端部結(jié)構(gòu)。如車(chē)床、內(nèi)外圓磨床 。

2.夾具的對(duì)刀

（1）通過(guò)試切來(lái)調(diào)整刀具相對(duì)于工件定位面的位置

（2）用夾具的對(duì)刀裝置來(lái)對(duì)刀

7 選擇夾具的基本原則

數(shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)夾具提出了兩個(gè)基本要求：一是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定；二是要協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。除此之外，還要考慮以下四點(diǎn)：

（1）當(dāng)零件加工批量不大時(shí)，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)夾具及其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間、節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。

（2）在成批生產(chǎn)時(shí)才考慮采用專(zhuān)用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

（3）零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機(jī)床的停頓時(shí)間。

（4）夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機(jī)床對(duì)零件各個(gè)表面的正常加工，即夾具要開(kāi)敞其定位、夾緊機(jī)構(gòu)元件不能影響加工中的走刀（如產(chǎn)生碰撞等）。

8 結(jié)束語(yǔ)

夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。能夠正確的選擇和使用夾具已經(jīng)成為現(xiàn)代機(jī)械加工中不可或缺的過(guò)程，在原來(lái)的夾具基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)與有效的利用夾具是我們要面對(duì)的重要課題，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率提高產(chǎn)品的質(zhì)量夾具的選用是有效的途徑，所以我們要在工藝上重視它、技術(shù)上改進(jìn)它，以為我們更好的服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

1.《機(jī)械制造工藝學(xué)》 中國(guó)勞動(dòng)保障出版社

2.《檢查夾具設(shè)計(jì)和調(diào)整的基本原則》 機(jī)械工藝出版社