組合夾具的研究與應用

李 贊 宋慧軍 王 瑋 錢本實

（中航工業沈陽黎明航空發動機有限責任公司工裝制造廠，遼寧 沈陽 110043）

引言

組合夾具一般是為某一工件的某一工序組裝的專用夾具，也可以組裝成通用可調夾具或成組夾具。組合夾具適用于各類機床，但以鉆模和車床、銑床用得最多。組合夾具把專用夾具的設計、制造、使用、報廢的單向過程變為組裝、拆散、清洗入庫、再組裝的循環過程。可用幾小時的組裝周期代替幾個月的設計、制造周期，從而縮短了生產周期；節省了工時和材料，降低了生產成本；還可減少夾具儲存空間，有利于管理。

1 組合夾具分類

組合夾具分為槽系、孔系、孔、槽結合組合夾具三大類，是一種先進的工藝裝備，是由各種不同形狀、不同規格、不同尺寸、具有互換性、高耐磨性和高精度的標準元件組成，其結構靈活多變，適應性廣，元件可長期循環使用。槽系夾具是組合夾具元件主要靠鍵槽來定位和夾緊。孔系夾具是指組合夾具元件主要靠孔來定位和夾緊。孔、槽結合夾具采用銷鍵和鍵槽結合的定位結構，克服了槽系組合夾具剛性差、不穩定，及孔系組合夾具不能連續調整的缺點，將孔、槽組合夾具的優勢合二為一。

1.1 槽系夾具的特點

螺栓在十字網狀 T形槽里行走自如，平移調整方便，容易滿足異形零件的定位裝夾要求，其缺點是：定位螺栓在X/Y軸上線性調整，被加工零件靠摩擦力定位，受力大或多次使用時定位點會產生位移。它適用于在普通、數控機床上進行一般精度零件的機械加工。其主要元件有：基礎件、定位件、支承件、導向件、壓緊件、緊固件和合件。槽系夾具一般分為大、中、小三種系列，用來組裝大、小不同的零件。常見的基本結構有：基座加寬結構、定向定位結構、壓緊結構、角度結構、移動結構、轉動結構、分度結構等。若干個基本結構組成一套組合夾具。

1.2 孔系夾具的特點

孔系夾具的特點是銷和孔的定位結構準確可靠，徹底解決了槽系組合夾具的位移現象；它的缺點是：只能是在預先設定好的坐標點上定位，不能靈活調整。精度和剛度都高于槽系夾具。孔系夾具按定位孔直徑分為大型和中型兩種，其定位直徑分別是12～16mm，螺紋孔直徑分別是M12～M16。孔系夾具的主要元件和結構與槽系夾具基本相同，隨著孔系夾具元件設計的不斷改進完善，吸取槽系結構的特點，應用范圍更加廣泛。

1.3 孔、槽結合夾具的特點

孔、槽結合組合夾具是一套尺寸精度高，標準性、互換性強的元件系統。它傳承了槽系組合夾具的調整靈活和孔系組合夾具的鋼性定位的特點，不用測量工具，在三維空間即可設定以0.01毫米為單位的精確空間位置。對通用夾具（三爪、臺鉗）不易裝夾的異型的，帶有角度、復合角度加工要求的，批量生產時要滿足重復定位精度要求的零件，完成快速裝夾，是孔、槽結合組合夾具的基本功能。具有剛性定位、柔性調整、精密組裝、快速安裝、通用兼容、數字化管理等技術特點采用銷鍵和鍵槽結合的定位結構，克服了槽系組合夾具剛性差、不穩定，及孔系組合夾具不能連續調整的缺點，將孔、槽組合夾具的優勢合二為一。

剛性定位：兩銷一面的連接結構，其結合強度比槽系組合夾具靠摩擦力連接的方式有很大提高，使用中不會因受力過大而改變精度，從而提高夾具精度的穩定性。

柔性調整：孔、槽結合組合夾具元件在三維空間位置可實現0.01毫米級差的有級調整。

精密組裝：利用最小間隔為0.01毫米的偏心銷鍵，直接定位，不需測量，就可完成±0.01毫米精度的快速組裝，零件裝夾重復定位精度為±0.005毫米。

快速安裝：利用2個定位銷和2～4個螺栓把組裝好的夾具快速在基礎板上準確定位安裝，減少機床的停機時間。

通用兼容：孔、槽結合組合夾具共有小、中、大、重四個系列，均采用ф12毫米銷孔及14毫米鍵槽的統一定位結構，既可自成體系獨立組裝，也可4個型別混合組裝，還可以與現有的槽系、孔系組合夾具兼容組裝。

數字化管理：孔、槽結合組合夾具的通用性，互換性特點，具備了建模的硬件條件，用計算機輔助設計組合夾具，方便、快捷、省時、省力，可模擬組裝、模擬加工、對夾具壓緊力，切削量、切削速度，加工障礙分析等信息都能分析得知。

2 組合夾具的應用

組合夾具是在夾具零部件標準化的基礎上發展起來的一種新型的工藝裝備。根據工件的工藝要求、采用的設備和夾具設計原則，選取夾具元件、確定元件間的位置關系、組裝出機械加工使用的工裝夾具。由于組合夾具應變能力強、設計和制造周期短、成本低、適應產品更新換代的要求，提高了企業的競爭力。

3 組合夾具與專用夾具的區別

組合夾具：不需要設計、不需要制造，循環使用，快速成型，降低成本。它的生產流程是：元件庫-組裝-使用-拆卸-清洗油封-元件庫

專用夾具：設計、制造周期長，成本高，不適應現代工業產品的更新速度。它的生產流程是：設計-制造-使用-報廢

結論

組合夾具的元件精度高、耐磨，并且實現了完全互換，元件精度一般為IT6～IT7級。用組合夾具加工的工件，位置精度一般可達IT8～IT9級，由于組合夾具有很多優點，又特別適用于新產品試制和多品種小批量生產，近年來發展迅速，應用范圍廣，適應當前科研技術高速發展的需要。

[1]《組合夾具組裝技術手冊》

[2]航空工藝裝備夾具設計手冊編寫組.航空工藝裝備夾具設計手冊[M].1979.

[3]吳拓，機床夾具設計[M]機械工業出版社.2009.

[4]唐用中等偏.組合夾具組裝技術[M].國際工業出版社.1979.