組合夾具設計應用分析

（唐山開灤鐵拓重型機械制造有限責任公司托輥廠，河北唐山 063100）

在我國，組合夾具是一種先進的工藝裝備，它是由一套預先制造好的各種不同的形狀、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，目前已為眾多制造行業所采用。就目前來說，組合夾具分為槽系和孔系兩個系列。

在加工工件前，筆者認為，要酌情根據工件的工藝要求采用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。在現實使用中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，所以日益受到企業的喜歡。

1 組合夾具特點

根據筆者多年來的實際工作經驗總結得知：組合夾具的基本特點要滿足標準化、系列化、通用化三個特點，具有組合性、可調性、柔性、應急性和經濟性，使用壽命長，能適應產品加工中的周期短、成本低等要求，比加工中心較適合加工中心應用機床配件。總體說來優點可以歸納為節約鋼材和降低成本，能不斷縮短生產準備周期，提高企業工藝裝備系數等。

2 基本結構

在這里筆者按在組合夾具中的作用,地位結構特點,把組合夾具的元件劃分為夾具體，夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機構)，定位元件及定位裝置及對刀,引導元件及裝置，分度,對定裝置等。但要注意，每個夾具不一定所有的各類元件都具備,如手動夾具就沒有動力裝置,一般的車床夾具不一定有刀具導向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設有其它裝置及機構。

3 定位原理

它的定位原理主要是6 點定位，在這里面以6 個自由度的消除，以便找出較合適的定位夾緊方案.一個物體在空間可以有6 個獨立的運動，即沿X、y、Z 軸的平移運動，分別記為 。X1、Y1、Z1；繞 X、Y、Z 軸的轉動，記為x、y、z，習慣上，把上述6個獨立運動稱作6 個自由度.如果采用一定的約束措施，消除物體的6 個自由度，則物體被完全定位.例如討論長方體工件時，可以在底面布置3 個不共線的約束點，側面布置2 個約束點，端面布置一個約束點，則底面約束點可以限制X2、Y2、Z23 個自由度，側面約束點限制X1、Z12 個自由度，端面約束點限制y。這個自由度，就完全限制了長方體工件6 個自由度。

4 組合夾具設計應用

在我國，組合夾具設計應用比較廣泛，筆者現在根據工作性質對其做一論述，以便在今后的工作中借鑒參考。行文如下。

5 在數控機床中應用。目前，隨著機械制造業發展，對于組合夾具數控機床有許多不同于普通機床的特殊要求，這就要求組合夾具元件能大、中融合一體，安裝在同一塊基礎板上，以適應單件或多件同時加工等。孔系夾具靠銷孔定位，這就要求坐標孔系一定，組裝程度簡單，無需測量調整就能確定工件在機床坐標中的位置。當使用多夾具基礎板時，既可組裝單個大零件夾具，又可組裝多個中小零件夾具，工效高，柔性好。

5.2 動態虛擬裝配應用設計。在這里，加工工件在組合夾具上的定位夾緊和最終裝配是該設計應用的關鍵部分。這通過使用軟件在計算機上完成產品零部件的實體造型、虛擬裝配、干涉分析等多次協調的設計過程，以杜絕由于零件設計的錯誤積累而導致產品的返工現象。

筆者認為，Inventor 完成這項工作非常容易，只須定義出工件與各組合夾具組件之間的關系，系統就會根據給出的約束關系將工件和夾具組件自動安裝到位，如果改變原有設計，與其相關的夾具組件位置也會自動改變。Inventor 自適應的功能使得夾具組件的一些在零件設計階段難以確定的尺寸可以在裝配中加入關系或進行約束來自動改變，從而真正實現了設計的互動。

5.3 加工特殊工件中的應用。在組合夾具使用過程中，針對一些形狀復雜、尺寸較大、要求精度較高、定位壓緊有困難的零件，單純用組合夾具無法完成的，筆者建議可以采取以下方法:設計專用零件配合組合夾具元件使用。使用最多也最常用的是設計制造專用定位心軸和鉆模板。因工件孔定位時，多數情況下不是最后工序，孔沒有做到尺寸，都留有磨量。由于產品圖樣和工藝要求不一樣，孔所留的磨量各異，組合夾具元件不能滿足要求，為保證定位精度，設計制造專用定位心軸或者定位盤，下面與組合夾具元件一級精度配合，上面和零件孔配合，從而解決了定位精度問題。

結語

不管怎么說，組合夾具的設計應用,決定著加工元件的技術和經濟效果。為使組合夾具既能保證精度要求,又有高效率和低成本的性能,設計時應滿足下列要求。

第一，應注意減少積累誤差,保證有足夠剛度。故 應減少配合層次,做到結構緊湊合理,可按加工元件 精度要求設置檢驗裝置。

第二，應有良好的繼承性,不因產品更新換代而報 廢,能適應于不斷增加同類型新產品零件的加工。 因此在設計組合夾具前,要求對同類型零件的結構 要素、工藝特征、尺寸精度等做詳細地調查、分析,了 解產品功能及發展方向,從而使組合夾具的設計對 現有產品有很高的適應性,對新產品的發展有良好 的繼承性。

第三，夾具上的可調節和可更換元件,應能保證裝 夾同一工件組內任何零件,在調節時操作簡單、快 速,組合整件與基體間的配合應注意采取措施避免 靠摩擦力來承受作用力。

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