機床夾具及工件定位方法要求

陳建華

摘 要：夾具是在日常機械加工過程中用來裝夾工件（或引導刀具）使之占有正確的位置的一種裝置。目前，在機械加工、裝配、檢驗、熱處理及焊接等過程中都采用各種各式各類的夾具。好的機床夾具既可以保證工件的一系列精度，穩定產品的質量；又可以擴大機床加工過程中的使用范圍，充分發揮了機床的潛力；還可以縮短裝夾過程中的時間，大幅度提高勞動生產率，對于減輕工人的勞動強度，起著重要作用。

關鍵字：夾具；分類；定位；夾緊；裝配；選用原則

1 機床夾具的分類方式

1.按夾具的使用特點

根據夾具在不同生產類型中的通用特性，機床夾具可分為通用夾具、專用夾具、組合夾具、可調夾具和拼裝夾具五大類。

（1）通用夾具

它是已經標準化、規格化、統一化，可以加工一定范圍內不同工件的夾具。如三爪卡盤和四爪單動卡盤、臺虎鉗、頂尖、分度頭和回轉工作臺等。其特點是適應性廣，可用于裝夾一定形狀和尺寸范圍內的各種工件。生產效率略低，主要適用于單件、小批量的生產中。

（2）專用夾具

為某一個工件的某道工序而專門設計制造的夾具。其特點是結構緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產效率，但設計制造周期較長、制造費用也較高。當產品變更時，夾具將由于無法再使用而報廢。只適用于產品固定且批量較大的生產中。如車床夾具、銑床夾具等。

（3）組合夾具

采用標準的組合元件或部件，可為不同工件的不同工序組裝成不同類型的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產準備周期，元件能重復多次使用，并具有減少專用夾具數量等優點，因此組合夾具在單件，中、小批量多品種生產和數控加工中，是一種較經濟的夾具。適用于新產品試制和產品經常更換的單件、小批生產以及臨時任務。

（4）可調夾具

夾具的某些元件可調整或更新，以適應同一系列，不同尺寸要求的，多種工件加工過程中使用的夾具。可調夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發展起來的一類新型夾具。對不同類型和尺寸的工件，只需調整或更換原來夾具上的個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；后者則是一種專用可調夾具，它按成組原理設計并能加工一組相似的工件，故在多品種，中、小批量生產中使用有較好的經濟效果。

（5）拼裝夾具

用專門的標準化、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點，但比組合夾具精度高、效能高、結構緊湊。它的基礎板和夾緊部件中常帶有小型液壓缸。此類夾具更適合在數控機床上使用。

2 機床夾具的組成

1.定位裝置

用來確定工件在夾具中處于正確的加工位置。保證加工時工件相對于刀具和機床加工運動間的相對正確位置。

2.夾緊裝置

工件在定位后將其固定，使其在加工過程中保持位置不變的裝置。

3.夾具體

它是夾具的基礎元件，把組成夾具的所有元件和裝置連成一個有機的整體。它與機床有關部件進行連接、對定，使夾具相對機床具有確定的位置

4.對刀、導向元件

用來確定刀具在加工之前處于正確位置的元件， 稱為對刀元件，如對刀塊。用于確定刀具位置并導引刀具進行加工的元件，稱為導向元件。

5.連接原件

使夾具與機床相連接的元件，保證機床與夾具之間的相互位置關系。

6.其它裝置

根據加工需要，夾具上還可設置其它輔助裝置。如分度表。

以上這些組成部分，并不是對每種機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鍵，目的是使工件定準、夾牢。

3 工件的定位

使被加工工件在機床上或夾具中處于正確位置的過程稱為定位。

1.定位基準的選擇

（1）盡量使工件的工序基準與定位基準相重合

（2）盡量用精基準作為工件的定位基準

（3）應使工件安裝穩定，使在加工過程中因切削力或夾緊力，引起的變形最小

（4）遵守工件基準統一原則

（5）應使工件定位方便，夾緊可靠，便于操作，夾具結構簡單。

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、圓錐定位銷、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

動力裝置、夾緊機構

（2）夾緊裝置的基本要求

①夾緊過程中，不改變工件定位后占據的正確位置

夾緊系統有足夠的剛度

②夾緊時不損傷工件表面

③可以用較小的的夾緊力得到較好的夾緊效果

④夾緊裝置結構的復雜程度和使用效應與生產規模和工序節拍相適應，并有良好的結構工藝性

2.夾緊裝置的選用

（1）夾緊力方向的確定

①夾緊力應朝向主要限位面

②夾緊力方向應盡可能使所需夾緊力減小

③夾緊力方向的選擇應盡可能使工件變形小

（2）夾緊力作用點的選擇

①夾緊力作用點應落在定位元件的支承范圍內

②夾緊力作用點應落在工件剛度較好的方向和部位

③夾緊力作用點應靠近工件的加工表面

（3）基本夾緊機構

①斜夾緊機構

②螺旋夾緊機構

③偏心夾緊機構

（4）復合夾緊機構

①斜楔勾形壓板

②壓板圓偏心

③螺釘- 壓板型夾緊機構

5 定位與夾緊的區別

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。夾緊有時候有定位的作用，但定位不一定就夾緊！有人認為工件被定位后，其位置不能再移動了，所有自由度都已被限制，這顯然是一種錯誤觀點。

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

6 機床夾具的安裝

1.夾具在機床上的定位與連接

（1） 機床安裝在機床的平面工作臺

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

（2） 夾具安裝在機床的回轉主軸

這種安裝主要取決于所用的機床主軸端部結構。如車床、內外圓磨床 。

2.夾具的對刀

（1）通過試切來調整刀具相對于工件定位面的位置

（2）用夾具的對刀裝置來對刀

7 選擇夾具的基本原則

數控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求：一是要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要協調零件和機床坐標系的尺寸關系。除此之外，還要考慮以下四點：

（1）當零件加工批量不大時，應盡量采用組合夾具、可調夾具及其他通用夾具，以縮短生產準備時間、節省生產費用。

（2）在成批生產時才考慮采用專用夾具，并力求結構簡單。

（3）零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機床的停頓時間。

（4）夾具上各零部件應不妨礙機床對零件各個表面的正常加工，即夾具要開敞其定位、夾緊機構元件不能影響加工中的走刀（如產生碰撞等）。

8 結束語

夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環保方向發展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發展。能夠正確的選擇和使用夾具已經成為現代機械加工中不可或缺的過程，在原來的夾具基礎上開發與有效的利用夾具是我們要面對的重要課題，提高勞動生產率提高產品的質量夾具的選用是有效的途徑，所以我們要在工藝上重視它、技術上改進它，以為我們更好的服務。

參考文獻

1.《機械制造工藝學》 中國勞動保障出版社

2.《檢查夾具設計和調整的基本原則》 機械工藝出版社