楊林　潘永紅　邱添

摘要：工裝夾具是加工時用來迅速緊固工件，使機床、刀具、工件保持正確相對位置的工藝裝置。應(yīng)用機床夾具，有利于保證工件的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動條件，保證安全生產(chǎn)；有利于擴大機床工藝范圍，實現(xiàn)“一機多用”。

關(guān)鍵詞：基準 定位 夾緊 精度 快捷

一、工裝的基本要求

基準：工裝的基準必須與零件的加工基準一致。

定位：零件在工裝中必須準確定位，保證加工時準確有效。

夾緊：工裝對零件夾緊時，零件的受力必須均勻，零件不能產(chǎn)生變。

二、實際生產(chǎn)中的機加零件現(xiàn)狀分析

實際生產(chǎn)中的一些機加零件，由于其本身結(jié)構(gòu)的特點，要么形狀復(fù)雜。加工中難以準確定位基準、零件易變形、加工精度高、生產(chǎn)周期長；要么零件結(jié)構(gòu)較簡單，但是批量極大，機床占用率高。為了保證零件的加工質(zhì)量，提高零件的加工效率，縮短加工周期，使用符合零件本身加工特性的工裝夾具。對于零件的加工具有非常重要的作用。

三、零件加工中工裝基準的確立

（一）根據(jù)零件實際情況確立工件基準。一些機加零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工中的基準確定較為困難，零件的尺寸、形狀、位置公差相互牽連，裝夾時必須從零件的基準、定位、精度等多方面考慮各因素對工藝加工條件的影響。每種零件工裝的使用，往往都是從該零件的加工實際需要出發(fā)，充分兼顧了零件基準、定位和夾緊方式的選取，對零件在尺寸精度、形狀位置精度的影響，能夠較為合理的保證零件的工藝要求。

（二）利用工裝轉(zhuǎn)換零件加工基準的零件。某些零件的基準屬于虛基準，即不能直接測量的基準。這些基準在加工中往往需要進行轉(zhuǎn)換，這就必須通過工裝將零件的基準進行轉(zhuǎn)換。例如圖l所示支架，該零件屬于支撐件，其精度要求較高，形狀復(fù)雜，剛度差。支架的設(shè)計基準如圖一所示的A基準，在加工中無法直接測量，只能以參考基準的方式進行轉(zhuǎn)換?？紤]到零件在粗加工后外形均預(yù)留余量，無法作為精基準使用。因此使用半精加工中已加工完成的中間支撐筋（B基準）作為精加工基準使用。這樣才能保證零件在多處加工中的基準一致，保證了零件設(shè)計基準的準確性。

四、工裝、工件的定位

定位可分為工裝對設(shè)備（機床）的定位和零件對工裝的定位。工裝對設(shè)備的定位是確定工裝與設(shè)備的相對位置。放置時必須考慮以下因素對工裝安裝位置的影響：

1.數(shù)控機床所具有的12個自由度，即：+X、+Y、+Z、-X、-Y、-Z、+A、+B、+C、-A、-B、-C。保有回轉(zhuǎn)工作臺的數(shù)控機床最少具有八個自由度，即+X、+Y、+Z、-X、-Y、-Z、+C、-C。2.工裝的放置不能影響這些自由的運轉(zhuǎn)。3.機床主軸與工作臺相對位置，防止加工時主軸與工作臺過于接近導致碰撞的危險。4.刀具的長度對所加工零件精度的影響，避免由于刀具過長導致剛性差，從而在加工中產(chǎn)生振動、讓刀等缺陷：同時也避免刀具長度不夠而導致的碰撞危險。5.工裝應(yīng)盡量置于工作臺中心，避免因工作臺的回轉(zhuǎn)精度對零件加工精度的影響。

零件在工裝中定位，即構(gòu)成工件在工裝中的位置，因保證下列因素：①工件在工裝中的位置，不能影響刀具對工件的加工。②工件在工裝中的位置，應(yīng)保證在加工中工裝不受到影響。③工件應(yīng)能快速、準確的裝入工裝，保證加工效率，提高加工有效時間。④工件的位置應(yīng)考慮加工要求。由于工件精度的要求，在加工時一般均采用一次裝夾，多面加工，減少零件重復(fù)裝夾定位所引起的誤差。

五、工裝的夾緊

工裝夾緊時應(yīng)保證零件各部分受力均勻，零件不產(chǎn)生變形。夾緊力不會對加工應(yīng)力產(chǎn)生影響。一些大批量零件的生產(chǎn)，更需要工裝來保證零件的加工效率，增加有效加工時間，減少機床占有率。

六、運用工裝加工零件實例

工裝在保證精度和一次裝夾多面加工中的應(yīng)用

以圖一支架為例，對工件在工裝中位置的確定，對加工的便捷性、加工的效率、加工精度等方面來加以說明。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點，我們采用臥式加工中心來加工零件，可以一次裝夾后進行多面加工。

（1）工裝在臥式加工中心的定位。圖四所示為工裝在臥式加工中心的位置：

（2）工件在工裝中的定位

①加工支架工藝流程

Ⅰ支架的精度：支架上、下兩組各16個9.5+0.1+0.04mm缺口的對稱度0.04mm。各缺口間距9.9±0.05mm。

Ⅱ加工準備：由于缺口的尺寸公差、形位公差較高，零件基準面的平面度，對邊平行度和鄰邊垂直度均有要求。在精加工前，對零件上、下面及A面進行了磨削加工，要求各面平面度0.03mm、對邊平行度0.03mm、鄰邊垂直度0.03mm。

Ⅲ工藝示意圖：首先為保證尺寸精度及形位公差要求。兩組32個缺口必須一次裝夾加工；其次，為提高加工效率，減少裝夾次數(shù)，其它各面也應(yīng)在此次裝夾中加工。

Ⅳ結(jié)論：在兼顧加工精度和加工效率后。加工中的工裝夾具應(yīng)能保證零件在具有回轉(zhuǎn)工作臺的臥式加工中心上能夠一次加工出四個面。

②圖三是滿足以上要求后，支架的工裝及工件爆炸圖，其中：I定位塊用螺釘緊固在工裝底座的B面上。支架的A面與工裝底座B面齊平，由定位塊及螺釘限制Y向自由度，保證Y向定位精度。

Ⅱ定位銷2用于限制X向自由度，通過支架中間筋的位置來保證X向定位精度。

Ⅲ工裝的底座及壓板平面均經(jīng)過磨削，平面度0.01，能保證與零件的上、下表面充分接觸。

Ⅳ由于工裝底座與壓板和零件上、下面接觸較好，在用緊固螺栓上緊時，壓板與零件上表面受力能夠得到分散，受力較為均勻。

Ⅴ定位銷1的作用是保證壓板能夠在裝夾時及時定位。

Ⅵ定位板可在零件夾緊后將螺釘旋松，定位板橫放，不影響零件加工。加工下一個零件時只要將定位板豎直，旋緊螺釘即可。

（3）通過工裝夾具在支架應(yīng)用可以看出：

①工裝的應(yīng)用，在加工時充分保證了零件的精準定位需要，使得每次零件裝夾都能達到基準一致的要求。②以工裝的精度為保障，保證了加工時的精度要求。③通過工裝實現(xiàn)了一次裝夾加工多面的要求，大大提高了加工精度和加工效率，減少了多次裝夾產(chǎn)生的各種誤差對零件的影響，同時也極大的節(jié)省了裝夾時間。④工裝與零件的接觸面較大，很大程度上消除了夾緊力導致的零件變形。

七、結(jié)束語

近年來，由于技術(shù)的發(fā)展，各類低剛度（薄壁類）、結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件的應(yīng)用越來越多，而這類零件的自身特點往往存在著諸多較差的工藝性能，如缺乏可靠的定位基準，裝夾難度大，夾緊時易變形等缺陷。這就使得工裝夾具在機械加工中的地位越來越高，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保等方向發(fā)展的帶動下。夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟等方向發(fā)展。