浅谈组合夹具设计应用

赵秀芳

[摘要]组合夹具是机械制造业的核心，也是为国民经济各部门提供装备的部门。在现实使用中由于组合夹具应变能力强、设计和制造周期短、成本低、适应产品更新换代的要求，提高了企业的竞争力，所以日益受到企业的喜欢。文章结合实际，阐述了组合夹具特点，工作原理，应用设计，供同行参考。

[关键词]组合夹具；特点分析；工作原理；应用设计

[中图分类号]TG75

[文献标识码]A

[文章编号]1672—5158（2013）05—0173—01

在我国，组合夹具是一种先进的工艺装备，它是由一套预先制造好的各种不同的形状、不同规格、不同尺寸、具有互换性、高耐磨性和高精度的标准元件组成，其结构灵活多变，适应性广，元件可长期循环使用，目前已为众多制造行业所采用。就目前来说，组合夹具分为槽系和孔系两个系列。

在加工工件前，笔者认为，要酌情根据工件的工艺要求采用设备和夹具设计原则，选取夹具元件、确定元件间的位置关系、组装出机械加工使用的工装夹具。在现实使用中由于组合夹具应变能力强、设计和制造周期短、成本低、适应产品更新换代的要求，提高了企业的竞争力，所以日益受到企业的喜欢。

1组合夹具特点

根据笔者多年来的实际工作经验总结得知：组合夹具的基本特点要满足标准化、系列化、通用化三个特点，具有组合性、可调性、柔性、应急性和经济性，使用寿命长，能适应产品加工中的周期短、成本低等要求，比加工中心较适合加工中心应用机床配件。总体说来优点可以归纳为节约钢材和降低成本，能不断缩短生产准备周期，提高企业工艺装备系数等。

2基本结构

在这里笔者按在组合夹具中的作用，地位结构特点，把组合夹具的元件划分为夹具体，夹紧元件及定位装置（或者称夹紧机构），定位元件及定位装置及对刀，引导元件及装置，分度，对定装置等。但要注意，每个夹具不一定所有的各类元件都具备，如手动夹具就没有动力装置，一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之，按照加工等方面的要求，有些夹具上还需要设有其它装置及机构。

3定位原理

它的定位原理主要是6点定位，在这里面以6个自由度的消除，以便找出较合适的定位夹紧方案.一个物体在空间可以有6个独立的运动，即沿X、y、z轴的平移运动，分别记为。X1、Y1、z1；绕X、Y、Z轴的转动，记为X、y、z，习惯上，把上述6个独立运动称作6个自由度.如果采用一定的约束措施，消除物体的6个自由度，则物体被完全定位.例如讨论长方体工件时，可以在底面布置3个不共线的约束点，侧面布置2个约束点，端面布置一个约束点，则底面约束点可以限制X2、Y2、Z2 3个自由度，侧面约束点限制X1、Z12个自由度，端面约束点限制_vc这个自由度，就完全限制了长方体工件6个自由度。

4组合夹具设计应用

在我国，组合夹具设计应用比较广泛，笔者现在根据工作性质对其做一论述，以便在今后的工作中借鉴参考。

5在数控机床中应用

目前，随着机械制造业发展，对于组合夹具数控机床有许多不同于普通机床的特殊要求，这就要求组合夹具元件能大、中融合一体，安装在同一块基础板上，以适应单件或多件同时加工等。孔系夹具靠销孔定位，这就要求坐标孔系一定，组装程度简单，无需测量调整就能确定工件在机床坐标中的位置。当使用多夹具基础板时，既可组装单个大零件夹具，又可组装多个中小零件夹具，工效高，柔性好。

5.1动态虚拟装配应用设计。在这里，加工工件在组合夹具上的定位夹紧和最终装配是该设计应用的关键部分。这通过使用软件在计算机上完成产品零部件的实体造型、虚拟装配、干涉分析等多次协调的设计过程，以杜绝由于零件设计的错误积累而导致产品的返工现象。

笔者认为，Inventor完成这项工作非常容易，只须定义出工件与各组合夹具组件之间的关系，系统就会根据给出的约束关系将工件和夹具组件自动安装到位，如果改变原有设计，与其相关的夹具组件位置也会自动改变。Inventor自适应的功能使得夹具组件的一些在零件设计阶段难以确定的尺寸可以在装配中加入关系或进行约束来自动改变，从而真正实现了设计的互动。

5.2加工特殊工件中的应用。在组合夹具使用过程中，针对一些形状复杂、尺寸较大、要求精度较高、定位压紧有困难的零件，单纯用组合夹具无法完成的，笔者建议可以采取以下方法：设计专用零件配合组合夹具元件使用。使用最多也最常用的是设计制造专用定位心轴和钻模板。因工件孔定位时，多数情况下不是最后工序，孔没有做到尺寸，都留有磨量。由于产品图样和工艺要求不一样，孔所留的磨量各异，组合夹具元件不能满足要求，为保证定位精度，设计制造专用定位心轴或者定位盘，下面与组合夹具元件一级精度配合，上面和零件孔配合，从而解决了定位精度问题。

结束语

不管怎么说，组合夹具的设计应用，决定着加工元件的技术和经济效果。为使组合夹具既能保证精度要求，又有高效率和低成本的性能，设计时应满足下列要求。

第一，应注意减少积累误差，保证有足够刚度。故应减少配合层次，做到结构紧凑合理，可按加工元件精度要求设置检验装置。

第二，应有良好的继承性，不因产品更新换代而报废，能适应于不断增加同类型新产品零件的加工。因此在设计组合夹具前，要求对同类型零件的结构要素、工艺特征、尺寸精度等做详细地调查、分析，了解产品功能及发展方向，从而使组合夹具的设计对现有产品有很高的适应性，对新产品的发展有良好的继承性。

第三，夹具上的可调节和可更换元件，应能保证装夹同一工件组内任何零件，在调节时操作简单、快速，组合整件与基体间的配合应注意采取措施避免靠摩擦力来承受作用力。

参考文献

[1]宋玉梅.组合夹具拆装实验操作过程技巧的研究[J]中国新技术新产品，2011（22）