組合夾具的研究與應(yīng)用

李 贊 宋慧軍 王 瑋 錢本實

（中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)有限責(zé)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(diào)夾具或成組夾具。組合夾具適用于各類機(jī)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(shè)計、制造、使用、報廢的單向過程變?yōu)榻M裝、拆散、清洗入庫、再組裝的循環(huán)過程?？捎脦仔r的組裝周期代替幾個月的設(shè)計、制造周期，從而縮短了生產(chǎn)周期；節(jié)省了工時和材料，降低了生產(chǎn)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(jié)合組合夾具三大類，是一種先進(jìn)的工藝裝備，是由各種不同形狀、不同規(guī)格、不同尺寸、具有互換性、高耐磨性和高精度的標(biāo)準(zhǔn)元件組成，其結(jié)構(gòu)靈活多變，適應(yīng)性廣，元件可長期循環(huán)使用。槽系夾具是組合夾具元件主要靠鍵槽來定位和夾緊?？紫祳A具是指組合夾具元件主要靠孔來定位和夾緊?？?、槽結(jié)合夾具采用銷鍵和鍵槽結(jié)合的定位結(jié)構(gòu)，克服了槽系組合夾具剛性差、不穩(wěn)定，及孔系組合夾具不能連續(xù)調(diào)整的缺點，將孔、槽組合夾具的優(yōu)勢合二為一。

1.1 槽系夾具的特點

螺栓在十字網(wǎng)狀 T形槽里行走自如，平移調(diào)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(diào)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(chǎn)生位移。它適用于在普通、數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行一般精度零件的機(jī)械加工。其主要元件有：基礎(chǔ)件、定位件、支承件、導(dǎo)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(jié)構(gòu)有：基座加寬結(jié)構(gòu)、定向定位結(jié)構(gòu)、壓緊結(jié)構(gòu)、角度結(jié)構(gòu)、移動結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)、分度結(jié)構(gòu)等。若干個基本結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)準(zhǔn)確可靠，徹底解決了槽系組合夾具的位移現(xiàn)象；它的缺點是：只能是在預(yù)先設(shè)定好的坐標(biāo)點上定位，不能靈活調(diào)整。精度和剛度都高于槽系夾具?？紫祳A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?？紫祳A具的主要元件和結(jié)構(gòu)與槽系夾具基本相同，隨著孔系夾具元件設(shè)計的不斷改進(jìn)完善，吸取槽系結(jié)構(gòu)的特點，應(yīng)用范圍更加廣泛。

1.3 孔、槽結(jié)合夾具的特點

孔、槽結(jié)合組合夾具是一套尺寸精度高，標(biāo)準(zhǔn)性、互換性強(qiáng)的元件系統(tǒng)。它傳承了槽系組合夾具的調(diào)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(shè)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(fù)合角度加工要求的，批量生產(chǎn)時要滿足重復(fù)定位精度要求的零件，完成快速裝夾，是孔、槽結(jié)合組合夾具的基本功能。具有剛性定位、柔性調(diào)整、精密組裝、快速安裝、通用兼容、數(shù)字化管理等技術(shù)特點采用銷鍵和鍵槽結(jié)合的定位結(jié)構(gòu)，克服了槽系組合夾具剛性差、不穩(wěn)定，及孔系組合夾具不能連續(xù)調(diào)整的缺點，將孔、槽組合夾具的優(yōu)勢合二為一。

剛性定位：兩銷一面的連接結(jié)構(gòu)，其結(jié)合強(qiáng)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(wěn)定性。

柔性調(diào)整：孔、槽結(jié)合組合夾具元件在三維空間位置可實現(xiàn)0.01毫米級差的有級調(diào)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(fù)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(chǔ)板上準(zhǔn)確定位安裝，減少機(jī)床的停機(jī)時間。

通用兼容：孔、槽結(jié)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(tǒng)一定位結(jié)構(gòu)，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(xiàn)有的槽系、孔系組合夾具兼容組裝。

數(shù)字化管理：孔、槽結(jié)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(jī)輔助設(shè)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(yīng)用

組合夾具是在夾具零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的工藝裝備。根據(jù)工件的工藝要求、采用的設(shè)備和夾具設(shè)計原則，選取夾具元件、確定元件間的位置關(guān)系、組裝出機(jī)械加工使用的工裝夾具。由于組合夾具應(yīng)變能力強(qiáng)、設(shè)計和制造周期短、成本低、適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代的要求，提高了企業(yè)的競爭力。

3 組合夾具與專用夾具的區(qū)別

組合夾具：不需要設(shè)計、不需要制造，循環(huán)使用，快速成型，降低成本。它的生產(chǎn)流程是：元件庫-組裝-使用-拆卸-清洗油封-元件庫

專用夾具：設(shè)計、制造周期長，成本高，不適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的更新速度。它的生產(chǎn)流程是：設(shè)計-制造-使用-報廢

結(jié)論

組合夾具的元件精度高、耐磨，并且實現(xiàn)了完全互換，元件精度一般為IT6～I(xiàn)T7級。用組合夾具加工的工件，位置精度一般可達(dá)IT8～I(xiàn)T9級，由于組合夾具有很多優(yōu)點，又特別適用于新產(chǎn)品試制和多品種小批量生產(chǎn)，近年來發(fā)展迅速，應(yīng)用范圍廣，適應(yīng)當(dāng)前科研技術(shù)高速發(fā)展的需要。

[1]《組合夾具組裝技術(shù)手冊》

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

[3]吳拓，機(jī)床夾具設(shè)計[M]機(jī)械工業(yè)出版社.2009.

[4]唐用中等偏.組合夾具組裝技術(shù)[M].國際工業(yè)出版社.1979.