组合夹具的研究与应用

李 赞 宋慧军 王 玮 钱本实

（中航工业沈阳黎明航空发动机有限责任公司工装制造厂，辽宁 沈阳 110043）

引言

组合夹具一般是为某一工件的某一工序组装的专用夹具，也可以组装成通用可调夹具或成组夹具。组合夹具适用于各类机床，但以钻模和车床、铣床用得最多。组合夹具把专用夹具的设计、制造、使用、报废的单向过程变为组装、拆散、清洗入库、再组装的循环过程。可用几小时的组装周期代替几个月的设计、制造周期，从而缩短了生产周期；节省了工时和材料，降低了生产成本；还可减少夹具储存空间，有利于管理。

1 组合夹具分类

组合夹具分为槽系、孔系、孔、槽结合组合夹具三大类，是一种先进的工艺装备，是由各种不同形状、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。槽系夹具是组合夹具元件主要靠键槽来定位和夹紧。孔系夹具是指组合夹具元件主要靠孔来定位和夹紧。孔、槽结合夹具采用销键和键槽结合的定位结构，克服了槽系组合夹具刚性差、不稳定，及孔系组合夹具不能连续调整的缺点，将孔、槽组合夹具的优势合二为一。

1.1 槽系夹具的特点

螺栓在十字网状 T形槽里行走自如，平移调整方便，容易满足异形零件的定位装夹要求，其缺点是：定位螺栓在X/Y轴上线性调整，被加工零件靠摩擦力定位，受力大或多次使用时定位点会产生位移。它适用于在普通、数控机床上进行一般精度零件的机械加工。其主要元件有：基础件、定位件、支承件、导向件、压紧件、紧固件和合件。槽系夹具一般分为大、中、小三种系列，用来组装大、小不同的零件。常见的基本结构有：基座加宽结构、定向定位结构、压紧结构、角度结构、移动结构、转动结构、分度结构等。若干个基本结构组成一套组合夹具。

1.2 孔系夹具的特点

孔系夹具的特点是销和孔的定位结构准确可靠，彻底解决了槽系组合夹具的位移现象；它的缺点是：只能是在预先设定好的坐标点上定位，不能灵活调整。精度和刚度都高于槽系夹具。孔系夹具按定位孔直径分为大型和中型两种，其定位直径分别是12～16mm，螺纹孔直径分别是M12～M16。孔系夹具的主要元件和结构与槽系夹具基本相同，随着孔系夹具元件设计的不断改进完善，吸取槽系结构的特点，应用范围更加广泛。

1.3 孔、槽结合夹具的特点

孔、槽结合组合夹具是一套尺寸精度高，标准性、互换性强的元件系统。它传承了槽系组合夹具的调整灵活和孔系组合夹具的钢性定位的特点，不用测量工具，在三维空间即可设定以0.01毫米为单位的精确空间位置。对通用夹具（三爪、台钳）不易装夹的异型的，带有角度、复合角度加工要求的，批量生产时要满足重复定位精度要求的零件，完成快速装夹，是孔、槽结合组合夹具的基本功能。具有刚性定位、柔性调整、精密组装、快速安装、通用兼容、数字化管理等技术特点采用销键和键槽结合的定位结构，克服了槽系组合夹具刚性差、不稳定，及孔系组合夹具不能连续调整的缺点，将孔、槽组合夹具的优势合二为一。

刚性定位：两销一面的连接结构，其结合强度比槽系组合夹具靠摩擦力连接的方式有很大提高，使用中不会因受力过大而改变精度，从而提高夹具精度的稳定性。

柔性调整：孔、槽结合组合夹具元件在三维空间位置可实现0.01毫米级差的有级调整。

精密组装：利用最小间隔为0.01毫米的偏心销键，直接定位，不需测量，就可完成±0.01毫米精度的快速组装，零件装夹重复定位精度为±0.005毫米。

快速安装：利用2个定位销和2～4个螺栓把组装好的夹具快速在基础板上准确定位安装，减少机床的停机时间。

通用兼容：孔、槽结合组合夹具共有小、中、大、重四个系列，均采用ф12毫米销孔及14毫米键槽的统一定位结构，既可自成体系独立组装，也可4个型别混合组装，还可以与现有的槽系、孔系组合夹具兼容组装。

数字化管理：孔、槽结合组合夹具的通用性，互换性特点，具备了建模的硬件条件，用计算机辅助设计组合夹具，方便、快捷、省时、省力，可模拟组装、模拟加工、对夹具压紧力，切削量、切削速度，加工障碍分析等信息都能分析得知。

2 组合夹具的应用

组合夹具是在夹具零部件标准化的基础上发展起来的一种新型的工艺装备。根据工件的工艺要求、采用的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。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。

3 组合夹具与专用夹具的区别

组合夹具：不需要设计、不需要制造，循环使用，快速成型，降低成本。它的生产流程是：元件库-组装-使用-拆卸-清洗油封-元件库

专用夹具：设计、制造周期长，成本高，不适应现代工业产品的更新速度。它的生产流程是：设计-制造-使用-报废

结论

组合夹具的元件精度高、耐磨，并且实现了完全互换，元件精度一般为IT6～IT7级。用组合夹具加工的工件，位置精度一般可达IT8～IT9级，由于组合夹具有很多优点，又特别适用于新产品试制和多品种小批量生产，近年来发展迅速，应用范围广，适应当前科研技术高速发展的需要。

[1]《组合夹具组装技术手册》

[2]航空工艺装备夹具设计手册编写组.航空工艺装备夹具设计手册[M].1979.

[3]吴拓，机床夹具设计[M]机械工业出版社.2009.

[4]唐用中等偏.组合夹具组装技术[M].国际工业出版社.1979.