夹具和装夹方式的选择

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在数控机床上加工零件时，为保证工件的加工精度和加工质量，必须使工件位于机床上的正确位置，也就是通常所说的“定位”，然后将它固定也就是通常所说的“夹紧”。工件在机床上定位与夹紧的过程称为工件的装夹过程。
' U) c! h- o& V1．工件的定位原理
# G2 T! z, ]9 V& z% d  l（1）六点定位原理
工件在空间有六个自由度，即沿X、Y、Z三个坐标方向的移动自由度和绕X、Y、Z三个移动轴的旋转自由度A、B、C，如下图所示。
要确定工件在空间的位置，需要按一定的要求安排六个支撑点也就是通常所说的定位元件，以限制加工工件的自由度，这就是工件定位的“六点定位原理”。需要指出的是，工件形状不同，定位表面不同，定位点的布置情况也各不相同。
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1 P; Y* g2 R+ k9 ]图   数控机床的坐标轴
2 N7 K% V  S9 S/ \7 u) z8 k（2）限制自由度与工件加工要求的关系
  V5 K/ E" c0 j; p+ b& S# i! B根据工件加工表面的不同加工要求，有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，对加工要求有影响的自由度必须限制，而不影响加工要求的自由度不必限制。
; [  H% F9 n4 _4 L（3）完全定位与不完全定位
工件的六个自由度都被限制的定位成为完全定位，工件被限制的自由度少于六个，但不影响加工要求的定位，成为不完全定位，完全定位和不完全定位是实际加工中工件最常用的定位方式。
（4）工件安装的基本原则
6 e0 n1 E, U- z7 D; z# c在数控机床上工件安装的原则与普通机床相同，也要合理地选择定位基准和夹紧方案。为了提高数控机床的效率，在确定定位基准与夹紧方案时应注意以下几点：
① 力求设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一。
- t5 c2 l% Q8 O' p5 L. z0 i② 尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位和装夹后就能加工出全部待加工表面。
; X; _6 K2 j2 u6 t③ 避免采用占机调整式方案，以充分发挥数控机床的效能。
7 `* ^7 H& ?. p/ o2 G6 Z* Q# X  @2．工件的夹紧
金属切削加工过程中，为保证工件定位时确定的正确位置，防止工件在切削力、离心力、惯性力或重力等作用下产生位移和振动，必须将工件夹紧。这种保证加工精度和安全生产的装置称为夹紧装置。
6 k; v, x* Q1 I% s$ e% l5 q（1）对夹紧的基本要求
  T8 R9 A' ]/ W4 x2 S① 工件在夹紧过程中，不能改变工件定位后所占据的正确位置。
8 {' d3 @# k# u② 夹紧力的大小适当，既要保证工件在加工过程中的位置不能发生任何变动，又要使工件不产生大的夹紧变形；同时也要使得加工振动现象尽可能小。
③ 操作方便、省力、安全。
3 i+ G2 I: l* \4 H2 S④ 夹紧装置的自动化程度及复杂程度，应与工件的批量大小相适应。
（2）夹紧力方向和夹紧点的确定
① 夹紧力应尽可能朝向主要定位基准，这样可以保证夹紧工件时不破坏工件的定位，影响工件的加工精度要求。
② 夹紧力方向应有利于减少夹紧力，要求能够在最小的夹紧力作用下，完成零件的加工过程。
! }' M6 X. @" B  M4 Y③ 夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的方向和方位上，这一原则对刚性较差的零件特别重要，可以保证零件的夹紧变形量最小。
8 B0 F' k' h: Q/ j④ 夹紧力作用点应尽量靠近零件的加工表面，保证主要夹紧力的作用点与加工表面之间的距离最短，可有效提高零件装夹的刚性，减少加工过程中的振动。
, V) |' U. x5 C⑤ 夹紧力的作用方向应在定位支撑的有效范围内，不破坏零件的定位要求。
' a, l0 R0 n8 B; `( H2 Y; f3．夹具的选择
数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求，一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能保证零件与机床坐标系之间的准确尺寸关系。依据零件毛料的状态和数控机床的安装要求，应选取能保证加工质量、满足加工需要的夹具。除此之外，还要考虑以下几点：
, r* ~' t8 ]0 O# b& C- U（1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。在成批生产时可以考虑采用专用夹具，同时要求夹具的结构简单。
5 `+ o3 r$ w0 v9 M7 [6 a7 K( g  u（2）装夹零件要方便可靠，避免采用占机人工调整的装夹方式，以缩短辅助时间，尽量采用液压、气动或多工位夹具，以提高生产效率。
9 Z7 v! a' I4 O. W' |5 q（3）在数控机床上使用的夹具，要能够安装准确，能保证工件和机床坐标系的相对位置和尺寸，力求设计基准、工艺基准与编程原点统一，以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。
4 {' K8 R: V. Z! Z( C（4）尽量减少装夹次数，做到一次装夹后完成全部零件表面的加工或大多数表面的加工，以减少装夹误差，提高加工表面之间的相互位置精度，达到充分提高数控机床效率的目的。 【MechNet】
文章关键词： 夹具