2.1 工件的装夹

2.1.1 机床夹具概述

1．工件装夹的概念

在机床上加工工件时，必须用夹具装好、夹牢工件。将工件装好，就是在加工前确定工件在工艺系统中的正确位置，即定位；将工件夹牢，就是对工件施加作用力，使之在加工过程中始终保持在原先确定的位置上，即夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。

2．机床夹具的概念

机床夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确位置，以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置，简称为夹具。例如车床上使用的自定心卡盘、铣床上使用的平口钳等都是机床夹具。

3．机床夹具的分类

机床夹具的种类很多，形状千差万别。为了设计、制造和管理的方便，往往按某一属性进行分类。

（1）按夹具的通用特性分类

① 通用夹具。通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具，如自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头和电磁吸盘等。其特点是适用性强、不需调整或稍加调整即可装夹一定形状范围内的各种工件。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生产成本。通用夹具的缺点是加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产。

② 专用夹具。专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产效率和加工精度。专用夹具的设计制造周期较长，随着现代多品种及中、小批生产的发展，专用夹具在适应性和经济性等方面已产生许多问题。

③ 可调夹具。可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对于不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。可调夹具在多品种、小批量生产中得到广泛应用。

④ 成组夹具。这是在成组加工技术基础上发展起来的一类夹具。成组加工技术是指通过一定的分类方法，把不同产品的多种机械零件按形状、尺寸、材料和工艺要求的相似性分类归组，根据同一组零件的共同工艺路线，配备相应的、快速可调的工艺设备和工艺装备，采用适当的布置形式，按零件组组织加工（成组加工）的一种技术。成组夹具就是根据成组加工工艺的原则，针对一组形状相近的零件专门设计，也是具有通用基础件和可更换调整元件的夹具。这类夹具从外形上看，它和可调夹具不易区别。但它与可调夹具相比，具有使用对象明确、设计科学合理、结构紧凑、调整方便等优点。

⑤ 组合夹具。组合夹具是一种模块化的夹具，并已商品化。标准的模块元件具有较高的精度和耐磨性，可组装成各种夹具，夹具用毕即可拆卸，留待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有可减少专用夹具数量等优点，因此组合夹具在单件、中小批、多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。

（2）按夹具使用的机床分类

这是专用夹具设计所用的分类方法。按使用的机床分类，可把专用夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和数控机床夹具等。

（3）按夹具夹紧的动力源分类

按夹具夹紧的动力源可将夹具分为手动夹具和机动夹具两大类。为减轻劳动强度和确保安全生产，手动夹具应有扩力机构与自锁功能。常用的机动夹具有气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具和离心力夹具等。

4．机床夹具的组成

虽然机床夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。将各类夹具中作用相同的结构或元件加以概括，可得出夹具一般所共有的以下几个组成部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。

（1）定位元件

定位元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一，如图2-1所示的支承板4、圆柱销5和菱形销9。定位元件的定位精度直接影响工件加工的精度。

（2）夹紧元件

夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的位置正确、不变，如图2-1中的开口垫圈6、螺母7和螺杆8。

（3）连接定向元件

这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相互位置。

（4）对刀元件或导向元件

这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件；用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件，如图2-1所示的钻套1。

（5）其他装置或元件

根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其他连接元件。

（6）夹具体

夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件，使之组成一整体，如图2-1所示的夹具体3。常用的夹具体有铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座形等。

上述各组成部分中，定位元件、夹紧元件和夹具体是夹具的基本组成部分。

2.1.2 工件装夹的方法

工件装夹的方法主要有以下三种。

1．直接找正装夹法

用划针、百分表等工具直接找正工件位置并加以夹紧的方法称为直接找正装夹法。此法生产率低，精度取决于工人的技术水平和测量工具的精度，一般只用于单件小批生产或要求位置精度较高的工件。如图2-2所示，在车床上用四爪单动卡盘装夹工作过程中，采用百分表进行内孔表面的找正。

2．划线找正装夹法

先用划针画出要加工表面的位置，再按划线找正工件在机床上的位置并夹紧。图2-3所示为在牛头刨床上按划线找正装夹。划线找正的定位精度不高，主要用于批量小、毛坯精度低及大型零件的粗加工。

3．夹具装夹法

此法是用夹具上的定位元件使工件获得正确位置的一种方法。这种方法安装迅速方便，定位精度较高而且稳定，生产率较高，广泛用于成批和大量生产加工中。