确保夹具精度的5大实证工艺方法

夹具设计中的疑难

1. 不知如何制造设计的夹具。
2. 夹具图纸提出的位置精度和尺寸精度，用何种手段保证实现。
3. 夹具单件制造，按常规产品设计流程带来夹具精度的无尽麻烦。
4. 精度保证方法是解决夹具设计问题的首要途径。

夹具制造工艺特殊性

使用夹具首要目的：保证机加工零件的尺寸（形状）精度和位置精度。

工件制造精度因素：除机床和刀具因素外，机床夹具必须满足设计精度要求。

传统夹具制造工艺：绝大多数仍用装配调整法。此工艺像普通机械制造，所有零件按零件图制造后装配。最终夹具精度靠试图调整或磨削某部件位置或尺寸来实现。

传统夹具制造缺点：从实际应用看，难满足装配图各项尺寸形位公差要求。

因此，为保证夹具制造精度，必须采用特殊工艺方法。以下5种工艺方法确保刀具夹具精度。

1. 成组加工法

方法定义：

指加工夹具元件时，同时加工多个元件上相同结构要素。这些结构要素通常为几何尺寸或截面形状、及彼此相对位置。相同加工条件易保证夹具零件质量和互换性，从而提高夹具整体制造精度。

方法分类：

按不同制造方法，成组加工可分为“配对加工”和“镜像加工”两种具体工艺方法。

配对加工：

指夹具中所有配对零部件通过“配对磨削”、“配对镗削”、“配对钻削”、“配对绞削”等方式成对加工，以消除工件间尺寸误差和位置偏差。

实际应用： 定位销准备、导向孔镗削、轮廓块磨削等。

镜像加工法：

指某些结构对称的夹具零部件，可用对称面为界，先加工双倍长度、加等量余量的工件，再沿对称面切开，加工后利用镜像原理组合两对称件，消除对称误差。

案例

V型定位块功能设计中，具有自动找正功能，两工作斜面对称精度要求极高。传统V型块制造一般为整体制造。两斜面最终精加工常在平面磨床上用精密正弦夹具和V型导磁铁完成。但此加工法很难保证V型对称达到理想状态。

实际应用：

用镜像加工法时，先将V型块制成图(a)所示半成品单体，沿对称面切开，加工螺丝孔，再按图(b)定向用键和连接螺栓装配成组合式V型块。

工艺特点：

不需高精度机床，仅借助普通机床，V型块对称性即可达极高精度。

主要用途：

用于对称结构或多件重复的夹具元件制造。

2. 就地加工法

方法定义：

利用夹具机床切削功能加工另一零件，消除彼此位置误差，保证各零件占据理想位置，提高夹具制造精度。

工艺特点：

利用夹具机床进行最终加工以保证夹具精度。

主要用途：

用于夹具定位元件加工过程，及机床装配中确保机床最终精度。

典型应用：

磨床磨外圆轴类夹具和磨内孔夹具、车床芯轴夹具、铣床工作台、平面磨床电磁吸盘。

工艺优势：

消除夹具制造、装配、安装误差，最终获得极高精度。

使用条件：

就地加工法，仅具备就地加工条件的机床可用。

图样设计：

设计师要求用此工艺设计夹具时，应在夹具总图注明“按图样尺寸预留精加工余量，最终在机床上加工”。

3. 对齐固定法

先对齐后固定法通常使用通用测量工具。

应用实例：

V型定位块对齐固定，ν型固定块上的定向键定位槽和螺栓安装孔已加工。

工艺过程：

用百分表对齐芯轴上母线和测量母线，使芯轴平行于定向键面（T型槽侧）和夹具安装基准面。对齐过程需反复调整磨削。对齐完成后拧紧螺丝，钻铰固定销孔，压入固定销。

工艺特点：

对齐精度取决于工人技能水平、测量工具精度和测量基准精度。

4. 过渡基准法

夹具设计中常遇到要求较高的斜孔和倾斜面。受加工设备限制，斜孔和倾斜面须置于垂直或水平位置以便加工。

因测量技术难度，加工中无法直接测量控制其尺寸。故需设工艺基准孔作为过渡基准，将需控制的设计尺寸转化为可直接测量或控制的工艺尺寸。通过控制转化后的工艺尺寸，间接保证工件设计尺寸要求。此工艺方法称过渡基准法，在夹具制造实践中广泛应用。

如上图所示，在保证尺寸h和K前提下，只要保证刀块工作面到工艺基准孔O轴线X的距离，即可保证长边尺寸L的加工要求。

此外，卧式镗床加工大型镗模时，以工艺基准孔为过渡基准是常用的有效工艺方法。

用此法，镗模整体装配后，可从镗模两端依次加工同轴度要求较高的导向孔。卧式镗头加工一端模板导向孔后，用立式镗头在模板两端加工两工艺基准孔。工艺基准孔中心应垂直相交已加工导向孔中心线。

镗模翻面，工艺圆柱销装入工艺基准孔，百分表装在立式镗头上，移动横梁前后校正两端工艺圆柱销中心位置。校正固定后，可加工端部模板导向孔。因夹具整体装配后加工，此法能保证高同轴度。

5. 装配加工法

设计要求：

钻套内孔φd1中心轴线对安装基准面A的垂直度，V型定位块中心平面的位置精度。

工艺过程：

在坐标镗床上，对齐V型定位块中心平面，装配后拧紧蝶形螺母，镗削钻模上钻套底孔。

工艺特点：

依靠坐标镗床精度，直接保证夹具所需位置精度。是保证钻套中心轴线与夹具安装基准面垂直度最有效方法。钻镗夹具用的导套底孔均用此工艺方法加工。

设计要求：

两V型块位置由高度尺寸H和水平尺寸L确定，两定向键侧面用基准B表示。夹具设计要求两V型块定位面必须与工件全接触，同时保证两平行度要求。

工艺：

为保证H、L和两平行度，制夹具时可先将两V型块做成毛坯，留足磨削余量的半成品，将V型块装配到夹具体上。锥销同时固定V型块和夹具体。

在工具磨床或导轨磨床上，以A、B为定位基准，磨削V型块90°倾斜面，满足H、L和两平行度公差要求。

注意事项

1. 应用装配加工法进行夹具设计制造时，必须熟悉装配加工法制造工艺特点，在结构设计、尺寸形位公差标注、夹具零件加工、技术条件制定等各方面满足此要求。
2. 相比传统夹具设计，装配加工法制造的夹具在图样设计上有巨大差异。应有四种设计图样：夹具装配图、夹具导向结构（如钻套、镗套等）装配图、加工图、夹具导向元件预装配图（即半成品图）、夹紧机构和夹紧细节图。
3. 同时使用这四种图样的目的是防止夹具制造部门仍用制造零件、装配组件、调整精度的工艺路线制造夹具，从而指导和约束整个夹具制造过程。