一文了解裝夾方式對(duì)零件加工精度的影響

在機(jī)械加工中，工件在開始加工前，首先必須使工件在機(jī)床上或夾具中占有某一正確的位置，這個(gè)過程稱為定位。為了使定位好的工件不會(huì)在切削力的作用下發(fā)生位移，使其在加工過程始終保持正確的位置，還需將工件壓緊夾牢，這個(gè)過程稱為夾緊。定位和夾緊的整個(gè)過程合起來稱為裝夾。

本文對(duì)常見的裝夾方式大致概括為夾、頂、壓、抱、撐、拉、擠、吸和粘等幾種，并從這幾個(gè)方面，談?wù)勂鋵?duì)加工精度的影響。

（1）夾：即卡盤上卡爪的夾、撐和平口鉗的夾持，此類裝夾方式最為常見。當(dāng)裝夾位置在不易變形處，對(duì)零件加工精度影響不大；但當(dāng)裝夾位置在薄壁、易變形處，則對(duì)加工精度影響很大。對(duì)精度較高的零件，即使有熱處理工序，也只能減小而很難消除裝夾應(yīng)力對(duì)加工精度的影響。對(duì)于回轉(zhuǎn)體類零件，主要影響的是圓度、圓柱度，用千分表、千分尺很容易檢測(cè)到卡爪裝夾的位置。對(duì)于薄板類零件，主要影響的是平面度、平行度。（2）頂：即常見的一夾一頂或兩頂加工。此類裝夾方式只要把頂尖孔精度做好，就比較容易加工出精度高的零件。但對(duì)于細(xì)長(zhǎng)桿類零件，有時(shí)就必須安裝中心架、跟刀架等。（3）壓：即采用壓板或螺釘壓緊的辦法。此類裝夾方式也很常見，主要是加工好定位基準(zhǔn)面的平面度，就容易加工出精度高的零件。但此類裝夾方式，要求定位、壓緊處剛性較好，不易引起零件變形；對(duì)定位面、壓緊位置的選擇、零件結(jié)構(gòu)等有一定的要求。（4）抱：即扇形軟爪或開口胎的抱、撐（見圖1）。此類裝夾方式在車削加工中尤為常見，主要是針對(duì)薄壁回轉(zhuǎn)體類零件。原理都一樣，就是盡可能利用胎具大的面接觸替代卡爪直接裝夾的線接觸，來減少薄壁處的變形。它們對(duì)薄壁處圓度和圓柱度影響很小。用扇形卡爪調(diào)頭加工零件，可以達(dá)到同軸度φ0.01mm的精度，開口胎則要稍差一些；但是對(duì)于高精度零件，不建議采用此種辦法。此類裝夾方式有兩點(diǎn)局限性。一是要盡可能使用手動(dòng)卡盤依靠操作人員經(jīng)驗(yàn)控制夾緊力。由于夾緊力小，在加工過程中就必須嚴(yán)格控制吃刀量；二是零件尺寸稍有變化就必須重新加工胎具，而很難改制，浪費(fèi)較大。（5）撐：即開槽脹胎撐內(nèi)孔（見圖2）。此類裝夾方式也主要是針對(duì)壁很薄、無法采用心軸、壓板壓緊裝夾方式的回轉(zhuǎn)體類零件。胎具先加一定的預(yù)緊力，兩頂加工脹胎外圓（與工件內(nèi)孔相配，間隙不要過大），達(dá)到較好的圓柱度；將加工好內(nèi)孔的零件裝上，擰螺母使脹胎向左移動(dòng)時(shí)外圓脹大，達(dá)到撐緊工件的目的，然后兩頂輕車外圓即可。此類裝夾方式加工，一是零件的端面無法做可靠定位，加工精度一般也都不會(huì)太高，但壁能夠加工的很薄；二是對(duì)操作人員經(jīng)驗(yàn)有一定的要求，要注意控制好脹緊力。（6）拉：即用拉桿或螺釘、螺紋胎具拉緊工件（見圖3）。此類裝夾方式主要針對(duì)加工處或壓緊處剛性不是很好、易變形或不易壓緊的高精度零件。此種方式要求安裝定位面的平面度比較好。底面通過螺釘拉緊后，加工部分處于相對(duì)自由的狀態(tài)，這樣在加工過程中就能夠使應(yīng)力得到較為充分的釋放，從而得到較高精度的工件。若采用壓板壓緊方式（見圖4）：在理想狀態(tài)下，應(yīng)該是壓板后端墊塊與工件壓板槽共面，壓板壓緊后，工件就只受到向下的力。而實(shí)際狀態(tài)往往是，壓板后端墊塊會(huì)略高于工件壓板槽面，壓板壓緊后，工件不但受到向下的軸向力F1，還有徑向力F2（見圖5）。由于有外界施加的力，并且在加工過程中又無法充分釋放應(yīng)力，所以就會(huì)對(duì)加工精度造成一定的影響（這種影響在精度不太高的加工中是反應(yīng)不出來的）。（7）擠：即壓板側(cè)面逼近。此類裝夾方式，主要是加工剛性不足的板料。將四周墊塊處于與工件接觸但不受水平力的狀態(tài)后，壓緊墊塊（見圖6）。工件這時(shí)沒有受到垂直方向的外力限制，而是處在一種相對(duì)自由的狀態(tài)下。在這樣的狀態(tài)下反復(fù)輕鏜銑兩大面，能夠使加工應(yīng)力得到較為充分的釋放，所以加工后工件變形就較小（主要是垂直方向由于切削力的影響會(huì)有微小的變形），平面就能夠得到較高的精度（平面度、平行度）。（8）吸：即磁力吸盤及真空吸盤吸住工件。磁力吸盤吸附工件的裝夾方式，最常見的就是平面磨床。但是這種裝夾方式有一定的局限性。一是材料必須顯磁性，能夠被吸?。欢枪ぜ傂砸容^好，這樣加工出來的平面幾何公差才能好。如果是薄板類剛性較差的零件，那么加工出來就只能保證兩大面等厚，而無法保證平行度、平面度。真空吸盤吸附工件，也仍然存在一定局限性，一是對(duì)零件結(jié)構(gòu)有一定要求，能有吸附的位置而且不漏氣；二也要求工件剛性比較好，否則加工出來就只能保證兩大面等厚，而無法保證平行度、平面度；三是定位面必須平面度、表面質(zhì)量好，這樣才能吸附上、吸附牢靠。（9）粘：即用膠或蠟粘住工件。此類裝夾方式，主要是針對(duì)薄板類零件的加工。薄板零件一般的裝夾方法就是鉗口夾緊或四周壓板壓緊。薄板零件在銑削加工過程中產(chǎn)生的切削力和熱應(yīng)力會(huì)使工件產(chǎn)生變形和熱膨脹，從而有向外伸展的趨勢(shì)，但是由于臺(tái)虎鉗鉗口或四周壓板的作用使工件不能自由的實(shí)現(xiàn)該方向的伸展，只能向上凸起，因此使工件在厚度方向的加工尺寸不一致，特別是中心部位被切除的更多些。粘的辦法主要是利用粘接作用使工件固定在平板上，使工件能夠承受剪切力和剝離力，在加工過程中使工件在垂直方向上也不能發(fā)生位移，從而獲得一致的加工厚度尺寸。工件由于沒有受到附加的外力限制，而能夠在變形時(shí)處在一種相對(duì)自由的狀態(tài)下，使加工應(yīng)力得到充分的釋放，所以加工后工件變形就較小。但