一文了解装夹方式对零件加工精度的影响

这是金属加工（mw1950pub）发布的第9825篇文章

导读

在机械加工中，工件在开始加工前，首先必须使工件在机床上或夹具中占有某一正确的位置，这个过程称为定位。为了使定位好的工件不会在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，还需将工件压紧夹牢，这个过程称为夹紧。定位和夹紧的整个过程合起来称为装夹。
本文对常见的装夹方式大致概括为夹、顶、压、抱、撑、拉、挤、吸和粘等几种，并从这几个方面，谈谈其对加工精度的影响。

（1）夹：即卡盘上卡爪的夹、撑和平口钳的夹持，此类装夹方式最为常见。当装夹位置在不易变形处，对零件加工精度影响不大；但当装夹位置在薄壁、易变形处，则对加工精度影响很大。对精度较高的零件，即使有热处理工序，也只能减小而很难消除装夹应力对加工精度的影响。对于回转体类零件，主要影响的是圆度、圆柱度，用千分表、千分尺很容易检测到卡爪装夹的位置。对于薄板类零件，主要影响的是平面度、平行度。

（2）顶：即常见的一夹一顶或两顶加工。此类装夹方式只要把顶尖孔精度做好，就比较容易加工出精度高的零件。但对于细长杆类零件，有时就必须安装中心架、跟刀架等。

（3）压：即采用压板或螺钉压紧的办法。此类装夹方式也很常见，主要是加工好定位基准面的平面度，就容易加工出精度高的零件。但此类装夹方式，要求定位、压紧处刚性较好，不易引起零件变形；对定位面、压紧位置的选择、零件结构等有一定的要求。

（4）抱：即扇形软爪或开口胎的抱、撑（见图1）。此类装夹方式在车削加工中尤为常见，主要是针对薄壁回转体类零件。原理都一样，就是尽可能利用胎具大的面接触替代卡爪直接装夹的线接触，来减少薄壁处的变形。它们对薄壁处圆度和圆柱度影响很小。用扇形卡爪调头加工零件，可以达到同轴度φ0.01mm的精度，开口胎则要稍差一些；但是对于高精度零件，不建议采用此种办法。此类装夹方式有两点局限性。一是要尽可能使用手动卡盘依靠操作人员经验控制夹紧力。由于夹紧力小，在加工过程中就必须严格控制吃刀量；二是零件尺寸稍有变化就必须重新加工胎具，而很难改制，浪费较大。

（5）撑： 即开槽胀胎撑内孔（见图2）。 此类装夹方式也主要是针对壁很薄、无法采用心轴、压板压紧装夹方式的回转体类零件。 胎具先加一定的预紧力，两顶加工胀胎外圆（与工件内孔相配，间隙不要过大），达到较好的圆柱度； 将加工好内孔的零件装上，拧螺母使胀胎向左移动时外圆胀大，达到撑紧工件的目的，然后两顶轻车外圆即可。 此类装夹方式加工，一是零件的端面无法做可靠定位，加工精度一般也都不会太高，但壁能够加工的很薄； 二是对操作人员经验有一定的要求，要注意控制好胀紧力。

（6）拉：即用拉杆或螺钉、螺纹胎具拉紧工件（见图3）。此类装夹方式主要针对加工处或压紧处刚性不是很好、易变形或不易压紧的高精度零件。此种方式要求安装定位面的平面度比较好。底面通过螺钉拉紧后，加工部分处于相对自由的状态，这样在加工过程中就能够使应力得到较为充分的释放，从而得到较高精度的工件。

若采用压板压紧方式（见图4）：在理想状态下，应该是压板后端垫块与工件压板槽共面，压板压紧后，工件就只受到向下的力。而实际状态往往是，压板后端垫块会略高于工件压板槽面，压板压紧后，工件不但受到向下的轴向力F 1，还有径向力F 2（见图5）。由于有外界施加的力，并且在加工过程中又无法充分释放应力，所以就会对加工精度造成一定的影响（这种影响在精度不太高的加工中是反应不出来的）。

（7）挤：即压板侧面逼近。此类装夹方式，主要是加工刚性不足的板料。将四周垫块处于与工件接触但不受水平力的状态后，压紧垫块（见图6）。工件这时没有受到垂直方向的外力限制，而是处在一种相对自由的状态下。在这样的状态下反复轻镗铣两大面，能够使加工应力得到较为充分的释放，所以加工后工件变形就较小（主要是垂直方向由于切削力的影响会有微小的变形），平面就能够得到较高的精度（平面度、平行度）。

（8）吸：即磁力吸盘及真空吸盘吸住工件。磁力吸盘吸附工件的装夹方式，最常见的就是平面磨床。但是这种装夹方式有一定的局限性。一是材料必须显磁性，能够被吸住；二是工件刚性要比较好，这样加工出来的平面几何公差才能好。如果是薄板类刚性较差的零件，那么加工出来就只能保证两大面等厚，而无法保证平行度、平面度。

真空吸盘吸附工件，也仍然存在一定局限性，一是对零件结构有一定要求，能有吸附的位置而且不漏气；二也要求工件刚性比较好，否则加工出来就只能保证两大面等厚，而无法保证平行度、平面度；三是定位面必须平面度、表面质量好，这样才能吸附上、吸附牢靠。

（9）粘：即用胶或蜡粘住工件。此类装夹方式，主要是针对薄板类零件的加工。薄板零件一般的装夹方法就是钳口夹紧或四周压板压紧。薄板零件在铣削加工过程中产生的切削力和热应力会使工件产生变形和热膨胀，从而有向外伸展的趋势，但是由于台虎钳钳口或四周压板的作用使工件不能自由的实现该方向的伸展，只能向上凸起，因此使工件在厚度方向的加工尺寸不一致，特别是中心部位被切除的更多些。

粘的办法主要是利用粘接作用使工件固定在平板上，使工件能够承受剪切力和剥离力，在加工过程中使工件在垂直方向上也不能发生位移，从而获得一致的加工厚度尺寸。工件由于没有受到附加的外力限制，而能够在变形时处在一种相对自由的状态下，使加工应力得到充分的释放，所以加工后工件变形就较小。但是，加工时必须使切削力和切削量非常小。

以上几种装夹方式，加工时可根据零件形状及精度要求进行选择。对于高精度零件的加工，一定要从粗加工开始就注意方式的选择，否则装夹应力会一直伴随整个加工过程，影响精度要求，不论你是否做时效热处理。

-End-

来源：《金属加工（冷加工）》2019年第4期，原标题：装夹方式对零件加工精度的影响，作者：西安科佳光电科技有限公司 高斌 本文编辑：Jacy 媒体合作: 010-88379864

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