裝夾方式對零件加工精度的影響

在機械加工中，工件在開始加工前，首先必須使工件在機床上或夾具中佔有某一正確的位置，這個過程稱為定位。為了使定位好的工件不會在切削力的作用下發生位移，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，這個過程稱為夾緊。定位和夾緊的整個過程合起來稱為裝夾。

本文對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，並從這幾個方面，談談其對加工精度的影響。

（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。當裝夾位置在不易變形處，對零件加工精度影響不大；但當裝夾位置在薄壁、易變形處，則對加工精度影響很大。對精度較高的零件，即使有熱處理工序，也只能減小而很難消除裝夾應力對加工精度的影響。對於迴轉體類零件，主要影響的是圓度、圓柱度，用千分表、千分尺很容易檢測到卡爪裝夾的位置。對於薄板類零件，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。但對於細長杆類零件，有時就必須安裝中心架、跟刀架等。

（3）壓：即採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；對定位面、壓緊位置的選擇、零件結構等有一定的要求。

（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，主要是針對薄壁迴轉體類零件。原理都一樣，就是儘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。它們對薄壁處圓度和圓柱度影響很小。用扇形卡爪調頭加工零件，可以達到同軸度φ0。01mm的精度，開口胎則要稍差一些；但是對於高精度零件，不建議採用此種辦法。此類裝夾方式有兩點侷限性。一是要儘可能使用手動卡盤依靠操作人員經驗控制夾緊力。由於夾緊力小，在加工過程中就必須嚴格控制吃刀量；二是零件尺寸稍有變化就必須重新加工胎具，而很難改制，浪費較大。

（5）撐：即開槽脹胎撐內孔（見圖2）。此類裝夾方式也主要是針對壁很薄、無法採用心軸、壓板壓緊裝夾方式的迴轉體類零件。胎具先加一定的預緊力，兩頂加工脹胎外圓（與工件內孔相配，間隙不要過大），達到較好的圓柱度；將加工好內孔的零件裝上，擰螺母使脹胎向左移動時外圓脹大，達到撐緊工件的目的，然後兩頂輕車外圓即可。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太高，但壁能夠加工的很薄；二是對操作人員經驗有一定的要求，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。底面透過螺釘拉緊後，加工部分處於相對自由的狀態，這樣在加工過程中就能夠使應力得到較為充分的釋放，從而得到較高精度的工件。

若採用壓板壓緊方式（見圖4）：在理想狀態下，應該是壓板後端墊塊與工件壓板槽共面，壓板壓緊後，工件就只受到向下的力。而實際狀態往往是，壓板後端墊塊會略高於工件壓板槽面，壓板壓緊後，工件不但受到向下的軸向力F 1，還有徑向力F 2（見圖5）。由於有外界施加的力，並且在加工過程中又無法充分釋放應力，所以就會對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不出來的）。

（7）擠：即壓板側面逼近。此類裝夾方式，主要是加工剛性不足的板料。將四周墊塊處於與工件接觸但不受水平力的狀態後，壓緊墊塊（見圖6）。工件這時沒有受到垂直方向的外力限制，而是處在一種相對自由的狀態下。在這樣的狀態下反覆輕鏜銑兩大面，能夠使加工應力得到較為充分的釋放，所以加工後工件變形就較小（主要是垂直方向由於切削力的影響會有微小的變形），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侷限性。一是材料必須顯磁性，能夠被吸住；二是工件剛性要比較好，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，那麼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，也仍然存在一定侷限性，一是對零件結構有一定要求，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生的切削力和熱應力會使工件產生變形和熱膨脹，從而有向外伸展的趨勢，但是由於臺虎鉗鉗口或四周壓板的作用使工件不能自由的實現該方向的伸展，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，使工件能夠承受剪下力和剝離力，在加工過程中使工件在垂直方向上也不能發生位移，從而獲得一致的加工厚度尺寸。工件由於沒有受到附加的外力限制，而能夠在變形時處在一種相對自由的狀態下，使加工應力得到充分的釋放，所以加工後工件變形就較小。但是，加工時必須使切削力和切削量非常小。

以上幾種裝夾方式，加工時可根據零件形狀及精度要求進行選擇。對於高精度零件的加工，一定要從粗加工開始就注意方式的選擇，否則裝夾應力會一直伴隨整個加工過程，影響精度要求，不論你是否做時效熱處理。