可重复使用的组合夹具系统及其元件结构

组合夹具是由可循环使用的标准夹具零部件或专用零部件组装成易于连接和拆卸的夹具。它是在夹具完全模块化和标准化的基础上，由一整套预先制造好的标准元件和组件，针对不同工件对象迅速装配成各种专用夹具，这些夹具元件相互配合部分的尺寸具有完全互换性。夹具使用完毕，再拆散成元件和组件，因此是一种可重复使用的夹具系统，如图 4.23所示为专用夹具和组合夹具的使用过程。

图4.23　夹具使用过程

通常组合夹具具有显著的技术经济效益，符合现代生产的要求，主要表现在以下四个方面：缩短生产准备周期；降低成本，由于元件的重复使用，大大节省了夹具制造工时和材料，降低了成本；保证产品质量；扩大工艺装备的应用和提高生产率。

组合夹具也有缺点，它与专用夹具相比，体积庞大、质量较大。另外，夹具各元件之间都是用键、销、螺栓等零件连接起来的，连接环节多，手工作业量大，也不能承受锤击等过大的冲击载荷。

组合夹具按元件的连接形式不同，分为两大系统：一为槽系，即元件之间主要靠槽来定位和紧固；二为孔系，即元件之间主要靠孔定位和紧固。每个系统又分为大、中、小、微 4个系列。

1.槽系组合夹具

槽系组合夹具就是指元件上制作有标准间距的相互平行及垂直的T形槽或键槽，通过键在槽中的定位，就能准确决定各元件在夹具中的准确位置，元件之间再通过螺栓连接和紧固。如图4.24所示为槽系组合夹具结构。

图4.24　槽系组合夹具结构

通常来讲，槽系组合夹具元件可分为8类，即基础件、支承件、定位件、导向件、压紧件、紧固件、辅助件和合件，如图4.25所示。各类元件的功能分别说明如下。

图4.25　槽系组合夹具元件

基础件用作夹具的底板，其余各类元件均可装配在底板上，包括方形、长方形、圆形的基础板及基础角铁等。支承件从功能看也可称为结构件，和基础件一起共同构成夹具体，主要用作不同高度的支承和各种定位支承需要的平面，支承件上开有 T 形槽、键槽、穿螺栓用的过孔，以及连接用的螺栓孔，用紧固件将其他元件和支承件固定在基础件上，连接成一个整体。定位件主要功能是用作夹具元件之间的相互定位，如各种定位键以及将工件孔定位的各种定位销、菱形定位销，用于工件外圆定位的V形块等。导向件是用作加工孔的导向，如各种撞套和钻套等。压紧件主要功能是将工件压紧在夹具上，如各种类型的压板。紧固件包括各种螺栓、螺钉、螺母和垫圈等。辅助件不属于上述6类的其他元件，如连接板、手柄和平衡块等。合件是指由若干零件装配成的有一定功能的部件，它在组合夹具中是整装整卸的，使用后不用拆散，这样，可加快组装速度，简化夹具结构。合件按用途可分为定位合件、分度合件、夹紧合件等。(www.xing528.com)

应该指出的是，虽然槽系组合夹具元件按功能分成各类，但在实际装配夹具的工作中，除基础件和合件两大类外，其余各类元件大体上按主要功能应用，在很多场合，各类元件的功能都是模糊的，只是根据实际需要和元件功能的可能性加以灵活使用。因此，同一工件的同一套夹具，因不同的人可以装配出各式各样的夹具。

组合夹具的拼装和使用几乎都是手工作业，因此，它也是手动夹具的一种，其应用举例见如图4.26所示。其中图（a）是弯管对接用的组合夹具，用它来保证弯管对接时的方位和空间几何形状；图（b）是轴头与法兰对接用的组合夹具，轴头与法兰的对中由夹具来保证。

图4.26　组合夹具元件

2.孔系组合夹具

孔系组合夹具是指夹具元件之间的相互位置由孔和定位来决定，而元件之间用螺栓或特制的定位夹紧销栓连接。如图4.27所示为孔系组合夹具常见结构。

孔系组合夹具元件之间相互位置是由孔和销来决定的，设计时为了准确可靠地决定元件相互空间位置，采用了一面两销的定位原理，即利用相连两个元件上的两个孔，插入两根定位销，来决定其位置，同时再用螺钉将两个元件连接在一起。对于没有准确位置要求的元件，可仅用螺钉连接。部分孔系元件上有网状分布的定位孔和螺纹孔。如果采用特制的夹紧销栓连接，基础件和定位件上也可以省去螺纹孔。每个销栓的夹紧力可达 50 kN，剪切力为 250 kN 松开时，反向旋转销栓的滚花螺母，钢珠自动缩回销栓内部，这时销栓即可拔出。销栓上的O形圈可防止旋紧时销栓跟着转动，便于单手操作。一个销栓同时完成定位和夹紧功能，一件多用。根据使用场合的不同，销栓的形状和长度有多种规格可供选择。

图4.27　组合夹具元件

孔系组合夹具元件大体上可分成6类，即基础件、结构支承件、定位件、夹紧件、合件和静件。与槽系组合夹具相同，孔系组合夹具中多数元件的功能也是模糊的，结构件和夹紧件可以作定位件，定位件也可以作结构件，可根据实际需要和元件功能的可行性加以灵活使用。

焊接生产中使用的组合夹具可以采用机械加工使用退役下来的或低精度的组合夹具。这是因为除了一些精密焊件外，多数焊件要求的装配精度和焊接精度均低于机械加工的精度，使用这些退役或低精度的元件，完全可以满足产品质量的要求，而且比较经济。

此外，要针对焊装夹具的结构特点来设计组合夹具。焊装夹具由基础支承部件、定位件、夹紧件、辅助件和控制系统5个部分组成。其中基础支承部件、定位件、夹紧件是夹具结构设计的主要内容。基础支承部件包括方形基础、圆形基础、支架、基础角铁。定位件包括定位销、挡铁、平面定位板、曲面定位板等。夹紧件包括螺旋夹紧机构、杠杆夹紧机构、铰链夹紧机构、复合夹紧机构等。

焊装夹具柔性化结构设计的关键是对焊装夹具零部件进行标准化、模块化、通用化、系列化，以及采用可调式结构设计，这也是焊装夹具开发和研究的一个方向。