【机械设计】加工零件时，到底是先夹紧还是先定位，一文搞懂
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夹具说到底就是：定位与夹紧，目的只有一个：不变形
”
这是业界人士们总结夹具设计时的概括，但事情远不是如此简单，我们在接触各种方案的过程中都发现初步设计总会有一些定位、夹紧没有很好解决，如此一来，再具创新性的方案都会失去实用意义，了解定位与夹紧基础知识，才能从根本上保证夹具设计与加工方案的完整性。
定位器知识
一、从工件侧面进行定位的基本原则
从工件侧面进行定位时，和支撑器同样，3点原则是最基本的原则。这和支撑器的原则是一样的，称之为3点原则，是从“不在同一直线上的3个点确定一个平面”这个原则衍生而来的。4个点中，3个点能决定一个面，所以总共可以决定4个面，但是不管如何定位，要使第4点在同一平面内是相当困难的。
▲3点原则
例如使用4个固定高度的定位器时，只有某处的3个点能接触到工件，余下的第4点没有接触到工件的可能性还是很大的。
所以，配置定位器时，一般都以3个点为基准，并且尽可能增加此3点之间的距离。
另外，定位器配置时，需要事先确认施加加工负荷的方向。加工负荷的方向也就是刀柄/刀具的行进方向，在进刀方向的末端配置定位器，可以直接影响到工件整体精度。
一般在工件毛坯面定位时，使用螺栓型可调节的定位器、在工件加工面定位时，使用固定型(工件接触面经过研磨)定位器。
二、从工件孔定位的基本原则
利用工件前工序中加工完的孔进行定位时，需要使用有公差的销子进行定位。通过工件孔的精度与销子外形的精度配合，根据配合公差进行组合，可以使定位精度达到实际需求。
此外，在使用销子定位的时候，一般一个使用直柱销另一个使用菱形销，那么这样装拆工件就会变得比较方便，很少会出现工件与销子卡死的情况。
▲使用销定位
当然，也可以通过调整配合公差，使两个销子都使用直柱销也是可以的。为了更精准的定位，通常使用一个直柱销和一个菱形销是最有效的。
使用一个直柱销和一个菱形销的情况时，通常菱形销的配置方向（与工件接触处）的连线与直柱销和菱形销的连线垂直成 90°，这样的配置方式是为了角向定位（工件回转方向）。
夹紧器的相关知识
一、夹紧器的分类
根据夹紧方向，一般分为以下几类：
接下来，让我们来看一下各种夹紧器的特点。
1、从上方压紧的夹紧器
从工件上方进行压紧的夹紧器夹紧时的变形量最少，且工件加工中最稳定，所以在一般情况时，最先考虑的就是从工件的上方进行夹紧。从工件上方压紧的夹具最常见的就是手动机械式的夹具。例如下图被称之为“松叶式”的夹紧器。压板、双头螺栓、千斤顶、螺母组合而成的夹紧器称之为“松叶式”夹紧器。
另外，可以根据工件形状，选择不同形状的压板对应各种不同形状的工件。
松叶式夹紧器夹紧时的扭矩和夹紧力的关系，可以通过螺栓的推进力进行计算。
从工件上方进行夹紧的夹紧器除了松叶式夹紧器以外，还有以下类似的夹紧器。
2、从侧面进行夹紧的夹紧器
本来，从上方夹紧工件这种夹紧方式是精度最稳定的、工件的加工负荷也是最小的。但是工件上方需要加工，或者从工件上方夹紧并不是很合适等的各种情况，导致不能从工件上方进行夹紧时，可以选择从工件侧面进行夹紧。但是工件相对来说从侧面进行夹紧时会产生一个上浮的力，如何消除这个力，是必须要在设计夹具时注意的。
从侧面进行夹紧的夹紧器也有像上图所示，在侧面产生推力的同时，有一个斜向下的力，这种夹具就可 以有效避免工件上浮。
从侧面进行夹紧的夹紧器还有以下类似的夹紧器。
3、从下拉紧工件的夹紧器
薄板型工件在加工上表面的时候，不仅不能从上方进行夹紧，从侧面压紧也不合理，只能从下方拉紧工件的方法才是合理的夹紧方式。从下方拉紧工件时，如果是铁材质的工件，通常可以使用磁铁类夹紧器。非铁材质类的金属工件时，一般可以使用真空吸盘的方式进行拉紧。
以上 2 种情况，夹紧力的大小和工件和磁铁或真空吸盘的接触面积的大小成正比。如果加工小工件时的 加工负荷太大，这样加工效果会不怎么理想。
另外，使用磁铁或真空吸盘时，与磁铁和真空吸盘的接触面需要打到一定的光滑度才能够安全、正常地使用。
4、利用孔夹紧的夹紧器
使用 5 轴加工机进行多面同时加工或者模具加工时，为了防止夹具和工具对加工造成影响，一般会选择使用孔夹紧的方式是比较合适的。与从工件上方进行夹紧和侧面进行夹紧的方式相比，利用孔夹紧的方式对工件产生的负荷更小，可以有效方使工件变形。
▲利用孔直接进行加工
▲设置拉钉进行夹紧
二、预夹紧
以上主要都说的是工件夹紧方面的夹具，如何提高操作性、提高操作性使用预夹紧也是至关重要的。在底座上垂直设置工件的时候，工件由于重力原因会向下落。这时候就必须用手一边按住工件一边操作夹紧器。
▲预夹紧
工件如果是大重量或者多数个同时装夹时，操作性会大幅度下降，装夹时间也很长。这时候使用这种弹簧类预夹紧产品，就能使工件在保持不动的状态下操作夹紧器，大幅度提升操作性、减少工件装夹时间。
三、选择夹紧器时的注意事项
在同一个工装内使用多种类的夹紧器时，夹紧&放松用的工具请务必统一。例如下左图，利用多种工具扳手进行夹紧操作时，操作人员的整体负担会变大，并且工件整体的装夹时间也会变长。例如下右图，把工具扳手统一、螺栓尺寸也统一，方便现场操作人员。
▲工件装夹的操作性
另外，配置夹紧器的时候，需要尽可能的考虑到工件装夹的操作性。如果装夹的时候工件需要倾斜装夹的话，这样操作性就很不方便，在设计夹具工装的时候需要避免产生这种情况。
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