成組夾具的主要工作原理是將工藝流程相同的加工零件進行分類成組加工，使零件達到良好的同一性和互換性比較好。在多品種小批量生產類型中，成組加工技術應用得越來越廣泛。
一、成組夾具的應用實例
以加工典型零件固定小支座為例。零件毛坯精尺寸為150mm×25.5mm×15mm，鋁材塑性和切削加工性能良好，由毛坯到零件加工完成需要在加工中心上完成銑內腔、銑斜面、銑端面孔3個工序。
圖1 固定小支座零件圖
如果用傳統的方法加工，一次只能加工1個零件，裝夾和對刀非常費時。而採用成組夾具進行加工，一次可以裝夾並加工一組相同的零件。
二、成組夾具的功能設計
為保證加工精度，首先要使工件在機床上佔有正確的位置，因此對於成組夾具而言，其功能設計需同時滿足夾具在機床上位置正確、工件在夾具上位置正確、刀具相對夾具位置準確、工件與工件之間相對位置準確這四個條件。設計時，應該根據工藝過程與定位程度來進行確定，合理選擇定位基準與夾緊力，從而保持零位定位準確。
圖2 成組夾具零件圖
2.1 夾具的結構形狀及規格大小
從夾具的使用功能看，夾具的結構形狀和規格大小要滿足結構緊湊、安裝方便、定位迅速、裝夾穩定、快速更換這幾個要求。該成組夾具由六面體和條形槽兩部分組成。六面體是夾具的基本體部分，條形槽是待加工零件放置區。基本體部分的總體尺寸為300mm×130mm×40mm，條形槽部分的尺寸為130mm×25.5-0.04mm×15mm 。設計需要保證夾具的平行度與垂直度符合要求，並且每個槽的尺寸需嚴格統一公差。
圖3 成組夾具建模
2.2 夾具的強度設計及材料選用
夾具設計的質量對生產效率、產品質量、廢品率等有著直接的影響，為此，設計時要綜合考慮夾具的實用性、經濟性和可靠性。因為零件為鋁件，塑性好且尺寸較小，工作過程受力不大且為斷續切削，因此，需要的夾緊力不大，對夾具的強度、剛度要求不高，可以選擇45鋼。
2.3 夾具和零件的固定設計
成組夾具的使用包括將夾具固定在機床上和將零件固定在夾具上兩個步驟，裝夾設計如圖4 所示，墊鐵和平口鉗將夾具和零件固定在機床的工作臺上。該固定方式最大的特點是對待加工零件的尺寸同一性要求較高，否則裝夾不緊，降低操作安全係數。
圖4 成組夾具上的多件零件
三、成組夾具的加工特點
在該零件的加工中，需要先將毛坯材料加工到一定精度，然後裝夾到成組夾具中。為了保證零件的相對位置正確，先要找到工件座標系的XYZ值，然後採用機床操作使程序按條形槽間距值偏移加工。
圖5 加工內腔示例
該加工的優點是減少加工中裝夾零件次數、裝夾難度，減少單件程序加工時間，增加虎鉗夾持面積，減短零件生產週期。缺點是對被加工零件的公差要求比較高，如果被加工的一組零件彼此之間尺寸相差過大，則不容易夾緊，容易打刀。
圖6 加工斜面與頂端孔示例
圖7 加工另一端孔示例
四、應用效果及結論
為了更好的驗證成組技術的效果，通過用普通夾具和成組夾具同時加工一組零件，比較兩者的加工用時和加工成本，得出的對比如下表。
從應用效果分析，成組夾具應用前，單個零件加工難度較大。主要表現在：零件的高度太低，需要露出鉗口太多，夾持量比較小，夾緊力度不夠。裝夾零件時很多不可控因素不能避免（機床原因，裝夾原因）可能導致零件不合格甚至報廢。逐件裝夾，逐件加工的方式裝夾時間和程序運行時間相應也會很多。成組夾具應用後，通過改進加工程序，零件生產週期縮短，加工成本降低。不過需要注意的是，成組技術是找一次基準加工多個零件，因此基準的誤差不可避免，可能不適用於精度要求極高的場合。
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