数控机床工（gōng）装夹具的合理选择及应用

机械加工按生产批量可分为两（liǎng）大类：一类是单（dān）件、多品种、小批量（liàng）（简称小批量生产）；另一类是少品种、大（dà）批量（简称大（dà）批量生产）。其中前（qián）者（zhě）大约占到机械加工总产值（zhí）的70~80%，是机械加工的主体。
    同样一款机床，为何（hé）生（shēng）产效率却（què）相差好几倍（bèi）？得出的结论是（shì）：数（shù）控机床选（xuǎn）用的夹具不合（hé）适（shì），从而使数控机床的生（shēng）产效率大幅降（jiàng）低。 为大家详细介绍数（shù）控机（jī）床夹具（jù）的合理选择及应用。 SHAPE \* MERGEFORMAT
   如何提高数控机（jī）床（chuáng）利用率？通过技术分析，夹具的使用有很（hěn）大的关（guān）系。据（jù）不完全统（tǒng）计，国内（nèi）企业数控机床选用夹具不（bú）合理的比（bǐ）例高达50%以上。至2010年底，中国数控机床保有（yǒu）量（liàng）近一百万（wàn）台，也就是（shì）说有50万（wàn）台以上的（de）数控机（jī）床由于夹具（jù）选择不合（hé）理或（huò）应用不当，而出现了“窝工（gōng）”现象；从另（lìng）外一个角度来讲，在数控（kòng）机床（chuáng）夹具的（de）选择与应用（yòng）上（shàng）大有文章可（kě）做，因为其中蕴含着可（kě）观的潜在经济效益。
   小批量（liàng）生产周期﹦生产（准备/等待）时间+工件加工时间。由于小批量（liàng）生产“工件加工时间”很（hěn）短，因此“生产（准（zhǔn）备/等（děng）待）时（shí）间”的长（zhǎng）短对于加工周期有着至关重要的影响（xiǎng）。要想提高生产效率（lǜ），就必须想办（bàn）法缩短生产（准备/等待）时间。

一、小批量生产可优先考虑的（de）数控机床夹（jiá）具：

【组（zǔ）合夹具】

组合夹具又称为“积木式夹（jiá）具”，它由（yóu）一（yī）系列经过（guò）标准化设计、功能各异（yì）、规格（gé）尺寸（cùn）不同（tóng）的机床夹具元件组成（chéng），客户可以根据加工（gōng）要求（qiú），象“搭（dā）积木”一样，快速拼装出各（gè）种类型的机床夹具（jù）。由（yóu）于组（zǔ）合夹（jiá）具省去了设计（jì）和（hé）制造专用夹具时间，极大地缩短了生产准（zhǔn）备（bèi）时间（jiān），因而有效地缩短（duǎn）了小批量（liàng）生产周期，即提高了生产效率。另外，组合夹具还具有定位（wèi）精度高、装夹柔性大、循环重复（fù）使用、制造节能节材、使用成本低廉等优点（diǎn）。故小批量加工，特别是产品（pǐn）形（xíng）状较为复杂时可优先考虑使用组合夹具（jù）。

【精（jīng）密组合平口钳】

精密组（zǔ）合平口钳实际上属于组合夹具中（zhōng）的“合件”，与其它组合夹具元件相（xiàng）比其通用性更强（qiáng）、标准化程度更高、使（shǐ）用更简便、装夹更可靠（kào），因此（cǐ）在 范（fàn）围（wéi）内（nèi）得到了广泛的（de）应用。

精密（mì）组合平口钳具有快速安装（zhuāng）（拆卸）、快速装夹（jiá）等优点，因此可以缩短生产准备时间（jiān），提（tí）高小批量（liàng）生产效（xiào）率。

目前 上常用的精密组合平口钳的装夹范围一般在1000mm以（yǐ）内，夹紧力一般在5000Kgf以（yǐ）内。

需要注（zhù）意的是，这里（lǐ）所（suǒ）说的精（jīng）密组合平口钳并不（bú）是老（lǎo）式机加虎（hǔ）钳，老式机加虎（hǔ）钳功能单（dān）一、制造精度低、无（wú）法成组使用（yòng）、使用寿命短，不适宜在数控机（jī）床、加工中心（xīn）上使用。这里（lǐ）所说的精密组（zǔ）合平口钳是起源于欧美（měi）等工业发（fā）达（dá）国（guó）家，专门针对数控机（jī）床、加工中（zhōng）心特点所设计的一系（xì）列新型平口钳，此类产品具有（yǒu）装夹柔性大（dà）、定（dìng）位精度高、夹紧快速（sù）、可成组使用等特点，特别适合数（shù）控（kòng）机（jī）床、加工中心使用。

【电（diàn）永磁夹具】

电永磁夹具是以钕铁硼等新（xīn）型永磁材（cái）料为磁力源，运用现代磁路（lù）原理而设计出来的一种新型夹具。大量的机（jī）加工实践表明（míng），电永磁夹具可以（yǐ）大幅提高数控机床、加工中心的综合加工效能。电（diàn）永磁夹具的（de）夹紧与（yǔ）松开过程只需（xū）1秒左（zuǒ）右，因此大幅缩短了装夹时间；常规机床夹具的定位元件和夹紧元件占用空间较大，而电永磁夹具没有（yǒu）这些（xiē）占用空间的元（yuán）件，因此与（yǔ）常（cháng）规（guī）机床夹具相（xiàng）比，电永磁夹具的装夹（jiá）范围更大，这（zhè）有利于充分利用数控机床的工作台和（hé）加工行程，有（yǒu）利于提高数（shù）控机床的（de）综（zōng）合加工效能。电永（yǒng）磁夹具的吸力一般（bān）在15~18Kgf/c㎡，因此一定（dìng）要 吸力（夹紧力）足够抵抗切削力（lì），一般（bān）情况下，吸附面积不应（yīng）小（xiǎo）于30 c㎡，即夹紧力不小于450Kgf。

二、大批量加工宜选用的数（shù）控（kòng）机床（chuáng）夹具

大批量加工周期＝加工/等（děng）待时间（jiān）＋工件加工时间＋生（shēng）产准备时间。“加工/等待时间”主要包（bāo）括（kuò）工件装夹和更（gèng）换刀具（jù）的时间。

传统的（de）手动机床（chuáng）夹具“工件装夹时间”可达到大批量加工周期的10~30%，这样（yàng）“工件装夹”就成为了影响生产效率的（de）关键性因素，也是（shì）机床夹具“挖潜”的重点对（duì）象。故此大批量加工宜采（cǎi）用快速定位（wèi）、快速夹（jiá）紧（jǐn）（松开）的专用夹具，可优先（xiān）考（kǎo）虑以下三类机床夹（jiá）具。

【液压/气动（dòng）夹具（jù）】

液压/气动夹具是（shì）以油压（yā）或气压作为动力源（yuán），通过液压元件或气动（dòng）元件来实现对（duì）工件的定（dìng）位、支承与（yǔ）压紧的专用（yòng）夹具。液压（yā）/气动夹具可以准确快速地确定工件与机床、刀具之间的相互位（wèi）置，工件的位置精度由夹（jiá）具 ，加工（gōng）精度（dù）高；定位及（jí）夹紧过程（chéng）迅速，极大（dà）的节（jiē）省了夹紧（jǐn）和释放工件的（de）时间；同时具有结（jié）构紧凑、可多（duō）工位（wèi）装夹（jiá）、可（kě）进行高速重切削，可（kě）实现自动化控制等优点。液压（yā）/气动（dòng）夹具的上述优点，使之特别适宜在数控机床、加工中心、柔性生产线使用，特别适合（hé）大批量加工。   

【电永磁夹具】

电永磁（cí）夹具所具有的快速（sù）夹紧、易（yì）实现多工位装（zhuāng）夹、一次装夹可多面加工、装（zhuāng）夹平稳可靠、节能环保、可实（shí）现自（zì）动化（huà）控制等优点。与常规（guī）机床夹具相比，电永磁夹具可以（yǐ）大幅缩短（duǎn）装夹时间，减少装夹次数，提高装（zhuāng）夹效率，因（yīn）此不仅适（shì）用于小批（pī）量生产（chǎn），亦适用于大批量（liàng）生产。 

【光面夹具基座】

光面夹（jiá）具基座在（zài）国内应用还不是（shì）很多，但在（zài）欧美等工业（yè）发达国家（jiā）应用（yòng）很广泛。它实际上（shàng）就是经过精加工的夹具基体精毛坯（pī），元件与机床定（dìng）位连接部分和零件在夹具上的定位面已经精（jīng）加工完毕。用户可（kě）以根据自己的实际（jì）需要，自行加工制作专（zhuān）用夹具（jù）。

光面夹具基座可以有效缩短制（zhì）造专用夹具的周期，减少（shǎo）生产准备时间，因而可以从总体（tǐ）上（shàng）缩（suō）短大批量（liàng）生（shēng）产的周期，提高生产效率；同时可以降（jiàng）低专用（yòng）夹具的制造成本。因此光面（miàn）夹具基座特别适合（hé）周期（qī）较紧的大批量生产。

三、数（shù）控机床夹具的使用

  合理使用（yòng）夹具，挖掘（jué）设备潜能（néng）经验表明，为（wéi）了提高数控（kòng）机床加工（gōng）效能，仅（jǐn）仅“选（xuǎn）对”数控机床夹具还是（shì）不够的，还（hái）必须在“用好”数控机床夹具上下功夫。

下面（miàn）介绍三种常用的（de）方（fāng）法：

【多工位（wèi）法】

多（duō）工位法的基本原（yuán）理：通过（guò）一次装夹多个（gè）工件，达到缩（suō）短单（dān）位装夹时（shí）间，延长刀具有效切（qiē）削时间的目的。

多工位夹具即拥有多个（gè）定位夹紧位置的夹具（jù）。随着数控机床的发展和用户提高生产效（xiào）率的（de）需要，现在（zài）多工位夹具的应用越来越多。在液（yè）压/气动夹具、组（zǔ）合夹具、电永磁夹具和精密组合平口钳的（de）结构设计中多工位设计越（yuè）来越普遍。

【成组使用法】

将相同的几个夹具（jù）放（fàng）在（zài）同一工作台使用（yòng），同样可以实现“多工位”装夹的目的。

这种方法所涉及的夹具一般（bān）应经过“标准化设计、高精度制造”，否则（zé）难以达（dá）到数控机床工序加工的要（yào）求。

成组使用（yòng）法可以充分（fèn）利用数（shù）控机床行程，利于机（jī）床传动部（bù）件的均衡磨损；同（tóng）时相关（guān）夹具可（kě）独立使用，实（shí）现多件（jiàn）装夹，又可联合（hé）使（shǐ）用，实现大规格工件装夹。

【局部快换法】

局部快换法是通过对数控机床（chuáng）夹（jiá）具（jù）的局部（定位元件、夹紧元件（jiàn）、对刀元件和引导元件）进（jìn）行快速（sù）更换，达到迅速改变（biàn）夹（jiá）具功（gōng）能或使用方式（shì）的（de）目的。

例如：快换组合平口钳，可以通过快速（sù）更换钳口实现装（zhuāng）夹功（gōng）能的改变，比如由（yóu）装夹方料转（zhuǎn）变成装夹棒料；也（yě）可以通过快速更（gèng）换夹（jiá）紧元件实现夹紧（jǐn）方式的改变，比如由手动夹紧转变成（chéng）液压夹紧。局部快换法（fǎ）大幅缩短（duǎn）了更换及（jí）调（diào）整夹具的时间，在小批量生（shēng）产（chǎn）中优势（shì）较为明（míng）显（xiǎn）。