数控机床工装夹具的合理选择及应用

机（jī）械加工按（àn）生产批量可分（fèn）为两大类（lèi）：一类是（shì）单（dān）件、多品种、小（xiǎo）批量（简称小批量（liàng）生产（chǎn））；另一类是少品（pǐn）种、大批量（简称大批量生产）。其中前（qián）者大约占到机械（xiè）加工总产值的70~80%，是机械加工的（de）主体。
    同样一款（kuǎn）机床（chuáng），为何生产效（xiào）率却（què）相差好几倍？得出的结（jié）论是：数（shù）控（kòng）机床选用（yòng）的夹具（jù）不合适，从而使数控机床的生产效率（lǜ）大幅降低。 为大家详细介绍数控机床（chuáng）夹具的合理（lǐ）选择及应用。 SHAPE \* MERGEFORMAT
   如何提高数控（kòng）机床利用率？通过技术分（fèn）析，夹具的使用有很大的关系。据不（bú）完（wán）全统计，国内企业数控机床选用夹（jiá）具不合理的比例高达（dá）50%以上。至2010年底（dǐ），中国数控机（jī）床保有量近（jìn）一百万台，也就（jiù）是说（shuō）有50万台以上的数控（kòng）机床由于夹具选择不合理或应用不当，而出现了（le）“窝（wō）工”现象；从（cóng）另（lìng）外一个角（jiǎo）度来讲，在数（shù）控机床夹具的选择与应用上大有文章（zhāng）可做，因为其中蕴含（hán）着可观（guān）的潜在经（jīng）济（jì）效（xiào）益。
   小批（pī）量生（shēng）产（chǎn）周期（qī）﹦生产（准备（bèi）/等待）时（shí）间+工件加工时间。由于小批量生产“工件加工时（shí）间”很短，因（yīn）此“生产（chǎn）（准备/等待）时间”的长短对（duì）于加工（gōng）周期有（yǒu）着至关重要的影（yǐng）响。要想提（tí）高生产（chǎn）效率，就（jiù）必须想办法缩短（duǎn）生产（准备（bèi）/等（děng）待）时（shí）间。

一、小批量（liàng）生（shēng）产可优先（xiān）考（kǎo）虑的数控（kòng）机床（chuáng）夹具：

【组合夹具】

组合（hé）夹具又称为“积木式夹（jiá）具（jù）”，它由一系列（liè）经过标准化设计、功能各异、规格尺寸不同的机床夹具元件组成，客户可以根据加工要求，象（xiàng）“搭积木”一（yī）样，快速拼（pīn）装出各种类型的（de）机床夹具。由（yóu）于组合夹具省去了设计和制造专用夹具时间，极大地缩（suō）短了生产准备（bèi）时间，因而（ér）有效地缩短了（le）小（xiǎo）批量生（shēng）产周期，即提高（gāo）了生产效率。另外（wài），组（zǔ）合夹具还具（jù）有定位（wèi）精度（dù）高（gāo）、装夹柔性大、循环重复使（shǐ）用、制造节能节材、使用成本低廉（lián）等（děng）优点。故小批（pī）量加工，特别是产品形状较（jiào）为复杂（zá）时可优（yōu）先考虑使用（yòng）组合夹具。

【精密组（zǔ）合平口钳】

精密组合平口钳实际（jì）上（shàng）属（shǔ）于组合夹具中（zhōng）的“合件”，与其它组合夹（jiá）具元件相（xiàng）比其通用（yòng）性更（gèng）强、标准（zhǔn）化程度（dù）更高、使用更简便、装夹更可（kě）靠，因此在 范围（wéi）内（nèi）得（dé）到了广（guǎng）泛的（de）应用。

精密组合平口钳具有快速安（ān）装（拆卸）、快速（sù）装夹等优点（diǎn），因此可以（yǐ）缩短（duǎn）生产准备时间，提高小批量生产效率。

目前 上常用的精（jīng）密组合平口钳的（de）装（zhuāng）夹范围一（yī）般在1000mm以内，夹紧力（lì）一般（bān）在5000Kgf以（yǐ）内。

需要（yào）注意的是（shì），这里（lǐ）所说的精（jīng）密组合平口钳并不是老式机加虎（hǔ）钳，老式机加虎钳功能单一（yī）、制造精（jīng）度低（dī）、无（wú）法（fǎ）成组使用、使用寿命（mìng）短，不适宜在数控机床、加工中心上使用。这里所说（shuō）的精（jīng）密组合平口钳（qián）是起源于欧美等工（gōng）业发达（dá）国家，专门针对数控（kòng）机床、加工中心特（tè）点所设计的一系列新型平口钳（qián），此类产品具有装夹柔性（xìng）大（dà）、定位精度高、夹（jiá）紧快速、可成（chéng）组使用等特点，特别适合数（shù）控机（jī）床（chuáng）、加工中心（xīn）使（shǐ）用。

【电永磁（cí）夹具】

电永磁夹具是以钕铁硼等新型永磁材料（liào）为（wéi）磁力（lì）源，运用（yòng）现代（dài）磁路原（yuán）理而设（shè）计出（chū）来的（de）一种新型（xíng）夹具。大量的机加工实践表明，电永磁夹具可（kě）以大幅（fú）提（tí）高数（shù）控机（jī）床、加工中心的（de）综合加工效能。电（diàn）永（yǒng）磁夹（jiá）具（jù）的夹紧与松开过程只需1秒左右，因此（cǐ）大幅缩短了装（zhuāng）夹时（shí）间（jiān）；常规（guī）机床夹（jiá）具的定位元件和夹紧元（yuán）件占（zhàn）用空间较大，而电永磁夹具没（méi）有这些占用空间（jiān）的元件（jiàn），因此与（yǔ）常（cháng）规机床夹具相比，电永磁夹具的装夹（jiá）范围更大，这有利于充分利用数控机床的工作台和加（jiā）工行程（chéng），有（yǒu）利于提高数控（kòng）机（jī）床的综合加工效能。电永磁夹具的吸（xī）力一般在15~18Kgf/c㎡，因（yīn）此一定要 吸力（夹（jiá）紧力（lì））足够抵抗切削力，一般情况下，吸附面积不应（yīng）小于30 c㎡，即夹紧力不小于450Kgf。

二、大批量加工（gōng）宜选用（yòng）的数控机床夹具

大批量加工周期＝加工/等待（dài）时间＋工件（jiàn）加工时（shí）间＋生产准备时间。“加（jiā）工/等（děng）待（dài）时（shí）间”主（zhǔ）要包括工件装（zhuāng）夹和更换刀具的时间。

传统的手动机床夹（jiá）具“工（gōng）件装夹时间（jiān）”可达到大（dà）批量加工周期的10~30%，这（zhè）样“工件装夹”就成为了影响生产效率的关键性因素，也（yě）是机床夹具“挖潜”的重点对象。故此大批量加工宜采（cǎi）用快速定位、快速夹紧（松开）的（de）专（zhuān）用夹具（jù），可（kě）优先考虑以下三类机床夹（jiá）具。

【液压/气（qì）动夹具】

液压/气动夹（jiá）具（jù）是（shì）以（yǐ）油压（yā）或气压作为（wéi）动力源，通过液压元件或气（qì）动元件来实现（xiàn）对工件的定（dìng）位、支承与压（yā）紧的专（zhuān）用夹具。液压/气动夹具（jù）可以准确快速地确定工件与机床（chuáng）、刀具之间的相互位置（zhì），工件的位（wèi）置精度（dù）由夹（jiá）具 ，加工精度高；定位及夹（jiá）紧过程迅速，极大的节省了夹（jiá）紧和释（shì）放（fàng）工件的时间；同时具有结构紧凑、可（kě）多工位装夹（jiá）、可进行高速重切削，可（kě）实（shí）现自动化控制（zhì）等优点（diǎn）。液（yè）压（yā）/气（qì）动夹具的上述优点，使之特别（bié）适宜在数控（kòng）机床、加工（gōng）中（zhōng）心、柔性生产（chǎn）线（xiàn）使（shǐ）用，特别适合大批（pī）量加工（gōng）。   

【电永磁夹具】

电永（yǒng）磁夹（jiá）具所具有的快速夹紧、易实（shí）现多工（gōng）位（wèi）装夹、一次装夹可多面（miàn）加工、装夹（jiá）平稳可靠、节（jiē）能环保、可实现（xiàn）自动化（huà）控制（zhì）等优点。与常规机床（chuáng）夹具相比，电永（yǒng）磁夹具（jù）可以大幅缩（suō）短装夹（jiá）时间，减少装（zhuāng）夹次数（shù），提高（gāo）装夹效率，因此不仅适用于小批量生产，亦适用于大批量生（shēng）产。 

【光面夹具基座（zuò）】

光面夹具基座（zuò）在国（guó）内（nèi）应（yīng）用还（hái）不是很（hěn）多，但（dàn）在欧美等工业发达（dá）国家应用（yòng）很广泛（fàn）。它实际上（shàng）就是经过（guò）精加工的（de）夹具基体精毛坯，元（yuán）件与（yǔ）机床定位连接部分和（hé）零件在夹（jiá）具上（shàng）的定（dìng）位（wèi）面已经（jīng）精加工完毕。用户可（kě）以根据（jù）自己的实（shí）际需要，自（zì）行（háng）加工制作专用夹具（jù）。

光面夹（jiá）具基座可以有效缩短制造专用夹具的周期，减少生产准备时间，因而可以从总体上缩短大批量生产的周期，提高生产效（xiào）率；同时可（kě）以降低（dī）专用夹具的制（zhì）造成本。因（yīn）此光面夹（jiá）具（jù）基座特别适合周（zhōu）期较（jiào）紧的大批量生产。

三、数（shù）控机床夹具的使用

  合理使（shǐ）用夹具，挖（wā）掘设备潜能（néng）经验表明，为了提高数控机（jī）床加工（gōng）效能（néng），仅仅“选对”数控机床夹（jiá）具还是（shì）不够的（de），还必（bì）须在“用好”数控（kòng）机床夹具（jù）上下（xià）功夫。

下面（miàn）介（jiè）绍三种常用的方法：

【多工位法】

多（duō）工位法的基本原理：通过一次装夹多（duō）个工件（jiàn），达（dá）到缩短单位装夹时间，延长（zhǎng）刀（dāo）具（jù）有效（xiào）切削时间的目的。

多工（gōng）位（wèi）夹具即拥有多个定位（wèi）夹紧位置（zhì）的夹具。随着数控机（jī）床的（de）发展和用（yòng）户提高生（shēng）产效率的需（xū）要，现（xiàn）在（zài）多工位夹具（jù）的应用越来越多。在液压/气动夹（jiá）具、组合夹具、电永磁夹具和精密组合平口钳的结构设计（jì）中多工位（wèi）设计越来越普遍。

【成组使用法】

将（jiāng）相同的几个夹（jiá）具放在（zài）同一工作（zuò）台使用，同样可以实现（xiàn）“多工位”装夹的目（mù）的。

这种（zhǒng）方法所涉及（jí）的（de）夹具一般（bān）应经过“标准化设计、高（gāo）精度制（zhì）造”，否（fǒu）则（zé）难以达到（dào）数控机床工序加工的要求。

成组使用法（fǎ）可（kě）以充分利用数控机床（chuáng）行程，利于机床（chuáng）传动部件（jiàn）的均衡磨损；同时相关（guān）夹具可独立（lì）使（shǐ）用，实现多件装夹，又可联（lián）合使用，实现大规格工件装夹。

【局部（bù）快（kuài）换法】

局部快换法是通过（guò）对数控机床夹具的局（jú）部（定位元件、夹紧元件、对刀元件（jiàn）和引导元件）进行快速更（gèng）换，达（dá）到迅速改变夹具功能或使用方式的目的。

例（lì）如：快（kuài）换组合平口（kǒu）钳，可以通过快速更换钳口实现装夹（jiá）功（gōng）能的（de）改变，比如（rú）由装夹方料转变成装夹棒料；也可（kě）以通（tōng）过（guò）快速更换（huàn）夹紧元件实现夹紧方式的改变，比（bǐ）如由手（shǒu）动夹（jiá）紧（jǐn）转（zhuǎn）变成液压夹紧。局部快换（huàn）法大幅缩短了更换及（jí）调（diào）整夹具的时间，在小批量生产中优（yōu）势较为明显（xiǎn）。