数控机床工（gōng）装（zhuāng）夹具的合理选择及应用

机械加工按生产批量可分为（wéi）两大类：一类（lèi）是单件、多品种、小批量（简称小批量生产）；另一类是（shì）少品种、大批量（简称大批量生产）。其中前者（zhě）大约占（zhàn）到机械加工总产值的（de）70~80%，是机械加工的主（zhǔ）体。
    同样一款机床，为何生产效率却相差好几倍？得出的结论是：数控机床选用的夹具不合适，从而使数控机（jī）床的生（shēng）产效率大幅（fú）降低。 为（wéi）大（dà）家详（xiáng）细介绍数控机床（chuáng）夹（jiá）具的（de）合理选（xuǎn）择及应用。 SHAPE \* MERGEFORMAT
   如何提高数控机床利用率？通过技术分析，夹具的使用有很大的关系。据（jù）不完（wán）全统计（jì），国内企业数控机床选（xuǎn）用（yòng）夹具不合（hé）理的比例高达（dá）50%以上。至2010年底，中国数控机床（chuáng）保有量（liàng）近一百万台，也就是说有50万台以上的数（shù）控机床由于夹（jiá）具选择（zé）不合理或应用（yòng）不当，而出现了（le）“窝（wō）工”现象（xiàng）；从另外一个角度来讲，在数控机床夹具的（de）选（xuǎn）择与应用上大有文（wén）章（zhāng）可（kě）做，因为其中蕴含（hán）着可观的潜在（zài）经（jīng）济效益。
   小批量生产（chǎn）周期﹦生产（chǎn）（准备/等待）时间+工件加工时间。由于（yú）小批量生产（chǎn）“工件（jiàn）加（jiā）工时间”很短（duǎn），因（yīn）此“生产（准备/等（děng）待）时间”的长短对于（yú）加工周期有（yǒu）着至关重要（yào）的影响。要想提（tí）高生产效率，就必（bì）须想办法缩短生（shēng）产（准（zhǔn）备/等待）时间。

一、小批量生产可优（yōu）先考虑的数控机床夹具：

【组合夹具】

组合夹具又（yòu）称为（wéi）“积木式夹具（jù）”，它由（yóu）一系（xì）列经过标准化设计、功能各异、规格尺寸不（bú）同的机床夹具元件组（zǔ）成，客户（hù）可以根（gēn）据加工要求，象“搭（dā）积木”一样，快速拼装出（chū）各种（zhǒng）类型的机床（chuáng）夹具。由于组合夹具（jù）省去了设（shè）计和制造专（zhuān）用夹（jiá）具时间，极大地缩短了生产准备时间，因而（ér）有效地（dì）缩短了小（xiǎo）批量（liàng）生产周期，即提高了生产效率。另（lìng）外，组合（hé）夹具（jù）还具有定位精（jīng）度高、装夹（jiá）柔性大、循（xún）环重复使用、制造节能节材、使用成本低（dī）廉等优点。故小批量（liàng）加工，特别是（shì）产品形（xíng）状较为复（fù）杂时可（kě）优（yōu）先考（kǎo）虑（lǜ）使用组合夹具。

【精（jīng）密（mì）组（zǔ）合平口钳】

精（jīng）密组合（hé）平口（kǒu）钳实（shí）际上属于组合夹具中的“合件（jiàn）”，与其它（tā）组合夹（jiá）具元件相比其通（tōng）用性更（gèng）强、标准化程度更（gèng）高、使用更简便、装夹更（gèng）可靠，因（yīn）此在 范围内得到了广泛的应用。

精（jīng）密（mì）组合平口钳具有快（kuài）速（sù）安装（拆卸）、快速装夹等（děng）优点，因此可以缩短生产准备时间，提高小（xiǎo）批量生产效率（lǜ）。

目前 上常用的（de）精密组合平（píng）口钳的装夹（jiá）范围一般在1000mm以内（nèi），夹紧力一（yī）般在5000Kgf以内（nèi）。

需（xū）要注意的是，这（zhè）里所说的精密（mì）组合平口钳并（bìng）不是老式机加虎钳，老式机加虎钳功能单一、制（zhì）造精度低、无法成（chéng）组使用、使用寿命（mìng）短，不适宜在数控（kòng）机（jī）床（chuáng）、加工中心上使用。这里所说（shuō）的（de）精（jīng）密组合平口钳是起源（yuán）于欧美等（děng）工业发（fā）达国家（jiā），专门针对数控机床、加工中心特点所设计（jì）的一系列新型平口钳，此类产品具有装夹柔性大、定（dìng）位精度高、夹紧快（kuài）速、可成组使用等特点，特别适合数控机床、加工中心使（shǐ）用。

【电永磁夹具】

电永磁夹具是以钕（nǚ）铁硼等新型永磁材料为磁力源，运用现代（dài）磁路原理而（ér）设计出来的（de）一种新型夹具。大量的机（jī）加（jiā）工实践表明，电永（yǒng）磁夹具可以大幅提高数控（kòng）机床、加（jiā）工中心的综合加工效能。电（diàn）永磁夹具的夹紧与松（sōng）开过程只需1秒（miǎo）左右，因此大幅缩短了装夹时间；常规（guī）机床夹具的定位（wèi）元（yuán）件和（hé）夹（jiá）紧元件占用空（kōng）间较（jiào）大，而电永磁夹具没有这些占（zhàn）用（yòng）空间的元（yuán）件，因此与（yǔ）常规（guī）机床夹具相比，电永磁夹具（jù）的装夹范围（wéi）更（gèng）大，这有利于（yú）充分（fèn）利用数控机床的工作台和加工行程，有利（lì）于提高（gāo）数（shù）控（kòng）机床的（de）综合加（jiā）工效（xiào）能（néng）。电永磁（cí）夹具（jù）的吸力一（yī）般（bān）在15~18Kgf/c㎡，因此一定要 吸力（夹紧力）足够抵（dǐ）抗（kàng）切削力，一般情况下，吸附面积不（bú）应（yīng）小于30 c㎡，即夹紧力（lì）不小（xiǎo）于450Kgf。

二（èr）、大（dà）批（pī）量（liàng）加工宜（yí）选用的数控（kòng）机床夹具（jù）

大（dà）批量加工周（zhōu）期（qī）＝加工/等待时间＋工（gōng）件加工时间＋生产准备时间。“加工/等待时间”主要包（bāo）括（kuò）工（gōng）件装夹（jiá）和更换刀（dāo）具的时间。

传（chuán）统的手动（dòng）机床夹（jiá）具“工件装夹时间”可（kě）达到大批量加工（gōng）周期的10~30%，这样“工件（jiàn）装（zhuāng）夹”就成为了影响生产效率的关键性因素（sù），也是机床（chuáng）夹（jiá）具（jù）“挖潜”的重（chóng）点（diǎn）对象。故此大批量加工宜采用快速定位、快（kuài）速夹紧（松开）的专（zhuān）用夹具，可优先考虑以下（xià）三类机床夹具。

【液压/气动（dòng）夹（jiá）具】

液压/气动夹（jiá）具是以油压或（huò）气（qì）压作为动（dòng）力源（yuán），通过液压元件或气动元件来实现对工（gōng）件（jiàn）的定（dìng）位、支承与压（yā）紧的（de）专用夹具（jù）。液压/气动夹（jiá）具可（kě）以准确快速（sù）地确定工件（jiàn）与机床（chuáng）、刀（dāo）具之（zhī）间（jiān）的相互位置，工件的位置精度由夹（jiá）具 ，加工精（jīng）度高；定位及夹紧过程迅速（sù），极大的（de）节省了夹（jiá）紧和释（shì）放（fàng）工件的时间；同时具有结构紧凑、可多工位装夹、可进行高（gāo）速重切（qiē）削，可（kě）实现自动（dòng）化控（kòng）制等优点。液压/气动夹具的（de）上述优点，使之特别适宜在数控机床、加工中心、柔性生产（chǎn）线（xiàn）使用，特别适合大（dà）批量（liàng）加工（gōng）。   

【电（diàn）永磁夹具】

电永（yǒng）磁（cí）夹具所具（jù）有的快速夹紧、易实现多工位（wèi）装夹、一次（cì）装夹可多面加工、装夹平（píng）稳（wěn）可靠（kào）、节能环保、可实现自动化控制等优点。与常规（guī）机床夹具相比，电（diàn）永磁夹具可以（yǐ）大（dà）幅缩短装夹时间，减（jiǎn）少装夹次数，提（tí）高装夹效率，因（yīn）此不仅适用于小批量（liàng）生（shēng）产（chǎn），亦适用于（yú）大批量生（shēng）产（chǎn）。 

【光面夹具（jù）基座】

光面夹具基座在国内应用还不是很多，但（dàn）在欧美（měi）等工业发（fā）达国家应（yīng）用（yòng）很广泛（fàn）。它（tā）实际上就是经过精加工的夹具基体精毛坯，元（yuán）件与机床定位连接部分和（hé）零（líng）件在夹具上的定（dìng）位面已经（jīng）精加（jiā）工完毕。用户（hù）可以根据自己的实际需要，自行加工制（zhì）作专（zhuān）用夹具。

光面夹具基座可（kě）以有（yǒu）效缩短制造专用夹具的周期，减少生产准备（bèi）时间，因而可以从（cóng）总体上缩短（duǎn）大批量生产的周（zhōu）期，提高生产（chǎn）效率；同（tóng）时可以降低专用夹（jiá）具的（de）制（zhì）造成（chéng）本。因此光面夹具基座（zuò）特别适（shì）合（hé）周期较紧的大批量生产。

三、数控（kòng）机床夹具的使（shǐ）用

  合理使用夹具，挖（wā）掘设备（bèi）潜能经验表明，为（wéi）了提高数控机床加工效（xiào）能（néng），仅（jǐn）仅“选对”数控机床（chuáng）夹具还是不够的，还必（bì）须在“用好”数控机（jī）床夹具（jù）上下功夫。

下面介绍三（sān）种（zhǒng）常用的方法：

【多工位法】

多工位法的基本（běn）原理：通过一次装夹（jiá）多个工件（jiàn），达到（dào）缩短单（dān）位装夹时间，延长刀具有效切削时间的目的。

多工位夹具（jù）即拥有（yǒu）多个定位夹紧位（wèi）置的夹具。随着数（shù）控机床的发展和用（yòng）户（hù）提高生产效率（lǜ）的需要（yào），现在多工位夹具的应用越（yuè）来越多（duō）。在液压/气（qì）动夹具、组合夹具、电永磁夹具（jù）和精密组合平（píng）口钳（qián）的（de）结构（gòu）设计中（zhōng）多工位设计越（yuè）来越普遍。

【成组使用法】

将（jiāng）相同（tóng）的几个夹具（jù）放在同（tóng）一工作台使用，同样（yàng）可以实现“多工位”装夹的目（mù）的。

这种（zhǒng）方法所涉及的（de）夹具一（yī）般应经过“标准（zhǔn）化（huà）设计（jì）、高（gāo）精度制造”，否则难以达到数控机床工序加工的要求。

成组使用（yòng）法可以充分利（lì）用数控机床行程（chéng），利（lì）于机床传动部件的（de）均衡（héng）磨损；同时（shí）相关夹具可独（dú）立使用（yòng），实现多件（jiàn）装夹，又可联合使用，实现大规格工件（jiàn）装（zhuāng）夹。

【局（jú）部快换法】

局（jú）部快换法是（shì）通过（guò）对数控（kòng）机床夹具的局部（定位元件、夹（jiá）紧元（yuán）件、对（duì）刀元件和（hé）引导元（yuán）件）进（jìn）行快速更换，达到迅速改变夹具功能或使用方式的（de）目的。

例如：快（kuài）换组（zǔ）合平口钳，可以通过快速更换（huàn）钳口实现（xiàn）装夹功（gōng）能的改变，比如由（yóu）装夹方料转变成（chéng）装夹棒料；也（yě）可（kě）以（yǐ）通过快速更换夹紧（jǐn）元件实现夹（jiá）紧方式的改变，比如由手动夹紧转变成液压夹（jiá）紧。局（jú）部快换法大幅缩短了更换（huàn）及（jí）调（diào）整（zhěng）夹具的时间，在小批量生产中优势较（jiào）为明（míng）显。