数（shù）控机（jī）床工装夹具的（de）合理选择及应用

机械加工按生产批（pī）量可分为两（liǎng）大（dà）类（lèi）：一类是单件、多品种、小批量（简称小批量生产）；另一类是少品种、大批量（简称大（dà）批量生产）。其中前者大（dà）约占（zhàn）到机械加工总产值的70~80%，是（shì）机械加工（gōng）的主体。
    同样一款机床，为何生产效率却相差好几（jǐ）倍？得（dé）出的结论是（shì）：数（shù）控机床选用的夹具不合（hé）适（shì），从而使数控（kòng）机（jī）床的生产效率大幅降（jiàng）低。 为大家详细介绍（shào）数（shù）控机床夹具的合理选择及应用。 SHAPE \* MERGEFORMAT
   如何提（tí）高数控机床利（lì）用率？通过技术分析，夹具（jù）的使用有很大的关系。据不完全统计，国（guó）内企业（yè）数控（kòng）机床选用夹具不合理的比例高达50%以上。至2010年底（dǐ），中国数控机床保有量近（jìn）一百万台，也（yě）就是（shì）说有50万台以（yǐ）上的数控机床由于夹具选择不合理或应用不当，而出现了（le）“窝工（gōng）”现象；从另外（wài）一个角度来讲，在数控机床夹（jiá）具的选择与应（yīng）用上大有文章可做，因为其中蕴含着可观的潜（qián）在经济效益。
   小批量生产周（zhōu）期﹦生产（准备/等待（dài））时间+工件加工时间。由于小批量生产“工件加工（gōng）时间”很短，因此“生产（准备/等待）时间”的长短对（duì）于加工周期（qī）有（yǒu）着至关重（chóng）要（yào）的影（yǐng）响。要想提高生（shēng）产效率，就必（bì）须（xū）想办法（fǎ）缩短生（shēng）产（准备/等待）时（shí）间。

一、小批（pī）量生（shēng）产可优（yōu）先考（kǎo）虑的数控机床夹具：

【组合（hé）夹具】

组合（hé）夹具又称为“积木式夹具”，它由一系（xì）列（liè）经过（guò）标准（zhǔn）化（huà）设计、功能（néng）各（gè）异、规格尺寸（cùn）不同的机床夹具元件组成，客户可以根据加工要求（qiú），象“搭积木”一（yī）样，快速拼（pīn）装出各种类型（xíng）的机床夹具（jù）。由于组合夹具（jù）省去了设计（jì）和制造（zào）专（zhuān）用（yòng）夹（jiá）具时间（jiān），极（jí）大地缩短了生产准备时（shí）间，因而有（yǒu）效（xiào）地缩（suō）短（duǎn）了小批（pī）量生产周期（qī），即提（tí）高了生（shēng）产效率。另外，组合夹具还具有定（dìng）位精度高（gāo）、装夹柔性大、循环（huán）重复使用、制（zhì）造（zào）节能节材（cái）、使用成本低廉等优点（diǎn）。故小批量（liàng）加工，特别是产品形状较（jiào）为复杂时可优（yōu）先考虑使用组合夹具。

【精密组合平口钳】

精密（mì）组合平口钳实（shí）际上属于（yú）组合夹具中（zhōng）的“合（hé）件（jiàn）”，与其它组合夹具元件（jiàn）相比（bǐ）其通用性更强、标（biāo）准化程度更高、使用更简便、装（zhuāng）夹（jiá）更可靠（kào），因此在 范（fàn）围内得（dé）到了广泛的应用。

精密（mì）组合平口钳具有快速安（ān）装（拆卸（xiè））、快速装夹等优点，因此可以缩短生产准备时间，提高小批量生产效率。

目前 上（shàng）常用的精密（mì）组合平口钳的装夹范围一般在（zài）1000mm以内（nèi），夹紧力一般（bān）在（zài）5000Kgf以内。

需要注意的是，这里所说的精（jīng）密（mì）组合（hé）平口钳（qián）并不是老式机加虎钳，老（lǎo）式机加虎钳功能单一（yī）、制造精（jīng）度低、无法成组使用（yòng）、使用寿命短，不适宜在（zài）数控机床（chuáng）、加工中心上使用（yòng）。这里（lǐ）所说的精密（mì）组合平口钳是起（qǐ）源于欧美（měi）等（děng）工业发（fā）达国家，专（zhuān）门（mén）针对（duì）数控机床（chuáng）、加工中心特点所设计（jì）的一系列新型平口（kǒu）钳（qián），此类产（chǎn）品具有装夹柔性大（dà）、定位精（jīng）度高、夹紧快速、可成组使（shǐ）用等特点，特别适合数控机床、加（jiā）工中心使（shǐ）用。

【电永磁夹具（jù）】

电（diàn）永磁夹（jiá）具是以钕铁硼（péng）等（děng）新型永磁材料为磁力（lì）源，运用现代磁路原理而（ér）设计出（chū）来的一（yī）种新型夹（jiá）具。大（dà）量的机加工实践表明，电永磁夹具可以大（dà）幅（fú）提高数控机（jī）床（chuáng）、加工中心的综合加工效（xiào）能。电永磁夹具的夹（jiá）紧与松开过（guò）程（chéng）只需1秒左右，因此（cǐ）大幅缩短了（le）装夹（jiá）时间；常规机床夹具的定位元件（jiàn）和夹紧元件占用空间较大，而电永磁夹（jiá）具没有这些占用空（kōng）间的元件，因此与常规（guī）机床夹具相比（bǐ），电永磁夹具的装夹范围更大，这有利于充分（fèn）利（lì）用（yòng）数控（kòng）机床（chuáng）的工作台和加工行程，有利于（yú）提（tí）高数控机床（chuáng）的综合加工效能。电永磁夹具的吸力（lì）一般在15~18Kgf/c㎡，因此一（yī）定要（yào） 吸力（lì）（夹紧力）足够抵（dǐ）抗（kàng）切削（xuē）力，一般情（qíng）况下（xià），吸附面积（jī）不应小于30 c㎡，即夹（jiá）紧（jǐn）力不小于450Kgf。

二（èr）、大批量加工（gōng）宜选用的数控机（jī）床夹具

大批量加工周期＝加（jiā）工/等待时间＋工件加（jiā）工时间＋生产准备时（shí）间。“加工/等（děng）待时（shí）间”主要包括工（gōng）件装夹和更换刀具的时间。

传统的手动（dòng）机床夹具（jù）“工（gōng）件装夹时（shí）间”可达（dá）到大（dà）批量加工周期（qī）的10~30%，这样“工件装夹”就成为了影响生产效（xiào）率的（de）关键性因素（sù），也是机床夹具“挖潜”的重点对（duì）象。故此大批（pī）量加工宜采用快速定位、快（kuài）速夹紧（松开（kāi））的专用夹具，可优先考虑以下三类机（jī）床夹具。

【液压/气动夹具（jù）】

液压/气（qì）动夹具是以油压或气压作为动力源（yuán），通过液压元件（jiàn）或气动元（yuán）件来实现（xiàn）对工（gōng）件的定位、支（zhī）承（chéng）与压紧的专用夹具。液压/气动夹具可以准（zhǔn）确快速（sù）地确定工件与机床、刀具之间的相互位置（zhì），工（gōng）件的位置精度由夹具 ，加工精度高（gāo）；定位及夹紧过程（chéng）迅速，极大的（de）节（jiē）省了夹紧和（hé）释放工件（jiàn）的时间；同（tóng）时具（jù）有结构（gòu）紧凑（còu）、可多工位装夹（jiá）、可进行高速重切削（xuē），可实现自动化（huà）控制等（děng）优点（diǎn）。液压/气动夹具的上述优点，使之特别适宜在数控机床、加工中心、柔性生（shēng）产线使（shǐ）用，特别适合大（dà）批（pī）量加（jiā）工。   

【电永磁（cí）夹具（jù）】

电永磁夹具（jù）所（suǒ）具有的（de）快（kuài）速夹紧、易实现多工（gōng）位装夹、一次装夹可多面加工、装夹平稳（wěn）可靠、节能环保（bǎo）、可实现自动化控制等优点。与常规机床夹具相比，电（diàn）永磁夹具可（kě）以大幅缩（suō）短装（zhuāng）夹时间，减少（shǎo）装夹次数，提高装夹效率，因此（cǐ）不仅适用（yòng）于小批量生产（chǎn），亦适用（yòng）于大（dà）批量生产（chǎn）。 

【光面夹（jiá）具基（jī）座】

光面（miàn）夹具基座在国（guó）内（nèi）应用还不是很（hěn）多，但在（zài）欧（ōu）美等工业发达（dá）国（guó）家（jiā）应用很广泛（fàn）。它（tā）实际上就是经过精加工（gōng）的夹具基（jī）体精毛坯，元件与（yǔ）机床（chuáng）定位连接部分和零（líng）件在夹具（jù）上的（de）定位面已（yǐ）经精加工（gōng）完毕。用户可以根据自己的（de）实际需要，自行加工制作专（zhuān）用夹具。

光面夹（jiá）具基座可以（yǐ）有效缩短（duǎn）制造专用夹（jiá）具的周期，减少生产（chǎn）准备时间，因而可（kě）以从总体上（shàng）缩短大批量生产的周（zhōu）期，提高生（shēng）产效率；同时可以降低专用夹具的制造成本（běn）。因此（cǐ）光面夹（jiá）具基座（zuò）特别适合周期较（jiào）紧的大批（pī）量（liàng）生产。

三、数控机床夹（jiá）具的使用

  合理使用夹具，挖（wā）掘设备潜能经验表明，为（wéi）了提（tí）高数控机床加工效能，仅仅“选对”数控机床夹具还是不够的，还必须在“用好”数控（kòng）机床夹具上下（xià）功夫（fū）。

下面介绍（shào）三种常用（yòng）的（de）方（fāng）法：

【多工位（wèi）法】

多工位法的（de）基（jī）本原理：通过一（yī）次装夹多个工件，达到（dào）缩短（duǎn）单（dān）位装夹时间，延长刀（dāo）具有（yǒu）效切（qiē）削（xuē）时间的目（mù）的。

多工位夹具即拥（yōng）有多个定位夹（jiá）紧位（wèi）置的（de）夹具。随着（zhe）数控（kòng）机（jī）床的发展和（hé）用（yòng）户提高生产效率的需要，现（xiàn）在多工位夹具的应用越来越多。在液压/气动夹具、组合夹具、电永磁（cí）夹具和（hé）精（jīng）密组合平口（kǒu）钳的（de）结（jié）构设（shè）计（jì）中多工位设计（jì）越（yuè）来越普遍（biàn）。

【成组使用法】

将相（xiàng）同的（de）几个夹具放在同一工作台使用，同样可以实现“多工（gōng）位”装夹的目（mù）的。

这种方法所（suǒ）涉及的夹（jiá）具一（yī）般应经（jīng）过“标准化设计、高精度制（zhì）造”，否则（zé）难以达到（dào）数控机床工序加工的要求。

成组使（shǐ）用法可以（yǐ）充分利用数控机（jī）床行程（chéng），利于机（jī）床传（chuán）动部件的均衡磨损；同时相关夹（jiá）具可独立（lì）使用，实现多件（jiàn）装夹，又可联合使用，实现大规格工件装夹。

【局部快换（huàn）法】

局部快换法（fǎ）是通过对（duì）数控机（jī）床夹（jiá）具（jù）的局（jú）部（定位元件、夹紧元件、对（duì）刀元件和引导元件）进行快速更换，达（dá）到迅速改变夹具（jù）功（gōng）能或使用方式（shì）的目的。

例如：快换组（zǔ）合平口钳，可以通（tōng）过快速（sù）更换钳口实现装夹（jiá）功（gōng）能的（de）改变，比（bǐ）如由装夹方料转变成装（zhuāng）夹（jiá）棒料；也可以通（tōng）过快（kuài）速（sù）更换夹紧元件实现（xiàn）夹紧方式的改（gǎi）变，比如（rú）由手动夹（jiá）紧转变成液压夹紧。局部快（kuài）换法大（dà）幅缩（suō）短（duǎn）了更换及调整（zhěng）夹具（jù）的（de）时间，在小批（pī）量生产中优势较为明显。