数控机床工装（zhuāng）夹具的合（hé）理（lǐ）选择及应用

机械加（jiā）工按（àn）生产批量可分为两大类：一类是单件、多品种（zhǒng）、小批量（简称小批量生产）；另一类是少品种、大批量（简称大批量生产）。其中（zhōng）前者大约占到机械加工总产值的70~80%，是（shì）机械（xiè）加工的主体（tǐ）。
    同样一款机床，为何生产效率却相差好几倍？得出（chū）的（de）结（jié）论是：数（shù）控机床选用的夹具（jù）不（bú）合适，从（cóng）而使数控机床的生产效率（lǜ）大幅降（jiàng）低（dī）。 为大家详细介绍数控机床夹具的合理选择及应用。 SHAPE \* MERGEFORMAT
   如何提（tí）高数（shù）控机床利用（yòng）率（lǜ）？通过技术分析，夹（jiá）具的使用有很大（dà）的关（guān）系。据（jù）不完全统计，国内企业数控机床选用夹具不（bú）合（hé）理的（de）比例（lì）高达50%以上。至2010年底，中国数控机床保有量近一百万台，也就是说有（yǒu）50万（wàn）台以上的数控机（jī）床由于夹具选择不合理或应用不当，而出现了（le）“窝工”现象；从另外一个（gè）角度来讲，在数控机床（chuáng）夹（jiá）具的选（xuǎn）择与应用上（shàng）大有文（wén）章可做，因为其中蕴含着可观的潜（qián）在经济效益。
   小（xiǎo）批量生产（chǎn）周期﹦生（shēng）产（chǎn）（准备/等待）时间+工件（jiàn）加工时间。由（yóu）于小批（pī）量生产“工件加工（gōng）时间（jiān）”很短，因此“生产（chǎn）（准备/等待）时间”的（de）长短对于加工（gōng）周期（qī）有着至关重要的影（yǐng）响（xiǎng）。要想提高生产效率，就必须想办法（fǎ）缩短生产（准备/等（děng）待）时（shí）间。

一、小批量生产（chǎn）可优（yōu）先考虑的数控机床夹具：

【组合夹（jiá）具（jù）】

组（zǔ）合（hé）夹具又（yòu）称为“积木式（shì）夹具”，它由（yóu）一系列经过标准化设计、功能各异、规格尺（chǐ）寸不同的机床（chuáng）夹具元件组成，客户可（kě）以根据加工要求，象“搭积木”一样，快速拼（pīn）装出各种类型的机床夹具（jù）。由于组合夹具省（shěng）去了设计和制造专用夹（jiá）具时间（jiān），极（jí）大地缩短了生产准备时间，因（yīn）而有效（xiào）地缩短了小批量生产周（zhōu）期，即（jí）提高了生产效率。另外（wài），组合夹（jiá）具还具有（yǒu）定位精度（dù）高、装夹柔性（xìng）大、循环重（chóng）复使用、制造节能节材、使用成本低（dī）廉等优点。故小批（pī）量（liàng）加（jiā）工，特别是产品形状较为（wéi）复杂时（shí）可（kě）优先考虑使用组合夹具（jù）。

【精密组合平（píng）口钳】

精密组（zǔ）合平（píng）口（kǒu）钳（qián）实际上属（shǔ）于组（zǔ）合夹具中的“合件”，与（yǔ）其它组合夹（jiá）具（jù）元件相（xiàng）比其通用性更（gèng）强、标准化程度更高（gāo）、使用更简便、装（zhuāng）夹更（gèng）可靠，因此在 范围内（nèi）得到了广泛（fàn）的应用。

精密组合（hé）平口钳具有快（kuài）速安（ān）装（zhuāng）（拆（chāi）卸）、快速装夹等优点（diǎn），因此（cǐ）可以缩短生（shēng）产准备时间，提高小批量生产效率。

目（mù）前 上常用的精密组合平口钳的装夹（jiá）范（fàn）围一般在1000mm以内，夹紧力一般在（zài）5000Kgf以内。

需要（yào）注意的是，这里所说的精密组合平口（kǒu）钳并不是老式机加虎钳（qián），老（lǎo）式机加虎钳功能单一、制造精度（dù）低、无法成组使用、使用寿命短，不（bú）适宜在数控（kòng）机床、加工中心（xīn）上使用。这里所（suǒ）说的精（jīng）密组合平（píng）口钳是起源于欧美等工业发达国家，专门（mén）针对数控机（jī）床、加工中心特点所设（shè）计（jì）的（de）一（yī）系列新型平口（kǒu）钳，此类产品具有装夹柔性大、定位精度高、夹紧快速、可成组使用等特（tè）点，特别适合数（shù）控机床、加（jiā）工中心使用（yòng）。

【电永磁夹具】

电（diàn）永磁夹具是以钕铁硼等（děng）新型（xíng）永磁材（cái）料为磁力源，运用现代磁路原理而（ér）设计出（chū）来的（de）一（yī）种新型夹具。大量的（de）机（jī）加工（gōng）实践表明，电永（yǒng）磁夹具可以大（dà）幅（fú）提高数控机（jī）床、加（jiā）工中（zhōng）心的综（zōng）合（hé）加工效能。电永磁夹具的夹（jiá）紧（jǐn）与松开过程（chéng）只（zhī）需1秒左右，因此大幅缩短（duǎn）了装（zhuāng）夹时间；常规机床（chuáng）夹具的定位元件和夹紧元件占用空间较大（dà），而电（diàn）永（yǒng）磁夹（jiá）具没（méi）有这些占（zhàn）用空间（jiān）的（de）元件，因此与常规机床夹具相比，电（diàn）永磁（cí）夹（jiá）具的装（zhuāng）夹范围更大，这有利（lì）于充分利用数控机床的工（gōng）作（zuò）台和（hé）加工行程，有利于提（tí）高数控（kòng）机床的综合加工效能。电永磁夹具的吸力（lì）一般在（zài）15~18Kgf/c㎡，因此一定（dìng）要 吸力（夹紧（jǐn）力）足（zú）够抵抗切削力，一般情（qíng）况下，吸附（fù）面积（jī）不应小于（yú）30 c㎡，即（jí）夹紧力不（bú）小于450Kgf。

二、大批量加工宜选用的数控机床夹（jiá）具

大批量加（jiā）工周期（qī）＝加工/等待（dài）时间＋工件加工（gōng）时间＋生产（chǎn）准备时间。“加工/等待时间”主要包括工件装夹和更换刀具的时间。

传统的手动机床夹具（jù）“工件（jiàn）装夹时间”可达到大批量加工周期的10~30%，这样“工件装夹”就成为（wéi）了影响（xiǎng）生产效率（lǜ）的（de）关键性因素，也是（shì）机床夹（jiá）具“挖潜”的重（chóng）点对象（xiàng）。故此大批量（liàng）加工宜采用快速定位、快速夹紧（松开）的专用夹具，可优先考虑以下三类机床夹（jiá）具。

【液（yè）压/气动夹（jiá）具】

液（yè）压/气（qì）动夹具是以油压或气压作为动力（lì）源（yuán），通过（guò）液压元件或气动元件来实现对工件的定位、支承与压紧的专（zhuān）用夹具。液压（yā）/气动夹（jiá）具可以准确（què）快速（sù）地确定工（gōng）件与机床、刀具（jù）之间的相（xiàng）互（hù）位置，工（gōng）件的位（wèi）置精度由夹具 ，加（jiā）工精度高；定位及夹紧过程迅速（sù），极大的节省（shěng）了（le）夹紧和释（shì）放工件的（de）时（shí）间；同时（shí）具有结构紧凑、可多工位装夹、可进行高速（sù）重切（qiē）削（xuē），可实现自动化控（kòng）制等（děng）优点。液压/气动夹具（jù）的上述优点，使（shǐ）之特别适宜在数控机床、加工（gōng）中心、柔（róu）性（xìng）生产线使用，特别适（shì）合大批量加工。   

【电永磁夹具】

电永磁（cí）夹（jiá）具所具有的快速（sù）夹紧、易实现多工位装（zhuāng）夹、一（yī）次装（zhuāng）夹可多面加工、装夹平（píng）稳可靠、节能（néng）环（huán）保、可实现自动化控制等优点。与常规机床（chuáng）夹（jiá）具相比，电永磁夹具可以大幅（fú）缩短装（zhuāng）夹时（shí）间，减少装（zhuāng）夹次（cì）数（shù），提高装夹效率，因此不仅（jǐn）适用于小（xiǎo）批量生产，亦适用（yòng）于（yú）大批（pī）量（liàng）生产。 

【光面夹具基座（zuò）】

光面夹具基（jī）座（zuò）在国内（nèi）应用还不是很多，但在（zài）欧美等工业发达（dá）国家应用很广（guǎng）泛。它实际上（shàng）就是（shì）经过精加工的夹具基（jī）体（tǐ）精毛坯，元（yuán）件与机床定位连（lián）接部分和零件在（zài）夹（jiá）具上的（de）定（dìng）位面已经精加（jiā）工完毕。用户可以（yǐ）根据自（zì）己的实际需要，自行（háng）加（jiā）工制作专用夹具。

光面夹具基座可以有效缩短制（zhì）造（zào）专用夹具的周（zhōu）期，减（jiǎn）少（shǎo）生产准备时间，因（yīn）而可（kě）以从总体上缩短大批量（liàng）生（shēng）产的周期（qī），提高生产效率；同（tóng）时（shí）可以降低专用夹具的制（zhì）造成本。因此光面夹具基座（zuò）特别适合（hé）周期较紧（jǐn）的大批（pī）量生产。

三、数控机床夹具的（de）使用

  合（hé）理使（shǐ）用（yòng）夹具，挖掘设备潜能经验表明，为了（le）提高数控机（jī）床加工效能，仅仅“选对”数控（kòng）机（jī）床夹具还（hái）是不够的，还（hái）必须在“用好”数（shù）控机（jī）床夹（jiá）具（jù）上下（xià）功夫。

下面介（jiè）绍三种常（cháng）用的方法：

【多（duō）工位法】

多工位法的基本原理：通过一次装夹多个工件，达到缩短单位装夹时间，延长刀具（jù）有效（xiào）切削时间（jiān）的目的。

多工位夹具（jù）即拥有多个定位夹紧位置的夹具。随着数控机床（chuáng）的发展和用户提高生产效率的需（xū）要，现在多（duō）工位夹具的应用越来（lái）越多。在（zài）液（yè）压/气动夹具、组合夹（jiá）具、电永磁夹（jiá）具和精密组合（hé）平口钳的结构设计中多工位设计越来越普遍。

【成组使用法】

将相同的（de）几个夹具放在同一（yī）工作台（tái）使用（yòng），同（tóng）样可以（yǐ）实现“多工位”装夹（jiá）的目的（de）。

这种方法（fǎ）所涉及的（de）夹具（jù）一（yī）般应经过“标准化设计（jì）、高精（jīng）度制造”，否则难（nán）以达到数控机床工序（xù）加工的要（yào）求。

成组使用（yòng）法可以充分利用数控机床（chuáng）行（háng）程（chéng），利于机床传动部件的均（jun1）衡磨损；同时相关夹（jiá）具可（kě）独（dú）立使用，实现多件装夹，又（yòu）可（kě）联合使用，实现大规格工件装夹。

【局部快换法（fǎ）】

局部快换法是通过对数控（kòng）机床（chuáng）夹具的局部（定（dìng）位元（yuán）件、夹紧元件、对（duì）刀元（yuán）件和（hé）引（yǐn）导元件）进行快速更换，达到迅速改（gǎi）变夹具功（gōng）能或使用方（fāng）式的（de）目（mù）的。

例如：快换组合平口钳，可（kě）以通过快速（sù）更（gèng）换钳口实现装夹功（gōng）能的改变，比如由（yóu）装夹方料转变成装夹棒料；也（yě）可以通过快速更换夹紧元（yuán）件实现（xiàn）夹（jiá）紧方式的改变，比如由手（shǒu）动夹紧转变（biàn）成液压夹紧（jǐn）。局（jú）部快换法大幅缩短了（le）更换及调整（zhěng）夹具的（de）时间，在小批量生产中优势较（jiào）为明显（xiǎn）。