数控机床工装夹具（jù）的合理（lǐ）选择及应用

机械加工按（àn）生产批量可分为（wéi）两大（dà）类：一类是单件（jiàn）、多品种（zhǒng）、小批量（简称小批量生产）；另（lìng）一类（lèi）是少品种（zhǒng）、大批量（简称大（dà）批量生（shēng）产）。其（qí）中前者大约占到机械加（jiā）工总产值的70~80%，是机械加工的主（zhǔ）体。
    同（tóng）样一款机床，为何生产效率（lǜ）却（què）相差好几倍？得出的结（jié）论是：数（shù）控（kòng）机床选用的夹具不合适（shì），从而使数控机床的生产效率（lǜ）大幅降（jiàng）低。 为大家详细介绍数控机床夹具的合理选择及应用（yòng）。 SHAPE \* MERGEFORMAT
   如何提（tí）高数控机床（chuáng）利用率？通过技术分析，夹具（jù）的（de）使（shǐ）用有很大（dà）的关系。据不完全统计（jì），国内企业数控机（jī）床选（xuǎn）用夹具不合理的比例（lì）高达50%以（yǐ）上。至2010年底，中国数控机床（chuáng）保有量近一（yī）百万台，也就（jiù）是（shì）说有50万台以（yǐ）上的（de）数控机床由于夹具选择不合理或应用不当，而出现了“窝工（gōng）”现象；从另（lìng）外一个角度来讲（jiǎng），在数控（kòng）机床（chuáng）夹具的选择与应用上大有文（wén）章（zhāng）可（kě）做，因为（wéi）其中蕴含着（zhe）可观的潜在经济效益。
   小批（pī）量生产周期﹦生产（chǎn）（准备/等待）时（shí）间+工件加工时间（jiān）。由于（yú）小批（pī）量（liàng）生产“工件加工时（shí）间（jiān）”很（hěn）短，因此“生产（准备/等待（dài））时间”的（de）长短对于加（jiā）工周（zhōu）期有着至关重要的影响。要（yào）想提（tí）高生产（chǎn）效率，就必须想办法缩短生产（准备/等（děng）待）时间。

一（yī）、小批量生产可（kě）优先考（kǎo）虑（lǜ）的数控机床夹具：

【组合夹具】

组合（hé）夹具又称为“积木式夹具”，它（tā）由一系列经过标准化（huà）设计、功能各异、规格尺寸不（bú）同（tóng）的机床夹具元（yuán）件组成，客户可以根据加（jiā）工要求（qiú），象“搭积木”一（yī）样，快速（sù）拼装（zhuāng）出各种类（lèi）型（xíng）的机床（chuáng）夹具。由于组合（hé）夹具省去（qù）了设计（jì）和制造（zào）专用夹具时间，极大地缩短了生产（chǎn）准备时（shí）间（jiān），因（yīn）而（ér）有（yǒu）效地缩短了小批量（liàng）生产周期，即（jí）提（tí）高（gāo）了（le）生产效率。另外（wài），组合（hé）夹具还具有定位精度高、装夹柔性（xìng）大、循环重复使用（yòng）、制造节（jiē）能节（jiē）材、使用成本低廉（lián）等优点（diǎn）。故小批量（liàng）加工，特别是产（chǎn）品形状较（jiào）为复杂时可优先考虑使用组合夹具。

【精密组合平口（kǒu）钳（qián）】

精（jīng）密（mì）组合平口钳（qián）实际（jì）上属于组合夹具中的（de）“合件”，与其它组合夹具元（yuán）件相比（bǐ）其通用性更强、标准化（huà）程度更高、使用更简便、装夹更可靠，因（yīn）此在（zài） 范围内得到了广泛的（de）应用。

精密组合平口（kǒu）钳具（jù）有快速安装（拆卸）、快速装夹等（děng）优（yōu）点，因此（cǐ）可以缩短生产准备时间，提高小批量生产（chǎn）效率。

目前 上常用的精密组合平口钳的装夹（jiá）范围一般在1000mm以内，夹（jiá）紧力一般在5000Kgf以内。

需要注意的（de）是，这（zhè）里所说的精密组合平口钳并不（bú）是老式机加虎钳，老式机加虎钳功能单一、制（zhì）造精（jīng）度低、无法成（chéng）组使用（yòng）、使（shǐ）用寿命短，不适（shì）宜在数控机床、加工（gōng）中心上（shàng）使用（yòng）。这里（lǐ）所说的精密组合（hé）平口钳是起源于欧美等（děng）工（gōng）业发达国家，专门针对数控机床、加工中心特点所设计的一系列新（xīn）型平（píng）口钳（qián），此类（lèi）产品具有装夹柔性大、定（dìng）位精度高、夹紧快速、可成组使（shǐ）用等特点，特别适合数控机床、加工中心使用。

【电永磁夹具】

电永磁夹（jiá）具是以钕（nǚ）铁硼（péng）等新（xīn）型永磁材料（liào）为磁力（lì）源，运用现代（dài）磁路原（yuán）理而（ér）设计出来（lái）的一种新（xīn）型（xíng）夹具。大量的机加工实践表明，电永磁夹（jiá）具可以（yǐ）大幅提（tí）高数（shù）控机床、加工中心的综合（hé）加工效能。电永磁夹（jiá）具的夹（jiá）紧与松开过程只需（xū）1秒（miǎo）左右（yòu），因此大幅缩短了装夹（jiá）时间（jiān）；常规机床夹具的定位（wèi）元件和夹紧元件占用空间较大，而电永磁（cí）夹具没有（yǒu）这些占用空间的元（yuán）件（jiàn），因此与常规（guī）机床夹具相比，电永磁夹（jiá）具的装夹范围更大，这有（yǒu）利于（yú）充（chōng）分利用数（shù）控机床的工作台和加工（gōng）行程，有（yǒu）利于提高数控机（jī）床（chuáng）的综合加工效能。电永磁夹具的吸（xī）力一般在15~18Kgf/c㎡，因此一定要 吸力（夹（jiá）紧（jǐn）力）足够抵抗切削力，一般情况下，吸附面（miàn）积不（bú）应小于30 c㎡，即夹紧力不小于（yú）450Kgf。

二、大批量加工宜（yí）选（xuǎn）用的数控机床夹具（jù）

大（dà）批量加工周期＝加工/等待时间＋工件加工时间＋生产准备（bèi）时间。“加工/等（děng）待时间（jiān）”主（zhǔ）要包括工（gōng）件装夹和更换刀具（jù）的时间。

传统的手动机床夹具“工（gōng）件装（zhuāng）夹时间”可达（dá）到大批量加工周期的10~30%，这样“工件装夹”就成（chéng）为了影（yǐng）响生（shēng）产效率（lǜ）的关键性（xìng）因素，也是机床夹具“挖（wā）潜”的重（chóng）点对象。故此大批量（liàng）加工宜采（cǎi）用快速定位、快速（sù）夹紧（jǐn）（松（sōng）开）的专（zhuān）用夹（jiá）具，可优（yōu）先考虑以下三类机床夹具。

【液压/气动（dòng）夹具】

液压/气动夹具是以油压或气压作为（wéi）动力源，通过液压元（yuán）件或气动元件来实（shí）现对工件的（de）定位、支承与压（yā）紧的专用夹具。液压/气动夹具可以准（zhǔn）确快速地确定工件与机床、刀具之间（jiān）的相（xiàng）互位置，工件的（de）位置精度由夹具 ，加工精度高；定（dìng）位及夹紧过程迅速，极大的节省了夹紧和释（shì）放（fàng）工件的时间；同时（shí）具有结（jié）构（gòu）紧凑、可多工（gōng）位装夹、可进行高速重切削，可实现（xiàn）自动化控制等优（yōu）点。液压/气（qì）动夹具的（de）上述优点，使之特别适宜（yí）在数控机床、加工中心、柔（róu）性（xìng）生产线使（shǐ）用，特别适（shì）合大批量加工。   

【电（diàn）永磁夹（jiá）具】

电永磁夹具所具有的快速夹紧、易实现多工位装夹、一次（cì）装夹（jiá）可多面加工、装夹（jiá）平稳可靠、节（jiē）能环保（bǎo）、可实（shí）现自（zì）动（dòng）化控（kòng）制（zhì）等优点。与（yǔ）常规机床夹具相比（bǐ），电（diàn）永磁夹具可以大幅缩短装夹时间，减少装夹次（cì）数，提高装（zhuāng）夹效率，因此不仅适用于小批量生产，亦（yì）适用于大批量生产（chǎn）。 

【光面夹具基座】

光面夹（jiá）具基座（zuò）在国内应用还不是很多，但在欧（ōu）美等工业发达国（guó）家应用很广泛。它（tā）实际上就是经过（guò）精加工的夹具（jù）基（jī）体精（jīng）毛坯，元件与机床定位连（lián）接部分和零（líng）件在夹具上（shàng）的定位面（miàn）已经精加（jiā）工完毕。用户（hù）可以根据自己（jǐ）的（de）实际需要，自（zì）行（háng）加工制作（zuò）专用夹具。

光面夹具（jù）基座可以有效（xiào）缩（suō）短制造专用（yòng）夹具的周期，减少生产准备时（shí）间，因而可（kě）以从总体上（shàng）缩短大（dà）批量生产的周期，提高生产（chǎn）效率；同时可（kě）以降低专用夹具的制造成本。因（yīn）此光面夹具基座特（tè）别适合周（zhōu）期较紧的大批量生（shēng）产。

三（sān）、数控机（jī）床夹具的使用

  合理（lǐ）使用夹具，挖（wā）掘设备潜能经验表明（míng），为了提（tí）高数控机床加工效能，仅仅（jǐn）“选对”数控机床（chuáng）夹具还（hái）是不（bú）够的，还必须在“用好”数控机床夹具上下功夫（fū）。

下面介绍三（sān）种常用的（de）方法：

【多工位法】

多工位法的基本原理：通过一次装（zhuāng）夹多个工件，达到缩短单位装夹时间，延长刀具有（yǒu）效（xiào）切削时间的（de）目（mù）的。

多工位夹具即拥（yōng）有（yǒu）多个定（dìng）位夹紧位（wèi）置（zhì）的夹具。随着数控（kòng）机床的发展和用户提高生产效（xiào）率的需要，现在多（duō）工位（wèi）夹具的应用越来越多。在液压/气动（dòng）夹具、组合夹（jiá）具（jù）、电永磁夹具和精密组（zǔ）合（hé）平口钳的结构设计中（zhōng）多（duō）工位设计（jì）越来越（yuè）普遍。

【成组使（shǐ）用法】

将相同的几个（gè）夹具（jù）放在（zài）同一工（gōng）作（zuò）台使用，同样可（kě）以实现“多工位”装夹的目的。

这（zhè）种方（fāng）法所涉及（jí）的夹具一般应经过“标准化（huà）设计（jì）、高（gāo）精度制造”，否则难以达（dá）到数控机床（chuáng）工序加工的要求。

成组（zǔ）使用（yòng）法可以（yǐ）充分利用（yòng）数控机床行程，利于机床传动（dòng）部件（jiàn）的均衡磨损；同时（shí）相关夹具（jù）可独立使用，实现多件装夹，又可联合使（shǐ）用，实（shí）现（xiàn）大规（guī）格工（gōng）件（jiàn）装（zhuāng）夹。

【局部快换法】

局部快换法是通过（guò）对数控（kòng）机床夹具的（de）局部（定位元件、夹紧元件、对刀元件（jiàn）和引导元件（jiàn））进行快速更换，达到迅速改变夹具功（gōng）能（néng）或（huò）使用方（fāng）式的目（mù）的。

例如：快换组合（hé）平口钳，可以（yǐ）通过快速更换钳口实（shí）现装夹功能的（de）改变，比如由（yóu）装夹（jiá）方料（liào）转变成装夹棒料；也可以通过快速更换夹紧元件实现夹紧方（fāng）式的改变，比如由手动夹（jiá）紧转变成液（yè）压夹紧。局部（bù）快换法大幅缩短了（le）更换及调整夹具的（de）时间，在小批量生产（chǎn）中优（yōu）势（shì）较（jiào）为明显。