数控机床工装夹具的合理选择（zé）及应用（yòng）

机械加工按（àn）生产批量可分为两大（dà）类：一类是单件（jiàn）、多品种（zhǒng）、小（xiǎo）批量（liàng）（简称小（xiǎo）批量（liàng）生产）；另一类是少品种（zhǒng）、大（dà）批量（简称（chēng）大批量生产（chǎn））。其中前者（zhě）大约占（zhàn）到（dào）机械（xiè）加（jiā）工总产（chǎn）值的70~80%，是机械加工的主体。
    同（tóng）样一（yī）款机（jī）床（chuáng），为何生产效率却相差（chà）好几倍（bèi）？得出的结论是：数控（kòng）机床选用的夹（jiá）具不合适，从而使数控机床的生产效率大幅降低。 为大（dà）家（jiā）详细介绍（shào）数控机床夹具的合理选择及（jí）应用。 SHAPE \* MERGEFORMAT
   如何提高数控机床利用率？通（tōng）过技术分析，夹具的使用有很大的（de）关系。据不完全统计，国内（nèi）企业数（shù）控机床选用夹（jiá）具不合理的比（bǐ）例高达50%以上。至2010年底，中国数控机床保有量近一（yī）百万台，也就是说有（yǒu）50万（wàn）台以上的（de）数控机床（chuáng）由（yóu）于夹具选择不合（hé）理或应用（yòng）不当，而出现了“窝工（gōng）”现（xiàn）象；从另（lìng）外一个角度来讲，在数控机床夹具的（de）选择与（yǔ）应用（yòng）上大（dà）有文章可（kě）做，因为其中蕴含（hán）着（zhe）可观的潜在经济效益。
   小批量生（shēng）产周期﹦生（shēng）产（chǎn）（准（zhǔn）备/等待）时间+工件加（jiā）工时（shí）间。由于小批量生产“工件（jiàn）加工时间”很短，因此“生产（chǎn）（准备/等待）时间”的（de）长短（duǎn）对（duì）于加工周期有（yǒu）着至关重要的影响（xiǎng）。要想提高生产（chǎn）效（xiào）率，就必须想办法缩短生（shēng）产（准备/等（děng）待）时间。

一、小批量生产可优先考虑的（de）数控机床（chuáng）夹（jiá）具：

【组合夹具】

组合夹具又称为“积木式夹具（jù）”，它由一系列经（jīng）过标准化设计、功能各异、规格尺寸（cùn）不同（tóng）的机（jī）床夹具元件组成（chéng），客户可以根据加（jiā）工要求，象“搭积木”一（yī）样，快速拼装出各种类型的机床（chuáng）夹（jiá）具。由于组合夹具省去（qù）了设计（jì）和制造专用夹具时（shí）间，极大地缩短了生（shēng）产（chǎn）准备（bèi）时间（jiān），因而有（yǒu）效（xiào）地缩短了（le）小批量生产周期，即提高了生产效率。另外，组合夹（jiá）具还具有定位精度高、装夹（jiá）柔性大（dà）、循（xún）环重（chóng）复使用、制（zhì）造节能节（jiē）材、使用成（chéng）本低廉等优点（diǎn）。故（gù）小批（pī）量加（jiā）工，特（tè）别是产品（pǐn）形状较为复（fù）杂时可优先考虑（lǜ）使用组合夹具。

【精密组合平口钳】

精（jīng）密组合平口钳（qián）实际上属（shǔ）于组合夹（jiá）具（jù）中的“合件”，与其它组合（hé）夹具元件相（xiàng）比其通用（yòng）性（xìng）更强、标准化程度更高、使用（yòng）更简便、装（zhuāng）夹更可（kě）靠，因此在 范围内得到了广泛的应用。

精密（mì）组合平口钳具有快速安装（拆卸）、快速装夹等优点，因此可以（yǐ）缩短（duǎn）生产（chǎn）准备时间，提（tí）高小批量（liàng）生产效率。

目（mù）前 上常用的精密（mì）组（zǔ）合平（píng）口（kǒu）钳的装夹范围一（yī）般（bān）在1000mm以内（nèi），夹紧力一（yī）般在（zài）5000Kgf以内。

需要（yào）注意的（de）是，这里（lǐ）所说的精密组合平口钳并不是老式机加（jiā）虎（hǔ）钳，老式机加虎钳（qián）功（gōng）能单（dān）一、制造精度低、无法（fǎ）成组使用、使用（yòng）寿命（mìng）短，不适宜（yí）在数控机（jī）床（chuáng）、加工中心上使（shǐ）用（yòng）。这里所说（shuō）的（de）精密（mì）组合平口（kǒu）钳（qián）是起（qǐ）源（yuán）于欧美等工（gōng）业发达国家，专门针对数控机（jī）床、加（jiā）工中心特点所设（shè）计的一系列新型平（píng）口钳（qián），此类产品具（jù）有装夹柔性大、定位精度高、夹紧快速、可（kě）成组使用等特点，特别适合数控（kòng）机床（chuáng）、加工中心（xīn）使用。

【电永磁夹具】

电永磁（cí）夹具是以钕铁硼等新型永（yǒng）磁材料为磁力源，运用现代磁（cí）路原理而设计出来的一种（zhǒng）新型夹具（jù）。大量的机加（jiā）工实践表明，电永磁夹具可以大幅提高（gāo）数控机床、加工中心（xīn）的综合加工效能（néng）。电（diàn）永（yǒng）磁夹具（jù）的夹紧与（yǔ）松开过程只需1秒左右，因此大幅缩短了装夹时间（jiān）；常规机床夹具的定（dìng）位元件和夹紧元件占（zhàn）用空间较大，而电永磁夹具没有（yǒu）这（zhè）些占用（yòng）空间的元件（jiàn），因此与常规机床夹具相比，电永磁（cí）夹（jiá）具（jù）的装（zhuāng）夹范（fàn）围更大，这有利于充分利用数控（kòng）机床的工作台和加工（gōng）行程，有利于提高数控机（jī）床的综合加工（gōng）效能。电永磁（cí）夹具的吸（xī）力（lì）一般在15~18Kgf/c㎡，因（yīn）此（cǐ）一定要 吸力（夹紧（jǐn）力）足够抵抗切削力，一（yī）般（bān）情况下，吸附面积不应（yīng）小（xiǎo）于30 c㎡，即夹紧力不小于450Kgf。

二、大批（pī）量加工宜选用（yòng）的数控机床夹具

大批量加工（gōng）周期＝加工/等（děng）待时间＋工件（jiàn）加工时间＋生产准备时间。“加工/等待时间”主要（yào）包（bāo）括工件装夹和更换刀具的时间。

传统的手动机床夹（jiá）具“工件装夹时间”可达（dá）到大批量加（jiā）工周期的10~30%，这样“工（gōng）件装夹”就成为（wéi）了（le）影响（xiǎng）生产效率的关键性因素，也是机床（chuáng）夹具（jù）“挖（wā）潜（qián）”的重点对象。故（gù）此大批量加（jiā）工宜采用快（kuài）速定位（wèi）、快速（sù）夹（jiá）紧（松开）的专用夹（jiá）具，可优先考虑以下（xià）三（sān）类（lèi）机床（chuáng）夹具。

【液（yè）压/气（qì）动夹具】

液压/气动夹具是以油压或气压作为动（dòng）力源，通（tōng）过（guò）液压元件或气动元件来实现对（duì）工（gōng）件的（de）定位、支承与压紧的专用夹（jiá）具。液压/气（qì）动夹（jiá）具（jù）可（kě）以准确（què）快速地确定工件与机床、刀具（jù）之间的相互位（wèi）置，工件的位置精度由夹具 ，加工精（jīng）度（dù）高；定位及夹紧过程迅速，极大的（de）节省了夹（jiá）紧和释放工件的时间；同时具有结构（gòu）紧凑、可多工位装夹、可进行高（gāo）速重切削，可实（shí）现自动化控制等优点。液（yè）压/气动夹具的（de）上述（shù）优（yōu）点，使之特别适宜在数控（kòng）机床（chuáng）、加工中心（xīn）、柔性生产（chǎn）线使（shǐ）用，特别（bié）适合（hé）大（dà）批量加工。   

【电永磁夹具】

电永磁（cí）夹具所具有的快速夹紧、易（yì）实现多（duō）工位装夹（jiá）、一次装（zhuāng）夹可多（duō）面加工（gōng）、装夹平稳（wěn）可靠（kào）、节能（néng）环保（bǎo）、可实（shí）现自动化控（kòng）制等优点。与常规机床夹具（jù）相比，电（diàn）永磁夹（jiá）具可以大幅缩短装夹时间，减少装夹次数，提（tí）高装夹效率（lǜ），因（yīn）此不仅适（shì）用于（yú）小批量生产，亦适用于大（dà）批（pī）量（liàng）生产。 

【光面夹具基座】

光面（miàn）夹（jiá）具基座在国内应用（yòng）还（hái）不是很多，但在欧美等（děng）工（gōng）业发达国家（jiā）应用很广泛。它实际上（shàng）就是经过（guò）精加（jiā）工（gōng）的夹具基体精毛坯，元件与（yǔ）机床定位连接部（bù）分和零件在（zài）夹具上的定位面（miàn）已（yǐ）经精加工完（wán）毕。用户可以根（gēn）据自己（jǐ）的实际需要（yào），自行加工制作专用夹具。

光面（miàn）夹（jiá）具基座可（kě）以有效缩短（duǎn）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（suō）短大批量生（shēng）产的周期（qī），提高生产（chǎn）效率；同时可以降低专（zhuān）用夹具的制造（zào）成（chéng）本。因此光面夹具（jù）基座特别适合周期较（jiào）紧的（de）大批（pī）量生产（chǎn）。

三（sān）、数控机床夹具的使（shǐ）用

  合（hé）理使用夹具，挖（wā）掘设备潜能经验表明，为了提高（gāo）数控机床加工效能（néng），仅（jǐn）仅“选对”数控机床夹具（jù）还是不（bú）够的，还必须在“用好”数控机床夹具上（shàng）下功（gōng）夫。

下面介绍三种常用（yòng）的方法：

【多（duō）工位（wèi）法（fǎ）】

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

多工位夹具即（jí）拥有多个定位夹紧（jǐn）位置的夹具。随着数控机床的发展和用（yòng）户提高生产效（xiào）率的需要（yào），现在多工位夹具的应用越来越多。在液压/气（qì）动（dòng）夹具、组合夹具、电永磁夹具和（hé）精密组合平（píng）口钳的结构设计（jì）中多工位设计越来（lái）越普遍。

【成组使用法】

将（jiāng）相同的（de）几（jǐ）个（gè）夹具放在同一工作台使用，同样可以实（shí）现“多工位”装（zhuāng）夹的目（mù）的（de）。

这种方法所涉及的夹具一般应经过（guò）“标准化设计（jì）、高精度制造”，否则难以达（dá）到数控机床工序加工（gōng）的要求。

成组（zǔ）使用法可以充分利用数控机床行程，利于机（jī）床传动部件的（de）均衡磨损；同时相关夹具可独（dú）立使用，实现多件（jiàn）装夹，又可联合使用，实现大规（guī）格工件装（zhuāng）夹。

【局部快换法（fǎ）】

局（jú）部快换法是通过对数控机（jī）床夹具的局部（定位元件、夹紧元件、对刀元件和引导元（yuán）件）进（jìn）行快（kuài）速更换，达到（dào）迅速改变夹具功能（néng）或使用方式的（de）目（mù）的。

例如：快换组合（hé）平口钳，可以（yǐ）通过快（kuài）速（sù）更换钳口实现装夹功（gōng）能的（de）改变，比（bǐ）如由装夹方料转变成装夹棒料；也可以通过快速更换夹紧元件（jiàn）实现夹紧方式的改变，比如由手动夹紧转变（biàn）成液压夹紧。局（jú）部快换法大（dà）幅缩短了（le）更换（huàn）及调整夹具的时间，在小批量（liàng）生（shēng）产中优势较为明显。