数控机床工装夹具（jù）的（de）合理选择及应（yīng）用

机械加工（gōng）按生产批量可（kě）分（fèn）为两大类：一类（lèi）是（shì）单（dān）件、多品种（zhǒng）、小批量（简称小批量生产）；另一类是少品种、大批（pī）量（简称大批量（liàng）生产）。其（qí）中前者大（dà）约占到机（jī）械加工总产（chǎn）值的70~80%，是机械加工（gōng）的主体。
    同样一款（kuǎn）机床，为何生产（chǎn）效率却相（xiàng）差好（hǎo）几倍（bèi）？得出的结论是：数控机（jī）床选用的（de）夹（jiá）具不合（hé）适，从而使数控机床的（de）生（shēng）产效率（lǜ）大幅降低。 为大家详细介绍数控（kòng）机床夹具的合（hé）理选择及应（yīng）用。 SHAPE \* MERGEFORMAT
   如（rú）何提高数控机床利用（yòng）率？通过技术分析，夹具（jù）的（de）使用（yòng）有很大的关系。据（jù）不完全（quán）统（tǒng）计，国内企业数控机床（chuáng）选用夹具不（bú）合理的比例高达50%以（yǐ）上。至2010年底，中国（guó）数控（kòng）机床（chuáng）保有量近一百万台，也就是说（shuō）有50万台以上的数控机床（chuáng）由于夹具选择不合理或应（yīng）用不当，而出现了“窝工”现象；从另外一个角度来讲，在（zài）数控（kòng）机床（chuáng）夹具的选（xuǎn）择（zé）与应用上（shàng）大有文章可做，因为其中蕴含着（zhe）可观的潜在经济效益。
   小批量生产周期﹦生产（chǎn）（准备/等待）时间+工（gōng）件加工时（shí）间。由于小批量生产“工件加工（gōng）时间（jiān）”很短（duǎn），因此“生产（准备/等待）时间”的长短对于加工周期有着至关重（chóng）要的影响。要想提高生产效率，就（jiù）必须（xū）想办（bàn）法缩短生产（chǎn）（准（zhǔn）备/等（děng）待）时间（jiān）。

一、小批量生（shēng）产可优先考虑的数控机床夹具：

【组合夹具（jù）】

组合夹具又称（chēng）为“积木式夹具（jù）”，它由一系列经（jīng）过标准化设计、功能（néng）各异、规格尺寸不同的机床（chuáng）夹具（jù）元件（jiàn）组成，客（kè）户可（kě）以根（gēn）据加工（gōng）要求，象（xiàng）“搭积木（mù）”一样，快速拼装出各种类型的机床夹具。由于组合夹具省去了设（shè）计和制造专用夹具时间，极大地缩短了生产（chǎn）准备时间，因而有效地缩短了小（xiǎo）批量生产周期，即提高了生产效率（lǜ）。另外，组合（hé）夹具还具有定位精度（dù）高、装夹柔性大、循环重复使用、制造节能节材、使（shǐ）用（yòng）成（chéng）本低（dī）廉（lián）等优点。故小批量加工，特别是产品形状较为复杂时可（kě）优先考虑（lǜ）使用（yòng）组合夹具。

【精密组合平口钳】

精（jīng）密（mì）组合（hé）平口钳（qián）实际上属于（yú）组合夹具中（zhōng）的（de）“合件”，与其它组合夹具元件（jiàn）相比其通用（yòng）性更强、标准化程度（dù）更高（gāo）、使用更简（jiǎn）便、装夹更可（kě）靠，因（yīn）此在（zài） 范围（wéi）内（nèi）得到了广泛的应（yīng）用。

精密组合平口钳具有快速安装（拆卸）、快（kuài）速装夹等优点，因（yīn）此可以缩（suō）短（duǎn）生产准备时间，提高小批量生产（chǎn）效率。

目前 上常用的精（jīng）密（mì）组（zǔ）合平口钳的装（zhuāng）夹范围（wéi）一般在1000mm以内，夹（jiá）紧力一般在5000Kgf以内。

需要注意（yì）的是，这里（lǐ）所说的精密组合平（píng）口钳（qián）并不（bú）是老式机加虎钳，老式机加虎钳功能（néng）单一、制造精度低（dī）、无法成组使用、使用（yòng）寿（shòu）命短，不适（shì）宜在数控机床、加工中心上使（shǐ）用。这里所说的精密组合平（píng）口钳是起源于欧（ōu）美等工业发达国（guó）家，专门针对数控机床、加工（gōng）中（zhōng）心特点所设计的一系列新型平口钳，此类产（chǎn）品具有装夹柔性大、定位精（jīng）度高、夹紧快速、可成组使用等特点，特（tè）别（bié）适合数（shù）控机（jī）床（chuáng）、加工中心使（shǐ）用。

【电永磁夹具】

电永磁夹具是以（yǐ）钕铁硼等（děng）新型永（yǒng）磁材料为磁力源，运用现代（dài）磁路原（yuán）理而设计出来的一种新型夹具。大量的机加工（gōng）实践表明（míng），电永磁（cí）夹（jiá）具可以大幅提高（gāo）数控机（jī）床、加工中心的（de）综合（hé）加工（gōng）效能。电永磁夹具（jù）的夹紧与松开过程只需1秒左右，因此大幅缩短了装（zhuāng）夹时间（jiān）；常规机床夹（jiá）具的（de）定位元件和夹紧元件占用（yòng）空间较大（dà），而（ér）电永磁夹具（jù）没（méi）有这些占用空间的元件，因此（cǐ）与常（cháng）规（guī）机（jī）床夹（jiá）具相比，电永磁（cí）夹具的（de）装夹（jiá）范围更大（dà），这有利于充分利用数控机床的工作台和加工行程，有利于提高数控机床的（de）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（yào） 吸（xī）力（夹紧（jǐn）力）足够（gòu）抵（dǐ）抗切削力（lì），一般情况下，吸（xī）附面积不应小于30 c㎡，即夹紧力不小于450Kgf。

二、大（dà）批量加工宜选用的数控机（jī）床夹具

大批量（liàng）加（jiā）工周期＝加工/等待时（shí）间＋工件加工时间＋生（shēng）产（chǎn）准（zhǔn）备时间。“加工/等待时间”主要包括（kuò）工件装夹和更换刀具的时间（jiān）。

传统的手动机床夹具“工件装夹时间”可达到大批量加（jiā）工周期的10~30%，这（zhè）样“工件装夹”就成为了影（yǐng）响生产（chǎn）效率的关键性因（yīn）素，也是（shì）机床夹（jiá）具“挖（wā）潜”的重点（diǎn）对象。故此大批量加（jiā）工宜采用快速定位（wèi）、快速夹紧（松开）的（de）专（zhuān）用夹（jiá）具（jù），可优先考虑（lǜ）以下三（sān）类机床夹具。

【液压/气动夹具】

液压/气动夹具（jù）是以（yǐ）油压或（huò）气压作为动力源，通过液压元件或气动元件来实现对工件（jiàn）的定位、支承与压紧的（de）专（zhuān）用夹（jiá）具。液压（yā）/气动夹具可（kě）以准确快速（sù）地（dì）确定（dìng）工件（jiàn）与机床、刀具之间的（de）相互位置（zhì），工件的位置精度由夹具 ，加工精度高；定位及夹紧过程迅（xùn）速，极（jí）大（dà）的（de）节省了夹紧和释放工件（jiàn）的时（shí）间（jiān）；同时具有结构紧凑、可多工位装夹、可进行高速重切削，可实现自动化控制等（děng）优点（diǎn）。液压/气动夹（jiá）具的上述优点，使之特别适宜在（zài）数控机床、加工中（zhōng）心、柔性生产线使（shǐ）用，特（tè）别适（shì）合大批量加工。   

【电永（yǒng）磁（cí）夹具】

电（diàn）永磁夹（jiá）具所具（jù）有的快速夹紧、易实现多工位装夹、一（yī）次装夹可多面（miàn）加工（gōng）、装夹平稳可靠、节能环保、可实现自动化（huà）控制等优点。与常规机床夹具相比（bǐ），电永磁夹具可以大幅（fú）缩（suō）短装（zhuāng）夹时间，减少装（zhuāng）夹次数（shù），提（tí）高装夹（jiá）效率，因此不仅适用（yòng）于（yú）小批（pī）量生（shēng）产，亦（yì）适用于大批（pī）量生产。 

【光面夹具基座】

光面夹具基座在国（guó）内应用还不是很多，但在欧美（měi）等工（gōng）业发达国（guó）家应用很广泛。它实际（jì）上（shàng）就（jiù）是（shì）经过精加工的夹具基体精毛（máo）坯，元件与机床定位（wèi）连（lián）接部分和零件在夹（jiá）具（jù）上的定位面已经精加工完（wán）毕。用（yòng）户可以根据自己的实际需要，自行加工制作专（zhuān）用夹具。

光（guāng）面夹（jiá）具（jù）基座（zuò）可以有（yǒu）效缩短制造专（zhuān）用夹具的（de）周（zhōu）期，减少生产准备（bèi）时间，因而可以（yǐ）从总体上缩短大批量生产的周期，提高生产效率；同时（shí）可以（yǐ）降低专用夹具（jù）的（de）制造成（chéng）本。因此（cǐ）光面（miàn）夹（jiá）具基座特别适（shì）合周期（qī）较紧（jǐn）的大批量生产。

三、数控（kòng）机床夹（jiá）具（jù）的使用

  合理使用夹具，挖掘设（shè）备潜能经验表（biǎo）明（míng），为了提（tí）高（gāo）数（shù）控机（jī）床加（jiā）工效能，仅仅“选对”数（shù）控机床（chuáng）夹（jiá）具还是不够的，还必须在“用（yòng）好”数控机床夹具上下功夫。

下面介绍三种常用的方（fāng）法：

【多工位法】

多工位法的基本原理：通过一次装夹多个工（gōng）件，达到（dào）缩短单位装夹（jiá）时间，延长（zhǎng）刀（dāo）具有效（xiào）切削时间的（de）目（mù）的。

多工（gōng）位（wèi）夹具（jù）即（jí）拥有多个定位夹紧位置的夹（jiá）具。随着数控机床的（de）发展和（hé）用（yòng）户提高生产效率（lǜ）的（de）需要，现在（zài）多工位（wèi）夹具（jù）的应（yīng）用越来越多。在液压/气动（dòng）夹具、组（zǔ）合夹具、电（diàn）永磁夹具和精密组合平（píng）口钳的结构设（shè）计中多工位（wèi）设（shè）计越来越普遍。

【成（chéng）组使用法】

将相同的几（jǐ）个（gè）夹具放在同一工作台（tái）使用，同样可以实现“多工位”装夹的目的（de）。

这种方法所涉及的夹（jiá）具一般（bān）应（yīng）经过“标准化设计（jì）、高精度制造”，否（fǒu）则难以达到数控机床工（gōng）序加工的要求（qiú）。

成（chéng）组使用法可以充分利用数控机床行程（chéng），利于机床传动部件的均衡磨损；同时相（xiàng）关（guān）夹具可独立（lì）使用，实（shí）现多件（jiàn）装夹（jiá），又可联合使用，实现大规格工件装夹。

【局部快换法】

局部快换法是通过对数控机床夹具的局部（bù）（定位元件、夹紧元件（jiàn）、对（duì）刀（dāo）元件（jiàn）和引导元（yuán）件（jiàn））进行快速（sù）更（gèng）换，达（dá）到迅速改变夹具功能或使用方（fāng）式的目的。

例如：快换组合平口（kǒu）钳，可（kě）以通（tōng）过快速（sù）更换钳（qián）口实现装夹功能的改（gǎi）变，比如由装夹方料（liào）转变（biàn）成装夹（jiá）棒料；也可以通过快速更（gèng）换（huàn）夹紧元件（jiàn）实现夹紧方式的改变，比如（rú）由手动夹紧（jǐn）转变成液（yè）压夹紧。局（jú）部快换法大幅缩（suō）短了更换及调整夹具（jù）的时间，在小批量（liàng）生产中优势（shì）较（jiào）为明显（xiǎn）。