機床夾具的應(yīng)用與發(fā)展方向

田曉光，劉麗娜

（黃河交通學(xué)院，河南 焦作　454950）

機床夾具的應(yīng)用與發(fā)展方向

田曉光，劉麗娜

（黃河交通學(xué)院，河南 焦作454950）

眾所周知，夾具被比喻為機床的“手”，機床夾具在機床中起著重要的作用。文章從機床夾具的應(yīng)用現(xiàn)狀和加工制造行業(yè)對工件制造的要求來看機床夾具的發(fā)展趨勢，提出了機床夾具未來正朝著高效、高精、組合、模塊、通用、經(jīng)濟的方向發(fā)展。

機床夾具；應(yīng)用；發(fā)展

在機床上加工工件的時候，必須用夾具夾牢所要加工的工件。機床夾具是由一套預(yù)先制造好的各種不同形狀、不同規(guī)格尺寸的標(biāo)準(zhǔn)元件組裝而成，這些元件具有很好的互換性和較高的精度及耐磨性，可以根據(jù)機床工作臺的尺寸和不同零件的加工要求來選用所需要的元件組裝成數(shù)控機床、加工中心等機床使用的各種夾具，組裝方式簡單靈活。

機床夾具可分為通用夾具、專用夾具、可整夾具和成組夾具、組合夾具以及隨行夾具五種類型。機床夾具的主要作用就是完成工件的裝夾工作，工件裝夾情況的好壞，將直接影響工件的加工精度，甚至浪費人力、物力，不僅降低了勞動強度，而且還會降低生產(chǎn)效率。由于機床夾具在機械加工中起著重要的作用，所以其應(yīng)用十分廣泛。機床夾具還可以保證工件在一次定位裝夾中同時加工多個表面，甚至可以加工工件的全部表面，也可以一套夾具同時裝夾多個工件來進行加工，這樣可以減少機床的停機時間，充分發(fā)揮數(shù)控機床、加工中心等設(shè)備的高效性能。

1　機床夾具的應(yīng)用現(xiàn)狀

據(jù)國際內(nèi)生產(chǎn)統(tǒng)計表明，多品種生產(chǎn)工件的加工生產(chǎn)已占據(jù)工件種類總數(shù)的75%左右。現(xiàn)代企業(yè)制造需要經(jīng)常進行技術(shù)革新以免被市場淘汰。企業(yè)可根據(jù)自身產(chǎn)品的特點采用不同類型的夾具，我國國內(nèi)主要研究專用夾具和通用夾具，而專業(yè)化程度較高的企業(yè)則多以專用夾具和可調(diào)夾具為主，由此看來，企業(yè)內(nèi)部往往是以多種類型夾具并存，不過是側(cè)重點不同。另一方面，在具有一定規(guī)模的工廠中，每隔2～3年都會更新?lián)Q代夾具，而夾具的實際磨損只達到了30%左右。夾具更換頻率的加快會大幅度的提高生產(chǎn)成本。同時，現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中數(shù)控機床、成組技術(shù)、加工中心以及柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對機床夾具又提出了以下要求：能夠快速把新研發(fā)的產(chǎn)品投入到生產(chǎn)中，降低生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本；能裝夾具有相似特征的一組工件；適用于可精密加工的高精度機床夾具；適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具；能夠使用液壓動力源的高效夾緊裝置；可提高機床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。

2　機床夾具的發(fā)展趨勢

（1）高精度。夾具精度要求是隨著機械產(chǎn)品的精度日益提高而提高的，而機械產(chǎn)品的精度提高是現(xiàn)代科技飛速發(fā)展所造成的必然結(jié)果。精密化夾具多用于尖端產(chǎn)業(yè)，例如用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，定心精度為5μm。如：德國戴美樂公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，等高誤差為±0.03mm；該精密平口鉗的平行度以及垂直度誤差在5μm以內(nèi)；夾具的重復(fù)安裝定位精度可高達±5μm；瑞士柔性夾具的重復(fù)定位精度可高達2～5μm。如今機床夾具精度可以高達微米級別，全球很多的知名夾具生產(chǎn)制造企業(yè)都屬于精密制造。

（2）效率高。效率是企業(yè)的立足之本，為提高勞動生產(chǎn)率，縮短工件加工工時，工件的加工已經(jīng)向著高速，大切削量方向發(fā)展，工序高度集中對機床夾具提出了高效化的要求。為了減少生產(chǎn)周期降低成本許多企業(yè)選擇高效化夾具來提高生產(chǎn)效率。企業(yè)使用了銑床電動虎鉗用來裝夾工件，效率可以提高到6倍以上，在車床上使用的高速三爪自定心卡盤，可以使卡盤的轉(zhuǎn)速高達8000r/min，所以大大提升了生產(chǎn)的切削速度降低了生產(chǎn)時長。

如今雙面、四面以及多件裝夾的夾具產(chǎn)品逐年增多。為了提高生產(chǎn)效率，各種用于快速夾緊功能的部件不斷更新?lián)Q代以適應(yīng)市場潮流，如：氣動和液壓夾緊、杠桿夾緊、自動定心夾緊等。當(dāng)然，工業(yè)生產(chǎn)中除了在生產(chǎn)線或自動線上配置相應(yīng)的高效化夾具外，在數(shù)控機床上，特別是在加工中心上也配有各種自動裝夾工件的高效化夾具，或者自動更換夾具的裝置以縮短機床上安裝與調(diào)整夾具的時間，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。如：瑞典3R型夾具，僅用1min即可完成線切割機床夾具的安裝與校正，大大縮短了在機床上安裝及調(diào)整夾具的時間。在美國Jergens公司的球鎖裝夾系統(tǒng)中1min內(nèi)可將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，該球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上來更換夾具，可以起到縮短停機時間，提高生產(chǎn)效率的作用。

（3）柔性化。柔性夾具系統(tǒng)可大致分為柔性夾具單元、專用夾具和組合夾具相互結(jié)合應(yīng)用提高產(chǎn)能而成的一種夾具系統(tǒng)。柔性夾具元件具有較好的互換性和較高的精度以及耐磨性，而柔性夾具系統(tǒng)正是由一套預(yù)先制造好的不同形狀功能、不同規(guī)格尺寸的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化元件組裝而成。柔性夾具能保證工件在規(guī)定的坐標(biāo)位置上準(zhǔn)確定位和牢固的加緊，也就是說能保證工件相對于機床坐標(biāo)原點具有準(zhǔn)確和穩(wěn)定可靠的坐標(biāo)位置。這種夾具系統(tǒng)能適應(yīng)不同的機床，不同的產(chǎn)品或同一產(chǎn)品不同規(guī)格型號，能最大限度的滿足各種機床夾具的需要，并且具有高精度、高強度、結(jié)構(gòu)簡單、通用性好的優(yōu)點。在粗加工的時候可以承受一定的切削用量，發(fā)揮機床高效的生產(chǎn)力，在精加工時更好的保證加工的精度和產(chǎn)品質(zhì)量。在夾具上能一次裝夾多個工件同時依次加工，可減少夾具、刀具、工件系統(tǒng)的調(diào)整時間，還能減少刀具更換次數(shù)和刀具調(diào)整時間，可減少機床的停機時間并且更好地發(fā)揮數(shù)控機床的加工效率和性能。柔性夾具具有元件性能多功能、元件規(guī)格統(tǒng)一、元件結(jié)構(gòu)簡單、組裝管理數(shù)據(jù)化、重復(fù)使用可調(diào)和夾緊工件快速自動的特點以及夾具系統(tǒng)的高精度、高剛度、模塊化的優(yōu)點適合于產(chǎn)品批量少、品種多、精度高的企業(yè)加工要求，將是現(xiàn)代夾具的一個主要發(fā)展方向。

（4）組合夾具元件模塊化。夾具元件模塊化是實現(xiàn)夾具組合化的基礎(chǔ)。為夾具元件設(shè)計一個標(biāo)準(zhǔn)，利用模塊化設(shè)計、可快速便捷組裝成各種生產(chǎn)需要的夾具，這已經(jīng)成為開發(fā)夾具的基準(zhǔn)。目前省時、節(jié)約材料、減少勞動力、節(jié)約能源的理念，已體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化的設(shè)計也為計算機輔助設(shè)計夾具與組裝夾具打下基礎(chǔ)，應(yīng)用proE等技術(shù)，可建立夾具元件模型、典型夾具模型以及用戶使用的檔案庫，不斷進行夾具的創(chuàng)優(yōu)，便于用戶用三維實體組裝夾具。也可以用計算機動畫模擬仿真刀具的切削過程，為用戶提供正確安全合理的夾具配套組合，不僅方便安全也便于積累經(jīng)驗，不斷改進和完善夾具系統(tǒng)。

（5）通用性、經(jīng)濟性。夾具的通用性可直接影響工廠的經(jīng)濟和生產(chǎn)效率。采用傳統(tǒng)的夾具系統(tǒng)，不僅投資大，而且費時費力，只有不斷開闊創(chuàng)新，把夾具系統(tǒng)設(shè)計規(guī)模化、系列化，提高效率才能推動經(jīng)濟的發(fā)展。

（6）標(biāo)準(zhǔn)化。為了縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本，迅速方便地將裝備新產(chǎn)品的投入使用，有必要對機床夾具進行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是互相聯(lián)系缺一不可的。目前，在我國有夾具零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T2148～T2259-91）。另外，標(biāo)準(zhǔn)化夾具可以最大限度的發(fā)揮加工中心機床的高效性。

3　結(jié)語

綜上所述，隨著現(xiàn)代化加工制造行業(yè)對工件制造的精度等方面的要求越來越高，數(shù)控機床夾具也正在朝著精密化、標(biāo)準(zhǔn)化、柔性化、高效化的方向發(fā)展，可以預(yù)見，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展還會涌現(xiàn)出更為先進的機床夾具，因此作為機床夾具設(shè)計人員，要具有不斷創(chuàng)造革新的思維，不斷設(shè)計出符合現(xiàn)代加工理念的機床夾具，以促進機械加工行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。

［1］關(guān)慧珍，馮辛安.機械制造裝備設(shè)計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2009.

［2］黃劍波.數(shù)控機床夾具的發(fā)展［J］.電子機械工程，2011，（5）：33-36.

Application and Development Direction of Machine Tool Fixture

TIAN Xiao-Guang，LIU Li-na
（HuangHe Transportation University，Jiaozuo，Henan 454950，China）

As is known to all，the fixture has been compared to the machine tool“hand”，Machine tool fixture plays an important role in the machine tool.This article predict the trend of the development of machine tool fixturefrom the present situation of the application of machine tool fixture and processing manufacturing industry for manufacturing demands and puts forward the future machine tool fixture moving toward economic and general direction of high precision，high efficiency and module.

machine tool fixture；application；development

TG751

A

2095-980X（2016）07-0025-02

2016-06-18

田曉光（1978-），女，河南平頂山人，碩士，講師，主要從事機械工程及其教學(xué)研究工作。