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t='我国我机床夹具发展趋势分析 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。     一、高精随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度对夹具的制造精度要求更高高精度夹具的定位孔距精度高达±5μm，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。  二、高效为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用1～2秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。     三、模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。  四、通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。   机床夹具在加工中的作用   (1) 保证加工精度   采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。 (2) 提高生产率、降低成本   用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时；用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。另外，采用夹具后，产品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，明显地降低了生产成本。     (3) 扩大机床的工艺范围   使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工；通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以充分发挥通用机床的作用。 (4) 减轻工人的劳动强度   用夹具装夹工件方便、快速，当采用气动、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度    夹具的选择、工件装夹方法的确定 ．夹具的选择  　　数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常考虑以下几点：  1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。  2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。  3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。  4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。  3．零件的安装  　　数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，注意以下两点：  1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。  2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。  数控铣床夹具的选用原则 在选用夹具时，通常需要考虑产品的生产批量、生产效率、质量保证及经济性，选用时可参考下列原则：   ．在生产量小或研制时，应广泛采用万能组合夹具，只用在组合夹具无法解决十才考虑采用其他夹具。   ．小批量或成批生产十可考虑采用专用夹具，但应尽量简单。   ．在生产批量较大的可考虑采用多工位夹具和气动、液压夹具。  数控铣削加工常用的夹具大致有以下几种：  ．万能组合夹具。适合小批量生产或研制时的中小、小型工件在数控铣床上进行铣削加工。   ．专用铣削夹具。这是特别为某一项或类似的几项工件设计制造的夹具，一般在年产量较大或研制时非要不可时采用。其结构固定，仅使用于一个具体零件的具体工序，这类夹具设计应力求简化，使制造时间尽量缩短。  ．多工位夹具。可以同时装夹多个工件，可减少换刀次数，已便于一面加工，一面装卸工件，有利于缩短辅助时间，提高生产率，较适合中批量生产。   ．气动或液压夹具。适合生产批量较大的场合，采用其它夹具又特别费工，费力的工件，能减轻工人劳动强度和提高生产率，但此类夹具结构较复杂，造价往往很高，而且制造周期较长。    在数控铣削加工中一般不要求很复杂的夹具，只要求简单的定位、夹紧就可以了，其设计的原理也与通用铣床夹具相同，结合数控铣削加工的特点，这里提出一些基本要求：  ．为保证工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做的尽可能开敞，因为夹紧机构元件和加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，以防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生干涉。   ．为保持零件的安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具应保证在机床上实现定向安装，还要求协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标联系。   ．夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当非要在加工过程中更换夹紧点时，要特别注意不能更换因更换夹紧点而破坏夹具或工件的定位精度。  什么时候选用弹簧夹头 三爪电动卡盘是大多数车床用户的标准工件夹持装置，这种卡盘具有足够的通用性，可应用于多种车削加工。然而，它不是所有加工任务的最佳夹具。弹簧夹头是一种备用工件夹持装置，与卡爪卡盘相似，也用机械力固定需要车削的零件。虽然弹簧夹头所提供的工件尺寸范围没有卡爪卡盘的宽，对于某些加工任务来说，它所提供的与速度、准确度和生产力有关的优势也许是极其重要的。       主轴速度      弹簧夹头往往是以非常高的主轴速度进行车削时的较好选择，主要有两个原因：      一个原因与卡盘的质量有关，假定以相同的主轴马力驱动卡爪卡盘和弹簧夹头，较厚重的卡爪卡盘需要更长的时间来加速达到所需的速度，加速时间长将延长工作周期，降低生产力。      另一个原因与离心力有关，因为它随着rpm平方值的增加而增加，所以，在高速切削的情况下，这个数值很重要。例如，将主轴速度加倍，离心力将为原来的四倍。这种力量将卡盘卡爪拉离中心，往往会降低夹持力。但采用弹簧夹头，离心力不会造成明显的影响。因而，在整个加工速度范围内夹持力会更加稳定。      加工操作      弹簧夹头在零件的整个圆周施加夹持力，而不是仅在选定的接触区域，因而，可获得很好的同心度，这一点对于二次加工的项目尤其重要，二次加工需要考虑与一次加工有关的精确度，因为弹簧夹头的准确夹持能力强，即使卡爪卡盘用于一次加工时，弹簧夹头也可用于二次加工。带有空心软卡爪的卡盘可达到0.0006至0.0012 英寸范围内的TIR(总读数)重复精度，而弹簧夹头的典型重复精度为0.0005英寸TIR或更好，为了进一步提高二次加工精度，在安装过程中，还可调整弹簧夹头的同心度。      工件尺寸      弹簧夹头非常适合直径小于3英寸的工件采用。弹簧夹头对工件的长度有所限制，特别地，弹簧夹头限制机床的轴向(Z轴)行程范围，因为它的长度比卡爪卡盘长。当工件的加工长度差不多需要用到机床的整个可用行程时，大概就要采用卡爪卡盘了。      加工批量大小      很大批量和很小批量的加工任务均适合采用弹簧夹头。      在小批量和多种任务的加工场合，弹簧夹头的优势与产品转换时间有关，标准卡爪卡盘的卡爪调换约需15至20分钟，专用于快速更换的卡爪卡盘需要1分钟，而快速更换弹簧夹头的夹头调换只需要15至20秒，在产品变换频繁时，节省的时间累计起来是可观的。      当加工批量大时，可同样累积所节省的与夹持有关的时间，弹簧夹头所需的开合时间比卡爪卡盘的少，通过减少从一个工件转换至下一个工件的非切削时间，削减加工循环时间。      工件尺寸范围      弹簧夹头开合更快的部分原因是它的驱动冲程较短，与卡爪卡盘相比，弹簧夹头所适用的工件尺寸范围更为有限。      实际上，弹簧夹头的速度是有弹性的，如果工件尺寸是一致的，弹簧夹头的速度会更快。如果工件尺寸的变化大，可能需要采用卡爪卡盘以适应尺寸范围宽的加工工件。      材料类型      对于热辊轧钢材、锻件和模压件，标准卡爪卡盘往往功效较好，因为所有这类零件具有固有的直径变化。另一方面，冷辊轧材料零件往往具有较好的尺寸一致性，因此，适合选用弹簧夹头。然而，缺乏一致的直径测量值不一定构成采用弹簧夹头的障碍，可提供设计用于非圆横截面的夹头，用于夹持制成客户所需形状的模压棒材。      次主轴情况      装有次主轴的车削机床经常用于各种大批量加工，在这些应用中，弹簧夹头可显着节省加工时间。它们可在一个工作循环中加工零件的所有面，这些机床常与棒材进料器组合在一起，实现无人值守生产，连续加工工件。在这些应用中，对一个工件而言，所节省的夹盘驱动时间可能是很少的，但在整个生产过程中，每个工件节省时间与加工工件数相乘，累计起来所节省的时间是很可观的。       夹盘工具库      当人们在卡爪卡盘和弹簧夹头之间选择一个最合适的工件夹持装置时，考虑第三个选项也是重要的。在许可的情况下，保留两种夹具，从一种更换至另一种可能是最具成本效益的方案。从卡爪卡盘换到弹簧夹头，或反之亦然，通常不超过20分钟。卡爪卡盘可保留在机床上，以处理零件范围不确定的情况。但当机床加工大批量工件，或几批尺寸一致的零件时，采用弹簧夹头所获得的生产力提高，大大超过更换夹具花费时间造成的生产力损失。  工具夹头的含义      CNC加工中心在过去的30年间得到了持续改进和发展。如今这些机床的设计充分体现了柔性化，通过很小的结构变化，就能够应用于从短期工具制造到长期产品生产的各种加工场合。过去曾采用焊接或铆接装配的飞机零部件，现在则可以在高速大功率加工中心上将整块铝坯掏空加工而成。汽车发动机过去几乎完全由专用的传送流水线进行生产，如今则趋于用加工中心进行敏捷制造。这些加工中心都有一个基本特点：能够自动更换工具而无需操作者干预。              工具夹头在各种不同的切削刀具与加工中心主轴之间提供标准连接。它的工作方式与一个可调整的钻夹头类似，就像家庭维修工可以更换手提钻的钻头一样。加工中心的主轴孔和工具夹头的柄部及法兰均按标准制造，这些标准过去25年间在世界范围内得到了发展。总的来说，这些标准的制定比较完备，只要主轴和工具夹头都符合标准规定，就可以保证它们之间的连接既牢靠又有很高的同心度。              由于工具夹头采用标准结构，也由于它相对于机床主体而言创新发展较缓慢，因此在一些加工中心用户中形成了一种挥之不去的印象：工具夹头似乎是一种“商品”（标准化产品）。从今天在市场竞争中打拼获得成功的工具夹头制造商的数量来看，也很容易得出这一结论。但是一些终端用户并不认同“商品”的概念。确实，某种类型的所有工具夹头看似相像，但肯定不会完全相同。' ;
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