在金屬加工領(lǐng)域，機床、刀具和夾具是三大關(guān)鍵技術(shù)。其中，機床和刀具的技術(shù)發(fā)展日新月異，令人目不暇接。然而，由于夾具的專業(yè)性較強，技術(shù)發(fā)展相對滯后，這導(dǎo)致了一些問題。它限制了昂貴且高效的數(shù)控機床和刀具的最大潛力發(fā)揮，成為制約金屬加工技術(shù)進步的一個重要障礙。
 

　　在我國，這種情況直到幾年前還十分普遍，專業(yè)夾具公司稀缺，更不用說商品化的通用夾具零部件了。對于一般的金屬加工夾具而言，其基本需求包括精確的定位、可靠的夾緊、便捷的操作，以及防止夾緊變形和易于排屑。
 

　　隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控機床的普及，對夾具提出了新的要求：
 

　　1.減少輔助時間：減少裝夾和找正工件的輔助時間是最容易實現(xiàn)和經(jīng)濟的。
 

　　2.可靠性：數(shù)控機床一般能高速切削、多工序集成加工，往往要求夾具具有更高的剛性、可靠性和能夠適應(yīng)多種切削工況。
 

　　
       3.輕量化：跟傳統(tǒng)機床不同的是，數(shù)控機床往往是多軸聯(lián)合運動，夾具不是固定的，而是隨某軸運動的。這就要求數(shù)控機床夾具減少重量、從而減小運動慣量，提高定位精度和快移速度。
 

　　4.專業(yè)化柔性化模塊化：數(shù)控機床夾具的專業(yè)化趨勢，已經(jīng)成為了不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展方向。專業(yè)機構(gòu)能夠針對機床刀具的特色，持續(xù)研發(fā)出適應(yīng)各種需求的夾具及相關(guān)配件，從而促進了更廣泛模塊化和靈活性的組合。
 

　　夾具設(shè)計觀點：
 

　　1.夾緊狀態(tài)下盡可能消除夾具元件運動間隙，并實現(xiàn)自鎖。
 

　　間隙的存在是失去剛性的根本原因。夾具零件偶合件的相對運動需要間隙，這個間隙會隨著切削力的大小和方向不斷的改變。
 

　　而現(xiàn)在廣泛采用的小型液壓或氣動夾具缸，這2種是實現(xiàn)夾具輕量化非常好的模塊。但是，目前還沒有夾緊后能夠消除活塞桿間隙的夾具缸產(chǎn)品。
 

　　對于這種廣泛應(yīng)用的夾具缸多說兩句，目前最容易失效的是轉(zhuǎn)角缸，輔助支撐缸好的多，主要失效模式是：
 

　　活塞桿彎曲變形
 

　　壓板與桿配合孔軸變形
 

　　壓板換向失靈
 

　　密封件失效
 

　　抗污染能力差
 

　　究其原因，主要是活塞桿承受偏載力，壓緊時造成桿子后仰，引起各種失效；內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸小、對材料、加工精度等指標(biāo)要求高，而且價格昂貴。
 

　　2.多點密集夾緊
 

　　為了克服切削力，必須保證足夠的夾緊力。但是，傳統(tǒng)夾具結(jié)構(gòu)往往夾緊點不夠多。如下圖所示實測加工過程中工件晃動0.5mm，但是僅僅4個夾緊點的力量無法保證工件不變形的情況下克服切削力。在液壓氣動技術(shù)廣泛應(yīng)用的今天，技術(shù)上已經(jīng)很容易實現(xiàn)多點密集夾緊。
 

       3.盡可能在工件原有狀態(tài)下實現(xiàn)夾緊

 

　　盡量保證工件加工后只有切削應(yīng)力的釋放，沒有彈性變形的恢復(fù)。如采用彈性套類夾緊圓形工件是改變工件的異形實現(xiàn)全面接觸，而采用液壓控制的多點密集夾緊，對工件的夾緊沒有改變工件的異形。
 

　　4.盡可能減小甚至消除慣量的影響。
 

　　對于回轉(zhuǎn)件的普通三爪卡盤，高速回轉(zhuǎn)時卡爪受旋轉(zhuǎn)慣量的影響，會失去一部分甚至全部夾緊力，此時宜采用筒形夾具體、或增加端面壓緊，當(dāng)然，動平衡是必須的。對于直線運動夾具，采用輕量材料或者減重結(jié)構(gòu)是必須考慮的。
 

　　5.改變夾具偶合件面接觸狀態(tài)，盡可能采用鋸齒形接觸面
 

　　6.大型異形工件夾具
 

　　如下圖的大型回轉(zhuǎn)件的卡盤夾具，十字架式設(shè)計的基本思路是利用機床工作臺自身的精度保證夾具的定位精度和自動化操作，避免了獨立卡爪找正的麻煩、整體卡盤造價昂貴的缺點。
 

       7.快速柔性裝夾的最佳方案——零點定位系統(tǒng)

 

　　這個方案既可快速精密定位，又能通過更換最少的零件實現(xiàn)夾具的快速切換。而且是采用機械式(碟形彈簧)可靠夾緊，液壓或氣動自動松開。通用化程度很高。