- 3月 7, 2025
工件夹持装置是CNC加工车间不可或缺的一部分。随着CNC加工技术多年来的不断发展，零件变得越来越复杂，针对CNC夹具设计的研究也层出不穷。然而，尽管它们在确保零件精确定位和加工精度方面发挥着不可替代的作用，但相比于其他技术进步，它们并未得到广泛讨论。
本文将深入探讨CNC夹具这一主题，并介绍几种不同的CNC夹具类型。
CNC虎钳夹具
CNC虎钳是大多数机械加工设置的首选夹具，因其通用性强且易于使用。它们源自木工和手工制造中常见的传统机械虎钳，但精度更高。
CNC虎钳通过液压/气动螺丝结构提供强大的夹紧力。其内部机制包含两个相互推挤的倾斜面（如楔形），以增加刚性并解决钳口提升问题。
此外，CNC虎钳的外围边缘经过精密研磨，呈平面状。这些面彼此垂直，使得虎钳能够准确放置在工作台或定制夹具上。
另一个特点是其钳口设计。尽管看似平坦，但其表面纹理和夹紧力可产生高夹紧压力，在加工过程中牢固夹持零件。
角度夹具
角度夹具是CNC工件夹持装置中的另一种常用工具。其主要用途是牢固地将工件固定在特定角度。其常见应用包括倒角、斜切和角度钻孔。
与CNC虎钳一样，角度夹具可靠且刚性强。角度板通常配备有孔网，便于零件放置和安装。此外，许多产品还配备有带锁定机制的可调角度，使机械师能够根据需要对其进行定制。
角度夹具对于处理超出机器加工能力的零件而言非常实用。例如，具有几个倾斜表面的棱柱形零件可以轻松地在配有角度夹具的三轴机床上加工。虽然也可以在四轴机床上加工，但其成本更高。
夹紧夹具
夹紧夹具种类繁多、形状各异，但其基本用途相同。它们通过施加机械力将工件牢固固定。这种力通常来自螺钉或弹簧。一些常见的夹紧夹具类型包括阶梯夹、边缘夹、压板夹和趾夹。
尽管夹紧夹具本身并不一定是CNC夹具，但它们无疑属于这一广泛类别。因此，在此值得一提。
治具
治具是重要的机械加工夹具，用于引导切削工具的运动并精确定位在工件上。治具的常见应用是钻孔。如果零件上不同位置有多个孔，使用带有预钻孔的治具将非常高效。
治具的类型包括：
- 板治具
- 模板治具
- 角度治具
- 叶片治具
- 直径治具
值得一提的是，许多工程师对治具和夹具进行了区分，因为治具具有引导工具运动的特殊功能。而夹具则严格定义为用于夹持和定位工件的装置。尽管存在这种区别，但治具和夹具都属于工件夹持的广泛类别，并且经常协同工作。
分度夹具
分度夹具在制造具有均匀间隔几何图案的零件时非常有用。例如，每隔30度有一个孔的圆形零件。其常见应用包括切割槽、齿轮齿和铣刀槽，所有这些都是均匀间隔的几何特征。
CNC分度夹具坚固耐用，可方便地安装在工作台上。此外，现代CNC分度头可实现伺服控制，并可直接从控制器或独立控制单元进行驱动。
模块化夹具
模块化夹具是本文介绍的最具创新性的CNC夹具类型之一。它们不属于任何标准夹具系统或几何形状（如虎钳和夹紧夹具）。相反，它们由各种可互换的组件组成，这些组件可以组装成独特的定制夹具设置，专门用于当前作业。
这些可重新配置的组件包括各种尺寸的板、夹紧装置、支撑件和定位器。此外，组装它们既快速又简单，通常使用定位器或紧固件完成。
模块化夹具具有诸多优势。由于它们适用于不同的应用，因此通过减少专用夹具的投资来节省成本。此外，它们定位准确且可扩展为更大的设置。
CNC夹具设计的考量因素
CNC夹具的设计可能是一个相当复杂的过程。根据零件设计和机床能力的不同，该过程的难易程度可能会有所不同。我们将分享一些专家建议，以使数控工装夹具的设计过程更加易于管理和系统化。
明确界定数控夹具的设计要求
与任何工程项目一样，数控夹具的设计始于界定问题。在此背景下，设计师应明确其关于生产精度、成本、时间等方面的目标，以便清楚地了解他们的目标所在。
从车间收集相关信息
下一步是收集有关资源的信息。这包括所拥有的数控机床类型、夹具将要加工的材料、加工操作的次数及其顺序，以及当前的工件规格。
为CNC夹具设计开发多个草案
CNC工装夹具的一个好处是从来都不止一种解决方案。设计师可以在夹具设计上发挥创意，并提出多种工装解决方案。作为设计师，最佳做法是收集所有想法，并为每个想法准备基本的设计草案以供比较。
选择最佳的数控夹具方案
一旦有了多个方案，下一步就是根据项目的具体要求权衡它们的利弊。最后，经过一些讨论后，你将选择最适合你应用的方案。请确保考虑所有因素，包括制造成本、工装成本、维护以及产品寿命。
优化并实施所选的CNC夹具
在最后一步中，对你选择的方案进行微调，并确定其生产计划。目标是最大限度地提高夹具的精度和成本效益。最好尽可能使用标准组件（如夹具、塞柱、板等），以便利用它们的质量和低成本优势。
此外，另一个建议是不要过于关注表面精加工，因为夹具的实用性是最重要的，只有必要时才需要应用表面精加工方法。
另外，最后的建议有点违反直觉但很有用，应避免使用超紧公差，它们不一定能提高定位精度，但会增加成本。通常，机加工人员在设置和零件定位过程中可以轻松消除夹具的小误差。
针对机加工零件的数控夹具先进技术
数控夹具设计领域的发展速度与机械加工技术本身一样快。工业4.0的到来使CNC工装夹具演变为智能设备。在以下部分中，我们将讨论这些发展中的一些内容。
机器人夹具装卸
夹具的装卸一直很耗时，现代车间通过使用机器人装卸夹具节省了大量时间。它不仅速度快，而且比手动装卸更准确。
此外，机械臂可以存储数百个程序，从而使制造工程师只需使用一个机器人就可以为其整个产品系列实现自动化装卸。
数控夹具监测
通过数控夹具监测过程和设置也是该领域现代技术应用中的一个激动人心的方面。一些夹具设计师在夹具的不同位置使用传感器测量来监测夹紧力、零件验证和夹具位置确认等事项。
夹具减振
减振是抑制机械加工振动的重要因素，在颤振等情况下，振动可能对零件造成灾难性影响。某些类型的数控夹具使用特殊的阻尼材料，这些材料可以吸收机械加工力，同时保持零件稳定且定位良好。这是避免颤振等问题的一个很好的解决方案。
你需要定制CNC夹具吗？
在前面的部分中，我们谈到了许多类型的数控夹具。然而，尽管市场上有如此多的机加工夹具，但使用标准夹具解决方案来夹持和定位某些零件仍然是不可能的。
在这种情况下，您可能会考虑定制数控夹具。顾名思义，它是为特定应用量身定制的夹具。
从技术上讲，决定是否需要定制夹具很容易。如果标准解决方案不够用，就需要定制夹具。但是，您还应考虑设计和制造定制数控工装夹具的成本以及投资回报率。这更多是一个商业决策而非工程决策。
要考虑的另一个方面是开发定制CNC夹具所需的工程资源，这是一项高度技术性的任务，需要设计师注意细节。因此，你可以联系韦克，我们提供包括定制夹具设计和制造在内的高质量生产服务。
结论
CNC工装夹具无疑是机械加工行业的一个关键要素，在维护其质量标准方面发挥着至关重要的作用。数控夹具种类繁多，因此在工程设计领域也极具灵活性。
韦克是一家专业的快速成型制造公司。我们拥有才华横溢的团队和专业的制造工具，完全有能力满足您的定制机加工零件和CNC夹具需求。联系我们，讨论您的项目并获得报价。
常见问题
数控夹具可以夹持哪些类型的工件？
数控夹具是灵活的设备，可以夹持圆形、棱柱形、板形、圆柱形和不规则形状的零件。
数控夹具是否可以在不同的数控机床之间互换？
由于大多数数控夹具具有标准几何特征，因此它们是可以互换的。然而，在极少数情况下，如果机床规格差异很大或夹具是定制的，则可能无法实现互换。
如何为我的应用选择正确的数控夹具？
需要考虑多个因素，如工件尺寸、形状、材料、机械加工操作、这些操作的顺序以及数控机床的能力。
