摘要：多品種小批量生產(chǎn)是企業(yè)為適應消費者的多樣化需求而采取的生產(chǎn)方式，為了加快工業(yè)化進程，大力發(fā)展智能制造設備中的數(shù)控機床的同時對夾具提出了更高的要求。高級計劃排程系統(tǒng)不僅是解決多品種小批量生產(chǎn)模式的完美工具，同時借助高級計劃排程的歷史運行方案數(shù)據(jù)，結合數(shù)據(jù)分析模型和算法解決了機床加工產(chǎn)品的最佳夾具效用，對夾具的改進有重要的指導意義。

1、多品種小批量生產(chǎn)模式

多品種小批量生產(chǎn)是企業(yè)為適應消費者的多樣化需求而采取的生產(chǎn)方式，它有效率低、成本高、不易流水作業(yè)的弊端。企業(yè)可通過改變生產(chǎn)組織及生產(chǎn)流程，改造生產(chǎn)設備、工裝，以及加強生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境等方法實現(xiàn)柔性生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，從中獲利。過去，多品種小批量生產(chǎn)是中小企業(yè)采取的主要生產(chǎn)方式，但是隨著消費者需求的多元化，現(xiàn)在大企業(yè)也不得不采取這種生產(chǎn)方式，多品種小批量生產(chǎn)已成為時下眾多企業(yè)的主要生產(chǎn)方式。

2、智能制造設備數(shù)控機床

目前，世界先進制造技術不斷興起，超高速切削、超精密加工等技術的應用，柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計算機集成系統(tǒng)的不斷成熟，對數(shù)控加工技術提出了更高的要求。我國當前在數(shù)控機床中常用的夾具有組合夾具、成組夾具、自動化夾具、數(shù)控機床夾具等，每種夾具都有各自的特點。隨著現(xiàn)代制造業(yè)對加工精度、加工速度等的要求越來越高，使得數(shù)控機床夾具也面臨更新?lián)Q代的要求，因此設計先進的數(shù)控機床夾具以使之可以適應現(xiàn)代加工的需要，成為當前機械加工行業(yè)關注的重點。

3、數(shù)控機床的夾具

隨著機械加工行業(yè)的飛速發(fā)展，數(shù)控機床得到了廣泛的應用，數(shù)控機床的加工精度更高、加工速度快、加工產(chǎn)品的轉換容易實現(xiàn)，自動化程度較高，適合用在多種不同規(guī)格、種類工件的加工以及高精度、多工序、小批量工件的加工等，在數(shù)控機床中，對夾具提出了更高的要求：首先，夾具要具備高精度加工的要求，并且能夠做到自身的快速更換以及夾具對加工工件的快速裝夾，其次，夾具應具有良好的敞開性和機動性，機床坐標系中坐標關系明確，數(shù)據(jù)簡單，便于坐標的轉換計算；最后，部分數(shù)控機床要求相應夾具還需要具備協(xié)助刀具的自動對刀的功能。

4、高級計劃排程系統(tǒng)中產(chǎn)品加工機床與夾具的設置

案例描述：

某企業(yè)有2000多種產(chǎn)品，產(chǎn)品經(jīng)過一系列數(shù)控機床加工而最終產(chǎn)生成品。每個數(shù)控機床都配套有多種夾具和工裝來加工不同的產(chǎn)品。其中夾具和工裝種類大概有2萬種，企業(yè)一方面對車間計劃調(diào)度比較頭疼，另一方面對產(chǎn)品加工過程中機床與夾具的配套效用管理不知所措，需要高級計劃排程系統(tǒng)作為輔助工具。

產(chǎn)品加工工序以及加工設備結構示意圖

高級計劃排程系統(tǒng)對產(chǎn)品加工機床與夾具的選擇方案

產(chǎn)品工序加工機床與夾具的選擇方案

高級計劃排程系統(tǒng)確定機床與夾具的建模已經(jīng)完成，那么在實際運行過程中，企業(yè)根據(jù)各自的業(yè)務確定訂單的優(yōu)先排程順序經(jīng)過一段時間的運行，得到產(chǎn)品工藝路線中各個工序對應機床的各個夾具的制造時間。為下一步產(chǎn)品，機床與夾具效用最大化給出數(shù)據(jù)積累。

5、產(chǎn)品、機床、夾具的最佳效用數(shù)據(jù)分析

同樣一款機床，為何生產(chǎn)效率卻相差好幾倍？得出的結論是：數(shù)控機床選用的夾具不合適，從而使數(shù)控機床的生產(chǎn)效率大幅降低。如何提高數(shù)控機床利用率？通過技術分析，夾具的使用有很大的關系。

據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)企業(yè)數(shù)控機床選用夾具不合理的比例高達50%以上。至2010年底，中國數(shù)控機床保有量近一百萬臺，也就是說有50萬臺以上的數(shù)控機床由于夾具選擇不合理或應用不當，而出現(xiàn)了“窩工”現(xiàn)象；從另外一個角度來講，在數(shù)控機床夾具的選擇與應用上大有文章可做，因為其中蘊含枱可觀的潛在經(jīng)濟效益。

解決產(chǎn)品加工機床以及最佳夾具的數(shù)據(jù)模型

產(chǎn)品加工機床與夾具最佳效用數(shù)據(jù)模型

產(chǎn)品加工機床與夾具最佳效用的可選擇算法

6、數(shù)據(jù)機床夾具的指導意義

（1）標準化

數(shù)控機床夾具在實現(xiàn)通用性的前提下，為降低夾具本身的成本，應當朝著標準化的方向發(fā)展，即應當在現(xiàn)行的國家通用夾具、組合夾具的基礎上，制定適合所有種類夾具的加工標準，使機床夾具成為一種標準化機床配套設備，有利于促進機床夾具本身的商品化和規(guī)模化生產(chǎn)，降低夾具自身成本。

（2）精密化

隨著社會各行業(yè)對機械加工產(chǎn)品的精度要求越來越高，就要求數(shù)控機床夾具要向著高精密化的方向發(fā)展，夾具的精密化主要體現(xiàn)在夾具結構的設計上，當前較為精密的夾具結構有三爪自定心卡盤、多齒盤等等，在對夾具進行結構設計時要充分發(fā)揮主觀能動性，以實現(xiàn)機械加工向著更高精度的方向發(fā)展。

（3）高效化

隨著現(xiàn)代機械加工行業(yè)競爭日益激烈，要求機械加工企業(yè)要最大限度提高工作效率，因此對數(shù)控機床夾具也提出了更高的要求，首先作為機床夾具要能適應高速加工的要求，并最大程度降低夾具的輔助時間，以提高機床的勞動生產(chǎn)率，保持加工的連續(xù)性和安全生產(chǎn)，用機械來代替人力，大大降低了工人的勞動負荷。例如在高速車床上采用三爪自定心卡盤夾緊工件，可以適應將近每分鐘一萬轉的高轉速加工條件，又如采用電動虎鉗來對工件裝夾，比人工裝夾效率提高5倍以上，大大提高了機械加工的生產(chǎn)效率，有利于實現(xiàn)企業(yè)的利潤目標。

（4）柔性化

夾具的柔性化就是通過對夾具的結構進行科學設計，將不可拆卸機構改造成可拆卸機構，使之可以通過自身的組合、調(diào)整來滿足各種工藝的需求，各種組合夾具、成組夾具都是柔性化的代表，然而隨著現(xiàn)代機械加工的高精度和高速度需求，簡單的柔性化設計已經(jīng)顯得力不從心，因此要設計出結構更加合理、精度更高、并且可自動拆卸、更換夾具可拆卸部分將會大大提高夾具的工作效率，從而為現(xiàn)代加工提供更好的支持。

結語

綜上所述，隨著現(xiàn)代加工制造行業(yè)對工件制造的要求越來越高，數(shù)控機床夾具正在朝著標準化、精密化、高效化、柔性化的方向發(fā)展，并且可以預見，隨著科技的發(fā)展還會出現(xiàn)更為先進的機床夾具，因此作為夾具設計人員，要充分發(fā)揮創(chuàng)造性思維，不斷設計出符合現(xiàn)代加工理念的機床夾具，促進加工行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。