这是夹具侠（jiajoin）发布的第 1242 篇技术文章
在经历了几十年的高速发展后，中国机械加工业如今已经是工艺升级的转型期。夹具作为加工环节重要的一份子，在此过程中也出现了不少的革新产品：传统霸主三爪卡盘已经进化到六爪浮动式、卡爪快换使一个夹具可以通用多加工、快换系统则让各种自动化项目顺利上线……工件太脆弱不想直接夹怎么办？空气、磁力甚至是分子作用力，都可以利用来做夹具！
part.1 六爪浮动卡盘面对要求圆度较高的薄壁类零件，普通的三爪卡盘在加工时会产生较大的圆度变形，而六爪浮动卡盘的设计，能够保证一个较高的圆度。此卡盘的相邻卡爪具有前后补偿功能，卡盘可以使用浮动状态，也能使用自定心状态，当我们夹持一些毛胚件时，可使用浮动状态来保证每个点的夹持受力均等，当精加工零件时，切换至自定心状态来保证产品的圆度。
卡盘夹持方式的受力分析：
通常用三爪卡盘扇形爪夹持薄壁零件时，对心夹持过程中有一个交叉力（红圈部分），不管扇形爪与工件的接触面多大，只要卡爪之间有缝隙，在交叉力的影响下，工件在卡爪交接的位置会因交叉力而发生变形。而六爪浮动卡盘相邻两爪间通过杠杆原理进行浮动，所以基准在两爪中间位置，通过这种设计，卡爪的移动方向都是对心的，这样就可以有效保证夹持过程中没有太大的交叉力，从而保证工件的圆度。
如下图所示，经多次加工实验，六爪浮动卡盘与三爪卡盘的圆度加工变形比为1/10，即通过六爪浮动卡盘加工薄壁类零件可以让圆度提高10倍。
part.2 快换类卡爪在现有技术中，卡盘与卡爪为一体成型，经较长时间使用后，其外表面会有产生磨损，一旦达不到精度要求，整个卡爪则需要立即更换。另一方面由于加工产品的多样化需求，一体成型的卡爪在装夹不同工件时则需要立即更换，每次更换卡盘内的多个卡爪操作较为，麻烦时间也较长。因此，现发明了多种快换类卡爪：
1.倒钩式快换爪
在更换时只需将卡爪倒扣位置卡到基爪上，向后推，中间锁销位置锁紧即可更换完毕。
2.嵌入式快换爪
如图所示，基爪上有凸轮机构，只需用六角扳手将凸轮旋转即可将子爪拿出进行置换。
3.液压快换爪
单个卡爪内部具有集成的液压油腔，通过2个子爪实现工件的夹持，在夹持时，卡爪在移动过程中，子爪接触工件后，通过反作用力，子爪内部油腔压力上升，压力作用于两个子爪之上并保持两子爪压力相等，通过这种方式可以保证每个子爪与工件的夹持力相等， 对一些圆度不好的毛坯零部可以有效保证六个点夹持受到均匀的力。
part.3 零点快换系统使用传统夹具会因为需要多套夹具而造成巨大的一次性投资，更换、调整夹具同时还会占用大量的辅助时间。而零点快换系统因其具有更高的夹持力，完全的密封及免维护特性，高效的短锥定位设计，整个不锈钢材料选择，特别适用于需要高效、高精度夹持加工的场合。
零点定位系统内部结构：
来看一段传统夹具与零点快换系统在实际生产过程中的对比视频：
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该产品目前已经在国内的发动机缸体、缸盖加工中实现直接夹持，仅通过锥形定位销及拉紧模块组合，一次装夹，五面加工，其夹具结构亦简化，符合发动机加工的发展趋势。
面对不同类型的缸体加工，只需将拉钉按照现有的尺寸布局，搭配模块即可完成定位装夹。
零点快换在大型件中的应用：
大型结构件工艺难点一般有应力变形、难加工、装夹困难的问题，而产生这些难点的原因是：
利用零点快换系统可以完美解决以上各种问题，如下所示产品，在产品前端有三角形布局，中间为主定位模块，右边则是角向定位模块，下面则是拉紧模块。通过3个模块将产品的6个自由度全部限制，周边则都为浮动模块。
通过在零件上增加工艺凸台来保证工件和零点快换系统的连接。
在去应力方面，零点定位系统可以在工序中进行调整且不影响定位精度，从而使内应力得到释放。
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part.4 电永磁、真空吸盘电永磁吸盘的特点是工件的吸脱由开关控制。由于仅吸脱时瞬时用电，很省能也不会产生温度上升的问题，可进行高精度加工。在吸紧时，万一发生电源故障或停电，也无消磁之扰。
再来看看电永磁吸盘在车和铣中的应用：
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真空吸盘加工过程中，侧向力是靠吸盘的摩擦力来实现的，所以如何保证侧向力的有效加持是个大问题。下面的这款真空吸盘盘面上有矩阵式蓝色小摩擦块，可以提高产品30%的侧向力。
在电永磁吸盘上吸附真空吸盘去实现非金属零件的加工，当需要加工金属零件时，可以将真空吸盘直接卸下。
在零点快换系统上配置真空吸盘，还可以实现快换非金属零件的加工。
从上我们可以看到，夹具工艺的革新也是随着加工技术进步需求来发展的：当我们需要更加精密的产品时，就需要优化原有结构；当需要更快的速度时，快速装夹与更换的方式成为自动化类应用的主要思路；当更多材料、种类的产品需要加工时，非直接夹持的吸附类产品也发展出来，对技术进步的不断渴求，才会催生出更好的产品。
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