德国中欧工业技术咨询公司首席咨询顾问、同济大学客座教授袁华博士

在我国机械加工领域，随着对产品加工质量和加工效率关注度的日益提升，产品供应商们更喜欢通过购买德国等工业发达国家的先进机床设备，从而实现向高端制造升级。但拥有了先进的机床和刀具之后，很多加工却仍然达不到理想的效果，无法让高端的机床产品物尽其用，从而导致了资源的浪费、整体成本的上升。究其原因，在于，忽略了对夹具——作为金属切削加工中三大要素之一的这一主要产品的认知，重设备而轻工艺!

工件从毛坯加工至成品，其实是一个完成的工艺过程，这个工艺过程的实现需要机床、刀具、夹具三者的有机结合。工艺制定和实现的好坏与否，直接影响加工效果，因此，工艺问题是机械制造的核心问题!而夹具则在这一核心中扮演了极为重要的角色。与机床和刀具不同，这两者目前已经具备了很好的通用性，一台机床或者一把刀具可以用来加工很多工件，但夹具则需要不断地适应工件的变化，所以解决了夹具问题会对工艺的整体提升起到关键性的作用。采用先进的夹持技术可以实现工件的高效夹持，大大节省装卡时间，提高机床的有效使用率，从而提高生产效率，降低加工成本。

德国的机械加工水平始终位居世界最前列，就是因为德国不仅拥有世界一流的机床和刀具制造企业，同时也拥有一流的工装夹具制造企业。在德国，从设备制造商这个源头开始就非常重视工艺解决方案、重视夹具的应用。德国的夹具公司数量众多，虽然规模不大，但历史非常悠久，而且各有专攻，它们对德国机械加工水平的贡献功不可没。

我们正在逐步迈向工业4.0，在这一进程中，夹具所起的作用是不可忽视的。要实现工业4.0或者说要走近工业4.0，我们现阶段的首要任务是要实现智能制造。机床要智能化、工厂要智能化……那么作为三大要素之一的夹具如何配合其他环节的同步发展，这个问题值得思考。为了实现智能制造，机床本身要智能，要判断工件的特点并自行制定加工方案，这个过程，刀具的配合基本可以实现，快速换刀以适应加工条件已经不再是难事。难点在夹具。因为出于规格和功能的特点，夹具不能像刀具一样进行频繁更换，因此为了适应智能制造，一方面要尽量提高夹具的更换速度，一方面还要从夹具的适用性方面入手。未来的夹持装置应该具有更高的柔性，从设计理念上，要更开放，尽量适合更多不同工件的装卡，适用面更宽。

举例来说，在车床上常用的三爪卡盘，未来就有被完全替代的可能。因为在车削加工中，会有一些截面是矩形的工件需要被夹持，这时三爪卡盘就不再适用，而需要使用四爪卡盘来夹持。但是传统的四爪定心卡盘在实用中却显得非常不方便：工件尺寸存在误差，通常无法保证四个爪都同时接触到工件，在夹持过程中一般通过垫垫片的方法来解决这一问题，但这一过程费时费力，效率低下。因此，能够快速实现四爪夹持的浮动定心卡盘应运而生，堪称卡盘研发史上的一次革命性成果!卡盘机构首先在浮动过程中将工件推向中心，并使四个爪同时接触工件，而后再实现夹紧动作。使用这种卡盘，不需要进行任何人工调整即可完成工件的装卡。

当然，除了这一具有代表性的产品外，还有其他一些针对特殊需求的夹具，具有很强的代表性，比如适合五面加工的咬合式夹持技术。五轴加工中心具有很高的加工效率，然而，在加工实践中，这一优越性能却常常无法得到发挥，原因是夹具夹持面经常会覆盖须加工的工件表面，从而产生加工干涉。而新型的咬合式夹持技术为解决这个问题提供了一种有效的方法。夹具只须在高3mm宽80mm的一个狭窄区域内夹持工件，从而使得工件能够最大程度地露出五个须加工的表面。夹持的可靠性由卡爪上的齿嵌入工件材料来保证。尽管夹持面积很小，但仍然可以进行大进刀量的重切削加工。

中国机械加工业已经逐渐失去了人力成本低廉、以低价格抢占市场的优势，为了寻找新的发展出路，转型升级迫在眉睫。作为这一过程中的主要推动力，工艺的升级已成必然，作为重要的组成部分，夹具更是责无旁贷。好在我们已经有了先进机床、刀具的强大基础，只要对夹具这一工艺核心给予更多的关注，那么中国制造业的升级指日可待。