MHZ2 选型：夹持力、夹持点距离、手指允许力矩一次核对
MHZ2 平行开闭型气爪的选型，很多人算完夹持力、定下缸径就结束了。可现场出问题的地方往往不在夹持力，而在后面几步：手指上装的夹块太长、夹持点离手指太远、工件或夹块对手指有侧向推力，或者开闭太快把手指撞松。本文从“缸径已经初定”开始讲，按 SMC 样本的第 2、3 步把这些项目逐项核对一遍，数值全部来自 SMC 官方 MHZ 系列样本。
先回顾：SMC 的三步选型顺序
SMC 样本把 MHZ2 的选型分成三步：
- 确认夹持力；
- 确认夹持点（夹持点距离 L 和伸出量 H）；
- 确认作用在手指上的外力。
第 1 步的要点只有一句：夹持力一般取工件重量的 10～20 倍，加速度大或有冲击时还要再留余量。倍数怎么来的，这里不再展开。下面重点放在第 2、3 步，以及容易被忽略的开闭速度。
第 2 步：夹持点距离 L 和伸出量 H
为什么不能只看规格表上的夹持力
规格表上的有效夹持力是在 0.5 MPa、夹持点距离 L = 20 mm、行程中间位置测得的。夹块做长以后，夹持点离手指越来越远，同样的气压下实际能用的夹持力会变小，手指导轨承受的力矩也变大。所以 SMC 在每个缸径的夹持力曲线旁边都画了“夹持点范围”：横轴是夹持点距离 L，纵轴是伸出量 H，每个使用压力对应一条界线。
怎么核对
- 外径夹持和内径夹持各有一组图，按实际夹法查对应的那一组；
- 用实际使用压力那条线判断，L 和 H 都要落在线内；
- 超出范围，SMC 明确写了会对气爪寿命产生不利影响。
超出时常见的处理是：缩短夹块，让夹持点往手指根部靠；或者提高使用压力（不超过上限）；还不够就换大一号缸径。使用压力范围见下表。
| 型式 | ø6 | ø10 | ø16～ø40 |
|---|---|---|---|
| 双作用 D | 0.15～0.7 MPa | 0.2～0.7 MPa | 0.1～0.7 MPa |
| 单作用 S / C | 0.3～0.7 MPa | 0.35～0.7 MPa | 0.25～0.7 MPa |
第 3 步：手指能承受多大外力
手指除了夹工件，还可能受到外力：夹块碰到定位块、工件插入时的反力、夹持偏心带来的力矩等。SMC 样本给出了每个缸径手指的静态允许值：
| 型号 | 允许垂直负载 Fv (N) | 俯仰力矩 Mp (N·m) | 偏转力矩 My (N·m) | 滚转力矩 Mr (N·m) |
|---|---|---|---|---|
| MHZ2-6 | 10 | 0.04 | 0.04 | 0.08 |
| MHZ2-10 | 58 | 0.26 | 0.26 | 0.53 |
| MHZ2-16 | 98 | 0.68 | 0.68 | 1.36 |
| MHZ2-20 | 147 | 1.32 | 1.32 | 2.65 |
| MHZ2-25 | 255 | 1.94 | 1.94 | 3.88 |
| MHZ2-32 | 343 | 3 | 3 | 6 |
| MHZ2-40 | 490 | 4.5 | 4.5 | 9 |
力矩换算成允许力
样本给出的换算式是：允许负载 F (N) = M / (L × 10⁻³)，其中 M 为上表的允许力矩，L 为从手指到受力点的距离（mm）。距离越远，允许的力越小，而且是成反比下降。
算例：同一个外力，夹块长短不同
设 MHZ2-20D 的夹块上有 20 N 的俯仰方向外力：
- 受力点距离 L = 40 mm：F = 1.32 / 0.04 = 33 N，大于 20 N，可以使用；
- 夹块加长到 L = 80 mm：F = 1.32 / 0.08 = 16.5 N，小于 20 N，不行；
- L = 80 mm 时改用 MHZ2-25：F = 1.94 / 0.08 ≈ 24.3 N，大于 20 N，可以使用。
可以看出，夹块长度翻倍，允许外力就减半。很多时候与其换大缸径，不如先把夹块做短。另外要注意，上表是静态允许值；如果外力带冲击，笔者建议在此基础上再多留余量，必要时向 SMC 确认。
开闭速度：别让手指“撞”出问题
MHZ2 的最高使用频率为 180 c.p.m.（ø6～ø25）和 60 c.p.m.（ø32、ø40），重复精度为 ±0.01 mm（ø6～ø25）和 ±0.02 mm（ø32、ø40）。但能动这么快，不代表应该动这么快。SMC 在带针阀型（-X46，适用 ø10～ø25）的说明里写得很清楚：手指速度不要调得比需要的更快，速度过快会增大冲击，导致重复精度下降、寿命缩短。
- -X46 内置针阀只能调节闭合速度；
- 张开速度需要另外用 AS 系列出口节流型速度控制阀调节。
速度控制阀的进气、排气节流区别，可以参考薄型气缸用排气节流阀和进气节流阀的区别。
回头确认动作型式：双作用还是单作用
缸径定下来以后，还要回头确认动作型式。双作用 D 型外夹、内夹都能用，夹持力也最大；单作用靠弹簧复位，S 型（常开）只能外径夹持，C 型（常闭）只能内径夹持。单作用的夹持力和使用压力范围都和双作用不同，选之前要用对应型式的数值重新核对一次夹持力，而不是直接套用双作用的数据。下表摘取三个常用缸径在 0.5 MPa、L = 20 mm 时每个手指的有效夹持力：
| 缸径 | 双作用 外夹 / 内夹 (N) | S 型 外夹 (N) | C 型 内夹 (N) |
|---|---|---|---|
| ø16 | 34 / 45 | 27 | 38 |
| ø20 | 42 / 66 | 33 | 57 |
| ø25 | 65 / 104 | 45 | 83 |
可以看到，同缸径下单作用的夹持力明显低于双作用，从双作用改单作用时，要按新的数值重新走一遍第 1 步。
其他容易漏掉的细节
- 夹块安装：夹块要用螺栓固定在手指的内螺纹上，并按样本规定的力矩拧紧。
- 耐腐蚀：手指导轨为马氏体不锈钢，耐腐蚀性不如奥氏体不锈钢，潮湿或有腐蚀性的环境要注意。
- 粉尘：有粉尘的场合，选带防尘罩的型式。
- 手指形状：手指有基本型（无代码）、1 侧面安装螺纹、2 开闭方向通孔、3 平型手指，夹块怎么固定决定选哪种。
核对清单
| 项目 | 看什么 | 超出时怎么办 |
|---|---|---|
| 夹持点 L、伸出量 H | 对应压力、对应夹法的曲线范围 | 缩短夹块、提高压力、换大缸径 |
| 手指外力 | Fv、Mp、My、Mr 及 F = M / L | 缩短受力距离、换大缸径 |
| 开闭速度 | 是否比节拍需要的快 | -X46 调闭合，AS 节流阀调张开 |
| 环境 | 粉尘、腐蚀 | 防尘罩型，避开腐蚀环境 |
常见问题
夹持力够了，为什么手指还会松旷？
常见原因是夹持点超出范围，或手指外力、力矩超过允许值，长期使用后导轨磨损。按本文第 2、3 步核对即可。
夹块很长，又不想换大缸径怎么办？
先算 F = M / L，看能否通过缩短受力距离解决；同时核对夹持点曲线，必要时提高使用压力（不超过 0.7 MPa）。
-X46 能同时调开和合吗？
不能。内置针阀只调闭合速度，张开速度要用 AS 出口节流型速度控制阀。
更多夹爪选型背景，可参考机器人抓手选型的常见误区、机器人夹爪类型完全指南，以及具体型号 MHZ2-16D、MHZ2-10D。
项目里需要一起核对 MHZ2 的夹持点或手指外力，可以联系我们，把工件重量、夹块尺寸和使用压力发过来。
资料来源：SMC MHZ 系列样本 https://content2.smcetech.com/pdf/MHZ.pdf。
