用先进技术改造传统制造是制造业的必经之路。而快换系统应用，完善地解决了制造业在加工中的精度、效率、质量、周期四大问题，同时为实施智能生产线奠定了基础。 “一分钟换装”是一种全新的工装快换生产策略。工件快换技术，由于其突出的高效率，在数控加工中具有广阔的应用前景，它可以从根本上改变目前依靠单人单机落后的加工方式，缩短工序流程，压缩生产中的辅助时间，减少专用工装使用，提高生产效率，增强生产的柔性，提高产量甚至有可能实现产量翻番，同时可以提升产品整体质量。本文的研究，尝试摸索出一套可行的工装快换技术的应用方法，力求站在用先进技术去改造传统制造业的角度，解决目前依靠单人单机落后的加工方式。进而适应新研产品型号不断增多，产品更新换代周期短的科研生产现状。解决多品种、小批量生产而导致的生产准备时间过长进而影响交付的问题，从根本上提高机械加工效率，有效地提高企业的生产柔性和增强市场竞争能力。
关键词：快换系统 零点定位 工件换装 工装 夹具
1.绪论
如何在不增加设备、人力、物力等资源的情况下，提高设备利用率、加工效率和提升产品精度质量，缩短供货周期，满足中小零件批量生产的要求，成了急需解决的难题。国外3R、EROWA、AMF等各种先进零点快换系统就实现了工装与设备的一分钟换装、实现了应急中断加工、实现了设备五面加工分度功能，使每台设备发挥了最大的工作潜能。提高数控加工的精度和充分提高设备的利用率，解决设备能力不足的问题。
零点快速定位基准夹具系统，通过实现机床、夹具、工件三者标准化无缝接合，将机床的精度和性能发挥到极致，工件装夹变得十分简单，特别适合于多品种中小批量产品的高精度加工，由于大大减少了工件在机装夹时间，因而能很好满足生产周期的要求。
2.零点定位系统
零点快速定位基准夹具的作用是帮助用户实现工装夹具与机床之间的快速定位和夹紧，减少机械加工中辅助时间，它包括两部分：零点定位器（凸头）和定位接头（凹头）。零点定位器通过大直径高强度的滚珠夹紧定位接头，当零点定位器通入液压或气压时，滚珠向两侧散开，定位接头可自由进出零点定位器：当切断压力时滚珠向中心聚拢并锁紧定位接头，这两部分重复定位精度可以达到0.005mm，同时提供5KN至30KN的夹紧力。
使用时将零点定位器安装到机床工作台上，根据实际加工需求可安装多个定位器(最少两个)；定位接头凸头与夹具、工装、或者工件通过定位台阶和螺栓紧固在一起 (每个夹具，或是工件至少安装2个定位接头)。当需要加工某个工件时可直接通过零点定位基准夹具系统安装到机床工作台上，无需调整位置和找正精度，整个过程可在1分钟内完成(以往更换夹具或是工件用于找正位置精度和调整的时间往往超过10分钟或是更长时间)，大幅度降低了机械加工的辅助时间，提高了机床的实际生产效率。
零点定位系统，可以大大优化生产中的工件装夹和换装，并缩短机床的辅助时间，扩大机床的使用功能，节约成本。
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3.应用效果与传统工装对比
零点定位快换系统工装对比传统工装在加工效率、质量提升等方面提升效果显著，具体对比。
3.1零点快换工装
1)工装换装时间3分钟，节省90%的工装的换装时间；
2)较高的定位精度，具有小于0.005mm的重复定位精度，减少人为因素造成的找正误差；
3)工装装夹效果好，对于中大型工装，由于是多点拉紧，工装装夹均匀，工装装夹变形小；
4)离线装夹，零件的装夹和调整可以和零件的加工同时进行；
5)固定零点，使数控加工程序的编制更加简单；
6)改变生产模式，换装不同的夹具，快速转换生产的产品；
7)灵活安排生产，由于工装与设备接口统一，零件加工可根据生产情况随时更换设备；
8)便于产品加工转换，在长时间加工一个工件时，也可以随时中断加工作业，在中间插入一项新的急迫的加工任务；
9)测量基准统一，加工和三座标检测的快速转换，对精密加工可根据测量数据调整加工轨迹和量值；
10)可实现生产自动化，是制造单元工装的可靠保证。
3.2传统工装
1)工装的换装找正时间为30-60分钟；
2)装夹精度以工人的技术水平为准，重复定位精度无法保证；
3)安装压紧点在夹具的边缘，并且是螺栓压紧，夹紧力凭工人的手力，很难保证夹紧均匀；
4)零件的装夹只能在设备上，占用设备的有效加工时间；
5)装夹位置不固定，靠人工找正；
6)换装不同的夹具周期长，不便于产品的转换；
7)工装与设备没有固定的接口，更换设备要重新找正夹具；
8)重复定位精度低，零件加工中间不可停，只能加工完成后才可卸下；
9)零件要从夹具上卸下进行检测，经过重新装夹，产生基准转换误差；
10)不可实现生产自动化。
第四章 总结
零点定位快换应用，在多品种小批量（单件）生产中，可以有效的压缩生产中的辅助时间，对于增强生产的柔性，其作用更为显著，同时可以提升产品整体质量。选择适用零点快换定位系统的零件从两方面来考虑：一是从工件出发，选择工序多、工装多、工时多而成品率低、精度要求高的工件；二是从设备出发选择转序间最容易丢失精度的核心层设备，同样也可以分解原来一台精密设备承担的粗、中、精工序。一般说来，一个工装系统的基本功能是在生产线上，使工件在各工位上除了装夹方便外，最重要的就是使工件精密定位，从一台机床传递到下一台机床，直到制成品，定位精度越高，产品的品质就越高，废品就越少。因此最好的选择是在你的关键设备上，先组成一个适当范围的零点快换定位系统，实现“一分钟换装”就能马上见到效益。同时零点定位系统也是智能生产线建设及智能制造的一个基础单元，应用零点定位系统对智能生产线建设可以起到一个技术积累的作用。
参考文献：
（1）孙恒.机械原理：人民教育出版社
（2）成大先.机械零件设计手册：化学工业出版社
（3）机械加工工艺师手册：机械工业出版社
论文作者:刘仁伟 丁明月 郑金鹿
论文发表刊物:《科学与技术》2019年20期
论文发表时间:2020/4/17
标签：工装论文; 零点论文; 工件论文; 加工论文; 夹具论文; 精度论文; 换装论文; 《科学与技术》2019年20期论文;