联动式装夹设备在无人舱的应用和检测

联动式装夹设备在无人舱的应用和检测

王文斌

浙江好易点智能科技有限公司   

【摘 要】为了适应我国各行各业对模具产品的高精度、短工期、低成本要求，采用联动式装夹具定位是提高模具加工的最重要一环，是影响模具制造工期长短和质量的主要因素。

【关键词】模具；夹具；生产效益

0.引言

模具是工业生产中使用极为广泛的一种工艺装备。21世纪模具制造行业的追求目标是提高产品质量，缩短设计制造周期，降低生产成本，最大限度提高模具制造业的应变能力。在模具的制造过程中，60%以上均要同时应用到 CNC（计算机数控）加工中心、EDM（电火花机）、EC（线切割机）这 3 类或其中 2 类高精密数控机床加工，但传统的加工均是在一种机器上加工完后再转到另一种机器上加工，需要重新装夹和调校水平度，再找工件的中心点。传统加工方法产生的问题如下。①稍有不慎，就会造成整个工件返修和报废，其返修和报废率依各机器操作人员的水平高低不同，其差别较大。根据湖南鑫泰机械制造有限公司、江苏吴江市杉力模具厂、昆山市鑫力懋模具厂、苏州市长立精密模具有限公司等企业 2009 年度的统计，返修和报废率在10%-20%之间。②浪费高价值、高精度数控机床加工时间。工件在一种机器上加工完毕后（一般是用虎钳或压块固定在机器上加工），需要停机器，操作人员手工拆下工件，然后到下一种机器上加工，再重新装夹，人工调校工件水平度，手动找中心点，耗时量依据零件大小和外形及员工熟练程度不同，一般在10-30 min 之间。在此期间机器完全停用。有时一个小工件机器加工的时间只要 5 min，可人工调校水平和找中心点却要耗时 10 min，很大程度上制约了单台机器的生产能力。③造成机床操作人员的劳动强度过高。在加工小零件时，重复地手动调校水平度和找中心点，一台机床一个人员操作尚存在难度，一个人同时操作两台机器十分困难。④造成机床累积误差。工件在一种机床上加工好后，第二种机床上再加工，操作人员调校工件水平和找中心点时，很难和第一种机床上达到完全一致，造成机床累积误差的产生。通过上述的问题分析，为解决同一个零件在不同机床上面完成不同工序的加工，所产生的装夹和调校水平度，找中心点问题，提出要设计并应用联动式装夹。

总之，对无人舱的要求越来越高，因而联动式装夹显得越来越重要，它不但可以节国人力成本，提高生产效率，而且也缩小了累计误差。
1.联动式装夹的介绍
精密定位系列夹具理念是精确定位，快速装夹，快速生产，提高数控机床的使用率。在欧、美、日等国家已广泛使用，因其独特性可解决模具数控加工的速度（短工期）、低成本和产品要求的精度。下面简单介绍两种联动式装夹系统：
1.1 3r夹具
瑞典system3r公司生产的机床通用高精度夹具，包含有火花机，慢走丝，加工中心，数控车床，磨床等，重复定位精度0.002mm以下，套标准的夹具系统并为系统化自动化做好了准备。3r夹具定义xyz三轴基准，从而使不同的机床工作台拥有了一个“相同”的工作台，从一台机床移到另一台机床将不需要校表，找正，节约操作人员的重复工作和装夹时间，从而提高机床的生产率和生产精度。
1.2 erowa快速定位装夹系统
erowa——源于德语中放电加工、工模具制造和自动化三个词首字母的缩写。erowa标志着世界最顶尖水平的工装夹具定位系统，饱含着瑞士精密机械加工的成果，代表着精准与经典。erowa产品包含夹具、定位片、底座、定位片、气动头、手动头、拉钉等等。erowa快速定位装夹系统，享有世界专利的工装定位元件将柔性和刚性完美结合，保证了工件工装的重复定位精度为2微米，从源头上控制累积误差，同时大幅降低机床停机时间，使设备利用率达到最高点。
联动式装夹图
综上所述，联动式装夹是一个共通性夹具，它具备高精、高效、模块、组合、通用、经济等特性。
2.我国用无人舱的现状分析
在国内无人舱中，夹具的使用状况普遍是：铣床、放电加工机床工作台面，用的是虎钳；放电加工机、平面磨床工作台面，用的是磁盘；线切割机、工模镗床工作台面，用的是压板；车床、外圆磨床，用的是夹头。
目前，湖南国境内没有一家从事高档、高精密的模具设计制造公司，一些规模较大的制造公司，都有意开发出一些有竞争力的高档产品，因模具是制造业之母，模具质量的高低，直接影响到产品价格定位。这就为湖南国的高精密模具的发展提供了一个非常好的契机。而在精密模具的制造过程中，一个稍微复杂的模具零件加工，60%以上均要同时应用到cnc（计算机数控）加工中心、edm（电火花机）、ec（线切割机）这3类或其中2类高精密数控机床加工，但传统的加工均是在一种机器上加工完后，转到另一种机器上再加工时，需要重新装夹和调校水平度，再找加工工件的中心点。由此产生的问题是：(1)稍有不慎，就会造成整个工件返修和报废，其返修和报废率依各机器操作人员的水平高低不同，其差别较大。返修和报废率在10-20%之间；(2)浪费了高价值、高精度数控机床加工时间。工件在一种机器上加工完毕后（一般是用虎钳或压块固定在机器上加工），需要将机器停下来，操作人员手工拆下工件，然后到下一种机器上加工时，再重新装夹，人工调校工件水平度，手动找中心点，耗时量依据零件大小和外形及员工熟练程度不同，一般在10-30分钟之间。在此期间机器完全停用。有时候一个小工件机器加工的时间只要5分钟，可人工调校水平和找中心点却要耗时10分钟，很大程度上制约了单台机器的生产能力；(3)造成机床操作人员的劳动强度过高。在加工小零件时，重复地手动调校水平度和找中心点，一台机床一个人员来操作都忙不过来，就不用说一个人可同时操作两台机器了；(4)造成机床累积误差。工件在一种机床上加工好后，第二种机床上再加工，操作人员调校工件水平和找中心点时，很难和第一种机床上达到完全一致，造成机床累积误差的产生。

3.数控机床联动夹具的开发及加工模具的效果分析
基于我国无人舱的现状，我院与湖南鑫泰机械制造有限公司一起设计开发出一种数控机床联动夹具，使模具零件在一种机器上加工完毕后，直接自夹具底座上取出来（手动按开关键或气动弹开），将工件直接卡在另一台机器上的夹具底座上，不需要调校水平度和再找中心点，就可开动机器加工，机床累积误差不会产生，加工的模具质量明显提高，收到了很好的效果，主要体现在以下几个方面：
(1)提高了加工速度，降低预调时间当edm、cnc、ec等加工过程中，装夹时间大约10秒，只须寻中1次，其后工件不须要再打表、碰数及分中。
(2)提高了精度，静态公差重复精度±0.002,减少人为失误,有效提高生产力及产品质量。
(3)增加机床使用率,当cnc加工完成后即可拆卸，不需要在机床上卡数，可继续加工其他工件，若返工重新装夹也是非常方便的。有效提高机床使用率。
(4)维修方便、安全,当模具需要维修或返工时，重新装夹即可加工,因夹具底座有方向性，不会导致方向出错。
4.结论
数控机床联动夹具的设计制造，提高了生产效率，降低了成本，减小了误差，模具质量得以很好的保证。证明该夹具合理有效，值得推广。
【参考文献】
［１］周永泰.我国塑料模具现状与发展趋势[j].塑料,2000,(06).
［２］陈锐.模具企业快速定位夹具市场调查．现代模具[j]．2009：9-16.
［３］李红.国外数控机床夹具的发展趋势．中国制造业信息化[j]．2007：3-19.
［４］王俊.“精准之源”erowa工装夹具定位专家．现代模具[j]．2009：1-12.