摘 要：同设备加工多个零件过程中，更换工装及找正占用很多时间，单件加工的零件工装更换更为频繁，加工效率极其低下，夹具快速安装定位是急需解决的问题。本文介绍了在现场零件生产中，典型零件的工装快换过程，包括快换工装的结构原理及应用情况，工艺改进，应用效果等。
关键词：快换；效率；方案实施
中图分类号：TG75 文献标识码：A
面对生产任务的逐年增加，在现有生产条件下，提高生产效率是技术部门不断努力的方向。机械加工过程要降低成本、提高生产效率，就要从最重要的环节工艺设计及工装准备入手。快换夹具的应用，就是实现这一目标的必要措施，零件安装在应用快换夹具的机床上就可以实现加工，减少了频繁更换夹具及找正时间，对整体的生产效率提高起到非常重要的作用。
1项目概述
按生产实际，选取实际加工中的瓶颈设备及零件加工批量大的零件，同时依据零件的结构进行划分，选取结构类似，直径尺寸差相对较小的零件进行全部实现工装快换，且实现安装夹具及找正时间从原来的40分钟降低至10分钟。
2 方案实施
2.1现状分析
机械加工现有生产模式主要体现在工装应用落后，效率低下，工人加工零件时装夹及找正时间长，特别是单件或小批生产频繁更换工装时，大多数时间都是在安装夹具及找正。这种情况下，快换夹具的应用，是提高生产效率的最佳方式。
2.2快换工装结构原理
快换夹具的设计理念是实现快速换装及快速定位，这就要求夹具与机床花盘之间有一个可以实现快速换装及定位的中转机构，依托先进的零点定位元件，设计制造一標准底盘，用来连接夹具与机床。而夹具和底盘的连接定位及锁紧依靠精密排列的零点定位元件系统来实现，其配合精度0.005，满足使用需求。零点定位元件系统的夹紧部分装在底盘上，定位部分装在夹具上。
底盘根据机床工作台设计为圆盘或方形结构，在底盘上设计5个零点定位元件，其中底盘正中心1处，圆周均布4处，中心处零点定位元件用于定心，精度要求最高，位置度为0.01，圆度为0.003，平面度达到0.005，可用于找正底盘；其余零点定位元件位置度为0.01，以中心处零点定位元件圆心为基准。底盘上开有6处连接孔，分别按3处、4处均布，便于连接底盘与机床花盘。
夹具部分与普通夹具基本一致，仅在底面开5个孔，用于固定与底盘相连的定位部分锁紧销，孔的分布与底盘上5处联接件分布位置一致，位置度及精度要求也与底盘相应位置要求保持一致， 夹具定位面与中心连接孔保证同轴，同时要注意夹具底盘平面度要求必须要高，实际设定为0.005，以确保夹具与底盘的相对位置度。
联接件为零点定位元件，此元件与其它连接方法相比有锁紧容易、反应速度快、定位准确等优点，锁紧结构为气动锁紧，使用时通过底盘上设置的通气阀对底盘内部进行加压，通过气压驱动安装在底盘上的5个锁紧套，当气压达到锁紧套解锁压强后，锁紧球在内部机械结构作用下自动由中心向四周移动，释放锁紧套中心空间，然后将夹具定位部分锁紧销插入底盘定位孔内，确保定位销完全进入后停止供气，释放底盘内气压达到普通大气压后，底盘内的定位锁紧套结构发生作用，使定位锁紧球自动移向中心，锁死锁紧销，实现定位及锁紧作用。
2.3工艺改进过程
为推广使用快换工装，节约夹具数量，对零件定位尺寸进行统一。为规范快换夹具的使用方法，完善使用方案，依据现场使用经验，编制了使用操作说明书和使用指导文件。
2.4应用过程
将夹具底座固定在花盘上，将螺母按对称方式初步锁紧，锁紧力矩不大于10N，松开吊带。找正夹具底座中心处的钢球自锁系统突出处外圆，圆周跳动不大于0.005，平面跳动不大于0.005，将螺母顺时针方向完全锁紧，锁紧力矩不大于15N。然后将夹具上的钢球自锁系统与底座上的钢球自锁系统大概对齐，并尽可能的推入底座的相配孔中，扶稳夹具，将底座的进气阀门与供风系统相连，打开空气阀，待底座上的钢球自锁系统完全打开后，将夹具向底座方向推入，使底座与夹具上的钢球自锁系统紧密配合，断开进气阀门与供风系统的连接，待底盘内气压将至额定压力后，钢球自锁系统完全锁死，夹具固定完成，不需要找正及压紧过程。
零件安装与正常装夹零件相同，对于涨胎或精密定位的夹具，不需要零件找正及校正，装夹后可直接加工，对于非精密定位的夹具，安装零件后需要对零件找正面进行校正，确定零件位置准确再加工。零件加工过程与应用普通夹具加工过程完全相同。
零件加工完毕后，将底盘上的进气阀门与供风系统连接，打开开关，向底盘上的钢球自锁系统加压，待钢球自锁系统完全打开后，将夹具向与底盘相反的方向拉出，待夹具与底盘完全分离后，将夹具移至安全位置，断开进气阀门与供风系统的连接，完成夹具拆卸；将进气阀门与供风系统连接，打开开关，待钢球自锁系统完全打开后安装好保护罩，断开进气阀门与供风系统的连接。
2.5应用效果
安装底盘，找正圆周跳动0.005，夹具安装结束后打表检测夹具找正带圆跳为0.01左右，从精度方面能够满足零件需求。安装底盘，找正合格时间为40分钟左右，夹具装夹时间为5分钟左右，锁紧机构解锁时间为3s～5s。在加工下一种零件时只需更换夹具即可，无需更换底盘，大大提高了零件的装夹找正时间。相较于普通夹具每更换一次装夹找正需要30-60分钟，快换夹具的安装要方便快捷的多，而且降低了操作者的劳动强度。通过对多个零件及工序使用快换夹具进行验证，应用后提高效率明显，有效加工时间提高12.5%，得到操作者的一致好评。
结语
应用快换工装的意义就在于加工下一种零件时只需更换夹具即可，无需更换底座，夹具与底座实现快速换装，从而提高有效加工时间。由于此类工装价格相对普通工装高，应先从发挥优势的方面推广，通过现场应用，总结此类工装适合如下情况的应用，更能快速发挥优势。
（1）设备方面：多台同类型、加工尺寸范围相近设备，可共同使用同一规格的底座；双工作台的设备，其中一个工作台加工零件，另一个工作台可实现零件装夹，两项工作同时进行。
（2）零件结构方面：结构尺寸接近的同类型零件种类越多越好，可以使用相同规格的底座，节约工装成本。
（3）生产批量方面：生产批量越大越好，更换夹具的次数相对较少，利于工装成本降低。
参考文献
[1]尤福祯，岳新生.一面一销定位夹具的定位销高度计算[J].机械制造，2001（04）.