观点 | 为什么直接夹持是解决复杂工艺的答案？

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前言

工具制造通常具有单件生产和小批量生产的特点，因此会涉及到许多非常复杂的工艺。如今，国外领先的夹具企业都愈加推崇工件直接夹持的概念，改变和解决复杂工艺的问题。

一、怎样理解工件直接夹持的概念？

工件直接夹持不再需要诸如多爪卡盘等传统的夹持设备。在准备过程中，首先将模具板、复杂形状的部件和其他工件的底面在同一水平上磨平，然后按规格加工螺纹孔，并安装快换系统的定位销。准备完毕后，在机床内部的快换夹持模块上，可以在几分钟内完成零件更换，并根据要求精准夹持。

图1 工件直接夹入快换夹持模块，模块升高更方便机床主轴操作

二、工件直接夹持的原理优势在哪里？

与传统的夹持解决方案不同，直接夹持不会受到卡爪或夹具轮廓的干扰，能非常方便地对工件进行五面加工，还可以减少机床在生产中的闲置时间，如设置、改装和调整或零点确定等。在汽车行业应用中，外壳冲压模具的生产更换时间可从原来的约2h缩短到15～20min。与此同时，加工中心的有效使用时间比例也提升至80%。一台固定设备原本所需的设置时间越长，实际的加工操作时间越短，则改进夹持方案的投资回报速度就越快。同样，如果工件需要在短时间内反复修正或加工，也能取得类似的效果。利用现有的螺纹孔，工件可以立即在设备上精准更换。

图2 在加工热通道分配器时，将工件位置提高，使机床主轴更易触及

三、直接夹持理念最关注的点是效率吗？

不仅如此。如果工厂缺少熟练操作员，一套流程标准化设置的方法，可以减少操作错误。工件直接夹持创造了理想的先决条件，因为它的设计已经考虑到减化操作员所需掌握的专业知识，使许多故障从根源得到避免，机床操作员的责任明显减轻。

图3 直接夹持同样也适用于旋转操作

四、工件直接夹持适用于哪些应用？

直接夹持原理在单批或多批次生产中都具有成本优势，在汽车制造中，一般使用两次夹持便可完成大型工件加工。不仅提高了生产力，还改善了精度。直接夹持还可以在大批量生产中实现合理化效应，这得益于工件可以借助一个定位销执行不同的操作，如机加工、清洗安装、测量和打标等。此外，夹持原理还适用于自动化机床上下料。总而言之，只要定位销能直接拧在工件上，工件直接夹持便会是一个理想的选择。

图4 在夹具塔上直接夹持，封闭框架可被快速夹持并从五面加工

五、采用直接夹持工艺有哪些要求？

工件直接夹持首先应考虑工程设计。以往的经验表明，工程设计和生产之间的联系越紧密，效果就越好。理想情况下，要先系统地找出单个工件之间的共性特点。在此基础上建立工件分类的集群，然后对其加工进行进一步的统一和标准化。一般而言，60%到80%的部件可以按照这种方式转化为标准化工艺。根据相关要求和具体的设备状况对每个快换夹持解决方案进行相应的调整同样重要。通过适当调整，一般都可以找到适用于其他工件的高效解决方案。

图5 利用直接夹持的工件可以在几秒钟内完成更换

六、工件直接夹持理念的应用前景？

工件夹持系统的配置不可能一蹴而就。提升生产效率的意愿至关重要，从设计经理到机床操作员在内的所有相关人员都必须具备这种共识。在未来制造业的发展中，很多辅助性操作会逐渐取消、多种作业会整合，也会形成很多新的工艺和工具使用惯例。由于工件夹持机床外部进行，与生产过程同步，加工时间得以更高效地利用。根据零件范围，有效加工时间最高可提升80%。由于夹持应用实现标准化，进而整体规划并模拟，规划时间也可同样缩短。长期以往将显著节约生产成本。

图6 模块化设计的夹持柱让工件易被触及