航空制造業(yè)一直在面對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量选芦、交貨期、生產(chǎn)管理等嚴(yán)苛挑戰(zhàn)版逼，“十四五”發(fā)展規(guī)劃中赌列，航空工業(yè)還作出了打造“數(shù)智航空”新業(yè)態(tài)的戰(zhàn)略部署。作為我國(guó)唯一集航空機(jī)載武器裝備钮隙、飛行器操縱控制系統(tǒng)（裝置）兩大專業(yè)優(yōu)勢(shì)為一體的機(jī)載設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)——航空工業(yè)慶安集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱慶安公司）阅嘶，在全面進(jìn)行“提質(zhì)增速”、“創(chuàng)新生產(chǎn)”任務(wù)達(dá)成的同時(shí)载迄，果斷開啟了戰(zhàn)略變革：由傳統(tǒng)加工向自動(dòng)化讯柔、數(shù)字化加工轉(zhuǎn)型。從頂層設(shè)計(jì)到具體工藝护昧，慶安公司極其注重整體生產(chǎn)工藝優(yōu)化的可持續(xù)性魂迄，技術(shù)團(tuán)隊(duì)突破以數(shù)控機(jī)床投資優(yōu)化為主導(dǎo)的傳統(tǒng)理念，進(jìn)一步在提升機(jī)床利用率惋耙、自動(dòng)上下料等方面動(dòng)腦筋捣炬，以小博大。

南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院李亮教授曾指出：“隨著智能制造理念的實(shí)踐深入怠晴，曾一度被忽視的工裝夾具遥金，在工藝流程中的重要性突顯浴捆，以‘小工裝’撬動(dòng)整個(gè)產(chǎn)線自動(dòng)化升級(jí)的應(yīng)用更是屢見不鮮蒜田。柔性、精密选泻、標(biāo)準(zhǔn)冲粤、智能是現(xiàn)代工裝夾具的發(fā)展方向，模塊化工裝應(yīng)用代表了發(fā)展所趨洒唇，有利于企業(yè)加速進(jìn)行深度數(shù)字化船遣、智能化生產(chǎn)⌒陡”

慶安公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)深諳其理样呜，從工件裝夾這一細(xì)節(jié)工序著手，基于業(yè)內(nèi)最為領(lǐng)先的零點(diǎn)定位系統(tǒng)對(duì)廠內(nèi)某一關(guān)鍵系列零件的夾持方案進(jìn)行了全面更換與優(yōu)化屿赶，實(shí)現(xiàn)了43種產(chǎn)品的全覆蓋夾持覆珍，并計(jì)劃將這一項(xiàng)目的成功思路拓展到更多零件的應(yīng)用中〔罨“雄克公司是零點(diǎn)定位系統(tǒng)的領(lǐng)先者纱轨，它的產(chǎn)品性能優(yōu)勢(shì)明顯耿愈，更重要的是，能結(jié)合我們現(xiàn)有的生產(chǎn)需要來(lái)定制方案倔剩，它的設(shè)計(jì)能力朦暖，還可以為我們下一步持續(xù)優(yōu)化打下基礎(chǔ)「呛簦”慶安技術(shù)團(tuán)隊(duì)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示儒鹿。

耗時(shí)費(fèi)力、品質(zhì)不穩(wěn)定塌计，傳統(tǒng)裝夾方式急需改善

在進(jìn)行裝夾工藝優(yōu)化前挺身，慶安公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)先對(duì)多款同類型的殼體零件進(jìn)行了細(xì)致分類，基于各種零件不同的工藝組成情況锌仅，最終確定了一款具備典型特性的測(cè)試零件章钾。

如圖1所示，該款殼體零件有著鏤空的圓柱體形狀热芹，以及左右兩側(cè)對(duì)稱且?guī)в袌A孔的耳片結(jié)構(gòu)贱傀。在原有的工藝方案中，此零件的定位基準(zhǔn)使用的是零件內(nèi)孔齒頂圓及定位工藝孔伊脓。

裝夾時(shí)府寒，選用傳統(tǒng)“一面兩銷”的裝夾方式，當(dāng)一次裝夾后报腔，加工零件的上表面內(nèi)腔及外輪廓株搔；加工完成后，人工換裝以加工下表面內(nèi)腔纯蛾；而后再拆裝兩次肌辑，完成左、右耳片輪廓及孔的加工留旱。至整個(gè)零件加工完成刹造，需要兩套夾具主體（如圖2），以及4次人工裝夾操作格你。

圖1殼體機(jī)構(gòu)復(fù)雜圖2夾具主體

“傳統(tǒng)裝夾的最大問(wèn)題就是產(chǎn)品裝夾與產(chǎn)品換型的效率低下劫欣。以此零件為例，加工中人工裝夾的時(shí)間大概在5分鐘述逾，4次裝夾就是20分鐘盹清。另外，在加工完成后需要更換另一型號(hào)零件時(shí)殴客，由于現(xiàn)有夾具的齒頂圓定位芯軸與夾具本體為固定裝配曾辙，不能用于其他直徑的零件，因此需要進(jìn)行包括拆卸清理励螺、更換夾具串锁、裝夾找正等長(zhǎng)達(dá)11道工序的重新裝夾操作坡沿，所需時(shí)間更是超過(guò)60分鐘〖毓。”慶安公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示河闰，“人工裝夾時(shí)，機(jī)床必須處于停滯狀態(tài)褥紫，這也直接導(dǎo)致了生產(chǎn)效率的下降姜性。”

圖3傳統(tǒng)裝夾方式下產(chǎn)品換型流程圖

過(guò)度依賴人工裝夾髓考，所帶來(lái)的另一大問(wèn)題就是加工精度的不穩(wěn)定部念。由于操作人員技能水平的差異，在產(chǎn)品換型裝夾氨菇、找正夾具精度上會(huì)產(chǎn)生偏差儡炼，造成定位基準(zhǔn)不一致，由此而帶來(lái)的加工質(zhì)量不穩(wěn)定的情況時(shí)常出現(xiàn)查蓉。大量的人工干預(yù)也無(wú)法滿足慶安公司未來(lái)計(jì)劃使用機(jī)器人進(jìn)行上下料的自動(dòng)化需求乌询。除此之外，還有傳統(tǒng)夾具通用性差所引起的夾具庫(kù)存大豌研、成本浪費(fèi)妹田，以及可插拔定位銷易對(duì)夾具本體和銷子造成磨損，降低夾具定位精度等多種問(wèn)題困擾淌璧。

全新方案設(shè)計(jì)：零點(diǎn)快換系統(tǒng)+芯軸+快換拉釘

以上提到的這些困擾還僅限于測(cè)試的一個(gè)零件拳镊，而慶安公司這一類殼體零件的種類就超過(guò)了40種，如何優(yōu)化裝夾方案禽忧，縮短加工準(zhǔn)備時(shí)間寓吼，提升生產(chǎn)效率與產(chǎn)品品質(zhì)呢？技術(shù)團(tuán)隊(duì)在多方思考與對(duì)比下選擇了零點(diǎn)快換系統(tǒng)丧足。

零點(diǎn)快換系統(tǒng)是當(dāng)前工裝夾具標(biāo)準(zhǔn)化趨勢(shì)下的一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)本洁，是機(jī)床工作臺(tái)與工件（或夾具）的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口泻磅，在數(shù)秒內(nèi)蜗胖，即可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)定位銷將工件、夾持裝置煞松、托盤與機(jī)床端的夾持系統(tǒng)快速緊固連接袄雷，精確地夾緊在設(shè)備中，從而提升不同工藝的轉(zhuǎn)化和設(shè)備連接的通用性芳争，將整個(gè)制造資源的匹配最大化跑事。

“我們非常看重雄克公司的設(shè)計(jì)能力懈词，當(dāng)我們提出改進(jìn)需求后蛇耀，雄克的技術(shù)力量第一時(shí)間便來(lái)到車間現(xiàn)場(chǎng)辩诞，共同進(jìn)行具體裝夾方案的分析討論以及加工測(cè)試。我們不僅僅看重這一個(gè)零件的優(yōu)化纺涤，而是希望能借鑒他們的專業(yè)設(shè)計(jì)能力和全球化的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)译暂，在實(shí)現(xiàn)該類零件提質(zhì)、增速需求的同時(shí)撩炊，將模塊化工裝的思路進(jìn)一步拓展至整體外永。”慶安公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人說(shuō)道拧咳。

“我們?cè)诤娇樟慵A持方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)上有著豐富的經(jīng)驗(yàn)伯顶，慶安公司的需求比較典型，但也有其特殊性骆膝，基于零件的結(jié)構(gòu)特征祭衩、加工工藝，并綜合考量生產(chǎn)效率阅签、成本節(jié)約汪厨、空間布局以及慶安公司想要適應(yīng)未來(lái)加工品質(zhì)提升與加工需求拓展等多方因素，我們?yōu)槠涮峁┝硕ㄖ苹慕鉀Q方案——‘零點(diǎn)定位系統(tǒng)+芯軸+快換拉釘’夾持方案卡宛⊥荛埽”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，雄克公司高級(jí)技術(shù)經(jīng)理麻曉杰表示胚闲。

這一夾持方案（如圖4）贪犁，在不改變?cè)泄に嚪桨讣岸ㄎ换鶞?zhǔn)的情況下，通過(guò)由基礎(chǔ)底座缭柄、零點(diǎn)定位器檀氏、液壓芯軸、零點(diǎn)快換拉釘和變徑套組成的工裝系統(tǒng)软架，實(shí)現(xiàn)一次裝夾加工3個(gè)表面纳帽，再通過(guò)零點(diǎn)快換的方式，快速切換到工件反面與側(cè)面的加工工位弄讥，大大簡(jiǎn)化了原有的裝夾流程挣呛，提升了裝夾效率與精度。

圖4“零點(diǎn)定位系統(tǒng)+芯軸+快換拉釘”夾持方案

零件在機(jī)床外通過(guò)液壓芯軸鎖緊后谋啃，利用零點(diǎn)快換方式安裝于4軸加工中心的工作臺(tái)上舰绘，而后只需將角向限位安裝到位，即可開始加工產(chǎn)品的正面輪廓葱椭。一面加工完成后捂寿，再通過(guò)簡(jiǎn)單的4軸正、負(fù)向旋轉(zhuǎn)90°，實(shí)現(xiàn)兩側(cè)耳片輪廓的切削加工秦陋。

產(chǎn)品反面特征的加工則更為便捷蔓彩，也是此新方案的一大亮點(diǎn)。雄克技術(shù)人員根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特征驳概，在液壓芯軸的的正反兩側(cè)均制作了快換接口粪小，當(dāng)正面輪廓加工完成后，只需將芯軸調(diào)換180°抡句，即可立即對(duì)工件反面進(jìn)行夾持加工探膊，這樣創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)思路不僅最大程度提升了裝夾效率，也將夾具的柔性無(wú)限拓展待榔。當(dāng)外輪廓與正反面特征均加工完成后逞壁，將夾具側(cè)置安裝在4軸加工中心的法蘭上，通過(guò)4軸的旋轉(zhuǎn)锐锣，可最后完成產(chǎn)品兩側(cè)耳片上斜孔的加工债轰。

在產(chǎn)品換型的裝夾中，對(duì)于不同齒頂圓直徑的零件也無(wú)需再更換整個(gè)夾具主體缕翁，只需在一套夾具基礎(chǔ)底座上增加零點(diǎn)快換系統(tǒng)和可移動(dòng)定位銷丐闲，同時(shí)通過(guò)更換芯軸和芯軸的變徑套以及端面定位裝置，調(diào)整定位銷位置或更換不同規(guī)格定位銷即可實(shí)現(xiàn)不同零件的快速更換與夾緊叠凸。

柔性索官、復(fù)用的模塊化工裝帶來(lái)極致高效

通過(guò)雄克模塊化零點(diǎn)快換裝夾方案，工件在加工中人工裝夾的操作時(shí)間從原來(lái)的5分鐘縮短至1分鐘滨鼠，在產(chǎn)品換型時(shí)的裝夾中势瘤，由于無(wú)需更換夾具底座并重新找正，裝夾效率顯著提高捶臂，時(shí)間從60分鐘大幅縮短至10分鐘勃否。

圖5時(shí)間對(duì)比表

同時(shí)，基于零點(diǎn)定位系統(tǒng)和液壓芯軸的配合赎躲，不同零件的換型裝夾操作可在機(jī)床外進(jìn)行避掩。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可實(shí)現(xiàn)一套在機(jī)內(nèi)加工肴熏，一套在機(jī)外裝夾工件鬼雀，如發(fā)現(xiàn)工件需要返工時(shí)，也可以將芯軸和工件二次裝入機(jī)床扮超，直接加工取刃。無(wú)需停機(jī)等待的優(yōu)勢(shì)更進(jìn)一步提升了機(jī)床利用率蹋肮、提高了加工效率出刷。另外，用一套夾具覆蓋43種同類型產(chǎn)品，替換原有的28套夾具的強(qiáng)大通用性馁龟，大大減少了夾具庫(kù)存崩侠，降低了成本投入，也為日后批量生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)坷檩。

圖6優(yōu)化后產(chǎn)品換型的流程

圖7批生產(chǎn)加工流程

保障加工品質(zhì)却音，是采用雄克零點(diǎn)快換系統(tǒng)的另一大優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)依賴人工手動(dòng)裝夾矢炼、找正相比系瓢，液壓芯軸的定位精度小于0.003mm、零點(diǎn)定位系統(tǒng)的重復(fù)精度在0.002mm以內(nèi)辣摘，雙重精度的保障使得產(chǎn)品在實(shí)現(xiàn)快速換型的同時(shí)撼由，工件的良率以及穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性都得到了大幅提升涵群。

“慶安公司是航空機(jī)載設(shè)備的領(lǐng)先企業(yè)狭鳖，工藝技能扎實(shí)，對(duì)于品質(zhì)的要求十分嚴(yán)格盲拐，此次能夠攜手完成這一裝夾工藝優(yōu)化項(xiàng)目拳沙，我們備感榮幸。以?shī)A持技術(shù)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)最大程度地挖掘現(xiàn)有設(shè)備所蘊(yùn)含的生產(chǎn)潛能号均，是雄克始終致力所為的目標(biāo)怔惯，此次用戶獲得滿意生產(chǎn)效果便是對(duì)我們的最大認(rèn)可。慶安公司在方案設(shè)計(jì)之初便已要求我們要為下一步自動(dòng)化升級(jí)打基礎(chǔ)易震，這樣的頂層創(chuàng)新能力掏绍，這樣腳踏實(shí)地的技術(shù)團(tuán)隊(duì)令人佩服《Р猓”麻曉杰對(duì)此項(xiàng)目不無(wú)感嘆译命。

的確，對(duì)于慶安公司而言侦铜，采用模塊化工裝技術(shù)還有一層更為深遠(yuǎn)的意義——賦能自動(dòng)化轉(zhuǎn)型升級(jí)专甩。無(wú)論是自動(dòng)化生產(chǎn)還是數(shù)字化技術(shù)，其所作用的對(duì)象始終是要制造的工件钉稍，整個(gè)工藝流程設(shè)置的核心也是工件在不同設(shè)備的流轉(zhuǎn)涤躲，而這一流轉(zhuǎn)過(guò)程就離不開工裝夾具的支撐。傳統(tǒng)的工裝夾具僅適用于人工上下料贡未，不能滿足機(jī)器人自動(dòng)化的要求种樱，慶安公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)清晰地認(rèn)識(shí)到了工裝夾具技術(shù)優(yōu)化對(duì)于生產(chǎn)邁入智能化階段的重要性，果斷采用了前沿的智能化模塊工裝俊卤，并已將其輻射至工廠的更多應(yīng)用領(lǐng)域嫩挤。新一輪工業(yè)革命浪潮已經(jīng)來(lái)襲，市場(chǎng)需求瞬息萬(wàn)變，面對(duì)機(jī)遇和挑戰(zhàn)岂昭，慶安公司將持續(xù)致力智能制造以现、數(shù)字化生產(chǎn)轉(zhuǎn)型，為建設(shè)新時(shí)代航空強(qiáng)國(guó)貢獻(xiàn)力量约啊。

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