张阳 殷争社
陕西黄河集团有限公司 陕西省 西安市710043
摘要：基于柔性制造的基本原理，实现了对机械快速变换系统的应用，并且实现了对特殊机械快速变换系统的创新应用，探索了基于快速变换系统的标准化机械技术。
关键词：快换零点系统；柔性加工；应用
在机械加工行业特别是数控设备和智能制造快速发展的背景下，在不增加大量设备和人员的前提下，解决多品种、小批量产品的加工问题，是从业者面临的新课题。与其他大型流水线生产不同，航空发动机零件的生产过程具有数量少、品种多、系列化的特点。面对发动机零件复杂的形状特征，工艺装备是生产过程中不可缺少的组成部分。在研发阶段，大量的工装设计和制造不仅占用了零件的开发周期，而且增加了开发成本的投入。为了适应航空发动机产品开发和生产的特点，必须选择快速灵活的工艺装备，缩短生产准备周期，降低工装研发投入成本，加快产品开发进程。柔性制造技术是对制造业发展影响最大的先进制造技术之一。
1零点快换系统简述
1.1零点快换系统的重要性
提出了零点快换系统是为了解决同一汽车生产线多种发动机型号的制造问题。目前，中国常用的Vero-S零点快换系统是德国Schunk开发的一种夹持系统。由于其自动定位、夹紧、完全密封和免维修的特性，它主要用于汽车制造、铁路车辆和其他需要高效和高精度生产的场合。Vero-S零点快换系统帮助用户快速定位和夹紧变位装置，缩短变换和调整装置的时间，提高变换装置的效率。
1.2零点快换系统的特点
零点快换系统是一种合理、科学、先进的工装快速切换系统。在重型机械加工中，通常采用定位接头结构的零点快速更换系统，该系统主要由定位接头（拔销）和夹紧模块组成。拔销一般安装在夹具上，夹紧模块与位移装置连接。通过精密定位的标准接口，实现夹具与复位装置之间的快速准确定位和紧固连接。同时，零点快速系统具有自动锁定功能。夹紧模块通过气压自由进出夹紧模块，控制工装的快速拆卸和夹紧。
2存在的问题分析
传统的连接方式有很多缺点，主要体现在：
2.1工装互换性差
由于不同工作站位移装置的接口设计规范和标准不统一，连接点位置、接口形式、螺栓规格等细节差异较大，不同型号工装互换性较差。互换性差导致工装在产品重构时无法快速调整生产方向。
2.2工作效率低
装配、搬出和搬进仓库需要更多的时间和人力。另外，工装夹具与位移装置之间的螺纹紧固连接方式，决定了每次更换工装时拆卸和安装工装都要花费大量时间，降低了生产效率，不符合公司对车间精益生产管理的要求。
2.3有大量无效劳动
当传统工作站改变形状时，重新定位设备的活动端不会移动。首先将所述复位装置的一端与所述夹具组装，然后移动所述复位装置的另一端与所述夹具连接。由于支撑母梁的夹具长度和规格的限制，更换新夹具时需要调整位移装置主从端的距离。这一过程需要多人同时协助，位移装置的从动端多次反复调整，造成大量无效劳动。这种非生产性劳动没有经济效益，应当避免生产过程。
3球锁快换系统
杰根思球锁系统是一种定位与夹紧一体化的结构，其重复定位精度可达0.013mm。该系统主要由定位销轴、定位套和接套组成。接装套固定在机床底板上，定位衬套安装在夹具板上。最后连接定位销轴，达到快速定位固定的效果。钢球绳快换系统的应用始于2014年，主要用于中小型钢件生产线加工工装的高精度再利用和科研机械的叶片量规。
3.1球锁快换系统在中小型钢生产线上的应用
中小型钢品种多、批量小、工装更换频繁，在加工零件制造时，都需要将工装夹在机床工作台上，同时对准工装，按照一般螺栓夹紧压力、打台面找正工装的方法，所需时间不到半小时，您还需要2个小时，处理和辅助时间太长。在夹具上采用球锁快速夹紧系统后，整个夹具的装卸时间可缩短至1分钟，大大提高了零件的加工效率。
3.2球锁快换系统适用于科研机械刀片量具的高精度重复使用
测量叶片圆弧的工具是叶片加工中必不可少的工具。一般情况下，一级叶片使用一套专用工具。专用工具很多，特别是科研工具，不能重复使用，造成严重浪费。在中小型钢夹模具成功应用球锁系统经验的基础上，技术人员将球锁快速更换系统创新应用于刀片测量工具、快速定位系统中，内球窝锁采用专用定位卡具与通用底座组合，完成定位固定，每次试验只需一次，再次无需重复零位安装，使用时遵循，装卸，一分钟后迅速，减少了专用设备和工装的数量，并具有较高的重复定位精度、测量效率。
这套组合测量工装具有以下特点：A）快速：更换整套夹具仅需1分钟。B）重复定位精度：±0.013mm以内。C）可靠性：整个球锁系统的夹紧力可达36吨。D）操作简单：工人无需特殊培训即可操作。E）维护简单：通用部件，互换性高。F）后续成本低：通用底座可多次重复使用，只需更换附加的定位夹具板（夹具专用），每个夹具板只需安装2个球形锁紧钻头套筒即可投入使用。在成套工具中，可利用标准化的通用底座和不同级别叶片的专用定位夹具，完成不同级别叶片叶尖圆弧的测量。采用上述技术，应用于某机的成套工装，只需一套底座就可完成发动机5级叶片的测量，减少了6套专用量具，工装设计周期缩短了40%，制造周期缩短了50%，工装成本节约了50%。
4总结
基于柔性制造的快速更换系统在夹具和测量中的创新应用简化了繁琐的工作，大大缩短了生产准备时间，提高了工作效率，高精度的快速更换系统在精密测量中的应用也应取得成功，同时，规范了快速换模系统的工装技术，也提高了内装工装的质量，减少了专用工装的数量，降低了工装成本。将数控技术与自动化机床技术的下一步应用相结合，实现机床自动化的下一步应用。
参考文献：
[1]刘秋月, 渠源, 郭廷银. 零点快换系统在城轨构架智能产线工装切换的运用[J]. 机械工程师, 2020(4):133-137.
[2]李文强. 工业机器人在柔性制造系统中的应用[J]. 建材发展导向, 2019(11):117.
[3]刘业峰, 赵元, 赵科学. 数字化柔性智能制造系统在机床加工行业中的应用[J]. 制造技术与机床, 2018(11):168-173.
[4]韦覃练, 李桂涛, 罗亚东. 浅谈柔性关节臂在柔性软工装夹具测量调试上的应用[J]. 时代汽车, 2019(9):136-137.