圖 1 通過零位夾具系統， 工件和裝置可以快速準
確地連接起來，工件還能夠快速地進入下一個加
工步驟

      當前的夾具系統必須滿足什么樣的要求呢?Haibuch公司執行董事 Gerhard Rall 先生認為答案很簡單：“ 看看傳統的大規模生產過程， 對夾具精度、 夾持力和夾具剛度的要求是非常嚴格的，目前新的加工策略更是使其開始變得更加重要。” 他指出， 可以以干式加工過程為例， 這一加工方式對夾具系統提出了完全不同的新要求。“ 保護環境無污染是一項重要的課題， 因為只有密封良好的夾具系統才能保證最短的維修和加工準備時間。” 正是基于這一理念， Haibuch 公司提出了新的Toplus 裝夾系統。 Rall 先生解釋道：“ 即便是在大型工件的容許公差范圍內， 我們也能夠達到裝夾要求， 而且污染物不會滲透到工件表面。”

       德國 Schunk 公司負責夾具系統與刀架銷售的市場經理 Markus Berger 先生說道：“ 在單件生產和小批量生產中， 夾具系統需要從兩個方面最大程度地滿足靈活性，夾具系統必須能夠適應最大差異的裝夾任務， 并能夠覆蓋盡可能多的加工工件的種類范圍。 此外，夾具應該能夠在盡可能短的時間間隔內進行更換。 通過這種方式，可以避免效率低下、 高昂成本的加工設備的停機時間， 從而有效地降低生產成本。” 同時， 自動化裝夾系統在大中型生產中也非常重要， 這類生產中通常采用氣動和液壓驅動的裝夾系統。

圖 2 Toplus 裝夾系統具有很高的靈活性， 在不到 2min 之內，外部夾具就可以轉換成一個夾具心軸或者一個 3 底板的進給機構

      在 Berger 先生看來， 智能化的零位夾具系統代表了裝夾系統未來的發展方向。“ 通過我們的Unilock 零位夾具系統， 工件和裝置可以快速準確地結合到一起。” 由于系統接口統一， 有效地減少了車間的工作準備時間。 在夾緊螺栓尺寸一致的情況下， 可以保證工件順利地從一臺機床轉移到另一臺機床， 從一個模塊轉移到另一個模塊， 從一個加工過程轉移到另一個加工過程， 就像飛行一樣。 這對于小批量多品種工件的加工來說具有無與倫比的優勢。 在西歐國家， 零位夾具技術占據了主要地位。

      通過一套合適的零位夾具系統， 人員的雇用成本也得以削減。 然而在一些所謂的低勞動力成本的國家，這種新的技術思想應用還不夠普及。

      由于生產批量不斷減小、 品種不斷增加， 生產過程必須具有更大的柔性。 為此， 如何提高加工設備的運行時間成為當務之急。“ 通過 Unilock 這類智能化的零位夾具系統， 減少 90% 以上的工作準備時間是完全有可能的。” Berger 說。 此外， Unilock 由于具有非常高的可重復精度， 因此適用于非常精密的加工。

       對于單件生產和小批量生產而言， 零位夾具系統會因為成本和現場環境的原因很快失效， Ralls 先生說：“ 對于一個現代化的零位夾具系統， 需要諸如液壓組合裝置之類的配件。 但對這類配件的要求比較簡單， 例如我們的 Centex 手動式的托盤系統就是應用于小批量加工的經濟型解決方案。” 這種操作方便的托盤由澆鑄材料構成， 具有簡單易用的快速連接螺桿， 可以在幾分鐘內完全改變裝夾狀態。

圖 3 通過零位夾具系統， 自動化生產中的工件載板在工作
區機器人的作用下進行定位、 固定和裝夾

根據應用選擇夾具

      “ 零位夾具系統之所以受到青睞， 最主要的原因是它大大減少了設備停工時間。” Heinrich Kipp工廠的員工 Werner Schreiner 先生常就會發現智能化夾具系統可以提供許多的加工可能性。” 這是Berger 先生的經驗之談。 更進一步來說， 客戶通常會看到高昂的采購成本很快地得到分期性回報。

圖 4 德國 Schunk 公司負責夾具系統與刀架銷售的市場經理 Markus Berger 先
生認為：“ 通過 Unilock 這類智能化的零位夾具系統， 減少 90% 以上的開工
準備時間是完全有可能的。”

      給客戶一個適合他們的方案建議是至關重要的， 因為對如何正確的選擇夾具并無標準的解決方案。

      現如今， 知識和信息是具有決定性的生產要素。 而對工件夾具技術來說同樣如此： 標準的夾具是有限的， 而最終工件的種類范圍卻是沒有限制的， 正如專門的工件加工方案一樣。 因此， 系統設計師和設備操作員的專業技能通常能夠決定小批量和大批量生產中大部分零件的成本。 Schreiner 先生說道：“ 通過我們模塊化設計的夾具系統與套件， 將為縮短機器非生產時間提供廣泛的解決方案， 模塊化是保證裝夾與開工準備步驟合理性的重要手段。” 由于幾乎所有的夾具方案都必須加以專門開發和優化， 夾具生產商的專業技能知識是能否成功的決定性因素。他指出，Kipp 的 CAD 庫和多媒體開發系統可以大大縮短開發時間。

圖 5 客戶可以通過多種定位缸的選擇，使得零位夾具系統滿足自己的需

      夾具生產商已經通過一些技術手段進一步提高了工件夾具系統的效率。“ 通過新材料的應用， 我們可以使用全新的夾具幾何學設說道。 但同時他還表示：“ 由于缺乏相應的加工設備作為， 或者必須對系統進行高成本的改造的原因， 因此對零位夾具系統的投資常常會失效。 來自 Kipp 公司的 Ball Lock 零位夾具系統是一種具有市場導向的解決方案。 夾具缸采用機械運行方式， 不需要與控制單元連接。 通過簡單的操作，精確的定位和安裝底板與基礎部件的裝夾可以在最短的時間內完成。 客戶可以通過多種定位缸的選擇， 使得零位夾具系統滿足自己的需求。”

圖 6“ 通過我們模塊化設計的夾具系統與套件， 將為縮短機器非生產時間提供廣泛的解決方案。” Heinrich Kipp 工廠的員工 Werner Schreiner 先生說

      在選擇夾具系統的時候， 客戶的應用需求是關鍵。 對于夾具系統的選擇， 他認為應該考慮多個因素， 比如夾具本身、 零件種類、零件大小及其制造結構等。 夾具必須實現自動化操作還是只需手動操作就可以呢? 更進一步的性能參數， 如所需夾緊力和夾持行程等也必須加以考慮。“ 單件生產和小批量生產中夾具使用的靈活性與快速夾具切換的可能性同樣重要。” Berger 先生說道，“ 當然，大規模生產、 更長的壽命周期和較低的維護成本也非常重要。” 因此， 夾具的選擇是一項很復雜的工作。“ 一旦客戶開始花時間認真考慮這一問題的時候， 他們經常就會發現智能化夾具系統可以提供許多的加工可能性。” 這是Berger 先生的經驗之談。 更進一步來說， 客戶通常會看到高昂的采購成本很快地得到分期性回報。

      給客戶一個適合他們的方案建議是至關重要的， 因為對如何正確的選擇夾具并無標準的解決方案。現如今， 知識和信息是具有決定性的生產要素。 而對工件夾具技術來說同樣如此： 標準的夾具是有限的， 而最終工件的種類范圍卻是沒有限制的， 正如專門的工件加工方案一樣。 因此， 系統設計師和設備操作員的專業技能通常能夠決定小批量和大批量生產中大部分零件的成本。 Schreiner 先生說道：“ 通過我們模塊化設計的夾具系統與套件， 將為縮短機器非生產時間提供廣泛的解決方案， 模塊化是保證裝夾與開工準備步驟合理性的重要手段。” 由于幾乎所有的夾具方案都必須加以專門開發和優化， 夾具生產商的專業技能知識是能否成功的決定性因素。他指出，Kipp 的 CAD 庫和多媒體開發系統可以大大縮短開發時間。

圖 7“ 我們新的夾具系統簡化了鈑金件的加工準備過程。” AMF 公司產品經理
Wilfried Braun 先生說道

      夾具生產商已經通過一些技術手段進一步提高了工件夾具系統的效率。“ 通過新材料的應用， 我們可以使用全新的夾具幾何學設計。” Rall 先生說。 隨著鋼材料和鑄鐵件的使用， 有可能首次在 Toplus 夾具的進給裝置中實現復雜棱臺六邊形零件的裝夾， 并且達到微米級的裝夾精度。 給用戶帶來的好處不僅包括更好的減振效果和更輕的重量，而且還提高了進料密封性、 夾緊力和旋轉性能。

模塊化系統設計個性化解決方案

      Schunk 公司正在利用大量標準化的單個部件來開發夾具系統。“ 我們的目標是開發一套模塊化的系統， 讓客戶可以創建自己的個性化裝夾方案。” Berger 先生強調。 這樣， 利用標準模塊的組合就可以實現特殊的裝夾方案設計。 對客戶而言， 模塊化的一個顯著優勢就是快速的交付時間， 高可用性， 高性價比和高可靠性， 因為每一個模塊在投放市場之前都要經過大規模的測試。“ 此外， 我們現在也看到了小型化的趨勢。 工件和零件都在變得越來越小， 這也對夾具系統提出了新的要求。” 另外， 來自用戶的裝夾精確度要求也在提高。

圖 8 多夾具系統的一致使用可以節省很多成本

      為了提高激光焊接加工的效率， 作為夾具系統的專家， AMF Andreas Maier 公司提供了一種模塊化設計的夾具系統， 可以精確夾持激光焊接加工中的鈑金件。“ 我們新的夾具系統是和 Thumm 技術公司聯合開發的， 它簡化了鈑金件加工設備的設計。” AMF 公司產品經理 Wilfried Braun 先生說道。 該系統由大量零部件組成， 結合了焊接工藝中已有的 T 形螺母系統和 D16 焊接工作臺的優點。 Braun 先生說：“ 這些夾具系統的設計通常要先進行一個基本配置， 通過基本配置可以完成簡單的設計。” 然后根據縱向焊接和角焊接的情況， 利用預先完成的可伸縮模塊來擴展最終的夾具系統。

     “ 這意味著不再需要復雜的開工準備工作以及令人心煩的新的工件對準工作。” CNC-Technik 公司銷售部負責人 Patrick Diehl 先生說道。 新的 M-Fix 定位裝置可以在需要的位置快速方便地將工件固定到設備的 T 形螺母上， 而且帶有一個可調節的定位銷。“ 可調節的定位銷提供了最靈活的停止角設置， 通過基礎的 4個定位裝置， 可以很快地讓工件停留在 0° 、 45° 、 90° 和180° 位置。 定位精度在 0.014mm以內。” Diehl 先生表示。 工件裝夾還要通過一個通用的裝夾底板完成。

      合理化裝夾方案的開發還可以通過多夾具系統的統一使用來完成。 Kipp 公司 Schreiner 先生說：“ 因此， 我們還提供了不同尺寸和種類的楔型夾具。” 楔型夾具可用于企業內部的多夾具系統或者特殊夾具設計中。“ 這里的一個明顯優勢就是緊湊的系統設計和強大的夾緊力， 從而使實用性大大提高。” Schreiner 先生說道。

圖 9 帶有可調節定位銷的 M-Fix 定位裝置可以便捷快速地將所要定位的工件
固定到工作臺的 T 形螺母上

確立正確夾具系統的準則

      Hilma Roemheld 公司研發的TS 100 塔式夾具系統具有 3 個呈120° 分布的夾點， 主要用于水平加工中心的多邊加工。 這樣分布夾點的好處在于可以從三個方向無 碰 撞 地 加 工 所 有 工 件。 另 外，

還可以使用短的標準刀具進行加工。 這個塔式夾具系統配有很多不同的鉗夾， 允許加工最多 12 個相似的或形狀不同的工件。

圖 10 帶有緊湊式數控雙夾具的四塔式
夾具系統可以快速靈活地進行改裝

      通過集成“ 三手臂” 的功能，可以按順序對所有夾點進行裝夾。Rohm 公司為提高加工中心柔性化生產效率做出了貢獻， 致力于向雙塔式和四塔式夾具系統用戶提供緊湊的數控雙夾具 RKD。 這種雙夾具系統可以靈活快速地改裝， 最適合作為小批量和大規模生產中的通用夾具。 其中的機械式增力夾具將提供大夾緊力和高精度。 RKD 雙夾具系統提供了多種可能性， 例如工作臺上的雙夾具夾住兩個工件，雙塔式夾具系統可夾持四個工件，而四塔式夾具系統則可以容納八個工件。 因此， 正確地選擇夾具系統必須考慮夾具質量， 也要考慮交付時間和價格。“ 在日常生產過程中，客戶通常會問起夾具系統能提供哪些功能。” Rall 先生說。 只有那些沒有復雜機械結構的夾具系統才能在連續生產中可靠地、 無故障地完成工作。