智能制造中的工装夹具

杜尚俭

【期刊名称】《金属加工：冷加工》 【年(卷),期】2016(000)004 【总页数】2页(P15-16) 【作 者】杜尚俭

【作者单位】雄克中国总经理 【正文语种】中 文

中国的制造企业目前正面临着深入的产业升级。一方面全球市场，特别是中国本土机械加工的需求处于深入的调整时期，需求不振；另一方面低端产品太多，产能过剩，规模仍需压缩，产业前景亟需升级。面对日益增加的劳动力成本压力，如何提高机床有效工作时间，通过优化夹具节省加工成本是目前各中小企业迫切关心的问题。

中国机床行业的老话题：功能部件是机床企业的软肋。这是事实，但是功能部件落后的关键问题是理念，很多厂家和用户对功能部件不够重视也是事实。在关注和重视关键功能部件的同时，对夹具的认识仍然只是停留在表面。很多人认为，夹具仅仅是把工件夹紧而已。

中国制造业自身的抗风险能力及市场本身，对先进制造工艺及前沿技术服务十分渴望。“中国制造2025”、“智能制造及数字化工厂”等概念，是国家力图推动国内本土制造水平提升的促进措施。具体到制造企业，需要切实可行的、针对企业目前实际状况的、革新的、自顶向下的实施方案。

大家应该记忆犹新的是20世纪90年代中期在国企推行的ERP系统，当时国家投入很多资源，但在项目的实施中，很多企业管理造成了诸多混乱，导致系统闲置，高额的投资不仅没有促进企业的发展，反而变成桎梏。究其原因，ERP系统有一套标准的企业管理流程作为先导，是管理层级的模式构建。如果企业的部门设置、管理模式仍旧停留在计划经济模式或者非面向市场的运营和管理，让ERP系统去适应当前企业的管理模式，其实施效果和结果是不言而喻的。

同理，制造企业在要求产业升级、效能及质量提升的大背景下，如不切合企业的实际，盲目实施智能制造，会产生同样的背离。但是，智能制造、数字化工厂模式是实实在在的发展方向，这毋庸置疑。德国雄克在进行生产优化、建造智能车间及数字化工厂的过程中，进行了下面的尝试。

（1）制定标准的工艺。任何类型的制造企业，其生产的核心是工艺规划。其车间、工厂的安排及管理是围绕着这个看不见的手——工艺优化，来安排和实施的。有了标准化的工艺，整个实施过程才得以有序而可控。

（2）制定标准的机床、工装及刀具工艺文件（夹持工艺和刀具管理工艺标准化）。 （3）制定自动化的标准工艺。自动化仅仅是实施的手段，但不是最终的目的。自动化的实施过程是企业制造工艺在标准化、工艺流程可控、可拓展的前提下进行的。不能因为自动化而自动化，也就是说，自动化工艺是围绕制造工艺实施的。 通过成组技术、产能和批量的安排，实施智能车间。

例如，雄克作为世界上最大的卡爪供应商，把卡爪按照成组工艺进行标准智能车间和非标智能车间的生产安排。在模拟人工上料的工艺安排基础上，对坯料、前序热处理、粗加工、二次热处理及精磨齿形进行了智能车间的改造，把桁架机械手上料与机械人上料磨削结合，实现批量加工的效率，并实现多品种的柔性平衡。智能车间项目的实施过程中，雄克作为项目的主协调人，联合车间管理系统供应商、机床供应商、自动化集成商以及刀具供应商，大量采用随行夹具，简化自动化装夹的要

求，提高工件品种的适应性，更为重要的是，把机床能力负荷与刀具、砂轮的经济寿命通过工艺的优化达到平衡。值得一提的是，机床是新机床和原有生产机床设备的综合利用。由生产厂家作为项目的原始提出者，并有足够的工艺数据支撑，最终得以项目的有效实施。目前采用全自动生产，操作人员实施12h的坯料准备，以及机床、夹具、刀具和自动化设备的状况监控，整体项目的实施达到预期目标。 随着智能制造理念被客户不断接受，被忽视的工装夹具在工艺准备中的重要性，作为生产资料的连接介质被提到工艺优化的日程当中。自动化以及智能制造的对象始终是要制造的工件。整个工艺流程设置的核心也是工件在不同设备的流转，其流转的核心仍然是工艺安排。

现代工装夹具的发展方向：柔性、精密、标准及智能。传统的工装夹具适于人工上下料，不能满足机器人自动化的要求。简单的机器人上下料能够完成基本的工件预定位，但最后的精确定位还需夹具完成。因此，夹具本身具有的自动化程度、柔性及调整时间（加工辅助时间）的长短极大地影响了整个制造环节的效能。 零点快换夹具、随行工装、工序集成、机床夹具与机械手的复合，已经在多工序、大批量制造的发动机领域得到大量应用。零点夹持系统为加工、搬运、清洗、压装及测量提供了标准的夹持接口。同时，在3C行业工序集中的大批量制造中，得以充分验证其有效性。对于风电行业的大型齿轮、箱体工件的车、铣、磨削等，零点快换夹具结合随行工装也被大量采用。

汽车及其零部件行业一直是高精、高效制造工具的集大成领域。发动机制造不仅要求工具及所制造出的工件的精度，而且对大批量加工的稳定性及工艺节拍有更高的要求。随着近十年汽车行业在中国的高速发展，机床、工具的选型及要求均达到国外同样系列产品的标准。然而夹具的设计和制造理念，在整个系统中处于极为落后的状态。

目前，夹具对于智能制造的要求还是远远不足。德国雄克目前的夹具研发朝向智能

工装发展，也就是夹具的驱动从液、气朝向机电一体发展，集成夹紧力控制和补偿，动态监测，实时反馈更多的数据给机床，以期实现加工过程中的机床自适应调整，向智能夹具工装迈出坚实的一步。

未来的市场不是产品的竞争，而是服务的竞争。雄克正在实现从产品制造到系统解决方案的转变，在提供精密夹持解决方案的同时，更致力于把自动化程度的拓展和提高融入到以服务为导向的技术解决方案中。“工艺保证前提下的最优成本控制”是企业发展中追求的永恒课题。