多年來我公司機械加工基本都是傳統的生產模式，一個零件的加工完成是需要多套不同的傳統專用夾具來保證，從而使得零件的生產周期比較長，設備利用率低，加工效率低等問題。

　　零點定位系統的推廣及快換夾具的運用，能夠實現工裝夾具與機床之間的快速定位和夾緊，減少機械加工中的輔助時間，提高機床使用效率，降低生產成本。

　　一、零點定位系統簡介

　　零點定位系統：零點定位系統的快速定位安裝機構(見圖1)，是幫助生產加工實現工裝夾具與機床之間的快速定位和夾緊，減少機械加工中的輔助時間，提高機床使用效率。它包括兩部分：零點定位器和定位拉釘，零點定位器通過大直徑高剛度的滾珠夾緊定位拉釘，當給零點定位器通入液壓或者氣壓時，滾珠向兩側散開，定位拉釘可自由進出零點定位器;當切斷壓力時滾珠向中心聚攏并鎖緊定位拉釘。這兩部分之間的重復定位精度是0.005mm，同時提供 5kN 至30kN 的夾緊力。

　　使用時將零點定位器安裝到機床工作臺上，在機床工作臺上的位置標記為零點，根據實際加工需要可安裝多個定位器(至少2個);定位拉釘與夾具、或者工件通過定位臺階和螺栓緊固到一起(每個夾具、或工件至少安裝2個定位拉釘)。

　　零點定位系統操作非常簡單，只要托盤或者工件上的定位拉釘大致對上定位器，拉釘上的錐面就會自動找到路徑和中心并滑入定位器，裝夾只需幾秒鐘。

　　零點定位系統的優點：(1)重復定位精度0.005mm，定位精度非常高。

　　(2)定位夾緊一次完成，快速準確，節省90%的換裝時間，大幅提高了生產效率。

　　(3)獨有的自清潔系統使得精度有了更好的保障，免去了維護。

　　(4)擁有與眾不同的特性，夾持力大，適合從輕型到重型的所有加工需求。

　　二、公司使用零點定位系統現狀

　　公司目前只有北郊采用了零點定位系統快換工裝，加工零件為復雜殼體，零件在加工中心加工時需要刀具數量大， 一臺加工中心的刀具數量無法滿足，故選用零點定位系統快換工裝，解決刀具不足問題。在320廠房均沒有采用快換工裝。使用的零點定位系統的定位器部分是外購標準件，定位拉釘和快換工裝—燕尾鉗夾具部分是由我們65廠設計研發并加工制造。

　　三、基于零點定位系統的工裝設計及應用

　　快換工裝燕尾鉗夾具的設計：根據北郊用戶要求及所加工產品的特點，做的零點定位系統的項目是針對數銑、加工中心等高精度機床設計快換工裝及托盤部分燕尾鉗夾具如圖2。

　　材料的選擇：設計夾具材料時考慮到夾具的工作狀態有冷卻液首先要防銹，普通的45鋼容易生銹，高硬度合金鋼耐磨但加工難度大，有些配加工孔無法加工，均不符合要求。S136 是一種塑膠模具鋼，具有優良的耐腐蝕性，高耐磨性，而且S136 經過“電渣重溶” (ESR) 精煉，具備純凈而細微的組織，使 S136 具有很好的綜合機械性能，高的拋光性能，更適合在潮濕的環境下工作及儲存，基于它的這種特殊性質，我們首批快換夾具各零件均選用S136 這種材料。快換夾具在交付使用單位后，客戶反饋非常滿意，既滿足了用戶使用性能要求，同時外觀也非常美觀大方，但制造成本相對較高。

　　考慮到制造成本高這個問題，在后面的加工制造中 ，選用 0Cr17Ni4Cu4Nb 替代 S136，0Cr17Ni4Cu4Nb 是沉淀、硬化、馬氏體不銹鋼，具有良好的抗腐蝕能力，而且這個材料在軍品零件加工中經常用到，比較熟悉，既能滿足不生銹而且固溶時效后硬度不是很高，普通的加工方法也能進行精加工，最主要一點生產成本相對比較低，客戶很容易接受。

　　在具體生產加工過程中，也遇到了一些問題，因為 0Cr17Ni4Cu4Nb 冷加工性能不是很好，在工藝安排上將固溶時效放在一起進行，要求用白剛玉砂輪，粒度46的砂輪進行磨削，但磨削加工平面時還是太黏砂輪，而且板料零件表面發生大面積燒傷，一度使加工陷入困境。經過咨詢材料方面的專家，了解了磨削加工此材料的技巧，經過摸索實踐，最終順利解決了這一難題，夾具交付后客戶反饋也是非常滿意。

　　定位拉釘的設計：

　　定位拉釘工作原理：在零點定位系統中，定位拉釘起著非常重要的作用。定位拉釘是工件或者夾具與機床臺面定位連接的關鍵功能件，它保證了精確的定位和可靠的夾緊，產生的作用力通過拉釘傳遞給零點定位器。(圖3)

　　定位拉釘的錐面自動導向，易于安裝，不需要費勁去找定位孔，通過緊固螺釘頭的斜面可自動定心。(圖4)

　　任意角度傾斜裝卸，吊裝重型工件時無需保證工件的水平狀態。(圖5)

　　滾珠從三個方向被裹夾，定位拉釘得以穩固的鎖在零點定位器中，鎖緊力通過三點原理進行力的傳遞，這種優化的受力分布方式可防止對滾珠的剪切載荷。

　　定位拉釘的參數設計及工藝加工方法：

　　1、設計定位拉釘時我們主要考慮兩個方面的問題：

　　(1)結構：定位拉釘參數設計中，結構的確定是最關鍵的部分，通過反復測繪外購標準件，分析測繪數據，最終確定了拉釘的所有參數數據，這些數據都是有待客戶使用后驗證。(圖6)

　　(2)材料：拉釘的材料，必須能夠保證高剛性，同時滿足耐腐蝕，而且加工性能要好。

　　基于這兩個因素的考慮，我們選用 TM210，TM210 是一種馬氏體時效鋼，熱處理性能好，變形非常小。固溶溫度820 °C, 時效溫度510 °C，HRC51~58。表面防銹性能在有油的工作環境耐腐蝕性能較好，在有冷卻液的環境下必須進行防銹處理。

　　2、工藝加工方法

　　在工藝編排上，考慮到TM210 熱處理后硬度在 HRC51～58, 這么高的硬度常規的切削加工方法已經不能加工，精度更是無從談起。因此我們先粗加工，在固溶之后，零件由數車一次精加工全部外形及內孔，最后進行熱處理時效處理，達到要求的 HRC51～58 硬度，經過時效前后的檢測對比，對尺寸基本沒有影響。圖7為設計制造的整套快換工裝 —燕尾鉗夾具及定位拉釘。

　　圖8為北郊某工廠現場在使用的設計制造的整套零點定位系統快換工裝，用戶非常滿意。

　　四、結束語

　　隨著加工設備數字化的廣泛普及，零點定位系統就是實現快速定位安裝機構，減少輔助時間，提高機床使用效率的得力工具，具有一定的推廣意義。我們希望我們工模具公司能為公司的各生產單位，提供零點定位系統項目的設計、制造、安裝，為提高公司產品加工能力提供強有力的技術保障，為公司的發展做出應有的貢獻。

　　參考文獻略