一键快换 看夹具系统在自动化产线中的作用

自动化大潮下，制造业都在寻找更优质的解决方案，而夹持和抓取系统在构建无人化、柔性化、全自动化生产线中越来越具有举足轻重的作用，从大企业的合作中我们或许能窥探出这样的趋势。

广汽集团的传祺系列是已经创造逾50万辆销量的明星车型，对于全自动化生产线的需要也应运而生。广汽与马扎克合作的自动化生产线项目，主要由小巨人生产的FF-5000高速卧式加工中心74台、VCS430A高速立式加工中心18台、MRT桁架机器人以及FANUC机器人9台组成，整体项目具备柔性生产能力。

为实现生产线的快速换型，夹具、手爪都采用了快换模块，包括雄克零点定位系统18对、负载150?kg的快换机器人侧9个与工具侧27个、机械手64个。生产线采用了近400把HSK-A 63液压刀柄，以实现对关键孔的精加工及刀具的高精度快速切换。

▲ 变速箱壳体生产线

此项自动化生产线项目涉及两个变速箱壳体（自动变速、手动变速）生产线、两条发动机缸体生产线、一条连杆生产，每条生产线可进行5种不同零件的柔性生产，其中壳体、缸体线从上料到成品无需任何人工操作（干涉），完全实现柔性化、无人化的全自动化生产。生产线采用AB线体模式布线，壳体采用地轨式机器人上下料，缸体线采用桁架机械手式上下料，生产布线中根据需求设置机器人快换、机械手及夹具子板等待命工位的设计。

▲ 机器人快换装置

为了实现在一条自动线上实现多品种兼容生产的要求，机器人配置了两种抓取机构：分别用于抓取工件和夹具。不同品种的工件对应的夹具不同，因此夹具体被设计成子母板结构，有统一的夹具母板，多个夹具子板对应不同品种的工件。更换夹具子板时，机器人使用的夹具抓取机构配置零点定位双模块，与夹具子板上的定位销配合夹紧，使其快速移至机床内部。

机器人抓取机构的互换由快速换手装置实现，由零点定位系统实现不同夹具子板与母板的快速更换、定位和锁紧。

▲ 机器人通过零点定位系统抓取夹具子板

“快换机器人侧和工具侧就像是按扣连接方式一样……实现电、气对接、锁紧。”这个形象的比喻描述出了换手装置的工作方式，机器人因此可以快速切换机械手、工具端和其他执行器等，能够大幅减少、甚至完全取代手动操作。

在切换夹具板的过程中，应用零点定位系统只需一次操作就能实现定位和夹紧，并达到微米级的定位精度。这将有效缩短工件的装卡时间，从而提高机床利用率，更提高了单批次的生产合理性。尤其是在多品种工件的生产情况下，具有明显的成本优势，最多可以缩短90%的工艺辅助时间。零点定位系统融合了两种基本功能，通过定位销实现中心定位；通过两个夹持滑块实现锁定，很好的平衡了机床精度和成本。而在抓取工件时，为限制工件运动自由度，即避免过定位与转动，二指和三指机械手需同时抓取工件。

▲ 机械手抓取工件

机床方面使用了马扎克专为汽车零部件批量生产设计研发的高速卧式加工中心FF-5000。该机床系列结构紧凑，具有高速进给速度和高加速度，从而减少辅助时间，同时设备具备A轴、B轴、AB轴选项选择，即同规格设备3种机型拓展。生产线采用A轴、B轴设备组合，减少零件转换姿态，减轻机器人或机械手零件姿态进行的设计结构负担，可灵活调整生产线的机械布局，简化兼容性设计，优化自动化机器人或机械手执行结构。

▲ 液压刀柄

此项目生产线投入生产后能够实现过程能力1.67的工艺能力，综合开动率达到88%以上，这是一个综合多方面因素共同努力的结果。发动机工厂的高效管理是保障，高精度、高可靠的主机设备是基础，而夹具和抓取系统技术同样起到了关键的作用。现在只需一键切换即可更换夹具，完全替代了之前需要人工操作的部分，实现了全线的无人化、柔性化、自动化以及运行的稳定性和可靠性，从而提升了生产效率与产能。

结语

不断缩短的产品生命周期，快速扩展的产品种类和日益提高的精度要求，以及不断增长的成本压力都在影响着现代生产。现在的机械加工行业对自动化的需求越来越高，把握机械领域夹持技术的发展方向，才能不断满足产品更换周期较短的需求。