多年来我公司机械加工基本都是传统的生产模式，一个零件的加工完成是需要多套不同的传统专用夹具来保证，从而使得零件的生产周期比较长，设备利用率低，加工效率低等问题。
零点定位系统的推广及快换夹具的运用，能够实现工装夹具与机床之间的快速定位和夹紧，减少机械加工中的辅助时间，提高机床使用效率，降低生产成本。
一、零点定位系统简介
零点定位系统：零点定位系统的快速定位安装机构(见图1)，是帮助生产加工实现工装夹具与机床之间的快速定位和夹紧，减少机械加工中的辅助时间，提高机床使用效率。它包括两部分：零点定位器和定位拉钉，零点定位器通过大直径高刚度的滚珠夹紧定位拉钉，当给零点定位器通入液压或者气压时，滚珠向两侧散开，定位拉钉可自由进出零点定位器;当切断压力时滚珠向中心聚拢并锁紧定位拉钉。这两部分之间的重复定位精度是0.005mm，同时提供 5kN 至30kN 的夹紧力。
使用时将零点定位器安装到机床工作台上，在机床工作台上的位置标记为零点，根据实际加工需要可安装多个定位器(至少2个);定位拉钉与夹具、或者工件通过定位台阶和螺栓紧固到一起(每个夹具、或工件至少安装2个定位拉钉)。
零点定位系统操作非常简单，只要托盘或者工件上的定位拉钉大致对上定位器，拉钉上的锥面就会自动找到路径和中心并滑入定位器，装夹只需几秒钟。
零点定位系统的优点：(1)重复定位精度0.005mm，定位精度非常高。
(2)定位夹紧一次完成，快速准确，节省90%的换装时间，大幅提高了生产效率。
(3)独有的自清洁系统使得精度有了更好的保障，免去了维护。
(4)拥有与众不同的特性，夹持力大，适合从轻型到重型的所有加工需求。
二、公司使用零点定位系统现状
公司目前只有北郊采用了零点定位系统快换工装，加工零件为复杂壳体，零件在加工中心加工时需要刀具数量大， 一台加工中心的刀具数量无法满足，故选用零点定位系统快换工装，解决刀具不足问题。在320厂房均没有采用快换工装。使用的零点定位系统的定位器部分是外购标准件，定位拉钉和快换工装—燕尾鉗夹具部分是由我们65厂设计研发并加工制造。
三、基于零点定位系统的工装设计及应用
快换工装燕尾鉗夹具的设计：根据北郊用户要求及所加工产品的特点，做的零点定位系统的项目是针对数铣、加工中心等高精度机床设计快换工装及托盘部分燕尾鉗夹具如图2。
材料的选择：设计夹具材料时考虑到夹具的工作状态有冷却液首先要防锈，普通的45钢容易生锈，高硬度合金钢耐磨但加工难度大，有些配加工孔无法加工，均不符合要求。S136 是一种塑胶模具钢，具有优良的耐腐蚀性，高耐磨性，而且S136 经过“电渣重溶” (ESR) 精炼，具备纯净而细微的组织，使 S136 具有很好的综合机械性能，高的抛光性能，更适合在潮湿的环境下工作及储存，基于它的这种特殊性质，我们首批快换夹具各零件均选用S136 这种材料。快换夹具在交付使用单位后，客户反馈非常满意，既满足了用户使用性能要求，同时外观也非常美观大方，但制造成本相对较高。
考虑到制造成本高这个问题，在后面的加工制造中 ，选用 0Cr17Ni4Cu4Nb 替代 S136，0Cr17Ni4Cu4Nb 是沉淀、硬化、马氏体不锈钢，具有良好的抗腐蚀能力，而且这个材料在军品零件加工中经常用到，比较熟悉，既能满足不生锈而且固溶时效后硬度不是很高，普通的加工方法也能进行精加工，最主要一点生产成本相对比较低，客户很容易接受。
在具体生产加工过程中，也遇到了一些问题，因为 0Cr17Ni4Cu4Nb 冷加工性能不是很好，在工艺安排上将固溶时效放在一起进行，要求用白刚玉砂轮，粒度46的砂轮进行磨削，但磨削加工平面时还是太黏砂轮，而且板料零件表面发生大面积烧伤，一度使加工陷入困境。经过咨询材料方面的专家，了解了磨削加工此材料的技巧，经过摸索实践，最终顺利解决了这一难题，夹具交付后客户反馈也是非常满意。
定位拉钉的设计：
定位拉钉工作原理：在零点定位系统中，定位拉钉起着非常重要的作用。定位拉钉是工件或者夹具与机床台面定位连接的关键功能件，它保证了精确的定位和可靠的夹紧，产生的作用力通过拉钉传递给零点定位器。(图3)
定位拉钉的锥面自动导向，易于安装，不需要费劲去找定位孔，通过紧固螺钉头的斜面可自动定心。(图4)
任意角度倾斜装卸，吊装重型工件时无需保证工件的水平状态。(图5)
滚珠从三个方向被裹夹，定位拉钉得以稳固的锁在零点定位器中，锁紧力通过三点原理进行力的传递，这种优化的受力分布方式可防止对滚珠的剪切载荷。
定位拉钉的参数设计及工艺加工方法：
1、设计定位拉钉时我们主要考虑两个方面的问题：
(1)结构：定位拉钉参数设计中，结构的确定是最关键的部分，通过反复测绘外购标准件，分析测绘数据，最终确定了拉钉的所有参数数据，这些数据都是有待客户使用后验证。(图6)
(2)材料：拉钉的材料，必须能够保证高刚性，同时满足耐腐蚀，而且加工性能要好。
基于这两个因素的考虑，我们选用 TM210，TM210 是一种马氏体时效钢，热处理性能好，变形非常小。固溶温度820 °C, 时效温度510 °C，HRC51~58。表面防锈性能在有油的工作环境耐腐蚀性能较好，在有冷却液的环境下必须进行防锈处理。
2、工艺加工方法
在工艺编排上，考虑到TM210 热处理后硬度在 HRC51～58, 这么高的硬度常规的切削加工方法已经不能加工，精度更是无从谈起。因此我们先粗加工，在固溶之后，零件由数车一次精加工全部外形及内孔，最后进行热处理时效处理，达到要求的 HRC51～58 硬度，经过时效前后的检测对比，对尺寸基本没有影响。图7为设计制造的整套快换工装 —燕尾鉗夹具及定位拉钉。
图8为北郊某工厂现场在使用的设计制造的整套零点定位系统快换工装，用户非常满意。
四、结束语
随着加工设备数字化的广泛普及，零点定位系统就是实现快速定位安装机构，减少辅助时间，提高机床使用效率的得力工具，具有一定的推广意义。我们希望我们工模具公司能为公司的各生产单位，提供零点定位系统项目的设计、制造、安装，为提高公司产品加工能力提供强有力的技术保障，为公司的发展做出应有的贡献。
参考文献略