案例：3D打印如何用于工裝夾具生產(chǎn)

2018-09-29

增材制造不僅可以生產(chǎn)最終用途的功能零件，作為傳統(tǒng)制造手段的必要補(bǔ)充，從難以加工的定制軟鉗口到用于焊接的定位夾具，工業(yè)3D打印機(jī)可以輕易完成這些高難度制造工裝夾具的制作，幫助完成與傳統(tǒng)制造相關(guān)的許多幕后工作。本期筆者列舉Markforged用戶如何使用高性能FDM打印機(jī)制造3D打印工具和夾具，以降低成本并優(yōu)化日常生產(chǎn)操作中的工作效率。

1. 三坐標(biāo)測量儀夾具

三坐標(biāo)測量儀夾具能對檢測工件進(jìn)行快速、方便、穩(wěn)固的裝夾，有效地完成各種復(fù)雜型面工件的固定和夾緊，最大限度減少測量的誤差和保證測量的精確度。由于常用于大批量和高精度零件的測量，要求夾具必須具備精確地幾何精度、可重復(fù)性和強(qiáng)度，這無疑增加了成本和制造時(shí)間。3D打印當(dāng)前的材料強(qiáng)度和精度完全可以滿足測量儀夾具的制造要求，在滿足更低成本和更短交付周期的同時(shí)，幫助制造商更加一致和有效的認(rèn)證更多零件。

2. 焊接夾具

由于通用或多用途夾具往往無法滿足特殊結(jié)構(gòu)零件的夾持，焊接作業(yè)通常需要較長時(shí)間的安裝工作，固定不牢固會(huì)導(dǎo)致零件變形、引起尺寸偏差、影響后續(xù)裝配。3D打印可以設(shè)計(jì)和制造專門的校準(zhǔn)夾具、定制工具和夾具，大大縮短安裝時(shí)間，提高焊接操作的精度。

3. 軟鉗口

軟鉗口是在零件加工過程中常用的夾具，通常由軟金屬加工而成，目的是避免在夾持硬度較低或表面粗糙度要求較高的工件時(shí)損傷其表面。3D打印采用復(fù)合材料制作軟鉗口，可以承受重型機(jī)械加工所產(chǎn)生的強(qiáng)作用力，柔軟的鉗口可以使用數(shù)百次而不需要校準(zhǔn)。

4. 終端效應(yīng)器

機(jī)器人終端效應(yīng)器又稱夾持器，用以直接抓取工件或工具，較輕的終端效應(yīng)器減小了它們所連接的機(jī)器人臂上的懸臂重量，從而改善了操作期間的運(yùn)動(dòng)控制。增材制造的零件擺脫了設(shè)計(jì)限制，在相同尺寸和強(qiáng)度的產(chǎn)品中使用更少的材料，因此增加了終端效應(yīng)器的負(fù)載容量；同時(shí)3D打印快速制造和對成本的降低，可以實(shí)現(xiàn)用于新應(yīng)用專門終端效應(yīng)器的快速開發(fā)。

5. 復(fù)雜零件

設(shè)計(jì)迭代過程可能過于耗費(fèi)時(shí)間和金錢，制造商往往在勉強(qiáng)可接受而非達(dá)到最佳設(shè)計(jì)水平時(shí)而停止迭代。使用傳統(tǒng)的鑄造和機(jī)加工，每次迭代都需要?jiǎng)?chuàng)建新的模具和工具。增材制造則消除了額外的模具和工具制造成本，縮短了加工周期，減少勞動(dòng)力投入，加速迭代過程。

6. 一次性零件

大批量生產(chǎn)通常與節(jié)省成本相關(guān)。 但是，當(dāng)產(chǎn)品處于開始、結(jié)束或遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其可銷售壽命時(shí)，公司必須將剩余存貨存入庫存。 增材制造提供了僅存儲(chǔ)數(shù)字設(shè)計(jì)文件的能力，并且只在需要時(shí)快速打印一次性零件。按需打印可節(jié)省倉庫空間、減少庫存，實(shí)現(xiàn)快速原型設(shè)計(jì)和定制，從而提高供應(yīng)鏈效率。

改變制造業(yè)

從用于難加工的定制軟鉗口到用于焊接的定位夾具，工業(yè)3D打印機(jī)可以改善與制造相關(guān)的許多幕后工作流程。 使用增材制造可以縮短交貨時(shí)間，降低制造成本，加速工作完成。關(guān)鍵看想不想嘗試。