激光打标专用夹具设计

周超杰 陶晨聪

【摘要】产品追溯在如今的机械制造业中起着十分重要的作用，使用激光打标对产品零件进行标识在制造过程中越来越常见。由于通用夹具进行激光打标时效率低下且标识一致性难以保证，现设计了一种专用夹具用于某些轴类零件。

【关键字】产品追溯;激光打标;专用夹具

【Abstract】Product traceability plays a very important role in today's mechanical manufacturing industry. It is more and more common to use laser marking to identify product parts in the manufacturing process. Due to the low efficiency of laser marking with universal fixture and the difficulty to ensure the consistency of marking， a special fixture is designed for some shaft parts.

【Key words】Product traceability;Laser marking;Special fixture.

0 引言

现如今机械零件加工中十分注重产品零件可追溯性，因此产品的可追溯性标识尤其重要， 当产品出现问题后可根据此标识信息反推整个产品，找出问题发生的真正原因并为改善产品品质提供依据。激光打标可在零件表面形成各种文字及符号，由于使用激光打标十分快捷简便，现零件的产品标识多使用激光打标机来完成。激光打标主要步骤分为两步：装夹及打标，其中打标由电脑软件控制，与工人操作关联小，难以提升加工效率，而装夹耗时与工人熟练度及夹具有着深刻的联系。因此，提升激光打标工序效率关键在装夹部分。基于激光打标某些零件时通用夹具无法做到产品标识的一致性及合格率且工作效率低下，现设计了一种为某轴类零件激光打标专用夹具，目的是提升激光打标工作效率并且使得产品标识一致。该轴零件如图1所示。

1专用夹具结构

本夹具主要由由固定底板、标准V型块、固定挡板、专用卡块等组成。其结构图如图2所示。

该专用夹具按照轴零件尺寸设计，可直接将该轴类零件放置在此夹具上并进行激光打标。

1.1装夹原理

零件由该轴类零件在头部齿轮区存在一槽，使得原本轴向完全对称的回转体零件不再完全对称，而激光打标要求标识应具有一致性。该专用夹具设计了一个专用卡块与零件齿轮部位的空槽贴合，能够使零件在装夹时能够快捷的定位，专用卡块结构如图3所示。

卡块的外形与轴零件完全契合，此设计可使得零件在装夹时不需要工人进行对正，大大缩短装夹时间，且零件在轴向方位固定，即可固定激光打标标识所在位置，大大增加标识在零件上位置的一致性。零件与夹具装夹后如图4所示。

2 专用夹具及通用夹具对比实验

本实验共分为A、B、C、D四组，其中A、B组为有经验的工人，C、D组为无经验的工人，A、C组使用专用夹具，B、D组使用通用夹具（通用夹具只由座板、V型块两部分组成）。每组共5人，每人使用激光打标机打印标识二十个零件，测量每组零件打标的平均用时并观察标识的一致性及合格性。

经统计后得出：A、B、C、D四组在每个零件的装夹上的平均耗时分别为：5s、15s、8s、30s。其中A、C组的一致性明显大于B、D组，B组一致性较好，D组一致性较差。A、B、C组的合格率均为100%，而D组合格率为99%。

时间效率提升公式（t1为改善前用时，t2为改善后用时）

由数据可以得出使用专用夹具后，无论是原有经验的工人还是无经验的工人，激光打标时装夹所耗费的用时大大减少，即工作效率得到了提高。零件标识的一致性通过专用夹具固定后也得到了大幅提升。此外，该夹具装夹对于工人的技术要求低，即使是无经验的工人装夹也能够很快的完成，这对于通用夹具来说是难以实现的。

3 结论

现如今产品追溯在机械生产过程中越来越重要，激光打标也显得尤为重要。激光打标专用夹具的设计对于提升工作效率具有极大的意义。 此专用夹具结构简单，操作简易，对于结构类似的轴类零件，只需稍加改变便可使用，是一种有效的改进方法。

参考文献：

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作者简介：周超杰（1992-），男，助理工程师，从事的专业方向：机电一体化。