淺談組合夾具設(shè)計(jì)應(yīng)用

趙秀芳

[摘要]組合夾具是機(jī)械制造業(yè)的核心，也是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門提供裝備的部門。在現(xiàn)實(shí)使用中由于組合夾具應(yīng)變能力強(qiáng)、設(shè)計(jì)和制造周期短、成本低、適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代的要求，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，所以日益受到企業(yè)的喜歡。文章結(jié)合實(shí)際，闡述了組合夾具特點(diǎn)，工作原理，應(yīng)用設(shè)計(jì)，供同行參考。

[關(guān)鍵詞]組合夾具；特點(diǎn)分析；工作原理；應(yīng)用設(shè)計(jì)

[中圖分類號(hào)]TG75

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1672—5158（2013）05—0173—01

在我國(guó)，組合夾具是一種先進(jìn)的工藝裝備，它是由一套預(yù)先制造好的各種不同的形狀、不同規(guī)格、不同尺寸、具有互換性、高耐磨性和高精度的標(biāo)準(zhǔn)元件組成，其結(jié)構(gòu)靈活多變，適應(yīng)性廣，元件可長(zhǎng)期循環(huán)使用，目前已為眾多制造行業(yè)所采用。就目前來(lái)說(shuō)，組合夾具分為槽系和孔系兩個(gè)系列。

在加工工件前，筆者認(rèn)為，要酌情根據(jù)工件的工藝要求采用設(shè)備和夾具設(shè)計(jì)原則，選取夾具元件、確定元件間的位置關(guān)系、組裝出機(jī)械加工使用的工裝夾具。在現(xiàn)實(shí)使用中由于組合夾具應(yīng)變能力強(qiáng)、設(shè)計(jì)和制造周期短、成本低、適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代的要求，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，所以日益受到企業(yè)的喜歡。

1組合夾具特點(diǎn)

根據(jù)筆者多年來(lái)的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得知：組合夾具的基本特點(diǎn)要滿足標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化三個(gè)特點(diǎn)，具有組合性、可調(diào)性、柔性、應(yīng)急性和經(jīng)濟(jì)性，使用壽命長(zhǎng)，能適應(yīng)產(chǎn)品加工中的周期短、成本低等要求，比加工中心較適合加工中心應(yīng)用機(jī)床配件。總體說(shuō)來(lái)優(yōu)點(diǎn)可以歸納為節(jié)約鋼材和降低成本，能不斷縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，提高企業(yè)工藝裝備系數(shù)等。

2基本結(jié)構(gòu)

在這里筆者按在組合夾具中的作用，地位結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，把組合夾具的元件劃分為夾具體，夾緊元件及定位裝置（或者稱夾緊機(jī)構(gòu)），定位元件及定位裝置及對(duì)刀，引導(dǎo)元件及裝置，分度，對(duì)定裝置等。但要注意，每個(gè)夾具不一定所有的各類元件都具備，如手動(dòng)夾具就沒(méi)有動(dòng)力裝置，一般的車床夾具不一定有刀具導(dǎo)向元件及分度裝置。反之，按照加工等方面的要求，有些夾具上還需要設(shè)有其它裝置及機(jī)構(gòu)。

3定位原理

它的定位原理主要是6點(diǎn)定位，在這里面以6個(gè)自由度的消除，以便找出較合適的定位夾緊方案.一個(gè)物體在空間可以有6個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)，即沿X、y、z軸的平移運(yùn)動(dòng)，分別記為。X1、Y1、z1；繞X、Y、Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，記為X、y、z，習(xí)慣上，把上述6個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)稱作6個(gè)自由度.如果采用一定的約束措施，消除物體的6個(gè)自由度，則物體被完全定位.例如討論長(zhǎng)方體工件時(shí)，可以在底面布置3個(gè)不共線的約束點(diǎn)，側(cè)面布置2個(gè)約束點(diǎn)，端面布置一個(gè)約束點(diǎn)，則底面約束點(diǎn)可以限制X2、Y2、Z2 3個(gè)自由度，側(cè)面約束點(diǎn)限制X1、Z12個(gè)自由度，端面約束點(diǎn)限制_vc這個(gè)自由度，就完全限制了長(zhǎng)方體工件6個(gè)自由度。

4組合夾具設(shè)計(jì)應(yīng)用

在我國(guó)，組合夾具設(shè)計(jì)應(yīng)用比較廣泛，筆者現(xiàn)在根據(jù)工作性質(zhì)對(duì)其做一論述，以便在今后的工作中借鑒參考。

5在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用

目前，隨著機(jī)械制造業(yè)發(fā)展，對(duì)于組合夾具數(shù)控機(jī)床有許多不同于普通機(jī)床的特殊要求，這就要求組合夾具元件能大、中融合一體，安裝在同一塊基礎(chǔ)板上，以適應(yīng)單件或多件同時(shí)加工等。孔系夾具靠銷孔定位，這就要求坐標(biāo)孔系一定，組裝程度簡(jiǎn)單，無(wú)需測(cè)量調(diào)整就能確定工件在機(jī)床坐標(biāo)中的位置。當(dāng)使用多夾具基礎(chǔ)板時(shí)，既可組裝單個(gè)大零件夾具，又可組裝多個(gè)中小零件夾具，工效高，柔性好。

5.1動(dòng)態(tài)虛擬裝配應(yīng)用設(shè)計(jì)。在這里，加工工件在組合夾具上的定位夾緊和最終裝配是該設(shè)計(jì)應(yīng)用的關(guān)鍵部分。這通過(guò)使用軟件在計(jì)算機(jī)上完成產(chǎn)品零部件的實(shí)體造型、虛擬裝配、干涉分析等多次協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)過(guò)程，以杜絕由于零件設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤積累而導(dǎo)致產(chǎn)品的返工現(xiàn)象。

筆者認(rèn)為，Inventor完成這項(xiàng)工作非常容易，只須定義出工件與各組合夾具組件之間的關(guān)系，系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)給出的約束關(guān)系將工件和夾具組件自動(dòng)安裝到位，如果改變?cè)性O(shè)計(jì)，與其相關(guān)的夾具組件位置也會(huì)自動(dòng)改變。Inventor自適應(yīng)的功能使得夾具組件的一些在零件設(shè)計(jì)階段難以確定的尺寸可以在裝配中加入關(guān)系或進(jìn)行約束來(lái)自動(dòng)改變，從而真正實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的互動(dòng)。

5.2加工特殊工件中的應(yīng)用。在組合夾具使用過(guò)程中，針對(duì)一些形狀復(fù)雜、尺寸較大、要求精度較高、定位壓緊有困難的零件，單純用組合夾具無(wú)法完成的，筆者建議可以采取以下方法：設(shè)計(jì)專用零件配合組合夾具元件使用。使用最多也最常用的是設(shè)計(jì)制造專用定位心軸和鉆模板。因工件孔定位時(shí)，多數(shù)情況下不是最后工序，孔沒(méi)有做到尺寸，都留有磨量。由于產(chǎn)品圖樣和工藝要求不一樣，孔所留的磨量各異，組合夾具元件不能滿足要求，為保證定位精度，設(shè)計(jì)制造專用定位心軸或者定位盤(pán)，下面與組合夾具元件一級(jí)精度配合，上面和零件孔配合，從而解決了定位精度問(wèn)題。

結(jié)束語(yǔ)

不管怎么說(shuō)，組合夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)用，決定著加工元件的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果。為使組合夾具既能保證精度要求，又有高效率和低成本的性能，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足下列要求。

第一，應(yīng)注意減少積累誤差，保證有足夠剛度。故應(yīng)減少配合層次，做到結(jié)構(gòu)緊湊合理，可按加工元件精度要求設(shè)置檢驗(yàn)裝置。

第二，應(yīng)有良好的繼承性，不因產(chǎn)品更新?lián)Q代而報(bào)廢，能適應(yīng)于不斷增加同類型新產(chǎn)品零件的加工。因此在設(shè)計(jì)組合夾具前，要求對(duì)同類型零件的結(jié)構(gòu)要素、工藝特征、尺寸精度等做詳細(xì)地調(diào)查、分析，了解產(chǎn)品功能及發(fā)展方向，從而使組合夾具的設(shè)計(jì)對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品有很高的適應(yīng)性，對(duì)新產(chǎn)品的發(fā)展有良好的繼承性。

第三，夾具上的可調(diào)節(jié)和可更換元件，應(yīng)能保證裝夾同一工件組內(nèi)任何零件，在調(diào)節(jié)時(shí)操作簡(jiǎn)單、快速，組合整件與基體間的配合應(yīng)注意采取措施避免靠摩擦力來(lái)承受作用力。

參考文獻(xiàn)

[1]宋玉梅.組合夾具拆裝實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程技巧的研究[J]中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（22）