高效工裝夾具研究與應用

朱樹春 譚道常 巴黎

【摘? 要】針對筆記本電腦、手機、平板等制造行業數控加工工裝夾具沒有一個統一的標準，當過了一段生產周期，夾具閑置后無法再次利用，只能整套儲存到徹底報廢。而且，當需要更換夾具時，需要新制整套夾具，占用了大量的設計和制作時間。同時，當機種數量較多后，夾具管理及存儲夾具的空間也是一種巨大的浪費。為解決以上問題，本項目目標開發三種類型工裝夾具創新，適用所有筆記本電腦、手機、平板等壓鑄行業數控加工工裝夾具，同時提高夾具的通用性，使其可以循環利用，應用高效創新型夾具，縮短開發周期，提升更換夾具效率。

【關鍵詞】上托式夾具;下壓式夾具;蓋板式夾具;高通用性;高效性

1.項目概述

1.1研究背景

在制造業中，數控加工工裝夾具長期采用專用夾具。更換夾具占用大量時長，閑置專用夾具存儲極大耗費空間人力，專用夾具無法重復利用，造成大量資源浪費，成為長期困擾行業的難題。

1.2國內外研究現狀和發展趨勢

目前，國內筆記本電腦、手機、平板等制造行業中的工裝夾具沒有一個統一的標準，通常為根據產品設計制作一個僅適用于單產品使用的非標準的夾具，當過了一段生產周期，夾具閑置后無法再次利用，只能整套儲存到徹底報廢。而且，當需要更換夾具時，需要新制整套夾具，占用了大量的設計和制作時間。同時，當機種數量較多后，夾具資源及存儲夾具的空間也是一種巨大的浪費。在自主創新能力、資源利用效率、產業結構水平、信息化程度、質量效益、節能環保等新形勢下，如何利用當前先進技術創新，變革，實現傳統工裝夾具的通用化、高效化解決，并確立相關解決方案及先進技術專利地位，成為我們研究的課題。

1.3項目產品主要用途

（A）三種類型工裝夾具創新，適用所有筆記本電腦、手機、平板等壓鑄行業數控加工工裝夾具;

（B）提高夾具的通用性，使其循環利用，提高資源利用效率;

（C）應用高效創新型夾具，縮短開發周期，提升更換夾具效率;

2.主要研究內容和目標

2.1主要研究內容

項目主要研究以下四個內容：

（1）研發高效上托式工裝夾具。研發一種通用夾具，采用頂板和底板可拆卸的創新方式，驅動裝置帶動底板向上運動，可實現以頂面為加工基準的產品結構.

（2）研發高效下壓式工裝夾具。研發一種通用夾具，采用頂板和底板可拆卸的創新方式，驅動裝置帶動頂板向下運動，可實現以底面為加工基準的產品結構。

（3）研發高效蓋板式工裝夾具。采用可旋轉特殊夾具，驅動裝置帶動蓋板旋轉壓合，實現以側壁為加工基準的產品結構。

（4）研發高效更換夾具方式。將仿形件設計為上模和下模兩部分，分別與固定在機臺上的整體框架的上板和下板固定。

2.2技術難點

（1）常用夾具類型的整合技術。行業中的工裝夾具沒有一個統一的標準，不同的企業設計標準完全不同，幾乎沒有兩套一致的夾具，各夾具間通用性互換性極差，長期以往已經形成了新產品統一新設計專用夾具的行業模式，本項目通過分析現有產品特征，結合現有夾具特征，設計出上托式、下壓式、蓋板式三種類型的工裝夾具，適用所有筆記本電腦、手機、平板等壓鑄行業數控加工工裝夾具。從而實現專用夾具向通用夾具的轉變。

（2）可拆卸式夾具設計技術。通過將支架設計成標準件，并將支架固定在機床上，使得支架成為機床的一部分，然后，將頂板和底板與支架連接，形成不可拆卸的部分;同時，通過將驅動裝置與頂板或底板連接形成整套工裝夾具。由于上模板和下模板可拆卸，當需要更換不同種類的夾具時，只需要將形狀類似的上模板和下模板更換到對應的位置即可，無需再設計制作一整套夾具，同時更換夾具時也僅需要更換對應的上模板和下模板即可。

2.3創新點

（1）上托式工裝夾具設計技術。夾具主體包括頂板和底板，頂板的靠近所述底板的一側可拆卸地安裝有上模板，底板的靠近頂板的一側可拆卸地安裝有下模板。將機構件和驅動裝置支架固定在機床上，頂板和底板固定在所述支架上，驅動裝置帶動底板向上運動，所有以頂面為加工基準的產品結構，都可以使用此種夾具加工。

（2）下壓式工裝夾具設計技術。夾具主體包括頂板和底板，頂板的靠近所述底板的一側可拆卸地安裝有上模板，底板的靠近頂板的一側可拆卸地安裝有下模板。將機構件和驅動裝置支架固定在機床上，頂板和底板固定在所述支架上，驅動裝置帶動頂板向下運動，所有以底面為加工基準的產品結構，都可以使用此種夾具加工。

（3）蓋板式工裝夾具設計技術。采用一種可旋轉特殊夾具，包括主體部、翻板和驅動裝置，主體部固定在機床上，主體部上固定有旋轉支架，主體部上可拆卸地安裝有下模板，翻板的一端與旋轉支架轉動連接，翻板上可拆卸地安裝有上模板，該夾具通過將主體部、翻板和驅動裝置固定為不可拆卸的部分，利用可拆卸的上、下模板適應不同產品，不僅節約了成本，而且更換夾具的種類十分方便，能夠適應通過翻蓋式夾具生產的多種產品，提高了整套夾具使用的便利性。驅動裝置帶動蓋板旋轉壓合，實現以側壁為加工基準的產品結構。

（4）高效更換夾具方式的技術。由于上模板和下模板可拆卸，當需要更換不同種類的夾具時，只需要將形狀類似的上模板和下模板更換到對應的位置即可，無需再更換一整套夾具，不僅節約了成本，而且更換夾具的種類十分方便，提高了整套夾具跟換的便利性

3.技術路線

分析現有產品特征，結合現有夾具特征，設計出上托式、下壓式、蓋板式三種類型的工裝夾具，其包括：夾具主體、支架、驅動裝置。

上托式夾具主體包括支架、導柱導套、頂板和底板，頂板一側可拆卸地安裝有上模板，底板一側可拆卸地安裝有下模板。支架固定在機床上，頂板固定在支架上，驅動裝置的動力輸出端與底板連接，且所述驅動裝置能夠驅動底板沿靠近或遠離所述頂板的方向往復運動，此時，標準化夾具通過將支架設計成標準件，并將支架固定在機床上，使得支架成為機床的一部分，然后，將夾具主體的頂板和底板與支架連接，形成不可拆卸的部分。所述標準化夾具為上托式夾具，即圖1和圖2所示的標準化夾具。

下壓式夾具主體包括支架、導柱導套、頂板和底板，頂板一側可拆卸地安裝有上模板，底板一側可拆卸地安裝有下模板。支架固定在機床上，底板固定在支架上，驅動裝置的動力輸出端與頂板連接，且所述驅動裝置能夠驅動頂板沿靠近或遠離所述底板的方向往復運動，此時，標準化夾具通過將支架設計成標準件，并將支架固定在機床上，使得支架成為機床的一部分，然后，將夾具主體的頂板和底板與支架連接，形成不可拆卸的部分。即圖3和圖4所示的標準化夾具。

蓋板式夾具主體包括支架、上蓋板和底板，主體固定有一旋轉裝置時，旋轉裝置固定在主體上表面的一側邊上，主體的上表面上可拆卸地安裝有下模板。上蓋板的一端與旋轉支架轉動連接，上蓋板上可拆卸地安裝有上模板，上模板安裝在上蓋板的與主體相對的一側。驅動裝置安裝在主體上，且驅動裝置的動力輸出端與所述上蓋板連接，所述驅動裝置能夠帶動上蓋板沿轉軸方向旋轉設定的角度，以帶動上模板靠近或遠離下模板。標準化夾具通過將支架設計成標準件，并將支架固定在機床上，使得支架成為機床的一部分，然后，將夾具主體的上蓋板和底板與支架連接，形成不可拆卸的部分所述標準化夾具為蓋板式夾具，即圖5所示的標準化夾具。

4.取得的標志性成果

通過本項目的實施，研發出上托式、下壓式、蓋板式三種類型的工裝夾具，適用所有筆記本電腦、手機、平板等壓鑄行業數控加工工裝夾具。通過本項目實施，數控機床工裝夾具開發周期由15天減少到12天。每片產品數控加工成本下降0.25元人民幣。更換夾具時間由4小時下降到1小時。存儲夾具空間下降80%。已經在合肥經緯、安徽勝利、宜安科技、富士康等多家知名企業導入，每年可帶來數百萬收益。。

5.應用前景

本項目的提出可使數控加工夾具開發周期大幅縮減的同時，提升制造穩定性，提升了導入企業的核心競爭力。該項目同樣可以應用到其余品牌筆記本電腦、手機、平板、游戲機等產品上，市場潛力巨大。

參考文獻

[1] 王云祥，李瓊，宣浩.前軸成組夾具的具體應用[C]，2011.11.26

[2] 唐耀紅 ，何翠群.《基于機械對稱性的夾具對稱性及應用》[J].哈爾濱師范大學自然科學學報，2015年2期

[3]張為民.模具鉗工技能訓練[M].電子工業出版社，2010.01.01

[4]朱樹新.模具機械加工技能訓練[M].電子工業出版社2006.11.01

[5]胡林嵐，宋曉英，謝崇亮.“機床夾具設計”課程理虛實一體化教學模式的建設[J].揚州教育學院學報，2017年第35期