夾具的發(fā)展及其趨勢(shì)分析

隋聚艷

摘要：近些年來(lái)，隨著數(shù)控機(jī)床、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)等現(xiàn)代化加工設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使傳統(tǒng)的機(jī)械加工的制造方法發(fā)生了重大變革，夾具的功能已經(jīng)從過(guò)去的裝夾、定位、引導(dǎo)刀具，轉(zhuǎn)變?yōu)檠b夾、定位。而數(shù)字化的設(shè)備加工功能的擴(kuò)大化，給今后夾具的快速定位、快速裝夾提出了更高的要求。

關(guān)鍵詞：夾具；設(shè)備；趨勢(shì)；成組技術(shù)ブ型擠擲嗪牛篢G5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：16723198(2009)19032302お

在機(jī)械加工制造過(guò)程中，用來(lái)固定加工對(duì)象，使其占有正確的位置，以便接受施工、檢測(cè)的裝置，都可統(tǒng)稱為“夾具”。夾具的發(fā)展歷程，大約可以分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，使得加工過(guò)程進(jìn)一步提高效率和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機(jī)床之間的橋梁，夾具的機(jī)能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊；第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的結(jié)合，夾具作為機(jī)床的一部分，成為機(jī)械加工中不可缺少的工藝裝備。1國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)ゼ芯呤腔械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。1.1高精度ニ孀嘔床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度對(duì)夾具的制造精度要求，更高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)±5μm，夾具支承面的垂直度達(dá)到0.01mm/300mm，平行度高達(dá)0.01mm/500mm。德國(guó)demmeler公司制造的4m長(zhǎng)、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺(tái)，其等高誤差為±0.03mm，精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內(nèi)，夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)±5μm；瑞士EROWA柔性?shī)A具的重復(fù)定位精度高達(dá)2-5μm。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級(jí)。1.2高效率ノ了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來(lái)越多。新型的電控永磁夾具，加緊和松開(kāi)工件只用1-2秒，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具的時(shí)間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機(jī)床夾具的安裝與校正。采用美國(guó)Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機(jī)床工作臺(tái)上。 1.3模塊化プ楹霞芯咴件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。省工、省時(shí)、節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)。應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫(kù)、典型夾具庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫(kù)，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)。組合夾具分會(huì)與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開(kāi)發(fā)的公共平臺(tái)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營(yíng)電子商務(wù)化。 1.4通用化ゾ濟(jì)夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高。德國(guó)demmeler公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強(qiáng)，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用才有推廣應(yīng)用的價(jià)值。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，社會(huì)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品需求多樣化的趨勢(shì)也越來(lái)越明顯。為此，制造技術(shù)的研究者提出了成組技術(shù)的科學(xué)理論及實(shí)踐方法，它能從根本上解決生產(chǎn)由于品種多，產(chǎn)量小帶來(lái)的矛盾。成組技術(shù)GT(GroupTechnology)是一門生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)，它研究如何識(shí)別和發(fā)掘生產(chǎn)活動(dòng)中有關(guān)事務(wù)的相似性，并對(duì)其進(jìn)行充分利用。即把相似的問(wèn)題歸類成組，尋求解決這一組問(wèn)題相對(duì)統(tǒng)一的最優(yōu)方案，以取得所期望的經(jīng)濟(jì)效益。成組技術(shù)應(yīng)用與機(jī)械加工方面，乃是將多種零件按其工藝的相似性分類成組以形成零件族，把同一零件族中零件分散的小生產(chǎn)量匯集成較大的成組生產(chǎn)量，從而使小批量生產(chǎn)能獲得接近于大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效果。2國(guó)內(nèi)成組技術(shù)應(yīng)用及現(xiàn)狀2.1成組技術(shù)的應(yīng)用ツ殼胺⒄溝某勺榧際跏怯τ孟低徹こ萄У墓鄣悖把中、小批生產(chǎn)中的設(shè)計(jì)制造和管理等方面作為一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)整體，統(tǒng)一協(xié)調(diào)生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)方面，全面實(shí)施成組技術(shù)以提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。2.1.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面ビ捎謨貿(mào)勺榧際踔傅忌杓疲賦予各類零件以更大的相似類，這就為在制造管理方面實(shí)施成組技術(shù)奠定了良好的基礎(chǔ)，使之取得更好的效果。以成組技術(shù)為指導(dǎo)的設(shè)計(jì)合理化和標(biāo)準(zhǔn)化工作將為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)奠定良好的基礎(chǔ)；為設(shè)計(jì)信息最大程度地重復(fù)使用，加快設(shè)計(jì)速度，節(jié)約時(shí)間作出貢獻(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)設(shè)計(jì)一種新產(chǎn)品時(shí)，往往有3/4以上的零件設(shè)計(jì)可參考借鑒或直接引用原有的產(chǎn)品圖紙，從而減少新設(shè)計(jì)的零件，這不僅可免除設(shè)計(jì)人員的重復(fù)性勞動(dòng)，也可以減少工藝準(zhǔn)備工作和降低制造費(fèi)用。2.1.2制造工藝方面コ勺榧際踉謚圃旃ひ輾矯孀釹鵲玫焦惴河τ謾？始是用于成組工序，即把加工方法、安裝方式和機(jī)床調(diào)整相近的零件歸結(jié)為零件組，設(shè)計(jì)出適用于全組零件加工的成組工序。成組工序允許采用同一設(shè)備和工藝裝置，以及相同或相近的機(jī)床調(diào)整加工全組零件，這樣，只要能按零件組安排生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃，就可以大大減少由于零件品種更換所需要的機(jī)床調(diào)整時(shí)間。此外，由于零件組內(nèi)諸零件的安裝方式和尺寸相近，可設(shè)計(jì)出應(yīng)用于成組工序的公用夾具，只要進(jìn)行少量的調(diào)整或更換某些零件，公用夾具就可適用于全組零件的工序安裝。2.1.3生產(chǎn)組織管理方面コ勺榧庸ひ求將零件按工藝相似性分類形成加工族，加工同一加工族有其相應(yīng)的一組機(jī)床設(shè)備。因此，很自然成組生產(chǎn)系統(tǒng)要求按模塊化原理組織生產(chǎn)，即采取成組生產(chǎn)單元的生產(chǎn)組織形式。成組技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助管理系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)之一。這是因?yàn)檫\(yùn)用成組技術(shù)基本原理將大量信息分類成組，并使之規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化，這將有助于建立結(jié)構(gòu)合理的生產(chǎn)系統(tǒng)公用數(shù)據(jù)庫(kù)，可大量壓縮信息的儲(chǔ)存量；由于不再是分別針對(duì)一個(gè)工程問(wèn)題和任務(wù)設(shè)計(jì)程序，可使程序設(shè)計(jì)優(yōu)化。 2.2成組技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀コ勺榧際醮20世紀(jì)50年代提出到如今已經(jīng)歷了近50年的發(fā)展和應(yīng)用。成組技術(shù)作為一門綜合性的生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)和柔性制造系統(tǒng)等方面的技術(shù)基礎(chǔ)。我國(guó)早在20世紀(jì)60年代初就在紡織機(jī)械、飛機(jī)、機(jī)床及工程機(jī)械等機(jī)械制造業(yè)中推廣應(yīng)用成組技術(shù)，并初見(jiàn)成效。因此，成組技術(shù)受到國(guó)家有關(guān)部、局和工廠企業(yè)，研究所及高等院校的重視。目前，正積極開(kāi)展這一方面的科學(xué)研究、人材培訓(xùn)和推廣應(yīng)用等工作。原機(jī)械部設(shè)計(jì)研究院負(fù)責(zé)組織研制的全國(guó)機(jī)械零件分類編碼系統(tǒng)JLBMI，它將對(duì)我國(guó)推廣應(yīng)用成組技術(shù)起到積極推進(jìn)作用。我國(guó)不少高等工業(yè)院校結(jié)合教學(xué)和科研工作，在成組技術(shù)基本理論及其應(yīng)用方面，如零件分類編碼系統(tǒng)、零件分類成組方法和計(jì)算機(jī)輔助編碼、分類、工藝設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理的軟件系統(tǒng)等方面都開(kāi)展了許多研究工作，并取得了不少成果。可以相信，隨著應(yīng)用推廣和科研工作的持續(xù)開(kāi)展，成組技術(shù)對(duì)提高我國(guó)機(jī)械工業(yè)的制造技術(shù)和生產(chǎn)管理水平將日益發(fā)揮其重要的作用。參考文獻(xiàn)[1]@王鳳鮮.淺談組合夾具的重要作用[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì). 2008 ，(13) .[2]@張亞明.機(jī)床夾具的分類與構(gòu)成[J].科技資訊.2008，(4) .[3]@盧克超.周利平.計(jì)算機(jī)輔助專用夾具CAD系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和研究[J]. 數(shù)控機(jī)床市場(chǎng). 2006，(7).