淺析合理規(guī)劃夾具前提的條件

洪玲

摘 要：在目前制造業(yè)中，制造裝備及藝裝備視為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗原則而必要的硬件。機(jī)床夾具屬于重要工藝裝備之一，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)。合理設(shè)計(jì)及規(guī)劃夾具，可以大大可觀的夾具費(fèi)用并降低生產(chǎn)成本節(jié)約。此舉符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，希望能給同行起到參考借鑒的作用。

關(guān)鍵詞：夾具；結(jié)構(gòu)；零件；規(guī)劃

中圖分類號：TG759 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）24-0080-02

1 規(guī)劃和夾具的概念

①規(guī)劃是指整理收集數(shù)據(jù)和準(zhǔn)則，以便對是否需要、需要何種類型的工裝或重新設(shè)計(jì)、制造做出決定。

②首先考慮的是技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)性和進(jìn)度情況。規(guī)劃工作的規(guī)模應(yīng)與加工件的批量大小、要求的質(zhì)量和預(yù)計(jì)的加工成本和工裝成本相結(jié)合。

③夾具是工裝的類型之一，夾具是用于金屬切削加工的裝置，其組成主要有定位元件、夾緊元件、支撐元件、連接元件和控制元件。

收集收據(jù)和準(zhǔn)則，如圖1所示。

2 周邊條件的規(guī)劃

2.1 加工流程和進(jìn)度

由工藝員根據(jù)年生產(chǎn)批量，裝配規(guī)模的大小和工裝設(shè)計(jì)人員合作確定加工流程、設(shè)備、裝夾類型和數(shù)量，刀具和夾具類型定出規(guī)劃概要，在制定規(guī)劃概要過程中，加工工藝編制和工裝設(shè)計(jì)之間有了最初的合作這樣就可以盡早開始工裝設(shè)計(jì)從而縮短直至夾具完成的整個時(shí)間。

根據(jù)產(chǎn)品裝配進(jìn)度出發(fā)，可往回計(jì)算出夾具的設(shè)計(jì)、制造或采購進(jìn)度要求。最終的計(jì)劃可在夾具開始設(shè)計(jì)的同時(shí)進(jìn)行制訂。

2.2 符合加工性和夾具工作要求的工件結(jié)構(gòu)

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)注意工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)條件和夾具條件相匹配，那么在工裝規(guī)劃階段便可為生產(chǎn)節(jié)約可觀的夾具費(fèi)用及后續(xù)發(fā)生的費(fèi)用。同時(shí)也可排除產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的過高要求。因此在進(jìn)行工藝和工裝規(guī)劃時(shí)，判定工件結(jié)構(gòu)是否方便生產(chǎn)起著很重要的。

3 夾具類型

3.1 簡單的夾緊工具和定位元件

虎鉗，緊固角鐵，擋塊及可調(diào)支架等。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)夾具

平行虎鉗，多用鉆模，可轉(zhuǎn)動、可傾翻的爪式卡盤，回轉(zhuǎn)工作臺等。

3.3 已有夾具進(jìn)行補(bǔ)充

在標(biāo)準(zhǔn)夾具或系列加工的夾具上增加一些可調(diào)節(jié)的夾具構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)新工件裝卡最迅速最經(jīng)濟(jì)的途徑之一。

3.4 組合式夾具

短期需求，適合小批量或批量不明確以及尚未成熟的產(chǎn)品

3.5 簡單的專用夾具

是針對某類工件專門設(shè)計(jì)的，操作簡單適用于中小批量。

3.6 為加工中心設(shè)計(jì)夾具用于加工

①一種或多種工件。

②相同或不同工件。

③相同或不同的加工位置。

這類夾具可達(dá)到減少刀具更換時(shí)間，穩(wěn)定的加工質(zhì)量。此類夾具通常采用液壓夾緊。可以實(shí)現(xiàn)很高的均勻的夾緊力，通過一些附加功能還可實(shí)現(xiàn)在精加工時(shí)調(diào)低夾緊力；通過夾具的傾斜或翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)斜孔或斜面的加工等。但做這類夾具時(shí)應(yīng)基于經(jīng)濟(jì)性核算。

4 夾具成本的估算

①簡單夾具、標(biāo)準(zhǔn)夾具以及對已有夾具進(jìn)行補(bǔ)充的夾具的成本費(fèi)用可以從供應(yīng)商提供的價(jià)格表中獲得，或?qū)ρa(bǔ)充件進(jìn)行估算。

②組合夾具不需要設(shè)計(jì)工時(shí)成本，其的裝配工作量通常不超過6小時(shí)，裝配成本可直接算出

③簡單專用夾具和數(shù)控加工專用夾具的成本估算。

其一，通過與已經(jīng)設(shè)計(jì)制造的類似夾具直接進(jìn)行比較。

其二，通過對夾具各個構(gòu)件的費(fèi)用的估算累加獲得。夾具構(gòu)件分自制或外購。估算夾具成本時(shí)，成本包括以下內(nèi)容：加工工時(shí)、裝配工時(shí)、材料成本，外購件費(fèi)用，調(diào)試返工工時(shí)，設(shè)計(jì)工時(shí)。

每個企業(yè)都有針對要生產(chǎn)零件的類型優(yōu)先使用專門的夾具構(gòu)件并對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；這些構(gòu)件的費(fèi)用一般情況下是已知的，如圖2所示。

焊接底座按零件的形式，可按體積、和數(shù)量進(jìn)行估算；

液壓夾緊夾具還包括液壓元件及連接件的費(fèi)用；

調(diào)試及返工工時(shí)（大約為制造工時(shí)的10%）；

設(shè)計(jì)工時(shí)（大約制造工時(shí)的30%～40%）。

5 經(jīng)濟(jì)性評估

進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評估所需的數(shù)據(jù)。

C=工裝成本（人民幣元）；

t=單件加工時(shí)間（分鐘）；

tr=裝備時(shí)間（分鐘）；

L=批量件數(shù)；

lc=小時(shí)工資含可變成本（元/小時(shí)）；

m=成本相同時(shí)的生產(chǎn)批量（件）；

N=年需求量（件）；

X=折舊年限（年）；

St=節(jié)約工時(shí)（分鐘）；

Sc=節(jié)約成本（元）；

Fc=固定成本（元）；

s=附加成本系數(shù)（管理成本）；

D=年工作天數(shù)；

APR=年利率（%）；

Pr=年維修費(fèi)占投資成本的比例（%）

5.1 兩種加工方法成本相同時(shí)的生產(chǎn)批量數(shù)

已知：C1=1 000 RMB，C2=24 000 RMB，t1=20 min， t2=10 min，tr1=240分鐘，tr2=150 min，L1=L2=1 000件，lc1=lc2=100 RMB/h

求：成本相同時(shí)的批量數(shù)

m=（C1-C2）/[（t1+tr1/L1）×lc1/60-（t2+tr2/L2）×lc2/60]

=（24 000-1 000）/[（18+240/1000）×100/60-（12+150/1 000）×

100/60]

=23 000/[（18.24-12.15）×100/60]

=2 266件

5.2 工裝經(jīng)濟(jì)性估算

已知：N=6 000件/年，X=5年，s=1.4，APR=0.35，Pr=0.1， D=230天

求：St， Sc， Fc

St=[（tl1+trl/L1）-（tl2+tr2/L2）]×6 000/230

=[（18+240/1 000）-（12+150/1 000）]×6 000/230=159 min/d

Sc=St×lc2/60×s=159×100/60×1.4=371 元/d

F= [C2+C2（APR+Pr）×X]/D×X=（24 000+24 000×0.45×5）/230×5=68 RMB/d

結(jié)論：節(jié)約的成本大于或等于固定成本時(shí)，投資夾具有經(jīng)濟(jì)性

6 工裝申請單的數(shù)據(jù)要求

①項(xiàng)目名稱；

②設(shè)計(jì)、制造的進(jìn)度要求；

③年生產(chǎn)批量；

④零件號，零件名稱，經(jīng)加工性評估討論確定的圖紙；

⑤加工工序名稱；

⑥加工范圍；

⑦定位的位置；

⑧夾具類型（如鉆孔工裝，使用快速夾緊機(jī)構(gòu)）；

⑨夾緊的類型（手動或自動）；

⑩機(jī)床數(shù)據(jù)，切削數(shù)據(jù)及機(jī)床的功率；

11使用的刀具、刀桿和刀柄；

12工裝夾具的預(yù)算。

參考文獻(xiàn)：

[1] Rationelle Planung von Vorrichtungen VDI-Verlag-T83.

[2] 夾具的合理規(guī)劃 VDI-出版社-T83.