提高機械專業機床夾具課程設計的實踐效果

倪衛華

[摘 ?要]機床夾具設計是一門理論性和專業性都很強的專業課程，主要針對零件的某道工序設計一個專用夾具，并制定相關零件的機械加工工藝規程。由于學生缺乏實際的設計與加工實踐經驗，設計過程中容易出現對工作原理、部件結構理解不清，對應用工藝產生混淆，分析問題、解決問題的能力普遍較弱等現象。因此，教師只有采用適當的教學手段，才能提高夾具課程設計的實踐效果。

[關鍵詞]夾具，課程設計，定位，夾緊

中圖分類號：TM743 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）22-0224-01

機床夾具課程設計是一門理論性和專業性都很強的專業課程，主要針對零件的某道工序設計一個專用夾具，并制定夾具中相關非標零件的機械加工工藝規程。由于學生缺乏實際的設計與加工實踐經驗，設計過程中容易出現對工作原理、部件結構理解不清，對工藝產生混淆，分析問題、解決問題的能力普遍較弱等現象。因此，教師只有采用適當的教學方法，才能提高夾具課程設計的實踐效果。

一、 選取合適的夾具設計題目與內容

夾具課程設計的關鍵是選擇和確定夾具題目，是指導教師根據教學大綱要求，結合工廠生產實際情況，選擇中等復雜程度的零件，工藝與夾具設計難度與工作量都適中的課題，最好具備車、銑、鉆等常見的加工方法，設計內容及要求由設計任務書作詳細規定。在課程設計時，要讓學生充分明確設計任務要求， 熟悉設計內容，以便學生能開動腦筋，使其綜合分析運用與解決實際問題的能力能得到較好的訓練。

二、專業的課程設計指導

課程設計課題確定之后，指導教師要對課程設計進行綜合指導。對夾具設計的指導，重點在于給學生啟發和引導。首先，指導教師指導學生仔細閱讀夾具設計任務書，明確任務，并仔細研究原始資料，明確該零件的生產計劃綱領，是小批、中批還是大批生產，認真研究零件圖，了解零件的使用材料、作用和一些內容要求并研究零件的每道加工工藝，明確自己所設計的夾具是針對哪一道加工工序，該工序采用的機床和刀具及切削用量，了解本道工序的加工要求。同時研究在這道加工工序之前，零件的哪些表面已經加工出來，哪些表面可作為夾具設計時的定位精基準，哪些表面是待加工表面。

按不同的加工表面，不同的加工方法，每個學生應完成一套夾具的結構方案設計。由于每個人的夾具結構復雜程度與工作量不可能完全相同，需要對設計要求作一些具體的補充， 如夾具結構的功能、復雜性、所畫零件圖的對象與數量等，以保證學生的設計課題不致雷同而工作量大致均勻，每個學生就能得到了較好的聯系實際的設計訓練。

仔細研究原始資料后，請學生根據零件的加工要求，確定定位和夾緊方案，明確夾具設計中所采用的定位元件和夾緊元件，并對多個方案進行比較，繪制定位與夾緊草圖，指導教師根據草圖進行歸納、總結， 指出草案設計的不足， 再讓學生修正定位與夾緊方案。同時繪制出其他的元件，最后繪制夾具體，正式完成夾具的結構設計， 經指導教師簽閱后再畫正式圖紙。這樣做，教師的工作量多了些，學生也走了些彎路，但設計中的錯誤得到了改正，模糊的概念得到了清醒的認識。設計的方法技巧得到較好的掌握，學生獨立分析問題與解決問題的能力得到很大提高，效果良好。

針對夾具設計完成后期中非標零件的加工工藝規程的設計，指導教師從課題、設計要求、生產類型、生產設備條件等方面作具體的設定，讓學生了解不同條件下工藝設計的特點與注意事項，還能通過分析比較，優化工藝方案，提高工藝設計水平。有了各自的工藝方案， 夾具設計時的抄襲現象就可以克服， 學生的獨立工作能力也可以得到較好的鍛煉。

幾年來的教學實踐，有以下幾個方面的感想與體會：

1 明確夾具的設計步驟

在夾具課程設計過程中，需要使學生非常清楚夾具的設計過程，夾具主要設計過程如下：

（1） 仔細閱讀夾具設計任務書，明確任務，并研究零件的工藝編制。

該零件的生產計劃綱領，對夾具的需求計劃;認真研究零件零件圖，全面了解零件的使用材料，作用等。閱讀零件生產的工藝流程，仔細研究每道工序，了解零件加工要求;了解加工過程中用到的機床、刀具及輔助工具。

（ 2）確定夾具結構方案，繪制夾具結構草圖

確定零件的定位方案。根據零件加工工藝。所給的定位基準和六點定位原理，確定零件的定位方法，找到元件的定位方法;根據零件的加工方式不同，確定刀具的對刀和引導方式，設計引導元件或對刀裝置;確定零件的夾緊方案，然后設計出相應的夾緊機構，來實現對零件的夾緊;確定夾具其他組成部分（如分度裝置等）的結構形式;考慮上述各種元件和裝置的布局，確定夾具體的結構型式。

（3）確定與夾具有關的尺寸公差和技術要求，進行定位誤差分析

夾具結構方案確定之后，首先將有關尺寸公差和相互位置要求確定下來。然后，根據加工要求，分析影響加工精度的因素，再進行必要的分析和定位誤差分析計算，找出繪圖中出現的問題并且及時解決問題，防止返工。

（4） 繪制夾具總裝圖與零件圖

夾具繪制比例應為1：1，但對于某些太大或者太小的夾具可按國家標準選擇比例，但要清楚的表示出夾具的結構以及工作原理。主視圖應為操作者直視位置;總裝圖中所有的非標準件都應繪制零件圖，并設計非標零件的加工工藝規程。

2 綜合教學方式符合教學大綱的培養目標要求

夾具課程設計是機制專業的主要專業課程，專業教學大綱的培養目標把這個環節作為重要的實踐環節內容，而夾具課程設計的綜合教學正是緊緊抓住了這一環節，從課題選擇、設計指導、設計要求等方面進行了改革與探討，使培養的學生更能符合社會用人單位的需要。

如“零件定位”這部分內容在機械制造技術課程中都有較大篇幅的敘述。機械制造技術課程中論述“零件定位”時，向詳細介紹了定位元件結構的選擇和定位精度等內容，從定位原理、定位基準選擇原則、定位元件結構的選擇、直至定位誤差的計算，一氣呵成。而夾具課程設計中由于學時有限，對定位和夾緊的學習學時較少。因此，要求學生在機械制造技術專業課學習的課程中，就要把這些內容進行掌握， 才能不影響學生獲得完整地制訂和實施機械加工工藝規程的能力。這就要求指導教師在學習機械制造技術這么專業課的時候這部分內容能講精講透，使學生在制訂機械加工工藝規程時，能準確地選擇定位方案。

3 三維造型軟件的合理應用

在實施夾具課程設計時，學生們已經掌握了一些三維造型軟件，可利用這些設計軟件，設計并繪制出夾具的三維模型圖，這樣獲得的夾具形象直觀，還可以進行動畫演示零件在夾具上的裝卸、定位與夾緊過程。最后，在三維模型正確的基礎上，獲得二維的裝配圖與零件圖，這樣可加快學生的課程設計進程，同時之前所學知識也得到學以致用，提高了學生的積極性。

實踐證明，通過合理設計的題目以及有效的指導，可充分調動了學生的學習積極性，提高學生的夾具課程設計效果，學生的專業知識獲得了綜合運用。

參考文獻：

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本文屬于上海理工大學教師發展中心資助項目。