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(yè)數(shù)控加工工裝夾具沒有一個統(tǒng)一的標準，當過了一段生產(chǎn)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(shù)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(fā)三種類型工裝夾具創(chuàng)新，適用所有筆記本電腦、手機、平板等壓鑄行業(yè)數(shù)控加工工裝夾具，同時提高夾具的通用性，使其可以循環(huán)利用，應用高效創(chuàng)新型夾具，縮短開發(fā)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(yè)中，數(shù)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(yè)的難題。

1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

目前，國內(nèi)筆記本電腦、手機、平板等制造行業(yè)中的工裝夾具沒有一個統(tǒng)一的標準，通常為根據(jù)產(chǎn)品設計制作一個僅適用于單產(chǎn)品使用的非標準的夾具，當過了一段生產(chǎn)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(shù)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(chuàng)新能力、資源利用效率、產(chǎn)業(yè)結(jié)構水平、信息化程度、質(zhì)量效益、節(jié)能環(huán)保等新形勢下，如何利用當前先進技術創(chuàng)新，變革，實現(xiàn)傳統(tǒng)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(chǎn)品主要用途

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

（B）提高夾具的通用性，使其循環(huán)利用，提高資源利用效率;

（C）應用高效創(chuàng)新型夾具，縮短開發(fā)周期，提升更換夾具效率;

2.主要研究內(nèi)容和目標

2.1主要研究內(nèi)容

項目主要研究以下四個內(nèi)容：

（1）研發(fā)高效上托式工裝夾具。研發(fā)一種通用夾具，采用頂板和底板可拆卸的創(chuàng)新方式，驅(qū)動裝置帶動底板向上運動，可實現(xiàn)以頂面為加工基準的產(chǎn)品結(jié)構.

（2）研發(fā)高效下壓式工裝夾具。研發(fā)一種通用夾具，采用頂板和底板可拆卸的創(chuàng)新方式，驅(qū)動裝置帶動頂板向下運動，可實現(xiàn)以底面為加工基準的產(chǎn)品結(jié)構。

（3）研發(fā)高效蓋板式工裝夾具。采用可旋轉(zhuǎn)特殊夾具，驅(qū)動裝置帶動蓋板旋轉(zhuǎn)壓合，實現(xiàn)以側(cè)壁為加工基準的產(chǎn)品結(jié)構。

（4）研發(fā)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(yè)中的工裝夾具沒有一個統(tǒng)一的標準，不同的企業(yè)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(jīng)形成了新產(chǎn)品統(tǒng)一新設計專用夾具的行業(yè)模式，本項目通過分析現(xiàn)有產(chǎn)品特征，結(jié)合現(xiàn)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(yè)數(shù)控加工工裝夾具。從而實現(xiàn)專用夾具向通用夾具的轉(zhuǎn)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(qū)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(chuàng)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(cè)可拆卸地安裝有上模板，底板的靠近頂板的一側(cè)可拆卸地安裝有下模板。將機構件和驅(qū)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(qū)動裝置帶動底板向上運動，所有以頂面為加工基準的產(chǎn)品結(jié)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(cè)可拆卸地安裝有上模板，底板的靠近頂板的一側(cè)可拆卸地安裝有下模板。將機構件和驅(qū)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(qū)動裝置帶動頂板向下運動，所有以底面為加工基準的產(chǎn)品結(jié)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(zhuǎn)特殊夾具，包括主體部、翻板和驅(qū)動裝置，主體部固定在機床上，主體部上固定有旋轉(zhuǎn)支架，主體部上可拆卸地安裝有下模板，翻板的一端與旋轉(zhuǎn)支架轉(zhuǎn)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(qū)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(chǎn)品，不僅節(jié)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(chǎn)的多種產(chǎn)品，提高了整套夾具使用的便利性。驅(qū)動裝置帶動蓋板旋轉(zhuǎn)壓合，實現(xiàn)以側(cè)壁為加工基準的產(chǎn)品結(jié)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(jié)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(xiàn)有產(chǎn)品特征，結(jié)合現(xiàn)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(qū)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(cè)可拆卸地安裝有上模板，底板一側(cè)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(qū)動裝置的動力輸出端與底板連接，且所述驅(qū)動裝置能夠驅(qū)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(cè)可拆卸地安裝有上模板，底板一側(cè)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(qū)動裝置的動力輸出端與頂板連接，且所述驅(qū)動裝置能夠驅(qū)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(zhuǎn)裝置時，旋轉(zhuǎn)裝置固定在主體上表面的一側(cè)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(zhuǎn)支架轉(zhuǎn)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(cè)。驅(qū)動裝置安裝在主體上，且驅(qū)動裝置的動力輸出端與所述上蓋板連接，所述驅(qū)動裝置能夠帶動上蓋板沿轉(zhuǎn)軸方向旋轉(zhuǎn)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(fā)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(yè)數(shù)控加工工裝夾具。通過本項目實施，數(shù)控機床工裝夾具開發(fā)周期由15天減少到12天。每片產(chǎn)品數(shù)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(jīng)在合肥經(jīng)緯、安徽勝利、宜安科技、富士康等多家知名企業(yè)導入，每年可帶來數(shù)百萬收益。。

5.應用前景

本項目的提出可使數(shù)控加工夾具開發(fā)周期大幅縮減的同時，提升制造穩(wěn)定性，提升了導入企業(yè)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(chǎn)品上，市場潛力巨大。

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