基于Triz理論探究普通車床加工螺紋存在的問題及新夾具設(shè)計(jì)

楊德森 劉向萍 邵曉明

摘 要 本文將Triz發(fā)明問題[1]，解決理論應(yīng)用于普通車床套、攻絲夾具設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究中，在分析普通車床加工螺紋過程中存在問題的基礎(chǔ)上，提出基于Triz理論方法和解題步驟，得出解題方案。設(shè)計(jì)的夾具可用性強(qiáng)，在車床上加工好螺紋底孔或光軸后，將該夾具安裝在尾座上，夾具可通過莫氏錐套安裝于不同型號(hào)的車床尾座中，通用性強(qiáng)。通過更換板牙或絲錐可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)套絲或攻絲，生產(chǎn)效率高，使用效果好。

關(guān)鍵詞 Triz理論;解題過程;套攻絲夾具設(shè)計(jì)

引言

在普通車床[2]上加工軸類、套類零件的內(nèi)、外螺紋時(shí)，通常采用手動(dòng)攻絲、套絲。手動(dòng)套絲使用的夾具一般由板牙、板牙套和手動(dòng)附件組成，這種夾具雖然能對(duì)一般的工件進(jìn)行套絲，但實(shí)際操作中經(jīng)常由于用力不均導(dǎo)致板牙不能垂直旋入工件使得產(chǎn)品質(zhì)量不合格，甚至出現(xiàn)板牙破裂。且不管是手動(dòng)攻絲還是套絲，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，這無形中增加了工作人員的負(fù)擔(dān)。本文運(yùn)用Triz理論的分析工具和發(fā)明原理解決了問題，完成新夾具設(shè)計(jì)。

1項(xiàng)目來源及背景分析

該項(xiàng)目來自于生產(chǎn)實(shí)踐，是解決軸內(nèi)孔螺紋套絲、攻絲的急需用裝置。針對(duì)我校學(xué)生金工實(shí)習(xí)過程中在普通車床上對(duì)軸外螺紋套絲或內(nèi)螺紋攻絲問題進(jìn)行自行研究開發(fā)。

在普通車床上加工軸類、套類零件的內(nèi)、外螺紋時(shí)，通常采用手動(dòng)攻絲、套絲。手動(dòng)套絲使用的夾具一般由板牙、板牙套和手動(dòng)附件組成，這種夾具雖然能對(duì)一般的工件進(jìn)行套絲，但實(shí)際操作中經(jīng)常由于用力不均導(dǎo)致板牙不能垂直旋入工件使得產(chǎn)品質(zhì)量不合格，甚至出現(xiàn)板牙破裂;手動(dòng)攻絲時(shí)，同樣存在操作中由于用力不均導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不合格的問題。且不管是手動(dòng)攻絲還是套絲，勞動(dòng)強(qiáng)度均較大，這無形中增加了工作人員的負(fù)擔(dān)。

2因果鏈分析

對(duì)金工實(shí)習(xí)操作中一些零件進(jìn)行套絲或攻絲過程存在的問題從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)及5W1H[1]進(jìn)行跟蹤、查找問題，分析原因，驗(yàn)證，找出造成套絲不合格的關(guān)鍵問題點(diǎn)：套絲后螺紋亂扣;螺紋牙型不同。作因果分析見圖1。

3運(yùn)用TRIZ工具解決

3.1 技術(shù)矛盾

通過因果軸分析[1]找到問題：從套絲后螺紋牙型不同為入手點(diǎn)解決問題。在普通車床上套絲時(shí)，因人手控制板牙，握緊力不均勻?qū)е绿捉z后螺紋牙型大小不一，影響產(chǎn)品質(zhì)量。針對(duì)存在的質(zhì)量問題，通過在實(shí)習(xí)過程中針對(duì)存在問題進(jìn)行構(gòu)思并設(shè)計(jì)出普通車床多功能套絲夾具，該夾具可減輕操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度并提高操作的安全性。轉(zhuǎn)化為工程參數(shù)矛盾為：如果改進(jìn)套攻絲裝置，那么產(chǎn)品質(zhì)量提高了，但是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜了。由以上描述，得到矛盾矩陣制造精度和系統(tǒng)的復(fù)雜性得出創(chuàng)新原理并形成解決問題的方案。

3.2 物理矛盾

通過因果軸分析[1]找到問題：從板牙卡緊在軸上為入手點(diǎn)解決問題。如果軸的直徑車的小，那么容易套絲，導(dǎo)致軸在板牙內(nèi)活動(dòng)使得二者不同心。上述技術(shù)矛盾存在矛盾著的狀態(tài)，即要尺寸小，又不能小。在確定軸外徑尺寸合適的情況下，保證螺紋的套絲質(zhì)量。要軸外徑尺寸大，因?yàn)橐ＷC外螺紋套絲后的正常使用;但是，軸外徑大，手工套絲，板牙端面與軸端面不平行，容易使板牙與軸卡緊，抱死在一起。矛盾著的需求可在系統(tǒng)級(jí)別上進(jìn)行分離。在軸與板牙的空間上，通過尾座與卡盤的同軸心來提高套絲質(zhì)量。

3.3 物場(chǎng)模型

由系統(tǒng)分析[1]得出問題點(diǎn)：①車床套絲時(shí)，人手握板牙，受人不均勻，會(huì)有軸上的螺紋損壞，影響產(chǎn)品質(zhì)量;②車床套絲時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速太快，把手會(huì)碰傷手，對(duì)人體有傷害。根據(jù)以上問題點(diǎn)，建立問題的“物場(chǎng)模型”見圖2。應(yīng)用找到的“標(biāo)準(zhǔn)解”，生成解決方案。主軸帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，手給板牙一個(gè)推進(jìn)力，完成套絲，但是軸速過高時(shí)，板牙突然反轉(zhuǎn)，扳手會(huì)碰傷手，所以增加一個(gè)裝置代替手，套攻絲夾具[3]見圖3。

4方案匯總

通過存在問題分析及問題查找，新設(shè)計(jì)方案[4]見圖3。

5結(jié)束語

利用Triz理論解決套攻絲夾具設(shè)計(jì)的方便性、多用性與系統(tǒng)復(fù)雜性之間的技術(shù)矛盾，設(shè)計(jì)新的夾具，通過實(shí)踐操作驗(yàn)證設(shè)計(jì)夾具的可行性。利用Triz的設(shè)計(jì)矛盾理論，在套攻絲夾具設(shè)計(jì)中有很好的指導(dǎo)作用，可以引導(dǎo)設(shè)計(jì)人員打開思路，有效解決當(dāng)前系統(tǒng)存在問題，有利于夾具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

楊德森（1998-），男;現(xiàn)就讀學(xué)校：銀川能源學(xué)院， 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。

劉向萍（1977-），女;學(xué)歷：大學(xué)本科，現(xiàn)就職單位：銀川能源學(xué)院，研究方向：機(jī)械制造及其工藝裝備，最優(yōu)化理論。

邵曉明（1997-），男;現(xiàn)就讀學(xué)校：銀川能源學(xué)院， 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。