專用夾具設計及應用
黃旭東
摘要：數(shù)控加工作為目前全國機械制造產業(yè)應用最為廣泛的加工方式之一，其具有精度高，效率高以及針對于復雜零部件加工方便等特點。本文主要是采用鎖芯作為加工零部件，設計出了一套可行性加工方案，本文不僅對加工的全部過程進行了細致的分析同時還通過對比分析使用專用夾具進行批量生產與使用傳統(tǒng)夾具進行單件生產的優(yōu)勢。
關鍵詞：數(shù)控 夾具 設計
1. 引言
就目前國際形式來看，全球的經濟都在不斷的發(fā)生變化，在此同時制造技術也在飛速的發(fā)展，各個企業(yè)之間的競爭已經發(fā)展為全球化，在這種情況下，很多企業(yè)為了能夠盡早的研發(fā)出新型產品并將其面向市場，要求企業(yè)的制造也不斷更新，要及時的更新?lián)Q代，淘汰舊的產品。所以目前所擁有的傳統(tǒng)意義上的夾具已經不能夠完全買足人們的需要，目前在行業(yè)制造中數(shù)控機床得到了大量是運用，大部分機械制造行業(yè)以及批量生產的中小企業(yè)都已經使用了機床專用夾具，機床專用夾具的產生首要目的是為了對某一零件或者某一道工序進行專門研制的[1]。所以針對于數(shù)控機床專用家具的設計進行研究顯著很有必要，能夠進一步的提供機械生產以及制造的速率能夠更好為機械行業(yè)所服務。
2. 專用夾具分類
2.1專用夾具
所謂的專用夾具，我們通過字面的含義就能夠基本有所了解，通常情況下所說的專用夾具，主要指的是針對于某一個零部件或者某一個工序專門設計研制的一種夾具，主要目的是為了在某種特定的零件中能夠滿足人們制造的要求，其最大的特點就是具有很強的針對性，無法進行通用[2]。
2.2可調夾具
可調夾具主要是在專用夾具所存在的缺點之上進一步研制而成，屬于一種相對來說比較新型的夾具，它可以在不同類型以及不同尺寸的零部件中進行應用，在針對每一類的零部件進行應用的時候我們需要將可調夾具上面的定位元器件以及夾緊件進行相應的調整以及更換即可[3]。
2.3組合夾具
組合夾具算得上是一種模塊化的夾具范疇，同時在目前的情況下已經成為了商品化。傳統(tǒng)意義上的標準化模塊擁有該精度以及強耐磨性的特點，能夠將其組合成各種各樣的夾具，在夾具使用完成之后又可以將其進行拆解，方便日后使用。正是由于組合夾具的以上特點，在機械制造中使用組合夾具能夠在很大程度上較少生產準備時間，與此同時零部件也可以再次的進行使用，除此之外，針對于組合夾具的應用還能夠在很大程度上減少專用夾具的數(shù)量，節(jié)省了存儲夾具的空間[5]。
3機床夾具設計
3.1機床夾具設計基本要求
我們在對機床夾具進行設計的時候首先要明確其基本的要求，針對于機床夾具設計所遵循的原則大體可以分為五大類，首先我們要確保零部件的加工精度，其次還需要針對制造的速率有所保障，在其次還要保持很好的工藝性以及使用性能。最后需要對其成本進行嚴格的控制盡可能是成本降到 。
3.2 機床夾具設計流程
在企業(yè)接到相應的機床夾具設計說明書的時候首先要根據所提供的資料進行仔細閱讀，通過熟悉以及了解加工任務書進而制定相應的方案。其中方案包括夾具類型以及定位方案等等，其次還需要針對于對刀裝置實行進一步的確認，最后在其他一些相關的機構以及夾具的結構類型進行必要的確認。
3.3設計夾具總圖
完成以上機構步驟之后我們開始針對于夾具的總體圖進行設計，其中包括比例的使用，以及針對于外形或者輪廓的設計，在對夾具總圖設計的最后一步還需要對公差進行相應的確定。
3.4鎖芯零件夾具設計方案
本論文所研究的鎖芯零部件如圖1所示
圖1 鎖芯零部件圖
本次設計所需要的零部件加工要求為尺寸8mm的四個平面統(tǒng)削，我們在對鎖芯零部件進行設計之前還需要針對于其夾具類型進行確認，同時還需要明確該夾具可以一次性加工零部件的數(shù)量。我們在對其加工數(shù)量進行確認的時候，首先要明確在數(shù)字控制自動編程的系統(tǒng)中我們要盡可能的要求機床加工時間足夠大，因為加工的時間越長則效果越好，然而我針對于零部件的裝夾以及拆卸的時間要做到進不能的減少，只有這樣才能夠很好的提高工作速率，同時也能夠在很大程度上降低工人的工作強度。
T=M*n*T1+3000/n*T2+T3 (1)
其中T表示所需要加工的時間
M表示所需要加工的次數(shù)
n表示一次性能夠加工的零件個數(shù)
t1表示加工一個零部件的時間
t2表示機床停止時間
t3表示裝夾時間
建立數(shù)學模型y=minF(n)
約束條件為：m*n=300，n>1,m>1
采用MATLAB對其進行編程
min=m*n*tl+(3000/n)*t2+t3;
m*n=3000;
m>l;
n>l;
end
得出結果為：
Local optimal solution found.
Obj ective value: 0.000000
Extended solver steps: 5
Total solver iterations: 8
Variable Value Reduced Cost
M 26.33330 0.000000
N 113.9242 0.000000
T1 0.000000 3000.000
T2 0.000000 26.33329
T3 0.000000 1.000000
Row Slack or Surplus Dual Price
1 0.000000 -1.000000
2 -0.4905587E-03 0.000000
3 25.33330 0.000000
4 112.9242 0.000000
通過所算出的結果我們可以發(fā)現(xiàn)最優(yōu)的結果的為n=113.9但是由于在是境況下，夾具的尺寸將會被數(shù)控機床所制約，根據我們對尺寸的分析以及工作臺行程的研究，單位零件數(shù)智能選取13，如果在對裝夾不會有任何不利因素的前提下我們可以令n=26即設計雙排夾具。
4總結
數(shù)控加工作為目前全國機械制造產業(yè)應用最為廣泛的加工方式之一，其具有精度高，效率高以及針對于復雜零部件加工方便等特點。然而在現(xiàn)實的生產過程中，存在很多的零部件不可以直接使用數(shù)控加工，比如說圓柱形狀的胚料，若想對其進行加工那么則需要專用的夾具設計方可以在數(shù)控技術中得到應用，隨著我過機械制造行業(yè)呈現(xiàn)零部件品種多樣化以及小批量生產的趨勢，怎么才能夠將制造效率進行提高同時在成本方便還便于人們接受，以及成為了諸多學者所關注的主要目標。本次課題以加工一批鎖心作為實例，設計出了一套專用夾具，能夠在很大程度上縮短加工時間進而提高速度。針對于專用夾具進行必要的設計使得統(tǒng)削工序可以變得更加完善，同時還針對于加工時間以及加工成本進行了進一步的考慮，采用數(shù)學模型的分析方法來明確夾具的次加工。
投稿郵箱：chuanbeiol@163.com 詳情請訪問川北在線：http://www.sanmuled.cn/
