夹具的发展及其趋势分析

隋聚艳

摘要：近些年来，随着数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统等现代化加工设备的广泛应用，使传统的机械加工的制造方法发生了重大变革，夹具的功能已经从过去的装夹、定位、引导刀具，转变为装夹、定位。而数字化的设备加工功能的扩大化，给今后夹具的快速定位、快速装夹提出了更高的要求。

关键词：夹具；设备；趋势；成组技术ブ型挤掷嗪牛篢G5

文献标识码：A

文章编号：16723198(2009)19032302お

在机械加工制造过程中，用来固定加工对象，使其占有正确的位置，以便接受施工、检测的装置，都可统称为“夹具”。夹具的发展历程，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，使得加工过程进一步提高效率和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。1国内外发展趋势ゼ芯呤腔械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。1.1高精度ニ孀呕床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度对夹具的制造精度要求，更高精度夹具的定位孔距精度高达±5μm，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为±0.03mm，精密平口钳的平行度和垂直度在5μm以内，夹具重复安装的定位精度高达±5μm；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达2-5μm。机床夹具的精度已提高到微米级。1.2高效率ノ了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用1-2秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens(杰金斯)公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上。 1.3模块化プ楹霞芯咴件模块化是实现组合化的基础。省工、省时、节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础。应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 1.4通用化ゾ济夹具的通用性直接影响其经济性。夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高。德国demmeler公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。随着我国经济的高速发展，社会对机械产品需求多样化的趋势也越来越明显。为此，制造技术的研究者提出了成组技术的科学理论及实践方法，它能从根本上解决生产由于品种多，产量小带来的矛盾。成组技术GT(GroupTechnology)是一门生产技术科学，它研究如何识别和发掘生产活动中有关事务的相似性，并对其进行充分利用。即把相似的问题归类成组，寻求解决这一组问题相对统一的最优方案，以取得所期望的经济效益。成组技术应用与机械加工方面，乃是将多种零件按其工艺的相似性分类成组以形成零件族，把同一零件族中零件分散的小生产量汇集成较大的成组生产量，从而使小批量生产能获得接近于大批量生产的经济效果。2国内成组技术应用及现状2.1成组技术的应用ツ壳胺⒄沟某勺榧际跏怯τ孟低彻こ萄У墓鄣悖把中、小批生产中的设计制造和管理等方面作为一个生产系统整体，统一协调生产活动的各个方面，全面实施成组技术以提高综合经济效益。2.1.1产品设计方面ビ捎谟贸勺榧际踔傅忌杓疲赋予各类零件以更大的相似类，这就为在制造管理方面实施成组技术奠定了良好的基础，使之取得更好的效果。以成组技术为指导的设计合理化和标准化工作将为实现计算机辅助设计(CAD)奠定良好的基础；为设计信息最大程度地重复使用，加快设计速度，节约时间作出贡献。据统计，当设计一种新产品时，往往有3/4以上的零件设计可参考借鉴或直接引用原有的产品图纸，从而减少新设计的零件，这不仅可免除设计人员的重复性劳动，也可以减少工艺准备工作和降低制造费用。2.1.2制造工艺方面コ勺榧际踉谥圃旃ひ辗矫孀钕鹊玫焦惴河τ谩？始是用于成组工序，即把加工方法、安装方式和机床调整相近的零件归结为零件组，设计出适用于全组零件加工的成组工序。成组工序允许采用同一设备和工艺装置，以及相同或相近的机床调整加工全组零件，这样，只要能按零件组安排生产调度计划，就可以大大减少由于零件品种更换所需要的机床调整时间。此外，由于零件组内诸零件的安装方式和尺寸相近，可设计出应用于成组工序的公用夹具，只要进行少量的调整或更换某些零件，公用夹具就可适用于全组零件的工序安装。2.1.3生产组织管理方面コ勺榧庸ひ求将零件按工艺相似性分类形成加工族，加工同一加工族有其相应的一组机床设备。因此，很自然成组生产系统要求按模块化原理组织生产，即采取成组生产单元的生产组织形式。成组技术是计算机辅助管理系统技术基础之一。这是因为运用成组技术基本原理将大量信息分类成组，并使之规格化、标准化，这将有助于建立结构合理的生产系统公用数据库，可大量压缩信息的储存量；由于不再是分别针对一个工程问题和任务设计程序，可使程序设计优化。 2.2成组技术的发展现状コ勺榧际醮20世纪50年代提出到如今已经历了近50年的发展和应用。成组技术作为一门综合性的生产技术科学是计算机辅助设计、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助制造(CAM)和柔性制造系统等方面的技术基础。我国早在20世纪60年代初就在纺织机械、飞机、机床及工程机械等机械制造业中推广应用成组技术，并初见成效。因此，成组技术受到国家有关部、局和工厂企业，研究所及高等院校的重视。目前，正积极开展这一方面的科学研究、人材培训和推广应用等工作。原机械部设计研究院负责组织研制的全国机械零件分类编码系统JLBMI，它将对我国推广应用成组技术起到积极推进作用。我国不少高等工业院校结合教学和科研工作，在成组技术基本理论及其应用方面，如零件分类编码系统、零件分类成组方法和计算机辅助编码、分类、工艺设计、零件设计、生产管理的软件系统等方面都开展了许多研究工作，并取得了不少成果。可以相信，随着应用推广和科研工作的持续开展，成组技术对提高我国机械工业的制造技术和生产管理水平将日益发挥其重要的作用。参考文献[1]@王凤鲜.浅谈组合夹具的重要作用[J].科技情报开发与经济. 2008 ，(13) .[2]@张亚明.机床夹具的分类与构成[J].科技资讯.2008，(4) .[3]@卢克超.周利平.计算机辅助专用夹具CAD系统开发和研究[J]. 数控机床市场. 2006，(7).