傳統(tǒng)工裝
夾具設(shè)計(jì)存在的缺陷
l%?4L/J)# W iQVZ { 在
機(jī)械加工領(lǐng)域里，工裝夾具設(shè)計(jì)是每個(gè)工程技術(shù)人員都要掌握并且需要非常熟練運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)際中去的工作，它要求一個(gè)企業(yè)要在最短的時(shí)間、用最好的工裝夾具、以最快的速度生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品投放市場(chǎng)。因此，選擇什么樣的手段、用什么樣的設(shè)計(jì)軟件，對(duì)一個(gè)企業(yè)和每個(gè)工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō)都非常重要。
^SsnCn-e xirq$sEl 過(guò)去，老一輩工程技術(shù)人員都是用圖板和丁字尺作為設(shè)計(jì)工具進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)且實(shí)體分析效果差，不利于對(duì)設(shè)計(jì)效果進(jìn)行分析和改進(jìn)。如零部件之間是否存在著相互干涉，運(yùn)動(dòng)件和固定件之間是否存在著相互碰撞，整體結(jié)構(gòu)是否合理，是否達(dá)到最佳設(shè)計(jì)效果等，都無(wú)從判斷，同時(shí)由于是二維圖，如何改進(jìn)，改進(jìn)后效果如何，也沒(méi)有實(shí)體參照，很難定論，這是當(dāng)時(shí)的客觀條件（圖板和丁字尺）落后所造成的，很大程度上制約了工程技術(shù)人員聰明才智的發(fā)揮。
q"DHMZB 19pFNg'kA 使用CAXA快速設(shè)計(jì)夾具
,`k6 @4 v]H9`s#, 如何選用最佳的設(shè)計(jì)軟件，使設(shè)計(jì)實(shí)體效果又好又快，既直觀又能持續(xù)改進(jìn)設(shè)計(jì)缺陷，并且打印出來(lái)用于生產(chǎn)的圖紙同時(shí)還符合國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)問(wèn)題一直擺在廣大的工程技術(shù)人員面前。經(jīng)過(guò)近五年的深入學(xué)習(xí)和研究，筆者向廣大工程技術(shù)人員推薦一款
CAD設(shè)計(jì)軟件：CAXA設(shè)計(jì)軟件。該設(shè)計(jì)軟件非常直觀且易學(xué)、對(duì)初學(xué)者幾乎沒(méi)有任何門檻，無(wú)需掌握太多的
繪圖基礎(chǔ)知識(shí)。
VN\VTSZh?\ v"mZy,u CAXA系列軟件是我國(guó)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)軟件，它包括用于二維繪圖的電子圖板軟件、用于三維造型和分析仿真的實(shí)體設(shè)計(jì)軟件、用于工藝編制和現(xiàn)場(chǎng)工藝指導(dǎo)的工藝圖表軟件、用于工時(shí)材料等匯總的工藝匯總表軟件、用于圖紙及電子資料管理的圖文檔管理軟件等。CAXA CAD軟件的功能非常強(qiáng)大，實(shí)體設(shè)計(jì)和電子圖板特別實(shí)用于工裝夾具設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，真正達(dá)到“實(shí)體設(shè)計(jì)效果又好又快，既直觀又能持續(xù)改進(jìn)設(shè)計(jì)缺陷，并且打印出來(lái)用于生產(chǎn)的圖紙同時(shí)還符合國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)”的目的，是非常優(yōu)秀的設(shè)計(jì)軟件。本文僅以實(shí)體設(shè)計(jì)和電子圖板兩款軟件為例，做一些特點(diǎn)陳述。
SXO.|"M ue @W@pj 在CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)的同一幅設(shè)計(jì)畫(huà)面中，利用里面的各種命令，可以完成從工裝夾具的整個(gè)實(shí)體造型到每個(gè)零件實(shí)體設(shè)計(jì)的過(guò)程，并能隨時(shí)進(jìn)行分析和修改（大到工裝夾具的整體，小到工裝夾具的每個(gè)零部件），直到達(dá)到設(shè)計(jì)者所期望的最佳效果。然后，可以用“壓縮”與“解壓縮”命令對(duì)夾具的整體進(jìn)行保存和輸出為工程圖并重命名，再分別對(duì)單個(gè)零件進(jìn)行保存和輸出為工程圖并重命名，為出生產(chǎn)用圖做準(zhǔn)備。
1wd c4> 5ug|crX 在屏幕右邊有一個(gè)非常強(qiáng)大的設(shè)計(jì)元素庫(kù)，里面有豐富的資料：圓體、錐體、工形鋼、球體、顏色等一應(yīng)俱全，設(shè)計(jì)者也可以根據(jù)實(shí)際需要，把夾具常用件如圓銷、螺栓、螺母、壓板鉆套、支承板等做成企標(biāo)件放入自定義的元素庫(kù)中備用。元素庫(kù)中還有兩個(gè)非常重要的庫(kù)：一個(gè)是
齒輪庫(kù)，它包括直齒輪、斜齒輪、傘齒輪、蝸輪和
蝸桿蝸條等常用齒輪件，你在設(shè)計(jì)中如果需要某種齒輪，只要把相應(yīng)的圖形拖入到設(shè)計(jì)環(huán)境中，并通過(guò)對(duì)話框輸入相應(yīng)的
參數(shù)，即可得到所需要的與實(shí)物比例1：1的實(shí)體齒輪圖形。另一個(gè)是軸承庫(kù)：它包括單列向心球軸承、雙列向心球軸承、單列向心推力球軸承、單列圓錐滾子軸承等常用軸承，同理，你在設(shè)計(jì)中如果需要某種軸承，通過(guò)拖放操作并輸入相應(yīng)的參數(shù)，你就可以得到所需要的與實(shí)物比例1：1的實(shí)體軸承圖形。這兩個(gè)庫(kù)，能夠在你許多方面的重要工作給予你幫助，例如：
機(jī)床齒輪箱的設(shè)計(jì)與改進(jìn)，用實(shí)體設(shè)計(jì)軟件可以很快地給鉆床、車床等單軸運(yùn)動(dòng)輸出添加一個(gè)變速箱機(jī)構(gòu)，輸出為多軸運(yùn)動(dòng)，這是鉆床或車床效率和
精度無(wú)法辦到的事。
_g( aO70Zu rwio>4= 實(shí)體設(shè)計(jì)中有一個(gè)非常核心的工具，就是三維球，經(jīng)常聽(tīng)說(shuō)“完全掌握了三維球的應(yīng)用，實(shí)體設(shè)計(jì)的功能就掌握了一半”，這話雖然說(shuō)得有些夸張，但顯示出了三維球在這款軟件中的特殊地位，三維球貫穿于實(shí)體設(shè)計(jì)軟件的所有功能應(yīng)用中，它有著其它三維軟件無(wú)法比擬的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。要想掌握好實(shí)體設(shè)計(jì)軟件，必須對(duì)三維球的功能要吃深吃透。
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用CAD軟件CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)制作有多個(gè)空間角度的零件及其工裝方便容易,通過(guò)測(cè)量造型實(shí)體的相關(guān)尺寸就得到所需的設(shè)計(jì)結(jié)果.因而該軟件非常適于零件及工裝的設(shè)計(jì)。
q4 G$I?4 d<H O~+9 以下是介紹我使用CAXA CAD軟件完成的用于發(fā)動(dòng)機(jī)油缸倒角加工時(shí)使用的“機(jī)體缸孔倒角裝置”夾具裝置，該裝置獲得國(guó)家專利局的技術(shù)發(fā)明專利，專利號(hào)為ZL200820104247.8。
W\5 -Yg(@ 在中小發(fā)動(dòng)機(jī)的制造業(yè)中，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的缸孔進(jìn)出口處，需要倒成符合設(shè)計(jì)要求的角度。否則，讓其飛邊和毛刺成在，隨著活塞在缸孔連續(xù)不斷的上下運(yùn)動(dòng)，帶入缸孔，勢(shì)必破壞缸孔內(nèi)壁的粗糙度，必定影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能；若采用機(jī)動(dòng)倒角，増加成本。針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)便實(shí)用的機(jī)體缸孔倒角裝置，既可手動(dòng)，又可機(jī)動(dòng)；它僅需要加工四個(gè)零件（刀體1、固定芯軸3、限位塊4、定位套7）和用五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)（半圓頭螺釘5、六角頭螺栓10、墊圈8、彈簧墊圈9和滾動(dòng)軸承6），用一根鐵管2作手柄，既可滿意地解決缸孔倒角加工。若采用機(jī)動(dòng)，根據(jù)使用機(jī)床，制作一個(gè)連結(jié)外錐體0。其結(jié)構(gòu)如圖一、二所示。
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1CSGG'J ]E 圖一 機(jī)體缸孔倒角裝置二維圖
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#n15_cd 圖二 機(jī)體缸孔倒角裝置三維圖
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Vu r:E4Wi{\ 設(shè)計(jì)時(shí)零件尺寸視被加工的機(jī)體缸孔尺寸大小而決定。制造時(shí)，刀體1上最好裝有六到八片的硬質(zhì)合金，經(jīng)焊接固定后，在磨床精磨出刃口，這樣，施力倒角時(shí)，機(jī)體缸孔受力均衡，加工的表面質(zhì)量高。加工刀體時(shí)，刀體小端圓直徑邊緣不能與滾動(dòng)軸承外圈相碰，不能與定位套7小圓體內(nèi)圈相碰。刀體小端圓長(zhǎng)度必須高出定位套小內(nèi)圓厚度。刀體的大圓體上加工一條槽，并鉆上兩螺釘和攻好螺蚊，已備安裝限位塊4用，如果缸孔倒角有深度要求，可通過(guò)螺釘5安裝上限位塊4，控制倒角深度；沒(méi)有深度要求，可不用。固定芯軸3直徑大小可根據(jù)刀體1和滾動(dòng)軸承6的內(nèi)孔大小決定，也可制造為階梯圓柱體，但刀體1內(nèi)孔與固定芯軸3外圓體必須是過(guò)盈配合，其組裝及使用都很方便。只要保證刀體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定位套7不動(dòng)即可。使用時(shí)，手拿著工具手柄2，把定位套5輕輕插入機(jī)體內(nèi)孔中，隨著工具自身的重量下滑，待落到刀體刃部與機(jī)體缸孔的邊緣處時(shí)，操縱者使用手柄向下施力并旋轉(zhuǎn)工具，刀體和軸承內(nèi)圈同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，并旋轉(zhuǎn)工具，即可完成倒角和去毛刺飛邊的加工。對(duì)于各種機(jī)體的缸孔直徑不同，只要角度相同，可通過(guò)調(diào)換定位套7外徑的尺寸大小來(lái)完成加工要求。此裝置結(jié)構(gòu)形式可適用任何機(jī)體缸孔的倒角加工，只是尺寸大小不同而已。
}m%& |:PH ocMTTVo 在機(jī)體小批量生產(chǎn)中：不論是試制階級(jí)，還是小批量生產(chǎn)；不論是在室內(nèi)加工，還是在野外修理作業(yè)；不論是個(gè)體加工企業(yè)，還是中小企業(yè)；不論是有電加工，還是無(wú)電加工；不論是定位加工，還是流動(dòng)加工等，該裝置對(duì)機(jī)體缸孔倒角和修復(fù)都是很好的幫手。不論是現(xiàn)今，還是將來(lái)，只要是有機(jī)體缸孔需要倒角的地方，該裝置都是有用的。
;3xi.^=B z 0zB &} 在機(jī)體批量或大批量流水線生產(chǎn)中，只需要配備一臺(tái)普通鉆床，就可以完成機(jī)體缸孔需要倒角任務(wù)。使用時(shí)，去掉手柄2，安裝上外機(jī)體0，裝上圓銷使刀體1與外錐體0連結(jié)固定，調(diào)整好刀體1上硬質(zhì)合金刀片的角度（符合機(jī)體倒角的設(shè)計(jì)要求），并焊接固定。有倒角深度要求的，裝上限位塊4，調(diào)整好深度并通過(guò)螺釘固定。外錐體0的錐體安裝到鉆床主軸內(nèi)孔，實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)的大量生產(chǎn)。一旦該產(chǎn)品要停產(chǎn)或者轉(zhuǎn)產(chǎn)其它產(chǎn)品，它并不給企業(yè)帶來(lái)任何損失，因?yàn)闆](méi)有給企業(yè)添加任何的專用設(shè)備。
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U4g X, 該裝置的特點(diǎn)是體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，移動(dòng)靈活，效果好，使用前景是不可估量的。
, /jHhKW kumo%TXB& 在此裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程中，還充分應(yīng)用了
CAXA電子圖板軟件，電子圖板里有非常強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，如圓銷、螺釘、螺栓、螺母、彈簧等，方便設(shè)計(jì)人員調(diào)用。夾具設(shè)計(jì)有約50%的標(biāo)準(zhǔn)件可直接從該庫(kù)中調(diào)出，有約30%的常用件如支承板、襯套、定位鍵、壓板等可由設(shè)計(jì)人員做成常用企標(biāo)件放入庫(kù)中保存?zhèn)溆�，需要用時(shí)，可直接從圖庫(kù)調(diào)出，剩余約20%如夾具體、鉆模板等可根據(jù)具體情況需要設(shè)定。一套夾具從設(shè)計(jì)到完成只需要做約20%的工作，80%的工作由軟件提前準(zhǔn)備好，用時(shí)調(diào)出。這樣可大大減輕設(shè)計(jì)人員在時(shí)間短、任務(wù)急、完成設(shè)計(jì)的勞動(dòng)強(qiáng)度大的情況下，把80%的時(shí)間和精力放在夾具的改進(jìn)和優(yōu)化上。
TX@ed 8faT@J'e; CAXA用于工藝編制和現(xiàn)場(chǎng)工藝指導(dǎo)的工藝圖表軟件、用于工時(shí)材料等匯總的工藝匯總表軟件、用于圖紙及電子資料管理的圖文檔管理軟件等其它軟件，部分也可以用于夾具設(shè)計(jì)，根據(jù)本人掌握及應(yīng)用情況，這里就不贅述。
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