试论成组夹具技术在机械加工中的应用

摘 要：随着我国经济的发展，社会的进步，多种科技运用到各个行业中，在机械加工领域，更是新技术层出不穷，大大提高了生产效率，增加了收益。成组夹具技术应用较为广泛，文章对其在制造行业中的应用，对现状进行分析，并对未来的发展形势进行预测。

关键词：成组夹具；机械加工；应用；现状

1 引言

随着社会的发展，人类的进步，人们对于日常生活、工作中的物资需求呈现出了极大的多样化与复杂化。传统的简单的产品已经难以再满足人们的需求。而且在企业、工厂的运营过程中，需要的工具也不断精细化与多样化，给制造业带来了新的难题。个性化的社会导致了制造产品大批量越来越少，更多的是需求多品种少批量，这种单件小值的生产模式是对传统的机械加工产业模式的挑战。成组夹具技术是一种新兴的科学理论与方法，可以从根本上解决目前生产制造机械加工过程中存在的问题与矛盾。

成组夹具主要工作机理是将工艺流程相似的加工件进行分类加工的方式完成的，通过分类，把相似的工艺零件汇总成为相对值较大的工作量，这样能够大大提高工作效率，避免交流浪费的问题，达到及时交货。

2 成组夹具技术的应用现状分析

在现代的成组夹具技术应用中，将小批量的生产模式管理作为一个整体系统，对这一系统进行统一协调。在设计时，采用成组夹具技术指导，将加工件的相似性大大提高，从而为后期生产制造提供了极大的便利性，取得更好效果。同时也可以利用成组夹具的设计指导思想，将机械加工设计与计算机达到完美融合，实现计算机辅助设计；在零件加工时，成组夹具技术通过安装方式与加工流程等把零件进行归一分类，在设计时就形成了采用适合全组零件加工的成组工序。通过工艺的相似性，在加工时采用相近的设备或是工艺装置，利用相似的机床，实现计算机辅助工艺进程设计。在后期的零件生产管理中，有利于形成零件模块化生产，有利于组织安排以及区域分配，保证每一个工作单元中有特定的人员与设备就可以形成良好的零件组加工。相似的零件加工过程中有众多信息重复的问题，这可以大大压缩信息的储存量。[1]

3 成组夹具技术在机械加工的应用

3.1 相似零件的分组方法

成组夹具的使用前提就是零件能够按照一定的规则进行分组，对于相似的零件所采用的夹具，具有专用与适应性的特点。目前经常使用的方法有视检法、流程分析法与编码法。视检法主要是通过技术人员或是经验丰富的员工，对零件进行查看，对图纸进行提前判断，从而把具有类似特征的零件归为一类；生产流程法则主要是指零件的生产流程与使用到的设备进行分类，把同族零件归类；另外还可以通过对零件进行编码的方法，将设计与制造的环节与特点进行编码分类，通过编码系统将零件进行分类，叫做编码分类法。[2]

3.2 成组夹具的设计

针对一定特征的零件上，需要采用特定的成组夹具，设计时，应该根据工艺过程与定位程度来进行确定，合理选择定位基准与夹紧力，从而保持零位定位准确。

首先应该进行成组夹具的设计方案制定，选择合理的基准；在零件夹紧设计环节中，应该选择恰当的夹紧方式，保持夹紧力的受力方向，选择恰当的预紧力，保证零件在夹紧的过程中不会产生变形或者产生细小的变形，通过选择承受压力能力最大的方向进行定位，不但不会变形，而且还能够夹紧牢固，在加工过程中不会发生变动。

在对夹具基本件的设计过程中，要注意保证结构合理，使夹具具有一定的强度与刚度，起码要比零件的刚度要大，避免产生被挤变形的问题。根据相似零件的形状与尺寸、精度等要求，确定出基本件的开关与尺寸。这些基本件与其他的夹具组合后，结构紧凑，易于操作才行，对于不适用的夹具要进行调整，增强适应性。[3]

通过成组夹具技术的指导，零件分类更加明确，在制造管理过程中更能够提高工作效率，同时这种设计还可以使产品的更新换代更加顺畅，保持产品质量稳定。在产品设计阶段，更加快速，大大缩短产品的研发周期，更好地适应市场需求。

3.3 成组夹具在机械制造工艺上的应用

通过成组夹具设计指导，采用同一种设备与工艺装置就可以完成类似的工件加工，从而形成良好的生产调度计划安排，减少品种更换带来的夹具更换时间，对于普通的单一零件而言，如果值不是很大，夹具的更换时间甚至比加工的时间还要长，大大影响到了工作效率。通过对成组夹具技术的应用，达到成组工艺流程制定，可以大大提高成组年产量。另外通过这种技术的运用，还可以以工艺设计与标准化为基础，实现计算机辅助工艺进程设计（CAPP）的成组夹具设计。[4]

3.4 成组夹具技术对生产组织管理的意义

成组夹具设计带来的现场改观就是产品的成组加工，会形成模块化生产，采用生产单元的组织形式，在一个单元内实现零件的加工。通过对加工对象的专业化与工艺流程化，为计算机辅助管理系统提供可能性。通过成组技术，将大量的信息进行分类，有助于建立良好的公用数据库系统，资源分享，提高管理成本，更加体现现代技术的优越性。[5]

4 成组夹具技术在铣加工中的应用

在机械加工过程中，常见的处理工序是指车、磨、钻、铣以及切割、刨等。某公司的小批量产品中有一组产品为两个结构零件，为了与其他的零件与内部组件进行有效连接，需要极高的加工精度，这样才能得到最准确的安装。加工件的外形主要包括多处斜角与凸台，在斜角度方向与两侧方向上的螺纹连接孔，这就造成了加工过程相对复杂，又没有一定的定位基准，在铣加工过程中劳动强度非常大。不过由于有三处的孔孔距不同，让成组夹具技术使用成为可能。

梁零件铣加工的工装主要包括底块、定位销钉、基座、压紧螺钉与装夹心轴、梁零件。基座的零件是成组夹具的核心，通过基座的心轴与定位销钉连接在底块上，并用压紧螺钉进行紧固，通过改变三个孔的距离定位，来对两种梁结构零件进行适应。使用成组夹具工装，可以将梁加工工序进行有效简化，转变为两个工步就能够完成，两种零件可以进行有效的互换加工，降低了劳动强度，生产效率提高近四倍，而且精度高，在此款产品的生产中起到重要作用。

利用铣插针零件工装，使其精度满足零件需求，降低了加工的难度与劳动强度，通过上下压块的设计可以与零件的尺寸保持一致，加工过程中增强了稳定性，适应于多种小零件的加工，大大提高经济效益。[6]

5 结束语

采用成组夹具技术，不但实现了传统机械加工的便利性，提高了经济效益，而且还能够为计算机辅助设计与工艺过程设计、计算机辅助制造等多种现代信息技术的运用奠定的基础，进一步推动了我国机械制造领域的发展。未来的机械加工业，会不断进行零件设计、分类设计、生产管理软件的设计，从而大大提高生产效率。

成组夹具技术在现代的机械加工业中已经得到广泛的应用，逐渐形成了独立的生产技术科学，随着我国现代技术的不断应用，成组夹具技术将会以更加全面的技术特点与优势在我国机械加工业中体现出更大的价值，推动我国机械制造业的产值与质量。

参考文献

[1]刘松林. 钻削壳体类零件轴向孔系的成组夹具设计[J]. 中国新技术新产品，2012，（17）.

[2]时鹏. 拉内孔单键槽成组夹具的设计与应用[J]. 成组技术与生产现代化，2012，（4）.

[3]张杰. 铣削加工生产中成组夹具设计[J]. 机床与液压，2011，（20）.

[4]王道林. 面向套类零件的成组夹具设计[J]. 机床与液压，2012，（4）.

[5]赵生虎. 夹具的优化设计及经济性分析研究[J]. 煤矿机械，2010，（1）.

[6]祁捷. 成组夹具的设计与实践[J]. 机械设计与制造，2011，（6）.