提高機械專業(yè)機床夾具課程設(shè)計的實踐效果

倪衛(wèi)華

[摘 ?要]機床夾具設(shè)計是一門理論性和專業(yè)性都很強的專業(yè)課程，主要針對零件的某道工序設(shè)計一個專用夾具，并制定相關(guān)零件的機械加工工藝規(guī)程。由于學(xué)生缺乏實際的設(shè)計與加工實踐經(jīng)驗，設(shè)計過程中容易出現(xiàn)對工作原理、部件結(jié)構(gòu)理解不清，對應(yīng)用工藝產(chǎn)生混淆，分析問題、解決問題的能力普遍較弱等現(xiàn)象。因此，教師只有采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)手段，才能提高夾具課程設(shè)計的實踐效果。

[關(guān)鍵詞]夾具，課程設(shè)計，定位，夾緊

中圖分類號：TM743 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）22-0224-01

機床夾具課程設(shè)計是一門理論性和專業(yè)性都很強的專業(yè)課程，主要針對零件的某道工序設(shè)計一個專用夾具，并制定夾具中相關(guān)非標零件的機械加工工藝規(guī)程。由于學(xué)生缺乏實際的設(shè)計與加工實踐經(jīng)驗，設(shè)計過程中容易出現(xiàn)對工作原理、部件結(jié)構(gòu)理解不清，對工藝產(chǎn)生混淆，分析問題、解決問題的能力普遍較弱等現(xiàn)象。因此，教師只有采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，才能提高夾具課程設(shè)計的實踐效果。

一、 選取合適的夾具設(shè)計題目與內(nèi)容

夾具課程設(shè)計的關(guān)鍵是選擇和確定夾具題目，是指導(dǎo)教師根據(jù)教學(xué)大綱要求，結(jié)合工廠生產(chǎn)實際情況，選擇中等復(fù)雜程度的零件，工藝與夾具設(shè)計難度與工作量都適中的課題，最好具備車、銑、鉆等常見的加工方法，設(shè)計內(nèi)容及要求由設(shè)計任務(wù)書作詳細規(guī)定。在課程設(shè)計時，要讓學(xué)生充分明確設(shè)計任務(wù)要求， 熟悉設(shè)計內(nèi)容，以便學(xué)生能開動腦筋，使其綜合分析運用與解決實際問題的能力能得到較好的訓(xùn)練。

二、專業(yè)的課程設(shè)計指導(dǎo)

課程設(shè)計課題確定之后，指導(dǎo)教師要對課程設(shè)計進行綜合指導(dǎo)。對夾具設(shè)計的指導(dǎo)，重點在于給學(xué)生啟發(fā)和引導(dǎo)。首先，指導(dǎo)教師指導(dǎo)學(xué)生仔細閱讀夾具設(shè)計任務(wù)書，明確任務(wù)，并仔細研究原始資料，明確該零件的生產(chǎn)計劃綱領(lǐng)，是小批、中批還是大批生產(chǎn)，認真研究零件圖，了解零件的使用材料、作用和一些內(nèi)容要求并研究零件的每道加工工藝，明確自己所設(shè)計的夾具是針對哪一道加工工序，該工序采用的機床和刀具及切削用量，了解本道工序的加工要求。同時研究在這道加工工序之前，零件的哪些表面已經(jīng)加工出來，哪些表面可作為夾具設(shè)計時的定位精基準，哪些表面是待加工表面。

按不同的加工表面，不同的加工方法，每個學(xué)生應(yīng)完成一套夾具的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計。由于每個人的夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度與工作量不可能完全相同，需要對設(shè)計要求作一些具體的補充， 如夾具結(jié)構(gòu)的功能、復(fù)雜性、所畫零件圖的對象與數(shù)量等，以保證學(xué)生的設(shè)計課題不致雷同而工作量大致均勻，每個學(xué)生就能得到了較好的聯(lián)系實際的設(shè)計訓(xùn)練。

仔細研究原始資料后，請學(xué)生根據(jù)零件的加工要求，確定定位和夾緊方案，明確夾具設(shè)計中所采用的定位元件和夾緊元件，并對多個方案進行比較，繪制定位與夾緊草圖，指導(dǎo)教師根據(jù)草圖進行歸納、總結(jié)， 指出草案設(shè)計的不足， 再讓學(xué)生修正定位與夾緊方案。同時繪制出其他的元件，最后繪制夾具體，正式完成夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計， 經(jīng)指導(dǎo)教師簽閱后再畫正式圖紙。這樣做，教師的工作量多了些，學(xué)生也走了些彎路，但設(shè)計中的錯誤得到了改正，模糊的概念得到了清醒的認識。設(shè)計的方法技巧得到較好的掌握，學(xué)生獨立分析問題與解決問題的能力得到很大提高，效果良好。

針對夾具設(shè)計完成后期中非標零件的加工工藝規(guī)程的設(shè)計，指導(dǎo)教師從課題、設(shè)計要求、生產(chǎn)類型、生產(chǎn)設(shè)備條件等方面作具體的設(shè)定，讓學(xué)生了解不同條件下工藝設(shè)計的特點與注意事項，還能通過分析比較，優(yōu)化工藝方案，提高工藝設(shè)計水平。有了各自的工藝方案， 夾具設(shè)計時的抄襲現(xiàn)象就可以克服， 學(xué)生的獨立工作能力也可以得到較好的鍛煉。

幾年來的教學(xué)實踐，有以下幾個方面的感想與體會：

1 明確夾具的設(shè)計步驟

在夾具課程設(shè)計過程中，需要使學(xué)生非常清楚夾具的設(shè)計過程，夾具主要設(shè)計過程如下：

（1） 仔細閱讀夾具設(shè)計任務(wù)書，明確任務(wù)，并研究零件的工藝編制。

該零件的生產(chǎn)計劃綱領(lǐng)，對夾具的需求計劃;認真研究零件零件圖，全面了解零件的使用材料，作用等。閱讀零件生產(chǎn)的工藝流程，仔細研究每道工序，了解零件加工要求;了解加工過程中用到的機床、刀具及輔助工具。

（ 2）確定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖

確定零件的定位方案。根據(jù)零件加工工藝。所給的定位基準和六點定位原理，確定零件的定位方法，找到元件的定位方法;根據(jù)零件的加工方式不同，確定刀具的對刀和引導(dǎo)方式，設(shè)計引導(dǎo)元件或?qū)Φ堆b置;確定零件的夾緊方案，然后設(shè)計出相應(yīng)的夾緊機構(gòu)，來實現(xiàn)對零件的夾緊;確定夾具其他組成部分（如分度裝置等）的結(jié)構(gòu)形式;考慮上述各種元件和裝置的布局，確定夾具體的結(jié)構(gòu)型式。

（3）確定與夾具有關(guān)的尺寸公差和技術(shù)要求，進行定位誤差分析

夾具結(jié)構(gòu)方案確定之后，首先將有關(guān)尺寸公差和相互位置要求確定下來。然后，根據(jù)加工要求，分析影響加工精度的因素，再進行必要的分析和定位誤差分析計算，找出繪圖中出現(xiàn)的問題并且及時解決問題，防止返工。

（4） 繪制夾具總裝圖與零件圖

夾具繪制比例應(yīng)為1：1，但對于某些太大或者太小的夾具可按國家標準選擇比例，但要清楚的表示出夾具的結(jié)構(gòu)以及工作原理。主視圖應(yīng)為操作者直視位置;總裝圖中所有的非標準件都應(yīng)繪制零件圖，并設(shè)計非標零件的加工工藝規(guī)程。

2 綜合教學(xué)方式符合教學(xué)大綱的培養(yǎng)目標要求

夾具課程設(shè)計是機制專業(yè)的主要專業(yè)課程，專業(yè)教學(xué)大綱的培養(yǎng)目標把這個環(huán)節(jié)作為重要的實踐環(huán)節(jié)內(nèi)容，而夾具課程設(shè)計的綜合教學(xué)正是緊緊抓住了這一環(huán)節(jié)，從課題選擇、設(shè)計指導(dǎo)、設(shè)計要求等方面進行了改革與探討，使培養(yǎng)的學(xué)生更能符合社會用人單位的需要。

如“零件定位”這部分內(nèi)容在機械制造技術(shù)課程中都有較大篇幅的敘述。機械制造技術(shù)課程中論述“零件定位”時，向詳細介紹了定位元件結(jié)構(gòu)的選擇和定位精度等內(nèi)容，從定位原理、定位基準選擇原則、定位元件結(jié)構(gòu)的選擇、直至定位誤差的計算，一氣呵成。而夾具課程設(shè)計中由于學(xué)時有限，對定位和夾緊的學(xué)習(xí)學(xué)時較少。因此，要求學(xué)生在機械制造技術(shù)專業(yè)課學(xué)習(xí)的課程中，就要把這些內(nèi)容進行掌握， 才能不影響學(xué)生獲得完整地制訂和實施機械加工工藝規(guī)程的能力。這就要求指導(dǎo)教師在學(xué)習(xí)機械制造技術(shù)這么專業(yè)課的時候這部分內(nèi)容能講精講透，使學(xué)生在制訂機械加工工藝規(guī)程時，能準確地選擇定位方案。

3 三維造型軟件的合理應(yīng)用

在實施夾具課程設(shè)計時，學(xué)生們已經(jīng)掌握了一些三維造型軟件，可利用這些設(shè)計軟件，設(shè)計并繪制出夾具的三維模型圖，這樣獲得的夾具形象直觀，還可以進行動畫演示零件在夾具上的裝卸、定位與夾緊過程。最后，在三維模型正確的基礎(chǔ)上，獲得二維的裝配圖與零件圖，這樣可加快學(xué)生的課程設(shè)計進程，同時之前所學(xué)知識也得到學(xué)以致用，提高了學(xué)生的積極性。

實踐證明，通過合理設(shè)計的題目以及有效的指導(dǎo)，可充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的夾具課程設(shè)計效果，學(xué)生的專業(yè)知識獲得了綜合運用。

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本文屬于上海理工大學(xué)教師發(fā)展中心資助項目。