【通用可調(diào)定位夾緊原理綜合教具】

　　一、作品摘要

　　夾具的定位原理、夾緊原理及定位夾緊方式是《機(jī)械制造基礎(chǔ)》中重要的教學(xué)內(nèi)容之一，同時(shí)也是機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、工藝工裝課程設(shè)計(jì)、機(jī)械工藝與夾具設(shè)計(jì)、車床夾具課程設(shè)計(jì)等多門課程的重點(diǎn)內(nèi)容，為分析和解決機(jī)械制造過程中的工藝問題以及對同學(xué)們根據(jù)零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)夾具等方面能力進(jìn)行培養(yǎng)，同時(shí)也為今后從事本專業(yè)工作打下必要的基礎(chǔ)。針對機(jī)械學(xué)科專業(yè)必修課的夾具設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，我們通過資料檢索、實(shí)際調(diào)研得出目前相關(guān)教學(xué)情況如下：

　　(1)課堂教學(xué)：

　　目前在國內(nèi)教學(xué)課堂上大都是通過書本、多媒體對夾具知識進(jìn)行展示，缺乏實(shí)物及模型，課堂效果較差，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性;

　　(2)實(shí)驗(yàn)教學(xué)：

　　在實(shí)驗(yàn)課上用于教學(xué)的典型夾具教具產(chǎn)品有：

　?、?夾具設(shè)計(jì)示教陳列柜

　　此教具采用鋁合金、銅合金結(jié)合進(jìn)口工程塑料精心制作，實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)件聯(lián)接，分為成套展示陳列柜和單件課堂裝拆立體模型二大類型，但是單件展示原理單一，整體尺寸較大，且成本較高，對定位與夾緊原理演示不足。

　?、?孔系組合夾具教具

　　孔系組合夾具元件之間的定位聯(lián)接是采用高精度的孔、銷定位、螺栓緊固。由于孔系組合夾具是由各個(gè)元件拼接起來[1]，構(gòu)成專用夾具，所以對一般常見零件進(jìn)行教學(xué)時(shí)元件較多導(dǎo)致操作繁瑣，實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)周期也較長，且展示定位夾緊方式有限，不便于課堂教學(xué)。

　?、?槽系組合夾具教具

　　槽系組合夾具元件之間定位聯(lián)接是采用高精度的槽、鍵定位、螺栓緊固。槽系夾具的特點(diǎn)是平移調(diào)整方便，和孔系組合夾具類似[2]，實(shí)驗(yàn)操作較復(fù)雜，不利于學(xué)生直觀理解相關(guān)裝夾基本原理。

　　上述產(chǎn)品雖然都對夾具工裝的教學(xué)提供了很好的展示平臺，但展示定位夾緊原理都較為單一，通用性差，不能結(jié)合多種工件演示多種定位夾緊方案，實(shí)驗(yàn)操作繁瑣，不便于初學(xué)者理解并系統(tǒng)掌握定位與夾緊原理。

　　基于以上背景，設(shè)計(jì)一款新型通用可調(diào)定位夾緊原理演示綜合教具，能對定位與夾緊原理及多種方式進(jìn)行演示，同時(shí)能夠根據(jù)工件及加工工序，演示多種定位與夾緊方案設(shè)計(jì)與優(yōu)選過程;根據(jù)復(fù)合工件及加工工藝要求，將定位元件進(jìn)行合理調(diào)整及變換，演示多種定位方案與夾緊方案的組合，并能夠依據(jù)不同的定位基準(zhǔn)面或加工工藝設(shè)計(jì)出多種定位夾緊方案，通過方案對比與優(yōu)選，體現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)的思路，使課堂教學(xué)效果更加顯著，學(xué)生也更易于理解夾具定位與夾緊原理知識。

　　定位原理上，運(yùn)用偏置曲柄滑塊、四桿、槽輪、雙向絲桿等機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)V型塊、升降平面、支承板、頂尖等定位元件的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)六點(diǎn)定位原理及七種基本定位方法演示。夾緊原理上，結(jié)合斜楔、螺旋、杠桿等夾緊機(jī)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)一種組合夾緊機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)針對工件不同工序要求的夾緊方案演示。

　　在演示了定位與夾緊原理的基礎(chǔ)上，利用成組技術(shù)復(fù)合零件法設(shè)計(jì)撥叉、連桿、盤套、箱體及軸類等復(fù)合零件，用來配合教具演示定位與夾緊方案的設(shè)計(jì)與優(yōu)選過程。針對復(fù)合零件進(jìn)行定位夾緊方案設(shè)計(jì)，通過工件的工序要求分析對比方案特點(diǎn)，體現(xiàn)定位與夾緊方案的設(shè)計(jì)思路及其優(yōu)選過程。

　　通過該教具，學(xué)生能在課堂教學(xué)中感性認(rèn)識定位與夾緊現(xiàn)象，更易于理解定位夾緊基本原理、定位方式、夾緊方式，并可以結(jié)合多種工件自行對其進(jìn)行相應(yīng)的定位夾緊方案設(shè)計(jì)，使教學(xué)更加方便與輕松，教學(xué)效果更加顯著。

　　二、作品結(jié)構(gòu)原理與功能

　　1、作品的機(jī)構(gòu)組成及工作原理

　　該教具主要由三大部分構(gòu)成，第一部分是由定位平面、支撐板、V型塊、頂尖等組成定位元件及其調(diào)整機(jī)構(gòu)，第二部分是由斜楔、螺桿、杠桿等組成的夾緊機(jī)構(gòu)，第三部分是由成組技術(shù)設(shè)計(jì)的復(fù)合工件。

　　2、總體功能

　　該教具可以系統(tǒng)地演示六點(diǎn)定位原理及七種基本定位方法(一個(gè)平面、兩個(gè)平面、三個(gè)平面、平面與曲面的組合定位、一面一孔、一面兩孔及兩面一孔定位);夾緊原理方面，演示斜楔、螺旋、杠桿等典型夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊原理，也可以結(jié)合成組工件進(jìn)行定位與夾緊方案的設(shè)計(jì)與優(yōu)化選擇。

　　三、應(yīng)用前景

　　1)適用范圍

　　本作品屬于機(jī)械專業(yè)課程類的教學(xué)用具，主要適用于《機(jī)械制造基礎(chǔ)》中夾具工裝設(shè)計(jì)的課堂教學(xué)，課堂演示提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率;學(xué)生也可自己動(dòng)手進(jìn)行定位夾緊方案設(shè)計(jì)，使老師們教學(xué)更輕松，也培養(yǎng)了學(xué)生們夾具設(shè)計(jì)的思路。

　　2)應(yīng)用前景

　　該教具目前已投入武漢理工大學(xué)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課堂試用，演示效果吸引了學(xué)生濃厚的興趣;課間學(xué)生積極性高漲，爭相操作裝置進(jìn)行探索性學(xué)習(xí)。此外，該教具還可應(yīng)用于《機(jī)械制造裝備》、《機(jī)械工藝及夾具設(shè)計(jì)》等包含夾具定位夾緊原理內(nèi)容的專業(yè)課程。該教具已申請國家發(fā)明專利，目前已被受理。

　　作品名稱：通用可調(diào)定位夾緊原理綜合教具

　　完成單位：武漢理工大學(xué)