中國象棋上字加工的專用夾具設計

廣東省佛山市順德區(qū)均安職業(yè)技術學校 林玉新

一、引言

在數(shù)控機床高速發(fā)展的時代，這是追求自動化高效生產(chǎn)的產(chǎn)物，隨著雕刻行業(yè)的發(fā)展，操作人性化、簡潔化是CNC雕刻機的一大發(fā)展趨勢。在批量的生產(chǎn)中，專用夾具是不可或缺的機床夾緊裝置。中國象棋每個棋子的形狀相同，一副象棋總共32個棋子，利用專用夾具可以有效提高效率。

二、常用機床夾具的分類

第一，通用夾具。是指已經(jīng)標準化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同類型工件的夾具。其特點是適應性廣，生產(chǎn)效率低，主要適用于單件、小批量的生產(chǎn)中。

第二，專用夾具。是指專為某一工件的其中一道工序而專門設計的夾具。其特點是針對性很強，沒有通用性。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。

第三，通用可調(diào)夾具和成組夾具。其特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應不同零件的加工。

第四，組合夾具組合夾具。是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的標準元件和部件組裝而成的夾具,特別適用于新產(chǎn)品的試制和單件小批生產(chǎn)。

三、象棋加工的工藝分析及夾具設計

中國象棋有著悠久的歷史，從古至今都一直為人們所喜歡，它自誕生到現(xiàn)在的發(fā)展經(jīng)歷了很多次創(chuàng)新和改良。我們今天所看到的象棋是前人智慧的結(jié)晶。

第一，零件圖的分析如下：在市場上的材質(zhì)多種多樣，從傳統(tǒng)的木質(zhì)材料演變成現(xiàn)在的塑料、金屬、玉石等材質(zhì)。形態(tài)變化不大，通常都為圓鼓形的形狀，如下圖所示，零件的最大直徑為30mm，厚度為10mm。

圖1 棋子CAD圖

第二，象棋的加工步驟：一是在數(shù)控車床上加工象棋的成型毛胚。如下圖所示：（切槽時留大于0.3mm的余量。

圖2 毛胚加工

二是將切斷的毛胚料安裝在雕刻機的夾具上刻字，壓平后銑去留量再換刀刻字或是圖案，刀具利用圓弧半面在高速的切削中形成曲面，結(jié)構簡單。

圖5 CAXA編程加工

第三，象棋上字加工中存在的問題。

中國象棋的外形為圓鼓形，如上圖所示，圓弧的半徑設計為R11，由于棋子的外形為圓弧形，用普通夾具例如機用虎鉗、三爪自定心卡盤等裝夾零件，往往會夾傷零件，因接觸位置是圓弧面，受力必定集中在圓弧的最高點，在冷卻油的環(huán)境中一旦受力不好就會打滑，剛性不好加工時又可能出現(xiàn)松動，影響零件的表面質(zhì)量。當要提高生產(chǎn)效率的時候就會影響產(chǎn)品的加工質(zhì)量，不能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。裝夾時只能加工一個零件，無疑增加了操作時間，更不能滿足大批量生產(chǎn)的需要。

第四，解決問題的方案。

經(jīng)過研究，針對在實際加工中出現(xiàn)的問題，提出了設計專用夾具的方案。結(jié)構如圖9所示，此夾具采用了一版8孔的形式定位加工，孔位的大小與加工的象棋棋子外直徑一樣大，之間的配合為間隙配合，孔的深度分為兩層，小圓的直徑為，第二層主要承受棋子的重力，使其定位好，四個孔位的中間有通孔，且與相鄰的孔位互通，此處用來放置圖6梯形塊，在鉆孔攻絲好的圓板固定在梯形塊的中間，當圖7中間螺栓向下運動時，四個梯形塊在力的作用下會自動往前運動，從而夾緊周邊的四個相鄰的零件，起到了夾緊的作用，如圖9。

圖6 梯形塊及實體

圖7 螺栓及實體

圖8 夾具設計圖

圖9 裝夾狀態(tài)

圖10 夾具實體圖

圖11 夾具工作圖

第五，夾具的優(yōu)勢。

一是中心定位更加準確。

二是夾緊力的改善。

三是裝卸方便。

四、專用夾具的進一步改進及延伸

本裝置的缺點是適用的加工范圍比較單一，只能適合同種規(guī)格棋子的加工，對不同大小的只能重新設計夾具，造成不必要的浪費。能夠?qū)崿F(xiàn)隨著直徑不同而自動定心以及夾緊的結(jié)構，彈簧夾頭可以作為首選的零件，在力的作用下可以使其自動定位以及夾緊零件，這種夾緊方式就跟銑床使用的刀套原理一樣，我們可以將八個彈簧夾頭安放在八個錐形孔位上，彈簧套的內(nèi)側(cè)可以整成半圓弧面，在不同的圓弧棋子毛胚中，根據(jù)夾緊力的大小來調(diào)節(jié)控制，這樣適應性更強。

五、結(jié)語

中國象棋專用加工夾具是根據(jù)象棋棋子的形狀而設計的，緊緊圍繞如何定位和夾緊來解決存在的問題，符合加工工藝要求，在實際的生產(chǎn)加工中，對比以往的單件生產(chǎn)，節(jié)省了每個零件的裝夾以及對刀的時間，效率明顯提高，定位精度更為準確，加工質(zhì)量得到保證。該夾具的設計過程是通過實踐一步步改善，最終設計出一套較為合理的專用夾具，適合進行大批量的生產(chǎn)加工。