摘要： 旧件拆解是产品高效回收和再制造的重要前提，是再制造过程中的关键工序[1]。为了能快速、高效、自动化拆解差速器总成，需要设计专用的拆解车床，工件夹具是车床的重要组成部分之一。本文利用价值工程相关理论对拆解夹具进行功能系统分析，确认必要功能，在现有的拆解夹具的基础上进行结构改进，补充不足功能，以更好地满足夹具在差速器拆解过程中的使用要求。
Abstract： The old products" dismantling is the important prerequisite for the efficient recovery and remanufacturing， and it"s the remanufacture"s key process[1]. In order to quickly， efficiently and automatically dismantle the differential mechanisms， it"s high time to design a special dismantling lathe. And the fixture is an important part of the lathe. According to the theories of value engineering， we analyze the dismantling device"s functional system to confirm the necessary functions. And then supplying insufficient functions by improving dismantling device"s structures to meet the requirements of the differential dismantling process better.
关键词： 拆解；再制造；夹具；价值工程；结构改进
Key words： dismantling；remanufacture；fixture；value engineering；structural improvement
中图分类号：TH24 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）28-0102-03
0 引言
再制造拆解是指旧件及其部件有规律地按顺序分解成零部件，并保证在执行过程中最大化预防零部件性能进一步损坏的过程[2]。再制造拆解是实现旧件高效回收的重要手段，是实现旧件清洗、再制造的重要工序，也是保证再制造产品质量和实现资源再利用的重要途径。目前，国内外的再制造拆解作业主要还是依靠人工拆解，是再制造过程中劳动强度大的工序，存在拆解效率低、周期长、费用高、零部件质量水平对工作技术要求高等缺点[3]。因此，为了提高再制造拆解的效率、降低劳动强度、减少拆解费用，设计差速器总成拆解专机，实现拆解自动化。而拆解专机夹具设计则是利用价值工程相关理论对其进行功能系统分析，对现有的人工拆解夹具进行改进，以更好满足差速器拆解的要求。
价值工程（VE），也称价值分析（VA），产生与20世纪40年代后期的美国[4]。价值工程是指以最低的寿命周期成本（Life Cycle Cost），并可靠地实现必要的功能，着眼于产品的功能分析的有组织活动，是提高产品价值的科学的方法[5]。产品的价值体现在其功能的实现，产品的功能有必要功能和非必要功能之分。利用价值工程的功能分析能发现产品的必要功能和多余功能，在产品改进过程中可以去除不必要的功能，补充不足功能，使产品的功能结构更加合理，既能保证产品的功能，满足用户需求；又能进一步降低成本，提高产品竞争力。
1 设计要点分析与功能定义
1.1 夹具设计要点分析
根据拆解实际情况需要，拆解专机的夹具与机床主轴联接，工作时，机床主轴由电机带动进行间歇性旋转，扳手每拆完一个螺母，夹具上的工件便旋转一定的角度，使下一个待拆螺母的轴线与气动扳手套筒的轴线对齐，气动扳手继续拆解动作。因此，所设计的夹具须具有以下要点：
①夹具结构应紧凑、轻便。在保证夹具能支撑起一个差速器总成的情况下，夹具结构力求轻便，以降低制造成本和车床在工作过程中的动力消耗。
②夹具应保持回转平衡，以减少主轴轴承不正常磨损。
③为了使差速器在拆解过程中不出现晃动，提高拆解工序的安全性，夹具在固定差速器上的8根螺栓的同时，还需夹持整个差速器。
1.2 功能定义
根据以上的设计要点分析，运用价值工程的相关理论对拆解夹具进行功能定义。功能定义即是认识与表述的过程，在对研究对象整体及其组成结构的本质属性——功能的充分认识基础上，用明确的语言对其进行结论表述，在表述过程中明确产品的功能本质[6]。通过对拆解夹具的总体功能和各组成要素的具体功能下定义，细化功能定义，才能在改进夹具的时候既能保留其必要功能，去除多余功能，又能补充不足功能，完善夹具结构，满足工件的夹持需求。
差速器拆解夹具是对工件其固定作用，能完成夹持、松开的动作，因此主要包括以下装置：支撑机构、螺栓固定装置、夹持机构等。支撑机构提供安装其他部件平台，支承零部件和待拆解工件。螺栓固定装置用来固定差速器上的8个螺栓，这样气动扳手才能将其固定螺母拆解下来。为了使螺栓与套筒完全对正，套筒需能小弧度的旋转。夹持机构对工件其夹持、固定作用。因此，可将夹具功能定义为：支撑工件、定位工件、固定螺栓、夹紧工件。其功能定义表如表1所示。
为了进一步细化拆解夹具的功能，进而更为系统地分析改进对象需要具备的功能，需对其总体功能和各组成机构进行功能分类整理。差速器拆解专机夹具的基本功能是固定工件，其辅助功能是支撑工件、定位工件，进而满足其使用需求，对应的功能系统图如图1所示。
通过上述的夹具设计要点分析和功能系统分析发现，现有的人工拆解夹具已具备固定螺栓的功能，但是缺乏夹持机构，且底座较为笨重。因此，在后续的夹具改进过程中主要针对夹持机构进行设计，并对底座进行一定程度的减重，在补充不足功能的同时，也节约制造材料，降低生产成本。
2 夹持机构驱动方式的确定
夹具常用的驱动方式有手动、气动、液压、电动等，目前，使用较多的是气动和液压传动。夹具的驱动方式不同，其特点也有所差异，为了能在夹具改进中选出较好的驱动方式，需对这些动力源进行分析对比，如表2所示[7，8]。
经过表2的对比分析发现，手动夹具从环保和成本方面看，绿色程度比较高，不需电、气、油等方面的能源，因此使用成本较低；但是其夹紧动作慢、夹紧力不好把握、工人劳动强度高，不利于提高生产经济效益。气动夹具的介质是压缩空气，环保性高，若管路泄露也不会造成很严重的影响；但是气压传动稳定性较差，且工作压力小，而为了得到较大的压力，其气缸往往会较大，不利于夹具结构的优化。液压传动稳定性高，输出力大，易实现自动化控制，但是要注意液体泄漏问题，且成本较高。由于一般的电动机很难满足夹具在夹紧过程中的需求，因此电动传动目前在夹具上应用较少。因此，基于夹具稳定性和结构紧凑等方面的考虑，本文的拆解夹具的驱动方式选用液压传动。
3 夹具的改进
3.1 夹持机构设计
拆解夹具的夹持机构设计对拆解效率、加工成本、加工难易程度、拆解安全等都有直接的影响，因此在设计夹持机构时需遵循以下原则[9]：
①实用性原则。实用性原则主要体现其使用功能，即夹持机构能满足固定工件的需求，操作方便，安全省力。②经济性原则。经济性原则即是力求用最少的人力、物力和财力得到最大的成效，即夹持机构制造费用尽量低廉，设计时尽量采用标准零部件。③可靠性原则。可靠性原则即要求夹持机构有足够的夹持力，固定工件，能实现夹紧、松开动作。由于本机构用于拆解夹具上，因此夹持机构在分解零部件时要能避开工件。综合上述夹持机构传动方式和所需遵循的设计原则，夹持机构选用ZX系列转角夹紧油缸标准件，夹紧油缸通过4颗的螺栓固定在底座上，如图2所示。夹紧油缸具有体积小、定位准、夹持力大、定位准确、装夹迅速等优点。套筒固定好差速器上的螺栓后，注入油压，3个转角夹紧油缸2的压板按设定角度旋转并呈直线下压，完成夹紧工件的动作；拆解结束，压板直线上升松开工件，并按设定角度旋转避开零部件的夹持分离。
3.2 底座的改进
现有的人工拆解夹具底座比较笨重，为了降低夹具制造成本，减少拆解专机在工作过程中的不必要的能源损耗，夹具底座应力求轻便。因此，将底座中间做成通孔形式，这样既能达到减重的目的，也能将整个底座的高度由原先的200mm减为现在的70mm，大大地优化了整个夹具底座结构。底座改进前后的示意图如图3所示。
4 总结
本文利用价值工程的相关理论对差速器拆解夹具进行功能定义和功能系统分析，进而对现有的人工拆解夹具进行两方面的改进：①增加夹持机构，补充夹具夹持功能，使夹具功能更完善；②对底座进行减重，降低制造成本，优化底座结构，使整个夹具更轻便。经过上述的改进，不仅能进一步完善现有的拆解夹具功能，且使节约制造成本，具有很好的应用效果和经济效益。
参考文献：
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