基于TRIZ理论夹具创新设计思想

总结，提出了一套专门用于创新设计的问题解决理论——TRIZ理论；这种理论思想在当时为前苏联在航天航空、军事等领域的创新发展提供了强有力的理论指导，随着前苏联的解体才逐步让世界了解了TRIZ理论原理

TRIZ理论来源于实践又应用于实践，这正好唯物辩证的印证了马克思列宁主义最基本的思想——实践是检验真理的唯一标准。TRIZ理论提供了创新设计的基本思想、设计法则以及设计过程中问题解决途径。人们通过运用掌握TRIZ理论中的设计思想结合实际问题，正确选择使用问题解决工具就可以高效率得进行创新设计。

TRIZ理论的基本思想是指任何一个简单或者复杂的系统，都遵循其客观发展规律，同时也都是通过解决一个个小问题最终得到。而且这些小问题的解决都是通过各种模块组合而成。那么要解决这些小问题，TRIZ理论就提出各种解决方法和工具，其中包括：矛盾矩阵和创新原理、物质场分析模型和76个标准解、创新问题解决算法（ARIZ）、科学和技术效应库；TRIZ提出创新问题中的40个发明原理，包括分割、分离、嵌套等基本原理。在技术系统设计的过程中，TRIZ理论分析了包括运动物体的质量、速度、力等39个工程参数之间的关系，为创新设计过程创造出最优化设计的捷径。

2.2 TRIZ理论的运用

在前苏联时期，二战后TRIZ理论为苏联的的科技的发展奠定了坚实的理论基础，提高了苏联的工业的发展创新能力。当时，苏联的大多数的科学技术的成果都离不开TRIZ理论的指导，为苏联跻身于超级大国立下了汗马功劳。苏联解体之后，随着技术的解封，TRIZ理论传入了西方国家，西方国家对TRIZ理论进行剖析以及不断完善，也逐步将该理论运用于其工业领域，首先、在航天航空领域，飞机的创新设计制造过程，包括飞机的发动机的设计制造、火箭发动机的设计制造等；其次，在军事领域，作战用的枪支、舰艇已经坦克火炮等的创新设计；最后，在民用领域，包括软件的开发、计算机辅助设计以及计算机辅助制造的创新过程等。

3 夹具的创新设计

针对职业学校中的实践教学过程，为了提高学生的创新生产能力，通过尝试探索逐步将TRIZ理论的原理与方法引入教学过程。让学生掌握TRIZ理论的基本思想以及创新方法。根据职业学生的认知能力以及知识储备等因素，选择易于去思考的零件供学生设计。

在职业学校里数控车削的教学内容里，主要是要求学生掌握内（外）轮廓以及钻孔、镗孔加工的工艺过程。该次就以高脚酒杯为例，如图1。

加工工艺分为左右两边加工，先从右向左加工，加工完成酒杯的右边基本轮廓之后需要二次装夹加工左侧端面，左侧端面要求有一定的表面粗糙度。对于酒杯的二次装夹就是摆在学生加工中需要解决的主要问题了，此时酒杯的右边内外轮廓已经加工完毕，基本属于薄壁件了，不能直接装夹容易使轮廓发生变形，而且右侧轮廓属于曲面。不易于车床卡盘装夹。此时就是考察学生如何去解决加工问题。有同学提出放弃左侧端面的表面要求，直接采用切断刀具在加工完右侧端面后直接切断，在切断的过程中完成左侧端面的表面粗糙度的要求。学生进过尝试后，发现切断刀在切断的过程中，左侧的端面无法达到设计过程中表面粗糙度的要求，并且切断刀在切断后酒杯的左侧面会遗留下直径2 mm、长度4 mm的圆柱凸起，这种方法根据无法解决最终酒杯的加工问题。

教师通过引导灌输将TRIZ理论引进加工过程，让学生去学习了解该理论的原理和思想。学生通过对TRIZ理论的掌握，运用该理论中的设计思想中的矛盾矩阵，对此次加工中问题进行分析，最终决定设计专用夹具进行二次装夹对酒杯的左侧端面进行车削加工，以此达到最终的工件的基本精度要求。紧接着学生又通过工程参数的探索，对夹具提出新的要求，要求夹具本身（1）易于加工；（2）易于装拆；（3）夹具要有一定的可靠性；（4）装夹过程对酒杯没有影响。根据提出的要求，学生参照TRIZ理论给出的76个标准解以及创新问题解决算法对该夹具进行创新性设计，设计出如图2所示酒杯的夹具。

这种夹具的设计就解决了酒杯二次装夹的过程中所出现的一系列的问题，并且也达到了夹具设计的基本要求。学生很快通过车削加工以及线切割加工制作出如图2所示的夹具。并且也完成了酒杯的左侧端面的加工。酒杯二次装夹的效果图如图3所示。

4 综述

教师通过学生对一次实训课程中零件加工过程中所遇到的二次装夹的问题的引导解决，向学生讲授介绍了TRIZ理论的思想原理以及运用方法，让学生充分掌握了该理论在加工过程中出现二次装夹的情况下夹具的创新设计思想。学生通過学习与了解，能够辩证唯物的将该理论运用与接下来的几周实训课程中。教师还会接下来进一步地将该理论运用在机械设计过程的零件设计之中，培养学生实践创新能力，将这种能力运用与未来的实际生产加工当中。

参考文献

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