夾具設計 一、 題目來源 夾具在實際的應用中非常廣泛，同時也是工程設計的主要對象之一，因此，本設計題目即來自生產(chǎn)實際，又來源于科研真題。 二、 研究的目的和意義 機械制造 過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置。又稱 卡具 。 從廣義上說，在 工藝過程 中的任何 工序 ，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。 隨著我國現(xiàn)代工業(yè)技術的發(fā)展，對機械傳動裝置的技術性能和經(jīng)濟指標提出了越來越高的要求，普通夾具已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)大批量高效生產(chǎn)的需要，而研制新型隨行夾具是 機械行業(yè)中重要的課題之一 。 隨行夾具主要是在自動生產(chǎn)線、加工中心、柔性制造系統(tǒng)等自動化生產(chǎn)中，用于外形不太規(guī)則、不便于自動定位、夾緊和運送的工件。工件在隨行夾具上安裝定位后，由運送裝置把隨行夾具運送到各個工位上。隨行夾具一般以其底平面和兩定位孔在機床上定位，并由機床工作臺的夾緊機構夾緊，從而保證工件與刀具的相對位置。當工件加工精度要求較高時，常把隨行夾具的底平面分開成為定位基面和運輸基面，以保護定位基面的精度。隨行夾具屬于專用夾具范圍，其裝夾工件部分需按工件外形和工藝要求設計 。 三、 閱讀的主要參考文獻及資料名稱 【 1】 李名望機床夾具設計實例教程化學工業(yè) 2009。 【 2】 蔡元順機床夾具設計機械工業(yè)出版社 2001。 【 3】 肖繼德，陳寧平機床夾具設計第 2 版機械工業(yè)出版社 2001。 【 4】 吳拓現(xiàn)代機床夾具設計化學工業(yè)出版社 2009。 【 5】 李慶壽機床夾具設計機械工程出版社 1984。 【 6】 東北重型機械學院，洛陽工學院，第一汽車制造廠職業(yè)大學機床夾具設計手冊上?？茖W技術出版社 1988。 【 7】 孫己德機床夾具圖冊機械工業(yè)出版社 .1983。 【 8】 南京機械研究所金屬切削機床夾具圖冊機械工業(yè)出版社 1984。 【 9】 哈爾濱工業(yè)大學，上 海工業(yè)大學機床夾具設計上?？茖W技術出版社 1989。 【 10】 王啟平機床夾具設計哈爾濱工業(yè)大學出版社 1988。 【 11】 林文煥，陳本通機床夾具設計國防工業(yè)出版社 1987。 【 12】 孟憲棟機床夾具圖冊機械工業(yè)出版社 1992。 【 13】 楊黎明機床夾具設計手冊 國防工業(yè)出版社 1996。 【 14】 于光國機床夾具設計重慶大學出版社 1995。 【 15】 白成軒機床夾具設計原理機械工業(yè)出版社 1997 四、 國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向 【 1】國內外對夾具的研究現(xiàn)狀 迄今為止，夾具仍是機電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具 (刀 具、夾具、量具、模具 )之一。夾具在國內外也正在逐漸形成一個依附于機床業(yè)或獨立的小行業(yè)。 + 1.1 國內夾具發(fā)展史 我國國內的夾具始于 20 世紀 60 年代，當時建立了面向機械行業(yè)的天津組合夾具廠，和面向航空工業(yè)的保定向陽機械廠，以后又建立了數(shù)個生產(chǎn)組合夾具元件的工廠。在當時曾達到全國年產(chǎn)組合夾具元件 800 萬件的水平。 20 世紀 80 年代以后，兩廠又各自獨立開發(fā)了適合 NC 機床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國國內的需求，還出口到美國等國家。當前我國每年尚需進口不少NC 機床、加工中心，而由國外配套孔系夾 具，價格非常昂貴，現(xiàn)大都由國內配套，節(jié)約了大量外匯 。 1.2 國外夾具發(fā)展史 從國際上看俄國、德國和美國是組合夾具的主要生產(chǎn)國。當前國際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調整夾具主要接受本地區(qū)和國內訂貨，而通用性強的組合夾具已逐步成熟為國際貿易中的一個品種。有關夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿易額尚缺乏統(tǒng)計資料，但歐美市場上一套用于加工中心的央具，而組合夾具的大型基礎件尤其昂貴。由于我國在組合夾具技術上有歷史的積累和性能價格比的優(yōu)勢，隨著我國加入 WTO 和制造業(yè)全球一體化的趨勢，特別是電子商務的日益發(fā)展， 其中蘊藏著很大的商機，具有進一步擴大出口良好前景。 1.3 國內外機床夾具發(fā)展現(xiàn)狀 研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的 85左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠，里約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔 34 年就要更新 5080左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為 1020左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術 、柔性制造系統(tǒng)、（ FMS）等新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本； 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件； 3）能適用于精密加工的高精度機床夾具； 4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具； 5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率； 6）提高機床夾具的標準化程度。 【 2】發(fā)展趨勢 近些年來，隨著數(shù)控機床、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)等現(xiàn)代或加工設備 的廣泛應用，使傳統(tǒng)的機械加工的指導方法發(fā)生了重大變革，夾具的功能已經(jīng)從過去的裝夾、定位、引導刀具，轉變?yōu)檠b夾、定位。而數(shù)字化的設備加工功能的廣大化。給今后夾具的快速定位、快速裝夾提出了更高的要求。 夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智 能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。 高 精 隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達 5 m，夾具支承面的垂 直度達到 0.01mm/300mm，平行度高達 0.01mm/500mm。德國 demmeler(戴美樂 )公司制造的 4m長、 2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為 0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在 5 m以內；夾具重復安裝的定位精度高達 5 m；瑞士 EROWA 柔性夾具的重復定位精度高達 25 m。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然，為了適應不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。 高 效 為了提高機床的生產(chǎn)效 率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。了 減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用 12 秒，夾具結構簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝與調整夾具的時間，瑞典 3R 夾具僅用 1分鐘，即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國 Jergens(杰金斯 )公司的球鎖裝夾系統(tǒng)， 1 分鐘內就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮 短停機時間，提高生產(chǎn)效率的作用。 模塊、組合 夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎。利用模塊化設計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié) 能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎，應用 CAD 技術，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進和完 善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設計與服務的通用化、遠程信息化和經(jīng)營電子商務化。 通用、經(jīng)濟 夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構性及可擴展性功能強，應用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟性好。德國 demmeler(戴美樂 )公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種 多樣的焊接夾具。元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經(jīng)濟實用才有推廣應用的價值。 專家們建議組合夾具行業(yè)加強產(chǎn)、學、研協(xié)作的力度，加快用高新技術改造和提升夾具技術水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡技術，與時俱進地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術。主動與國外夾具廠商聯(lián)系，爭取合資與合作，引進技術，這是改造和發(fā)展我國組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。 五、 主要研究內容、需重點研究的關鍵問題及解決思路 主要研究內容 ： 加工角形軸承箱時，鉆孔、鉸孔和擴孔所用的夾具。初步設定為隨行 夾具，這樣在大批量加工時提高效率。 關鍵問題 ： 由于角形軸承箱的形狀特殊，所設計的夾具要考慮鉆孔時定位的精確度，能否夾緊，夾緊后能否自鎖以及夾緊力的調節(jié)。 解決思路 ： 1、 在一側面采用左右對稱的 V 形架約束。 2、 在一端面用以特殊的支撐板約束。 3、 在外圓上用圓錐止動銷。 4、 把以上三種定位元件組合。 5、 設計較為復雜，但零件品種少，采用了組合夾具，結構并不復雜，制造工藝簡單。 六、完成畢業(yè)設計（論文）所必須具備的工作條件及解決方法 1已具備的條件： 指導老師給定的原始數(shù)據(jù)及任務書；基本的專業(yè)基礎知識及個人分析能力；相關 繪圖軟件（ AUTOCAD,PRO/E）等。 2尚缺條件： 相關資料；上機時間不能保證。 3擬解決方法 ：借閱相關書籍雜志，充分利用數(shù)字圖書館；充分利用網(wǎng)絡資源。 七、工作的主要階段進度與時間安排 1、分析題目，搞好相關