夾具在現(xiàn)代工程技術中的應用專題報告

夾具在現(xiàn)代工程技術中的應用專題報告,夾具,現(xiàn)代,工程技術,中的,應用,利用,運用,專題報告 夾具在現(xiàn)代工程技術中的應用 摘要：本文主要介紹了固定夾具、隨行夾具、組合夾具、通用夾具、成組夾具等現(xiàn)代制造工程中常用夾具的結構特點及應用。明確了現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向以及現(xiàn)代制造業(yè)對夾具設計制造的基本要求。 關鍵詞：隨行夾具、組合夾具、通用夾具、成組夾具 Abstract: This text mainly introduced fixed fixture,with go fixture,the assembly fixture,in general use fixture and become the set fixture etc. modern production the structure characteristics and application of the in common use fixture in the engineering.Explicit basic request of the development direction and modern manufacturing industry of the modern engine bed fixture to the fixture design production. Keyword: With go fixture,the assembly fixture,in general use fixture and become set fixture  1緒論 在機械制造業(yè)中，為了保證產品的質量，改善工人的作業(yè)條件，提高勞動生產率，在產品的制造工藝過程中，除了使用機床等設備外還需要夾具、刀具、量具等多種工藝裝備，所以從廣義上說，夾具是一種保證產品的加工質量，提高工藝過程效率的工藝裝備，但同時也是機床的輔助裝置，近年來，隨著先進制造技術的發(fā)展，新型機床的出現(xiàn)，夾具的設計、制造也產生了很大的變化。 現(xiàn)代科學技術的高速發(fā)展和社會需求的不斷變化，使得多品種，中小批量生產逐漸占優(yōu)勢，因此，在大批量生產中有著長足優(yōu)勢的專用夾具逐漸暴露出它的不足，因而為適應多品種、中小批量生發(fā)展了組合夾具、通用可調夾具和成組夾具，由于數(shù)控技術的發(fā)展，數(shù)控機床在機械制造工程中有了廣泛的應用，數(shù)控機床夾具也隨之發(fā)展起來，并在現(xiàn)代機床夾具中占有了一定的地位?，F(xiàn)代機床夾具雖然各具特色，但它們的定位、夾緊的原理以及組成都是和傳統(tǒng)夾具相同的。夾具組成和工作原理：夾具主要有定位元件、夾緊元件和裝置、對刀及導向元件、夾具體和連接元件組成。夾具就是用來裝夾工件的，裝夾就是將工件在機床和夾具中進行定位和夾緊的過程，定位是為了確定工件在機床或夾具中的正確位置，夾緊是為了定位后將工件壓緊、夾牢，是其在加工過程中保持定位位置的不變，這樣工件在切削力、重力、離心力、和慣性力的作用下就能保證定位時所獲得位置不變。 2專題正文 2.1固定夾具和隨行夾具在自動線上的應用 自動線夾具的種類主要有固定夾具和隨行夾具兩大類。 1、固定夾具用于工件直接運輸?shù)纳a自動線上，通常要求工件具有良好的定位和輸送基面，例如箱體零件、軸承環(huán)等。這類夾具和一般機車夾具相似，在結構上具有自動定位、夾緊裝置，設計原則上應保證工件輸送方便，夾緊、定位可靠與切屑的順利排除。 2、隨行夾具 隨行夾具用于工件間接輸送的自動線，主要適用于工件形狀復雜、沒有合適的輸送基面，或者隨有合適的輸送基面，但屬于易磨損的非鑄材料工件，使用隨行夾具可以避免表面劃傷與磨損。工件裝在隨行夾具上，自動線的輸送機構帶著隨行夾具依次輸送到自動線的各個加工位置上，各個加工位置的機床的上都有一個相同的機床夾具來定位和夾緊該隨行夾具，所以，自動線上應有許多隨行夾具在機床的加工位置上進行加工，另有一些要進入裝卸工位，卸下加工好的工件，裝好待加工的毛坯件，這些隨行夾具也等待送入機床工作位置進行加工的指令，就這樣不停地循環(huán)工作。 隨行夾具在自動線上的輸送和返回系統(tǒng)是生產自動線設計的一個十分重要的環(huán)節(jié)，隨行夾具的返回方式有垂直下方返回，垂直上方返回、斜上方或斜下方和水平返回方式。根據(jù)隨行夾具的尺寸、返回系統(tǒng)的占地面積、輸送裝置的復雜程度操作、和機床剛性等因素來選擇不同的隨行夾具的返回系統(tǒng)。圖（1）是垂直上方返回的系統(tǒng)圖。 圖（1）隨行夾具的垂直返回系統(tǒng) 其中1、隨行夾具 2、隨行夾具輸送器 3、7、升降臺 4、推桿 5、傾斜返回軌道6、限位器。 如圖（2）所示為活塞加工自動線的隨行夾具，工件以止口端面和兩半圓定位在隨行夾具1的環(huán)形布置的10個定位塊6和定位銷2、4上定位，但不夾緊。待隨行夾具到達加工位置時，將工件和隨行夾具一起夾緊在機床夾具上。隨行夾具上的T型槽在T型輸送軌道上移動，到達加工位置時，機床夾具的定位銷插入隨行夾具的定位套5的孔中實現(xiàn)定心，蓋板3防止切屑落入定位孔中。采用這種夾緊方法必須保證工件在隨行夾具的運送過程中不出現(xiàn)任何位移。 圖（2）活塞加工自動線上的隨行夾具 1、隨行夾具2、4、定位銷5、定位套6、定位塊 由于隨行夾具在生產自動線中不斷地流動，因此在隨行夾具中大多采用螺旋夾緊機構來夾緊工件，因為螺旋夾緊機構自鎖性能好，在隨行夾具的輸送過程中不容易松動。而隨行夾具在機床夾具常采用“一面兩孔”的定位方式，利用隨行夾具的周邊進行夾緊。隨行夾具的底面既是定位基面又是輸送基面。所以必須有一定的耐磨性以保證定位準確，并能長久地保持精度。隨行夾具在自動線上循環(huán)輸送，它同時也帶著切屑和切削液進入各個加工位置，因而也影響了隨行夾具的精確定位，所以必要采取一定的防護措施，常在自動線末端或返回輸送帶上設置清洗工位。隨行夾具多采用“一面兩孔”的統(tǒng)一定位方法，又需要成批制造，因此實現(xiàn)隨行夾具的結構的通用化有十分重要的意義，但自動線加工對象各不相同，要使整個隨行夾具的結構通用化困難較大，為此可以將隨行夾具分為通用底板和專用結構兩部分。這樣不但使隨行夾具結構通用化，而且也使自動線的機床夾具、隨行夾具的輸送裝置結構通用化，從而提高整個自動線的通用化程度，縮短自動線的設計制造周期，降低制造成本。 2.2組合夾具的應用 組合夾具在夾具元件高度標準化、通用化、系列化的基礎上發(fā)展起來的一種夾具。這種夾具我國是從20世紀50年代后期開始使用的，到60年代得到了發(fā)展。組合夾具由一套預先制造好的，具有各種形狀、功用、規(guī)格、和系列尺寸的標準元件和組件組成，如基礎件、支承件、定位件、導向件、壓緊件、緊固件等。根據(jù)工件的加工要求，利用這些標準元件和組件組裝成不同的夾具。 圖三是鉆斜孔的組合夾具，其中圖a是工件，在其上鉆Φ3斜孔。工件以背面在支承件上定位，底面則支承在一定位銷和一定盤上。根據(jù)斜角要 圖（3）a工件圖 圖（3）b 鉆斜孔組合夾具 1、基礎件2、支承件3、定位件4、導向減5、壓緊件6、緊固件 求，按正弦定理可以計算出定位銷軸線和定位盤軸線間的垂直與水平距離尺寸，工件右端則由擋銷定位。斜孔加工需要有確定鉆摸板上鉆套軸線位置的工藝孔，在此組合夾具中可利用定位盤兼作工藝輔助基準，計算出定位盤 軸線到鉆套軸線的水平距離尺寸。按此尺寸要求調整鉆模板，即可保證斜孔軸線47和18兩個位置尺寸。 對多品種、中小批量生產，使用專用夾具是不經濟的。但對一些加工質量要求高的關鍵零件，不采用夾具又難以保證加工質量，采用組合家具就可以解決這一問題，特別是對于新產品試制和產品對象經常變換不定的生產，采用組合夾具不會因試制后產品改型或加工對象變換造成原來使用的夾具報廢。采用組合夾具即能保證產品加工質量，提高效率，又能節(jié)約使用夾具的費用，充分發(fā)揮了組合夾具的優(yōu)勢。由于夾具設計、制造勞動量在整個生產準備工作中占有較大的比例。采用組合夾具后不需要專門的設計制造夾具，節(jié)約了設計和制造夾具所需要的工時、材料和制造費用，縮短了生產準備周期。 2.3通用可調夾具和成組夾具的應用 專用夾具和組合夾具各有優(yōu)缺點，如果將這兩種夾具的優(yōu)勢結合起來，既能發(fā)揮專用夾具精度高的優(yōu)點，又能發(fā)揮組合夾具成本低的特點，這就發(fā)展了通用可調夾具。其原理是通過調節(jié)或更換裝在通用底座上的某些可調節(jié)或可更換元件，以裝夾多種不同類的夾具的工件；而成組夾具則是根據(jù)成組工藝的原則，針對一組相似零件而設計的有通用底座和可調節(jié)或可更換元件的夾具。從結構上看二者十分相似，都具有通用底座固定部分和和可調節(jié)和更換部分，但是二者的設計原則不同。在設計時通用可調夾具的應用對象不明確，只提出了一個大概的加工規(guī)格和范圍；而成組夾具是根據(jù)成組工藝，針對某一零件的加工而設計的，它的應用對象是十分明確的。如圖4-57是通用可調銑床夾具的可換前口的調整圖，其通用底座可以固定在銑床的工作臺上，而鉗口可以根據(jù)不同的加工要求進行設計和更換。 2.4夾具在數(shù)控機床上的應用 數(shù)控機床的特點是在加工時，機床、刀具、夾具和工件之間應有嚴格的坐標位置，所以數(shù)控機床夾具在機床上應相對數(shù)控機床的坐標原點具有嚴格的坐標位置，以保證所裝夾的工件處于規(guī)定的坐標位置上。為此數(shù)控機床夾具常采用網(wǎng)格狀的固定基礎板，并將它長期固定在數(shù)控機床的工作臺上，板上加工出有準確孔心距位置的一組定位孔和一組緊固螺孔，它們成網(wǎng)絡分布。網(wǎng)絡基礎板預先調整好相對數(shù)控機床的坐標位置。利用基礎板上的定位孔可以安裝各種夾具，當加工零件的對象發(fā)生變化時，只需要改變網(wǎng)絡板上的相應的夾具就可以了。生產中也經常常立方固定基礎板。它安裝在數(shù)控機床工作臺的轉臺上，其四面都有分布的定位孔和緊固螺孔，上面可安裝各類夾具的底版。當加工對象變換時，只需轉臺轉位，便可以迅速轉換到加工新的零件用的夾具上，十分方便。數(shù)控機床的夾緊裝置要求結構簡單緊湊、體積小、采用機動夾緊方式，以滿足數(shù)控加工的要求。近十年來國內外常采用高壓（10-25MPa）小流量液壓夾緊系統(tǒng)，由于壓力較高，可省去中間增力機構。工件液壓采用小直徑（Φ10-50mm）單作用液壓缸，結構緊湊，而零部件設計成單元式結構，在夾具底座上變換安裝位置十分容易。數(shù)控機床夾具實質上是通用可調夾具和組合夾具的結合和發(fā)展，它的固定基礎板部分和可換部分的組合是通用可調夾具組成原理的應用，而它的元件和組件高度標準化和組合化，又是組合夾具標準元件的演變和發(fā)展。 3結束語 總之，現(xiàn)代工程技術中所經常使用的夾具逐漸向著 標準化、可調化、組合化、精密化、模塊化、高效自動化的方向發(fā)展著，但是在定位、夾緊以及組成原理等方面和常用的普通夾具是沒有什么差別的。 4 經濟性與資源分析 經濟性是機械產品的一個重要指標之一，在產品產品的整個生命周期內，包括原材料制備、設計、制造、包裝、運輸、使用、回收或再生過程，都應該始終貫徹經濟性原則，盡量地節(jié)約能源和資源，降低生產成本，提高勞動省生產率。在該夾具的設計過程中，在滿足夾具使用要求的前提下，充分地考慮了夾具的經濟性，利用了現(xiàn)有的資源，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。 （1）合理地選擇了各部分零件的材料，充分地發(fā)揮了它們的性能。以不至于大材小用，造成材料的浪費。如夾具底座比較大，形狀復雜，要求精度高，加工比較困難，選用鑄鐵材料ＨＴ20-40。因為鑄鐵可以研磨角度面，達到要求精度；鑄鐵材料的剛性比較好，還可以吸收拉削過程中產生的震動。分度銷主要承受剪切力，所以材料選用40Cr，熱處理　HRC33-38,韌性好。 （2）夾具整體結構盡量緊湊、合理。為保障零件的加工精度，提高生產效率，在夾具上設計了很多輔助機構，在夾具的設計過程中，對這些輔助機構作了合理的布局，把它們放在合理的位置，避免了整個夾具的體積龐大，造成資源的浪費。并且該夾具的分度和夾緊機構均采用了液壓機構，有行程開關控制，降低了工人的勞動強度，提高了生產率，而且便于實現(xiàn)自動化。 （3）在加工設備的選擇時，在能滿足加工要求的條件下 選用了現(xiàn)有的臥式拉床L6120、移動安裝座及輔助液壓系統(tǒng)，其中移動安裝座起到了連接拉床和夾具的作用，相當于轉接頭，更有利于夾具的安裝。 （4）盡量把夾具中部件模塊化，以節(jié)約資源，擴大夾具的適用范圍，更有利于以后的回收、利用。在該夾具的分度裝置的設計過程中，將分度裝置設計成端齒盤和分度盤兩部分，一方面是為了便于加工，另一方面是為了擴大夾具的適用范圍，如在拉削53個榫槽的發(fā)動機渦輪盤時，就可以將分度盤換成53個分度銷的分度盤，在調整部分輔助裝置的位置就可以了。 參考文獻 1 狄瑞春、潘曉紅主編.機械制造工藝學.浙江大學出版社.2004：175-209 2 華茂發(fā)主編.機械制造技術.機械工業(yè)出版社.2004：298-305 3 寒秋實主編.機械制造技術基礎.機械工業(yè)出版社.2005：142-322 4 王先奎主編.機械制造工藝學.機械工業(yè)出版社.2003：90-157 5 王隆太主編.先進制造技術.機械工業(yè)出版社.2003：112-156