第一篇:夹具设计文献综述
ZQ350减速器传动轴键槽铣夹具设计文献综述
机械电子工程专业机械A1321班 李雪 指导老师:张玉英
前言
夹具最早出现在18世纪后期,随着人们生活水平的提高,科学的不断发展进步,从辅助工具慢慢发展为门类齐全的加工装备的夹具,在机械加工焊接,热处理,装配中有着不可取代的地位,在机械加工过程中,为了保证加工精度,固定工件,使之占在正确位置以接受加工或检测的工艺装备称为机床夹具。其组成包括定位元件、夹紧装置、夹具与机床之间的连接元件、对刀或导向元件、其他装置或元件、夹具体。使用机床夹具可以保证工件的加工精度,减少辅助工时,大幅提高生产效率,还能扩大机床使用范围,实现“一机多能”。机床夹具在机械加工中起着重要的作用,它直接影响着机械加工的质量、生产效率和成本。夹具不仅用于金属切削加工,还可以应用在检验、装配、焊接零件、生产线制造等过程中,是机械加工过程中必不可少的工艺装备。机床夹具设计的效率和质量对产品的上市时间和质量的影响很大,在产品生产制造中具有重要的意义,各个企业都在不断地增加人力和物力来加快其设计和生产速度。机床夹具的功能
(1)保证加工精度工件加工过程通过机床夹具进行定位、加紧,以保证加工表面稳定的位置精度。
(2)缩短辅助时间,提高生产率夹具的使用,可以减少划线、找正、对刀等辅助时间,多件,多工位的夹具及气动、液动的夹紧装置能进一步减少辅助时间,提高生产率。
(3)扩大了机床的使用范围有的机床夹具实质上对机床进行了局部改造,扩大了原来机床的功能和使用范围。
(4)降低了对工人技术水平的要求和减轻工人的劳动强度,保证生产安全。夹具的发展历程,大约可以分为三个阶段: 第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上,这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具,使得加工过程进一步提高效率和趋于完善.这一阶段使用夹具旨在提高生产率。
第二阶段,夹具成为人与机床之间的桥梁,夹具的机能发生变化,它主要用于工件的定位和夹紧。
第三阶段表现为夹具与机床的结合,夹具作为机床的一部分,成为机械加工中不可缺少的工艺装备,夹具是实现工艺的手段之一。夹具分类
随着机械制造业的不断发展,机床夹具的种类日趋繁多,常可按照应用范围、使用机床、夹具动力源来分类。(1)按夹具的应用范围分类
根据夹具在不同生产类型中的通用特性,机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调整夹具和组合夹具等。第一,通用夹具。通用夹具的结构、尺寸已经标准化,无需特殊调整就可用来加工一定范围内的不同工件,具有一定的通用性。常用的通用夹具包括:万能分度头、机用虎钳、三爪自定心卡盘、顶尖、中心架和磁力工作台等。但该类夹具的精度较低,在装夹、找正和夹紧过程中,要求工人的技术必须熟练,而且对于结构和工艺较复杂的工件较难装夹。
第二,专用夹具。专用夹具是专为某一工件的某道工序设计制造的夹具。专用夹具只用于某种零件装夹,因此无需考虑通用性,可做成整体结构以提高夹具精度。专用夹具的设计制造一般需要1~2个月,设计周期较长、投资较大,但生产率和加工精度较高,所以常用在产品相对稳定、批量较大的生产中。
第三,可调整夹具。通过调整或更换个别零部件,能适用多种工件加工的夹具,称为可调整夹具。可调整夹具是针对通用夹具和专用夹具的不足而发展起来的一类新型夹具。它与专用夹具的根本区别在于,它适用于不同工件的安装。可调整夹具分为两部分:基本部分和可调整部分。基本部分是不变的,但可调整部分可根据加工对象的改变,作相应的调整或调换
第四,组合夹具。组合夹具由一套预先制造好的的标准元件及部件组装而成,一般是为某一工件的某一工序组装的。夹具用完可拆卸,清洗后留待组装新的夹具。因此,它把专用夹具的设计、制造、使用、报废的过程变为组装、拆散、清洗入库、再组装的循环利用过程。这样可用几个小时的组装周期代替几个月的设计制造周期,从而可缩短生产准备周期,并且元件能重复多次使用,节省了工时和材料,特别适用于新产品试制和多品种小批量生产。(2)按使用机床分类
夹具按使用机床不同,可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具以及其他机床夹具等。(3)按夹具动力源分类
按夹具动力源分类,可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具以及真空夹具等。国内外机床夹具发展现状
研究协会的统计表明,目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代,以适应市场的需求与竞争。然而,一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具,一般在具有中等生产能力的工厂,里约拥有数千甚至近万套专用夹具;另一方面,在多品种生产的企业中,每隔3~4年就要更新50~80%左右专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为10~20%左右。特别是近年来,数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、(FMS)等新加工技术的应用,对机床夹具提出了如下新的要求:
(1)能迅速而方便地装备新产品的投产,以缩短生产准备周期,降低生产成本;
(2)能装夹一组具有相似性特征的工件;(3)能适用于精密加工的高精度机床夹具;
(4)能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具;
(5)采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置,以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率;
(6)提高机床夹具的标准化程度。夹具是机械加工中不可缺少的部件,在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。
高精
随着机床加工精度的提高,为了降低定位误差,提高加工精度,对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距离精度高达±5μm,夹具支承面的垂直度达到0.01㎜/300㎜,平行度高达0.01㎜/500㎜。德国demmeler(戴美乐)公司制造的4m长,2m宽的孔系列组合焊接夹具平台,其等高误差为±0.03㎜;精密平口钳的平行度和垂直度在5μm以内;夹具重复安装的定位精度高达±5μm;瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达2~5μm。机床夹具的精度已提高到微米级,世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。
高效
为了提高机床的生产效率,双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间,各种定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控用词夹具,夹紧和松开工件只用12秒,夹具结构简单,为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。
模块组合
夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件,快速组装成各种夹具,已成为夹具技术开发点的基点。省工、省时、节材、节能,体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础,应用CAD技术,可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库,进行夹具设计优化设计,为用户三维实体组装夹具。模拟仿真道具的切削过程,既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案,又能积累使用经验,了解市场需求,不断改进和完善夹具系统。组合家具分会与华中科技大学合作,正在着手创建夹具专业技术网站,为夹具行业提供信息交流、产品咨询与开发的公共平台,争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。
通用、经济
夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统,一次性投资比较大,只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强,应用范围广,通用性好,夹具利用率高,收回投资快,才能体现出经济性好。
夹具设计中采用高精、高效、模块、组合、通用经济方向发展的思路,在组合夹具行业加强产、学、研协作的力度,加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐,充分利用现代信息和网络媒体,引进技术,争取合资与合作,与时俱进地创新和发展夹具技术,这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。
现代机床夹具发展方向
纵观夹具的发展历史以及提升夹具品质的技术发展,过去常用的工艺规程已慢慢地适应不了现代市场的要求,全球化市场进程的加快促使夹具硬件必将朝着以下几方面发展:
标准化对现有夹具的零部件,各类型的夹具结构及专用夹具的零部件实行统一的标准化、系列化、通用化,是原来单件生产的夹具,转变为专业化的生产,以降低成本,保证质量,缩短产品的生产周期。柔性化加强专用夹具与同一类零件加工的夹具之间的可调性;加强专用夹具的重复利用,实行组合化后,减少因工艺的不同造成的夹具的报废情况。
精密化机械产品的不断精密使得高精度机床的大量涌现,势必要求机床夹具跟随时代发展步伐实现精密化。
高效自动化未获得良好的效益,机械加工在不断的提高生产率、降低成本、改善劳动强度,同样要求着机床夹具的发展要满足自动流水线的生产要求,中小批量的产品生产同样需要考虑适合自身程度的高效自动化。研究目的及意义
随着市场竞争的日趋激烈,数控机床夹具如何快速适应产品变化并充分发挥数控加工设备的加工效能,成为企业关注的重要问题。
众所周知,工装夹具是工艺装备的重要组成部分,是工艺过程中最活跃的因素之一,并直接影响产品的质量、生产效率及加工成本[1]。随着科学技术的不断步,数控加工设备已经飞速发展起来,与之相适应的数控机床夹具也在不断发展变化。国内数控加工设备已具有相当规模,数控加工在生产中已占有较大的比重并将继续扩大,而与之对应的数控机床夹具却并未受到足够的重视。国内企业对传统工装夹具历来比较重视,但对数控机床夹具的应用却缺乏足够的认识和规划。由于缺乏选用数控机床夹具系统的考虑,因而出现了在先进的加工设备上采用相对落后的通用夹具或专用夹具的情况,以至于不能充分发挥此类设备的效能。如何提高夹具的快速反应能力,以充分发挥数控机床和加工中心的加工效能,是目前夹具设计所面临的课题[2]。总结
夹具设计中采用高精、高效、模块、组合、通用经济方向发展的思路,在组合夹具行业加强产、学、研协作的力度,加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐,充分利用现代信息和网络媒体,引进技术,争取合资与合作,与时俱进地创新和发展夹具技术,这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。
参考文献
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第二篇:组合机床夹具设计文献综述
目:组合机床夹具设计学生姓名:王红河专业班级:机械设计制造及其自动化A0812 班学号:10813030224 院(系):机械与材料工程学院指导老师:冯云华完成时间:2011 年12 月27 日摘要机械加工工艺及夹具设计是毕业前对专业知识的综合运用训练。制造技术已经是生产、国际经济竞争、产品革新的一种重要手段,所有国家都在寻求、获得、开发和利用它。它正被看作是现代国家经济上获得成功的关键因素。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。而机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置,其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置,并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义。关键词:夹具加工工艺 1.1 国内机床夹具发展历史我国国内的夹具始于20 世纪60 年代,当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂,和面向航空工业的保定向阳机械厂,以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。在当时曾达到全国年产组合夹具元件800 万件的水平。20 世纪80 年代以后,两厂又各自独立开发了适合 NC 机床、加工中心的孔系组合夹具系统,不仅满足了我国国内的需求,还出口到美国等国家。当前我国每年尚需进口不少NC 机床、加工中心,而由国外配套孔系夹具,价格非常昂贵,现大都由国内配套,节约了大量外汇。1.2 国外机床夹具发展历史从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。当前国际上的夹具企业均为中小企业,专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货,而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料,但欧美市场上一套用于加工中心的夹具,通常为机床价格的 1110$到 1115$,而组合夹具的大型基础件尤其昂贵。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势,随着我国加入WTO 和制造业全球一体化的趋势,特别是电子商务的日益发展,其中蕴藏着很大的商机,具有进一步扩大出口良好前景。1.3 国内外机床夹具发展现状国际生产研究协会的统计表明,目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代,以适应市场的需求与竞争。然而,一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具,一般在具有中等生产能力的工厂,里约拥有数千甚至近万套专用夹具;另一方面,在多品种生产的企业中,每隔3~4 年就要更新 50~80%左右专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为10~20%左右。特别是近年来,数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统(FMS)等新加工技术的应用,对机床夹具提出了如下新的要求:(1)能迅速而方便地装备新产品的投产,以缩短生产准备周期,降低生产成本;(2)能装夹一组具有相似性特征的工件;(3)能适用于精密加工的高精度机床夹具;(4)能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具;(5)采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置,以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率;(6)提高机床夹具的标准化程度。2.研究方向现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。2.1 标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准:GB/T2148~T2259-91 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化,有利于夹具的商品化生产,有利于缩短生产准备周期,降低生产总成本。2.2 精密化随着机械产品精度的日益提高,势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多,例如用于精密分度的多齿盘,其分度精度可达±0.1“;用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘,其定心精度为5μ m。2.3 高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间,以提高劳动生产率,减轻工人的劳动强度。3.研究趋势夹具是机械加工不可缺少部件,机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向研究。3.1 高精化高精机床加工精度提高,降低定位误差,提高加工精度对夹具制造精度要求更高高精度夹具定位孔距精度高达±5μ m,夹具支承面垂直度达到0.01mm/300mm,平行度高达 0.01mm/500mm。德国demmeler(戴美乐)公司制造4m长、2m宽孔系列组合焊接夹具平台,其等高误差为±0.03mm;精密平口钳平行度和垂直度5μ m以内;夹具重复安装定位精度高达±5μ m;瑞士EROWA 柔性夹具重复定位精度高达2~5μ m。机床夹具精度已提高到微米级,世界知名夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然,适应不同行业需求和经济性,夹具有不同型号,以及不同档次精度标准供选择。3.2 高效化提高机床生产效率,双面、四面和多件装夹夹具产品越来越多。减少工件安装时间,各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等,快速夹紧功能部件不断推陈出新。新型电控永磁夹具,加紧和松开工件只用1~2 秒,夹具结构简化,为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。缩短机床上安装与调整夹具时间,瑞典3R 夹具仅用1 分钟,即可完成线切割机床夹具安装与校正。采用美国Jergens(杰金斯)公司球锁装夹系统,1 分钟内就能将夹具定位和锁紧机床工作台上,球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具,起到缩短停机时间,提高生产效率作用。3.3 模块、组合化夹具元件模块化是实现组合化基础。利用模块化设计系列化、标准化夹具元件,快速组装成各种夹具,已成为夹具技术开发基点。省工、省时,节材、节能,体现各种先进夹具系统创新之中。模块化设计为夹具计算机辅助设计与组装打下基础,应用CAD 技术,可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库,进行夹具优化设计,为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具切削过程,既能为用户提供正确、合理夹具与元件配套方案,又能积累使用经验,了解市场需求,不断改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作,正着手创建夹具专业技术网站,为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发公共平台,争取实现夹具设计与服务通用化、远程信息化和经营电子商务化。3.4 通用、经济化夹具通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式夹具系统,一次性投资比较大,夹具系统可重组性、可重构性及可扩展性功能强,应用范围广,通用性好,夹具利用率高,收回投资快,才能体现出经济性好。德国demmeler(戴美乐)公司孔系列组合焊接夹具,仅用品种、规格很少配套元件,即能组装成多种多样焊接夹具。元件功能强,使夹具通用性好,元件少而精,配套费用低,经济实用才有推广应用价值。4.结束语机械工业是国民经济的支柱产业,现代机械制造技术是机械工业赖以生存和发展的重要保证。机械制造工艺是制造机械产品的技巧、方法和程序。机械制造中,需要加工顺序、装配工序及检验工序等,使用大量的夹具,可以提高劳动生产率,提高加工精度,减少废品,可以扩大机床的工艺范围,改善操作的劳动条件。因此,夹具是机械制造的一项重要工艺设备。湖北工业大学毕业设计(论文)VI 参考文献 [1] 孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导[M].北京:冶金工业出版社,2010.[2] 张金生等.机械制造工艺与夹具设计指导[M].北京:机械工业出版社,1995.[3] 王启平.机械制造工艺学(第5 版)[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1999.[4] 薛顺源等.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社,2001.[5] 赵良才等.计算机辅助工艺过程设计[M].北京;机械工业出版社,2003.[6] 张亚明.机床夹具的分类与构成[J].科技资讯.2008,[7] 王先逵编著.机械制造工艺学(上下册)[M].北京:清华大学出版社,1989 . 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[10] 赵志修主著.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社,1985 .湖北工业大学毕业设计(论文)VII 本科毕业设计选题报告论文(设计)题目组合机床夹具设计学生姓名王红河专业机械设计制造及其自动化学号 24 指导教师冯云华职称 1.选题目的和意义:(1)保证加工精度采用夹具安装,可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置,工件的位置精度由夹具保证,不受工人技术水平的影响,其加工精度高而且稳定。(2)提高生产率、降低成本用夹具装夹工件,无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧,显著地减少了辅助工时;用夹具装夹工件提高了工件的刚性,因此可加大切削用量;可以使用多件、多工位夹具装夹工件,并采用高效夹紧机构,这些因素均有利于提高劳动生产率。另外,采用夹具后,产品质量稳定,废品率下降,可以安排技术等级较低的工人,明显地降低了生产成本。(3)扩大机床的工艺范围使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围,实现一机多能。例如,在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后,就可以对箱体孔系进行镗削加工;通过专用夹具还可将车床改为拉床使用,以充分发挥通用机床的作用。(4)减轻工人的劳动强度用夹具装夹工件方便、快速,当采用气动、液压等夹紧装置时,可减轻工人的劳动强度。湖北工业大学毕业设计(论文)VIII 2.主要研究内容(含论文提纲):夹具最早出现在18 世纪后期。随着科学技术的不断进步,夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1.机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明,目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代,以适应市场的需求与竞争。然而,一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具,一般在具有中等生产能力的工厂里,约拥有数千甚至近万套专用夹具;另一方面,在多品种生产的企业中,每隔3~4 年就要更新50~80%左右专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为10~20%左右。特别是近年来,数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统(FMS)等新加工技术的应用,对机床夹具提出了如下新的要求: 1)能迅速而方便地装备新产品的投产,以缩短生产准备周期,降低生产成本; 2)能装夹一组具有相似性特征的工件; 3)能适用于精密加工的高精度机床夹具; 4)能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具; 5)采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置,以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率; 6)提高机床夹具的标准化程度。2.现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。(1)标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准:GB/T2148~T2259-91 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化,有利于夹具的商品化生产,有利于缩短生产准备周期,降低生产总成本。(2)精密化随着机械产品精度的日益提高,势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多,例如用于精密分度的多齿盘,其分度精度可达±0.1”;用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘,其定心精度为5μ m。(3)高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间,以提高劳动生产率,减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如,在铣床上使用电动虎钳装夹工件,效率可提高5 倍左右;在车床上使用高速三爪自定心卡盘,可保证卡爪在试验转速为9000r/min 的条件下仍能牢固地夹紧工件,从而使切削速度大幅度提高。目前,除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外,在数控机床上,尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置,充分发挥了数控机床的效率。(4)柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似,它是指机床夹具通过调整、组合等方式,以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有:工序特征、生湖北工业大学毕业设计(论文)IX 3.完成论文(设计)的条件、方法及措施,包括实验设计、调研计划、资料收集、参考文献等内容:(1)查阅资料,收集准备各种即将应用到的资料和材料,掌握常用的夹具设计过程及方法参考文献:
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9、张金生等.机械制造工艺与夹具设计指导[M].北京:机械工业出版社,1995.湖北工业大学毕业设计(论文)X 注:此表前四项由学生填写后交指导教师签署意见,否则不得开题。FIXTURE Mechanical manufacturing process to fix the processing object, occupy the correct position to make, to accept the construction or testing device.Also known as the fixture.Broadly speaking, in the process of any process, used to rapidly, conveniently, safe piece of equipment installed, can be called the fixture.Such as welding, inspection jig, fixture, machine tool fixture.The fixture is most common, often referred to as the fixture.In machining a workpiece on a machine tool, in order to make the surface of the workpiece to achieve drawing size, geometry and other surface the mutual positioning accuracy and other technical requirements, must be installed before processing the workpiece(positioning), to(clamping).Fixture positioning element(usually 4.论文(设计)的进程安排: 1 熟悉课题和查找相关资料,完成开题报告初稿 2 完成工艺规程的各种参数的计算和工艺规程说明书初稿 3 绘制主要零件图 4 撰写论文 5 整理技术文件,并打印学位论文 6 准备答辩 5.指导教师意见及建议:是否同意开题:指导教师签字:年月日湖北工业大学毕业设计(论文)XI by determining the workpiece fixture in the correct position, the clamping device), the knife guide element(determining the tool and workpiece relative position or direction guiding tool), dividing device(so that the workpiece in a mounting can complete multiple station processing, a rotary indexing device and moves in a straight line dividing device two class), a connecting element and a specific folder(clamp base).译文机械制造过程中用来固定加工对象,使之占有正确的位置,以接受施工或检测的装置。又称卡具。从广义上说,在工艺过程中的任何工序,用来迅速、方便、安全地安装工件的装置,都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见,常简称为夹具。在机床上加工工件时,为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求,加工前必须将工件装好(定位)、夹牢(夹紧)。夹具通常由定位元件(确定工件在夹具中的正确位置)、夹紧装置、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置(使工件在一次安装中能完成数个工位的加工,有回转分度装置和直线移动分度装置两类)、连接元件以及夹具体(夹具底座)等组成。参考文献 [1] Machine Tool Metalworking John L.Feirer ,1973.[2] Handbook of Machine Tools Manfred weck ,1984.[3] Haffman E G.Jig and Fixture Design.America, VNR Co.,1980.[4] Boyes W E.Jigs and Fixture.America,SME,1982.
第三篇:夹具设计论文
专用夹具设计 课题 论 文
学
校:合肥财经学院
班 级:
机电一体化2012级
学 生: 刘浏
学号:201213250134
指导教师:王厚民老师
提交日期: 2014 年 10 月 7日
摘要
机械制造过程及检测,检验中,都要使用大量的夹具。夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置,它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。
关键词:专用夹具;立式铣床;槽、斜度;
目录
绪论
1.1课题研究内容
1.2夹具发展现状及发展方向 1.3研究目的及意义 夹具的分类及设计原则
2.1夹具概念
2.3机床夹具的分类
2.3铣床专用夹具设计原则
3.定位方案
3.2加紧方案
3.3对刀方案
3.4夹具体与定位键
4铣槽组合夹具
4.1槽系列组合夹具概念
4.2 组合夹具原件的分类和编号 4.3夹具设计总结
参考文献
1绪 论
1.1本课题研究的内容
本课题主要是根据国内目前的机械制造行业的技术力量,结合现实工作中普通立式铣床在加工多样化的批量产品中所遇到的困难与不足,进行研究、分析,并寻找最优良的铣床专业夹具。
1.2夹具发展现状及发展方向 1.2.1夹具发展现状
夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步,夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。据有关部门统计表明,目前的中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代,以适应市场的需求与竞争。然而,一般企业都仍习惯于大量采用传统的专业夹具,一般在具有中等生产能力的工厂里,约拥有数以千计的专用夹具;另一方面,在多品种生产企业中,每隔2-3年就要更新50%--80%左右的专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为10%--20%左右。特别是近年来,数控机床、加工中心、柔性制造系统(FMS)等新加工技术的应用,对机床夹具提出新的要求:
1、能迅速、方便的促进新产品的投产,以缩短生产周期,降低生产成本;
2、能装夹一组具有相似特征的工件; 3、能适用于精密加工的高精密机床夹具; 1.2.2现代机床夹具发展方向
现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。
(1)标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准:GB/T2148~T2259-91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化,有利于夹具的商品化生产,有利于缩短生产准备周期,降低生产总成本。
(2)精密化 随着机械产品精度的日益提高,势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多,例如用于精密分度的多齿盘,其分度精度可达±0.1";用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘,其定心精度为5μm。
(3)高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间,以提高劳动生产率,减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如,在铣床上使用电动虎钳装夹工件,效率可提高5倍左右;在车床上使用高速三爪自定心卡盘,可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件,从而使切削速度大幅度提高。目前,除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外,在数控机床上,尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置,充分发挥了数控机床的效率。1.3研究的目的及意义
夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置,它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。优良的专用机床夹具在保证工件各项加工精度要求、改善工人劳动条件、提高劳动生产率、降低生产成本、扩大机床工艺范围、有效的安全生产、缩短新产品试制周期等方面有着显著的经济效益。槽类、孔类工件是常见的工程结构,提高槽类、孔类工件铣床夹具设计能力对加工行业具有重要的现实意义。
一个优良的机床专用夹具必须具备以下几个主要特征:(1)保证工件加工精度
对于专用夹具本身来讲,要确保工件的加工精度,首先要正确地选择定位基准、定位方法和定位元件,必要时还需进行精度分析;另外还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响,确保夹具能满足工件的加工精度要求。(2)提高生产效率
专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应,应尽量采用各种快速高效的装夹机构,保证操作简单、方便,缩短加工辅助时间,有效的提高生产效率。(3)工艺性好
专用夹具的结构应力求简单、合理,便于加工、检验、装配及维修等。专用夹具的制造属于单件生产,当最终精度由调整或修配来保证时,夹具应设计成可以调整或修配的结构。夹具的分类及设计原则 2.1夹具概念
在机械制造工业中,为了达到保证产品质量,改善劳动条件,提高劳动生产条件提高劳动生产率及降低劳动成本的目的,在工艺过程中,除机床等设备外,还大量使用着各种工艺装备。它包括:夹具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等。因此,广义的说,夹具是一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。不同的夹具,其结构形式、工作情况、设计原则都不同。但就其数量和在生产中所占的地位来说,应以“机床夹具”为首。所谓机床夹具,就是机床上所使用的一种辅助设备,用它来准确的确定工件与刀具的准确位置,即将工件的定位及加紧,以完成加工所需的相对运动。所以机床夹具是用以使工件准确定位和夹紧的机床附加装置。
2.2机床夹具的分类 2.2.1 机床夹具的分类
机床夹具的种类很多,形状千差万别。为了设计、制造和管理的方便,往往按某一属性进行分类。第一,按夹具的通用特性分类 按这一分类方法,常用的夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。它反映夹具在不同生产类型中的通用特性,因此是选择夹具的主要依据。
(1)通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化,且具有一定通用性的夹具,如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、中心架、电磁吸盘等。其特点是适用性强、不需调整或稍加调整即可装夹一定形状范围内的各种工件。采用这类夹具可缩短生产准备周期,减少夹具品种,从而降低生产成本。其缺点是夹具的加工精度不高,生产率也较低,且较难装夹形状复杂的工件,故适用于单件小批量生产中。
(2)专用夹具 专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强,没有通用性。在产品相对稳定、批量较大的生产中,常用各种专用夹具,可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计制造周期较长,随着现代多品种及中、小批生产的发展,专用夹具在适应性和经济性等方面已产生许多问题。
(3)可调夹具 可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件,只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。可调夹具在多品种、小批量生产中得到广泛应用。
(4)组合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具,并已商品化。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性,可组装成各种夹具,夹 具用毕即可拆卸,留待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期,元件能重复多次使用,并具有可减少专用夹具数量等优点;因此组合夹具在单件、中小批多品种生产和数控加工中,是一种较经济的夹具。
2.3铣床专用夹具的设计原则
(1)由于铣削过程不是连续切削,且加工余量较大,所以不但所需的切削力较大,而且切削力的大小及方向随时都可能在变化,致使在铣削过程中产生振动。因此铣床夹具要有足够的夹紧力,夹具结构要有足够的刚性。
(2)为了提高铣床夹具的刚性,工件待加工的表面应尽量不超出工作台,在确保夹具有足够排屑空间的前提下,尽最降低夹具的高度,一般夹具高与宽之比为 1:1.25。
(3)对于以铸、锻件毛坯面定位的铣夹具,应以毛坯图作为设计夹具的依据,以免对工件毛坯余量尺寸和形状误差、分型面或浇 冒口等问题因考虑不周而影响夹具的合理性和可靠性。拔叉部件铣直槽夹具设计
图3-1所示拔叉零件,要求设计铣槽工序用的铣床夹具。根据工艺规程,在铣槽之前其它各表面均已加工好,本工序的加工要求是:槽宽14H11mm,槽深7mm,槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度公差为0.08mm,槽侧面与E面的距离12 ±0.2mm,槽底面与B面平行。
3.1定位方案 3.1.1六点定位原理
当工件在不受任何条件约束时,其位置是任意的不确定的。设工件为一理想的钢体,并以一个空间直角坐标作为参照来观察钢体的位置变动。由理论力学可知,在空间处于自由状态的钢体,具有六个自由度,即沿着X、Y、Z三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴的转动,如图3-1拔叉零件图所示。用X、Y、Z分别表示沿三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务,就是要限制工件的自由度。在夹具中,用分别适当的与工件接触的六个支撑点,来限制工件六个自由度的原理,称为六点定位原理。
3.1.2应用定位原理几种情况
(1)完全定位
工件的六个自由度全部被限制,它在夹具中只有唯一的位置,称为完全定位。(2)部分定位 工件定位时,并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下,少于六个支撑点的定位称为部分定位。在满足加工要求的前提下,采用部分定位可简化定位装置,在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。
(3)过定位(重复定位)
①一般情况下,应该避免使用过定位。通常,过定位的结果将使工件的定位精度受到影响,定位不确定可使工件(或定位件)产生变形,所以在一般情况下,过定位是应该避免的。
②过定位亦可合理应用 虽然工件在夹具中定位,通常要避免产生“过定位”,但是在某些条件下,合理地采用“过定位”,反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。
3.1.3确定要限制的自由度
按照加工要求,铣通槽时应限制五个自由度,即沿x轴移动的自由度不需要限制,但若在此方向设置一止推支撑,则可起到承受部分铣削力的作用,故可采用完全定位。
3.1.4定位方案选择
有三中定位方案可供选择:
方案I:工件已E面作为主要定位面,用支承板1和短销2(与工件Ф26H7孔配合)限制工件五个自由度,另设置一防转挡销实现六点定位。为了提高工件的装夹刚度,在C处加一辅助支承。方案II:工件以Ф26H7孔作为主要定位基面,用长销3和支承钉4限制工件五个自由度,另设置一防转挡销实现六点定位。在C处也加一支承。
方案III:工件以Ф26H7孔为主要定位基面,用长销3和长条支承板5限制两个自由度,限制工件六个自由度,其中绕z轴转动的自由度被重复限制了,另设置一防挡销。在C处也加一辅助支承。
比较以上三种方案,方案I中工件绕x轴转动的自由度由E面限制,定位基准与设计基准不重合,不利于保证槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度。方案II中虽然定位基准与设计基准重合,槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度要求保证,但这种定位方式不利于工件的夹紧。由于辅助支承是在工件夹紧后才起作用,而施加夹紧力P时,支承钉4的面积太小,工件极易歪斜变形,夹紧也不可靠。方案III中虽是过定位,但若在工件加工工艺方案中,安排Ф26H7孔与E面在一次装夹中加工,使Ф26H7孔与E面有较高的垂直度,则过定位的影响甚小。在对工件施加夹紧力P时,工件的变形也很小,且定位基准与设计基准重合。综上所述,方案III较好。
计算定位误差: 除槽宽14H11由铣刀保证外,本夹具要保证槽侧面与E面的距离及槽的中心平面与Ф25H7孔轴线的垂直度,其它要求未注公差,因此只需计算上述两项加工要求的定位误: 3.2夹紧方案
根据工件夹紧的原则,除施加夹紧力外,还应在靠近加工面处增加一夹紧力,用螺母与开口垫圈夹压在工件圆柱的左端面,而对着支撑板的夹紧机构可采用钩形压板,使结构紧凑,操作方便。3.3对刀方案
加工槽的铣刀需两个方向对刀,故应采用直角对刀块。3.4夹具体与定位键
为保证工件在工作台上安装稳定,应按照夹具体的高宽比不大于1.25的原则确定其宽度,并在两端设置耳座,以便固定。为了使夹具在机床工作台的位置准确及保证槽的中心平面与Ф26H7孔轴线垂直度要求,夹具体底面应设置定位键,定位键的侧面应与长销的轴心线垂直。4 铣槽组合夹具 4.1槽系列组合夹具概念
组合夹具的应用范围十分的广泛。它最适合于品种多、产品变化快、新产品试制和单件小批生产等场合,在批量生产也可以利用组合夹具代替临时短缺的专用夹具,以满足生产要求。用组合夹具元件可以组装成各类机床夹具。数控机床和柔性制造单元的出现,更加推动了组合夹具技术的进步,扩大了组合夹具的应用范围。
使用组合夹具,工件轮廓尺寸在一定范围内不受形状的限制。我国的槽系列组合夹具可以满足普通机械制造厂的大部分零件的加工,其中6mm、8mm槽系列组合夹具主要适用于仪表制造行业的小型零件的加工。适用于各系列组合夹具的工件范围见表4.1。
表4-1 各系列组合夹具的适用范围
组合夹具元件的系列
可加工工件的最大外轮廓尺寸(mm)6mm系列,8mm系列
500×250×250 12mm系列
1500×1000×500 16mm系列
2500×2500×1000 应当指出,由于组合夹具有很大的机动性和灵活性,表4-1中所介绍的可加工工件的最大轮廓尺寸,仅是一般情况下的参考数据,通过熟练的组合技术,可用小尺寸系列的元件组装成更大尺寸工件的组合夹具。此外,不同系列的组合夹具元件还可以通过过渡 元件共同组装在一套组合夹具上,以达到缩小组合夹具尺寸和减轻组合夹具重量的目的。
4.2组合夹具元件的分类和编号
我国目前生产和使用的组合夹具多是槽系列的组合夹具,其元件间以键和键槽定位。用孔和圆销定位的组合夹具称为孔系列组合夹具,目前生产中亦有应用。下面主要介绍槽系列组合夹具元件。
根据连接螺栓直径、支承截面尺寸和定位键槽尺寸,槽系列组合夹具分为三种:
1.16mm槽系列组合夹具,又称大型组合夹具,用“D”表示。2.12mm槽系列组合夹具,又称中型组合夹具,用“Z”表示
3.8mm和6mm槽系列组合夹具,又称小型夹具,用“X”表示。
组合夹具元件的分类,主要根据元件的结构、形状和用途而划分的。按其用途不同,可分为八大类,参见表4.2。另有一类是组合夹具组装工具和辅具。分别用表4-2表示。4.3夹具设计
毛坯为铸造件,且对毛坯的结构工艺有一定的要求,其材料是HT200,生产类型为中批量生产,具体要求如下:
1).铸件的壁厚要均匀,不应有较大的截面变化。2).铸件的选材要合理,以便于铸造。3).要设计合理的起模斜度,便于起模。4).铸件要有圆角,不得出现尖角棱角等。
基面选择是工艺规程设计的重要工作之一。基面选择的正确与合理是加工质质量得到保证,生产率得以提高。6 总结
基于以上工作所建立的基于机床夹具的设计,可以给机床夹具设人员在对夹具进行设计时作为参考,避开繁琐的建模工作,从而大大提高设计人员的工作效率,减少设计人员的工作量和劳动强度,缩短夹具的设计和开发周期,减少夹具设计中的成本费用,加快产品的更新速度。同时应用人机交互方法可以避免不必要的疏忽和错误,能在短时间内寻求最优设计结果,从而加快了设计速度,提高到了设计质量。
由于设计时间有限,该设计中的疏忽和缺陷在所难免,夹具设计中依然存在许多漏洞和不足之处,因此,在以后还需对该设计进行必要的修补和完善工作,望广大同行多多批评、指正。参考文献
[1] 杨 杰.基于WEB的夹具系统设计[J].煤矿机械,2004 [2] 马贤智.夹具与附具标准应用手册[M].北京:机械工业出版社,1996.[3] 许生蛟.组合夹具图册.上册.北京:机械工业出版社,1996,12.[6] [4] 王光斗,王春福.机床夹具设计手册.第三版.上海:上海科学技术出版社,2005 [5] 李德信,任建亭,等.Solid WorksV18基础篇.北京:化学工业出版社,2007
第四篇:夹具设计心得体会
心得体会
两周的课程设计结束了,在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识,也培养了我如何去把握一件事情,如何去做一件事情,又如何完成一件事情。在设计过程中,与同学分工设计,和同学们相互探讨,相互学习,相互监督。学会了合作,学会了宽容,学会了理解。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练,着是我们迈向社会,从事职业工作前一个必不少的过程.”千里之行始于足下”,通过这次课程设计,我深深体会到这句千古名言的真正含义.我今天认真的进行课程设计,学会脚踏实地迈开这一步,就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础.
通过这次夹具设计,本人在多方面都有所提高。通过这次夹具设计,综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次输出轴夹具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力,巩固与扩充了输出轴夹具设计等课程所学的内容,掌握输出轴夹具设计的方法和步骤,掌握输出轴夹具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性,怎样确定工艺方案,了解了夹具的基本结构,提高了计算能力,绘图能力,熟悉了规范和标准,同时各科相关的课程都有了全面的复习,独立思考的能力也有了提高。
在这次设计过程中,体现出自己单独设计夹具的能力以及综合运用知识的能力,体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情,从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节,从而加以弥补。在此感谢我们的老师.,老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样.这次模具设计的每个实验细节和每个数据,都离不开老师您的细心指导。
同时感谢对我帮助过的同学们,谢谢你们对我的帮助和支持,让我感受到同学的友谊。
由于本人的设计能力有限,在设计过程中难免出现错误,恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正,本人将万分感谢。
十、设计心得
本次的《机械制造工艺》课程设计让我又重新温习了书本上的内容,我明白了不论什么时候不管干什么事总是离不开书本,不管什么时候从书上我们总可以找得到我们想要的东西。书上的东西永远是基础的,而基础正是向更深的领域迈进,没有这个基础我们永远都不会享受到成功的喜悦。这次的设计我基本上是满意的,因为这是我和本组同学共同完成的这次设计。在此之前我总是莫名其妙感到茫然,不知道从何下手。或者是产生了干脆抄袭别人的想法,但是这一次彭老师制定的这个计划,每个星期都要询问我们的进度,这样子我感觉从一定程度上避免了同学不自己动脑的坏习惯,虽然杜绝不掉,但是我相信经过这次的课程设计后会有更多的同学愿意自主的完成自己的作业和老师分给他们的任务。而不再愿意抄袭别人的,至少我不会了。通过这次的课程设计使我明白了一个良好的设计思路往往可以省掉一大半的时间,所以我感觉今后不论设计什么,一定要在设计思路上下工夫,哪怕前期很慢很慢,但是一旦有了思路那么后期的制作就会势如破竹,会节省很大一部分的时间的。所以我建议同学们以后一定要在这方面下工夫。还有在绘制各种零件图或毛坯图的时候,一定要细心不能马虎一点,因为这些图都比较烦琐,所以必须一步一步来,不可贪图方便。
本次的课程设计,老师要求得很严格,但是老师为了辅导我们不懂的问题不厌其烦的把我们不懂的问题讲了一遍又一遍,真的很感谢老师为我们这么的尽心和尽责。我们一定不会辜负老师的期望,一定会努力的学好每一门知识,不能有骄傲和自满的情绪。更加努力的完善和充实自己,为自己的美好明天努力奋斗。
在最后仍然要再次谢谢老师对我们辛勤的辅导,我们一定不会辜负您的期望,请您放心。
老师您辛苦了!谢谢您!
第五篇:夹具设计课程设计任务书
机械制造工艺学课程设计
夹具设计任务书
一、题目:轴套类零件锥面槽加工工序专用机床夹具设计
二、应提交的内容:
1、夹具装配总图
夹具装配总图应能够清楚地表示夹具的工作原理和结构,各元件之间的相互位置关系和外轮廓尺寸。基本步骤如下:
a、参考草图,设计布局。先用双点划线勾出工件轮廓; b、依定位元件、导向元件、夹紧装置、分度装置、其它机构及夹具体的顺序画出夹具结构;
c、标出尺寸、公差及技术要求。
2、夹具零件图
绘制所有非标准零件。
3、课程设计说明书
设计说明书包括: a、目录
b、设计任务书 c、前言 d、设计思想及不同方案的比较
e、零件加工工艺规程,精确到每次走刀的加工余量
0.01f、根据所确定的工艺方案,分析30.01尺寸公差的合理性
g、定位分析与定位误差计算,定位误差分析内容:1)分析槽深度尺寸的0.015定位误差(径向+轴向);2)技术要求槽中心线穿过500.015圆柱轴心,试分析该位置要求的定位误差。
h、对刀装置设计 i、分度装置设计
j、夹紧机构设计及夹紧力计算 k、夹具操作动作说明 l、设计心得体会 m、参考文献
三、原始资料及要求
1、生产纲领:年产5000件;
2、零件图(见下图)
3、每次加工一个零件。所有表面均为加工表面。开槽工序在所有其它表面的加工完成之后。
图1:零件图
说明:
1、回转轴套类零件。锥面上均布3个槽。
2、锥面可以按照120º顶角加工,槽亦做相应处理。
3、考虑到加工成本,图中所有
公差、粗糙度要求在实际加工中可不必满足。