【正文】 典型零件的加工工藝規(guī)程及其夾具設(shè)計是在學(xué)完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行課程設(shè)計之后的下一個教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位 ,夾緊以及工藝路線安排 ,工藝尺寸確定等問題 ,并設(shè)計出專用夾具 ,保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論 ,又要注意生產(chǎn)實踐的需要 ,只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合 ,才能很好的完成本次設(shè)計。 機床夾具介紹 夾具最早出現(xiàn)在 1787 年 ,至今經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。第一階段表現(xiàn)為夾具與人的結(jié)合。在工業(yè)發(fā)展初期。機械制造的精度較低 ,機械產(chǎn)品工件的制造質(zhì)量主要依賴勞動者個人的經(jīng)驗和手藝 ,而夾具僅僅作為加工工藝過程中的一種輔助工具 。第二階段是隨著機床、汽車、飛機等制造業(yè)的發(fā)展 ,夾具的門類才逐步發(fā)展齊全。夾具的定位、夾緊、導(dǎo)向 (或?qū)Φ?)元件的結(jié)構(gòu)也日趨完善 ,逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)的主要工藝裝備之一 。第三階段 ,即近代由于世界科學(xué)技術(shù)的進步及社會生產(chǎn)力的迅速提高 ,夾具在系統(tǒng)中占據(jù)相當(dāng)重要的地位。這一階段的主要特征表現(xiàn)為夾具與機床的緊密結(jié)合 [3]。 夾具的現(xiàn)狀及生產(chǎn)對其提出新的要求 現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代 ,以適應(yīng)市場激烈競爭 ,企業(yè)中多品種生產(chǎn)的工件已占工件種類數(shù)的 85%左右。然而目前 ,一般企業(yè)習(xí)慣與采用傳統(tǒng)的專 用夾具 ,在一個具有大批量生產(chǎn)的能力工廠中約擁有 13000~15000 套專用夾具。另一方面 ,在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中 ,約隔 4 年就要更新 80%左右的專用夾具 ,而夾具的實際磨損量只有 15%左右 ,特別最近年來柔性制造系統(tǒng) (FMS)、數(shù)控機床(NC),加工中心 (MC)和成組加工 (GT)等新技術(shù)被應(yīng)用和推廣 ,使中小批生產(chǎn)的生產(chǎn)率逐 步趨近于大批量生產(chǎn)的水平。 綜上所述 ,現(xiàn)代生產(chǎn)對夾具提出了如下新的要求 : ⑴ 能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期 ⑵ 能裝夾一組相似性特征的工件 ⑶ 適用于精密加工的高精度的機床 ⑷ 適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型技術(shù) ⑸ 采用液壓汞站等為動力源的高效夾緊裝置 ,進一步提高勞動生產(chǎn)率 現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標(biāo)準(zhǔn)化等四個方面。 ⑴ 精密化 隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高 ,勢必也相應(yīng)提高對其精度要求。精密化夾具的結(jié) 構(gòu)類型很多 ,例如用于精密分度的多齒盤 ,其分度可達正負(fù) ,用于精密車削的高精度三爪卡盤 ,其定心精度為 5um,又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具 ,工件的圓讀可達 ~。 ⑵ 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的機動時的和輔助時的 ,以提高勞動生產(chǎn)率 ,減少工人勞動強度 ,常見的高效化夾具有 :自動化夾具、告訴化夾具、具有夾緊動力模塊的夾具等。例如使用電動虎鉗裝夾工件 ,可使工件效率比普通虎鉗提高了 5 倍左右 。而高速卡盤則可保證卡爪在轉(zhuǎn)速 9000r/min 的條件下能正常夾緊工件 ,使切削速度大幅度提高 。 ⑶ 柔性化 夾具的柔性化與機床的柔性化相似 ,它是通過調(diào)組合等方式 ,以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有 :工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等 ,具有柔性化特征的新型夾具種類主要有 :組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊夾具、數(shù) 控夾具等 ,在較長時間內(nèi) ,夾具的柔性化趨向?qū)⑹菉A具發(fā)展的主要方向。 ⑷ 標(biāo)準(zhǔn)化 夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面 ,在制造典型夾具 ,結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上 ,首先進行夾具元件和部件的通用化 ,建立典型尺寸系列或變型 ,以減少功能用途相近的夾具元件和不見的形成 :舍棄一些功 能低劣的結(jié)構(gòu) ,通用化方法包括 :夾具、部件、元件、毛呸和材料的通用化夾具的標(biāo)準(zhǔn)化階段是通用化的深入并為工作圖的審查創(chuàng)造了良好的條件。目前 ,我國已有夾具零件、部件的國家標(biāo)準(zhǔn) :GB2148~224980,GB2262~226980 以及通用夾具標(biāo)準(zhǔn) ,組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化也是夾具柔性化高效化的基礎(chǔ) ,作為發(fā)展趨勢 ,這類夾具的標(biāo)準(zhǔn)化 ,有利于夾具的專業(yè)化生產(chǎn)和有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期 ,降低生產(chǎn)總成本 [8]。 第二章 機床夾具的定位及夾緊 概述 在機械制造中 ,用以裝夾工件 (和引導(dǎo)刀具 )的裝置 ,稱為夾 具。它是用來固定加工對象 ,使之占有正確位置 ,接受施工或檢測的裝置。 機床夾具的概念 在機械加工過程中 ,為了保證加工精度 ,首先要使工件在機床上占有正確的位置 ,確定工件在機床上或夾具中占有正確的位置的過程 ,稱為工件的定位。定位后將其固定 ,使其在加工過程中始終保持定位位置不變的操作稱為夾緊。工件在機床或夾具上定位、夾緊的過程稱為工件的裝夾。用以裝夾工件的裝置稱為機床夾具 ,簡稱夾具。 機床夾具的組成 ⑴ 機床夾具的基本組成部分 ① 定位裝置 該裝置由定位元件組合而成 ,其作用 是確定工件在夾具中的正確位置。 ② 夾緊裝置 該裝置的作用是將工件壓緊夾牢 ,并保證工件在加工的過程中正確位置不變。 ③ 夾具體 夾具體是夾具的基本骨架 ,通過它將夾具所有的元件構(gòu)成一個整體。 ⑵ 機床夾具的其他特殊元件或裝置 ①連接元件 根據(jù)機床的特點 ,夾具在機床上的安裝連接常有兩種形式。一種是安裝在機床工作臺上 ,另一種是安裝在機床主軸上。連接元件用以確定夾具本身在機床上的位置。如機床夾具所使用的過渡盤 ,銑床夾具所使用的定向鍵等 ,都是連接元件。 ②對刀元件 常用在普通銑 床夾具中 ,用對刀快調(diào)整銑刀加工前的位置。對刀時 ,銑刀不與對刀快直接接觸 ,而用塞尺進行檢查 ,以免碰傷銑刀的切削刃和對刀快工作表面。 ③導(dǎo)向元件 常用在鉆床、鏜床夾具中 ,用鉆套和鏜套引導(dǎo)刀具加工中的正確位置。 ④其他元件或裝置 根據(jù)加工需要 ,有些夾具還分別采用分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、平衡塊等。這些元件或裝置需要專門設(shè)計 [11]。 機床夾具的分類 根據(jù)機床夾具的通用化程度 ,可將夾具氛圍以下幾種 : ⑴ 通用夾具 可加工一定范圍內(nèi)不同工價的夾具為通用夾具 ,如車床上 的三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤 。銑床上的平口虎鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等。它們有很大的通用性 ,無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用于裝夾不同的工件。這類夾具一般已標(biāo)準(zhǔn)化 ,由專業(yè)工廠生產(chǎn) ,作為機床附件供應(yīng)給用戶。 由于使用通用夾具夾緊工件比較費時 ,操作復(fù)雜 ,生產(chǎn)效率低 ,且較難裝夾形狀復(fù)雜的工件 ,故通用夾具主要用于單件小批生產(chǎn) ,在產(chǎn)品固定的大批量生產(chǎn)中很少使用通用夾具 ,而使用效率較高的專用夾具。 ⑵ 專用夾具 專用夾具是針對某一種工件的某道工序?qū)ｉT設(shè)計的夾具。所以結(jié)構(gòu)緊湊 ,操作迅速方便。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自 行設(shè)計與制造。 專用夾具定位精度高 ,一批工件加工或所得尺寸穩(wěn)定 ,互換性高 ,并且可以減輕勞動強度 ,節(jié)省工時 ,顯著提高效率 ,另外利用專用夾具還可以擴大機床的工藝范圍。但專用夾具是為滿足某個工件某道工序的加工需要而專門設(shè)計的 ,所以它的適用范圍較窄。此 外、專用夾具的設(shè)計制造周期較長。當(dāng)產(chǎn)品更換時 ,往往因無法再使用而報廢 ,因此 ,專用夾具主要適用于產(chǎn)品品種相對穩(wěn)定的大批大量生產(chǎn)。 ⑶ 成組夾具 根據(jù)成組技術(shù)原來技術(shù)的用于成組加工的夾具。這種夾具的特點是 ,在通用的夾具體上 ,只需對夾具的部分元件稍加調(diào)整或更換 ,即可 用于組內(nèi)的不同工件的加工。 ⑷ 組合夾具 組合夾具是由可循環(huán)使用的標(biāo)準(zhǔn)夾具零件部件組裝成易于聯(lián)結(jié)和拆卸的夾具。它在使用上具有專用夾具的優(yōu)點 ,而當(dāng)產(chǎn)品更換時 ,不存在夾具“報廢”問題。因為它可以拆開 ,其元件可清洗入庫 ,留待組裝新的夾具。因此 ,組合夾具很適合于新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)使用。由于組合夾具還具有縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期 ,減少專用夾具種類、數(shù)量和存放面積等優(yōu)點 ,特別適用于新產(chǎn)品的試制和多品種小批量生產(chǎn)。 ⑸ 隨行夾具 隨行夾具為自動線上使用的一種夾具。自動線夾具基本上分為兩類 :一類為固定式夾具 ,它與 一般專用夾具相似 。一類為隨行夾具 ,她除了具有一般夾具所擔(dān)負(fù)的裝夾任務(wù)外 ,還擔(dān)負(fù)自動線輸送工件的任務(wù)。所以 ,它是跟隨被加工工件沿著自動線從一個工位移到下一個工位的 ,故稱為隨行夾具。 除了上述分類外 ,夾具還可以按照動力來源不同分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具及自夾緊夾具等 ,按工種還可以分為車床夾具、銑床夾具、磨床夾具、鉆床夾具等 [3]。 機床夾具在機械加工中的作用 夾具是機械加工中的一種工藝裝備 ,它在生產(chǎn)中起的作用很大 ,所以在機械加工中的應(yīng)用十分廣泛。歸納起來有以 下幾個方面的作用 : ⑴ 保證工件的加工精度 由于采用夾具安裝 ,