【正文】 撥叉夾具機(jī)械的設(shè)計(jì)方案第1章 緒論隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，其產(chǎn)品型號越來越多，質(zhì)量要求越來越高，更新周期越來越短，使機(jī)械制造工程飛速的發(fā)展。在機(jī)械加工過程中，夾具占有非常重要的地位。它可靠地保證了工件的加工精度，提高了加工效率，減輕了勞動的強(qiáng)度。夾具的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)深入生產(chǎn)實(shí)際，對工件的圖紙、工藝文件，生產(chǎn)綱領(lǐng)等分析，精心調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，制訂出合理的設(shè)計(jì)方案[1]。機(jī)械加工必須保證零件的加工質(zhì)量，達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)要求，同時還應(yīng)該具有較高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。因此，機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)就是一項(xiàng)重要的工作。它要求設(shè)計(jì)者必須具有豐富的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和廣博的機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)理論知識。在指定工藝規(guī)程時，應(yīng)根據(jù)零件的產(chǎn)量和現(xiàn)有的設(shè)備條件，綜合考慮加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的要求，經(jīng)過反復(fù)分析比較，確定最優(yōu)方案。 夾具設(shè)計(jì)的意義零件在工藝規(guī)程制定之后就要按工藝規(guī)程順序進(jìn)行加工。加工中除了需要機(jī)床、刀具、量具之外，成批生產(chǎn)時還要用機(jī)床夾具。他們是機(jī)床和工件之間的連接裝置，使工件相對于機(jī)床或刀具獲得正確的位置，機(jī)床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度，所以機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是裝備設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要的工作，是加工過程中最活躍的因素之一[2]。因此，好的夾具設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品生產(chǎn)在保證精度的前提下提高效率，降低成本。在當(dāng)今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化要求下，滿足企業(yè)對夾具的設(shè)計(jì)制造的更高要求。CA6140車床撥叉銑、鉆等工序使用的專用夾具設(shè)計(jì)應(yīng)針對加工零件，應(yīng)達(dá)到結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡便、生產(chǎn)率高。所以對CA6140車床撥叉加工工藝及夾具設(shè)計(jì)，不但是我們對大學(xué)所學(xué)的知識的一個整合，而且是對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)方面的一次訓(xùn)練。 夾具設(shè)計(jì)研究概述 夾具的定義夾具是一種裝夾工件的一種工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過程的切削加工，熱處理裝配，焊接和檢測等工藝過程中。 在金屬切削機(jī)床工件是使用的夾具稱為機(jī)床夾具，在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)床夾具不可缺少。它直接影響著加工的精度，勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，故機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)在企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造以及生產(chǎn)技術(shù)裝備中占有極其主要的地位。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的技術(shù)工件[3]。 夾具發(fā)展概況隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。改革開放以來，機(jī)械工業(yè)充分利用國內(nèi)外兩方面技術(shù)資源，有計(jì)劃的進(jìn)行企業(yè)的技術(shù)改造，引導(dǎo)企業(yè)走依靠科技進(jìn)步的道路，使制造技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益有了很大的提高，為繁榮國內(nèi)市場，擴(kuò)大出口創(chuàng)匯，推動國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起了重要作用。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(jī)械制造的精度較低，機(jī)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(yàn)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(jī)床、汽車、飛機(jī)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叮┰慕Y(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(jìn)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(jī)床的緊密結(jié)合。我國的機(jī)械制造業(yè)經(jīng)過50多年，特別是近20年的發(fā)展，已形成了品種繁多、門類齊、布局合理的機(jī)械制造工業(yè)體系。許多科研院所、大專院校和企業(yè)研制出了一大批成套技術(shù)裝備和多種高精尖產(chǎn)品，有些已接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平?，F(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展為了適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)向高、精，尖方向發(fā)展的需要和多品種、中小批生產(chǎn)的特點(diǎn)，機(jī)床夾具的主要發(fā)展方向表現(xiàn)為精密化[4]。目前中國制造業(yè)發(fā)展迅猛，以前的我國制造業(yè)普遍使用剛性專機(jī)加工各種各樣的零部件，導(dǎo)致改型和生產(chǎn)個零部件周期較長。隨著我國制造業(yè)發(fā)展和各種各種零件的需求與日俱增，加工設(shè)備和工藝也向著柔性化的方向轉(zhuǎn)變。 目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動線配置相應(yīng)的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向，使機(jī)械產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，品種型號越來越多．質(zhì)量越來越高，更新周期越來越短[5]。 夾具設(shè)計(jì)要解決的主要問題夾具設(shè)計(jì)最關(guān)鍵是要求對工件定位正確，且滿足定位精度要求。首先得了解影響定位精度的因素，然后采取措施解決具體的問題。如定位基準(zhǔn)與定位元件的配合狀況和影響定位精度，那么可以提高夾具的制造精度，減小配合間隙就能提高夾具在機(jī)床上的定位精度。除此之外，選擇夾具的類型與結(jié)構(gòu)型式必須與零件生產(chǎn)批量大小相適應(yīng)，夾具結(jié)構(gòu)與零部件應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度，從而保證夾具操作方便、夾緊可靠、使用安全、并有合理的裝卸空間[6]。 夾具的功能機(jī)床夾具的主要功能是定位和加緊。定位是確定工件在夾具中占有正確位置的過程。通過工件定位基準(zhǔn)面與夾具定位元件的定位面接觸或配合實(shí)現(xiàn)的，而夾緊則是工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。機(jī)床夾具的特殊功能是對刀和導(dǎo)向，通過調(diào)整工件切削刃相對工件或夾具的正確位置。而導(dǎo)向則是如鉆床夾具中的鉆模板和鉆套，能迅速的確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進(jìn)行鉆削。機(jī)床夾具能夠降低對操作工人的技術(shù)要求和工人的勞動強(qiáng)度。由于多數(shù)專用夾具的夾緊裝置只需廠人操縱按鈕、手柄即可實(shí)現(xiàn)對工件的夾緊，這在很大程度上減少了工人找正和調(diào)整工件的時間與難度[7]。 夾具組成 夾具的基本組成部分雖然各類機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)有所不同但按主要功能加以分析。機(jī)床夾具的基本組成部分是定位元件，夾緊裝置和夾具體三個部分，這也好似夾具體的主要內(nèi)容。定位元件是夾具的主要功能元件之一 ，通常當(dāng)工件定位基準(zhǔn)面的形狀確定后，定位元件的結(jié)構(gòu)也就確定了。夾緊裝置也是夾具的主要元件之一，一般鉸鏈壓板、螺釘、夾緊裝置等。通常夾具作為鑄件的結(jié)構(gòu)、鍛件結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)，形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座等多種定位元件，夾緊裝置等分布在夾具體不同的位置上。 夾具的其他組成部分1． 連接元件根據(jù)機(jī)床的工作特點(diǎn)，夾具在機(jī)床上的安裝。連接常有的兩種方式：一種是安裝在機(jī)床工作臺上，另一種是安裝在機(jī)床主軸上，連接元件用于確定夾具本身在機(jī)床上的位置。2． 對刀與導(dǎo)向裝置對刀裝置常見在銑床夾具中，用以對刀塊。調(diào)銑刀對刀前的位置，對刀時，銑刀不能與對刀塊直接相連，以免碰傷銑刀的切削刃和對刀塊工作表面。導(dǎo)向裝置鉆模板、鉆套、鏜模的鏜模支架。鏜套，它們能確定刀具的位置，并引導(dǎo)刀具進(jìn)行切削。3． 其他元件和裝置根據(jù)加工的需要，有些夾具分別采用分度裝夾，靠模裝置上下料加工工藝機(jī)器人等[8]。 夾具的分類 按夾具的通用特性分類這是一種基本的分類方法，主要反應(yīng)夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性，故也是選擇夾具主要依據(jù)。目前，我國常用的夾具有通用夾具、專用夾具和自動化生產(chǎn)夾具等五大類。 按夾具使用的機(jī)床分類這是專用夾具設(shè)計(jì)使用的分類方法，如車床、銑床、刨床、鉆床、數(shù)控車床等夾具，如圖11,12,13所示： 圖11 鉆床夾具 圖12 銑床夾具圖13 工裝夾具設(shè)計(jì)專用夾具時機(jī)床的類別、組別、型別主要參數(shù)均以確定。它們不同點(diǎn)是機(jī)床切削成型運(yùn)動不同、故夾具與機(jī)床的連接方式不同它們的加工精度要求也各不相同[9]。 夾具使用優(yōu)點(diǎn)夾具的使用一般包括兩個過程，其一是夾具本身在機(jī)床上的安裝和調(diào)整，其二是被加工工件在夾具中的安裝。加工過程中，工件與刀具的相對位置容易得到保證，并且不受各種主觀因素的影響，因而工件的加工精度穩(wěn)定可靠。1． 所保證加工精度用夾具裝夾工件時工件相對刀具及機(jī)床的位置由夾具保證不受工人技術(shù)的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。2． 提高勞動生產(chǎn)率 使用夾具裝夾工件方便、快速工件不需劃線找正，可顯著的減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率，工件在夾具裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切削用量，提高勞動生產(chǎn)率，可使用多工位夾具，并可采用高小夾緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率。3． 能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍4． 能降低成本在批量生產(chǎn)后使用夾具后，由于勞動生產(chǎn)率的提高，使用技術(shù)等級較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯的降低了成本夾具制造成本分?jǐn)傇谝慌ぜ?，沒個工件制造的成本是極少的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于由于提高勞動生產(chǎn)率而降低的成本，元件批量越大使用夾具所取得的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)就越大。5． 改善工人的勞動條件 用夾具裝夾工件方便、省力、安全[10]。 夾具設(shè)計(jì)要求 夾具設(shè)計(jì)基本要求設(shè)計(jì)夾具時，應(yīng)滿足下列四項(xiàng)基本要求：1． 保證工件的加工精度。2． 保證工人的造作安全。3． 達(dá)到加工的造作生產(chǎn)率要求。4． 滿足夾具一定的使用壽命和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。 生產(chǎn)對其提出的新要求現(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，現(xiàn)代生產(chǎn)對夾具提出了如下新的要求：1． 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。2． 能裝夾一組相似性特征的工件。3． 用于精密加工的高精度的機(jī)床。4． 適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型技術(shù)。5． 采用液壓汞站等為動力源的高效夾緊裝置，進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率[11]。 夾具設(shè)計(jì)特點(diǎn) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)與其他裝備設(shè)計(jì)比較有較大的差別，主要表現(xiàn)在以下五個方面：1． 要有較短的設(shè)計(jì)和制造周期，一般沒有條件對夾具進(jìn)行原理性實(shí)驗(yàn)和復(fù)雜的計(jì)算工作