車床組合夾具的設(shè)計(jì)
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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯
系 別： 機(jī)電信息系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
外文出處： Int J Adv Manuf Technol
附 件： 1. 原文； 2. 譯文
2013年03月
一種自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)方法
塞西爾
美國，拉斯克魯塞斯，新墨西哥州立大學(xué)，工業(yè)工程系，虛擬企業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室（VEEL）
本文描述了一種新的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)方法。對(duì)于一個(gè)給定的工件，這種夾具設(shè)計(jì)方法包含了識(shí)別加緊表面和夾緊位置點(diǎn)。通過使用一種定位設(shè)計(jì)方法去夾緊和支撐工件，并且當(dāng)機(jī)器正在運(yùn)行的時(shí)候，可以根據(jù)刀具來正確定位工件。該論文還給出了自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟。幾何推理技術(shù)被用來確定可行的夾緊面和位置。要識(shí)別所完成工件和定位點(diǎn)就還需要一些輸入量包括CAD模型的技術(shù)要求、特征。
關(guān)鍵詞：夾緊；夾具設(shè)計(jì)
1.動(dòng)機(jī)和目標(biāo)
夾具設(shè)計(jì)是連接設(shè)計(jì)與制造的一項(xiàng)重要任務(wù)。自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)開發(fā)（夾具CAD）是下一代制造系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的關(guān)鍵。在這篇論文里，討論了一種夾具設(shè)計(jì)的方法，這種方法有利于在目前環(huán)境下夾具設(shè)計(jì)的自動(dòng)化。
夾具設(shè)計(jì)方法的研究已成為國內(nèi)多家科研工作的重點(diǎn)。作者周在[1]中對(duì)工件的穩(wěn)定和總需求約束了雙重標(biāo)準(zhǔn)，突出重點(diǎn)的工作。在夾具設(shè)計(jì)中廣泛地運(yùn)用了人工智能（AI）以及專家系統(tǒng)。部分CAD模型幾何信息也被用于夾具設(shè)計(jì)。Bidanda [4]描述了一個(gè)基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，以確定回轉(zhuǎn)體零件的定位和夾緊。夾緊機(jī)制同時(shí)用于執(zhí)行定位和夾緊功能。其他研究者（如DeVor等，[5,6]）分析了切削力鉆井機(jī)械和建筑模型及其他金屬切削加工?？涤袨榈仍赱2]中定義了裝配約束建模的模塊化與夾具元件之間的空間關(guān)系。一些研究人員采用模塊化夾具設(shè)計(jì)原則，用以生成[2,7-11]，另一些夾具設(shè)計(jì)工作者已經(jīng)報(bào)告了[1,3,9,12-23]?？梢栽赱21,24]中找到夾具設(shè)計(jì)相關(guān)的大量的審查工作。
在第二節(jié)中，對(duì)夾具設(shè)計(jì)任務(wù)中各種步驟進(jìn)行了概述。在第三節(jié)和第四節(jié)中描述了工件的加工過程，要夾緊工件表面，否則將面臨工件的全面自動(dòng)測定。第五節(jié)討論了對(duì)工件的夾緊點(diǎn)的測定。
2.夾具設(shè)計(jì)的整體方法
在本節(jié)中，描述了整體夾緊的設(shè)計(jì)方法。通常對(duì)較理想的位置的那一部分進(jìn)行夾緊，并減低切削力的影響。夾緊的位置和夾具設(shè)計(jì)中定位的位置是高度相關(guān)的。通常，夾緊和定位可以通過同樣的方法來完成。但是，不明白這兩個(gè)是夾具設(shè)計(jì)中不同的方面，則可能導(dǎo)致夾具設(shè)計(jì)的失敗。多數(shù)人的在規(guī)劃過程中首先解決定位問題，這樣可以使開發(fā)的定位與設(shè)計(jì)的定位相契合。不過，整體定位及設(shè)計(jì)方法不在本文討論范圍內(nèi)。
除了零件的設(shè)計(jì)（為此夾具設(shè)計(jì)有待開發(fā)），公差規(guī)格，過程序列，定位點(diǎn)和設(shè)計(jì)等因素外，還應(yīng)投入CAD模型到夾具設(shè)計(jì)方法中。這樣的夾具可以夾緊并支撐定位器。指導(dǎo)使用的主要內(nèi)容應(yīng)盡量不抵制切割或加工過程和其中所涉及的操作。相反，應(yīng)定位夾具，使切削力在正確的方向，這將有助于保持在一個(gè)特定的部分加工操作安全。通過引導(dǎo)對(duì)定位器的切割力量，部分（或工件）被固定，固定定位點(diǎn)，因此不能移動(dòng)的定位器。
在這里討論的夾具的設(shè)計(jì)方法必須在整體夾具設(shè)計(jì)方法的范圍內(nèi)。在此之前進(jìn)行定位器/支撐和夾具設(shè)計(jì)的初步階段，涉及到的分析和識(shí)別的功能、相關(guān)的公差和其他規(guī)范是必要的。根據(jù)初步的評(píng)估和測定，定位/支撐設(shè)計(jì)與夾具設(shè)計(jì)結(jié)果的在此基礎(chǔ)上可以同時(shí)進(jìn)行。本文對(duì)所描述夾具設(shè)計(jì)的方法討論基于定位器/支撐設(shè)計(jì)與先前已經(jīng)確定的假設(shè)（包括適當(dāng)?shù)亩ㄎ缓椭С譁y定一個(gè)工件的定位，以及識(shí)別和夾具，如V元素的支持面塊，基礎(chǔ)板，定位銷等）。
（1） 夾具設(shè)計(jì)的輸入
輸入包括對(duì)特定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)翼邊模型，公差信息，提取的特征，過程順序和部分在給定的每一個(gè)設(shè)計(jì)的相關(guān)特性的加工方向，面向的位置和定位裝置，以及加工過程中的各種工序，須出示每個(gè)相應(yīng)的功能。
（2） 夾具設(shè)計(jì)的方法
圖一是自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)主要步驟總結(jié)圖。對(duì)這些步驟概述如下：
第一步：設(shè)置配置清單以及相關(guān)的[進(jìn)程_功能]條目。
第二步：確定方向和夾緊力。輸入必要的加工方向向量mdv1，mdv2……mdvn，面對(duì)nvs的支持力，并確定法向量。如果加工方向向下（對(duì)應(yīng)的方向向量[0，0，-1]），和面的支持向量平行于加工方向，那么，夾緊力方向平行向下加工方向[0，0，-1]。如果必需要側(cè)面夾緊并沒有可夾緊的地方，那么在其中放置一個(gè)夾具夾緊下調(diào)，然后邊鉗方向計(jì)算如下。讓sv和tv輔助常規(guī)的向量代替次要的和三級(jí)定位孔。然后，使用夾緊機(jī)構(gòu)夾緊一個(gè)方向，例如，av應(yīng)平行于這兩個(gè)法向量，即，正常向量應(yīng)分別與每塊表面的sv和tv向量平行。側(cè)面夾緊面應(yīng)該是一對(duì)分別平行于面sv和tv的平面孔。
第三步：從列表中選出最大有效加工力。這樣能夠有效的平衡各加工力。
第四步：利用計(jì)算出的最高有效加工力，才能確定用來支撐工件加工的面積的夾具尺寸（例如，一個(gè)帶夾子可以作為一個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)使用）。
第五步：確定給定工件的夾緊面。這一步在第四步中所述過。
第六步：該夾具的夾緊面的實(shí)際位置自動(dòng)在第5節(jié)中確定?？紤]接下來的步驟并返回第一步。
3.判斷夾具尺寸
在這項(xiàng)工作中所用到的夾具都來自一個(gè)系列。夾具的原理與圖二相同。在這一節(jié)里，描述了一個(gè)自動(dòng)化夾具。鎖模力所需的有關(guān)螺桿的螺紋裝置大小或保存到位鉗。夾緊力平衡加工工件使工件保持恰當(dāng)?shù)奈恢?。讓鎖模力為W和螺桿直徑為D。各種螺絲夾緊力大小，可以按以下方式確定：最初，極限拉伸強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度）和該夾具的材料（供應(yīng)情況而定）可以從數(shù)據(jù)檢索庫檢索。各種材料有不同的拉伸強(qiáng)度。該夾具材料的選擇，也可直接采用啟發(fā)式規(guī)則進(jìn)行。例如，如果部分材料是低碳鋼，那么鉗材料可低碳鋼或機(jī)器鋼。為了確定設(shè)計(jì)應(yīng)力，抗拉強(qiáng)度值應(yīng)除以安全系數(shù)（如4或5）。根區(qū)的螺絲格A1（如一個(gè)螺絲鉗）可以被確定：[鎖模力/設(shè)計(jì)應(yīng)力]。隨后，螺栓截面全面積可以計(jì)算為等于{格A1 /（65％）}（因?yàn)槁萁z的地方可能會(huì)發(fā)生根切面積約為65％螺栓的總面積）。螺釘?shù)闹睆紻可以被確定等同于（D2的3.14 / 4）。另一項(xiàng)涉及可用于方程有關(guān)的寬度B，高度H和跨度的鉗L的螺絲直徑為D（B，H和L可以為不同的值計(jì)算D）：d2=4/3 BH2/L.
4.判斷夾緊表面
確定夾具經(jīng)常出現(xiàn)的相關(guān)參數(shù)包括了產(chǎn)品的CAD模型，提取的特征信息，特征尺寸，定位面和定位器的選擇?？紤]所有潛在的加緊面，如圖3。最關(guān)鍵的是夾緊表面不應(yīng)重疊或與該面相交，如圖4所示。夾緊面積是與工件表面（或PCF）接觸的是一個(gè)二維輪廓線段組成的（見圖6）。利用線段相交測試，可以測定在給定的光子晶體光纖的任何范圍內(nèi)是否可能有接觸面夾緊面重疊。
夾緊面的確定可以如下所示：
第1步：鑒別平行于二級(jí)和三級(jí)定位面（lf1和lf2）是分別到lf1和tcj最遠(yuǎn)的距離的面。如下所示：（一）鑒別面tci,tcj,使面tci和 tcj平行l(wèi)f1和tcj平行l(wèi)f2。（二）在TCF中列出面對(duì)tci的面。（三）通過檢查所有TCF中面對(duì)tci的面，確定的面對(duì)tci和tcj的面是到lf1和lf2分別最遠(yuǎn)的面，并舍棄所有其他TCF中的面。
第2步：鑒別平行面的位置，除了不相鄰的附加面。最好是選擇一個(gè)不與其他定位面垂直相鄰的面。這一步如下所示：
(a) 考慮TCF列表中的tci面，獲得與每個(gè)tci面垂直或相鄰的面然后，在FCF列表中插入每個(gè)fci面。
(b) 檢查每個(gè)FCI面，并執(zhí)行以下測試：如果FCI是相鄰、垂直于lf1或lf2，然后從列表中舍棄它并插入NTCF列表中。
第3步: 確定加緊面都在有效的加緊面上，如下所述夾緊面：
例1:如果沒有條目在列表NTCF中，就使用TCF中的面并繼續(xù)執(zhí)行步驟4。如果任何面發(fā)現(xiàn)，垂直于第二，第三位置的面孔lf1和lf2，這將要面臨的是下次選擇可行的夾具。在這種情況下，唯一剩下的選擇是重新審視在列表NTCF的面。
例2：如果列表中NTCF條目數(shù)為1時(shí)，可行夾緊面為FCI。與TCI的法向量垂直相鄰的相應(yīng)軸是夾緊軸。
例3：如果在列表NTCF項(xiàng)數(shù)大于1，確定最大的TCI加緊面再進(jìn)行步驟4。
例4：:夾緊力的方向可以是[1，0，0]或[0，1，0]，可以夾緊TCI面的中心位置。
在其他幾何位置可確定使用零件幾何形狀和拓?fù)湫畔?，這在下一節(jié)中描述。
5.判斷夾緊表面上的夾緊點(diǎn)
確定夾緊面后，必須確定實(shí)際夾緊位置。輸入夾具側(cè)面積，沿著[X，Y，Z]和潛在的夾緊面CF方向。容下使用CF幾何獲得夾具側(cè)面積：
第一步是確定一個(gè)箱體的大小，這是用來測試它是否包含在它里面的任何部分。相交測試也可以在前面介紹的方法使用。如果相交測試返回一個(gè)負(fù)的結(jié)果，那么有部分箱體與夾具相交，如圖4所示。如果相交測試返回一個(gè)正的結(jié)果，可以執(zhí)行下列步驟：
1. 劃分成更小的矩形大小條（1 W）夾框輪廓(圖5和圖6)。
2. 執(zhí)行指定與功能配置文件出現(xiàn)在CF面的零件設(shè)計(jì)的相交測試。
3. 沒有功能相交的條形區(qū)域，都是可行夾緊區(qū)域。如果有一個(gè)以上的長方形候選面，矩形配置文件，向中沿軸夾緊CF面點(diǎn)的是夾緊配置文件（夾點(diǎn)）。
如果沒有發(fā)現(xiàn)配置文件，夾具寬度可減少一半，夾具數(shù)可以增加兩個(gè)。使用這些修改過的夾具尺寸，執(zhí)行前面描述的特征相交測試。如果此測試也失敗了，那么可以用相鄰的面作為夾緊面用于執(zhí)行端夾緊。這面可以重復(fù)進(jìn)行PCF和功能相交測試。
5.1試驗(yàn)曲線的交點(diǎn)
輸入需要的二維輪廓P1、P2，使用下列方法可以自動(dòng)確定該配置文件的交集。每一個(gè)輸入的資料組成一個(gè)封閉環(huán)。此配置文件測試的步驟如下：
(T1) 考慮P1線段中的L（i，1）和P2線段中的L（2，j）。
(T2) 采用L（i，1）線段和L（2，j）線段的相交段。如果邊緣相交測試返回一個(gè)正值，那么特征面和潛在面相交。如果它返回一個(gè)負(fù)值，繼續(xù)執(zhí)行步驟3。
（T3）重復(fù)與步驟（T1）相同的部分或者緩慢走過其余P1中的(Li,1)段直到P2中的[(L2, j+1) till j=n–1]段。
(T4) 其余部分邊和P1中的L12、L13到L1n段重復(fù)（T1）和（T2）步驟。
如果特征面與夾緊面重復(fù)，線相交測試將決定該事件。相交的邊可以進(jìn)行自動(dòng)檢測兩個(gè)面是否相互交叉。輸入所需的邊L12{連接 (x1, y1) 和 (x2, y2)}和L34{連接 (x3, y3) 和(x4, y4)}。
L12型方程的可表示為：
F(x,y) =0 （1）
L34型方程的可表示為：
H(x,y) =0 （2）
第一步：使用等式（1）計(jì)算R3 = F(x3, y3)，用X和Y取代X3和Y3；計(jì)算R4 = F(x4, y4)，用X和Y取代X4和Y4。
第二步：如果R3和R4都與0不相等，但R3與R4結(jié)果相同（R1與R2在相同的一邊），則邊L12與L34不相交。如果這樣不滿足條件，那么進(jìn)行第三步。
第三步：使用等式（2）計(jì)算R1 = H(x1, y1)。接著，計(jì)算R2 = G(x2, y2)再進(jìn)行第四步。
第四步：如果R1與R2都不等于0，且R1與R2的結(jié)果相同，那么把R1與R2放在相同的一邊并輸入不相交。如果，這個(gè)也不滿足條件，那么進(jìn)行第五步。
第五步：給定相交線段。這樣就完成了測試?？紤]如圖7所示的一部分樣品。將要生產(chǎn)一個(gè)盲孔。起初，完成定位設(shè)計(jì)。定位器的（或主要定位器）是一個(gè)基盤（放在F4面）和二級(jí)和三級(jí)定位器面臨F6和F5（對(duì)應(yīng)到定位面lf1和lf2在第4節(jié)中討論）。一個(gè)輔助定位器也被使用，這是一個(gè)V型塊（對(duì)F3和F5面輔助定位），如圖8所示。在前面討論的夾具設(shè)計(jì)方法中所述的步驟的基礎(chǔ)上，候選面孔（這是平行的，并在從lf1和lf2最遙遠(yuǎn)的距離）是面對(duì)F3和F5面。沒有面孔，這是平行到定位面，但他們不相鄰。在這種情況下使用的優(yōu)先權(quán)規(guī)則（如步驟3第4步討論），剩余的候選面面對(duì)的是F2面。夾具方向向下的V型塊徑向定位器和其他與對(duì)工件夾緊底面提供所需位置。
根據(jù)第五步選擇夾具的位置。如果沒有功能發(fā)生在面F2上，那么也沒有必要進(jìn)行相交測試確定夾具優(yōu)美加緊。夾具位置應(yīng)遠(yuǎn)離V型定位器（這是輔助定位位置）的夾緊面毗鄰輔助定位面（這確保了更好的快速夾緊）。最終位置和夾具的設(shè)計(jì)如圖8所示。
本文討論的方法，毫不遜色于其他夾具設(shè)計(jì)文獻(xiàn)中討論的方法。本文所討論的方法的獨(dú)特性是零件的夾緊面的幾何形狀，拓?fù)浜凸δ馨l(fā)生了被加工為基礎(chǔ)的系統(tǒng)鑒定。其他方法都沒有利用了定位器的位置，該方法使用定位器在對(duì)持有一級(jí)，二級(jí)和三級(jí)定位器加工的工件。這種方法的另一個(gè)好處是在可行的候選面上確定在面上用夾具面交點(diǎn)測試（如前所述），并迅速和有效地確定潛在的下游過程中可能出現(xiàn)問題，夾緊和加工的功能檢測。
6.總結(jié)
本文在一個(gè)夾具設(shè)計(jì)方法的總體框架之下進(jìn)行了夾具設(shè)計(jì)方面的討論。設(shè)計(jì)定位器，規(guī)范零件設(shè)計(jì)，和其他相關(guān)被用來確定夾緊面和夾緊方向。各種自動(dòng)化步驟也有涉及。
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告
題目：車床組合夾具設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
導(dǎo) 師
2013年3月18日
1.設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展?fàn)顩r：
1.1完成了一篇外文文獻(xiàn)的翻譯
1.2查閱了相關(guān)資料，確定了夾具的設(shè)計(jì)方案
1.2.1已經(jīng)了解夾具的結(jié)構(gòu)及國內(nèi)外相關(guān)研究情況；已經(jīng)了解了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面的基本知識(shí)；已經(jīng)查閱了夾具設(shè)計(jì)方面的相關(guān)資料；掌握了AUTOCAD換畫圖方法；已經(jīng)完成了車床夾具總體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)。
1.2.2夾具設(shè)計(jì)方案
1.2.2.1零件的結(jié)構(gòu)分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，主要車工件上20和14mm孔，如圖所示。
圖1 零件圖
1.2.2.2夾具裝配草圖
圖2 夾具裝配草圖
1.2.3夾具設(shè)計(jì)
夾具主要依據(jù)零件的加工要求來設(shè)計(jì)的。夾具應(yīng)滿足零件加工工序的精度要求、加工生產(chǎn)率要求，并保證操作方便、安全及使用壽命和較低的夾具制造成本。
2.存在問題及解決措施：
2.1首先是AUTOCAD軟件不能很好的使用，因此對(duì)夾具不能進(jìn)行熟練建模，對(duì)夾具的質(zhì)量，以及零件的材料選擇等一系列問題不能解決。
解決措施：下功夫?qū)W習(xí)軟件，并找尋相關(guān)夾具設(shè)計(jì)書籍進(jìn)行學(xué)習(xí)，經(jīng)常性的向?qū)熀拖嚓P(guān)教師請(qǐng)教。
2.2其次是在夾具的設(shè)計(jì)過程中，對(duì)組合件不能正確進(jìn)行選擇，此環(huán)節(jié)感覺不是很理解。
解決措施：查閱相關(guān)書籍，經(jīng)常練習(xí)設(shè)計(jì)軟件，向?qū)熣?qǐng)教學(xué)習(xí)。
3.后期工作安排：
3.1經(jīng)過分析計(jì)算，完整的繪制出組合夾具的零件圖、裝配圖及其組合夾具某些元件的零件圖，能夠更清楚更完善的表達(dá)出所有圖。
3.2根據(jù)所繪制出的各個(gè)圖和之前對(duì)設(shè)計(jì)夾具的分析計(jì)算，撰寫車床組合夾具的說明書。
3.3整理好畢業(yè)設(shè)計(jì)的所有資料，熟悉所有圖及其相關(guān)說明書，準(zhǔn)備終期答辯。
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
注：1）正文：宋體小四號(hào)字，行距20磅，單面打印；其他格式要求與畢業(yè)論文相同。
2）中期報(bào)告由各系集中歸檔保存，不裝訂入冊(cè)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題目：車床組合夾具的設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
導(dǎo) 師
2012年12月20日
1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）
題目背景:
機(jī)械制造離不開金屬切削機(jī)床，而機(jī)床夾具則是保證機(jī)械加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、降低對(duì)工人技術(shù)的過高要求、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化不可或缺的重要工藝裝備之一。機(jī)床夾具被廣泛用于制造業(yè)中，大量專用機(jī)床夾具的使用為大批量生產(chǎn)提供了必要條件。
夾具是工藝裝備的主要組合部分,在機(jī)械制造中占有重要地位。目前,單件、小批量生產(chǎn)正逐漸成為現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)新的生產(chǎn)模式。在這種模式中,要求加工機(jī)床和夾具裝備具有更好的柔性,以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間、降低生產(chǎn)成本,所以,按單一品種設(shè)計(jì)專用夾具的方法已不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的要求,而組合夾具正是適應(yīng)這一生產(chǎn)模式的柔性工裝設(shè)備。它對(duì)縮短工藝裝備的設(shè)計(jì)、制造周期,以及產(chǎn)品換型后對(duì)原有工裝夾具延續(xù)使用起到至關(guān)重要的作用。國外為了適應(yīng)這種生產(chǎn)模式,也把柔性制造系統(tǒng)作為開發(fā)新產(chǎn)品的有效手段,并將其作為機(jī)械制造業(yè)的主要發(fā)展。
研究意義：
組合夾具是一種先進(jìn)的工藝裝備，它是由一套預(yù)先制造好的各種不同的形狀、不同規(guī)格、不同尺寸、具有互換性、高耐磨性和高精度的標(biāo)準(zhǔn)元件組成，其結(jié)構(gòu)靈活多變，適應(yīng)性廣，元件可長期循環(huán)使用。組合夾具的元件精度高、耐磨，并且實(shí)現(xiàn)了完全互換，元件精度一般為IT6-IT7級(jí)。用組合夾具加工的工件，位置精度一般可達(dá)IT8-IT9級(jí)，若精心調(diào)整，可以達(dá)到IT7級(jí)。由于組合夾具有很多優(yōu)點(diǎn)，又特別適用于新產(chǎn)品試制和多品種小批量生產(chǎn)，所以近年來發(fā)展迅速應(yīng)用較廣。組合夾具的主要缺點(diǎn)是體積較大，剛度較差，一次投資多，成本高，這使組合夾具的推廣應(yīng)用受到一定限制。隨著機(jī)械制造業(yè)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)模式逐步被中小批量生產(chǎn)模式所取代，機(jī)械制造系統(tǒng)欲適應(yīng)這種變化需具備較高的柔性。國外己把柔性制造系統(tǒng)(FMS)作為開發(fā)新產(chǎn)品的有效手段，并將其作為機(jī)械制造業(yè)的主要發(fā)展方向。柔性化的著眼點(diǎn)主要在機(jī)床和工裝兩個(gè)方面，組合夾具是工裝柔性化的重點(diǎn)。組合夾具是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化程度很高的工藝裝備，它是由一套預(yù)先制造好的各種不同形狀、不同規(guī)格、不同尺寸、具有完全互換性的標(biāo)準(zhǔn)元件和組合件，按工件的加工要求組裝而成的夾具。它可以拆卸、清洗，并可重新組裝成新的夾具，其應(yīng)用非常普遍，尤其適合于多品種、中小批量的生產(chǎn)。由于組合夾具的平均設(shè)計(jì)和組裝時(shí)間是專用夾具所花時(shí)間的5%-20%，可以認(rèn)為組合夾具就是柔性夾具的代名詞。
一個(gè)優(yōu)良的組合夾具必須滿足下列基本要求：
（1）保證工件的加工精度，穩(wěn)定加工質(zhì)量
保證加工精度的關(guān)鍵，首先在于正確地選定定位基準(zhǔn)、定位方法和定位元件，必要時(shí)還要進(jìn)行定位誤差分析，還要注意夾具中其它零部件的結(jié)構(gòu)對(duì)加工精度的影響，確保組合夾具能滿足工件的加工精度要求。
（2）提高生產(chǎn)效率，降低成本
組合夾具的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，應(yīng)盡量采用各種快速高效的裝夾機(jī)構(gòu)，保證操作方便，縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
（3）良好的強(qiáng)度、剛度和結(jié)構(gòu)工藝性能
組合夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力簡單、合理，便于制造、裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)、維修等，有利于提高組合夾具的制造精度。
（4）操作性能好
組合夾具的操作方便、省力、安全可靠。在客觀條件允許及又經(jīng)濟(jì)適用的前提下，應(yīng)盡可能采用氣動(dòng)、液壓等機(jī)械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。
（5）經(jīng)濟(jì)性好
組合夾具應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，以降低組合夾具的成本。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)組合夾具方案進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，以提高組合夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。
（6）擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍
使用組合夾具可以改變?cè)瓩C(jī)床的用途和使用范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。
（7）排屑順暢
組合夾具中積集切削會(huì)影響到工件的定位精度，切削的熱量使工件和夾具產(chǎn)生熱變形，影響加工精度。清理切削將曾加輔助時(shí)間，降低生產(chǎn)率。因此組合夾具設(shè)計(jì)中要給予排屑問題充分的重視。
國外的研究現(xiàn)狀:
夾具的設(shè)計(jì)包括三個(gè)步驟:設(shè)備規(guī)劃、夾具規(guī)劃和夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。目前,Joneja以及Ferreira等人在進(jìn)行CAPP方面的研究中對(duì)設(shè)備規(guī)劃有詳細(xì)論述。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)(CAFD)就夾具方面也作了一些工作:Chou YC ,Chandru V等人提出的自動(dòng)夾具定位和夾緊的一種方法；De Meter EC提出的利用機(jī)械杠桿原理進(jìn)行定位和夾緊位置選擇的一種算法；Markus A等人提出的針對(duì)棱柱形工件進(jìn)行組合夾具設(shè)計(jì)的基于規(guī)則的系統(tǒng)。目前,關(guān)于工件夾具的自動(dòng)化配置方面的工作,自動(dòng)夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(AFCD)中很少提及。TrappeyAJC等人提出了一個(gè)二維組合夾具元件的配置算法。幾乎所有的AFCD研究者都承認(rèn),在一個(gè)成功的AFCD系統(tǒng)中, 工件的幾何形狀是一個(gè)關(guān)鍵因素。Nnaji B ,Alladin S等人也對(duì)具有復(fù)雜幾何形狀的工件進(jìn)行嘗試研究。然而其結(jié)果也僅僅適用于特定的幾 何體,比如多邊形棱柱。Brost和Goldberg提出了一個(gè)“完整”的算法用來分析多邊形工件的組合夾具設(shè)計(jì)。并開發(fā)出一個(gè)組合夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng),針對(duì)一個(gè)任意存在的工件,能自動(dòng)產(chǎn)生所有可行的夾具設(shè)計(jì)。并且采用力球分析的方法對(duì)產(chǎn)生的方案進(jìn)行優(yōu)化。以后的許多研究者大多借鑒了Brost 和Goldberg的算法。組合夾具在動(dòng)力學(xué)方面的研究也取得了一定的進(jìn)步,Yu and Goldberg的夾具加載規(guī)劃方案是把夾具的加載問題看作基于傳感器的集成問題并給了一個(gè)規(guī)劃算法。Cai等提出了一種指導(dǎo)夾具設(shè)計(jì)的方法,此方法是縮小由于工件表面與夾具安裝誤差所帶來的定位誤差。Hockenberger與DeMter提出的模式是在工件加工期間工件的靜態(tài)分析,這種方法是一種定性分析并且是在抓緊或夾緊物體的最壞的情況下的偏差,這種情況是由于在單位扭球的干涉扭矩。
國內(nèi)的研究現(xiàn)狀:
我國于80年代末開始對(duì)組合夾具元件的設(shè)計(jì)與管理進(jìn)行了研究和開發(fā),在總結(jié)和吸取我國應(yīng)用和發(fā)展槽系夾具經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)代機(jī)械加工特征及夾具的發(fā)展趨勢,研制了新一代孔系組合夾具系統(tǒng)。此系統(tǒng)發(fā)揮了槽系平移可調(diào)性和孔的旋轉(zhuǎn)可調(diào)性的優(yōu)勢,可直接組裝獲得任何直線尺寸和角度尺寸。此系統(tǒng)把大中小三個(gè)系列的元件有機(jī)融為一體,可在一塊多夾具基礎(chǔ)板上,既能組裝單個(gè)大工件夾具,又能組裝多個(gè)中小零件夾具,有利于裝夾具基礎(chǔ)板長期固定在機(jī)床工作臺(tái)上,此系統(tǒng)還設(shè)有孔系和槽系過渡元件,便于實(shí)現(xiàn)孔、槽系夾具元件混合使用。北京工商大學(xué)麻建東和劉璇開發(fā)的組合夾具元件庫,元件庫模塊的核心程序用ObjectARX SDK2. 02工具包開發(fā),界面程序用AUTOCAD 提供的對(duì)話框控制語言DCL (Dialog Control Language)語言開發(fā),在VC + + 6.0下編譯和聯(lián)接,生成的ARX可執(zhí)行程序在AU TOCADR14下直接加載運(yùn)行。元件庫可為使用者提供7類組合夾具元件三維圖形的瀏覽以及交互設(shè)計(jì)功能,并生成三維組合夾具構(gòu)形圖,在CAD環(huán)境中可進(jìn)行修改或刪除山東工業(yè)大學(xué)的徐志剛在“廣義映射原理”的指導(dǎo)下,開發(fā)了支持“top - down”風(fēng)范的夾具設(shè)計(jì)軟件自動(dòng)化系統(tǒng)。吳玉光博士在這個(gè)領(lǐng)域取得了較大的突破。提出孔系基礎(chǔ)板組合夾具設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方法。該方法利用連桿機(jī)構(gòu)原理自動(dòng)確定由直線和圓弧組成定位邊界的零件的全部候選定位方案。并提出定位銷可見錐概念和定位銷轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)的概念,進(jìn)行定位方案的裝卸方便性分析。進(jìn)一步提出瞬心三角形和同向邊的概念,對(duì)工件進(jìn)行可夾緊性分析,確定工件邊界的可夾緊范圍。其理論水平在國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)開拓了新的局面。
2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)一種車床的組合夾具，加工零件為三通接頭，對(duì)其進(jìn)行車孔。同時(shí)，設(shè)計(jì)出來的車床組合夾具可以經(jīng)過簡單拆卸、調(diào)整，能夠加工同一系列不同大小的三通接頭。
擬采用的研究方案：定位裝置采用兩個(gè)大小不一的定位塊，組合成類似于V形塊，夾緊裝置采用擋鐵和三個(gè)長螺釘?shù)慕M合裝置。由于加工的工件為90度的三通接頭，因此，要進(jìn)行所有管內(nèi)內(nèi)孔的加工，一次加工是無法完成，需要兩次裝夾兩次加工過程。而這樣的設(shè)計(jì)方案減少了夾緊元件的頻繁拆換，節(jié)省了時(shí)間。
研究方法： 1）繪制零件圖，認(rèn)真分析、研究零件圖及其加工工藝，根據(jù)要求選用孔 系組合夾具。
2）確定切削用量及參數(shù)要求，進(jìn)行組合夾具的定位、夾緊、支承、基礎(chǔ) 板部件設(shè)計(jì)。
3）繪制組合夾具裝配圖、繪制組合夾具重要部件的零件圖
3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作
課題研究的重點(diǎn)：
夾具設(shè)計(jì)本質(zhì)上是一種經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，且夾具分類比較多，夾具參數(shù)比較復(fù)雜，夾具設(shè)計(jì)和工件形狀、加工條件、加工工藝等很多因素有關(guān)。組合夾具的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)所要加工的零件進(jìn)行夾緊、定位等部件的設(shè)計(jì)，使之能適應(yīng)系列化零件的合理裝夾。
課題研究的難點(diǎn)：
a、異型零件的工藝分析，對(duì)零件的工藝分析要求對(duì)該零件有相當(dāng)熟悉的了解，由于條件有限使得對(duì)零件不熟悉，可能導(dǎo)致工藝分析不到位。
b、組合夾具的設(shè)計(jì)，目前組合夾具的設(shè)計(jì)跟個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)有直接關(guān)系，所以本課題的設(shè)計(jì)可能不夠成熟。
前期已經(jīng)開展的工作：
查閱有關(guān)組合夾具資料，了解國內(nèi)外組合夾具的發(fā)展及其新技術(shù)，積極與導(dǎo)師進(jìn)行交流，確定研究方案及其研究方法。
4.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫）
（1）分析題目，做好開題報(bào)告，準(zhǔn)備好開題答辯。（1周）
（2）根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容的要求，查閱相關(guān)資料，明確設(shè)計(jì)方向，對(duì)存在的疑問咨詢指導(dǎo)老師。（2～5周）
（3）檢查、閱讀及完善設(shè)計(jì)內(nèi)容準(zhǔn)備中期答辯。（6周）
（4）進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，包括：相關(guān)方面的計(jì)算、確定參數(shù)，繪制相關(guān)圖紙并建立圖庫，對(duì)資料進(jìn)行整理。（7～11周）
（5）對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行整理，與老師進(jìn)行討論修改，校核定稿。（12～13周）
（6）審查、閱讀設(shè)計(jì)內(nèi)容準(zhǔn)備答辯。（14～15周）
（7）進(jìn)行畢業(yè)答辯。(16周)
5.指導(dǎo)教師意見（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)老師： 年 月 日
6.所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
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目：組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名：王紅河 專業(yè)班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化A0812 班 學(xué) 號(hào)：10813030224 院 （系）：機(jī)械與材料工程學(xué)院 指導(dǎo)老師：馮云華 完成時(shí)間：2011 年12 月27 日 摘要 機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是畢業(yè)前對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用訓(xùn)練。制造技術(shù)已 經(jīng)是生產(chǎn)、國際經(jīng)濟(jì)競爭、產(chǎn)品革新的一種重要手段，所有國家都在尋求、獲得、 開發(fā)和利用它。它正被看作是現(xiàn)代國家經(jīng)濟(jì)上獲得成功的關(guān)鍵因素。 機(jī)械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法。生產(chǎn)規(guī)模的 大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機(jī)械加工工 藝來體現(xiàn)。而機(jī)床夾具是在機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相 對(duì)于機(jī)床或刀具有個(gè)正確的位置，并在加工過程中保持這個(gè)位置不變。它們的研 究對(duì)機(jī)械工業(yè)有著很重要的意義。 關(guān)鍵詞： 夾具 加工工藝 1.1 國內(nèi)機(jī)床夾具發(fā)展歷史 我國國內(nèi)的夾具始于20 世紀(jì)60 年代，當(dāng)時(shí)建立了面向機(jī)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(jī)械廠，以后又建立了數(shù)個(gè)生產(chǎn)組合夾具元件的工廠。在當(dāng)時(shí)曾達(dá) 到全國年產(chǎn)組合夾具元件800 萬件的水平。20 世紀(jì)80 年代以后，兩廠又各自獨(dú)立開發(fā)了適合 NC 機(jī)床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國國內(nèi)的需求，還出口到美國等國家。 當(dāng)前我國每年尚需進(jìn)口不少NC 機(jī)床、加工中心，而由國外配套孔系夾具，價(jià)格非常昂貴，現(xiàn) 大都由國內(nèi)配套，節(jié)約了大量外匯。 1.2 國外機(jī)床夾具發(fā)展歷史 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(dāng)前國際上的夾具企業(yè)均為中 小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國內(nèi)訂貨，而通用性強(qiáng)的組合夾具已逐步 成熟為國際貿(mào)易中的一個(gè)品種。有關(guān)夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計(jì)資料，但歐 美市場上一套用于加工中心的夾具，通常為機(jī)床價(jià)格的 1110＄到 1115＄，而組合夾具的大型 基礎(chǔ)件尤其昂貴。由于我國在組合夾具技術(shù)上有歷史的積累和性能價(jià)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(wù)的日益發(fā)展，其中蘊(yùn)藏著很大的商機(jī)， 具有進(jìn)一步擴(kuò)大出口良好前景。 1.3 國內(nèi)外機(jī)床夾具發(fā)展現(xiàn)狀 國際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)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(yīng)市場的需求與競爭。 然而，一般企業(yè)都仍習(xí)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3~4 年就要更新 50~80％左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量僅為10~20％左右。特別是近年來，數(shù)控機(jī)床、 加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)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(zhǔn)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(jī)床夾具； （4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具； （5）采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn) 率； （6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。 2．研究方向 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個(gè)方面。 2.1 標(biāo)準(zhǔn)化 機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。目前我國已有夾具零件及部件的國 家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148~T2259－91 以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有 利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。 2.2 精密化 隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。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，其分度精度可達(dá)±0.1"；用于精密車削的高精度三 爪自定心卡盤，其定心精度為5μ m。 2.3 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工 人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 3．研究趨勢 夾具是機(jī)械加工不可缺少部件，機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向 發(fā)展帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向研究。 3.1 高精化 高精機(jī)床加工精度提高，降低定位誤差，提高加工精度對(duì)夾具制造精度要求更高高精度 夾具定位孔距精度高達(dá)±5μ m，夾具支承面垂直度達(dá)到0.01mm/300mm，平行度高達(dá) 0.01mm/500mm。德國demmeler（戴美樂）公司制造4m長、2m寬孔系列組合焊接夾具平臺(tái)， 其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗平行度和垂直度5μ m以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝定位精度高 達(dá)±5μ m；瑞士EROWA 柔性夾具重復(fù)定位精度高達(dá)2～5μ m。機(jī)床夾具精度已提高到微米 級(jí)，世界知名夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠然，適應(yīng)不同行業(yè)需求和經(jīng)濟(jì)性，夾 具有不同型號(hào)，以及不同檔次精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。 3.2 高效化 提高機(jī)床生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾夾具產(chǎn)品越來越多。減少工件安裝時(shí)間，各 種自動(dòng)定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動(dòng)和液壓夾緊等，快速夾緊功能部 件不斷推陳出新。新型電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1～2 秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機(jī)床 進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。縮短機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具時(shí)間，瑞典3R 夾具僅 用1 分鐘，即可完成線切割機(jī)床夾具安裝與校正。采用美國Jergens（杰金斯）公司球鎖裝夾 系統(tǒng)，1 分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊機(jī)床工作臺(tái)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(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率作用。 3.3 模塊、組合化 夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計(jì)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝 成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)基點(diǎn)。省工、省時(shí)，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)各種先進(jìn)夾具系統(tǒng) 創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD 技術(shù)，可建立元件 庫、典型夾具庫、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，為用戶三維實(shí)體組裝夾具。 模擬仿真刀具切削過程，既能為用戶提供正確、合理夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng) 驗(yàn)，了解市場需求，不斷改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會(huì)與華中科技大學(xué)合作，正著手 創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)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)公共平臺(tái)，爭取實(shí) 現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)與服務(wù)通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營電子商務(wù)化。 3.4 通用、經(jīng)濟(jì)化 夾具通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，夾具 系統(tǒng)可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)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(jì)性好。德國demmeler（戴美樂）公司孔系列組合焊接夾具，僅用品 種、規(guī)格很少配套元件，即能組裝成多種多樣焊接夾具。元件功能強(qiáng)，使夾具通用性好，元 件少而精，配套費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用才有推廣應(yīng)用價(jià)值。 4．結(jié)束語 機(jī)械工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)是機(jī)械工業(yè)賴以生存和發(fā)展的重要 保證。機(jī)械制造工藝是制造機(jī)械產(chǎn)品的技巧、方法和程序。機(jī)械制造中，需要加工順序、裝 配工序及檢驗(yàn)工序等，使用大量的夾具，可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高加工精度，減少廢品， 可以擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，改善操作的勞動(dòng)條件。因此，夾具是機(jī)械制造的一項(xiàng)重要工藝設(shè) 備。 湖北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） VI 參 考 文 獻(xiàn) [1] 孫麗媛.機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010. [2] 張金生等.機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995. [3] 王啟平.機(jī)械制造工藝學(xué)(第5 版)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1999. [4] 薛順源等.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001. [5] 趙良才等.計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)[M].北京；機(jī)械工業(yè)出版社，2003. [6] 張亞明. 機(jī)床夾具的分類與構(gòu)成[J] . 科技資訊. 2008 ， [7] 王先逵編著．機(jī)械制造工藝學(xué)（上下冊(cè)）[M]．北京：清華大學(xué)出版社，1989 ． [8] 任家隆，李菊麗，張冰蔚主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2009. [9] 李德慶，吳錫英編著．計(jì)算機(jī)輔助制造[M]．北京：清華大學(xué)出版社，1992 ． [10] 趙志修主著．機(jī)械制造工藝學(xué)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985 ． 湖北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） VII 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)選題報(bào)告 論文（設(shè)計(jì)）題目 組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 王紅河 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)號(hào) 24 指導(dǎo)教師 馮云華 職 稱 1.選題目的和意義： (1) 保證加工精度 采用夾具安裝，可以準(zhǔn)確地確定工件與機(jī)床、刀具之間的相互位置，工件的位置精度由夾具保證， 不受工人技術(shù)水平的影響，其加工精度高而且穩(wěn)定。 (2) 提高生產(chǎn)率、降低成本 用夾具裝夾工件，無需找正便能使工件迅速地定位和夾緊，顯著地減少了輔助工時(shí)；用夾具裝夾 工件提高了工件的剛性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夾具裝夾工件，并采用高 效夾緊機(jī)構(gòu)，這些因素均有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。另外，采用夾具后，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，廢品率下 降，可以安排技術(shù)等級(jí)較低的工人，明顯地降低了生產(chǎn)成本。 (3) 擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍 使用專用夾具可以改變?cè)瓩C(jī)床的用途和擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。例如，在車床或搖 臂鉆床上安裝鏜模夾具后，就可以對(duì)箱體孔系進(jìn)行鏜削加工；通過專用夾具還可將車床改為拉床 使用，以充分發(fā)揮通用機(jī)床的作用。 (4) 減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 用夾具裝夾工件方便、快速，當(dāng)采用氣動(dòng)、液壓等夾緊裝置時(shí)，可減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 湖北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） VIII 2.主要研究內(nèi)容(含論文提綱)： 夾具最早出現(xiàn)在18 世紀(jì)后期。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。 1．機(jī)床夾具的現(xiàn)狀 國際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)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。 現(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(yīng)市場的需求與競爭。 然而，一般企業(yè)都仍習(xí)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3~4 年就要更新50~80％左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量僅為10~20％左右。 特別是近年來，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工 技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)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(zhǔn)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(jī)床夾具； 4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具； 5）采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞 動(dòng)生產(chǎn)率； 6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。 2．現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個(gè) 方面。 （1）標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。目前我國已有 夾具零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148~T2259－91 以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo) 準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期， 降低生產(chǎn)總成本。 （2）精密化隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。 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，其分度精度可達(dá)±0.1"； 用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5μ m。 （3）高效化高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高 勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具 和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率可提高5 倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為9000r/min 的 條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水 線、自動(dòng)線配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)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(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效 率。 （4）柔性化機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過調(diào)整、 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 湖北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IX 3.完成論文（設(shè)計(jì)）的條件、方法及措施，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、調(diào)研計(jì)劃、資料收集、參 考文獻(xiàn)等內(nèi)容： （1）查閱資料，收集準(zhǔn)備各種即將應(yīng)用到的資料和材料，掌握常用的夾具設(shè)計(jì)過程 及方法 參考文獻(xiàn)： 1、張亞明. 機(jī)床夾具的分類與構(gòu)成[J] . 科技資訊. 2008 ， 2、薛順源等.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001. 3、大連組合機(jī)床研究所 組合機(jī)床設(shè)計(jì)（第一冊(cè)） 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1975 4、任家隆，李菊麗，張冰蔚主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2009. 5、孫桓，陳作模．機(jī)械原理[M] ．北京：高等教育出版社．2006 ． 6、邱宣懷．機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．北京：高等教育出版社，2007 ． 7、崔正昀．機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]．天津：天津大學(xué)出版社．2000 ． 8、徐灝．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M1] ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．1991 9 9、張金生等.機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995. 湖北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） X 注：此表前四項(xiàng)由學(xué)生填寫后交指導(dǎo)教師簽署意見，否則不得開題。 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.論文（設(shè)計(jì)）的進(jìn)程安排： 1 熟悉課題和查找相關(guān)資料，完成開題報(bào)告初稿 2 完成工藝規(guī)程的各種參數(shù)的計(jì)算和工藝規(guī)程說明書初稿 3 繪制主要零件圖 4 撰寫論文 5 整理技術(shù)文件，并打印學(xué)位論文 6 準(zhǔn)備答辯 5.指導(dǎo)教師意見及建議： 是否同意開題： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 湖北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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 ). 譯文 機(jī)械制造過程中用來固定加工對(duì)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。例如焊接夾具、檢驗(yàn)夾具、裝配夾具、機(jī)床夾具等。其中機(jī)床夾具最為常見， 常簡稱為夾具 。在機(jī)床上加工工件時(shí)，為使工件的表面能達(dá)到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀 以及與其他表面的相互位置精度等技術(shù)要求 ，加工前必須將工件裝好（定位）、夾牢（夾緊）。 夾具通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置 、對(duì)刀引導(dǎo)元件(確定刀 具與工件的相對(duì)位置或?qū)б毒叻较?、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數(shù)個(gè)工位的 加工，有回轉(zhuǎn)分度裝置和直線移動(dòng)分度裝置兩類）、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組 成。 參考文獻(xiàn) [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.
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