工藝夾具畢業(yè)設(shè)計35鉆縫紉機底板側(cè)面孔夾具的設(shè)計

鉆縫紉機底板側(cè)面孔夾具的設(shè)計 前言 1 選題背景 本設(shè)計題目來源是社會實際 ,本課題主要是設(shè)計鉆縫紉機底版?zhèn)让婵讑A具 ,此課題是本人在中捷縫紉機股份有限公司實習時的內(nèi)容 ,為便于我在將來崗位上盡快的投入工作狀態(tài) 。 那里有經(jīng)驗的設(shè)計師讓我在校期間對夾具有一定的了解 。 1.1 夾具的 特點 在機床上加工工件時 ,我們可以看到兩種不同的情況 :一種是用劃針或指示表等量具 ,按工件 的 某 一表面 ,或者按工件表面上所劃的線進行找正 ,使工件在機床上處于所需要的正確位置 ,然后夾緊工件進行加工 ;另一種是把工件安裝字夾具上 進行加工 。為了在工件的某一部位上加工出符合規(guī)定技術(shù)要求的表面 ,一般都按工件的結(jié)構(gòu)形狀 ,加工方法和生產(chǎn)批量的不同 ,采用各種不同的裝置將工件準確 ,方便的而可靠地安裝在機床上 ,然后進行加工 .這種用來安裝的工件以確定工件與切削刀具的相對位置并將工件夾緊的裝置稱為 “ 機床夾具 ” 。 在實際的生產(chǎn)中 ,例如活塞 ,連桿的生產(chǎn)線上 ,幾乎每道工序中都采用了夾具 。 十分明顯 ,如果不采用夾具 ,不但工件的加工精度難以保證 ,而且加工生產(chǎn)率也會大大降低 ,有時甚至會造成無法加工的情況 。 除了機床加工時需要使用夾具外 ,有時在檢驗 ,裝配等的工序中也要用 到夾具 ,因之在這種場合中用到的夾具可分別稱為 “ 檢驗夾具 ” 和 “ 裝配夾具 ” 。 機床夾具通常是指 裝 夾工件用的裝置 :至于裝夾各種刀具用的裝置 ,則 一 般稱為“ 輔助工具 ” 。 輔助工具有時也廣義地 包括在機床夾具的范圍內(nèi) 。 按照機床夾具的應用范圍 ,一般可分為通用夾具 ,專用夾具和可調(diào)整式夾具等 。 通用夾具 是 在普通機床上一般都附有通用夾具 ,如車床上的卡盤 ,銑床上的回轉(zhuǎn)工作臺 ,分度頭 ,頂尖座等 。 它們都一標準化了 ,具有一定的通用性 ,可以用來安裝一定形狀尺寸范圍內(nèi)的各種工件而不需要進行特殊的調(diào)整 。 但是 ,在實際生產(chǎn) 中 ,通用夾具常常不能夠滿 足各種零件加工的需要 ;或者因為生產(chǎn)率低而必須把通用夾具進行適當?shù)母倪M ;或者由于工件的形狀 ,加工的要求等的不同須專門設(shè)計制造一種專用夾具 ,以解決生產(chǎn)實際的需要 。 專用夾具是 為了適應某一工件的某一工序加工的要求而專門設(shè)計制造的 ,其功用主要有下列幾個方面 :1.保證工件被加工表面的位置精度 ,例如與其他表面間的距離精度 ,平行度 ,同軸度等 。 對于外行比較復雜 ,位置精度要求比較高的工件 ,使用通用夾具進行加工往往難以達到精度要求 。 2.縮短了工序時間 ,從而提高了勞動生產(chǎn)率 。 進行某一工序 所需要的時間 ,其中主要包括加工工件所需要的 機動時間和裝卸工件等所需要的輔助時間兩部分 。 采用專用夾具后 ,安裝工件和轉(zhuǎn)換工位的工作都可以大為簡化 ,不再需要畫線和找正 ,縮短了工序的 輔助 時間并且節(jié)省了畫線這個工序 ,從而提高了勞動生產(chǎn)率 .在生產(chǎn)中由于采用了多工件平行加工的夾具 ,使同時加工的幾個工件的機動時間將與加工一個工件的機動時間相同 。 采用回轉(zhuǎn)式多工位連續(xù)加工夾具 ,可以在進行切削加工某個工件的同時 ,進行其它工件的裝卸工作 ,從而使輔助時間與機動時間相重合 。 總 之 ,隨著專用夾具的采用和進一步改善 ,可以有效地縮短工序時間 ,滿足生產(chǎn)不斷發(fā)展的需要 。 3.采用專用夾具還 能擴大機床的工藝范圍 。 例如在普通車床上附加鏜模夾具后 ,便可以代替鏜床工作 ;裝上專用夾具后可以車削成型表面等 ,以充分發(fā)揮通用機床的作用 。 4.減輕勞動強度 ,保障安全生產(chǎn) 。 根據(jù)生產(chǎn)需要 ,采用一些氣動 ,液壓或其它機械化 ,自動化程度較高的專用夾具 ,對于減輕工人的勞動強度 ,保障生產(chǎn)安全和產(chǎn)品的穩(wěn)質(zhì)高產(chǎn)都有很大作用 。 加工大型工件時 ,例如加工車床床身上 ,下兩面上的螺孔 ,需要把床身工件翻轉(zhuǎn)幾次進行加工 ,勞動強度大而且不安全 。 采用電動回轉(zhuǎn)式 鉆床家具后 ,就能夠達到提高生產(chǎn)效率 ,減輕勞動強度 ,保障生產(chǎn)安全的目的 。 專用夾具在生產(chǎn)上 起著很大的作用 ,那么是不是在任何場合都要設(shè)計和采用呢 !這個問題就是具體問題具體的分析 。 上面說的關(guān)于專用夾具在生產(chǎn)中的作用 ,只是事物的一個方面 。 另一方面 ,由于夾具的設(shè)計 ,制造和所用的材料等須消耗一定的費用 ,增加了產(chǎn)品的成本 。 因之 ,在什么情況下采用什么樣的夾具才是經(jīng)濟合算的 ,這是一個大問題 ,特別對于重大的 ,設(shè)計制造工作量大的專用夾具需與工人師傅等三結(jié)合共同研究解決 。 事物總是一分為二的 ,專用夾具也存在缺點 ,即專用夾具的專用性和產(chǎn)品多樣性的矛盾 。 由于專用夾具只適用于一個工件加工的某一個工序 ,因而隨著產(chǎn)品品種的不斷增 多 ,夾具數(shù)量也不斷上升 ,造成存放和管理上的困難 ;而當某產(chǎn)品不再進行生產(chǎn)時 ,原來的夾具一般都無法重新利用 ,造成浪費 .同時 ,專用夾具 的設(shè)計生產(chǎn)時間周期長 ,與生產(chǎn)的迅速發(fā)展也有矛盾 。 但是在當前成批生產(chǎn)的機械工廠中 ,多數(shù)還是采用通用機床加上專用夾具進行工件的機械加工 。 可調(diào)整夾具 是 為了擴大夾具的使用范圍 ,彌補專用夾具只適用與一個工件的某一特定工序的缺點 ,正在逐步推廣使用可調(diào)整式的夾具 。 可調(diào)整式夾具一般可分為標準化夾具 ,成組夾具和組合夾具等 。 1.標準化夾具 :標準化夾具就是利用 本廠已規(guī)格化了的部分或全部標準零件裝配成的 專用夾具 。 專用夾具中的大件 ,如夾具體 ,以及定位元件 ,夾緊件和機械夾緊用的氣缸部件等 ,經(jīng)過標準化 ,尺寸規(guī)格化后有利于工廠成批準備配件 ,成批加工 ,這樣可使夾具的設(shè)計 ,制造工作加快 ,節(jié)省費用 。 另外 ,當產(chǎn)品更改 ,夾具不再使用時可以拆開 ,把標準零件保存起來 ,備以后使用 。 2.成組夾具 :多品種 ,小批量生產(chǎn)的機械加工車間中 ,往往可以采用成組加工法 。 采用成組加工法 ,是把多種產(chǎn)品的零件按加工所用的機床和刀具 ,夾具等工藝裝備的共性分組 ,同一組的 零件能在同一臺機床上用共同的工藝裝備和調(diào)整方法進行加工 。 例如分成軸類 ,套 類 ,盤類 ,齒輪 ,杠桿 ,支架類等各種零件 。 成組夾具就是根據(jù)一組安裝方法相類似的零件而設(shè)計的 ,只要稍作調(diào)整或更換夾具上的某些定位 ,夾緊件 ,就可以從加工某一工件轉(zhuǎn)為加 工另 一 工件 。 3.組合夾具 :組合夾具是有一套專門設(shè)計制造 ,便于組裝和拆卸的有各種不同的形狀 ,不同 尺寸規(guī)格并且有完全互換性 和耐磨性的標準元件 和 合件 所組成 。 利用這些元件和 合 件 ,根據(jù)加工工件的需要可以組裝成車 ,磨 ,銑 ,刨 ,鉆 ,鏜等工序用的各種不同的機床夾具 。 夾具使用完畢 ,可以方便的拆開 ,洗凈元件存放起來 ,留待以后組裝新夾具時再用 。 因之組合夾具 是 具有高度標準 化和系列化元件的 新型工藝裝備 。 關(guān)于組合夾具的問題 ,其設(shè)計原理基本相同 。 在實際生產(chǎn)中應用的夾具很多 ,分類方法也有很多種 。 通常還可按使用夾具的工序不同分為車床夾具 ,銑床夾具 等 ;還可以根據(jù)在機床上運動的特點歸并成以下幾類 ,(1)車床類夾具 :包括車床 ,內(nèi)外圓磨床 ,螺紋磨床用夾具 ,其特點是夾具與工件一起作旋轉(zhuǎn)運動 。 (2)銑床類夾具 :包括銑床 ,刨床 ,平面磨床等機床用夾具 ,其特點是夾具固定字工作臺上 ,只作縱向或橫向往復運動或回轉(zhuǎn)運動 。 (3)鉆 ,鏜床類夾具 :用于在鉆床上鉆 ,擴 ,鉸等工序或在鏜孔工序 ,其實就是夾具固定在機床上 ,刀具通過 夾具上的導向裝置 進行送進運動 。 上述的各種夾具都是固定在機床上的 ,但是在自動線加工中 ,有的夾具帶著工件由生產(chǎn)線的輸送裝置 ,挨著每臺機床逐步向前輸送 ,這類夾具通常稱為 “ 隨行夾具 ” 。自動線上的隨行夾具除了完成工件的定位 ,支承和夾緊外 ,還帶著工件沿自動線的加工機床進行 定位 (相對于每臺機床的刀具位置 ),夾緊 ,待加工完了再自動送至下一臺機床加工 ,以便通過自動線的各臺機床 ,完成工件的全部工序加工 。 隨行夾具主要適用于采 用 組 合機床自動線加工 ,但又無良好 的輸送基面和定位基面的工件 ,以便將這種畸形工件 先裝 夾于基面完整的隨行夾具 上 ,然后在通過自動線進行加工 。 對一些有色金屬等軟件性材 料的 工件 ,雖然具有良好的輸送基面 ,但為了保護工件的基面不受劃傷 ,有時也采用隨行夾具 。 通用可調(diào)夾具 ,若產(chǎn)品中有若干零件具有相似性 ,有選用通用可調(diào)整夾具的可能 ,應進一步探索 ,應用下面三方面分析判斷 (1)工件結(jié)構(gòu)要素的相似性 ,主要是被加工表面形式和部位的相似 ,工序內(nèi)容和技術(shù)要求基本相似 ;能有相似或相同的定位基準和定位方式 。 (2)有可能采用功能相同的定位方式和夾緊方式 (包括夾緊動力源 )。 (3)工件尺寸要素相似 ,如定位基準和外廓尺寸的近似程度 ,看能否使用 ,可調(diào)夾 具結(jié)構(gòu)緊湊 ,布局協(xié)調(diào)的夾具 。 綜上所述 ,機床夾具已成為機械加工中的重要裝備 。 機床 夾具的設(shè)計和使用是促進 生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一 。 隨著我國機械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展 ,機床夾具的改進和創(chuàng)造已成為廣大機械工人和技術(shù)人員在技術(shù)革新中的一項重要任務 。 1.2 研究夾具的 目的和意義 隨著我國改革開放的不斷深入，市場經(jīng)濟體系的不斷完善， 我國工業(yè)逐漸向成熟化發(fā)展 。 在整個 機械 工業(yè) 中， 設(shè)計 在其中占有 的地位 日益顯現(xiàn)出來 。 工業(yè)設(shè)計主要包括三個方面的內(nèi)容 。 第一是產(chǎn)品設(shè)計 ,第二是與產(chǎn)品有關(guān)的視覺傳達設(shè)計，如產(chǎn)品的包裝 、 商業(yè)廣告等平面設(shè)計 。 第三是由 產(chǎn)品設(shè)計擴展的環(huán)境設(shè)計如產(chǎn)品的展示與陳列，商品櫥窗設(shè)計以及室內(nèi)設(shè)計等 。 產(chǎn)品設(shè)計作為工業(yè)設(shè)計的核心，它涉及的面廣，從人們的衣食住行，到社會的各行各業(yè)，產(chǎn)品設(shè)計無時不有，無時不在 。 產(chǎn)品設(shè)計的對象既包括一般的日用生活制品，也包括工業(yè)生產(chǎn) 的機 床，加工工具； 既包括家用小電器產(chǎn)品，也包括專業(yè)的儀器，儀表； 既包括私有的自行車，摩托車，也包括大型的汽車，飛機等交通工具； “ 從口紅到宇宙飛船 ” 都是屬于 產(chǎn)品的設(shè)計的范疇，本論文主要針對加工工具設(shè)計，在一定范圍內(nèi)又稱 “ 加工輔助設(shè)計 ” ，即機床夾具體的設(shè)計 。 機床夾具設(shè) 計是工藝裝備設(shè)計中的一個重要組成部分，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動生產(chǎn)率的一項重要技術(shù)措施 。 在設(shè)計過程中應深人實際，進行調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外的先進技術(shù)，制定出 合理的設(shè)計方案，再 進行具體的設(shè)計 。 而 深入生產(chǎn)實際調(diào)查研究中，應當掌握下面的一些資料： (1)工件圖紙 ； 詳細閱讀工件的圖紙，了解工件被加工表面是技術(shù)要求，該件在機器中的位置和作用，以及裝置中的特殊要求 。 (2)工藝文件 ： 了解工件的工藝過程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面狀況，基準面選擇的情況，可用機床設(shè)備的主要規(guī)格，與夾具連接部分的尺寸及切削用量 等 。 (3)生產(chǎn)綱領(lǐng) ： 夾具的結(jié)構(gòu)形式應與工件的批量大小相適應，做到經(jīng)濟合理 。 (4)制造與使用夾具的情況，有無通用零部件可供選用 。 工廠有無壓縮空氣站；制造和使用夾具的工人的技術(shù)狀況等 。 夾具的出現(xiàn)可靠地保證加工精度，提高整體工作效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能 。 1.3 夾具的 國內(nèi) 外 現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 工業(yè)設(shè)計是人類社會發(fā)展和科學技術(shù)進步的產(chǎn)物，從英國莫里斯 的 “ 工藝美術(shù)運動 ” ，到德國的包豪斯設(shè)計革命 以 及美國的廣泛傳播與推廣，工業(yè)設(shè)計經(jīng)過了醞釀，探索，形成，發(fā)展百余年的歷史滄桑 。 時至今日，工業(yè)設(shè)計 已成為一門獨立的專業(yè)學科，并且有一套完整的研究體系 。 1980年國際工業(yè)設(shè)計協(xié)會理事會（ ICSID）給工業(yè)作了明確定 義： “ 就批量生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品而言，憑借訓練，技術(shù)知識，經(jīng)驗及視覺感受，而預示材料 、 結(jié)構(gòu) 、 構(gòu)造 、形態(tài) 、 色彩 、 表面加工，裝飾以新的品質(zhì)和規(guī)格，叫做工業(yè)設(shè)計 。 根據(jù)當時的具體情況，工業(yè)設(shè)計師 應在上述工業(yè)產(chǎn)品全部側(cè)面或其中幾個方面進行工作，而且需要工業(yè)設(shè)計師對包裝 、 宣傳 、 展示，市場開發(fā)等問題的解決付出 自己的技術(shù)知識和經(jīng)驗以及視覺評價能力時，這也屬于工業(yè)設(shè)計的范疇 ” 。 材料 、 結(jié)構(gòu) 、 工藝是產(chǎn)品設(shè)計的物質(zhì)技術(shù)基 礎(chǔ)，一方面，技術(shù)制約著設(shè)計；另一方面，技術(shù)也推動著設(shè)計 。 從設(shè)計美學的觀點看，技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ)還具有其本身的 “ 功能 ” 作用，只要善于應用材料的特性，予以相應的結(jié)構(gòu)形式和適當?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實用，美觀，經(jīng)濟的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)潛在的 “ 功能 ” 。 任何設(shè)計都是時代的產(chǎn)物，它的不同的面貌，不同的特征反映著不同歷史時期的科學技術(shù)水平 。 技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來新的結(jié)構(gòu)，新的形態(tài)和新的造型風格 。 材料，加工工藝，結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品形象有機地聯(lián)系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整 個機體的變化 。 1.4 夾具的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 按在夾具中的作用 ,地位結(jié)構(gòu)特點 ,組成夾具的元件可以劃分為以下幾類 : (1)定位元件及定位裝置 ； (2)夾緊元件及定位裝置 (或者稱夾緊機構(gòu) )； (3)夾具體 ； (4)對刀 ,引導元件及裝置 (包括刀具導向元件 ,對刀裝置及靠模裝置等 )； (5)動力裝置 ； (6)分度 ,對定裝置 ； (7)其它的元件及裝置 (包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機床相連接 用的緊固螺釘 ,銷釘 ,鍵和各種手柄等 )； 每個夾具不一定所有的各類元件都具備 ,如手動夾具就沒有動力裝置 ,一般的車床夾具不 一定有刀具導向元件及分度裝置 。 反之 ,按照加工等方面的要求 ,有些夾具上還需要設(shè)有其它裝置及機構(gòu) ,例如在有的自動化夾具中必須 有上下料裝置 。 2 導向裝置設(shè)計 根據(jù)產(chǎn)品加工圖紙和產(chǎn)品技術(shù)要求 ,知此套夾具需要在 7地方鉆 8次孔 ,其簡圖 如下 : 從產(chǎn)品側(cè)面圖了解 ,需要分別在 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7 這些部位加工滿足條件的孔 ,其中在 1、 2、 3、 6 處鉆孔后需要繼續(xù)攻絲 ,鉆 4、 5、 7處 的孔達到裝配要求即可 。 2.1 鉆套類型的選擇與設(shè)計 由于加工孔的要求不同 ,那么對導向裝置的長度 ,同軸度等一些要求也不盡相同 。 鉆 1、 2、 3、 6 處的孔還需要計算鉆孔的直徑 。 根據(jù)產(chǎn)品的圖紙 得到 1、 2、 3 處的孔大小相同 ，3X0.85=2.55mm， 此時查工廠的常用刀具型號選直徑2.5mm 的標準麻花鉆 。 從而確定鉆套的導向直徑，取2.5mm， 從整體設(shè)計 的已知條件 來看 ，鉆模板厚 20mm，縫紉機底板最寬處達 178mm，又下墊塊厚 14mm。 由設(shè)計的框架數(shù)據(jù)計算，鉆模板與底板的最小間距為 200mm-14mm-178mm 8mm，由以上數(shù)據(jù)綜合分析 ，取 鉆套 1 總 長 為 30mm,其中沉孔部分長 15mm，導向定位孔長 15mm，帶肩部分長 5mm。 查設(shè)計資料表確定鉆套 1的 帶肩部分直徑 12mm，下體直徑 8mm，沉孔 直徑 4mm，導向 孔 直徑 2.5mm。 從產(chǎn)品的三維尺寸和假象安裝情形看，鉆套 2、 3 的長度不完全受底板的 最寬長度 的限制，為提高和保證一定的精度，取鉆套 2、 3的總長度為 35mm，其中帶沉孔 15mm，導向 定位長 20mm， 帶肩部分長 5mm，查設(shè)計資料表確定鉆套 2、 3的帶肩部分直徑 12mm，下體直徑 8mm，沉孔直徑 4mm，導向孔直徑 2.5mm。 鉆 套 4 的選取和設(shè)計參數(shù)為，總長為 35mm,其中沉孔部分長 15mm，導向定位孔長 20mm，帶肩部分長 5mm。 查設(shè)計資料表確定鉆套 4 的帶肩 部分直徑 14mm，下體直徑 10mm，沉孔直徑 6mm，導向直徑 5mm。 鉆套 5 的選取和設(shè)計參數(shù)為，總長為 35mm， 其中沉孔部分長 15mm，導向定位孔長 20mm，帶肩部分長 5mm，查設(shè)計資料表確定鉆套 5 的帶肩部分直徑 14mm，下體直徑 10mm，沉孔直徑 5mm，導向直徑 3.7mm。 鉆套 7 的選取和設(shè)計參數(shù)為，總長為 35mm,其中沉孔部 分長 15mm，導向定位孔長 20mm，帶肩部分長 5mm，查設(shè)計資料表確定鉆套 7 的帶肩部分直徑 20mm，下體直徑 16mm，沉孔直徑 8mm，導向直徑 6.5mm。 與 1、 2、 3、 4、 5、 7不 同的是 首 先要在 6處 鉆深度為 10mm， 直徑為 7mm的孔，然后 再 鉆直徑為 5.7mm的孔 (通 ),其參數(shù)分別為，總長為 35mm,其中沉孔部分長 15mm，導向定位孔長 20mm，帶肩部分長 5mm，帶肩部分直徑 16mm，下體直徑 12mm，沉孔直徑 8mm，導向直徑 7mm。 第 2 孔參數(shù)總長為 35mm,其中沉孔部分長 15mm，導向定位孔長 20mm，帶肩部分長 5mm，帶肩部分直徑 16mm，下體直徑 12mm，沉孔直徑 8mm，導向直徑 5.7mm。 生產(chǎn)技術(shù)要求為 :1.d 對 D 的徑向跳動不大于 0.01 毫米 ;2.d 公稱尺寸系刀具的最大尺寸 ,其允許差為 +0.003+0.013;3.熱處理 ： T10A,淬火 HRC6064;滲碳深度0.81.2mm。 4.表面發(fā)藍或其它的防銹處理 ,銳邊無毛刺。 2.2 襯套的選擇與設(shè)計 襯套的主要作用是為了避免 在 更換鉆套的時候 ， 對 鉆模板的孔口造成過多的摩擦而不斷的擴大 ， 從而影響鉆孔的精度 ， 不能達到精度和加工的要求 ， 致使生產(chǎn)的產(chǎn)品成為廢品。 此套夾具采用固定襯套。 根據(jù)已有條件確定襯套的外徑為 18mm， 公差范圍為 +0.02mm+0.032mm， 內(nèi)孔徑為 +0.011mm+0.019mm。 生產(chǎn)技術(shù)要求為 ： 1.d 對 D 的徑向跳動不大于 0.01 毫米 ;2.d 公稱尺寸系鉆套的最大尺寸 ,其允許差為 +0.004+0.017;3.熱處理 :T10A,淬火 HRC6064； 滲碳深度0.81.2mm； 4.表面發(fā)藍或其它的防銹處理 ， 銳邊無毛刺。 3 定位元件的確定 在選擇定位方案時，由于定位方式多種多樣，對定位基準、限位基準的確定也有幾種不同方法，此處采用以下觀點 : 1)當工件以回轉(zhuǎn)面 (內(nèi)、外圓柱面、圓錐面、球面等 )作為定位基面時，其軸線為定位基準 。當工件以平面與定位元件接觸，此平面就是定位基面，它的理想狀態(tài) (平面度誤差為零 )是定位基準 。但對于已經(jīng)加工過的平面，通常忽略其平面度誤差，所以認為，定位基面就是定位基準，二者重合。 2)當定位元件以回轉(zhuǎn)面作為限位基面時，其軸線作為限位基準。 此夾具 定位元件采用兩平面和一定位柱 ,擬用不完全限位方式定位 。 定位三面 ，夾緊兩面 ， 有一面未限定的正好與加工的方向反向 。 可以不作要求 ， 在夾緊的時候 ，留有稍微大點的余量即可 。 其夾緊方式從總裝圖上可以清晰地看出 ， 在此不 在作過多的敘述 。 型號 1 墊塊的尺寸為 150X30X14 毫米 ， 型號 2 墊塊為 65X20X14 毫米 。 定位柱的尺寸為 總長 83毫米 ， 軸孔配合部分長 22毫米 ， 定位 柱 主擋 長 35毫米 .軸孔配合圖上已經(jīng)標注 。 工件的定位誤差分析，是設(shè)計的重點和難點之一 。 基準位移誤差如 ： 基準不重合誤差，構(gòu)成了定位誤差，這些基本概念定義準確嚴密， 在實際的設(shè)計過程中需要 費一定的時間，用實際例子來說明基準位移和 基 準不重合這兩項誤差產(chǎn)生的原因及對加工尺寸的影響，但一涉及到兩項誤差的合成問題，即定位誤差對工序要求的影響，常常容易混淆 。 與其他定位誤差相比較 ， 此夾具取用最基本的定位方式 。 定位柱加工要求 ： 1.表面發(fā) 藍 或其它的防銹處理 ； 2.熱處理 :T10A， 淬火HRC6064； 滲碳深度 0.81.2mm； 3.銳邊無毛刺。墊塊加工要求 ： 1.表面發(fā) 藍 或其它的防銹處理 ； 2.熱處理 ： T10A,淬火 HRC6064， 滲碳深度 0.81.2mm； 3.銳邊無毛刺。4.留 0.20.3mm余量 ， 裝配 時 磨削至所需要求 。 4 夾緊 裝置 4.1 夾緊基本原理理論 夾緊的目的是保證工件在夾具中的定位 ， 不致因工時受切削力 ， 重力或伴生離心力 ， 慣性力 ， 熱應力等的作用產(chǎn)生移動或振動 。 夾緊裝置是夾具完成夾緊作用的一個重要的而不可以缺少的組成部分 ， 除非工件在加工過程中所受到的各種力不會使它離開定位 時所需確定的位置 ， 才可以設(shè)有夾緊裝置 。 夾緊裝 置設(shè)計的優(yōu)劣 ， 對于提高夾緊的精度和加工作效率 ， 減輕勞動強度都有很大的影響 。 分析各類夾具的基本功能要求 可以將夾緊裝置 概括為兩類： 第一類是性能要求 ，主要指定位唯一性、定位穩(wěn)定性 ,夾緊穩(wěn)定性及總體約束；第二類要求是夾具的結(jié)構(gòu)剛性、成本及易操作性、易于維修等要求。本設(shè)計目錄中功能項包括夾緊對象特征項、加工信息特征及夾緊要求特征。 夾緊對象特征項目：包括夾緊對象類型、材料、形狀、體積、數(shù)量、物理特性 、磁性、導電性、剛性 等信息。 加工信息特征項：加工類型 、 機加工、裝配、檢測、焊接等 、加工參數(shù) 、 切削參數(shù)、運動參數(shù)、 幾何參數(shù)等 。 夾緊要求特征項：主要指性能要求，包括定位要求、定位基準選擇，如特征點、特征面。夾緊力大小、夾緊方向、夾緊行程、夾緊 松開 速率，自鎖性等。 元件功能分析 ： 夾緊功能主要包括四種元功能：定位功能、傳動功能、執(zhí)行功能和分度功能等輔助功能。定位功能由定位元件完成 ， 定位元件按定位面特征分為平面定位元件、圓孔定位元件、外圓定位元件。傳動功能由中間遞力機構(gòu)完成，該機構(gòu)一般有三個作用 ； 改變作用力的力一向、大小和自鎖作用。目前常用的有以下機構(gòu) ： 斜楔機構(gòu)、螺旋機構(gòu)、圓偏心機構(gòu)、杠桿鉸鏈機構(gòu)、連桿機構(gòu)、聯(lián)動機構(gòu)、對中機 構(gòu)、定心機構(gòu)等。 設(shè)計夾緊裝置時 ,應滿足下述主要要求 ： 1.夾緊裝置在對工件夾緊時 ， 不應破壞工件的定位 ,為此 ， 必須正確選擇夾緊力的方向及著力點 。 2.夾緊力的大小應該可靠 ， 適當 ， 要保證工件在夾緊后的變形和受壓表面的損傷不致超出允許的范圍 。 3.夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡單合理 ， 夾緊動作要迅速 ， 操作方便省力 ， 安全 。 4.夾緊力或夾緊行程在一定范圍內(nèi)可進行調(diào)整和補償 。 4.2 夾緊座 在 不考慮重力和其它的伴生力的情況下，夾緊力的大小既與切削力的大小有 關(guān)，也與切削力對支承的作用有關(guān)。 W=KM(f1Rf1+f2Rf2)N(其中 K=K1K2K3K4,K1=1.52,K2=1.2,K3=1.11.3,K4=1.2) W=1.8X1.2X1.2X1.2X85X(0.2X7+0.2X7) N=740.28N M(切削扭矩 ) Q 需 =KP/(f1+f2)=1.8X1.2X1.2X1.2X100/(0.2+0.2)=777.4N Q 需 (切削力 ) 為簡化夾具的成本及考慮工廠實際情況 ， 擬用螺釘夾緊裝置。計算螺釘?shù)膴A緊力：W=2QL/ D 中 /tg( + 1)。此公式采用中的數(shù)據(jù)以 M16標準螺紋計算。 為螺紋升角 ;tg =S/ D 中 ; 1螺紋摩擦角； D 中 螺紋中徑； Q 人工作用力；其中有 f=0.1(螺母端面與工件間的摩擦系數(shù) )， 1=6。 34， ； 計算 W=836.8 公斤力。 很明顯，可以使用螺釘夾緊機構(gòu)。 見 總裝 圖： 夾緊座加工要求 ： 1.表面發(fā)藍或其它的防銹處理 ； 2.熱處理 :T10A,淬火HRC6064； 滲碳深度 0.2 0.6mm； 3.銳邊無毛刺 ； 4.螺紋孔以國家標準的 M16配做 。 4.3 夾緊支板 夾 緊支板和夾緊座的 目的相同 ， 都是夾緊工件的 ， 保證在加工過程中工件不移動 ，限制它的自由度 ， 夾緊支板的工件接觸裝置擬用夾緊 螺釘 ， 支板在其中是輔助支承的 ，最終起決定 作用的還是人的操作 ， 不同人操作同樣的夾具或者是在夾緊的過程中用力和速度的不同 ， 都對工件的加工精度有影響 。 由于取用的夾緊螺釘是一樣的 ， 前面已經(jīng)計算過了 ， 在此 不重復了。 具體的結(jié)構(gòu)見 零件圖 。 夾緊支板加工要求 ： 1.表面發(fā)藍或其它的防銹處理 ； 2.熱處理 :T10A， 淬火HRC3845； 滲碳深度 0.20.6mm； 3.銳邊無毛刺 ； 4.螺紋孔以國家標準的 M16配做 。 4.4 夾緊螺釘 根據(jù)公司的實際情況選用 夾 緊螺釘 ， 人工操作 。 節(jié)省成本 ， 制造夾具的時間縮短并以國家標準的規(guī)格生產(chǎn)。 夾緊功能的原理 方 案設(shè)計目錄是設(shè)計目錄應用的具體體現(xiàn)，由于夾具種類繁多，如何對其進行抽象化整理，以利于運用設(shè)計目錄的結(jié)構(gòu)形式，還需要更深入的研究。建立原理 方 案設(shè)計目錄涉及的知識面較廣，難度較大，目錄本身的構(gòu)造規(guī)律也很復雜。這里 僅作最 基本 的 原理 方 案設(shè)計研究。 5 夾具體 的 結(jié)構(gòu)設(shè)計 夾具 體整體輪廓 尺寸如下 ： 底座 尺寸 525X145X30 毫米 ， 上貼板尺寸 200X25X145毫米 。 加強筋尺寸 16X35X200(80 )毫米 。 此模型是取用最基本的也是目前中捷公司大眾化模型。 夾緊擬取方案 ： 定位柱與夾緊座對稱分布 ， 此夾緊可以 盡量的避免多余的加工扭矩和定位旋轉(zhuǎn)誤差 。 兩不同面內(nèi)的墊塊主要墊在受力大的地方或者是產(chǎn)品的主筋上 ， 在人為的基礎(chǔ)上消除夾緊和加工 彈性變形。 6 夾具 在安裝和操作時 應注意的事項 6.1 夾具的安裝 當夾具的各個零件生產(chǎn)出來后 ， 就要對它進行安裝 。 安裝夾具看起來是非常簡單的事情 ， 但是不同的人安裝同樣的夾具 ， 其安裝的夾具誤差都不一樣 。 (從瑞士手表的安裝準確度 ， 其秒針走時誤差一年相隔一秒與一星期相隔一秒的例子得啟示 )公司有專人安裝夾具的隊伍 ， 在某些程度上提高了安裝精度 。在安裝夾具的過程中要注意一些 事項 ： (1)先以平衡的方 式 把鉆模板和夾具體以 兩個錐銷 定位 ， 接著依次上固定螺釘 。 (2)墊鐵留有余量 ， 在安裝上去后 ， 等檢驗精度的時候再磨削部分余量至達到要求 。 按照磨損規(guī)則是盡量的初次磨削最少的余量 ， 可以使使用時間加長 ,減少成本 。 (3)襯套用專用的夾鉗裝入 ， 實際 裝入時應 有一定的阻力 ， 最佳效果是一次性裝入 。 鉆套以旋轉(zhuǎn)的方式逐漸裝入 ， 當裝入大約 2/3時候旋出 ， 再完全裝入 。 (4)定位柱套入后即旋緊螺母 ， 當需要調(diào)整精度時再作更換 ， 一般情況是不需要調(diào)整和更換的 。 (5)安裝夾緊座時 ， 需同時 上兩個固定螺釘 。 如果螺孔已經(jīng)回孔 ， 就有一次性裝入 ， 未 回孔的先獨立旋進 1/2后旋出 ， 然后整體旋進即可 。 (6)裝支板對照總裝圖的形式裝入 ， 其中有一反向螺栓 ， 裝在第 2支板上即可 (支板序號以總裝圖從左往右為序 ) 。 (7)最后 ,以總裝圖的標準配上夾緊螺釘 。 6.2 夾具在操作時應注意的事項 現(xiàn)代化生產(chǎn)要想有好的經(jīng)濟效益 ， 必須提高勞動生產(chǎn)率而影響生產(chǎn)率的因素很多 ,金屬加工中一個重要的影響因素就是工件在夾具上的裝夾 。 夾具設(shè)計依據(jù)的原則是簡捷、實用、快速、可靠 .這里的“快速”指的就是快速裝夾。 根據(jù)工件的種類、結(jié)構(gòu)特征的不同，可采用不同的形式。合理的裝夾形式不但能達到快速、 高效的目的而且能減輕工人的勞動強度，一般夾具設(shè)計出來成為產(chǎn)品后 ,就有一個裝夾模式。 裝夾模式在 快速裝夾的過程中 ， 應該注意一些 事項 : (1)分別松開支板 1 和 2 的上下螺栓 (只需要稍微松一點 ， 約 23 毫米 )， 依次旋轉(zhuǎn)扳開 支板 1和 2， 逆時針松動夾緊座的的夾緊螺釘 。 (2)把工件以 1015 度傾斜角靠定位柱放入夾具內(nèi) ， 同時旋轉(zhuǎn)支板 2 并相應的擰緊螺栓和輕微的擰夾緊螺釘至與工件接觸 水平 。 回位支板 1及其上的夾緊螺釘 ， 一次性旋緊夾緊座上的夾緊螺釘 ， 最后依次擰緊支板 1和 2的夾緊螺釘 。 (3)工件加工過程中不要手去接觸鐵屑 ， 讓其 自動排屑 .按規(guī)定是每間隔 1小時有工人清除鐵屑 。 (4)取工件時是先松支板 1 和 2 的夾緊螺釘 ， 再松螺栓后旋轉(zhuǎn)支板至水平 ， 一手扶工件 ， 一手松夾緊座的夾緊螺釘 ,方可取出工件 。 (5)定位柱 有明顯的磨損后 ， 更換新定位柱或調(diào)整定位柱 (原則上該公司每隔一段時間就檢驗一次精度 ， 不需要操作工負責 ) 。 7 夾具的經(jīng)濟效益 分析 機床夾具費用是工藝成本的組成 部分 ， 它直接影響工藝過程的經(jīng)濟性及產(chǎn)品成本 ,機床 夾具 的經(jīng)濟性用下述不等式評價 : SN C 式中 S-使用機床夾具后生產(chǎn)費用的節(jié)約 ,即經(jīng)濟效果 ； 式中 N-用 機床夾具全年加工的工件數(shù)量 ,即工件的年產(chǎn)量 ； 式中 C-使用機床夾具全年的費用 。 (1)使用機床夾具的經(jīng)濟效果 ： 機床夾具的使用減少了 生產(chǎn) 單件 的 時間 ， 一個工件的某一工序因使用機床夾具而減少的單件時間是 ： T=T1-T2， 式中 T1和 T2分別為使用機床夾具前后工件的單件時間 。 若比較兩種機床夾具的經(jīng)濟性 ， T1和 T2又分別代表兩種夾具加工工件的單件時間 ,由于使用機床夾具而節(jié)約的工人工資額為 ： Z=Z1T1-Z2T2 式中 Z1， T2分別為使用機床夾具前后機床工人每分鐘的工資額 ， 若考慮雜費方面H的節(jié)約 ， 使用 機床夾具的經(jīng)濟效果為 ： S= Z(1+0.01H) (2)使用機床夾具的的全年費用 ,一套專用夾具的費用為 ： CzAyT AsC )1( 式中 As-專用夾具的設(shè)計系數(shù) ,通常為 0.5； 式中 Ay -專用夾具的使用系數(shù) ， 一般取用專用夾具制造價格的 0.20.3； 式中 T-專用夾具的使用年限 ,簡單夾具 =1年 ， 中等復雜的夾具 =23年 ， 復雜夾具是 =45年 ； Cz專用夾具的制造價格由下式計算 Cz = +tZp(1+0.01H)； 式中 -材料的平均價格 元 /kg； 式中 -夾具元件的重量 ； 式中 t-夾具制造工時 h； 式中 Zp-工人的平均工資 元 /人 ； 式中 H-工具車間雜費百分比 ； 通過原理，已經(jīng)可以從該 方案 中檢索到實現(xiàn) 設(shè)計 可行 性 原理方案。實現(xiàn)某一功能可能有多個解，其優(yōu)劣程序要視具體情況而論。評價項給出了評價準則和評價的特性值，反映了原理方案在技術(shù)性、經(jīng)濟性和社會性上的效用。 以上所述原理中有關(guān)項目 中 所表達 的 評價決策的方方 面面，為設(shè)計 展示出統(tǒng)率全局的設(shè)計信息空間。 8 單工位夾具與成組夾具的分析 成組技術(shù) 是近年來在國內(nèi)外機械制造領(lǐng)域內(nèi)得到迅速發(fā)展的一種新的作業(yè)方式。而成組夾具則是按成組技術(shù)原理，在零件分組的基礎(chǔ)上，針對一組 （或幾組）相似零件的一道（或幾道）工序而設(shè)計的夾具。它具有專用夾具的若干特點，又具有對工件特征在一定范圍內(nèi)變化的適應性，它能使產(chǎn)品多品種、中小批量生產(chǎn)達到大批量生產(chǎn)的效果，因此，成組夾具在產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代的今天，有著不可比擬的優(yōu)勢。 零件的分析與分組 , 如某廠生產(chǎn)的交、直流起動機機殼，由于結(jié)構(gòu)簡單，采用 10號無縫鋼管加工而成。本道工序為半精車內(nèi)孔，其品種有 12 種之多。軸向長度尺寸最大為 1820+0.023，最小為 900+0.18 ,止口定位尺寸最大為 0-0.087，最小為 710-0.046，軸向止口長度一律為 3 ， 由于尺寸段相距較遠，軸向長度考慮壓板尺寸，將其分為兩組。第 1 組軸向長度為 90135 ，第 2 組為 140182，止口定位尺寸由于需更換定位元件不再分組。把這類使用機床、夾緊方式、加工內(nèi)容相同的零件挑選出來，形成所需要的成組工序 （見圖 ） 。 成組夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ： 成組夾具設(shè)計與專用夾具的設(shè)計方法相似，但具有一定的針對性，它是為加工某些幾何形狀相似、工藝過程和定位夾緊相 似的零件而設(shè)計的。設(shè)計時仍然需要選擇合理的定位基準、定位元件 ;選擇合適的夾緊力、夾緊元件 ；設(shè)計好合理的基體件。 8.1 定位基準與定位元件的選擇制定設(shè)計方案時需選擇合理的定位基準、定位元件。以圖工件為例，選 1020-0.07 處止口為定位基準，止口平面為輔助定位。夾具采用定位盤定位，這樣定位基準與設(shè)計基準重合，無基準不重合誤差。但在實際中考慮多種因素的影響，往往采用增大定位盤內(nèi)圓柱孔的方法。定位盤內(nèi)圓 柱孔 最小增大尺寸為 ： =hXtg=3X(0.05/123)=0.0012 8.2 夾緊元件與夾緊 力的選擇 夾緊力的選擇，除夾緊力方向和作用點外，還要使工件產(chǎn)生盡可能小的夾緊變形，這是選擇夾緊元件和夾緊力的主要因素。本例采用壓板壓緊，夾緊力方向平 行工件外圓母線 ， 夾緊牢靠，工件保持正確位置，既防止了薄壁零件裝夾變形，又滿足了成組的要求。 8.3 夾具基體的設(shè)計夾具基體是成組夾具的基礎(chǔ)，在設(shè)計夾具基體時，除應保證結(jié)構(gòu)合理外，還應保證夾具基體有足夠的剛度，而且在可能的范圍內(nèi)，力求能加工零件組的全部。對其基體件還應根據(jù)相似件形狀、尺寸、精度、毛坯種類及其工藝方法來確定基體件形狀、尺寸，以滿足加工所有相似件的要求 。該基體件與其它夾具元件組成的夾具結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，更換元件容易，可以加工不同產(chǎn)品的相似件，詳見下 圖，通過它組成半精車內(nèi)孔成組夾具，可以完成不同產(chǎn)品機殼內(nèi)孔的加工。 8.4 機殼成組夾具結(jié)構(gòu) 機殼成組夾具由基體件、調(diào)換件、標準件三部分組成，見下圖。該夾具由基體件與機床連接，使用機床可視廠方具體情況而定。為保證工件軸線與機床軸線相重合，使用法蘭盤 (過渡件 )與機床內(nèi)錐孔配合，完成定位。與夾具定位則依靠基體件上的外止口 (本例為 240處 )，準確定位后，予以軸向鎖緊。夾緊采用雙壓板球鉸壓緊，由大拉桿 1帶動兩個 小拉桿 2來完成。兩小拉桿做為調(diào)換件，以適應分段兩 組中不同軸向長度的需要。 4 成組夾具的誤差分析 (1)機床回轉(zhuǎn)中心與夾具安裝不同軸時，使夾具在機床上定位脫離理想狀態(tài)，造成安裝誤差。 解決辦法 :可在車床上重新車一次定位盤止口，保證定位盤中心和機床主軸中心同軸度小于 0.015。 (2)工件在夾具上定位時，定位脫離理想位置，產(chǎn)生加工偏差，產(chǎn)生的原因有 ： 定位元件制造超差 ； 工件與定位元件間定位面間隙太大，或定位元件與機床主軸不垂直 ； 解決辦法 ： a)確保元件制造精度 ， 定位盤與基 體件的配合可按公差等級 5 級或 6 級精度。 b)夾具基體件上與定位元件的配合需在機床上精車，以確保定位元件安裝后，處于正確位置。 如圖 2 中甲 120H6 及其端面 A，并保證尺寸公差和精度要求。 c)定位盤內(nèi)孔尺寸，取工件最大實體尺寸加 (或減 )制造公差的 1/51/8 即 :102+0.1 x1/7 =102.0143。 5 成組夾具的經(jīng)濟效益分析 1)節(jié)約設(shè)計時間 ： 成組夾具只需設(shè)計調(diào)換件，可單獨出圖或提供元件號填表選用，一般只占總夾具設(shè)計量的 515%，以本夾具為例，調(diào)換件只占設(shè)計總量的 10%。 2)節(jié)約制造工時 ： 只需制造調(diào)換件即可，因此節(jié)約工時，縮短生產(chǎn)周期，減輕工具車間負荷。 3)節(jié)約原材料 ： 一般調(diào)換件所需原材料只占夾具用料的 515%。 4)便于管理，減少庫存面積。 5)為工裝標準化、系列化、規(guī)格化打下基礎(chǔ)。 目前，成組夾具和組合夾具在車床、銑床、鉆床、磨床上得到推廣應用。開展成組夾具的設(shè)計和應用，對保證產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)準備周期，提高經(jīng)濟效益起到積極作用，對我國工業(yè)發(fā)展將起到良好的推動作用。 9 誤差分析 9.1 定位誤差分析 工件的定位就是使同一工序中的所有工件逐次放置到夾具中，使之占有正確 的位置的工藝過程。一批工件逐個在夾具中定位時，由于定位基準與工序基準不重合、定位副制造不準確等原因，使得各個工件在夾具中占據(jù)的位置不可能完全一致，勢必產(chǎn)生定位誤差，即工件在夾具中因定位不準確而產(chǎn)生的工件加工誤差。 定位誤差實際上是一批工件采用調(diào)整法加工時，由于定位所造成的工件加工面相對于工序基準的位置誤差。假定在加工時，夾具相對于刀具及切削成形運動的位置經(jīng)調(diào)整后不再變動，那么可以認為加工面的位置是固定的，這樣工件加工面相對于其工序基準的位置誤差就是由于工序基準的位置變動所引起的。所以，定位誤差也就是工件定位 時工序基準在工序加工要求 (位置尺寸或位置精度 )方向上的位置變動量。 應用夾具 CAD系統(tǒng)設(shè)計夾具時，在未選定夾具定位方案的具體結(jié)構(gòu)之前，尚不能建立定位尺寸鏈。在系統(tǒng)確定了夾具定位結(jié)構(gòu)之后，就可以根據(jù)具體結(jié)構(gòu)建立定位尺寸鏈進行正計算或反計算。 a)正計算就是當已知定位結(jié)構(gòu)中有關(guān)定位元件尺寸的公差時，用定位尺寸鏈求解封閉環(huán)公差 (即定位誤差 )。如果所求的定位誤差值在允許的公差范圍之內(nèi) ， 則表明所確定的定位元件的尺寸公差能滿足精度要求。否則不能保證精度，就需調(diào)整定位結(jié)構(gòu)中定位元件的尺寸公差。如果這些公差無調(diào)整的余地則需考 慮重新確定定位結(jié)構(gòu)。 b)反計算 就是已知封閉環(huán)的尺寸及公差 ,確定各組成環(huán)的公差 ,即將允許的定位誤差合理地分配到各組成環(huán)中去。 9.2 裝備誤差 分析 “機床夾具裝配調(diào)整及夾具精度檢驗”實驗，認識到夾具制造工藝特點和工件加工精度的保證方法，認識 到 夾具總 裝 圖公差配合與技術(shù)要求的實際意義。從而使 我 在進行夾具設(shè)計時明白到底應標注哪些技術(shù)要求 有 其 意 義。 安裝誤差與定位誤差 ： 在應用夾具安裝工件時 ,往往由于下列幾種因數(shù)引起工件的安裝誤差 ： 1.夾具本身的誤差 ; 2.夾具在機床上的安裝 ,調(diào)整誤差 ; 3.夾緊時 ,整個夾具或其它元 件受力后產(chǎn)生彈性變形 ; 4.工件的定位基準與定位元件接觸后的變形 ; 5.由于工件的定位基準與設(shè)計基準不重合而引起的誤差 ; 6.由于工件的定位基準面與定位元件之間的間隙 (如內(nèi) ,外圓柱面定位時 )引起的工件可能的最大的位移 。 小結(jié) :在實際工作中，應多讀些典型機床夾具總圖 ， 多調(diào)試一些夾具 ， 多了解一些夾具結(jié)構(gòu)方案，從中多學習一些結(jié)構(gòu)工藝性方面的知識 ， 使設(shè)計能力有所提高。 10 人工智能的思考 隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的迅速發(fā)展，機電產(chǎn)品種類日益繁多，而且要求產(chǎn)品的質(zhì)量和品種不斷提高和更新，生產(chǎn)周期也越來越短。而且新產(chǎn)品的生產(chǎn) 規(guī)模多屬中小批量。為此，在現(xiàn)代機械制造中，要求加工機床和夾具裝備具有更好的柔性，近 20 年來數(shù)控機床和柔性制造系統(tǒng)迅猛發(fā)展，正是迎合多品種、中小批量生產(chǎn)方式的需要。在這種生產(chǎn)方式中，組合夾具得到了廣泛的應用。 在專家系統(tǒng)的幫助下，輸入了有關(guān)工件的幾何尺寸和定位、壓緊等有關(guān)信息后，計算機可通過專家系統(tǒng)的知識庫和推理機自動進行元件的選擇、工件在基礎(chǔ)板 上 位置的確定、元件空間位置相互干涉的避免，最后生成組合夾具裝配圖和元件清單 。 該公司 開始組合夾具計算機輔助設(shè)計以來，已先后完成了槽系和孔系兩種組合夾具計算機輔助設(shè)計軟 件包，這兩種計算機輔助設(shè)計軟件都采用了計算機繪圖法和計算機檢索法相結(jié)合的設(shè)計方法。計算機繪圖法實際上就是由人設(shè)計，計算機輔助繪圖。設(shè)計時設(shè)計者在計算機上將所需的元件調(diào)出，然后就象在組裝室現(xiàn)場組裝夾具一樣，將計算機屏幕作為圖板，繪制組合夾具裝配圖 。 計算機檢索法首先要求按工件的形狀和裝夾特征進行編碼，在確定了工件的分類編碼后，按編碼檢索出所需的夾具圖形文字，如果已有該零件或相似零件的夾具圖形文件，則可將其調(diào)出，在計算機上對檢索出的圖形進行修改，然后用繪圖儀繪制裝配交給工人組裝。目前， 該公司 自行開發(fā)的三維槽系組合 夾具計算機輔 助軟件包 已經(jīng)交工廠試用。 但目前已有的組合夾具 CAD系統(tǒng)雖有節(jié)省繪圖工作量，減少人工反復試裝造成元件磨損等優(yōu)點，但它無法幫助設(shè)計人員思維，從某種角度來講，它只是把反復試裝的過程從組裝現(xiàn)場搬到了計算機房，仍然費時費工，其設(shè)計質(zhì)量還要靠設(shè)計人員的經(jīng)驗來保證。因此，在已有工作的基礎(chǔ)上，開展了智能組合夾具 CAD的研究工作，初步研究結(jié)果證明，利用基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，可以大大提高組裝設(shè)計的速度并有效的提高設(shè)計質(zhì)量。 專家系統(tǒng)是一個程序。它的工作就象一個有限應用領(lǐng)域的專家。因此，專家系統(tǒng)必須能以某種方式與用戶 交流信息。一般來說，有幾種形式的輸入方式可供選擇 ： (l)會話方式 ； (2)菜單方式 ； (3)圖形方式 ； (4)聲音輸入方式。由于軟、硬件條件限制，該 系統(tǒng)主要采用前兩種方式同計算機進行對話。 對于獨立的組合夾具輔助設(shè)計系統(tǒng)，零件形狀的輸入是一件復雜而難以解決的問題。對于組合夾具輔助設(shè)計而言，并不需要完整的零件形狀。因此，我們采取兩種簡化的描述方法 ： 一是利用 AutoCAD的實體造形技術(shù)，畫出帶有零件特征的三維簡圖，并以圖塊方式存入計算機 ； 二是在進入本系統(tǒng)時，以對話方式將零件的長、寬、高輸入計算機。兩者相比，后者顯然簡 便得多，但不如前一種方式形象。 為了便于用戶使用，定位方式的輸入采用了菜單形式，而定位點，壓緊點和壓緊方位等則采用人機對話方式輸入。為了能更形象地顯示定位點和壓緊點的位置和方向，利用 Turbo PRPLOG 語言的圖象功能，把輸入的數(shù)據(jù)用圖形方式顯示出來，以幫助設(shè)計人員及時發(fā)現(xiàn)輸入過程中的問題。 專家系統(tǒng)的輸出為組合夾具明細表和用 AutoLISP 語言編寫的自動繪圖程序。利用該自動繪圖程序調(diào)用 AutoCAD命令畫出所需的組合夾具裝配圖，如下圖示。 專家系統(tǒng)的特征是有一個完整的知識庫。組合夾具組裝專家系統(tǒng) 的知識庫應具有兩方面的知識，確定性知識和非確定性知識。確定性知識由組合夾具元件庫和有關(guān)計算方法組成。非確定性知識主要包括組裝工作經(jīng)驗、技術(shù)和竅門。我們研究的組合夾具專家系統(tǒng)是一個產(chǎn)生式系統(tǒng)，用 Turbo PROLOG 語言編寫。采用謂詞邏輯、產(chǎn)生式規(guī)則和過程模式相結(jié)合的方式來描述組合夾具組裝所需的知識和信息。 對于組合夾具元件數(shù)據(jù)庫中的元件信息，可采用謂詞邏輯以如下形式來描述 ： 元件名 (元件代碼，參量 1，參量 2， )以基礎(chǔ)件中的方形基礎(chǔ)板為例，如 1 塊長 X 寬X高為 BXLXH的基礎(chǔ)板可表示為 ： base_plate(Code， L， W， H) 其中 base_Plate 是謂詞，它表示參量性質(zhì)或多個參量之間的關(guān)系