夾具設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述

1、ZQ350 減速器傳動軸鍵槽銑夾具設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述機(jī)械電子工程專業(yè)機(jī)械A(chǔ)1321 班李雪指導(dǎo)老師：張玉英前言夾具最早出現(xiàn)在18 世紀(jì)后期，隨著人們生活水平的提高，科學(xué)的不斷發(fā)展進(jìn)步，從輔助工具慢慢發(fā)展為門類齊全的加工裝備的夾具，在機(jī)械加工焊接， 熱處理，裝配中有著不可取代的地位，在機(jī)械加工過程中，為了保證加工精度，固定工件，使之占在正確位置以接受加工或檢測的工藝裝備稱為機(jī)床夾具。 其組成包括定位元件、夾緊裝置、夾具與機(jī)床之間的連接元件、對刀或?qū)蛟?、其他裝置或元件、夾具體。使用機(jī)床夾具可以保證工件的加工精度，減少輔助工時，大幅提高生產(chǎn)效率，還能擴(kuò)大機(jī)床使用范圍，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多能” 。機(jī)床夾具在機(jī)械

2、加工中起著重要的作用， 它直接影響著機(jī)械加工的質(zhì)量、 生產(chǎn)效率和成本。 夾具不僅用于金屬切削加工，還可以應(yīng)用在檢驗(yàn)、裝配、焊接零件、生產(chǎn)線制造等過程中，是機(jī)械加工過程中必不可少的工藝裝備。 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量對產(chǎn)品的上市時間和質(zhì)量的影響很大， 在產(chǎn)品生產(chǎn)制造中具有重要的意義， 各個企業(yè)都在不斷地增加人力和物力來加快其設(shè)計(jì)和生產(chǎn)速度。機(jī)床夾具的功能（1）保證加工精度工件加工過程通過機(jī)床夾具進(jìn)行定位、加緊，以保證加工表面穩(wěn)定的位置精度。（2）縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率夾具的使用，可以減少劃線、找正、對刀等輔助時間， 多件，多工位的夾具及氣動、 液動的夾緊裝置能進(jìn)一步減少輔助時間，提高生產(chǎn)率。（

3、3）擴(kuò)大了機(jī)床的使用范圍有的機(jī)床夾具實(shí)質(zhì)上對機(jī)床進(jìn)行了局部改造，擴(kuò)大了原來機(jī)床的功能和使用范圍。（4）降低了對工人技術(shù)水平的要求和減輕工人的勞動強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全。夾具的發(fā)展歷程 ,大約可以分為三個階段 :第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上 ,這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具 ,使得加工過程進(jìn)一步提高效率和趨于完善 .這一階段使用夾具旨在提高生產(chǎn)率。第二階段 ,夾具成為人與機(jī)床之間的橋梁 ,夾具的機(jī)能發(fā)生變化 ,它主要用于工件的定位和夾緊。第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的結(jié)合 ,夾具作為機(jī)床的一部分 ,成為機(jī)械加工中不可缺少的工藝裝備，夾具是實(shí)現(xiàn)工藝的手段之一。夾具分類隨著機(jī)械制造業(yè)的不斷發(fā)展

4、， 機(jī)床夾具的種類日趨繁多， ?？砂凑諔?yīng)用范圍、使用機(jī)床、夾具動力源來分類。（ 1）按夾具的應(yīng)用范圍分類根據(jù)夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性， 機(jī)床夾具可分為通用夾具、 專用夾具、可調(diào)整夾具和組合夾具等。第一，通用夾具。通用夾具的結(jié)構(gòu)、尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，無需特殊調(diào)整就可用來加工一定范圍內(nèi)的不同工件，具有一定的通用性。 常用的通用夾具包括： 萬能分度頭、機(jī)用虎鉗、三爪自定心卡盤、頂尖、中心架和磁力工作臺等。但該類夾具的精度較低，在裝夾、找正和夾緊過程中，要求工人的技術(shù)必須熟練，而且對于結(jié)構(gòu)和工藝較復(fù)雜的工件較難裝夾。第二，專用夾具。專用夾具是專為某一工件的某道工序設(shè)計(jì)制造的夾具。 專用夾具只用于某種

5、零件裝夾， 因此無需考慮通用性， 可做成整體結(jié)構(gòu)以提高夾具精度。專用夾具的設(shè)計(jì)制造一般需要 1 2 個月，設(shè)計(jì)周期較長、投資較大，但生產(chǎn)率和加工精度較高，所以常用在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中。第三，可調(diào)整夾具。 通過調(diào)整或更換個別零部件，能適用多種工件加工的夾具，稱為可調(diào)整夾具。 可調(diào)整夾具是針對通用夾具和專用夾具的不足而發(fā)展起來的一類新型夾具。 它與專用夾具的根本區(qū)別在于，它適用于不同工件的安裝。 可調(diào)整夾具分為兩部分： 基本部分和可調(diào)整部分。 基本部分是不變的， 但可調(diào)整部分可根據(jù)加工對象的改變，作相應(yīng)的調(diào)整或調(diào)換第四，組合夾具。組合夾具由一套預(yù)先制造好的的標(biāo)準(zhǔn)元件及部件組裝而成，一般

6、是為某一工件的某一工序組裝的。 夾具用完可拆卸， 清洗后留待組裝新的夾具。因此，它把專用夾具的設(shè)計(jì)、制造、使用、報廢的過程變?yōu)榻M裝、拆散、清洗入庫、再組裝的循環(huán)利用過程。 這樣可用幾個小時的組裝周期代替幾個月的設(shè)計(jì)制造周期， 從而可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期， 并且元件能重復(fù)多次使用， 節(jié)省了工時和材料，特別適用于新產(chǎn)品試制和多品種小批量生產(chǎn)。（ 2）按使用機(jī)床分類夾具按使用機(jī)床不同，可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機(jī)床夾具、數(shù)控機(jī)床夾具以及其他機(jī)床夾具等。（ 3）按夾具動力源分類按夾具動力源分類，可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具以及真空夾具等。國內(nèi)外機(jī)

7、床夾具發(fā)展現(xiàn)狀研究協(xié)會的統(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 34 年就要更新 5080左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量僅為 1020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

8、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力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動強(qiáng)度和提高勞動生產(chǎn)率；（6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。夾具是機(jī)械加工中不可缺少的部件， 在機(jī)床技術(shù)向高速、 高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下， 夾具技術(shù)正朝著高精、 高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。高精隨著機(jī)床加工精度的提高， 為了降低定位誤差， 提高加工精度， 對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距離精度高達(dá)± 5m，夾具支承面的垂直度達(dá)到 0.01 /300 ，平行度高達(dá) 0.0

9、1 /500 。德國 demmeler（戴美樂）公司制造的 4m 長，2m 寬的孔系列組合焊接夾具平臺， 其等高誤差為± 0.03 ；精密平口鉗的平行度和垂直度在 5m 以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)± 5 m；瑞士 EROWA柔性夾具的重復(fù)定位精度高達(dá) 25 m。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。高效為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率， 雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。 為了減少工件的安裝時間，各種定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。 新型的電控用詞夾具， 夾緊和松開工件只用 12

10、 秒，夾具結(jié)構(gòu)簡單，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。模塊組合夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。 利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、 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)點(diǎn)的基點(diǎn)。省工、省時、節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。 模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(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)行夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)， 為用戶三維實(shí)體組裝夾具。 模擬仿真道具的切削過程， 既能為用戶提供正確、 合理的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)。 組合家具分會與華中科技大學(xué)合作，正在著

11、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、 產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺， 爭取實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)與服務(wù)的通用化、 遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營電子商務(wù)化。通用、經(jīng)濟(jì)夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。 采用模塊、 組合式的夾具系統(tǒng)， 一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、 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。夾具設(shè)計(jì)中采用高精、高效、模塊、組合、通用經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展的思路，在組合夾具行業(yè)加強(qiáng)產(chǎn)、 學(xué)、研協(xié)作的力度， 加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)媒體，引進(jìn)技術(shù)，爭取合資與合作，與時俱進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)， 這是改造

12、和發(fā)展我國組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑?，F(xiàn)代機(jī)床夾具發(fā)展方向縱觀夾具的發(fā)展歷史以及提升夾具品質(zhì)的技術(shù)發(fā)展， 過去常用的工藝規(guī)程已慢慢地適應(yīng)不了現(xiàn)代市場的要求， 全球化市場進(jìn)程的加快促使夾具硬件必將朝著以下幾方面發(fā)展：標(biāo)準(zhǔn)化對現(xiàn)有夾具的零部件， 各類型的夾具結(jié)構(gòu)及專用夾具的零部件實(shí)行統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，是原來單件生產(chǎn)的夾具，轉(zhuǎn)變?yōu)閷I(yè)化的生產(chǎn)，以降低成本，保證質(zhì)量，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。柔性化加強(qiáng)專用夾具與同一類零件加工的夾具之間的可調(diào)性； 加強(qiáng)專用夾具的重復(fù)利用，實(shí)行組合化后，減少因工藝的不同造成的夾具的報廢情況。精密化機(jī)械產(chǎn)品的不斷精密使得高精度機(jī)床的大量涌現(xiàn)， 勢必要求機(jī)床夾具跟

13、隨時代發(fā)展步伐實(shí)現(xiàn)精密化。高效自動化未獲得良好的效益，機(jī)械加工在不斷的提高生產(chǎn)率、降低成本、改善勞動強(qiáng)度， 同樣要求著機(jī)床夾具的發(fā)展要滿足自動流水線的生產(chǎn)要求，中小批量的產(chǎn)品生產(chǎn)同樣需要考慮適合自身程度的高效自動化。研究目的及意義隨著市場競爭的日趨激烈， 數(shù)控機(jī)床夾具如何快速適應(yīng)產(chǎn)品變化并充分發(fā)揮數(shù)控加工設(shè)備的加工效能，成為企業(yè)關(guān)注的重要問題。眾所周知，工裝夾具是工藝裝備的重要組成部分，是工藝過程中最活躍的因素之一，并直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率及加工成本 1 。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷步，數(shù)控加工設(shè)備已經(jīng)飛速發(fā)展起來， 與之相適應(yīng)的數(shù)控機(jī)床夾具也在不斷發(fā)展變化。國內(nèi)數(shù)控加工設(shè)備已具有相當(dāng)規(guī)模， 數(shù)

14、控加工在生產(chǎn)中已占有較大的比重并將繼續(xù)擴(kuò)大， 而與之對應(yīng)的數(shù)控機(jī)床夾具卻并未受到足夠的重視。 國內(nèi)企業(yè)對傳統(tǒng)工裝夾具歷來比較重視， 但對數(shù)控機(jī)床夾具的應(yīng)用卻缺乏足夠的認(rèn)識和規(guī)劃。由于缺乏選用數(shù)控機(jī)床夾具系統(tǒng)的考慮， 因而出現(xiàn)了在先進(jìn)的加工設(shè)備上采用相對落后的通用夾具或?qū)Ｓ脢A具的情況， 以至于不能充分發(fā)揮此類設(shè)備的效能。如何提高夾具的快速反應(yīng)能力， 以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床和加工中心的加工效能， 是目前夾具設(shè)計(jì)所面臨的課題 2 ?？偨Y(jié)夾具設(shè)計(jì)中采用高精、高效、模塊、組合、通用經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展的思路，在組合夾具行業(yè)加強(qiáng)產(chǎn)、 學(xué)、研協(xié)作的力度， 加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)

15、絡(luò)媒體，引進(jìn)技術(shù)，爭取合資與合作，與時俱進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)， 這是改造和發(fā)展我國組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。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，2009.3 張亞明等 . 機(jī)床夾具的分類與構(gòu)成 J . 科技資訊， 2008.4 王鳳鮮 . 淺談組合夾具的重要作用 J.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì) .2008,(13).5 盧克超 . 周利平 . 計(jì)算機(jī)輔助專用夾具 CAD系統(tǒng)開發(fā)和研究 J. 數(shù)控機(jī)床市場 .2006,(7).6 張偉 .淺論機(jī)床夾具的類型和加工特點(diǎn)

16、 J.中國新技術(shù)新產(chǎn)品， 2011（14）.7 隋聚艷 . 夾具的發(fā)展及其趨勢分析 J.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)， 2009（19）.8 王啟平 .機(jī)械制造工藝學(xué) M. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 1999.9 王啟平 .機(jī)床夾具設(shè)計(jì) M. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 1996.0210 陳杰，范文學(xué)，李林喜，等 .淺談臥式加工中心專用夾具（胎具）的設(shè)計(jì)J.機(jī)電工程技術(shù)， 2011（11） .11 張瀅瀅，劉春雨 .關(guān)于機(jī)床夾具的發(fā)展前景的探討 J.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011（26） .12 鄒家華 .國內(nèi)外機(jī)床夾具及其發(fā)展趁勢機(jī)床研究所所長鄒家華在全國先進(jìn)工具經(jīng)驗(yàn)交流會上的報告 J.機(jī)械加工， 1965（1） .13 劉志偉，張偉文，李會玲 ,機(jī)床夾具設(shè)計(jì)案例教學(xué)的研究 J. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備， 2013（6） .14 楊曉君，楊楚民 .機(jī)床夾具設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā) J. 機(jī)械研究與應(yīng)