连杆铣槽夹具设计【文献综述】.doc

1、毕业论文文献综述 机械设计制造及其自动化 连杆铣槽夹具设计 夹具最早出现在 18 世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。 在机械制造的机械加工 、 焊接 、 热处理 、 检验 、 装配等工艺过程中，为了安装加工工件，使之占有正确的位置，以保证零件和厂品的质量，并提高生产效率，所采用的工艺装备称为夹具。 在中国机械设计和制造过程中，普遍存在尺寸链问题。在把零件组装成机器的过程中，也就是将零件上有关的尺寸进行组合和积累。由于零件尺寸存在制造误差，因此装配时也就会有误差的综合和积累。累积后 形成的总误差将会影响机器的工作性能和质量。这就形成了零件的尺寸误差

2、和综合误差之间的相互影响关系。夹具的设计的合理显得十分重要。夹具在工艺系统中具有特殊的地位，夹具的整体刚度对工件加工的动态误差产生着非常特殊的影响。当夹具的整体刚度远大于其余环节的时候，工件加工的动态误差基本上只取决于夹具的制造精度和安装精度。因此，设计夹具时，对夹具的整体刚度应给予足够的重视。如因工艺系统其余环节的刚度不足而引起较大的系统动态误差，也可以采取修正夹具定位元件的方法进行补偿。 国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产 的工件品种已占工件种类总数的 85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用

3、夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 34 年就要更新 5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（ FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： （ 1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期 ，降低生产成本； （ 2）能装夹一组具有相似性特征的工件； （ 3）能适用于精密加工的高精度机床夹具； （ 4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； （ 5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产

4、率； （ 6）提高机床夹具的标准化程度。 1 为了适应现代机械工业向高 、 精 、 尖方向发展的需要和多品种 、 小批量生产的特点，现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。 （ 1）标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家 标准： GB/T2148T2259 91 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 （ 2）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精

5、度可达 0.1“ ；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为 5m 。 （ 3）高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具 和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高 5 倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为 9000r/min 的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控

6、机床的效率。 （ 4）柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有： 工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。 夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、 标准化夹具元件 ,快速组装成各种夹具 ,已成为夹具技术开发的基点。省工、 省时 ,节材、 节能 , 体

7、现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打 下基础 ,应用 CAD 技术 ,可建立元件库、 典型夹具库、 标准和用户使用档案库 , 进行夹具优化设计 , 为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程 ,既能为用户提供正确、 合理的夹具与元件配套方案 , 又能积累使用经验 , 了解市场需求 ,不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作 ,正在着手创建夹具专业技术网站 , 为夹具行业提供信息交流、 夹具产品咨询与开发的公共平台 , 争取实现夹具设计与服务的智能化、 远程信息化和经营电子商务化。 2 夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、 组合式的夹具

8、系统 ,一次性投 资比较大 , 只有夹具系统的可重组性、 可重构性及可扩展性功能强 , 应用范围广 , 通用性好 ,夹具利用率高 , 收回投资快 ,才能体现出经济性好。德国 demmeler(戴美乐 )公司的孔系列组合焊接夹具 , 仅用品种、 规格很少的配套元件 , 即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强 , 使得夹具的通用性好 , 元件少而精 ,配套的费用低 ,经济实用才有推广应用的价值。专家们建议组合夹具行业加强产、 学、 研协作的力度 , 加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐 , 创建夹具专业技术网站 , 充分利用现代信息和网络技术 , 与时俱 进地创新和发展夹具技术。主动与国

9、外夹具厂商联系 ,争取合资与合作 , 引进技术 , 这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。 夹具的使用向高效率，低劳动强度的方向发展。过去的夹具一般采用机械锁紧，费时费力，劳动强度大，效率低。随着工作环境的改善，夹具的夹紧方式由原来的机械夹紧向气压夹紧、液压夹紧等方向发展。 环境试验 (高低温试验 )的增多，使用于高低温的夹具增多。环境试验 (高低温箱 )的增多，给夹具的设计增加了难度 。高温拉伸试验国家标准都有规定：圆试样用螺纹，板试样上有孔。由于连接方式固定，所以夹具的设计较为简单。但高低温试验却不同，它一般是在高低温箱中做试验，它的试样一般标距短 (一般为常温试样 )。这样一

10、来夹具就必须装在高低温箱内，高低温试验一般由于试验机行程受限制 (试验机在装标准夹具时行程 )，这就要求夹具体积小，又要满足试验力，又要耐高温、低温 ,一般比较难设计。由于过去一般是制样检测，试样的拉伸、压缩是分开进行的 (即拉伸、压缩是用不同的夹具进行的 )，而现在成品检测越来越多，试样在同一次试验中又要受拉伸，又要受压缩， 又要有高的效率，只能用同一种夹具既做拉伸又做压缩。 特殊行业用试验夹具增多。随着科学技术的发展，一些新兴的行业对试验用夹具提出了新的要求，例如要求夹具结构小、无磁性，耐腐蚀 (在溶液中做试验 )等等。由于 金属材料试验机 夹具使用的特殊性，以及新材料的不断出现，夹具的设

11、计一直处在被动的局面。我们每天都会碰到新材料，需要设计新的夹具，我们只有总结过去的成功经验，来顺应新的发展趋势。 现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求 与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 3 4 年就要更新 50 80左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 10 20左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（ FMS）等新加工技术的应用 。 3 夹具在试验机中具有重要性，我们通过夹具夹持试样（或产品），通过加力装置，力值显示装置和

12、记录来判断材料（或成品）是否合格和达到预定的性能指标，没有可靠的夹具，这些就无法判断。夹具是试验机 中根据材料试样变化而一个经常变化的部分，不同的材料需要不同的夹具，它是试验能否顺利进行及试验结果准确度高低的一个重要 因素，合理正确的使用夹具有利于试验顺利的进行。 随着制造技术的发展，产品的设计周期缩短，更新换代增快。传统的大批量生产模式逐步被中小批量生产模式所取代。机械制造业欲适应这种变化须具备较高的柔性，国外已把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展方向。柔性化的着眼点主要在机床和工装两个方面，而夹具又是工装柔性化的重点。组合夹具的平均设计和组装时间是专用夹具

13、所花时间的 5 20，可以认为组合夹具就是柔性夹具的代名词。由于组合夹具应变能力强、设计和制造周期短、成本低、适应产品更新换代的要求，提高了企业的竞争力，所以日益受到厂家的青睐。应用组合夹具的一项关键技术就是 CAFD 技术。我国从 20 世纪 80 年代中期就已经开始研究这项技术，并对如何将人工智能的理论应用到组合夹具计算机辅助设计 (CAD)过程进行了探索 。 参考文献 1 王先逵制造工艺学 M北京：机械工业出版社 1999 2 朱正心制造技术 M北京：机械工业出版社 1999 3 刘友才机床夹具设 计 M北京：机械工业出版社 1999 4 王小华机床夹具图册 M北京：机械工业出版社 19

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