夹具设计一、 题目来源夹具在实际的应用中非常广泛，同时也是工程设计的主要对象之一，因此，本设计题目即来自生产实际，又来源于科研真题。二、 研究的目的和意义机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。随着我国现代工业技术的发展，对机械传动装置的技术性能和经济指标提出了越来越高的要求，普通夹具已经不能满足现代工业大批量高效生产的需要，而研制新型随行夹具是机械行业中重要的课题之一。随行夹具主要是在自动生产线、加工中心、柔性制造系统等自动化生产中，用于外形不太规则、不便于自动定位、夹紧和运送的工件。工件在随行夹具上安装定位后，由运送装置把随行夹具运送到各个工位上。随行夹具一般以其底平面和两定位孔在机床上定位，并由机床工作台的夹紧机构夹紧，从而保证工件与刀具的相对位置。当工件加工精度要求较高时，常把随行夹具的底平面分开成为定位基面和运输基面，以保护定位基面的精度。随行夹具属于专用夹具范围，其装夹工件部分需按工件外形和工艺要求设计。三、 阅读的主要参考文献及资料名称【1】 李名望机床夹具设计实例教程化学工业2009。【2】 蔡元顺机床夹具设计机械工业出版社2001。【3】 肖继德，陈宁平机床夹具设计第2版机械工业出版社2001。【4】 吴拓现代机床夹具设计化学工业出版社2009。【5】 李庆寿机床夹具设计机械工程出版社1984。【6】 东北重型机械学院，洛阳工学院，第一汽车制造厂职业大学机床夹具设计手册上海科学技术出版社1988。【7】 孙己德机床夹具图册机械工业出版社.1983。【8】 南京机械研究所金属切削机床夹具图册机械工业出版社1984。【9】 哈尔滨工业大学，上海工业大学机床夹具设计上海科学技术出版社1989。【10】 王启平机床夹具设计哈尔滨工业大学出版社1988。【11】 林文焕，陈本通机床夹具设计国防工业出版社1987。【12】 孟宪栋机床夹具图册机械工业出版社1992。【13】 杨黎明机床夹具设计手册国防工业出版社1996。【14】 于光国机床夹具设计重庆大学出版社1995。【15】 白成轩机床夹具设计原理机械工业出版社1997四、 国内外研究现状和发展趋势与研究的主攻方向【1】国内外对夹具的研究现状迄今为止，夹具仍是机电产品制造中必不可缺的四大工具(刀具、夹具、量具、模具)之一。夹具在国内外也正在逐渐形成一个依附于机床业或独立的小行业。+1.1 国内夹具发展史 我国国内的夹具始于20世纪60年代，当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂，和面向航空工业的保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。在当时曾达到全国年产组合夹具元件800万件的水平。20世纪80年代以后，两厂又各自独立开发了适合NC机床、加工中心的孔系组合夹具系统，不仅满足了我国国内的需求，还出口到美国等国家。当前我国每年尚需进口不少NC机床、加工中心，而由国外配套孔系夹具，价格非常昂贵，现大都由国内配套，节约了大量外汇。1.2 国外夹具发展史 从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料，但欧美市场上一套用于加工中心的央具，而组合夹具的大型基础件尤其昂贵。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势，随着我国加入WTO和制造业全球一体化的趋势，特别是电子商务的日益发展，其中蕴藏着很大的商机，具有进一步扩大出口良好前景。1.3国内外机床夹具发展现状 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率；6）提高机床夹具的标准化程度。 【2】发展趋势 近些年来，随着数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统等现代或加工设备的广泛应用，使传统的机械加工的指导方法发生了重大变革，夹具的功能已经从过去的装夹、定位、引导刀具，转变为装夹、定位。而数字化的设备加工功能的广大化。给今后夹具的快速定位、快速装夹提出了更高的要求。夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 高 精 随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler(戴美乐)公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5m以内；夹具重复安装的定位精度高达5m；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达25m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 高 效 为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens(杰金斯)公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。 模块、组合 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通用化、远程信息化和经营电子商务化。 通用、经济 夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，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。五、 主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路主要研究内容：加工角形轴承箱时，钻孔、铰孔和扩孔所用的夹具。初步设定为随行夹具，这样在大批量加工时提高效率。关键问题：由于角形轴承箱的形状特殊，所设计的夹具要考虑钻孔时定位的精确度，能否夹紧，夹紧后能否自锁以及夹紧力的调节。解决思路：1、 在一侧面采用左右对称的V形架约束。2、 在一端面用以特殊的支撑板约束。3、 在外圆上用圆锥止动销。4、 把以上三种定位元件组合。5、 设计较为复杂，但零件品种少，采用了组合夹具，结构并不复杂，制造工艺简单。六、完成毕业设计（论文）所必须具备的工作条件及解决方法 1已具备的条件：指导老师给定的原始数据及任务书；基本的专业基础知识及个人分析能力；相关绘图软件（AUTOCAD,PRO/E）等。 2尚缺条件：相关资料；上机时间不能保证。 3拟解决方法：借阅相关书籍杂志，充分利用数字图书馆；充分利用网络资源。七、工作的主要阶段进度与时间安排 1、分析题目，搞好相关外文翻译，做好开题报告。（78周）2、根据设计内容的要求，查阅相关资料，明确设计方向，对存在的疑问咨询指导老师。（9周）3、进行毕业设计，包括：相关方面的计算、确定参数，绘制相关图纸并建立图库，对资料进行整理。（1116周）4、对毕业设计进行整理，与老师进行讨论修改，校核定稿。（17周）5、审查、阅读设计内容准备答辩。（18周）6、进行毕业答辩。(19周)八、指导老师审查意见