连杆铣键槽工序的夹具设计摘要.docVIP

1 引言 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[1]。 有关统计表明，目前的中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数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3年～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，对机床夹具在标准化、精密化、高效化和柔性化四个方面出了如下新的要求： （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/T2148～T2259－91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5μm。 （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[1,2]。 本设计为连杆铣键槽工序的夹具设计，在设计过程中，先通过对连杆铣槽零件的作用、结构特点、技术要求等的分析；其次认真研究加工件的工艺规程，充分了解本工序的加工内容和加工要求，了解本工序所使用的机床和刀具，确定定位基准和工序尺寸，设计出符合该工序要求的零件，从而实现自动化生产，节约成本，提高生产率，减小工人劳动强度的目的。 1．1 夹具作用及组成 1.1.1 概念 在金属切削机床上加工工件时，为了保证加工表面的尺寸、几何形状和相互位置精度，应使工件相对于刀具和机床切削成形运动占有正确的位置，然后将工件夹紧固定以完成安装过程。在机床上用于安装工件的工艺装备称为夹具[3]。 1.1.2 夹具的作用 ⑴ 工件易于正确定位，保证加工精度 工件装入夹具时，依靠定位基准与夹具的定位元件相接触占有正确的位置。工件上加工表面与不加工表面之间的相互位置关系就完全由夹具来保证，不需要找正即可夹紧。只要正确确定夹具在机床上的安装位置，就可以保证工件相对于刀具和机床切削成形运动之间具有正确的位置，这样，在加工一批工件时可使它们占据同一正确位置，从而稳定地获得较高的加工精度。 ⑵ 缩短安装时间，提高劳动生产率 工件在夹具中的定位可以通过其定位元件快速实现。而夹紧工件时可用联动夹紧装置、快速夹紧装置或机动夹紧装置等，使用这些装置能明显地缩短辅助时间，提高劳动生产率。 ⑶ 扩大机床工艺范围，实现一机多能 采用夹具后，可以使机床工艺范围扩大。对于中小工厂，由于机床的品种、规格和数量有限，为了挖掘现有设备的潜力，往往可通过设计不同的夹具进一步扩大机床的工艺范围，达到一机多用的目的。例如，在车床溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可代替镗床实现箱体的镗孔安装。 ⑷ 操作方便、安全、可降低对工人的技术要求，还可减轻工人的劳动强度 使用夹具，不但操作方便、安全，而且工件的加工质量基本一致，不取决于工人的技术水平，可以降低对工人的技术要求，同时可以减轻工人的劳动强度[3,4]。 1.1.3 夹具的组成 虽然机床夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。将各类夹具中，作用相同的结构或元件加以概括，可得出夹具一般所共有的以下几个组成部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。 a．定位支承元件 定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并