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夾具夾緊力的優(yōu)化及對(duì)工件定位精度的影響 B Li 和 S N Mellkote 布什伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院 佐治亞理工學(xué)院 格魯吉亞 美國研究所 由于夾緊和加工 在工件和夾具的接觸部位會(huì)產(chǎn)生局部彈性變形 使工件 尺寸發(fā)生變化 進(jìn)而影響工件的最終加工質(zhì)量 這種效應(yīng)可通過最小化夾具設(shè) 計(jì)優(yōu)化 夾緊力是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)變量 可以得到優(yōu)化 以減少工件的位移 本文提出了一種確定多夾緊夾具受到準(zhǔn)靜態(tài)加工部位的最佳夾緊力的新方法 該方法采用彈性接觸力學(xué)模型代表夾具與工件接觸 并涉及制定和解決方案的 多目標(biāo)優(yōu)化模型的約束 夾緊力的最優(yōu)化對(duì)工件定位精度的影響通過 3 2 1 式 銑夾具的例子進(jìn)行了分析 關(guān)鍵詞 彈性 接觸 模型 夾具 夾緊力 優(yōu)化 前言 定位和夾緊的工件加工中的兩個(gè)關(guān)鍵因素 要實(shí)現(xiàn)夾具的這些功能 需將 工件定位到一個(gè)合適的基準(zhǔn)上并夾緊 采用的夾緊力必須足夠大 以抑制工件 在加工過程中產(chǎn)生的移動(dòng) 然而 過度的夾緊力可誘導(dǎo)工件產(chǎn)生更大的彈性變 形 這會(huì)影響它的位置精度 并反過來影響零件質(zhì)量 所以有必要確定最佳夾 緊力 來減小由于彈性變形對(duì)工件的定位誤差 同時(shí)滿足加工的要求 在夾具 分析和綜合領(lǐng)域上的研究人員使用了有限元模型的方法或剛體模型的方法 大 量的工作都以有限元方法為基礎(chǔ)被報(bào)道 參考文獻(xiàn) 1 8 隨著得墨忒耳 8 這種 方法的限制是需要較大的模型和計(jì)算成本 同時(shí) 多數(shù)的有限元基礎(chǔ)研究人員 一直重點(diǎn)關(guān)注的夾具布局優(yōu)化和夾緊力的優(yōu)化還沒有得到充分討論 也有少數(shù) 的研究人員通過對(duì)剛性模型 9 11 對(duì)夾緊力進(jìn)行了優(yōu)化 剛型模型幾乎被近似為 一個(gè)規(guī)則完整的形狀 得墨忒耳 12 13 用螺釘理論解決的最低夾緊力 總的 問題是制定一個(gè)線性規(guī)劃 其目的是盡量減少在每個(gè)定位點(diǎn)調(diào)整夾緊力強(qiáng)度的 法線接觸力 接觸摩擦力的影響被忽視 因?yàn)樗^法線接觸力相對(duì)較小 由于 這種方法是基于剛體假設(shè) 獨(dú)特的三維夾具可以處理超過 6 個(gè)自由度的裝夾 復(fù)和倪 14 也提出迭代搜索方法 通過假設(shè)已知摩擦力的方向來推導(dǎo)計(jì)算最小 夾緊力 該剛體分析的主要限制因素是當(dāng)出現(xiàn)六個(gè)以上的接觸力是使其靜力不 確定 因此 這種方法無法確定工件移位的唯一性 第 1 頁 共 15 頁 這種限制可以通過計(jì)算夾具 工件系統(tǒng) 15 的彈性來克服 對(duì)于一個(gè)相 對(duì)嚴(yán)格的工件 該夾具在機(jī)械加工工件的位置會(huì)受夾具點(diǎn)的局部彈性變形的強(qiáng) 烈影響 Hockenberger 和得墨忒耳 16 使用經(jīng)驗(yàn)的接觸力變形的關(guān)系 稱為元功 能 解決由于夾緊和準(zhǔn)靜態(tài)加工力工件剛體位移 同一作者還考察了加工工件 夾具位移對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的影響 17 桂 18 等 通過工件的夾緊力的優(yōu)化定位精 度彈性接觸模型對(duì)報(bào)告做了改善 然而 他們沒有處理計(jì)算夾具與工件的接觸 剛度的方法 此外 其算法的應(yīng)用沒有討論機(jī)械加工刀具路徑負(fù)載有限序列 李和 Melkote 19 和烏爾塔多和 Melkote 20 用接觸力學(xué)解決由于在加載夾具夾 緊點(diǎn)彈性變形產(chǎn)生的接觸力和工件的位移 他們還使用此方法制定了優(yōu)化方法 夾具布局 21 和夾緊力 22 但是 關(guān)于 multiclamp 系統(tǒng)及其對(duì)工件精度影響的 夾緊力的優(yōu)化并沒有在這些文件中提到 本文提出了一種新的算法 確定了 multiclamp 夾具工件系統(tǒng)受到準(zhǔn)靜態(tài)加 載的最佳夾緊力為基礎(chǔ)的彈性方法 該法旨在盡量減少影響由于工件夾緊位移 和加工荷載通過系統(tǒng)優(yōu)化夾緊力的一部分定位精度 接觸力學(xué)模型 用于確定 接觸力和位移 然后再用做夾緊力優(yōu)化 這個(gè)問題被作為多目標(biāo)約束優(yōu)化問題 提出和解決 通過兩個(gè)例子分析工件夾緊力的優(yōu)化對(duì)定位精度的影響 例子涉 及的銑削夾具 3 2 1 布局 1 夾具 工件聯(lián)系模型 1 1 模型假設(shè) 該加工夾具由 L 定位器和帶有球形端的 c 形夾組成 工件和夾具接觸的地 方是線性的彈性接觸 其他地方完全剛性 工件 夾具系統(tǒng)由于夾緊和加工 受到準(zhǔn)靜態(tài)負(fù)載 夾緊力可假定為在加工過程中保持不變 這個(gè)假設(shè)是有效的 在對(duì)液壓或氣動(dòng)夾具使用 在實(shí)際中 夾具工件接觸區(qū)域是彈性分布 然而 這種模式的發(fā)展 假設(shè)總觸剛度 見圖 1 第 i 夾具接觸力局部變形如下 1 iijjFkd 其中 j x y z 表示 在當(dāng)?shù)刈幼鴺?biāo)系切線和法線方向的接觸剛度ij 第 2 頁 共 15 頁 圖1 彈簧夾具 工件接觸模型 表示在第i個(gè)ixyz 接觸處的坐標(biāo)系 j x y z 是對(duì)應(yīng)沿著 xyz方向的彈性變形 分別 j x y z 的代表ijd 和 切向力接觸 法線力接觸 ixFiyizF 1 2 工件 夾具的接觸剛度模型 集中遵守一個(gè)球形尖端定位 夾具和工件的接觸并不是線性的 因?yàn)榻佑| 半徑與隨法線力呈非線性變化 23 由于法線力 接觸變形作用于半徑 和平iPiR 面工件表面之間 這可從封閉赫茲的辦法解決縮進(jìn)一個(gè)球體彈性半空間的問題 對(duì)于這個(gè)問題 是法線的變形 在 文獻(xiàn) 23 第 93 頁 中給出如下 in 2 1 3296 iiniPRE 其中 式中 和 是工件和夾具的彈性模量 22 11fw wEf w 分別是工件和材料的泊松比 f 切向變形 沿著 和 切線方向 硅業(yè)切力距ity iittx 或 者 ixiy 有以下形式 文獻(xiàn) 23 第 217 頁 iyQiix或 者 3 t28 ifi wiaG 其中 分別是工件和夾具剪切模量 1 3134ifi wPRE fGw 一個(gè)合理的接觸剛度的線性可以近似從最小二乘獲得適合式 2 這就 產(chǎn)生了以下線性化接觸剛度值 在計(jì)算上述的線性近似 第 3 頁 共 15 頁 4 1 32 68 9iizREk 5 1 24jii iwxy zf kG 正常的力被假定為從 0 到 1000N 且最小二乘擬合相應(yīng)的 R2 值認(rèn)定是 0 94 2 夾緊力優(yōu)化 我們的目標(biāo)是確定最優(yōu)夾緊力 將盡量減少由于工件剛體運(yùn)動(dòng)過程中 局 部的夾緊和加工負(fù)荷引起的彈性變形 同時(shí)保持在準(zhǔn)靜態(tài)加工過程中夾具 工件系統(tǒng)平衡 工件的位移減少 從而減少定位誤差 實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)是通過制 定一個(gè)多目標(biāo)約束優(yōu)化問題的問題 如下描述 2 1 目標(biāo)函數(shù)配方 工件旋轉(zhuǎn) 由于部隊(duì)輪換往往是相當(dāng)小 17 的工件定位誤差 假設(shè)為確定其剛體翻譯基本上 其中 和TwwdXYZ wX wY 是 沿 和 三個(gè)正交組件 見圖 2 Zxgygz 圖 2 工件剛體平移和旋轉(zhuǎn) 工件的定位誤差歸于裝夾力 然后可以在該剛體位移的 范數(shù)計(jì)算如下 2L 第 4 頁 共 15 頁 6 222wwwdXYZ 其中 表示一個(gè)向量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 但是作用在工件的夾緊力會(huì)影響定位誤差 當(dāng)多個(gè)夾緊力作用于工件 由 此產(chǎn)生的夾緊力為 有如下形式 TRRCXYZP 7 RC 其中夾緊力 是矢量 夾緊力的方向 矩陣 1 TLCC 1 TCLCRn 是夾緊力是矢量的方向余弦 和 coscosLiLiiin i i Li 是第 i 個(gè)夾緊點(diǎn)夾緊力在 和 方向上的向量角度 i 1 2 3 C gXYgZ 在這個(gè)文件中 由于接觸區(qū)變形造成的工件的定位誤差 被假定為受的作 用力是法線的 接觸的摩擦力相對(duì)較小 并在進(jìn)行分析時(shí)忽略了加緊力對(duì)工件 的定位誤差的影響 意指正常接觸剛度比 是通過 i 1 2 L 和最小zkii 的所有定位器正常剛度 相乘 并假設(shè)工件 取決于 zks xNyzgXY 的方向 各自的等效接觸剛度可有下式 計(jì)算gZ 111 XYZNNssszizizikk 和 得出 見圖 3 工件剛體運(yùn)動(dòng) 歸于夾緊行動(dòng)現(xiàn)在可以寫成 wd 8 111XYZ TRRRwNNNsssziziziPPdkk 工件有位移 因此 定位誤差的減小可以通過盡量減少產(chǎn)生的夾緊力向量 范數(shù) 因此 第一個(gè)目標(biāo)函數(shù)可以寫為 2L 最小化 XYZ 222RRERCNNw111PP iii 9 第 5 頁 共 15 頁 要注意 加權(quán)因素是與等效接觸剛度成正比的在 和 方向上 通gXYgZ 過使用最低總能量互補(bǔ)參考文獻(xiàn) 15 23 的原則求解彈性力學(xué)接觸問題得出 A 的組成部分是唯一確定的 這保證了夾緊力和相應(yīng)的定位反應(yīng)是 真正的 解 決方案 對(duì)接觸問題和產(chǎn)生的 真正 剛體位移 而且工件保持在靜態(tài)平衡 通過夾緊力的隨時(shí)調(diào)整 因此 總能量最小化的形式為補(bǔ)充的夾緊力優(yōu)化的第 二個(gè)目標(biāo)函數(shù) 并給出 最小化 10 222iiiL CL CL Cx 111FFUW kkyziii TQ 其中 代表機(jī)構(gòu)的彈性變形應(yīng)變能互補(bǔ) 代表由外部力量和力矩配合 W 完成 是遵守對(duì)角矩陣的 和Q1 LCxyzxyzcc 1iijjck 是所有接觸力的載體 TxyzzFF 如圖 3 加權(quán)系數(shù) 計(jì)算確定的基礎(chǔ)2L 2 2 摩擦和靜態(tài)平衡約束 在 10 式優(yōu)化的目標(biāo)受到一定的限制和約束 他們中最重要的是在每個(gè) 接觸處的靜摩擦力約束 庫侖摩擦力的法律規(guī)定 是 22iiixyszFF is 靜態(tài)摩擦系數(shù) 這方面的一個(gè)非線性約束和線性化版本可以使用 并且 19 有 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 6 頁 共 15 頁 11 iiixyszF 假設(shè)準(zhǔn)靜態(tài)載荷 工件的靜力平衡由下列力和力矩平衡方程確保 向量形式 12 0F 0M 其中包括在法線和切線方向的力和力矩的機(jī)械加工力和工件重量 2 3 界接觸力 由于夾具 工件接觸是單側(cè)面的 法線的接觸力 只能被壓縮 這通過iP 以下的 的約束表 i 1 2 L C 13 iP0i 它假設(shè)在工件上的法線力是確定的 此外 在一個(gè)法線的接觸壓力不能超過壓 工件材料的屈服強(qiáng)度 這個(gè)約束可寫為 yS i 1 2 L C 14 iyiPSA 如果 是在第 i 個(gè)工件 夾具的接觸處的接觸面積 完整的夾緊力優(yōu)化i 模型 可以寫成 最小化 15 12fTRCwQP 3 模型算法求解 式 15 多目標(biāo)優(yōu)化問題可以通過求解約束 24 這種方法將確定的目標(biāo) 作為首要職能之一 并將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)約束對(duì) 該補(bǔ)充 的主要目的是處1f 理功能 并由此得到夾緊力 作為約束的加權(quán)范數(shù) 最小化 對(duì) 為主要2f 2L1f 目標(biāo)的選擇 確保選中一套獨(dú)特可行的夾緊力 因此 工件 夾具系統(tǒng)驅(qū)動(dòng) 到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài) 即最低能量狀態(tài) 此狀態(tài)也表示有最小的夾緊力下的加權(quán) 范數(shù) 的約束轉(zhuǎn)換涉及到一個(gè)指定的加權(quán)范數(shù) 小于或等于 其中 是 2Lf 2L 的約束 假設(shè)最初所有夾緊力不明確 要確定一個(gè)合適的 在定位和夾緊f 點(diǎn)的接觸力的計(jì)算只考慮第一個(gè)目標(biāo)函數(shù) 即 雖然有這樣的接觸力 并不1f 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 7 頁 共 15 頁 一定產(chǎn)生最低的夾緊力 這是一個(gè) 真正的 可行的解決彈性力學(xué)問題辦法 可完全抑制工件在夾具中的位置 這些夾緊力的加權(quán)系數(shù) 通過計(jì)算并作為2L 初始值與 比較 因此 夾緊力式 15 的優(yōu)化問題可改寫為 最小化 16 12TfQ 由 11 14 得 RCwP 類似的算法尋找一個(gè)方程根的二分法來確定最低的 上的約束 通過盡RCwP 可能降低 上限 由此產(chǎn)生的最小夾緊力的加權(quán)范數(shù) 迭代次數(shù) K 終止搜 2L 索取決于所需的預(yù)測(cè)精度 和 有參考文獻(xiàn) 15 TwxyzTiiiziidrXYZ 2Klog 17 其中 表示上限的功能 完整的算法在如圖 4 中給出 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 8 頁 共 15 頁 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 9 頁 共 15 頁 圖 4 夾緊力的優(yōu)化算法 在示例 1 中使用 圖 5 該算法在示例 2 使用 4 加工過程中的夾緊力的優(yōu)化及測(cè)定 上一節(jié)介紹的算法可用于確定單負(fù)載作用于工件的載體的最佳夾緊力 然 而 刀具路徑隨磨削量和切割點(diǎn)的不斷變化而變化 因此 相應(yīng)的夾緊力和最 佳的加工負(fù)荷獲得將由圖 4 算法獲得 這大大增加了計(jì)算負(fù)擔(dān) 并要求為選擇 的夾緊力提供標(biāo)準(zhǔn) 將獲得滿意和適宜的整個(gè)刀具軌跡 用保守的辦法來解 決下面將被討論的問題 考慮一個(gè)有限的數(shù)目 例如 m 沿相應(yīng)的刀具路徑設(shè) 置的產(chǎn)生 m 個(gè)最佳夾緊力 選擇記為 在每個(gè)采樣點(diǎn) 1optP2t3optPopt 考慮以下四個(gè)最壞加工負(fù)荷向量 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 10 頁 共 15 頁 max1axTXYZF 2maxaxTYXYZF 3maxaxTXYZF 4aTrXYZF 18 和 表示在 和 方向上的最大值 和 上gg 的數(shù)字 1 2 3 分別代替對(duì)應(yīng)的 和 另外兩個(gè)正交切削分力 而且maxXYmaxZ 有 222maxrXYZFF 雖然 4 個(gè)最壞情況加工負(fù)荷向量不會(huì)在工件加工的同一時(shí)刻出現(xiàn) 但在每 次常規(guī)的進(jìn)給速度中 刀具旋轉(zhuǎn)一次出現(xiàn)一次 負(fù)載向量引入的誤差可忽略 因此 在這項(xiàng)工作中 四個(gè)載體負(fù)載適用于同一位置 但不是同時(shí) 對(duì)工件進(jìn) 行的采樣 夾緊力的優(yōu)化算法圖 4 對(duì)應(yīng)于每個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)算最佳的夾緊力 夾 緊力的最佳形式有 i 1 2 m j x y z r 19 max12 TiiijjcjPC 其中 是最佳夾緊力的四個(gè)情況下的加工負(fù)荷載體 C 1 2 C 是每ij ikjC 個(gè)相應(yīng)的夾具在第 i 個(gè)樣本點(diǎn)和第 j 負(fù)荷情況下力的大小 是計(jì)算每個(gè)負(fù)maxijP 載點(diǎn)之后的結(jié)果 一套簡單的 最佳 夾緊力必須從所有的樣本點(diǎn)和裝載條件 里發(fā)現(xiàn) 并在所有的最佳夾緊力中選擇 這是通過在所有負(fù)載情況和采樣點(diǎn)排 序 并選擇夾緊點(diǎn)的最高值的最佳的夾緊力 見于式 20 maxkC k 1 2 C 20 maxikkjC 只要這些具備 就得到一套優(yōu)化的夾緊力 驗(yàn)證這Tmaxax12C optP 些力 以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡 否則 會(huì)出現(xiàn)更多采樣點(diǎn)和重復(fù)上述 程序 在這種方式中 可為整個(gè)刀具路徑確定 最佳 夾緊力 圖 5 總結(jié)optP 了剛才所描述的算法 請(qǐng)注意 雖然這種方法是保守的 它提供了一個(gè)確定的 夾緊力 最大限度地減少工件的定位誤差的一套系統(tǒng)方法 5 影響工件的定位精度 它的興趣在于最早提出了評(píng)價(jià)夾緊力的算法對(duì)工件的定位精度的影響 工 件首先放在與夾具接觸的基板上 然后夾緊力使工件接觸到夾具 因此 局部 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 11 頁 共 15 頁 變形發(fā)生在每個(gè)工件夾具接觸處 使工件在夾具上移位和旋轉(zhuǎn) 隨后 準(zhǔn)靜態(tài) 加工負(fù)荷應(yīng)用造成工件在夾具的移位 工件剛體運(yùn)動(dòng)的定義是由它在 和gXY 方向上的移位 和自轉(zhuǎn) 見圖 2 gZTdwwXYZ Twxyz 如前所述 工件剛體位移產(chǎn)生于在每個(gè)夾緊處的局部變形 假設(shè)Tiiixyzd 為相對(duì)于工件的質(zhì)量中心的第 i 個(gè)位置矢量定位點(diǎn) 坐標(biāo)變換定理 TiirXYZ 可以用來表達(dá)在工件的位移 以及工件自轉(zhuǎn)idwwXYZ 如下 21 wxyz 1Tii iiRrd 其中 表示旋轉(zhuǎn)矩陣 描述當(dāng)?shù)卦诘?i 幀相聯(lián)系的全球坐標(biāo)系和 是一個(gè)1iR wcR 旋轉(zhuǎn)矩陣確定工件相對(duì)于全球的坐標(biāo)系的定位坐標(biāo)系 假設(shè)夾具夾緊工件旋轉(zhuǎn) 由于旋轉(zhuǎn) 很小 故 也可近似為 w wcR 22 w 1R1zyzxyx 方程 21 現(xiàn)在可以改寫為 23 TiiidRBq 其中 是經(jīng)方程 21 重新編排后變換得到的矩 ii ii10YBZ0Xi 陣式 是夾緊和加工導(dǎo)致的工件剛體運(yùn)動(dòng)矢量 yqTwwxzX 工件與夾具單方面接觸性質(zhì)意味著工件與夾具接觸處沒有拉力的可能 因此 在第 i 裝夾點(diǎn)接觸力 可能與 的關(guān)系如下 iFid 24 0 iiiKdzFotherws 其中 是在第 i 個(gè)接觸點(diǎn)由于夾緊和加工負(fù)荷造成的變形 意 Tiz 0iz 味著凈壓縮變形 而負(fù)數(shù)則代表拉伸變形 是表示在本地坐標(biāo)iixyzKdagk 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 12 頁 共 15 頁 系第 i 個(gè)接觸剛度矩陣 是單位向量 在這項(xiàng)研究中假定液壓 氣 01Tze 動(dòng)夾具 根據(jù)對(duì)外加工負(fù)荷 故在法線方向的夾緊力的強(qiáng)度保持不變 因此 必須對(duì)方程 24 的夾緊點(diǎn)進(jìn)行修改為 25 TyiiixFp 其中 是在第 i 個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力 讓 表示一個(gè)對(duì)外加工力量和載體的 6 1i EF 矢量 并結(jié)合方程 23 25 與靜態(tài)平衡方程 得到下面的方程組 26 1L C1 0iEiiiRFfr 其中 其中 表示相乘 由于夾緊和加工工件剛體移動(dòng) q 可通過求解式 26 得到 工件的定位誤差向量 見圖 6 rrTXYZmm 現(xiàn)在可以計(jì)算如下 27 rmBq 其中 是考慮工件中心加工點(diǎn)的位置向量 且rTmXYZ 100mmYBX 6 模擬工作 較早前提出的算法是用來確定最佳夾緊力及其對(duì)兩例工件精度的影響例如 1 適用于工件單點(diǎn)力 2 應(yīng)用于工件負(fù)載準(zhǔn)靜態(tài)銑削序列 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 13 頁 共 15 頁 如左圖 7 工件夾具配置中使用的模 擬研究 工件夾具定位聯(lián)系 16L 和 全球坐標(biāo)系 gXYgZ 3 2 1 夾具圖 7 所示 是用來定位并控制 7075 T6 鋁合金 127 毫米 127 毫米 38 1 毫米 的柱狀塊 假定為球形布局傾斜硬鋼定位器 夾具在表 1 中給出 工件 夾具材料的摩擦靜電對(duì)系數(shù)為 0 25 使用伊利諾伊大學(xué)開發(fā) EMSIM 程序 參考文獻(xiàn) 26 對(duì)加工瞬時(shí)銑削力條件進(jìn)行了計(jì)算 如表 2 給出例 1 應(yīng) 用工件在點(diǎn) 109 2 毫米 25 4 毫米 34 3 毫米 瞬時(shí)加工力 圖 4 中表 3 和表 4 列出了初級(jí)夾緊力和最佳夾緊力的算法 該算法如圖 5 所示 一個(gè) 25 4 毫 米銑槽使用 EMSIM 進(jìn)行了數(shù)值模擬 以減少起步 0 0 毫米 25 4 毫米 34 3 毫米 和結(jié)束時(shí) 127 0 毫米 25 4 毫米 34 3 毫米 四種情況下加工負(fù)荷載體 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 14 頁 共 15 頁 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 15 頁 共 15 頁 見圖 8 模擬計(jì)算銑削力數(shù)據(jù)在表 5 中給出 圖 8 最終銑削過程模擬例如 2 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 16 頁 共 15 頁 表 6 中 5 個(gè)坐標(biāo)列出了為模擬抽樣調(diào)查點(diǎn) 最佳夾緊力是用前面討論過的排序 算法計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)和負(fù)載載體最后的夾緊力和負(fù)載 7 結(jié)果與討論 例如算法 1 的繪制最佳夾緊力收斂圖 9 圖 9 對(duì)于固定夾緊裝置在圖示例假設(shè) 見圖 7 由此得到的夾緊力加權(quán)范數(shù) 有如2L 下形式 結(jié)果表明 最佳夾緊力所述加工 222 3RRRCXYZPP 條件下有比初步夾緊力強(qiáng)度低得多的加權(quán)范數(shù) 最初的夾緊力是通過減少工2L 件的夾具系統(tǒng)補(bǔ)充能量算法獲得 由于夾緊力和負(fù)載造成的工件的定位誤差 如表 7 結(jié)果表明工件旋轉(zhuǎn)小 加工點(diǎn)減少錯(cuò)誤從 13 1 到 14 6 不等 在這 種情況下 所有加工條件改善不是很大 因?yàn)閺淖畛跬ㄟ^互補(bǔ)勢(shì)能確定的最小 化的夾緊力值已接近最佳夾緊力 圖 5 算法是用第二例在一個(gè)序列應(yīng)用于銑削 負(fù)載到工件 他應(yīng)用于工件銑削負(fù)載一個(gè)序列 最佳的夾緊力 對(duì)應(yīng)列表 6 每個(gè)樣本點(diǎn) 隨著最后的最佳夾緊 maxaxmax iiiiij yzrPP 力 在每個(gè)采樣點(diǎn)的加權(quán)范數(shù) 和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖 10 在每個(gè)采樣opt 2L 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 17 頁 共 15 頁 點(diǎn)的加權(quán)范數(shù) 的 和 繪制 2LmaxiPaxiymaxizaxirP 結(jié)果表明 由于每個(gè) 組成部分是各相應(yīng)的最大夾緊力 它具有最高的加opt 權(quán)范數(shù) 如圖 10 所示 如果在每個(gè)夾緊點(diǎn)最大組成部分是用于確定初步夾2 緊力 則夾緊力需相應(yīng)設(shè)置 有比 相當(dāng)大的加權(quán)范數(shù) 故 是一個(gè)inPopt 2LoptP 完整的刀具路徑改進(jìn)方案 上述模擬結(jié)果表明 該方法可用于優(yōu)化夾緊力相對(duì) 于初始夾緊力的強(qiáng)度 這種做法將減少所造成的夾緊力的加權(quán)范數(shù) 因此將2 提高工件的定位精度 圖 10 8 結(jié)論 該文件提出了關(guān)于確定多鉗夾具 工件受準(zhǔn)靜態(tài)加載系統(tǒng)的優(yōu)化加工夾緊力 的新方法 夾緊力的優(yōu)化算法是基于接觸力學(xué)的夾具與工件系統(tǒng)模型 并尋求 盡量減少應(yīng)用到所造成的工件夾緊力的加權(quán)范數(shù) 得出工件的定位誤差 該2L 整體模型 制定一個(gè)雙目標(biāo)約束優(yōu)化問題 使用 約束的方法解決 該算法通 過兩個(gè)模擬表明 涉及 3 2 1 型 二夾銑夾具的例子 今后的工作將解決在動(dòng) 態(tài)負(fù)載存在夾具與工件在系統(tǒng)的優(yōu)化 其中慣性 剛度和阻尼效應(yīng)在確定工件 夾具系統(tǒng)的響應(yīng)特性具有重要作用 9 參考資料 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 18 頁 共 15 頁 1 J D Lee 和 L S Haynes 柔性夾具系統(tǒng)的有限元分析 交易美國 ASME 工程雜志工業(yè) 134 139 頁 2 W Cai S J Hu 和 J X Yuan 柔性鈑金夾具 原理 算法和模擬 交 易美國 ASME 制造科學(xué)與工程雜志 1996 318 324 頁 3 P Chandra S M Athavale R E DeVor 和 S G Kapoor 負(fù)載對(duì)表面平 整度的影響 工件夾具制造科學(xué)研討會(huì)論文集 1996 第一卷 146 152 頁 4 R J Menassa 和 V R DeVries 適用于選拔夾具設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法 美國 ASME 工業(yè)工程雜志 113 412 414 1991 5 A J C Trappey C Su 和 J Hou 計(jì)算機(jī)輔助夾具分析中的應(yīng)用有限元 分析和數(shù)學(xué)優(yōu)化模型 1995 ASME 程序 MED 777 787 頁 6 S N Melkote S M Athavale R E DeVor S G Kapoor 和 J Burkey 基于加工過程仿真的加工裝置作用力系統(tǒng)研究 NAMRI SME 207 214 頁 1995 7 考慮工件夾具 夾具接觸相互作用布局優(yōu)化模擬的結(jié)果 341 346 1998 8 E C DeMeter 快速支持布局優(yōu)化 國際機(jī)床制造 碩士論文 1998 9 Y C Chou V Chandru M M Barash 加工夾具機(jī)械構(gòu)造的數(shù)學(xué)算法 分析和合成 美國 ASME 工程學(xué)報(bào)工業(yè) 1989 299 306 頁 10 S H Lee 和 M R Cutkosky 具有摩擦性的夾具規(guī)劃 美國 ASME 工業(yè)工程學(xué)報(bào) 1991 320 327 頁 11 S Jeng L Chen 和 W Chieng 最小夾緊力分析 國際機(jī)床制造 碩 士論文 1995 年 12 E C DeMeter 加工夾具的性能的最小 最大負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn) 美國 ASME 工業(yè)工程雜志 1994 13 E C DeMeter 加工夾具最大負(fù)荷的性能優(yōu)化模型 美國 ASME 工 業(yè)工程雜志 1995 14 JH 復(fù)和 AYC 倪 核查和工件夾持的夾具設(shè)計(jì) 方案優(yōu)化 設(shè)計(jì)和制 造 4 碩士論文 307 318 1994 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 19 頁 共 15 頁 15 T H Richards 埃利斯 霍伍德 1977 應(yīng)力能量方法分析 1977 16 M J Hockenberger and E C DeMeter 對(duì)工件準(zhǔn)靜態(tài)分析功能位移在加 工夾具的應(yīng)用程序 制造科學(xué)雜志與工程 325 331 頁 1996 產(chǎn)品型號(hào) 零件圖號(hào)機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 撥叉 零件名稱 撥叉 共 1 頁 第 1 頁 車間 工序號(hào) 工序名稱 材 料 牌 號(hào) 銑槽 QT600 3 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺(tái) 件 數(shù) 鑄件 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù) 立式銑床 X51 夾具編號(hào) 夾具名稱 切削液 工序工時(shí) 分 工位器具編號(hào) 工位器具名稱 準(zhǔn)終 單件 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 工步工時(shí)工步 號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進(jìn)給次數(shù) 機(jī)動(dòng) 輔助 1 銑寬 42mm 槽 三面刃銑刀 游標(biāo)卡尺 390 196 2 0 67 2 1 0 54 設(shè) 計(jì) 日 期 校 對(duì) 日期 審 核 日期 標(biāo)準(zhǔn)化 日期 會(huì) 簽 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 產(chǎn)品型號(hào) 零件圖號(hào)機(jī)械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品名稱 撥叉 零件名稱 撥叉 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號(hào) QT600 3 毛 坯 種 類 鑄件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每 臺(tái) 件 數(shù) 備 注 工 時(shí)工序 號(hào) 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 工 段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 準(zhǔn)終 單件 1 鑄造 鑄造 2 時(shí)效處理 時(shí)效處理 3 銑 銑 20 孔兩端面 X51 專用夾具 端銑刀 游標(biāo)卡尺 4 鉆 鉆擴(kuò)鉸 20 孔 Z525 專用夾具 麻花鉆 擴(kuò)孔鉆 鉸刀 游 標(biāo)卡尺 5 鉆 鉆 M20 x1 5 螺紋底孔 X51 專用夾具 麻花鉆 絲錐 游標(biāo)卡尺 6 銑 銑叉口端面 X51 專用夾具 端銑刀 游標(biāo)卡尺 7 鉆 鉆 8 銷孔 Z525 專用夾具 麻花鉆 游標(biāo)卡尺 8 鉆 鉆 2 M8 孔 Z525 專用夾具 麻花鉆 游標(biāo)卡尺 9 鉆 鉆 4 6 2 孔 Z525 專用夾具 麻花鉆 游標(biāo)卡尺 10 銑 銑寬 42mm 槽 X51 專用夾具 三面刃銑刀 游標(biāo)卡尺 11 攻 攻 M20 x1 5 螺紋 Z525 專用夾具 絲錐 螺紋塞規(guī) 12 檢驗(yàn) 檢驗(yàn) 入庫 設(shè) 計(jì) 日 期 校 對(duì) 日期 審 核 日期 標(biāo)準(zhǔn)化 日期 會(huì) 簽 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 目 錄 序言 1 一 零件分析 2 1 1 零件作用 2 1 2 零件的工藝分析 2 二 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3 2 1 確定毛坯的制造形式 3 2 2 基面的選擇 3 2 3 制定工藝路線 5 2 4 機(jī)械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 7 2 5 確定切削用量及基本工時(shí) 8 三 夾具設(shè)計(jì) 13 3 1 問題的提出 13 3 2 定位基準(zhǔn)的選擇 13 3 3 切削力及夾緊力計(jì)算 14 3 4 定位誤差分析 15 3 5 夾具設(shè)計(jì)及操作簡要說明 16 總 結(jié) 18 致 謝 19 參考文獻(xiàn) 20 1 外文翻譯 機(jī)械加工零件的工藝及夾具設(shè)計(jì) 摘 要 本文對(duì)機(jī)械加工零件的結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)行了分析 確定了機(jī)械加工工藝 路線 夾具在機(jī)械加工中所占的地位和重要性 以及夾具設(shè)計(jì) 隨著科學(xué)的日 益發(fā)展進(jìn)步和國家產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整 工程機(jī)械行業(yè)已成為沒有政策壁壘的完全競(jìng) 爭(zhēng)行業(yè) 關(guān)鍵詞 技術(shù)背景 發(fā)展趨勢(shì) 工序 定位方案 1 機(jī)械加工歷史背景及其意義 機(jī)械制造業(yè)是一個(gè)古老而永遠(yuǎn)充滿生命力的行業(yè) 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展 對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的要求越來越高 機(jī)械制造工藝也在日新月異地發(fā)展 自新中國成 立以來 我國的制造技術(shù)與制造業(yè)得到了長足發(fā)展 一個(gè)具有相當(dāng)規(guī)模和一定 技術(shù)基礎(chǔ)的機(jī)械工業(yè)體系基本形成 改革開放二十多年來 我國制造業(yè)充分利 用國內(nèi)國外兩方面的技術(shù)資源 有計(jì)劃地推進(jìn)企業(yè)的技術(shù)改造 引導(dǎo)企業(yè)走依 靠科技進(jìn)步的道路 使制造技術(shù) 產(chǎn)品質(zhì)量和水平及經(jīng)濟(jì)效益發(fā)生了顯著變化 為推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn) 盡管我國制造業(yè)的綜合技術(shù)水平有 了大幅度提高 但與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比 仍存在階段性差距 進(jìn)入二十一世紀(jì) 我國發(fā)展經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)仍然是制造業(yè) 特別是在我國加入世貿(mào)組織后 世界 的制造中心就從發(fā)達(dá)國家遷移到了亞洲 我國有廉價(jià)的勞動(dòng)力和廣大的消費(fèi)市 場(chǎng) 因此 我國工業(yè)要想發(fā)展 就需要有相應(yīng)的技術(shù)和設(shè)備來支持 機(jī)械工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的裝備工業(yè) 是科學(xué)技術(shù)物化的基礎(chǔ) 是高新技術(shù)產(chǎn) 業(yè)化的載體 是國防建設(shè)的基礎(chǔ) 是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)快速增長的重要支柱 也是為提 高人民生活質(zhì)量 提供消費(fèi)類機(jī)電產(chǎn)品的供應(yīng)工業(yè) 它對(duì)國民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的質(zhì)量 和效益 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化具有極其重要的作用 2 機(jī)械行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 隨著社會(huì)的發(fā)展 各種機(jī)械逐漸運(yùn)用到各個(gè)行業(yè)中 不管是在農(nóng)用 軍用 工用等方面 離開了機(jī)械的操作就談不上效率 因此 從某中角度上來說 一 個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力 社會(huì)地位 和機(jī)械行業(yè)的發(fā)展是密不可分的 各工業(yè)化國 家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷程表明 沒有強(qiáng)大的裝備制造業(yè) 就不可能實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)的工 業(yè)化 現(xiàn)代化和信息化 3 目前裝備制造業(yè)發(fā)展滯后是制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn) 業(yè)升級(jí)的重要因素 加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度 推進(jìn)機(jī)械工業(yè)持續(xù) 健康 穩(wěn)定發(fā)展 對(duì)于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式 提高國民經(jīng)濟(jì)整體素質(zhì) 增強(qiáng)我國經(jīng)濟(jì)的國際競(jìng)爭(zhēng)力 保障國防安全等都具有重要而深遠(yuǎn)的意義 3 機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂 3 1 機(jī)械加工工藝過程的定義 機(jī)械加工工藝過程是指用機(jī)械加工方法改變毛坯的形狀 尺寸 相對(duì)位置 和性質(zhì)等 使其成為成品或半成品的全過程 機(jī)械加工工藝過程直接決定零件 及產(chǎn)品的質(zhì)量和性能 對(duì)產(chǎn)品的成本 生產(chǎn)周期都有較大的影響 是整個(gè)工藝 過程的重要組成部分 3 2 機(jī)械加工工藝過程的組成 組成機(jī)械加工工藝過程的基本單元是工序 工序又是由安裝 工位 工步 及走刀組成的 工序是指一個(gè)或一組工人 在一個(gè)工作地對(duì)同一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所 連續(xù)完成的那一部分工藝過程 工序是制定勞動(dòng)定額 配備工人及機(jī)床設(shè)備 安排作業(yè)計(jì)劃和進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的基本單元 安裝是工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序 當(dāng)應(yīng)用轉(zhuǎn)位 或移位 加工的機(jī)床 或夾具 進(jìn)行加工時(shí) 在一次裝夾 中 工件 或刀具 相對(duì)于機(jī)床要經(jīng)過幾個(gè)位置依次進(jìn)行加工 在每一個(gè)工作 位置上所完成的那一部分工序 稱為工位 采用多工位加工可以減少裝夾的次 數(shù) 減少裝夾誤差 提高生產(chǎn)率 工步是加工表面在切削刀具和切削用量 僅指主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量 都不 變的情況下所完成的那一部分工藝過程 在一個(gè)工步中 如果要切掉的金屬層很厚 可分幾次切削 每切削一次 就稱為一次走刀 3 3 機(jī)械加工工藝規(guī)程的定義 規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造過程和操作方法等的工藝文件 稱為工藝規(guī)程 它 是企業(yè)生產(chǎn)中的指導(dǎo)性技術(shù)文件 3 4 機(jī)械加工工藝規(guī)程的作用及內(nèi)容 機(jī)械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的主要依據(jù) 根據(jù)它來組織原材料和毛 坯的供應(yīng) 進(jìn)行機(jī)床調(diào)整 專用工藝裝備的設(shè)計(jì)與制造 編制生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃 調(diào)配勞動(dòng)力 以及進(jìn)行生產(chǎn)成本核算等 機(jī)械加工工藝規(guī)程也是組織生產(chǎn) 進(jìn)行計(jì)劃調(diào)度的依據(jù) 有了它就可以制 定生產(chǎn)產(chǎn)品的進(jìn)度計(jì)劃和相應(yīng)的調(diào)度計(jì)劃 并能做到各工序科學(xué)地銜接 使生 產(chǎn)均衡 順利 實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì) 高產(chǎn)和低消耗 機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片 是兩個(gè)主要的工藝文件 機(jī) 械加工工藝過程卡片 是說明零件加工工藝過程的工藝文件 在單件 小批量 生產(chǎn)中 以機(jī)械加工工藝過程卡片指導(dǎo)生產(chǎn) 過程卡的各個(gè)項(xiàng)目編制較為詳細(xì) 機(jī)械加工工序卡片是為每個(gè)工序詳細(xì)制定的 用于直接指導(dǎo)工人進(jìn)行生產(chǎn) 多 用于大批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件 3 5 制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原則及步驟 在一定的生產(chǎn)條件下 以最少的勞動(dòng)消耗和最低的費(fèi)用 按計(jì)劃加工出符 合圖紙要求的零件 是制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的基本原則 制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟如下 根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)決定生產(chǎn)類型 分析零件加工的工藝性 選擇毛坯的種類和制造方法 擬訂工藝過程 工序設(shè)計(jì) 編制工藝文件 4 夾具設(shè)計(jì) 4 1 夾具設(shè)計(jì)的意義 在機(jī)械行業(yè)中 如何去保證工件的高精度 加工的成本等實(shí)質(zhì)性問題 一 直是從事于機(jī)械行業(yè)人員研究的問題 其中在設(shè)計(jì)夾具的時(shí)候就要考慮以上問 題 高效的夾具是工件高精度的保證 如何讓夾具更高效 更經(jīng)濟(jì) 這是行業(yè) 人急需要解決的 隨著社會(huì)的發(fā)展 科技的不斷提高 各種高科技技術(shù)逐漸滲透到各個(gè)行業(yè) 如何利用這些高科技為人類服務(wù) 如何充分利用這些高科技在機(jī)械行業(yè)中 這 還需要機(jī)械行業(yè)人員不斷的努力 開拓創(chuàng)新 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 和社會(huì)市場(chǎng)需要 夾具的設(shè)計(jì)在逐步的超向柔性制 造系統(tǒng)方向發(fā)展 迄今為止 夾具仍是機(jī)電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具之一 刀 具本身已高度標(biāo)準(zhǔn)化 用戶只需要按品種 規(guī)格選用采購 而模具和夾具則和產(chǎn) 品息息相關(guān) 產(chǎn)品一有變化就需重新制作 通常是屬于專用性質(zhì)的工具 模具已發(fā) 展成為獨(dú)立的行業(yè) 夾具在國內(nèi)外也正在逐漸形成一個(gè)依附于機(jī)床業(yè)或獨(dú)立的小 行業(yè) 組合夾具不僅具有標(biāo)準(zhǔn)化 模塊化 組合化等當(dāng)代先進(jìn)設(shè)計(jì)思想 又符 合節(jié)約資源的原則 更適合綠色制造的環(huán)境保護(hù)原理 所以是今后夾具技術(shù)的一 個(gè)重要發(fā)展方向單位 機(jī)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(shí)也廣義地包括在機(jī)床夾具的范圍內(nèi) 按照機(jī)床 夾具的應(yīng)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(jī)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(tái) 分度頭 頂尖座等 它們都一標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行特殊的調(diào)整 但是 在實(shí)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?yàn)樯a(chǎn)率低而必 須把通用夾具進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn) 或者由于工件的形狀 加工的要求等的不同須專 門設(shè)計(jì)制造一種專用夾具 以解決生產(chǎn)實(shí)際的需要 用夾具是為了適應(yīng)某一工件的某一工序加工的要求而專門設(shè)計(jì)制造的 其功 用主要有下列幾個(gè)方面 1 保證工件被加工表面主要包括加工工件所需要的機(jī)動(dòng) 時(shí)間和裝卸工件等所需要的輔助時(shí)間兩部分 2 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(shí)間并 且節(jié)省了畫線這個(gè)工序 從而提高了勞動(dòng)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(shí)加工的幾個(gè)工件的機(jī)動(dòng)時(shí)間將與加工一個(gè)工件的機(jī)動(dòng)時(shí)間 相同 采用回轉(zhuǎn)式多工位連續(xù)加工夾具 可以在進(jìn)行切削加工某個(gè)工件的同時(shí) 進(jìn)行其它工件的裝卸工作 從而使輔助時(shí)間與機(jī)動(dòng)時(shí)間相重合 總之 隨著專用 夾具的采用和進(jìn)一步改善 可以有效地縮短工序時(shí)間 滿足生產(chǎn)不斷發(fā)展的需要 3 采用專用夾具還能擴(kuò)大機(jī)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(jī) 床的作用 4 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 保障安全生產(chǎn) 根據(jù)生產(chǎn)需要 采用一些氣動(dòng) 液壓 或其它機(jī)械化 自動(dòng)化程度較高的專用夾具 對(duì)于減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)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(shí) 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(jìn)行加工 勞動(dòng)強(qiáng)度大而且不安全 采用電動(dòng)回轉(zhuǎn)式鉆床家具后 就能夠達(dá)到提高生產(chǎn)效率 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 保障生產(chǎn) 安全的目的 4 2 夾具的發(fā)展趨勢(shì) 工業(yè)設(shè)計(jì)是人類社會(huì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物 從英國莫里斯的 工藝 美術(shù)運(yùn)動(dòng) 到德國的包豪斯設(shè)計(jì)革命以及美國的廣泛傳播與推廣 工業(yè)設(shè)計(jì) 經(jīng)過了醞釀 探索 形成 發(fā)展百余年的歷史滄桑 時(shí)至今日 工業(yè)設(shè)計(jì)已成 為一門獨(dú)立的專業(yè)學(xué)科 并且有一套完整的研究體系 1980 年國際工業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)理事會(huì) 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(xùn)練 技術(shù)知識(shí) 經(jīng)驗(yàn)及視覺感受 而預(yù)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(jì) 根據(jù)當(dāng)時(shí)的具體情況 工業(yè)設(shè)計(jì)師應(yīng)在上述工業(yè)產(chǎn)品全部側(cè)面或其中幾個(gè)方面 進(jìn)行工作 而且需要工業(yè)設(shè)計(jì)師對(duì)包裝 宣傳 展示 市場(chǎng)開發(fā)等問題的解決 付出自己的技術(shù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以及視覺評(píng)價(jià)能力時(shí) 這也屬于工業(yè)設(shè)計(jì)的范疇 材料 結(jié)構(gòu) 工藝是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ) 一方面 技術(shù)制約著設(shè)計(jì) 另一方面 技術(shù)也推動(dòng)著設(shè)計(jì) 從設(shè)計(jì)美學(xué)的觀點(diǎn)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(yīng)用材料的特性 予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形 式和適當(dāng)?shù)募庸すに?就能夠創(chuàng)造出實(shí)用 美觀 經(jīng)濟(jì)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(jì)都是時(shí)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(shí)期的科學(xué)技術(shù)水平 技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導(dǎo) 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(fēng)格 材料 加工工藝 結(jié)構(gòu) 產(chǎn)品形象有機(jī)地聯(lián)系在一起的 某個(gè)環(huán)節(jié)的變革 便會(huì)引起整個(gè)機(jī)體的變化 現(xiàn)在 機(jī)械加工工藝及夾具隨著制造技術(shù)的發(fā)展也突飛猛進(jìn) 機(jī)械加工工 藝以各個(gè)工廠的具體情況不同 其加工的規(guī)程也有很大的不同 突破已往的死 模式 使其隨著情況的不同具有更加合理的工藝過程 也使產(chǎn)品的質(zhì)量大大提 高 制定加工工藝雖可按情況合理制定 但也要滿足其基本要求 在保證產(chǎn)品 質(zhì)量的前提下 盡可能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低加工成本 并在充分利用本工廠 現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上 盡可能采用國內(nèi) 外先進(jìn)工藝技術(shù)和經(jīng)驗(yàn) 還應(yīng)保證 操作者良好的勞動(dòng)條件 但我國現(xiàn)階段還是主要依賴工藝人員的經(jīng)驗(yàn)來編制工 藝 多半不規(guī)定工步和切削用量 工時(shí)定額也憑經(jīng)驗(yàn)來確定 十分粗略 缺乏 科學(xué)依據(jù) 難以進(jìn)行合理的經(jīng)濟(jì)核算 國際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)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 現(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(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng) 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 3 4 年就要更新 50 80 左右專用夾 具 而夾具的實(shí)際磨損量僅為 10 20 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(duì)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(dòng)力源的高效夾緊裝置 以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提 高勞動(dòng)生產(chǎn)率 6 提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化 高效化 精密化和柔性化等 四個(gè)方面 利用更好的夾具 可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 提高加工精度 減少廢品 可以 擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍 改善操作的勞動(dòng)條件 因此 夾具是機(jī)械制造中的一項(xiàng) 重要的工藝裝備 一個(gè)好的夾具是加工出合格產(chǎn)品的首要條件 為了讓夾具有 更好的發(fā)展 夾具行業(yè)應(yīng)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 創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站 充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò) 技術(shù) 與時(shí)俱進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù) 主動(dòng)與國外夾具廠商聯(lián)系 爭(zhēng)取合資 與合作 引進(jìn)技術(shù) 這是改造和發(fā)展我國夾具行業(yè)較為行之有效的途徑 參考文獻(xiàn) 1 裘愉 組合機(jī)床 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1995 2 金振華 組合機(jī)床及其調(diào)整與使用 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1990 3 沈延山 生產(chǎn)實(shí)習(xí)與組合機(jī)床設(shè)計(jì) 大連 大連理工大學(xué)出版社 1989 4 上海市大專院校機(jī)械制造工藝學(xué)協(xié)作組編著 機(jī)械制造工藝學(xué) 福建科學(xué) 技術(shù)出版社 1996 5 王華坤 范元?jiǎng)?機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 北京 兵器工業(yè)出版社 2000 6 馮辛安 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1998 7 陳日曜 機(jī)械原理 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1992 8 方子良 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 上海 上海交通大學(xué)出版社 2004 9 劉秋生 李忠文 液壓傳動(dòng)與控制 北京 宇航出版社 1994 10 陳于萍 周兆元 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 11 東北重型機(jī)械學(xué)院等 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 上海 上海科技技術(shù)出版社 1979 12 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 聯(lián)合編寫組 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1987 13 王先逵 機(jī)械制造工藝學(xué) 上下冊(cè) 北京 清華大學(xué)出版社 1989 14 崇凱 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南 15 黃如林 汪群 金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì) 16 魯屏宇 工程圖學(xué) 17 馮辛安 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 18 Gell Maurice Materials Science and Engineering 1995 A204 246 251 19 X Chen J W Hutchinson M Y He A G Evans Acta Mater 51 2003 2017