现代机床和夹具的协调发展.doc

1、摘 要机床是工作母机，机床制造业对国民经济的发展起着重要作用。建国初期，在优先发展重工业的方针指导下，机床制造业迅速发展，按国民经济发展计划建立了一批机床制造厂，专业分工明确，机床型号齐全，形成了完整的通用机床制造体系。 随着汽车、航空航天等工业轻合金材料的广泛应用，高速加工已成为制造技术的重要发展趋势。高速加工具有缩短加工时间、提高加工精度和表面质量等优点，在模具制造等领域的应用也日益广泛。机床的高速化需要新的数控系统、高速电主轴和高速伺服进给驱动，以及机床结构的优化和轻量化。高速加工不仅是设备本身，而是机床、刀具、刀柄、夹具和数控编程技术，以及人员素质的集成。现代机床的发展有着： 机床的高

2、速化、 精密化、 从工序复合到完整加工、 信息化、 智能化-测量、 监控和补偿、 微型化、 新的并联机构原理、 新的工艺过程、 新结构和新材料、新的设计方法和手段、 直接驱动技术、 开放式数控系统、 可重组制造系统等特点。 在现在社会里，机械加工的要求越来越高，加工的产品要求也越来越高。这就需要机床本身的要求高，现代的机床加工离不开夹具的配合，机床和夹具的配合发展越好加工出来的产品才能越好。机床和夹具的协调发展创不仅会带动经济的发展而且还能创造更多的财富。关键词: 协调; 先进；配合；发展目 录第一章 现代机床简介和发展方向3 第一节 机床概述3 第二节 现代机床的发展方向7第二章 机床夹具概

3、述11 第一节机床夹具的主要功能11 第二节 机床夹具的分类15 第三节 机床夹具的组成17第三章 工艺 夹具的设计18 第一节 工艺设计方案18 第二节 夹具设计方案 18第四章 机床夹具的现状及发展方向19 第一节 机床夹具的现状19 第二节 机床夹具的发展方向 19第五章 经济发展与机床和夹具协调发展的关系21参考文献22致谢23第一章 现代机床简介和发展方向第一节 机床概述机床是工作母机，机床制造业对国民经济的发展起着重要作用。建国初期，在优先发展重工业的方针指导下，机床制造业迅速发展，按国民经济发展计划建立了一大批机床制造厂，专业分工明确，机床型号齐全，形成了完整的通用机床制造体系。

4、向各行各业提供了大量的工作母机，有力地推动了国民经济的发展。 1.产品开发与技术引进 应用数字控制等先进技术，不断开发新产品，满足高质量、高效率和高灵活性的要求是现代机床的发展特征，并成为世界各机床厂家正在为之努力的目标。因此，国内很多厂家也在引进数控技术和产品，生产了各种类型的数控机床，从历届机床展览会可见一斑，可以说中国的机床制造业的技术水平有了很大提高。但是，不能不看到，大多数厂家在日趋激烈的市场竞争中，特别是在国际市场的竞争中仍显得能力不足。应当指出，新产品开发不是引进或仿制其他厂家的机型。引进或仿制的产品对制造厂家是新产品，对市场却不是新产品。引进或仿制在一定时期是必要的，正如在建国

5、初期我们通过仿制前苏联的产品建立了中国的机床制造业体系一样，在改革开放初期引进技术可以使我们的机床制造业快速跟上世界先进水平。但是，这不应是我们的唯一发展方向和最终目标。新产品开发应该是指全新机型或现有产品的改进型。目前，在新产品开发方面，美国的机床公司处在世界前列。为了适市场需求，G&L公司不惜重金开发出RAM系列高速加工中心。采用整体床身，提高机床的刚性；选用滚动导轨，适应高速要求。换刀速度(切屑到切屑)为4.55s，运行速度达38m/min，赢得了大量用户。INGERSOLL公司开发的HVM800型加工中心用直线电动机代替传统的伺服电动机驱动滚珠丝杠的传动系统，简化机床的结构，运行速度7

6、6m/min，现已投放市场。新产品的开发往往对控制系统提出更高的要求，通用控制系统不能满足要求时，还要进行控制系统的开发。美国的G&L公司、CINCINNATI公司和德国的HELLER公司等均针对自己的系列产品，开发专用控制系统，并相继建立起相当规模的控制系统研制中心，生产专用控制系统，为各自的系列产品配套。而不直接采用专业电气公司的通用控制系统，避免功能浪费，弥补功能不足。这些才是新产品开发。我们应当在引进技术的基础上开发自己的新产品，或开发某些领先技术改进我们的产品。当然，开发新产品需要大量资金投入，只有将现有产品以高质量的品位占领市场才可能积累资金，用于产品开发工作，即人们常说的“以老养

7、新”。 2. 通用机床与专用机床 随着经济的发展，特别是改革开放以来，专用组合机床的需求量增加，通用机床的需求量相对减少。于是，各通用机床厂纷纷建立专机车间或专机分厂，生产组合机床。由于设计、制造、组装和调试经验不足，使之在市场特别是国际市场中缺乏竞争力。组合机床作为一种现代机床，它不是通用部件、各种元件、刀夹辅具和控制系统的简单组合，从设计制造到组装调试都有其专业特征。通用机床是成熟产品，即使是改进型也是经过一轮或几轮试制后，方能投产。通用机床的整机和零部件可以有少量库存，生产时间充裕。而组合机床一般是单机一次性生产，不可能进行试制，而且要求在一定的时间内完成制造。这就要求机床厂家有一支经验

8、丰富的设计队伍，特别是资深的方案工程师。在订购组合机床时，用户往往将技术方案作为前提之一，因为一个好的方案可以为用户带来很大的经济效益。同时，也使机床制造厂家便于组织生产。好的技术方案是用最简捷的形式，满足工艺要求，并且易于操作、调整和维修。这就要求通用部件的选择，刀具的设计和选择，夹具的设计，控制系统的设计及液压和气动系统的设计等都要相对合理。专用组合机床一般用于大量生产，需要加工精度长期稳定，因此，对其质量的要求与通用机床有很大不同，通常要求工序能力系数CPK1.33。国内一知名机床厂为用户设计制造一条壳体生产线，用户要求在技术协议中将工序能力系数CPK1.33作为一项验收标准，厂家明确表

9、示达不到这一要求。他们只能同意按被加工零件图纸给定公差的75%作为验收标准，这一验收标准与工序能力系数CPK1.33的要求相差甚远。有的厂家甚至不了解工序能力系数这一概念。应当指出，CPK=1.33是最低要求，有的国外用户将CPK4.0作为验收标准。提高机床的质量是一项复杂的系统工程，它要求制造厂家建立一套完整的质量控制体系。从方案论证到产品设计，从原料进货到元件采购，从工艺编制到加工制造，从安装调试到售后服务，都必须严格控制。才能有效保证整机的产品质量，得到市场的认可。为了占领市场，世界各厂家争相提高产品质量和服务质量。美国的一家机床公司向用户承诺，订购该公司设备时，他们“不是在拿到订单之后

10、就一走了之，再见面时设备已经制造完毕并请你付款，这时你所看到的只是设备的外表，而看不到内在质量。例如，你知道主轴的精度和硬度吗？”他们的做法是：向你报告从方案设计、元件采购、加工制造到装配调试的全过程并接受你的检查。他们之所以能够做到这一点是因为像大多数机床制造厂家一样，机床在投入制造后，每个零件都备有一张卡片，将每道工序检验结果填写在卡片上并输入计算机，使制造的全过程处于受控状态，从而保证了机床的出厂质量。这些都是值得我们借鉴的质量管理方法。 通用机床一般不需要制造厂家到用户安装调试，即使需要也很简单。而组合机床则需要制造厂家到用户安装调试，且过程复杂，周期较长。要求厂家培养和建立一支有经验

11、的安装调试队伍。此外，因为组合机床均用于大量生产，如果机床故障不能及时排除，其他设备很难替代，势必造成停产，将给用户带来重大损失。因此，售后服务也是组合机床生产的一项重要内容。鉴于这种情况，通用机床厂家应当扬长避短，利用自己的专业特点开发和生产专用机床。例如，车床厂家可以生产制造曲轴专用车床，磨床厂家可以生产制造曲轴和凸轮轴专用磨床等。 3. 自动生产线与加工中心 大家知道，由组合机床组成的自动生产线因为具有高效的特点广泛用于大批量生产。但是，随着机床技术的发展，目前自动生产线有被加工中心取代的趋势，这是由自动生产线和加工中心两方面原因所致。自动线所加工的零件品种单一，若改变加工品种需要对自动

12、线进行改造；自动线中有一台机床发生故障时，将造成全线停产，这对企业的发展和组织生产都是不利的。近年来，加工中心发展很快，新型的加工中心已具备了用于大量生产的能力，而且克服了自动线的缺点。在加工中心上只需更换夹具和程序，即可改变加工品种；在加工中心上一般采用工序集中的方式加工零件，由多台加工中心完成同一工作，某一台机床出现故障时，对生产影响不大。现在，由加工中心组成的柔性生产线集中了自动生产线和加工中心的优点，倍受一些大型用户青睐。在美国CINCINNATI公司为一家用户设计制造的柔性生产线上，同时生产21种不同的箱体。这条生产线主要由数台加工中心(加工中心的数量可以根据需要增减)和一条用于输送

13、各品种夹具的主输送道组成。工人只需将某一工件装夹到该工件的夹具上，输送道即可自动将夹具送入第一台加工中心，加工中心根据夹具的型号，调出相应的程序进行加工，加工完成后，夹具自动退回输送道，输送道将其送至下一台加工中心，随后，下一夹具进入第一台加工中心，以此类推，加工完成后，由工人卸下工件。全线由中央计算机控制，中央计算机除与各加工中心和输送道的控制系统相联外，还与刀具测量间相联，将测量数据输入各加工中心，加工中心则根据刀具参数调整切削参数，以保证加工精度。只要输送道上有足够装有工件的夹具，生产线可在无人看管的情况下工作，直至输送道上所有工件全部加工完毕，生产线自动停止工作，工时利用率在90%以上

14、。 可以说加工中心和柔性生产线将主导下一世纪的机械制造业，我国机床厂家应根据这一情况制订和调整自己的技术发展规划。 4. 主机与元件 现代机床均装备大量的元件(包括电器元件、液压元件和气动元件等)，元件的质量是决定主机能否正常工作的重要因素。由于大多数元件为外购件，主机厂家不能直接控制其质量。经常出现了机床制造厂家和用户同时抱怨元件质量情况。为了降低机床故障率，有些用户在向国内厂家订购设备时，明确提出装备进口元件，而制造厂家也赞同这一作法。造成大量国外元件涌进中国市场。在改革开放的今天，我们并不反对进口必要的元件，特别是一些我们尚未开发的品种或型号。但是，诸如限位开关和换向阀之类元件也需大量进

15、口，不能说是一种正常现象。 元件作为标准或通用产品，其生产方式与主机不同，元件属于大批量生产。只要严格控制原料质量，并按成熟的加工工艺和装配工艺进行生产，其质量不难得到控制。现在，国内元件制造厂家也在引进国外技术或合资生产各种元件，关键是引进质量管理方法，全面提高元件质量，创立中国的名牌元件，使元件与主机的技术水平同步发展，才能增强市场竞争能力。 5. 夹具与附件 现代机床特别是组合机床通常配备专用夹具，有些组合机床是围绕专用夹具设计的，专用夹具作为组合机床的重要组成部分，往往是能否满足使用要求的关键。目前，国内组合机床的专用夹具基本上由机床制造厂家一并设计制造，有的厂家特别是通用机床厂家将主

16、要精力放在主机上，而忽视夹具的设计制造。在安装调试过程中修改夹具设计的现象屡见不鲜。实际上，有些夹具结构的复杂程度并不亚于主机。在某种程度上，夹具的设计制造与机床是两种不同的专业。组合机床是以通用部件为基础，夹具则无此条件，需要有经验丰富的专业工程师完成全部设计，在设计中要充分考虑定位夹紧合理，装卸工件方便和易于排屑等方面的问题，并由经验丰富的工人完成制造。因此，欧美的机床制造厂家自己一般不承担夹具的设计与制造，而是由主机制造厂商提出技术要求向专业夹具公司订货，效果很好。国内的机床附件厂原来主要生产与通用机床配套的各类卡盘和分度头等机床附件，这就是说即使在通用机床占主导的年代，夹具与主机也是专

17、业分工的。随着通用机床和专用机床需求比例的变化，专用夹具的需求量不断增加，通用机床附件相对减少，机床附件的生产厂家应该适应市场需要扩大经营范围，组建夹具公司，承揽专用夹具的设计与制造业务。这不仅有利于附件厂家自身的发展，也有利于机床制造业的发展。 第二节 现代机床的发展方向1. 机床的高速化 随着汽车、航空航天等工业轻合金材料的广泛应用，高速加工已成为制造技术的重要发展趋势。高速加工具有缩短加工时间、提高加工精度和表面质量等优点，在模具制造等领域的应用也日益广泛。机床的高速化需要新的数控系统、高速电主轴和高速伺服进给驱动，以及机床结构的优化和轻量化。高速加工不仅是设备本身，而是机床、刀具、刀柄

18、、夹具和数控编程技术，以及人员素质的集成。高速化的最终目的是高效化，机床仅是实现高效的关键之一，绝非全部，生产效率和效益在刀尖上。 2. 机床的精密化 按照加工精度，机床可分为普通机床、精密机床和超精机床，加工精度大约每8年提高一倍。数控机床的定位精度即将告别微米时代而进入亚微米时代，超精密数控机床正在向纳米进军。在未来10年，精密化与高速化、智能化和微型化汇合而成新一代机床。机床的精密化不仅是汽 车、电子、医疗器械等工业的迫切需求，还直接关系到航空航天、导弹卫星、新型武器等国防工业的现代化。3. 从工序复合到完整加工70年代出现的加工中心开多工序集成之先河，现已发展到完整加工，即在一台机床上

19、完成复杂零件的全部加工工序。完整加工通过工艺过程集成，一次装卡就把一个零件加工过程全部完成。由于减少装卡次数，提高了加工精度，易于保证过程的高可靠性和实现零缺陷生产。此外，完整加工缩短了加工过程链和辅助时间，减少了机床台数，简化了物料流，提高了生产设备的柔性，生产总占地面积小，使投资更加有效。4. 机床的信息化机床信息化的典型案例是Mazak410H，该机床配备有信息塔，实现了工作地的自主管理。信息塔具有语音、文本和视像等通讯功能。与生产计划调度系统联网，下载工作指令和加工程序。工件试切时，可在屏幕上观察加工过程。信息塔实时反映机床工作状态和加工进度，并可以通过手机查询。信息塔同时进行工作地数

20、据统计分析和刀具寿命管理，以及故障报警显示、在线帮助排除。机床操作权限需经指纹确认。5. 机床的智能化-测量、监控和补偿机床智能化包括在线测量、监控和补偿。数控机床的位置检测及其闭环控制就是简单的应用案例。为了进一步提高加工精度，机床的圆周运动精度和刀头点的空间位置，可以通过球杆仪和激光测量后，输入数控系统加以补偿。未来的数控机床将会配备各种微型传感器，以监控切削力、振动、热变形等所产生的误差，并自动加以补偿或调整机床工作状态，以提高机床的工作精度和稳定性。6. 机床的微型化随着纳米技术和微机电系统的迅速进展，开发加工微型零件的机床已经提到日程上来了。微型机床同时具有高速和精密的特点，最小的微

21、型机床可以放在掌心之中，一个微型工厂可以放在手提箱中。操作者通过手柄和监视屏幕控制整个工厂的运作。7. 新的并联机构原理传统机床是按笛卡尔坐标将沿3个坐标轴线的移动X、Y、Z和绕3个坐标轴线转动A、B、C依次串联叠加，形成所需的刀具运动轨迹。并联运动机床是采用各种类型的杆机构在空间移转主轴部件，形成所需的刀具运动轨迹。并联运动机床具有结构简单紧凑、刚度高、动态性能好等一系列优点，应用前景广阔。8. 新的工艺过程除了金属切削和锻压成形外，新的加工工艺方法和过程层出不穷，机床的概念正在变化。激光加工领域日益扩大，除激光切割、激光焊接外，激光孔加工、激光三维加工、激光热处理、激光直接金属制造等应用日

22、益广泛。电加工、超声波加工、叠层铣削、快速成型技术、三维打印技术各显神通。9. 新结构和新材料机床高速化和精密化要求机床的结构简化和轻量化，以减少机床部件运动惯量对加工精度的负面影响，大幅度提高机床的动态性能。例如，借助有限元分析对机床构件进行拓扑优化，设计箱中箱结构，以及采用空心焊接结构或铅合金材料已经开始从实验室走向实用。10. 新的设计方法和手段我国机床设计和开发手段要尽快从甩图板的二维CAD向三维CAD过渡。三维建模和仿真是现代设计的基础，是企业技术优势的源泉。在此三维设计基础上进行CAD/CAM/CAE/PDM的集成，加快新产品的开发速度，保证新产品的顺利投产，并逐步实现产品生命周期

23、管理。11. 直接驱动技术在传统机床中，电动机和机床部件是借助耦合元件，如皮带、齿轮和联轴节等加以连接，实现部件所需的移动或旋转，机和电是分家的。直接驱动技术是将电动机与机械部件集成为一体，成为机电一体化的功能部件，如直线电动机、电主轴、电滚珠丝杆和力矩电动机等。直接驱动技术简化了机床结构，提高了机床的刚度和动态性能，运动速度和加工精度。12. 开放式数控系统数控系统的开放是大势所趋。目前开放式数控系统有三种形式：1)全开放系统，即基于微机的数控系统，以微机作为平台，采用实时操作系统，开发数控系统的各种功能，通过伺服卡传送数据，控制坐标轴电动机的运动。2)嵌入系统，即CNC+PC，CNC控制坐

24、标轴电动机的运动，PC作为人机界面和网络通信。3)融合系统，在CNC的基础上增加PC主板，提供键盘操作，提高人机界面功能，如Siemens840Di和Fanuc210i。13. 可重组制造系统随着产品更新换代速度的加快，专用机床的可重构性和制造系统的可重组性日益重要。通过数控加工单元和功能部件的模块化，可以对制造系统进行快速重组和配置，以适应变型产品的生产需要。机械、电气和电子、液和气、以及控制软件的接口规范化和标准化是实现可重组性的关键。14. 虚拟机床和虚拟制造为了加快新机床的开发速度和质量，在设计阶段借助虚拟现实技术，可以在机床还没有制造出来以前，就能够评价机床设计的正确性和使用性能，在

25、早期发现设计过程的各种失误，减少损失，提高新机床开发的质量。第二章 机床夹具概述 机床夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确位置，以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置，简称为夹具。 第一节机床夹具的主要功能 在机床上加工工件时，必须用夹具装好夹牢工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹牢，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。机床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作。工件装夹情况的好坏，将直接影响工件的加工精度。 工件的装夹方法有找正装夹法和夹具装夹法

26、两种。 找正装夹方法是以工件的有关表面或专门划出的线痕作为找正依据，用划针或指示表进行找正，将工件正确定位，然后将工件夹紧，进行加工。如图4-1所示，在铣削连杆状零件的上下两平面时，若批量不大，则可在机用虎钳中，按侧边划出的加工线痕，用划针找正。 （沿用吴拓主编的机械制造工业与机床夹具北京：机械工业出版社2006.8）图4-1 在机用台虎钳上找正和装夹连杆状零件在机用虎钳上找正和装夹连杆状零件，这种方法安装方法简单，不需专门设备，但精度不高，生产率低，因此多用于单件、小批量生产。 夹具装夹方法是靠夹具将工件定位、夹紧，以保证工件相对于刀具、机床的正确位置。图4-2所示为铣削连杆状零件的上下两平

27、面所用的铣床夹具。这是一个双位置的专用铣床夹具。毛坯先放在I位置上铣出第一端面（A面），然后将此工件翻过来放入II位置铣出第二端面（B面）。夹具中可同时装夹两个工件。 图4-2 铣连杆状零件两面的比位置专用铣床夹具 1对刀块（兼挡销） 2锯齿头支承钉 3、4、5挡销 6压板 7螺母 8压板支承钉 9定位键。 （沿用吴拓主编的机械制造工业与机床夹具北京：机械工业出版社2006.8）图4-2 铣杆状零件两面的比位置专用夹具 图4-3所示为专供加工轴套零件上6H9径向孔的钻床夹具。工件以内孔及其端面作为定位基准，通过拧紧螺母将工件牢固地压在定位元件上。 （沿用吴拓主编的机械制造工业与机床夹具北京：机

28、械工业出版社2006.8）图4-3 钻轴套零件上6H9径向孔的专用钻床夹具 通过以上实例分析，可知用夹具装加工件的方法有以下几个特点： 1）工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的。因此，不再需要找正便可将工件夹紧。 2）由于夹具预先在机床上已调整好位置（也有在加工过程中再进行找正的），因此，工件通过夹具对于机床也就占有了正确的位置。 3）通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。 4）装夹基本上不受工人技术水平的影响，能比较容易和稳定地保证加工精度。 5）装夹迅速、方便，能减轻劳动强度，显著地减少辅助时间，提高劳动生产率。 6）能扩

29、大机床的工艺范围。如要镗削图4-4所示机体上的阶梯孔，若没有卧式镗床和专用设备，可设计一夹具在车床上加工。 （沿用吴拓主编的机械制造工业与机床夹具北京：机械工业出版社2006.8）图4-4 机体零件简图 第二节 机床夹具的分类机床夹具的种类很多，形状千差万别。为了设计、制造和管理的方便，往往按某一属性进行分类。1按夹具的通用特性分类 按这一分类方法，常用的夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。它反映夹具在不同生产类型中的通用特性，因此是选择夹具的主要依据。 （1）通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳

30、、万能分度头、中心架、电磁吸盘等。其特点是适用性强、不需调整或稍加调整即可装夹一定形状范围内的各种工件。这类夹具已商品化，且成为机床附件。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生产成本。其缺点是夹具的加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。 （2）专用夹具 专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计制造周期较长，随着现代多品种及中、小批生产的发展，专用夹具在适应性和经济性等方面已产生许多问

31、题。 （3）可调夹具 可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。它一般又分为通用可调夹具和成组夹具两种。通用可调夹具的通用范围大，适用性广，加工对象不太固定。成组夹具是专门为成组工艺中某组零件设计的，调整范围仅限于本组内的工件。可调夹具在多品种、小批量生产中得到广泛应用。 （4）成组夹具 这是在成组加工技术基础上发展起来的一类夹具。它是根据成组加工工艺的原则，针对一组形状相近的零件专门设计的，也是具有通用基础件和可更换调整元件组成的夹具。这类夹具从外形上看，它和可调夹具不易区别。但它与可调夹

32、具相比，具有使用对象明确、设计科学合理、结构紧凑、调整方便等优点。 （5）组合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具，并已商品化。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具，夹具用毕即可拆卸，留待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有可减少专用夹具数量等优点；因此组合夹具在单件、中小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。 （6）自动线夹具 自动线夹具一般分为两种：一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。 2按夹具使用的机床分类 这是专用夹具设计所用的分

33、类方法。按使用的机床分类，可把夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具等。 3 按夹具动力源来分类 按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具和机动夹具两大类。为减轻劳动强度和确保安全生产，手动夹具应有扩力机构与自锁性能。常用的机动夹具有气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具和离心力夹具等。第三节 机床夹具的组成 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。 1 定位支承元件 定位支承元件的作用是确定工件在夹

34、具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。如图4-2所示的锯齿头支承钉2和挡销3、4、5。定位支承元件的定位精度直接影响工件加工的精度。 2夹紧装置 夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。如图4-2所示的压板6。 3连接定向元件 这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相互位置。如图4-2所示的定向键9。 4对刀元件或导向元件 这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件，如图4-2所示的对刀块1。用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件，如图4-3所示的快换钻

35、套1。 5其它装置或元件 根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其它联接元件。 6夹具体 夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。常用的夹具体为铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座形等形状上述各组成部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分第三章 工艺 夹具的设计第一节 工艺设计方案 1、工艺设计方案:无论是在传统制造还是现代制造系统中都离不开工艺与夹具的设计，并且设计指导思想都是现有的条件下以优质、高效、低耗的工艺完成零件的加工。本课题是在企业的现有生产设备上进

36、行零件的加工。本产品要求较高的疲劳强度，连杆两端面要有高的位置精度误差，根据加工顺序安排的原则，先铣出两个平面为钻小头孔作定位基准等等，工艺设计方案初步拟定为：模锻坯调质处理探伤铣两平面磨两平面钻小头孔镗小头孔铣大头定位点铣小头定位点粗铣舌顶面镗半边大头孔铣打标记处到尺寸精铣舌顶面铣槽侧分开面挤压螺纹拉舌槽。第二节 夹具设计方案 钻床夹具在批量生产中是使用最多的一种机床夹具。其设计指导思想是：机床夹具是保证产品质量、提高劳动生产率的重要技术手段，其结构形式必须与其生产类型和市场变化相适应，夹具设计要注重标准化。本课题是钻孔夹具设计，本课题夹具结构设计方案见本说明书第三章专用夹具设计。 第四章

37、机床夹具的现状及发展方向 第一节 机床夹具的现状 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。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

38、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。第二节 机床夹具的发展方向 一、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/T2148T225991以及各类通用夹

39、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

40、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

41、调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。第五章 经济发展与机床和夹具协调发展的关系 机械零件的加工质量直接关系到产品的性能好坏。提高质量也是工业生产中所极力寻求的。而影响零件加工质量的因素很多，为了提高加工质量，保证机械加工精度，生产中采取的工艺措施很多，比如增强工艺系统刚性的工艺措施，采用减振、消振装置等。然而，要有好的质量就离不开机床的先进技术也离不开各种实用于机床的夹具。 机械加工的劳动生产率，是指工人在单位时间内加工出合格零件的数目。工艺过程基本组成单元是工序，因此评价机械加工劳动生产率，主要看各个工序加工的单件工时，即该工序加工完成一个零件所需要的时间，提高生产率的途径有缩短基本时间

42、、缩短辅助时间、缩短服务时间、缩短准备结束时间。 机械加工的经济性主要体现在产品或零件的生产成本。制造一个产品或零件所必须的一切费用的总和，称为产品或零件的生产成本。生产成本由两大部分费用组成：即工艺成本和其他费用。总之机床与夹具的相互配合的越好，才能加工出更加精确、精准的零件或产品出来，才有利于现代先进技术的发展；机床和夹具协调的越好才能创造出更多的经济效益。【参考文献】1、吴拓机械制造工业与机床夹具北京：机械工业出版社，2006.8.2、李华机械制造技术【M】北京：机械工业出版社，2000.3、冯之敬机械制造工程原理【M】北京：清华大学出版社，1999.4、薛源顺机床夹具设计【M】北京：机械工业出版社，1995.5、王伟平机械设备维护与保养北京：理工大学出版社2010.致谢： 感谢大学以来一直指导和教育我的老师们，尤其是指导我课程设计和论文指导的老师，您除了正常的工作外还要处理我们的琐碎的事情，您不辞劳苦、敬岗敬业的精神我为之敬佩。老师您就是我的榜样。我即将走向社会，我会将在校所学的理论知识同实践相结合，努力工作，做一个敬职敬责的人。在此，给您带上最真诚祝福和问候:老师您 辛苦了！此致敬礼 23