夹具柔性化及其在NC机床中的应用.pdf

、拿公金矛嘴巾月奋今心今夹具柔性化及其在机床中的应用与件件套部配尹忿名名龟主题词柔性夹紧组合夹具机床夹具制造系统的柔性是当今制造技术进步的主要目标之一。柔性制造系统及其主要设备机床是高度柔性的,但其夹具往往还是传统的。这不仅增加了制造成本,延长了生产准备周期,甚至影响生产计划的正常执行。随着机床的广泛使用,发展柔性化夹具也成为现代制造技术中急待解决的问题。为此,年代以后美、德、日和我国对此都展开了研究和开发工作。柔性制造对夹具的要求机床的发展对传统夹具的功能产生了一定的影响。例如机床工作台能在所要求的位置淮确定位,因此在机床上加工孔不需要夹具上的刀具导向作为加工位置要求的保证,但是作为加工中必需的定位和夹紧功能是不变的。然而这种定位、夹紧必须是柔性的,能适应各种工件的要求。此外,机床要求工件在一次安装下尽可能加工更多的表面,这就要求夹紧机构紧凑而体积小,以防与刀具的运动产生干涉再由于切削速度和进给量的不断提高,也要求夹具的刚度更高。为了满足上述要求,首先按多品种工件的定位、夹紧要求,开发了一些柔性夹具。如美国密歇根州工业技术研究所的相变流态床式柔性夹具,德国斯图加特大学的数控夹紧装置,以及美国、德国、独联体和我国的孔系组合夹具等。相变流态床式夹具这类柔性夹具的构思是,虽然工件有多种形状,但均可通过一种中间介质将其包围起来,加工前使其固化成固相,达到定位和夹紧的目的。在加工时能承受切削力,加工后又使此介质流态化成液相,就可将工件取出。美国密歇年第期北京机械工业学院朱耀祥陆宇明机床根州工业技术研究所甘特纳等人对此作了较多的研究。其所研究的内容如图所示。图相变式夹具的研究情况图为该所研究的一种颗粒流态床式夹具的原理图。用细的铁粉或微小钢球围住工件,然后用振动方法使其夯实,加工完毕后通过多孔底板吹人压缩空气,使工件松开。此外,尚可用低熔点合金或特种塑料,通电或改变温度使其固化,达到夹紧工件的目的。目前,这种夹具可用于轻切削加工及电加工等场合。国内也有用模型石膏、松香、石腊、低熔点合金等材料,固化外形复杂、定位精度要求低的无磁性小零件,形成较大方块,用虎钳夹持进行铣肖或磨削。,下细铁份具图流态床式夹具原理图1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.数控夹紧装置德国斯图加特大学卡尔图奋查莫尔教授开发一种箱体类零件的数控可调式夹紧装置。它适用于同类箱体的定位和夹紧。具有回转式和移动式两种形式。飞飞骨日目叫叫,图采用数控夹紧装置的加工中心立柱主轴箱滑板带通用橙铣头的主轴箱床身工件数控夹紧装置图双回转数控夹紧装置液压夹紧油缸夹紧元件侧向定位元件定位元件图为双回转式数控可调整夹紧装置。这种装置是由相互无关的主回转运动和辅助回转运动叠加而成,根据每个箱体零件的定位、夹紧要求而确定。其夹紧过程如下根据某一箱体定位、夹紧的要求编制程序此程序运行后,将底部的个定位支承和侧面的个支承元件,通过主辅回转运动,调整到箱体要求的定位处,夹具顶部的四个液压夹紧油缸也同时调整到要求的夹紧位置,然后箱体零件被放在定位元件上,最后由顶部油缸的活塞下移,将箱体零件夹紧。图为这类夹紧装置上的典型定位和夹紧方式。采用这种数控夹紧装置,对机床含加工中心的机械结构有一定的影响。因为夹紧装置具有工作台和转台的功能,机床不再需要工作台系统。当然夹紧装置必须在比比比图数控夹紧装置中的定位、夹紧方式机床工作行程范围之内如图。孔系组合夹具由于相变式夹具尚在研究之中,而数控夹紧装置成本昂贵,又限于箱体零件某一尺寸段,再加上它与现有机床机械结构不匹配,因而其发展前途尚待商榷。从实用、可靠、成本低廉等方面看,当前夹具柔性化的趋势,主要还是孔系组合夹具,因为它的短生产准备周期和高度的柔性是目前其它夹具系统难以相比的。我国在年代中、后期,先后由天津组合夹具厂、贵阳新天光学仪器公司及保定向阳精密机械厂等单位开发了各种孔系组合夹具见附表。现均有商品出售。与槽系组合夹具相比,孔系组合夹具有如下优点元件的品种、规格大为减少,便于配套使用。夹紧合件化。元件定位精度和可靠性高。采用粘结淬火定位衬套的方法制作基础件和结构件上的网状孔系,不仅工艺性好,耗费的工时也少。组装的夹具刚度高。任何孔位均便于作为编程的原点,编程时坐标尺寸也便于计算。用于机床,故不需要导向元件。数控夹紧装置曾在我刊年第期中做过详细介绍编者注。机床1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.国内外主要孔系组合夹具及其技术规格从一。型孔系组合合德德国国德国国美国英制独联体体夭津组合夹具厂厂贵阳新夭光学学夹具保定向阳阳仪仪仪仪仪仪仪器公司司精密机械厂厂定定位孔径与公公必砂诵去产产必必必协差差二必诱必诵娇娇娇砂砂砂孔孔距与公差差士士。夕土户户士士士,士。士。,士士士。士最最大基础础少少义又板板尺寸寸火义紧紧固螺检检户户。直直径径陇辞凰制造成本低,售价也较低。孔系组合夹具的主要缺点是元件位置不能作无级调节,仅能按孔距调整位置。因此组装的灵活性就不如槽系组合夹具,从而常需为之设计专用件。孔系组合夹具由基础、结构、定位、夹紧、紧固、辅助六类元件组成。基础件中除方形和圆形基础板外,还有基础角铁,型板和方箱。其中型板和方箱对中小件的加工极为方便,广泛用于卧式加工中心上。图为孔系组合夹具的基础件。图、图分别为部分结构件、定位件和夹紧合件的示例。基础角铁督礴巍型板方形石础板国形若础板,图孔系组合夹具的墓础件图结构件和定位件示例孔系组合夹具是用孔和销作为夹具中各元件间位置连系的主要方式。不仅孔要有高的精度和好的粗糙度以保证精密的配合,同时要保证精密的网状孔距,各孔距精度均在士以内。如全部要求用坐标磨床来加工基础件上的大量孔,成本是相当可观的。目前国内外普遍采用孔距标准样板,粘接淬硬定位衬套的方法进行生产,既保证了高精度,又大大降低了成本。年第期1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.国内外主要孔系组合夹具及其技术规格从一。型孔系组合合德德国国德国国美国英制独联体体夭津组合夹具厂厂贵阳新夭光学学夹具保定向阳阳仪仪仪仪仪仪仪器公司司精密机械厂厂定定位孔径与公公必砂诵去产产必必必协差差二必诱必诵娇娇娇砂砂砂孔孔距与公差差士士。夕土户户士士士,士。士。,士士士。士最最大基础础少少义又板板尺寸寸火义紧紧固螺检检户户。直直径径陇辞凰制造成本低,售价也较低。孔系组合夹具的主要缺点是元件位置不能作无级调节,仅能按孔距调整位置。因此组装的灵活性就不如槽系组合夹具,从而常需为之设计专用件。孔系组合夹具由基础、结构、定位、夹紧、紧固、辅助六类元件组成。基础件中除方形和圆形基础板外,还有基础角铁,型板和方箱。其中型板和方箱对中小件的加工极为方便,广泛用于卧式加工中心上。图为孔系组合夹具的基础件。图、图分别为部分结构件、定位件和夹紧合件的示例。基础角铁督礴巍型板方形石础板国形若础板,图孔系组合夹具的墓础件图结构件和定位件示例孔系组合夹具是用孔和销作为夹具中各元件间位置连系的主要方式。不仅孔要有高的精度和好的粗糙度以保证精密的配合,同时要保证精密的网状孔距,各孔距精度均在士以内。如全部要求用坐标磨床