Ⅰ-Ⅳ档变速叉零件加工工艺规程及钻M10螺纹孔夹具设计（全套含CAD图纸）
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下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985设计说明书题目档变速叉零件加工工艺规程及钻M10螺纹孔夹具设计类别年级专业姓名下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985课程设计任务书一、题目档变速叉零件加工工艺规程及钻M10螺纹孔夹具设计二、时间自三、要求1编制档变速叉加工工艺规程三张卡。2绘制档变速叉零件图一张。3绘制夹具结构装配图一张。4编写设计说明书一份。学生姓名指导教师下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985下达时间目录序言第1章零件的工艺分析11零件的功用12零件的工艺分析第2章零件的工艺路线的拟订21毛坯的选择22定位基准的选择23表面加工方法的选择24工艺路线的拟订第3章主要工序设计31工序设计32工序设计第4章夹具设计41任务与要求42定位方案设计1定位基准的选择；2定位元件的布置；3定位误差分析与计算下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098543夹紧方案的设计1夹紧力计算；2夹紧元件设计与校核44夹具操作使用说明结束语参考文献河南科技大学课程设计说明书用纸序言机械制造技术基础课程设计是我们融会大学所学的机械制造技术基础的知识后，将理论与实践相结合对专业知识的综合运用训练，并且为我们以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。通过机械制造技术基础课程设计，应该得到下述各方面锻炼1、能熟练的运用机械制造技术基础的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。融汇贯通，结合实际零件的具体功用，设计出高效、省力，既能经济合理又能保证加工质量的夹具。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册及图表资料，或者查询相关资料等方式，增强我们解决工程实际问题的独立工作能力。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985共16页第1页下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985河南科技大学课程设计说明书用纸第1章零件的工艺分析11零件的功用如图所示的档变速叉的作用就是拨动同步器的齿环，以达到各个档位的分离和结合，下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985实现换挡变速的功能。为实现换挡、变速功能，其叉轴孔和变速叉轴有配合要求，因此加工精度高。叉脚两端面在工作中需承受冲击载荷。为增强其耐磨性，采用局部高频淬火，硬度为HRC4553为了保证换挡叉换挡时共16页第2页河南科技大学课程设计说明书用纸叉脚受力均匀，要求叉脚两端面与孔16有垂直度要求为001MM。换挡叉用螺钉定位，螺纹孔为M1012零件的工艺分析从拨叉的零件图可知，该零件的材料为45钢，整体精铸成型。此变速叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据要求采用常规的加工工艺均可保证。其主要加工表面和技术要求为（1）16的孔的上偏差为006，下偏差为0，孔的内表面的粗糙度为63鉴于此，可采用12的麻花钻钻孔，再用10的立铣刀进行扩孔。（2）以15MME槽侧零件的右端面为基准而加工的叉口厚度为7MM，其上公差为028，下公差为037，为过盈配合，表面粗糙度为32，要求较高。可直接用三面刃铣刀加工保证尺寸要求，然后进行热处理，之后粗磨叉口两侧面及凸台面，再进行精磨叉口侧面。选择以16孔下端面为定位基准，加工时保证叉口上下端面与其垂直度要求为001（3）以零件的右端面为基准的15MM拨槽的上公差为03，下公差为0，其中心距离右端面为1401，槽身内表面要求粗糙度为63，其槽底距16孔中心为13MM可采用16孔与右端面结合定位，采用立铣刀进行加工。（4）以16孔为基准的M101的螺纹孔，先采用85的麻花钻钻孔，再采用10的丝锥攻丝完成。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985由零件图可知，该零件主要要求保证16孔和叉口上下两端面之间的垂直度要求。以16孔作为加工叉口上下端面的定位基准便可保证其垂直度的要求。共16页第3页河南科技大学课程设计说明书用纸第2章零件的工艺路线的拟订21毛坯的选择零件材料为45钢，结构比较简单。考虑到其在工作中经常受交变载荷及冲击性载荷的作用，生产类型为批量生产，故采用精密模锻毛坯，以使内部金相组织多表示出来的机械性能满足工作要求，保证零件工作可靠，也可提高生产效率。毛坯公差参考GB/T123622003钢质模锻件公差及加工余量。22定位基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会出许多问题，甚至会造成大批零件报废，使生产无法正常进行。由零件工艺分析可知16孔中心是加工10孔、15MM槽及叉口的设计基准。221粗基准的选择粗基准的选择重点考虑如何保证各加工表面有足够的余量，及保证不加工表面与加工表下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985面之间的尺寸、位置符合图纸设计要求。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对于有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做粗基准。要保证叉口凸台面与16孔的垂直度，所以应以16孔的外圆表面为粗基准。222精基准的选择精基准的选择有利于保证加工精度，并使工件装夹方便。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。故精基准选择重点是考虑保证零件的加工精度、减少误差，装夹方便、准确。依据“基准重合”原则、“基准统一”原则和定位可靠性原则，减少尺寸换算，加工10孔时以16孔为主要定位基准，加工叉口各表面时以16孔的下端面为主要定位精基准，并辅以其它表面定位，在加工中采用专用夹具夹持。共16页第4页河南科技大学课程设计说明书用纸23表面加工方法的选择由零件图和工艺分析可知，该零件的加工表面主要有四组第一组是16孔的加工。考虑到该孔直径较小，不宜铸造成型，故需要铸造成实心，然后先扩孔再扩铰，以24外圆右端面定位，采用专用夹具加工；第二组是15MM的E槽。采用16孔与24外圆右端面组合定位的方式，采用专用夹具，采用立铣刀多次加工。因E槽底与16孔中心的距离是13MM，不宜直接测量，需计算好相关尺寸链；第三组是M101的螺纹孔。由于叉头采用整体铸造成型，且该螺纹孔与16孔相通，孔深达17MM，可在加工16孔之后先扩后铰的方式进行加工，采用16孔中心定位。加工时应注意不与E槽发生刀具干涉；下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985第四组是叉口的加工。叉口处两只叉脚相距455MM，且两只叉脚的宽度相差不大于1MM。因叉脚的凸台面与16孔的下端面有垂直度要求，故须以16孔作为主要定位基准，并辅以24外圆右端面定位，采用圆柱铣刀分别铣叉脚的各个表面。24工艺路线的拟定工艺路线制定的是否合理，不但影响加工的质量和效率，而且影响到工人的劳动强度、设备投资、生产成本等。制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产类型确定的情况下，根据零件的结构工艺性、尺寸精度和位置精度等技术要求，以及现在有的生产条件下加工方法所能达到的经济精度，以便使生产成本尽量降低。现采用通用机床辅以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。结合机械制造技术基础，参考CAPP（计算机辅助工艺过程设计），选择工艺路线如下工序0模锻毛坯（调质处理）；共16页第5页河南科技大学课程设计说明书用纸工序05修正（扩孔）扩16以24外圆轮廓面为定位基准面，辅以在叉口处的定位支撑以防转动，采用摇臂钻床Z3040和专用夹具；工序10铣削叉口以16孔的下端面、叉口角外平面及24外圆轮廓为定位基准，并辅以一插销定位，采用卧式铣床X63和专用夹具；工序15钳平锉去除叉口毛刺；工序20热处理叉口两爪20长度上两面高频淬火，硬度HRC4553，淬硬层深度不小于1MM；下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985工序25磨M7130磨床磨叉口两侧面及凸台面，要求凸台面RA32，侧面RA63；工序30扩孔以16孔及24外圆轮廓定位，采用Z3040钻床以85麻花钻钻M10的螺纹孔。采用专用夹具；工序35钳以16孔及24外圆轮廓定位，采用Z3040钻床以M101丝锥攻丝10孔。采用专用夹具；工序40铣E槽以16孔及24外圆轮廓定位，采用立式铣床X52和圆柱铣刀和专用夹具；工序45扩铰16孔以24外圆轮廓定位，辅以在叉口处的定位支撑以防转动，采用Z3040和专用夹具；工序50热处理高频淬火E槽表面，硬度HRC4553，淬硬层深度不小于1MM，其余硬度HRC2832，螺纹不允许淬硬；工序55终检。共16页第6页河南科技大学课程设计说明书用纸第3章主要工序设计31钻孔16孔工序设计工件材料ZG45铸钢选用机床Z525立式钻床刀具15MM高速钢扩孔钻下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985根据切削用量简明手册表210可知F05MM/R06MM/R由于L/D42/202，故不用考虑孔深系数根据机械制造工艺设计手册表4216Z525钻床进给量选择F062MM/R根据机械加工工艺手册表10433可知扩13MM孔的切削速度当F06MM/R时，选择V24M/MINNS1000V/DW100024/1550955R/MIN根据机械制造工艺设计手册表4215按机床选取NW545R/MIN所以实际切削速度为VDN/100031415392/10002567M/MIN根据机械制造工艺设计手册表625切削工时为TLL1L2/NF428/（545062）015MIN32铣削叉口工序设计铣削叉口，刀具圆柱铣刀，外径D50MM机床X63铣床，采用专用夹具依据图纸，毛坯厚度可取75MM，粗铣025，精铣015MM查切削用量简明手册得共16页第7页河南科技大学课程设计说明书用纸下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985取F002MM/R，V24M/MIN,则N121R/MIN,根据机床说明书取N150R/MIN,故实际切削速度为V297R/MIN当N150R/MIN时，工作台每分钟进给量应为FAFZN0021015030MM/MIN切削工时刀具工作行程LL1L230MM，则切削工时为TA1MIN33钻孔M101工序设计钻M10孔,机床摇臂钻床3025Z刀具根据参照机械加工工艺手册表439硬质合金锥柄麻花钻头。1钻孔85钻孔前铸件为实心，根据上文所的加工余量先钻孔到85再攻丝，所以D85MM。钻削深度17MMPA进给量根据机械加工工艺手册表2438，取FRMF/30切削速度参照机械加工工艺手册表2441，取V41VS机床主轴转速，有NMIN/692158143010RDVN按照机械加工工艺手册表3131取N1000R/MIN所以实际切削速度VS/406105843被切削层长度刀具切入长度L21L16718932RDLCTGKCTGM下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985共16页第8页河南科技大学课程设计说明书用纸刀具切出长度取2LM412LM走刀次数为1，钻孔数为1个机动时间1JTMIN14010302421FNLJT34铣削E槽工序设计刀具根据机械制造工艺设计简明手册表3139，选用高速钢镶齿三面刃铣刀，D100MM,，齿数为20齿。铣削深度AE15MM铣削宽度AP15MM每齿进给量查机械加工工艺手册表2189，取。FA02/FAMZ铣削速度查机械加工工艺手册表2189，得V16MM/MINV机床主轴转速NMIN/965014301RDV切削工时查机械制造工艺设计简明手册表4236,确定机床为立式机床X51，取N65R/MIN实际切削速度2041M/MINV进给量650220260MM/MIN被切削层长度由毛坯尺寸可知L24L刀具切入长度4802MM1L下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985MIN2424S4026348共16页第9页河南科技大学课程设计说明书用纸第4章夹具设计41任务与要求本次夹具设计的夹具是为钻M10螺纹孔工序，以零件的右端面为基准的M10螺纹孔，要钻85MM孔。精度要求不高，因此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。42定位方案设计1定位基准的选择；由零件图知这道工序所加工的M10螺纹孔位于16孔上，故以16孔中心及孔的端面作为定位基准，避免出现定位误差。工件16孔在夹具上定位，限制了2个自由度。在端面限制了2一同时辅以一个菱形挡销定位，限制了2个自由度，就实现了六点定位2定位元件的布置以16孔定位，采用短心轴定位，并在该孔的零件图右端端面上增加一快卸垫圈和拧紧螺母，实现快速装卸。同时，在叉口处设置一菱形挡销，防止旋转并辅助固定，且这个菱形挡销中心要16孔的中心连线在垂直方向成17度的角度，这样便于钻M10螺纹孔防止加工时产生零件的震动而影响垂直度的保证。在夹具体上，上有对刀块，下有做定位键使用的T形螺栓。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709853定位误差分析与计算由于采用的是工序基准和定位基准重合的定位方式，故不会产生基准不重合误差，但会产生基准位移误差。基准位移误差是由于定位副制造误差及最小配合间隙引起，而定位误差就是基准不重合误差和基准位移的存在而导致调整法加工一批工件时，工序尺寸（或位置精度）有可能生的最大变化量该夹具以平面定位心轴定心，心轴定心元件中心线与底槽侧面规定的垂直度偏差008MM，槽的公差为MM。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等01共16页第10页河南科技大学课程设计说明书用纸产于或小于该工序所规定的工序公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示GWJJ式（210）MJJWDAZWJ由机床夹具设计手册可得、平面定位心轴定心的定位误差0WD、夹紧误差式（211）COSMINAXYJ其中接触变形位移值式（212）LNCHBKRNZAZY046219MYJJ036OS、磨损造成的加工误差通常不超过MJ5下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985、夹具相对刀具位置误差取ADM01误差总和052JW从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。43夹紧方案的设计1夹紧力计算；2根据切削手册查得，。根据简明手册表4236查得，取MAZFPZ4,/130，故实际切削速度MIN/30RNW3MIN/078135DVW4当时，工作台每分钟进给量应为I/R5I/393NZFWZM共16页第12页河南科技大学课程设计说明书用纸6查说明书，取MIN/40FM7计算切削基本工时8YL5210429因此，MIN39FTM10根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即11式（24）FKW下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098512安全系数K可按下式计算13式（25）6543210K14式中为各种因素的安全系数，见机床夹具设计手册表可得122501321021K17所以49395N式（26）44955M式（27）N274725N式（28）15由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。16单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算17N式（29）210TGTQLWZ18式中参数由机床夹具设计手册可查得19091205220其中6MLNQ共16页第12页河南科技大学课程设计说明书用纸21螺旋夹紧力0819230NW22易得K023经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。2夹紧元件设计与校核加紧螺钉公称直径D10MM，材料45号钢，性能等级数位68级10X100MPAS12X/101200MPA下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985螺钉疲劳极限1032X1000320MPA26经校核，满足强度要求，夹具安全可靠。使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。44夹具操作使用说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，工件材料易切削，切削力不大等特点。经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。共16页第13页河南科技大学课程设计说明书用纸此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，心轴采用可换的。以便随时根据情况进行调整。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以利于铣削加工。共16页第14页下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985河南科技大学课程设计说明书用纸结束语此次设计在老师的悉心指导和严格要求下，我完成了课程设计。通过本次设计，让我平时课堂上学到的知识得到进一步的巩固，也将一些知识应用到实际的设计中。用心去做一件事情，是真正的学习研究过程，也是提高自身能力的过程。本设计还存在很多不足之处。一是由于本人对CAD画图软件的掌握过于生疏，在画图时显得有点力不从心，使设计图不能达到预期设计出来的水平；二是本人对档变速叉结构和工作原理掌握的不够熟悉，在设计过程中不能全面考虑问题，设计速度缓慢；三是本人对机械行业不是很熟悉，对于实际的零件和夹具需求没有具体的概念，所设计出来的图纸难免有不符合实际的地方。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985共21页第15页河南科技大学课程设计说明书用纸参考文献1、切削用量简明手册第3版，作者艾兴肖诗纲，机械工业出版社，2008年1月2、机械制造工艺设计简明手册，主编李益民，机械工业出版社，1994年7月3、机械加工工艺手册第2卷，主编孟少农，机械工业出版社，1991年9月4、实用机械加工工艺手册第2版，主编陈宏均，机械工业出版社，2003年1月5、机床夹具设计手册第3版，主编王光斗王春福，上海科学技术出版社，2000年11月6、机械制造工艺课程设计指导书第2版，主编赵家齐，机械工业出版社，2010年4月7、机械设计课程设计，主编王昆何小柏汪信远，高等教育出版社，1995年12月下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985共16页第16页河南科技大学课程设计说明书用纸说明1、要求学生按上述格式用A4纸打印，正文原则要求宋体或楷体打印,大标题用二号,小标题用三号字,正文用小四号不便打印的，应用正楷书写整齐。（封皮要求打印）2、装订顺序为封皮课程设计任务书目录正文指导教师评语、答辩评语。3、具体程序（1）填写任务书，交给学生。（2）学生课程设计完成后打印成稿交给指导教师，由指导教师填写评语。（3）答辩完毕后由答辩小组教师填写答辩评语（4）课程设计领导小组向教务科报答辩成绩。（5）课程设计全部档案资料在答辩完成以后，要整理下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985核对并使用成人教育学院统一印制的档案袋装好，缴给该院教务科集中存档。保存期三年，满三年后方可处理。课程设计指导教师评语课程设计答辩评语评语指导教师职称年月日下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985评语答辩成绩答辩组长签字时间年月日可持续夹具及固定装置的高精度安装的方法论JJAMSHIDI，PGMAROPOULOS英国巴斯大学机械工程学系摘要在夹具安装阶段，夹具组件的精确测量能力决定其精确性，尤其是对大尺寸的产品和应用来说。大量定制一些在设计上有多样性的小批量产品和零部件是十分重要的。产品质量应该与迅速转换理念相互协调，对于敏感元器件及组件而言，以牺牲产品质量来提高速度是不明智的，例如在航空航天工业中所看到的那些零部件。提高精确性对于夹具的安装是很有必要的，为了要尽量少用，这可取决于夹具和夹具定位变化的耐受性预算。在航空航天工业中，灵活和可重构夹具的概念的发展及固定装置是夹具的主要开销成本。吸引他们的是重构夹具的可重用性，可持续使用是由于那些零部件也能够被重新应用到许多种产品和装配中去。一直不佳的准确性和可靠性为这类夹具的缺点，这篇论文主要是研究可持续夹具主要零部件的精确定位，影响夹具性能的因素在安装阶段会得以审查。本文介绍了一种在灵活夹具中为了最大限度地减少定位和夹紧的不确定性的方法。关键词可持续性夹具；夹具安装；校准不确定性；夹具的监测；计量；可重复使用的夹具1引言质量和可靠性等因素早已经转换为新零件固有的特征。在他们的产品和服务范围内，近期市场趋势已经迫使制造业走向大规模定制。其次增加新陈品的多样化设计在部件和组件级别上遵循第二次高幅度的变化。有先进制造系统和技术的国家提供了更多的灵活性，能使设计师更加自由的发挥想象。例如在过去几十年发展起来的一种新的大体积测量方法，就能测量及公丈的距离。用来检测大尺寸零件的这些设备通常是由多个组装部件所制造出来的。在重组和装配期间，那些大尺寸产品的制造需要用到专用的夹具和固定装置，以便于他们的零部件能够被定位在设计基准上。对于大批量产品，在计算机辅助软件上就能估算出其主要的花费需求，否则，在某些情况下或以其他方式生产的产品成本可能会是非常高的。这个问题与客户不断用钱来寻求具有更高价值的市场需求相互矛盾。用一种典型的变化产品可以创建一个更加具有持续性的商业，因为它能够满足相对比较大地市场需求。由支持产品变化的不同形状的产品而形成的灵活和可重构夹具及固定装置则是应对上述挑战关键的解决方案。灵活夹具的概念已经在研究领域存在了几年1。然而，它们在很大程度上没有充分利用真正的生产设施，尤其是大尺寸产品的制造，如航空航天设备。这是由于关于它们的初始安装、校准困难和可重复性等挑战往往超出公差要求。这些夹具和高品质关键部件装置的制造以及大量的集成计量系统，都可以减少上述限制。本文包括了有关安装的计量问题和灵活的夹具校准以及检测服务。2相关工作21大型零件的制造和装配通常把要精密制造的机械零件移动到机床工作台是必需的，先进行粗加工，然后精对准和夹紧。在这个阶段，一方面是准备用于加工高精度的关键所在，然而，这对于一些大尺寸或重的零部件并不总是可以实现的。大型产品是指那些与一些不经济的可能需要处理或在工厂周围移动的的组件一起来达到制造和装配的目的2。制造业和这些部件的装配工艺包括所需机器和系统的运动以及这些部件的位置和方向。这些零部件通常定位在大尺寸夹具及固定装置上该定位的位置。如果这些部件以小批量生产，在航空航天工业、高开销的情况下，每个产品将会出现。在设计和制造夹具上，已经有了许多尝试，以便于能够持有许多种组件的变种。然而，这方法是不可行的，因为敏感或关键的零部件完全是由它们的高精度要求所决定的。与固定的夹具相比较，可调、可重构夹具会产生更低的重复性。固定夹具有固定的方式，可以通过焊接或铆接的接头固定在一起来实现。这些机械故障，例如夹具和固定装置由于疲劳和塑料变形就是一个终止其服务的主要原因，发送它们再进行回收。小批量制造的需求是目前常见的淘汰不合格夹具，其使用寿命取决于产品的生命周期。换句话说，在制造变种零件停止不久之后，与之有关联的夹具和固定装置将会变得多余。即使夹具有工作顺序，但它们仍然有报废并送往循环再造。这种方法会带来高负担回收的能耗。在大尺寸零件下的固定夹具和夹具的漂移以及夹具都能影响大尺寸零件组装的精确性5。对于大尺寸的夹具已经开发出了几种分析夹具刚性的方法，可用来评估振动的影响因素。在任何情况下更加可持续生产要通过选择性方案才能得以实现。如图21所示。图21典型的大型夹具元件用于制造所延误的时间是固定夹具的又一重大缺点，这些夹具应该在制造前就被订购，在生产计划和产品上市前还可以创建额外的复杂性。不管他们的类型，大型夹具有一些共同的元素，包括一个主框架、内在的框架，有可能有一个或数多个可移动的机制或更小的组件，如钳、套管、皮卡和可调螺丝表1。22柔性夹具开发的柔性夹具的概念增加了其可持续性、快速转换以及降低了成本。现在可以使用现成的模块来设计和组装夹具。根据规定，只有极少数夹具的专用零件需要设计和制造。以这种概念看，大多数散装部件、附件关节都应用的很具体。一旦产品设计变异完全制造出来，然后就可以拆卸上述组件和重组成一种新的元件来与未来的设计变异相匹配。因为组装和组件范围上的设计都相当接近，所以这种方法是最能降低夹具成本的。根据组件的变化水平和工作类型的需求，每一个不同比例的柔性夹具都需要被重新安排。为了增加使用这种类型夹具的效益，这个问题在设计阶段考虑是十分重要的。例如，在可能的情况下，皮卡车的位置和三维定位夹具上的组件的不同变种，甚至完全不同的部分应该是在靠近增加兼容性和夹具子系统间变性。夹具关键部件的收集在短期内能保证所需夹具的可用性。另外，这些夹具的存储需要很少空间，因为拆除所有模块是可能的，通常以脚手架的形式并把它们彼此放在一起。目前在一些汽车公司应用到柔性夹具，因为它们的精度等级是足够满足的。大尺寸制造的夹具设施尽管没有许多柔性夹具那样操作灵活，比如航空航天设备。准确性和定位销的不确定性、夹具的可重复性以及夹具结构的漂移都出现这样一个事实，这些夹具在发电和航空航天等工业不能满足公差要求。一旦它们的精度问题得以解决，这些夹具在上述的工业中将会有很高的利用价值。图22夹具与汽车行业中的可重构组件大量的体积计量系统和技术一直有许多新的发展。依靠计量系统和技术的现代激光技术现在就能够测量一些可接受精度的大尺寸产品甚至到几公丈的产品。在安装和初期安装调试期间，这些系统能够用来精确定位一些夹具的关键部件。夹具的安装通常开始形成机架或主要框架，然后是那些大的部件和像皮卡和夹具那样逐渐更小的零部件。计量系统能够用于柔性夹具的主要框架和其内部框架的安装，从而来保证每个零部件彼此之间的准确定位。表1显示了这些大规模的测量系统数。跟踪系统能够测量基准点，它是实现这一目的的最合适的测量系统。一起跟踪球式反射镜在三维空间内都可以认准所要记录的位置。球式反射镜可以直接练习目标对象来提供几何位置信息或可以在机械重复的球式反射镜下应用，从这个角度用激光来跟踪目标或短期目标。像一些其他测量仪器的激光跟踪有时候不确定，在夹具的安装过程中需要做以说明。此外，激光跟踪和目标点之间的光线问题还应该考虑到。如果必要的话，多个跟踪职位都可以使用，在实际测量活动中，其结果必然是伴随着一个不确定的说明。经过测量，这些给定的分散的特征值是合理的，这个问题与一些夹具或夹具的安装及以后的审核都是一样的。这些知识阐明了一个给定的定位夹具的能力和装配任务。换句话说，它表示在其相关流程中一套夹具是否能够满足公差要求。23夹具理论比较为了用于多种生产装置和组装应用，在不同的公司也有大量不同形状和设计的夹具。这些夹具中的某一些的形式都是标准形式，然而另一些是经过专门设计和制造的特殊零部件。后者可以说是建立在产品的复杂性和大规模的基础上的，所以可能会是非常昂贵的9。无论成本和目的如何，制造和组装过程都可以完成，要么不使用夹具，要么用固定帧夹具或用可重构或柔性夹具。表2对它们的典型应用的这些方法做出了比较。固定框夹具通常用于重型应用上，它们更适合于应用在能够减轻花费开销的大量产品上。对于制造业和大型组装及复杂产品来说，柔性夹具的应用有很多好处。特别是在研究和发展工作中，以及低容量产品的情况下，制造柔性夹具和夹具可能会是非常有益的。除了在时间和金钱上使利益均衡外，柔性夹具还会有一个更加灵活的设计思路。由于在夹具的制造和装配过程中，会直接和经常改变夹具的拓扑成本。与传统夹具相比较，这种类型的柔性夹具的可重用性和可重构性是一个主要的优点。这一点尤为重要，因为它在绿色制造方面符合行业的发展方向，通过回收使用系统的组成部件，为相关项目的工装费用降低了项目成本。表21用于验证夹具大量的例子、便携式测量仪器仪器辅助部件测量类型接触式非接触式图像赛立信探头是激光跟踪仪T型探头是激光雷达球形目标是目标是摄影光投影是基于激光扫描头是关节臂三坐标测量机接触探头是24柔性夹具的安装本节中描述的夹具在安装过程中需要考虑一些问题。夹具元件安装在合适位置可以说是一种挑战，尤其是当定位公差比较小时，柔性夹具也应当被监测以便于开发和与传统夹具相比较它们的刚性。给出了一个通用的描述阶段根据初步夹具安装在仿真软件环境和利用一些尺寸为5M4M3M的大尺寸夹具的实际实验结果来测量指令阶段。这是不论这个夹具是否是第一次安装在夹具中还是对已经存在的夹具只做外形上的更换，其都是为了定位不同的零部件。根据其复杂性，一种典型的大尺寸夹具具有三至五个结构。通常除了有一个主框架之外，在每一个级别的基本水平，也可以由一个或多个结构。这些结构用来作为参考以便于作为夹具基准来定位。在一个自动化固定的平台上，机器系统会进行多项任务，比如定位、加工和进行装配。因此机器人的工作基准与夹具的工作框架相联系。仔细考虑夹具的综合数据，会确保后续安装达到预期的公差要求。241测试辅助柔性夹具的安装柔性夹具的安装在第一次进行模拟仿真时有几个安装阶段。使用模拟演习，在这个工程中可以减少一些潜在的错误和返工。测量辅助安装过程是类似的跟踪对象位置的过程，是常见的大尺寸组件用到的。夹具的组件先用这种方法使其大致位置公差在1MM以内，然后当所有的夹具组件被放到所设计的位置时，在01MM至015MM公差内，它们可以使用适当的扭矩收紧。典型的计量协助柔性夹具安装阶段如下在出厂时设置初试参考结构；测量初始参照系；安装基地或其位置的主框架；安装脱机内结构；安装控股和定位；在内框和主框架位置安装钳、套管和皮卡。底座上安装内框；重点定位元件的精细调整和紧固；核查参照系和夹具；对于夹具关键位置的服务监测。这些阶段是从无到有夹具的完整安装。更不用说，在设计变化略有变化的情况下，一些下面的操作将被忽略。表22不同夹具理念之间简明的比较典型特征固定框架柔性夹具夹具应用大批量产品小批量产品样机唯一性可重复性可重构性成本效益耐用性非常高高低优点刚度非常高刚性不确定低重量重中低可移植性不可移植难以在每一个安装中定位难以进行成本非常高中等低缺点生产时间长中等短242柔性夹具的安装柔性夹具安装过程中采取了以下阶段安装夹具的主框架；移动单元和子系统组装；夹具内框架在夹具装配中的安装；皮卡和夹具的装配。主框架通常是夹具的骨干。因此，它一般不会改变外形，和内框架及较小的元素如衬套、皮卡和夹具一样具有规律性。慎重考虑制造过程可以减少夹具元件较大元素的重新排列，也会更进一步节约时间和成本。图3显示了三组不同活动小组对于柔性夹具的安装过程。在这个过程中，假定夹具的标准件是从可供选择的现成的部件和组件中选出来的，然后提前在大量的物理安装测试和调试时以降低测量不确定度来进行一次夹具安装。一旦达到可接受水平的不确定性的物理安装才能进行。图23柔性夹具的测量辅助安装程序在夹具安装过程中，它可能需要用到多个测量系统或用到包括一套完整夹具安装关键点的测量系统。这应该包括在夹具维修期间放在工厂的地板和墙壁上的稳定性及漂移检查的目标参考点。在夹具上定位的关键点、测量仪器的不确定性应该予以考虑。作为一个经验法则，每个夹具关键位置的定位的准确性应该是在10倍，甚至比所需的耐受性更好。换句话说，如果组件公差指定至01MM，则夹具定位精度至少应为001MM。柔性夹具安装的最佳做法如下一个工厂的墙壁和地板上的初始参考点的位置是首选，以减少测量的不确定性；应验证该仪器所在位置上经常使用初始参考点的基地；在每个夹具的大节上，为更好地具有跟踪和可重复性，可以附加多个球式反射跟踪系统；夹具大型组件有关于弯曲或扭曲的测量应集中在角梁的中央部分，以减少定位误差；内框架参考点应选择尽可能远的创建框的坐标系统。这可能会导致在内框坐标系时的较小的不确定性。3不确定性由于评估的结果旨在对于所描述物体真正价值范围内的评估定位，则不确定性被定义为胶8。这里的不确定性来自两方面的审查，首先是与测量过程中有关的，其次是与夹具定位的不确定性有关。测量不确定性的一些因素，如灰尘、重力、温度、气压、湿度、测量仪器和相关软件中的系统误差、操作人员的技能、接触探针或球式反射跟踪仪。基于胶8的定义，测量结果应伴随着它的不确定性说明，这些错误详细来源的讨论超出了本文的范围。已经有多项研究来建立真正的不确定性的一些测量仪器10、11。夹具关键点的测量结果应该包括相关的置信水平。除了最初的不确定性上升的测量仪器，夹具的不确定性还有其他方面的影响。夹具框架方面的应用由于产品重量以及制造工艺过程在夹具框架中能创建一些弹性变形。夹具有了集成化、自动化和移动部分，是这个问题变得更加复杂。仔细考虑夹具设计阶段不确定性的来源可以在一个给定的情况下减少过度使用公差
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