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机械毕业设计全套

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GY01-154@机床夹具柔性化技术研究及设计,机械毕业设计全套

内容简介：

2000 级机械设计制造及其自动化专业 林 怡 机床夹具柔性化技术研究及设计 课 题 综 述 随着柔性制造系统和计算机集成制造系统的发展，柔性夹具应运而生。柔性夹具是指工件的形状和尺寸有一定变化后，可以适应这种变化并继续使用的夹具。目前，柔性夹具包括组合夹具、可编程夹具、通用柔性夹具、相变材料柔性夹具及其他夹具。自 80年代后期，柔性夹具的研究开发主要沿以下两大方向发展。 方向之一是原理和结构都有创新的柔性夹具。这种柔性夹具主要包括三种类型：真相变柔性夹具（ Authentic phase-change fixtures）和伪相变柔性夹具（ Pseudo-phase-change fixtures）、适应性夹具（ adaptable fixtures）以及模块化程控式夹具。真相变柔性夹具是利用材料物理性质使之从液相到固相，再回到液相。具体的应用是当材料为液相时，将工件放入装有该材料的容器中，而后施加外界刺激，使材料快速转变为固态，夹紧工件，加工完毕后，再使相变材料由固态转变为液态，取出工件。伪相变柔性夹具是相对于真相变柔性夹具而言的，这是用颗粒流化床模拟相变材料的双向性质，即用某种物理方法迫使材料在“固结 态”和“流动态”之间的变换，称之为伪相变，即貌似相变，实际上没有发生相变。其基本原理是在流化床中布满了细小的金属颗粒，床底开有进气孔，床中放入标准夹具元件，元件埋入颗粒中，靠重力作用及液压夹头夹紧工件，加工完毕后，再从进气孔通入气体，使颗粒成松散状，取出工件即完成加工。适应性夹具是指夹紧元件能自动适应工件形状的夹具，即夹紧时能改变形状以适应工件的变化。模块化程控式夹具是由伺服系统驱动，将定位和夹紧及支撑元件装在可双向移动的导轨上，通过数控程序设计出不同的夹具构形。 另一发展方向是传统夹具的创新。传统夹具可分 为可调整夹具（ adjustable fixtures）和组合夹具（ modular fixture）。可调整夹具包括通用可调整夹具和专用可调整夹具，可以适应小范围内的柔性；组合夹具主要是以成组技术（ GT）为技术工具，能符合大范围内柔性夹具的要求。由于依照夹具特征进行的工件分类，夹具的相似性分析，加工刀具的结构等技术难题，以及计算机辅助可调整夹具设计系统的发展水平和现状，使得可调整夹具在工业上的应用受到了限制，在工业生产中，最常用的柔性装夹设备就是组合夹具。 此次，对机床夹具柔性化技术的研究及设计，从通用可调整 夹具入手。近几年来，平口钳作为柔性夹具受到重视。但是，一般机用平口钳用于加工不同类型基面形状的工件时，更换钳口耗时较长；在定位夹紧外圆时，柔性较差。受钟康民和宋强的“快速反应式双偏心轮定位机构的分析计算”论文的启发，将平口钳的固定钳口改为双偏心轮结构，并在双偏心轮外套上一个滑块，以实现除外圆之外，对平面基面进行定位。如此，改进钳口后的平口钳既可以定位外圆，又可以定位矩形；只需拆除或安装双偏心轮外套的滑块，即可在定位圆和矩形之间快速转换。实现了夹具的形状柔性。该平口钳的夹紧方式采用偏心夹紧方式，在偏心轮外套一 个滑块，以实现形封闭，可以快速夹紧或取出工件。再在偏心轮外套的滑块上安装可换钳口，以次来实现夹具的尺寸柔性。综上所述，该夹具同时具有形状及尺寸柔性，以及nts快速反应能力。 双偏心轮定位夹具与 V形块定位夹具定位外圆的原理相类似，但工作原理和工作效果却大不相同。双偏心轮定位夹具中，作为定位元件的两个偏心轮通过铰链轴与夹具体相联结，并可绕铰链轴转动。在夹具体上钻有数个小孔，这些小孔由锥销与偏心轮上的小孔相联接，通过偏心轮上的小孔与夹具体上的不同小孔相联接，改变偏心轮的几何中心所处的位置。由此，对工件进行定位的偏心轮的 外圆弧的位置随不同小孔的联接而有较大的变动范围。而且，工件中心与两个偏心轮几何中心连线的夹角在许可范围内变化时，也能增强对工件直径变化的适应能力。因此，这种定位方式允许工件的直径尺寸在较大范围内变化。当工件直径改变时，只需要用锥销联接不同的小孔即可。 双偏心轮定位夹具定位矩形的工作原理与定位外圆的工作原理相同，只需在双偏心轮外套上一个滑块即可。 双偏心轮定位夹具定位外圆的优势在于：通过调节两个偏心轮的几何中心所处的位置，可以定位较大直径尺寸范围内的工件。由于偏心轮偏心距的尺寸有限，这一优势在定位矩形时，并不 明显。因此，在定位矩形时，夹具的尺寸柔性主要通过更换可换钳口来实现。 双偏心轮定位夹具的主要缺点是刚性较差，定位精度相对较低，结构不紧凑。 总之，这一将固定钳口改为双偏心轮结构的平口钳具有快速反应功能，能较好地适应多品种、小批量生产对夹具