4060CA6140油阀座加工工艺及夹具设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
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机床夹具现状及发展趋势 夹具是涵盖了从加工到组装的几乎所有操作过程的一种装夹设备。装夹最重要的标准是位置精度、工件稳定性、最小工件变形和最小位移,以及夹具和切割工具之间无干涉等要求。由于大量的加工操作需要装夹,夹具设计在制造系统中就变得非常重要,它直接影响加工质量,生产率和制造成本。 在机床上加工工件时,为了保证工件在该工序所加工的表面能达到图纸上规定的尺寸及位置精度等技术要求,必须使得工件相对于刀具和机床占有正确的加工位置(即工件的定位),并把工件压紧夹牢,以便在加工过程中,工件受到切削力、离心力的作用及冲击、振动等影响时,能保持这个确定了的 位置稳定不变(即工件的夹紧)。在机床上对工件进行定位和夹紧,称作 装夹。一切能使工件在机床上实现定位和夹紧的工艺装置,一般称为机床夹具,简称夹具。 机床夹具按专门化程度分通用夹具、专用夹具、可调整夹具、专门化拼装夹具和自用化生产用夹具。通用夹具是指已经标准化,且具有较大适用范围的夹具。它由专业厂生产供应,有的已作为机床附件与通用机床配套,这类夹具主要用于单件小批生产。专用夹具是根据零件工艺机械加工过程中的某一道工序而专门设计的夹具。由于不考虑通用性,故结构紧凑、操 作方便。这类夹具可保证高的加工精度和生产率。但这类夹具的针对性很强。本文通过分析注油器油阀座零件的结构特点和加工要求,制定了一套较合理的夹具设计,从而为保证该零件的加工精度将提供一种经济实用的工艺装备,具有一定的实用价值。对于夹具设计来说,最重要的就是定位、夹紧方案的确定。通过对各种定位夹紧装置的分析比较,选择并组合了一套既能够满足加工要求的,又比较简洁的装置。 机械的加工工艺及夹具设计是我们在完成了大学的全部课程之后,进行的一次理论联系实际的综合运用,使我对专业知识、技能有了进一步的提高,为从事专业的工作 打下基础。机械加工工艺是实现产品设计,保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段,是企业进行生产准备,计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据,也是企业上品种、上质量、上水平,加速产品更新,提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分,不论是传统制造,还是现代制造系统,夹具都是十分重要的。因此,好的夹具设计可以提高产品劳动生产率,保证和提高加工精度,降低生产成本等,还可以扩大机床的使用范围,从而使产品生产在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化 的要求 ,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。 2 发展历史 夹具从产生到现在,大约可以分为三个阶段:第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上,这一阶段的夹具主要是以人为主,夹具作为单纯的辅助工具,使加工过程趋于完善;第二阶段,夹具成为人与机床之间的桥梁,夹具的机能发生变化,它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到,夹具的改进可以提高劳动生产率、提高加工精度、改善操作者的工作条件和扩大机床的使用范围,所以对夹具引起了重视;第三阶段表现为夹具与机床的结合,夹具作为机床的一部分,成为机械加工中不可缺少的工艺装 备。 夹具的种类虽然很多,但是他们的工作原理基本上相同,一般有如下几个组成部分。 ( 1) 定位元件 是用来确定工件再夹具中的位置的元件,它包括元件或元件的组合。 ( 2) 夹紧装置 这种装置包括夹紧元件或其组合及动力源。其作用是将工件压紧夹牢,保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中不因外力而破坏。 ( 3) 确定夹具对机床相互位置的元件 此类的元件是为了用来确定夹具对机床工作台、导轨或主轴的相互位置。 ( 4) 对刀 导引元件 这类元件的共同作用是保证工件和刀具之间的正确加工位置。 ( 5) 其他装置或元件 这类 装置或元件主要有:为使工件在依次装夹中多次转位而加工不同位置上的表面所设置的分度装置,为了便于卸下工件而设置的顶出器;以及标准话了的连件元件等。 ( 6)夹具体 夹具体是夹具的基座和骨架。其他装置都安在夹具体上使之成为一个夹具的整体。 当然上述的各组成部分,不是每个夹具都必须完全具备的。但一般来说,定位元件、夹紧装置、夹具体则是夹具的基本组成部分。 专用夹具的组成 ( 1)定位装置 这种装置包括定位元件及其组合,其作用是确定工件在夹具中的位置,即通过它使工件加工时相对于刀具及切削成形运动处于正确的位置, 如支承钉、支承板、 位销等。 ( 2)夹紧装置 它的作用是将工件压紧夹牢,保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中不因受重力、惯性力以及切削力等外力作用而产生位移,同时防止或减小振动。它通常是一种机构,包括夹紧元件(如夹爪、压板等),增力及传动装置(如杠杆、螺纹传动副、斜楔、凸轮等)以及动力装置(如气缸、油缸)等。 ( 3)对刀 引导装置 它的作用是确定夹具相对于刀具的位置,或引导刀具进行加工,如对刀块、钻套、镗套等。 ( 4)其他元件及装置 如定向件、操作件以及根据夹具特殊功用需 要设置的一些装置,如分度装置、工件顶出 装置、上下料装置等。 ( 5)夹具体 用于连接夹具各元件及装置,使其成为一个整体的基础件,并与机床有关部位连接,以确定夹具相对于机床的位置。 工件夹紧的基本要求 工件在定位后,因加工中还要受切削力、惯性力及工件自重等影响,将使工件产生位移或振动,破坏工件已有的正确定位,故必须用夹紧机构,将工件固定在定位元件上。在设计夹具时,确定夹紧方法一般与定位问题应同时考虑。夹紧方案通常需满足以下要求: ( 1) 夹得稳 夹紧时不能破坏工件稳定的正确 定位;夹紧机构的动作应平稳,有足够的刚度和强度。 ( 2) 夹得牢 夹紧力要合适,过小易使工件移动或振动,过大也会使工件变形或损伤,影响加工精度。此外,夹紧机构要有自锁作用,即原始作用力除后,工件仍能保持夹紧状态而不松开。 ( 3) 夹得快 夹紧机构应尽量简单、紧凑、操作时安全省力,迅速方便,以减轻工人劳动强度,缩短辅助时间,提高生产效率。 为了达到以上要求,正确设计夹紧机构,首先必须合理确定夹紧力的三要素:大小、方向和作用力(数量和位置)。 3 发展现状 制造业是国民经济的基础,随着以计算机技术为主导的现代科 学技术的迅速发展,以“ 时间驱动 ” 为特征的市场竞争、产品更新换代的加快、商品需求的多样化等使制造业面临着巨大的挑战,特别是像拨叉类不规则零件的加工就出现了重大问题,在现阶段拨叉类零件的加工还没有达到现代自动化的加工水平。在批量的生产中,它的加工工艺还需要人工画线的方法来保证其精度,而对工件的装夹也是通过人工的方法进行的。因此,我国对拨叉类不规则零件的加工还处于效率低、加工成本高的阶段。 夹具是机械加工中的一种工艺设备,它在机械加工中起着十分重要的作用,主要有以下的几个方面。 ( 1) 便于工件的正确定位,以保证加 工精度 工件装夹在夹具上后,工件上各有关的几何元素(点、线、面)之间的相互位置精度在一定程度上就由夹具保证。当夹具在机床上正确定位及固定以后,工件在夹具中又得到正确定位并被夹紧,这样就保证了再加工过程中 “ 同批 ” 工件对刀具和机床保持确定的相对位置,使加工得以顺利进行。 ( 2) 提高劳动生产效率和降低加工成本 采用夹具以后,可以省去即十分费时又不很紧缺的划线、找正工序,减少了辅助时间。若采用联动夹具装置、快速夹紧装置,既能降低劳动强度,又能提高生产效率。例如采用气压、液压等传动装置,只需要几秒钟旧可以完成夹紧 动作。 ( 3) 改善工人的劳动条件 采用夹具后,工件的装卸比不用夹具要方便、省力、安全。如果生产规模较大,还可以采用机械化传动装置和自动装卸工件的自动化夹具,以实现生产过程中的自动化,进一步提高劳动生产效率和改善工人的劳动条件。 ( 4) 扩大机床工艺范围 在单件小批量生产的条件下,工件的种类、规格多,而机床的数量、品种却有限。为了解决这种矛盾,可以设计制造专用的夹具,使机床 “ 一机多用 ” 。例如,可以采用专用的夹具,在车床上实现拉削。 夹具在机械加工中的作用是重要的,但是在不同的生产规模和不同的生产条件下,夹具的功用也有所侧重,其结构的复杂程度也有很大的不同。例如,在单件小批生产条件下,宜于使用通用的可调夹具,若采用专用的夹具,其结构也应求简单。在大批量生产的条件下,夹具的作用则主要是在保证加工精度的前提下提高生产效率,因此夹具的结构更完善些是必要的。虽然此时夹具的制造费用大一些,但由于生产效率的提高,产品质量的稳定,技术经济效果还是好的。 4、发展趋势 夹具是机械加工不可缺少的 部件,在机床技术向高速、高效、精密、复合、 智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 随着机 械工业的迅速发展,对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求,使多品种,中小批生产作为机械生产的主流,为了适应机械生产的这种发展趋势,必然对机床夹具提出更高的要求。特别是像拨叉类不规则零件的加工还处于落后阶段。然而,在今后的发展过程中,为加速拨叉类零件的生产,简化设计工作,加速工艺装备的准备工作,以获得良好的技术经济效果,必须重视机床夹具的标准化,系列化和通用化工作。同时,在对该类零件的设计时还应大力推广使用组合夹具、半组合夹具和可调夹具,尤其是成组夹具。随着数控机床,组合机床及其它高效自动化机床的出现,夹具 的自动化程度也得到相应的提高,它将向着柔性化、集成化方向发展,才能更好的发挥机床的作用和提
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