增力机构中夹具设计

增力机构中的夹具设计作者：孙俊杰，指导教师：赵冉(山东农业大学，讲师)本文介绍了手工夹具的现状和发展方向，针对污染严重的液压夹具，提出了手工夹具的替代改进和替代方法。 本文的主要内容是创新增力机构、增力机构的组合和类型，手动夹具绿色化程度最高，其提供的初始力小，采用多级串联增力机构，强力放大手动动作达到工作要求，并利用手动冲击方式，得到较大的初始力，弥补手动动作力不足的缺点。关键词：夹具增力机构初始力theforceoftheinstitutionsforfixturesdesignauthor:sunjun，supervisor :朝鲜(Shandong Agricultural University，lecturer )abstracttthisprepartedrectivesstatusanddddevedeplodeformentinghydraulingcclamp madamanualalternativetomotorizedfixtureimprovement serationcontentisaninnovativeforceamplifier byaconityofforcentityofforcentityofinstititititition、highesteredeformallimsgration anti growingthroughtheuseofmulti-levelpowersectorinseries，themanumeforcetoamplicationtoacchivetheworkrequirements； 另一条路会影响第一力keywords : fixtureforceamplifierinitialforce1引言1.1技术背景从能源形势来看，手工夹具的绿色化程度最高。 但是，其设计创新之所以长期没有取得进展，是因为：(1)当前的工程设计者盲目追求自动化，认为手动是延迟的标志，故意选择了液体和空气的方式，(2)手动提供的夹紧力有限，无法满足较大的夹紧力要求研究手工夹具的技术，创新多级串联增力机构手工夹具。1.2绿色制造发展概况生态环境与经济发展互为因果的有机整体，经济发展考虑到自然生态环境的长期负荷能力，认为环境与资源满足经济发展需求，作为人类生存的要素之一直接满足人类长期生存需求，形成了综合发展战略。 制造业是创造人类财富的支柱产业，同时也是大量消费人类社会有限资源，引起当前环境污染问题的主要根源，因此制造业必须实施可持续发展战略。 绿色制造是综合考虑环境影响和资源消费的现代制造模式，目标是在产品从设计、制造、包装、运输、使用到废弃处理的生命周期内，对环境的负面影响极小，资源利用率极高，协调优化企业的经济效益和社会效益。1.2.1绿色制造定义绿色制造是综合考虑了环境影响和资源效率的现代制造模式，在产品从设计、制造、包装、运输、使用到废弃处理的整个产品生命周期中，资源利用率最高，如图1-1所示，以协调优化企业的经济效益和社会效益为目标。图1-1绿色制造过程的目标1.2.2绿色制造的内涵制造业在创造高度发达的现代物质文明的同时，也引起了严重的环境问题。 这不仅制约制造业的进一步发展，还威胁人的生存空间。 从可持续发展的角度来看，绿色制造技术为人们提供了良好的发展前景。 绿色制造是综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，人类可持续发展战略体现在现代制造业中。 采用绿色设计和制造，无疑是制造业实施可持续发展战略、解决环境问题、实现新飞跃的必由之路。 绿色制造问题是环保问题资源优化利用问题，包括三个：制造问题，包括产品生命周期的全过程。 绿色制造是这三个部分的交叉和集成，如图1-2所示。图1-2绿色制造区域的交叉状况1.3发展现状绿色制造研究十分活跃。 1996年，美国制造工程师学会发表了关于绿色制造的兰书Green manufacturing，提出了绿色制造的概念，并就其内涵发表了绿色制造发展趋势的在线主题报告。 美国机械工程师学会也在网上发表了许多研究论文。 美国Berkeley加利福尼亚大学不仅成立了环境意识的设计与制造研究机构，还成立了可系统查询国际互联网的绿色制造专业网页。 美国麻省理工大学也在这方面开展了许多研究，国际生产工程学会CI砂近年来研究了环境意识制造和多生命周期工程等与绿色制造本质一致的问题的论文很多，美国ATT和许多企业在企业行为上投入了大量的研究。 还有许多文献对绿色制造及相关问题进行了初步研究和探索。 特别是近年来，国际标准化组织提出了14000系列环境管理标准，如140019、14040后，绿色制造研究更加活跃。 简而言之，在绿色制造研究国内一些大学和研究院的国家科委、国家自然科学基金会和有关部门的支持下，对绿色制造技术进行了广泛的研究探索。 清华大学为建立绿色大学，以绿色工程技术为优先发展和支持项目，在美国基金和国家自然科学基金的支持下，与美国、先进制造实验室建立绿色设计技术研究国际合作关系，系统研究了全生命周期建模等绿色设计理论和方法，取得了一定进展国内已经形成了从事绿色制造技术研究的专业团队，为我国绿色制造技术的发展奠定了基础。1.3.1手工夹具技术的发展现状夹具最初出现在十八世纪后半期。 随着科学技术的进步，夹具从一个辅助工具发展成门类齐全的技术装备。据统计，目前中小批量多品种生产的工件品种占工件品种总数的85%左右。 现代生产要求企业生产的产品品种始终改型，适应市场需求和竞争。 但是，一般企业仍然习惯大量采用传统的专用工具，一般从具有中等生产能力的工厂，拥有数千至数万套专用工具，而多品种生产的企业每34年更新5080左右的专用工具，工具的实际磨损为1020%左右。 特别是近年来数控机床、加工中心、组技术、柔性制造系统等新加工技术的应用，对方夹具提出了如下新要求(1)能迅速方便地装备新产品生产，缩短生产准备时间，降低生产成本(2)能够抓住具有类似特征的工作组；(3)可用于精密加工的高精度手动夹具(4)适用于现代制造技术的新型手工夹具(5)采用液压站等为动力源的高效夹紧装置，进一步减轻劳动强度，提高劳动生产率(六)提高机床标准化程度。因此，旧夹具已经不能满足生产的需要，更经济高效的夹具也逐渐发展起来。现有的绿色化机械加工技术主要从材料、加工方法、加工设备三个方面展开，如图1-3所示。 其中，切削技术和工具、机床的绿色化受到了关注，但与绿色制造的夹具技术对策没有多大关系。 机床夹具作为制造系统不可或缺的重要环节，其绿色化程度对整个制造过程的绿色化水平有着极其重要的影响，往往有着重要的影响。 夹具技术已经成为严重制约绿色制造技术发展的“瓶颈”。 如果这种现象继续下去，肯定会影响绿色制造技术的整体发展过程。图1-3绿色机械加工的关键技术类别1.4本文的研究内容和意义1.4.1本论文的研究内容本文就一般机床夹具的工作特性，以夹具源为基本出发点，以易引起污染、能源利用率极低的液压驱动夹具为重点目标，设计多级增力机构夹具。 本文还提供了一些重要方向上具有典型示范意义的技术创新案例。具体内容为：(1)机床夹具工作特性分析研究(2)增力机构理论构建。1.4.2本文研究的意义本文研究的主要意义是：(一)有利于绿色制造技术的平衡发展； 当然，夹具技术没有绿色化，绿色制造技术体系肯定不完善。 在某些情况下，夹具技术的绿色化可能是绿色制造系统中最重要的一环。 因此，对绿色夹具技术进行系统理论研究和关键技术创新，有助于突破制约现有绿色制造技术发展的“瓶颈”，推动绿色制造技术平衡发展和整体推进。(2)建立较完善的绿色夹具技术，不仅可以基本建立绿色夹具技术的理论基础，还可以为从事夹具研究与设计的人员提供创新的绿色夹具思想、途径和研发方向。 也就是说，该项目研究的理论成果对绿色夹具的技术革新具有明确的导向功能。(3)本研究在一些重要方向上，提供了具有典型示范意义的绿色夹具技术创新实例。2绿色夹具技术构建本文重点介绍了绿色夹具技术，详细阐述了构成绿色夹具技术的各种技术，给出了绿色夹具技术理论体系的四级框架图。 夹具技术绿色化的途径夹具技术的绿色化主要通过以下几个途径来实现(1)能源提供方式的绿色化(2)流体传动介质的绿色化(三)加工过程的低功耗或无功耗技术；(四)其他绿色夹具技术。2.1能源供应方式的绿色化在考虑机床夹具能源的绿色化问题时，必须与夹具所依赖的机床使用的能源形式一起，进行具有一致性的设计，不能孤立地进行。 例如，以绿色化程度极高的太阳能作为机床夹具的能源，短时间内不能普及。 在目前的制造技术条件下，机床夹具能源的绿色化道路被认为是重视重新认识和发展以人力为能源的手工夹具，重视电动夹具技术的研究与开发。代替手动夹具使用手动夹具的技术：在现在的能源形式中，手动夹具的绿色化程度最高。 但遗憾的是，在中国的制造技术领域中长期存在着基本根深蒂固的错误观念。 即，手动夹具意味着延迟的夹具技术。 制造技术的现代化实际上并不排斥手工夹具的发展。 即使在工业化程度高的美国，最近的权威夹具在jig and fixture design中，手动夹具的图例仍然占绝对主导地位，尤其是在美国工程界，对手动夹具极为重视。 这与我国的现实情况形成了极其鲜明的对比。 实际上，如果作业人员的劳动力在允许范围内的话，应该优先选择手动夹具，并且成为最初选择的技术。 加工过程中的低功耗或无功耗夹具技术：提高能源利用率、减少能耗确实是绿色化的重要指标，加工过程中尽量减少夹具的能耗也是绿色化夹具技术研究不可缺少的一环。 加工过程零能和极低能夹具技术是一般的机床夹具，工具在切削加工工件的过程中不需要消耗能量，因此设计工作过程零能和极低能夹具是合理的。 实际上，制造领域应用的切削力夹紧、离心力夹紧、具有自锁功能的夹紧装置等，工作过程为零能和极低能。2.2绿色夹具技术理论基于上述技术，构建了如图2-1所示的绿色夹具技术理论图2-1绿色夹具技术理论体系框架3机械增力机构及其串联配合为了设计与本课题研究所相关的夹具，采用了机械增力机构。 为此，对基础机械增力机制及其串联组合进行了必要的综合分析研究，提供了一些组合创新机制。3.1一级增力机构机械增力机构可分为长度效应和角度效应两类。 长效倍力机构是老式搅拌杆及其变形机构，角效倍力机构有斜面机构和铰链机构。3.1.1长度效应的增力机构基于长度效应的机构包括杆、滑轮传动机构等。 这种机构的主要特点是：能扩大力或改变力的方向，结构简单，制造容易。 缺点是：为了在一定条件下得到较大的倍力比，必须增大机构的长度和体积，使机构的刚性变差，并且这种机构不能自锁。3.1.2角度效应增力机构斜楔机构斜楔增力机构具有制造简单、结构简单、调整方便等优点，广泛应用于机械化传动。 偏离角较小时，具有自锁特性。 在实际应用中，可根据需要设计成单向斜楔、单向棱楔、多向截面角锥形楔或圆锥楔等多种不同的形式。 斜楔机构也有随楔角变小而产生的夹紧力变大的缺点，但有效行程变小的同时摩擦损失增加，作业效率降低。 为了降低摩擦损失，提高作业效率，可采用带辊的v型肋带机构。 在没有滚轮的机构中，楔角从45度减少到5度，摩擦损失增加了2倍。 采用滚轮，斜楔角为8度12度时(机械传递的常用角度)，摩擦损失显着减少，夹紧力增加35-50%。 通过采用带辊楔机构，效率显着提高，但自锁角度的要求更小(一般为5度)，因此有效行程进一步缩短。 针对上述问题，最终能够利用带辊双斜楔角增力机进行解决。 如图3-1所示。图3-1带滚轮双斜楔角增力机构在图3-1中，角度1的斜楔不具备自锁