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钻夹具+铣夹具 K33 蜗轮 零件 机械 加工 工艺 规程 夹具 设计

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XXX机 械 加 工 工 序 卡 片本工序号零件图号名 称编 制第1 页1粗铣、精右端平面蜗轮箱指 导 共 页审 核设 备 名 称X2010C铣床材 料 牌 号HT200冷 却 液切削液夹 具名 称代 号专用夹具工步号工步内容工 具走 刀次 数走 刀长 度切 削深 度进给量切 削速 度主 轴转 数量 具名称规格粗铣右端平面专用夹具，铣刀，游标卡尺120.5117.75316精铣右端平面专用夹具，铣刀，游标卡尺120.5117.75316XXX机 械 加 工 工 序 卡 片本工序号零件图号名 称编 制第2 页2粗铣、精铣左平面蜗轮箱指 导 共 页审 核设 备 名 称X2010C铣床材 料 牌 号HT200冷 却 液切削液夹 具名 称代 号专用夹具工步号工步内容工 具走 刀次 数走 刀长 度切 削深 度进给量切 削速 度主 轴转 数量 具名称规格1粗铣左面专用夹具，铣刀，游标卡尺120.5117.753162精铣左平面专用夹具，铣刀，游标卡尺120.5117.75316XXX机 械 加 工 工 序 卡 片本工序号零件图号名 称编 制第3 页3铣6mm面蜗轮箱指 导 共 页审 核设 备 名 称X2010C铣床材 料 牌 号HT200冷 却 液切削液夹 具名 称代 号专用夹具工步号工步内容工 具走 刀次 数走 刀长 度切 削深 度进给量切 削速 度主 轴转 数量 具名称规格1铣6mm面专用夹具，铣刀，游标卡尺120.5117.75316120.5117.75316XXX机 械 加 工 工 序 卡 片本工序号零件图号名 称编 制第4 页钻，铰1810.5孔蜗轮箱指 导 共 页审 核设 备 名 称Z535钻床材 料 牌 号HT200冷 却 液切削液夹 具名 称代 号专用夹具工步号工步内容工 具走 刀次 数走 刀长 度切 削深 度进给量切 削速 度主 轴转 数量 具名称规格1钻，铰18孔专用夹具，钻头，游标卡尺17.50.2759.6955011钻10.5孔专用夹具，钻头，游标卡尺15.250.2020750XXX机 械 加 工 工 序 卡 片本工序号零件图号名 称编 制第5 页5车M27孔、15孔蜗轮箱指 导 共 页审 核设 备 名 称CA6140车床材 料 牌 号HT200冷 却 液切削液夹 具名 称代 号专用夹具工步号工步内容工 具走 刀次 数走 刀长 度切 削深 度进给量切 削速 度主 轴转 数量 具名称规格1钻15孔，扩螺纹底孔专用夹具，钻头，游标卡尺17.50.2759.695501攻螺纹专用夹具，车刀，游标卡尺17.50.2759.69550XXX机 械 加 工 工 序 卡 片本工序号零件图号名 称编 制第6 页6镗80、18孔蜗轮箱指 导 共 页审 核设 备 名 称镗床材 料 牌 号HT200冷 却 液夹 具名 称代 号专用夹具工步号工步内容工 具走 刀次 数走 刀长 度切 削深 度进给量切 削速 度主 轴转 数量 具名称规格1镗18孔专用夹具，镗刀，游标卡尺120.5166002镗80孔专用夹具，镗刀，游标卡尺150.516600XXX机 械 加 工 工 序 卡 片本工序号零件图号名 称编 制第7 页7磨右端平面蜗轮箱指 导 共 页审 核设 备 名 称M7475B磨床材 料 牌 号HT200冷 却 液切削液夹 具名 称代 号专用夹具工步号工步内容工 具走 刀次 数走 刀长 度切 削深 度进给量切 削速 度主 轴转 数量 具名称规格1磨右端平面专用夹具，砂轮，游标卡尺10.50.50151200XXX机 械 加 工 工 序 卡 片本工序号零件图号名 称编 制第8 页8钳工蜗轮箱指 导 共 页审 核设 备 名 称材 料 牌 号HT200冷 却 液夹 具名 称代 号工步号工步内容工 具走 刀次 数走 刀长 度切 削深 度进给量切 削速 度主 轴转 数量 具名称规格1去除锐边毛剌XXX机 械 加 工 工 序 卡 片本工序号零件图号名 称编 制第9 页9终检蜗轮箱指 导 共 页审 核设 备 名 称材 料 牌 号HT200冷 却 液夹 具名 称代 号工步号工步内容工 具走 刀次 数走 刀长 度切 削深 度进给量切 削速 度主 轴转 数量 具名称规格1按图示尺寸检查 机械加工工艺过程卡片产品型号零（部）件图号共 1 页产品名称零（部）件名称蜗轮箱第 1 页材料牌号HT200毛坯种类铸造毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数每 台 件 数备 注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时1铸造铸造、清砂铸造2钳清理 喷砂后上底漆机加3铣粗铣、精右端平面机加X2010C专用夹具，铣刀 游标卡尺4铣粗铣、精铣左平面机加X2010C专用夹具，铣刀 游标卡尺5铣铣6mm面机加X2010C专用夹具，铣刀 游标卡尺6钻钻，铰18孔、钻10.5孔机加Z535专用夹具，钻头 游标卡尺7镗镗18, 80孔机加T618专用夹具，镗刀 游标卡尺7车车M27孔、15孔机加CA6140专用夹具，车刀 游标卡尺8磨磨右端平面机加MB7475B专用夹具，砂轮 游标卡尺9钳工去除锐边毛剌机加10检终检机加摘 要工艺学是以研究机械加工工艺技术和夹具设计为主技术学科，具有很强的实践性，要求学习过程中应紧密联系生产实践，同时它又具有很强的综合性， 本次设计的课题是蜗轮箱加工工艺规程及夹具设计主要内容如下：首先，对零件进行分析，主要是零件作用的分析和工艺分析，通过零件分析可以了解零件的基本情况，而工艺分析可以知道零件的加工表面和加工要求。根据零件图提出的加工要求，确定毛坯的制造形式和尺寸的确定。第二步，进行基面的选择，确定加工过程中的粗基准和精基准。根据选好的基准，制订工艺路线，通常制订两种以上的工艺路线，通过工艺方案的比较与分析，再选择可以使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证的一种工序。最后，根据已经选定的工序路线，确定每一步的切削用量及基本工时，并选择合适的机床和刀夹具。对于粗加工，还要校核机床功率。然后把设计的过程整理为图纸。通过以上的概述，整个设计基本完成。关键词： 机械；加工工艺；目 录前言1第1章 蜗轮箱 零件的分析2 1.1 零件的作用2第2章 蜗轮箱 工艺规程的设计32.1 确定毛坯的制造形式32.2 基准的选择32.2.1 粗基准的选择32.2.2 精基准的选择32.3 制定工艺路线3 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定4第3章 确定切削用量及基本工时5第4章 结论32参考文献33致谢34前 言机床夹具是在金属切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧，以接受加工的工艺装备。它的主要作用是：可靠地保证工件的加工位置，提高加工效率，以减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性性。因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位。而专用夹具是指专为某一工件的某一道工序的加工而专门设计的夹具，具有结构紧凑，操作迅速、方便等优点。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计和制造，适用于产品固定且批量较大的生产中。专用夹具由定位装置、夹紧装置、对刀引导装置、其他元件及装置、夹具体。1.1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、V形块、定位销等。1.2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。1.3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。1.4其他元件及装置如定位件、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。1.5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装置。就我而言，我希望能通过这次做毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。第1章 零件的分析涡轮箱体是与涡轮箱盖合在一起对零部件起到容纳，支撑的作用，使他们保持一定的相对位置，以得到正常的运动关系和足够的精度，他同时还为其内部的零件起到了较好的润滑条件，同时，他还有安全保护和密封的作用有一定的隔震的作用，起到保护内部零件不受到外部侵害的功用。所以在日常的生活工作中运用得非常广泛，也起到非常重要的的作用。第2章 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式 正确的选择毛坯，具有重大的经济技术意义，毛坯的材料、制造方法和制造精度对工件的加工过程、加工劳动量、材料利用率和工件成本都有很大的影响。 由于蜗轮箱的结构较特殊，生产量又为批量的生产，所在毛坯应选用铸件，为了保证蜗轮箱的铸造精度和提高其生产率，应选用精度和生产率都经较高的毛坯制造方法，所以，这里选用机器造型的砂型铸造，一是为了提高生产率，二是为了降低工人的劳动强度。2.2 基准的选择 2.2.1 粗基准的选择 零件在加工时，考虑到粗基准的几个选择原则,以及更好的制订合理的加工工艺路线，这里，零件的粗基准按预先划好的加工线来找正，这样，更有利于保证准确的加工位置，对于划线的基准，由于蜗轮箱上右端面是一个重要面，所以这里先用该面作为基准。 2.2.2 精基准的选择 一般的零件在加工前，都应对基准进行的合理的选择，这样，才有利于保证零件加工时的精度。但是对于蜗轮箱来说在加工过程在只要调节好了蜗轮箱和刀具的相对位置，就相当于保证了蜗轮箱加工时的精度，在加工过程中可以以自身的重量来限制某些自由度。2.3 制定工艺路线 由于生产类型为中批生产， 应尽量使工序集中来提高生产率，保证零件的各部份精度，除此以外，还应降低生产成本。制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。部分采用专用刀具和专一量具。并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。方案一工序号工序名称工序内容1铸造铸造、清砂2钳清理 喷砂后上底漆3铣粗铣、精左右端平面、铣6mm面4镗车80、18孔、M27孔、15孔5钻钻10.5孔6磨磨右端平面7钳工去除锐边毛剌8检终检方案二工序号工序名称工序内容1铸造铸造、清砂2钳清理 喷砂后上底漆3铣粗铣、精右端平面4铣粗铣、精铣左平面5铣铣6mm面6镗镗80、18孔7车车M27孔、15孔8钻钻10.5孔9磨磨右端平面10钳工去除锐边毛剌11检终检方案一由于工序过于集中，不利于批量生产，对于加工时效率过低，且对产品质量达不到保证 ，采用方案2便于生产管理，且加工基准与设计基准重合，产品质量达到保证。因此方案2是合理的第3章 确定切削用量及基本工时3.1 工序 粗铣蜗轮箱右端平面： 工零件材料：HT200铸件 机床选用：铣床X2010C 刀具选用：选用YG8铣刀，刀杆尺寸bh 为 20303.1.1 切削用量的选择：查机械制造工艺设计手册表332可知，取相应的切削用量如下：切削深度1.5 mm进给量f=1.8 mm/r切削速度v=45 m/s 3.1.2 计算切削时间 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.411 可知： 查表1.410，取 K=0.4-0.75 所以有: 铣削蜗轮箱右底面切削时间所以，总切削时间3.2 工序 粗铣左端平面 工零件材料：HT200 铸件 机床的选择：选择铣床X2010C P=13kw 刀具：选用高速钢铣刀 d=60 z=163.2.1切削用量的确定： （1）、铣削宽度的选择查机械制造工艺设计简明手册表3.127可知：粗铣：38 这里取3（2）、铣削每齿进给量的选择查机械制造工艺设计手册表328 329可知：0.10.3 这里取0.2 1（3）、铣削速度的选择查机械制造工艺设计手册表330可知：V = 0.40.6 m/s 这时取0.5m/s = 30m/min 查机械制造工艺设计实用手册表1151 取 3.2.2 计算切削时间 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.415 可知： 所以，3.2.3计算铣削力 查机械制造工艺设计手册表325有 ：式中： 所以， 3.2.4校核机床功率 查切削用量简明手册表3.28有 所以，机床的功率足够3.3 工序 铣6mm面 工件材料：HT200 铸件 机床的选择：选择铣床 X2010C P=13kw 刀具：选用高速钢铣刀 查 机械制造工艺设计简明手册3.139，刀具数据如下： 3.3.1 切削用量的选择 （1）、铣削宽度的选择查机械制造工艺设计简明手册表3.127可知38 这里取3 （2）、铣削每齿进给量的选择查机械制造工艺设计手册表328 329可知 0.10.3 这里取0.2 1.5 （3）、铣削速度的选择查机械制造工艺设计手册表330可知所以：3.3.2 计算切削时间 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.415 可知： 所以，3.3.3计算铣削力 查机械制造工艺设计手册表325有 ：式中： 所以， 3.3.4校核机床功率 查切削用量简明手册表3.28有 所以，机床的功率足够3.4工序 精铣蜗轮箱右端平面 工件材料 HT200 铸件 机床的选用: 铣床X2010C 刀具的选择: 选择YG3宽刃铣刀 刀杆尺寸 bh=2030 3.4.1精铣蜗轮箱右面 3.4.1.1切削用量的选择 查机械制造工艺设计手册表333有 切削深度 进给量 切削速度 3.4.1.2切削工时的计算 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.411 1.410可知： 式中： 铣削宽度 0.40.75 所以有: 精铣蜗轮箱右平面的切削时间 所以，总切削时间3.5.2铣左端平面 工件材料 HT200 铸件 机床的选用: 选择铣床 X2010C 刀具的选择: 选择YG3宽刃铣刀 刀杆尺寸 bh=20303.5.2.1切削用量的选择 查机械制造工艺设计手册表333有 切削深度 进给量 切削速度 3.5.2.2切削工时的计算 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.411 1.410可知： 式中： 铣削宽度 0.40.75 所以有: 3.6工序、钻10.5孔 工件材料 HT200 铸件 机床的选用: 选用钻床Z535 P=1.5kw 3.6.1切削用量的选择 （1）、钻削进给量的选择 查机械制造工艺设计手册表338 选取 （2）、钻削速度的选择 查机械制造工艺设计手册表342 选取 所以， 3.6.2计算切削扭矩 查机械制造工艺设计手册表336 有 切削扭矩 式中： 所以， 3.6.3计算轴向力 查机械制造工艺设计手册表336有 轴向力 式中 所以 因零件材料为HB=150，查机械制造工艺设计手册表336有 所以，实际的切削扭矩和轴向力分别为： 3.6.4计算切削功率 因为查机械制造工艺设计手册表336有 所以，机床功率足够3.7工序：粗镗80、18孔加工余量的确定，查机械加工工艺手册表2.3-48得：查机械加工工艺手册表2.2-2粗镗所能达到的尺寸精度为IT8-IT10级，根据机械加工工艺手册： 查机械加工工艺手册表2.4-41，刀具选用高速钢刀具钻铸铁： 根据上面可以确定其主轴转速为：根据表3.1-41,取机床转速相近值:n=160(r/min)故求出实际切削速度应为：时间定额的计算：故总机动时间： 其他时间的确定： 故单件时间定额： 工序：精镗80mm孔进给量的选择与确定：（查机械加工工艺手册表2.1-66） 镗削速度： 根据上面可以确定其主轴转速为：根据表3.1-41,取机床转速相近值:n=160(r/min)故求出实际切削速度应为：机动时间定额的计算：其他时间的确定： 故单件时间定额： 3.8工序:车M27孔、15孔机床：CA6140卧式车床刀具：刀具材料Y715，刀杆尺寸， 机床加工工艺设计实用手册表12-7。 钻孔切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：机械加工工艺手册表8.4-8： 当时， 确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中故车槽切削深度：单边余量，进行2次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度： 确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中故车M27螺纹切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度： 确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中故车端面切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度： 确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中故30结论一个零部件其质量的高低取决于设计、加工等因素，那么机械加工就是不可缺少的一部分，零件从设计好，到拿到工厂去加工，要加工出合格的产品，就必须在工艺以及夹具上下工夫，工艺编制的合不合理，夹具结构设计的合不合理这些都是很重要的因素。因此在加工零件之前，要认真的分析，然后编制合理的工艺和对夹具进行合理设计。蜗轮箱作为机床的一个基础构件，其性能直接影响到机床的工作精度，进而影响到加工零件的精度、表面质量等。因此，我们要求蜗轮箱的刚度，抗振性要高，热变形小等通过本次的毕业设计，使我对这四年的总体知识进行了一次总的复习，同时，也对自身在专业领域内的不足有了一个总体认识，以方便日后的更好学习，不断完善和冲实自己。通过老师的讲解，也明白了很多书本上没有的实际工作经验，为今后的工作打下了一个坚实的基础。参考文献 1 王绍俊.机械制造工艺设计手册.北京:机械工业出版社,1987 2 李洪.机械加工工艺手册 .北京:北京出版社,1989 3 哈尔滨工业大学.机床设计图册.上海:上海科学技术出版社,19794 哈尔滨工业大学.机床夹具设计手册.上海:上海科学技术出版社,19845 唐金松.简明机械设计手册.上海:上海科学技术出版社,1987 6 刘朝儒 彭福荫.机械制图(第四版).北京:高等教育出版社,20017 孙桓 陈作模.机械原理(第六版).北京:高等教育出版社,2001 8 刘鸿文.材料力学(第四版).北京:高等教育出版社,2004 9 邱宣怀.机械设计(第四版).北京:高等教育出版社,1997 10 吴宗泽 罗圣国.机械设计课程设计手册(第二版).北京:高等教育出版,1999 11 沈学勤.公差配合与技术测量.北京:高等教育出版社,1998 12 张捷.机械制造技术基础 .西南交通大学出版社,2006 致 谢通过将近三个月的忙碌,这次毕业设计已经基本完成， 本次的毕业设计得以完成，在这里首先要感谢我的指导老师。在我完成毕业的过程中，从查阅资料，初稿的确定和修改到最终的完成，在这整个过程中，遇到了许许多多的因难，有了老师给予我的指导，使得这些困难都迎刃而解。除了敬佩老师的专业水平外，他的作风，精神更让我敬佩。其次要感谢这三年里所有老师对我的精心指导和帮助这，使我在专业方面使我打下了较为扎实的基础。正因为有了你们的帮助与指导，才使得此次毕业设计得已完成。大学生活即将结束，也许我将不会再有机会进入校园深入地学习知识，我将不会有机会再接受文化的熏陶，我将不会再有机会聆听各位尊敬师长的教诲，在将要离开的时候，我要十分感谢学院给我提供了一个培养我各方面能力舞台。在这里使我得到了很大的发展，也更加清楚地认识了自己，明白了自己将来的人生目标。最后，真诚地感谢学院在这大学三年来对我的培养，衷心地祝愿学院的明天更加辉煌！ 可持续夹具及固定装置的高精度安装的方法论J. Jamshidi，P.G. maropoulos 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2.1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2.1所示。图2.1 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。2.2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2.2 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。2.3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2.1 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 非接触式图像激光跟踪仪赛立信探头是T型探头是激光雷达球形目标是摄影目标是光投影是关节臂三坐标测量机基于激光扫描头是接触探头是2.4 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。2.4.1 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0.1mm至0.15mm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2.2 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优点唯一性可重复性可重构性成本效益耐用性非常高高低刚度非常高刚性不确定低缺点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生产时间长中等短2.4.2 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2.3 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0.1mm，则夹具定位精度至少应为0.01mm。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预算的风险。夹具的精度和夹具的成本之间