夹具设计文献综述

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1、ZQ350 减速器传动轴键槽铣夹具设计文献综述机械电子工程专业 机械 A1321 班 雪 指导老师：玉英前言夹具最早出现在 18 世纪后期，随着人们生活水平的提高，科学的不断发展 进步，从辅助工具慢慢发展为门类齐全的加工装备的夹具，在机械加工焊接，热 处理，装配中有着不可取代的地位，在机械加工过程中，为了保证加工精度，固 定工件，使之占在正确位置以接受加工或检测的工艺装备称为机床夹具。其组成 包括定位元件、夹紧装置、夹具与机床之间的连接元件、对刀或导向元件、其他 装置或元件、夹具体。使用机床夹具可以保证工件的加工精度，减少辅助工时， 大幅提高生产效率，还能扩大机床使用围，实现“一机多能”。机床

2、夹具在机械 加工中起着重要的作用，它直接影响着机械加工的质量、生产效率和成本。夹具 不仅用于金属切削加工，还可以应用在检验、装配、焊接零件、生产线制造等过 程中，是机械加工过程中必不可少的工艺装备。机床夹具设计的效率和质量对产 品的上市时间和质量的影响很大，在产品生产制造中具有重要的意义，各个企业 都在不断地增加人力和物力来加快其设计和生产速度。机床夹具的功能（1）保证加工精度 工件加工过程通过机床夹具进行定位、加紧，以保证加 工表面稳定的位置精度。（2）缩短辅助时间，提高生产率 夹具的使用，可以减少划线、找正、对 刀等辅助时间，多件，多工位的夹具及气动、液动的夹紧装置能进一步减少辅助 时间，

3、提高生产率。（3）扩大了机床的使用围 有的机床夹具实质上对机床进行了局部改造，扩 大了原来机床的功能和使用围。（4）降低了对工人技术水平的要求和减轻工人的劳动强度，保证生产安全。 夹具的发展历程,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,这是夹具主要是作为人的单纯的 辅助工具 ,使得加工过程进一步提高效率和趋于完善 .这一阶段使用夹具旨在提 高生产率。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。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，夹具是实现工艺的手段之一。夹具分类随着机械制

4、造业的不断发展，机床夹具的种类日趋繁多，常可按照应用围、 使用机床、夹具动力源来分类。（1）按夹具的应用围分类根据夹具在不同生产类型中的通用特性，机床夹具可分为通用夹具、专用夹 具、可调整夹具和组合夹具等。第一，通用夹具。通用夹具的结构、尺寸已经标准化，无需特殊调整就可用 来加工一定围的不同工件，具有一定的通用性。常用的通用夹具包括：万能分度 头、机用虎钳、三爪自定心卡盘、顶尖、中心架和磁力工作台等。但该类夹具的 精度较低，在装夹、找正和夹紧过程中，要求工人的技术必须熟练，而且对于结 构和工艺较复杂的工件较难装夹。第二，专用夹具。专用夹具是专为某一工件的某道工序设计制造的夹具。专用夹具只用于某

5、种零件装夹，因此无需考虑通用性，可做成整体结构以提高夹具精度。专用夹具的设计制造一般需要12个月，设计周期较长、投资较大，但生产率和加工精度较高，所以常用在产品相对稳定、批量较大的生产中。第三，可调整夹具。通过调整或更换个别零部件，能适用多种工件加工的夹 具，称为可调整夹具。可调整夹具是针对通用夹具和专用夹具的不足而发展起来 的一类新型夹具。它与专用夹具的根本区别在于，它适用于不同工件的安装。可 调整夹具分为两部分：基本部分和可调整部分。基本部分是不变的，但可调整部 分可根据加工对象的改变，作相应的调整或调换第四，组合夹具。组合夹具由一套预先制造好的的标准元件及部件组装而成， 一般是为某一工件

6、的某一工序组装的。夹具用完可拆卸，清洗后留待组装新的夹 具。因此，它把专用夹具的设计、制造、使用、报废的过程变为组装、拆散、清 洗入库、 再组装的循环利用过程。这样可用几个小时的组装周期代替几个月的 设计制造周期，从而可缩短生产准备周期，并且元件能重复多次使用，节省了工 时和材料，特别适用于新产品试制和多品种小批量生产。（2）按使用机床分类夹具按使用机床不同，可分为车床夹具、 铣床夹具、 钻床夹具、镗床夹具、 磨床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具以及其他机床夹具等。（3）按夹具动力源分类按夹具动力源分类，可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁 力夹具以及真空夹具等。国外机床夹具发展现

7、状研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总 数的 85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市 场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在 具有中等生产能力的工厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多 品种生产的企业中，每隔 34年就要更新 5080左右专用夹具，而夹具的实际 磨损量仅为 1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、（FMS丿等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：（ 1 ）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产 成本；（ 2 ）能装夹

8、一组具有相似性特征的工件；（3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；（4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；（ 5 ）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和 提高劳动生产率；（6）提高机床夹具的标准化程度。夹具是机械加工中不可缺少的部件，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。高精随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距离精度高达土5卩m,夹具支承面的垂 直度达到0.01 mm/300 mm,平行度高达0.01 mm/5

9、00 mm。德国demmeler （戴美 乐丿公司制造的4m长，2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为0.03 mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5卩m以；夹具重复安装的定位精度高达土 5卩m；瑞士 EROWA柔性夹具的重复定位精度高达25卩m。机床夹具的精度己 提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。高效为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为 了减少工件的安装时间，各种定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气 动和液压夹紧等快速夹紧功能部件不断地推出新。新型的电控用词夹具，夹紧和 松开工件只用 12 秒，夹具结构简单，为机床进行多工位、

10、多面和多件加工创造 了条件。模块组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹 具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发点的基点。省工、省时、节 材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅 助设计与组装打下基础，应用 CAD 技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和 用户使用档案库，进行夹具设计优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真 道具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累 使用经验，了解市场需求，不断改进和完善夹具系统。组合家具分会与华中科技 大学合作，正在着手创建夹具专业技术，为夹具行业提供信息交流、

11、产品咨询与 开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商 务化。通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投 资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用围广， 通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。夹具设计中采用高精、高效、模块、组合、通用经济方向发展的思路，在组 合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水 平的步伐，充分利用现代信息和网络媒体，引进技术，争取合资与合作，与时俱 进地创新和发展夹具技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途 径。现代机床夹具发展

12、方向纵观夹具的发展历史以及提升夹具品质的技术发展，过去常用的工艺规程已 慢慢地适应不了现代市场的要求，全球化市场进程的加快促使夹具硬件必将朝着 以下几方面发展：标准化 对现有夹具的零部件，各类型的夹具结构及专用夹具的零部件实行 统一的标准化、系列化、通用化，是原来单件生产的夹具，转变为专业化的生产， 以降低成本，保证质量，缩短产品的生产周期。柔性化 加强专用夹具与同一类零件加工的夹具之间的可调性；加强专用夹 具的重复利用，实行组合化后，减少因工艺的不同造成的夹具的报废情况。精密化 机械产品的不断精密使得高精度机床的大量涌现，势必要求机床夹 具跟随时代发展步伐实现精密化。高效自动化 未获得良好的

13、效益，机械加工在不断的提高生产率、降低成本、 改善劳动强度，同样要求着机床夹具的发展要满足自动流水线的生产要求，中小 批量的产品生产同样需要考虑适合自身程度的高效自动化。研究目的及意义随着市场竞争的日趋激烈，数控机床夹具如何快速适应产品变化并充分发挥 数控加工设备的加工效能，成为企业关注的重要问题。众所周知，工装夹具是工艺装备的重要组成部分，是工艺过程中最活跃的因 素之一，并直接影响产品的质量、生产效率及加工成本 1。随着科学技术的不 断步，数控加工设备已经飞速发展起来，与之相适应的数控机床夹具也在不断发 展变化。国数控加工设备已具有相当规模，数控加工在生产中已占有较大的比重 并将继续扩大，而

14、与之对应的数控机床夹具却并未受到足够的重视。国企业对传 统工装夹具历来比较重视，但对数控机床夹具的应用却缺乏足够的认识和规划。 由于缺乏选用数控机床夹具系统的考虑，因而出现了在先进的加工设备上采用相 对落后的通用夹具或专用夹具的情况，以至于不能充分发挥此类设备的效能。如 何提高夹具的快速反应能力，以充分发挥数控机床和加工中心的加工效能，是目 前夹具设计所面临的课题2。总结夹具设计中采用高精、高效、模块、组合、通用经济方向发展的思路，在组 合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水 平的步伐，充分利用现代信息和网络媒体，引进技术，争取合资与合作，与时俱 进地创新和发展

15、夹具技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途 径。参考文献1 丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导M：冶金工业，2010.2 金生等.机械制造工艺与夹具设计指导M.：机械工业，2009.3 亚明等.机床夹具的分类与构成J.科技资讯，2008.4 王凤鲜.浅谈组合夹具的重要作用J.科技情报开发与经济.2008,（13）.5 卢克超.周利平.计算机辅助专用夹具CAD系统开发和研究J.数控机 床市场.2006,（7）.6 伟.浅论机床夹具的类型和加工特点 J.中国新技术新产品，2011 （14丿.7 隋聚艳.夹具的发展及其趋势分析J.现代商贸工业，2009（19）.8 王启平.机械制造工艺学M.:工业大学，1999.9 王启平.机床夹具设计M.:工业大学，1996.0210 杰，文学，林喜，等.浅谈卧式加工中心专用夹具（胎具丿的设计J. 机电工程技术， 2011（11） .11 滢滢，春雨.关于机床夹具的发展前景的探讨J.科技创新导报，2011 （26） .12 邹家华.国外机床夹具及其发展趁势一一机床研究所所长邹家华在全 国先进工具经验交流会上的报告J.机械加工，1965（1）.13 志伟，伟文，会玲，机床夹具设计案例教学的研究J.现代制造技术与 装备， 2013（6） .14 晓君，楚民.机床夹具设计网络教学系统的设计与开发J.机械