带头人马丽霞(专用夹具在现代制造系统中的应用讲座)ppt课件.ppt

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1、专用夹具在现代制造系统中的应用,机械制造与自动化专业带头人 马丽霞,现代制造技术系统,1,零件制造与夹具应用,2,专用夹具应用技术教学,3,目录,瑞士人均产值居世界第一？ 瑞士700万人口的小国，但制造业十分发达，瑞士的精密机械产品的出口量是我国的8倍，瑞士的手表世界第一，连小小的军刀，也风靡全世界。年人均国民生产总值达到4.3万美元以上,居世界第一。,先进的制造技术是推动经济发展的主要源动力,20世纪是一个伟大的世纪,发明和发展了汽车、机床、机器人、飞机、火箭、芯片、计算机、电视机等成千上万的机电产品，极大地改变了人类的生产方式和生活方式。,会飞的汽车,21世纪的制造业发展,更加安全舒适的飞

2、机,磁悬浮列车,微型机器人战队实现无创伤手术,智能机器人,机器狗,可视电话普及,平板电脑,这些产品的制作均离不开先进制造技术的推广！,制造技术概念,制造技术：指实现设计技术原理的方法和手段。在产品生产中，具体指使原材料转化为产品的过程中所施行的各种手段的总和。,对于制造技术的理解也有广义和狭义之分。广义理解制造技术涉及生产活动的各个方面和生产的全过程，制造技术被认为是一个从产品概念到最终产品的集成活动。狭义理解为机电产品的机械制造技术。广义的概念已为越来越多的人所接受。,当今制造业的社会功能：,我国第一、二、三产业的划分,一个国家经济发展的支柱国民经济收入的重要来源工业经济年代经济增长的“发动

3、机”一个国家经济强大、经济腾飞的重要基础,制造业地位,提供人们衣、食、住、行物质消费决定全社会的长远效益和经济的持续增长国际商品贸易的保证（美国78%，日本96%，我国81%-1995年）农业基础地位的物质保障，服务业发展的重要条件信息产业发展的物质基础；农业劳动力转移和就业的重要途径为科技和教育发展提供经费支持和实验装备实现军事现代化和国家安全的保障,制造业的作用,制造业发展离不开现代制造技术的推广应用！,第二个层次是新型的制造单元技术。如制造业自动化单元技术、极限加工技术、质量与可靠性技术、系统管理技术、CADCAM、清洁生产技术、新材料成形加工技术、激光与高密度能源加工技术、工艺模拟及工

4、艺设计优化技术等。,第一个层次是优质、高效、低耗、清洁基础制造技术。包括精密下料、精密塑性成形、精密铸造、精密加工、精密测量、毛坯强韧化、精密热处理、优质高效连接技术、功能性防护涂层及各种与设计有关的基础技术、各种现代管理技术。,第三个层次是先进制造集成技术。这是应用信息技术和系统管理技术，通过网络与数据库对上述两个层次的技术集成而形成的。,现代制造技术的应用研究可分为四大领域：, 先进制造生产模式 敏捷制造、精益生产、并行工程、精良生产、智能制造、 虚拟制造等。, 现代设计技术 计算机辅助设计技术、仿真与虚拟设计、优化设计、绿 色设计、可靠性设计等。, 先进制造工艺技术 特种加工技术、快速原

5、型制造技术、超高速超精密加工、 微型机械加工技术等。, 制造自动化技术 数控技术、工业机器人、计算机集成制造系统、柔性制造 系统等。,产品的制作实际是零件的制作与装配！ 专用夹具的应用在大背景下又有新发展！,夹具概述,机床夹具使用,装夹的含义 装夹又称安装，指使毛坯或半成品在加工中相对于机床刀具有准确的位置，从而使其加工后达到设计要求的过程。 包括定位和夹紧两项要求。,定位 使工件在机床或夹具上占有正确位置夹紧 对工件施加一定的外力，使其已确定的位置在加工过程中保持不变,虎钳夹紧工件,划线找正装夹 精度不高，效率低， 多用于形状复杂的铸件,直接找正装夹 精度高，效率低， 对工人技术水平要求高,

6、夹具装夹 精度和效率均高，广泛采用,工件在夹具上装夹（滚齿夹具）,1）定位元件及装置,5）其他元件及装置（防护、防错、分度）,4）夹具体,3）对刀及导向元件,2）夹紧元件及装置,夹具的组成,夹具的作用（1）保证加工精度（2）提高生产率（3）扩大机床使用范围：车床镗床（4）减轻工人劳动强度,1）通用夹具：三爪、四爪卡盘，平口钳等，一般由专业厂生产，常作为机床附件提供给用户。2）专用夹具：为某一工件特定工序专门设计的夹具，多用于批量生产中。3）通用可调整夹具及成组夹具：夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。4）组合夹具：由一套预先制造好的标准元件组合而成。根据工件的工艺要

7、求，将不同的组合夹具元件像搭积木一样，组装成各种专用夹具。使用后，元件可拆开、洗净后存放，待需要时重新组装。组合夹具特别适用于新产品试制和单件小批生产。5）随行夹具：在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。,夹具的分类,三爪卡盘,四爪卡盘,万向平口钳,回转工作台,分度头,通用夹具,专用夹具,组合夹具1,组合夹具2,组合夹具的应用,组合夹具：是由一套预先制造好的，具有各种不同结构形状、不同规格尺寸的标准元件和合件所组成的夹具。,组合夹具的优缺点： 优点：使用组合夹具可节省夹具的材料费、设计费、制造费，方便库存保管；另外，其组合时间短，能够缩短生产周期，反复拆装，不受零件尺寸改动限制，可以随时更换夹具

8、定位易磨损件； 缺点：组合夹具需要经常拆卸和组装；其结构与专用夹具相比显得复杂、笨重；对于定型产品大批量生产时，组合夹具的生产效率不如专用夹具生产效率高,组合夹具的适用范围： 1.组合夹具适用于新产品研制，单件、小批量生产，适用于产品品种多，生产周期短的产品结构； 2.机床设备适用于钻床、加工中心、镗床、铣床、磨床，也可以组合成装配工装、检查的检具和焊接夹具,1基础件：基础件是组合夹具中尺寸最大的元件，它包括圆形、方形、矩形基础板和基础角铁等四种形式。,组合夹具元件及其作用,2支承件：支承件的规格较多，主要包括各种方形支承、长方形支承、角铁、角度支承和角度垫板等。,3定位件：定位件主要用于工件

9、的定位和确定元件与元件之间的相对位置。如各种定位销、定位盘、定位支承、v形支承、定位键等。,4导向件：导向件是用来确定刀具与工件间相对位置的元件，包括各种尺寸规格的钻套、钻模板、导向支承、锤孔支承等。,5夹紧件：夹紧件专指各种形式的压板，用于夹紧工件。,6紧固件：其作用是用来连接组合夹具元件和紧固工件。它包括各种螺钉、螺母、垫圈等。其中紧因用螺栓所用材料为40Cr，它有较高的抗拉强度。,7其他件：这类元件为一些辅助元件。如连接板、摇板、滚花手柄、各种支承帽、弹簧、平衡块等,8.合件：合件是由几个元件组成的单独部件，它在组装夹具时不再拆散，而是以其合件形式作为独立单元参加组装。可分为：定位合件、

10、导向合件、分度合件、支承合件和夹紧合件等。,1组装前的准备 熟悉被加工的零件图及其加工工艺，初步确定工件的定位、夹紧及装卸。2确定组装方案 选定合适的定位元件、夹紧元件以及相应的支承元件和基础板。3试装 4连接 5检测,组合夹具的组装,专业加强与国内知名企业合作，进行先进夹具应用技术广泛推广，取得初步成效！,建设精品课程实施项目教学,机械工艺装备设计是“机械设计与制造”专业的核心专业课程，为培养专业所需机械工艺装备设计的基本理论和基本设计方法，使学生具备设计专用工艺装备的技能起到重要的核心作用。本课程现已立项为院级精品课程，课程团队积极努力，在教学课件开发、教材编写、共享资源网站建设、校企合作

11、、社会培训服务等领域加强建设，促进新技术的推广及应用，推动专业建设发展。,课程理念： 从典型工艺装备的设计及应用工作内容出发，构建课程项目；以工作一线提取的典型工作任务作为导向；以专业核心技能为中心，合理设计学习内容，逐步培养学生职业技能。,夹具原理及应用,专用夹具 设计应用,专用夹具拆装及调整,机械工艺装备设计,职业能力学习领域课程,专用刀具、量具设计,课程思路：,专用夹具设计及应用能力,专用夹具组装及调整技能,项目二 专用夹具设计,项目三 专用夹具拆装,项目四 刀具量具设计,职业能力,课程体系,夹具定位方案确定、元件选择能力,项目一 夹具的应用,专用刀具量具的设计能力,课程体系构建,组合夹

12、具实训教学案例,长方形基础板 宽180毫米,名 称,简 图,双槽方形支承60 60毫米, 型,型,II, 型,型,II,铣杠杆（CA6140车床） 平面组合夹具的组装,杠杆简图,待加工平面,这是CA6140车床杠杆的一个外观视图。加工平面如图所示。,工件三维立体图,定位夹紧分析,1,2,x,y,z,如图箭头1、2所示，它们总共限制5个自由度，即： ，,x,y ,z，,z。,x，,x,y,z,如图所示，螺钉按箭头所指方向装配，将限制 方向的自由度。,y,如图所示，用六角螺母和快换垫圈进行夹紧。,铣拨叉（CA6140床)平 面组合夹具的组装,拨叉简图,待加工面,拨叉立体图,待加工面,定位夹紧分析,

13、x,y,z,如左图所示， 所指的夹具体和垫板，两个平面定位总共限制了5个自由度：,y ,z，,z。,x，,Y，,x,y,z, 所示，定位钉限制了一个自由度,x。,夹紧分析,如图所示，通过螺母来进行夹紧。 为快换垫圈，主要是为了能够进行快速装夹。,我专业及专业群运用CAD及信息化技术提高夹具设计效率，符合现代制造发展趋势！,车床夹具设计案例,一、明确设计任务,设计 “涡轮箱体”零件工艺流程中第8道工序的车床专用夹具。,二、定位方案及定位元件,1确定定位方案,2选择定位元件,选择角铁（角铁支承面消除工件3个不定度）、两个支承钉（消除工件2个不定度）和削边心轴（消除工件1个不定度。,三、夹紧方案及夹

14、紧装置的设计,1夹紧力方向的确定,2夹紧力作用点确定,3夹紧力大小,夹紧方案示意图,四、夹具结构的设计,1定位装置,（1）角铁,削边定位心轴与蜗轮孔为间隙配合，为保证顺利安装，同时为保证蜗杆孔中心轴线到蜗轮孔中心轴线的距离，减少定位误差，采用46H7/g6的配合，即削边心轴的尺寸为 mm。且安装后其轴线对夹具体中心轴线的垂直度公差不大于0.01mm。,（2）定位心轴,（3）支承钉,两个支承钉在夹具体上等高布置且位置不低于回转中心（相对角铁支承板），两个支承钉相隔距离应尽量大（分别靠近工件的两端）。,为保证蜗杆孔中心轴线对端面N（144mm72mm）的垂直度要求，两个支承钉在夹具体上安装到位后（

15、见装配图），随夹具体在车床上加工（车支承钉端面），以保证它们伸出的长度等高允差不大于0.01mm。,2夹紧装置,（1）夹紧机构,夹紧机构采用螺旋夹紧机构，为使机构简单，直接在定位心轴上加工螺纹。并根据类比法，选用M20螺纹以满足强度要求。,（2）压板,压板结构如图所示，本夹具采用削边圆形压板，是为了保证压板轮廓不超出工件宽度，压板削边一侧开口，则可实现工件在夹具上方便、快速地拆装。,3夹具体,夹具体应根据被加工零件的尺寸、角铁的大小、配重块的安装以及车床的最大回转直径要求等因素来确定其径向尺寸。,4辅助装置,（1）平衡块,由于工件和夹具上各元件相对机床主轴的旋转轴线不对称，即离心惯性力的合力不

16、为零（F=mr2 0），因此欲使其平衡，则需要在该回转体上加一平衡质量（即配重块），使它产生的离心惯性力与原有各质量所产生的各离心惯性力的合力等于零。,（2）防护罩,为保证加工工件时的操作安全，应设计防护罩。,5定位误差分析,五、绘制夹具总图,设计在摇臂钻床上加工杠杆臂零件上孔10 mm和13mm的钻夹具。,钻床夹具设计实例,一、明确设计任务,1杠杆臂零件图,2杠杆臂加工工艺分析,（1）加工要求,（2） 加工工艺,该工件的结构形状比较不规则，臂部刚性不足，加工孔10 mm位于悬臂结构处，且该孔精度和表面粗糙度要求高，故工艺规程中分钻、扩、铰多个工序。由于该工序中两个孔的位置关系为相互垂直，且不

17、在同一个平面里，要钻完一个孔后翻转90再钻削另一个孔，因此要设计成翻转式钻夹具。,二、定位方案与定位元件,1确定定位方案,2选用定位元件,三、夹紧方案及夹紧装置的设计,夹紧机构,四、夹具结构设计,1定位装置,（1）销轴,（2）可调支承钉,可调支承钉在GB JB/T 8026.1-1999（六角头支承）中选取M840-S。,（3）辅助螺旋支承,2夹紧装置,（1）夹紧,选用M10螺纹以满足强度要求。,（2）开口垫圈,3辅助装置,（1）钻套,从国家标准中选用。,（2）钻模板,4夹具体,五、绘制夹具总图,设计在铣床上加工“套筒”零件上键槽的专用夹具。,铣床夹具设计实例,一、明确设计任务,1套筒零件图,

18、2工件的加工工艺分析,（1）键槽宽6 mm由键槽铣刀保证。,（2）槽两侧对称平面对45h6轴线的对称度0.05mm，平行度0.10mm。,（3）槽深尺寸8mm。,二、定位方案与定位元件,1确定定位方案,2选用定位元件,三、夹紧方案及夹紧装置的设计,夹紧机构,夹紧机构中的导向和自动松开装置,四、夹具结构的设计,（1）长V形块,1定位装置,长V形块在该夹具中是主要定位元件，消除工件的4个不定度。因其是标准件，故可在相关国家标准或行业标准中查取。该夹具中的V形块从JB/T 8018.1-1999选取“V形块 24 JB/T 8018.1-1999”。,（2）支承套,2夹紧装置,（1）偏心轮,（2）偏

19、心轮支架,3辅助装置,（1）对刀块,（2）定向键,为了保证夹具体在机床上的位置正确，应在夹具体底部设置定向键。定向键已经标准化，可从JB/T80171999直接选取。,4夹具体,五、绘制夹具总图,1夹具体 2圆柱销轴 3偏心轮支架 4偏心轮,5活动V形块 6对刀块 7固定V形块,机械制造技术中心,与企业合作开发虚拟流程、虚拟工艺、虚拟生产、虚拟运营等数字化教学资源，搭建校企数字传输课堂，将企业的生产过程、工作流程等信息实时传送到课堂 。,夹具设计教学及作品,学生作品（1）,学生作品（2）,惰齿轮轴润滑油孔钻床夹具,变速拨插钻床夹具,带对刀装置的铣床夹具,钻两个孔并方便确定孔位的钻床夹具,学生作品（3）,钻小轴上销孔夹具,摩托车动力轴润滑油孔钻床夹具,学生作品（4）,谢谢指导！,