畢業(yè)論文現(xiàn)代機床和夾具的協(xié)調(diào)發(fā)展

1、 云南廣播電視大學(xué) 云南國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院院機械電子工程學(xué)院畢業(yè)論文課 題 現(xiàn)代機床和夾具的協(xié)調(diào)發(fā)展 教 研 室 機械設(shè)計與制造教研室 專 業(yè) 機械設(shè)計與制造 班 級 10 機制班 學(xué)生姓名學(xué)號 導(dǎo)師姓名 職稱 副教授 2012 年 10月 15 日摘 要機床是工作母機，機床制造業(yè)對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著重要作用。建國初期，在優(yōu)先發(fā)展重工業(yè)的方針指導(dǎo)下，機床制造業(yè)迅速發(fā)展，按國民經(jīng)濟發(fā)展計劃建立了一批機床制造廠，專業(yè)分工明確，機床型號齊全，形成了完整的通用機床制造體系。 隨著汽車、航空航天等工業(yè)輕合金材料的廣泛應(yīng)用，高速加工已成為制造技術(shù)的重要發(fā)展趨勢。高速加工具有縮短加工時間、提高加工精度和表

2、面質(zhì)量等優(yōu)點，在模具制造等領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。機床的高速化需要新的數(shù)控系統(tǒng)、高速電主軸和高速伺服進給驅(qū)動，以及機床結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和輕量化。高速加工不僅是設(shè)備本身，而是機床、刀具、刀柄、夾具和數(shù)控編程技術(shù)，以及人員素質(zhì)的集成?，F(xiàn)代機床的發(fā)展有著： 機床的高速化、 精密化、 從工序復(fù)合到完整加工、 信息化、 智能化-測量、 監(jiān)控和補償、 微型化、 新的并聯(lián)機構(gòu)原理、 新的工藝過程、 新結(jié)構(gòu)和新材料、新的設(shè)計方法和手段、 直接驅(qū)動技術(shù)、 開放式數(shù)控系統(tǒng)、 可重組制造系統(tǒng)等特點。 在現(xiàn)在社會里，機械加工的要求越來越高，加工的產(chǎn)品要求也越來越高。這就需要機床本身的要求高，現(xiàn)代的機床加工離不開夾具的配合，機

3、床和夾具的配合發(fā)展越好加工出來的產(chǎn)品才能越好。機床和夾具的協(xié)調(diào)發(fā)展創(chuàng)不僅會帶動經(jīng)濟的發(fā)展而且還能創(chuàng)造更多的財富。關(guān)鍵詞: 協(xié)調(diào); 先進；配合；發(fā)展目 錄第1章 現(xiàn)代機床簡介和發(fā)展方向3 第一節(jié) 機床概述3 第二節(jié) 現(xiàn)代機床的發(fā)展方向7第二章 機床夾具概述11 第一節(jié)機床夾具的主要功能11 第二節(jié) 機床夾具的分類15 第三節(jié) 機床夾具的組成17第三章 工藝 夾具的設(shè)計18 第一節(jié) 工藝設(shè)計方案18 第二節(jié) 夾具設(shè)計方案 18第四章 機床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向19 第一節(jié) 機床夾具的現(xiàn)狀19 第二節(jié) 機床夾具的發(fā)展方向 19第5章 經(jīng)濟發(fā)展與機床和夾具協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)系21參考文獻22致謝23第一章 現(xiàn)

4、代機床簡介和發(fā)展方向第一節(jié) 機床概述機床是工作母機，機床制造業(yè)對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著重要作用。建國初期，在優(yōu)先發(fā)展重工業(yè)的方針指導(dǎo)下，機床制造業(yè)迅速發(fā)展，按國民經(jīng)濟發(fā)展計劃建立了一大批機床制造廠，專業(yè)分工明確，機床型號齊全，形成了完整的通用機床制造體系。向各行各業(yè)提供了大量的工作母機，有力地推動了國民經(jīng)濟的發(fā)展。 1.產(chǎn)品開發(fā)與技術(shù)引進 應(yīng)用數(shù)字控制等先進技術(shù)，不斷開發(fā)新產(chǎn)品，滿足高質(zhì)量、高效率和高靈活性的要求是現(xiàn)代機床的發(fā)展特征，并成為世界各機床廠家正在為之努力的目標。因此，國內(nèi)很多廠家也在引進數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)品，生產(chǎn)了各種類型的數(shù)控機床，從歷屆機床展覽會可見一斑，可以說中國的機床制造業(yè)的技術(shù)水平

5、有了很大提高。但是，不能不看到，大多數(shù)廠家在日趨激烈的市場競爭中，特別是在國際市場的競爭中仍顯得能力不足。應(yīng)當指出，新產(chǎn)品開發(fā)不是引進或仿制其他廠家的機型。引進或仿制的產(chǎn)品對制造廠家是新產(chǎn)品，對市場卻不是新產(chǎn)品。引進或仿制在一定時期是必要的，正如在建國初期我們通過仿制前蘇聯(lián)的產(chǎn)品建立了中國的機床制造業(yè)體系一樣，在改革開放初期引進技術(shù)可以使我們的機床制造業(yè)快速跟上世界先進水平。但是，這不應(yīng)是我們的唯一發(fā)展方向和最終目標。新產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)該是指全新機型或現(xiàn)有產(chǎn)品的改進型。目前，在新產(chǎn)品開發(fā)方面，美國的機床公司處在世界前列。為了適市場需求，g&l公司不惜重金開發(fā)出ram系列高速加工中心。采用整體床身，提

6、高機床的剛性；選用滾動導(dǎo)軌，適應(yīng)高速要求。換刀速度(切屑到切屑)為4.55s，運行速度達38m/min，贏得了大量用戶。ingersoll公司開發(fā)的hvm800型加工中心用直線電動機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的伺服電動機驅(qū)動滾珠絲杠的傳動系統(tǒng)，簡化機床的結(jié)構(gòu)，運行速度76m/min，現(xiàn)已投放市場。新產(chǎn)品的開發(fā)往往對控制系統(tǒng)提出更高的要求，通用控制系統(tǒng)不能滿足要求時，還要進行控制系統(tǒng)的開發(fā)。美國的g&l公司、cincinnati公司和德國的heller公司等均針對自己的系列產(chǎn)品，開發(fā)專用控制系統(tǒng)，并相繼建立起相當規(guī)模的控制系統(tǒng)研制中心，生產(chǎn)專用控制系統(tǒng)，為各自的系列產(chǎn)品配套。而不直接采用專業(yè)電氣公司的通用控制系統(tǒng)

7、，避免功能浪費，彌補功能不足。這些才是新產(chǎn)品開發(fā)。我們應(yīng)當在引進技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)自己的新產(chǎn)品，或開發(fā)某些領(lǐng)先技術(shù)改進我們的產(chǎn)品。當然，開發(fā)新產(chǎn)品需要大量資金投入，只有將現(xiàn)有產(chǎn)品以高質(zhì)量的品位占領(lǐng)市場才可能積累資金，用于產(chǎn)品開發(fā)工作，即人們常說的“以老養(yǎng)新”。 2. 通用機床與專用機床 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，特別是改革開放以來，專用組合機床的需求量增加，通用機床的需求量相對減少。于是，各通用機床廠紛紛建立專機車間或?qū)C分廠，生產(chǎn)組合機床。由于設(shè)計、制造、組裝和調(diào)試經(jīng)驗不足，使之在市場特別是國際市場中缺乏競爭力。組合機床作為一種現(xiàn)代機床，它不是通用部件、各種元件、刀夾輔具和控制系統(tǒng)的簡單組合，從設(shè)計制造

8、到組裝調(diào)試都有其專業(yè)特征。通用機床是成熟產(chǎn)品，即使是改進型也是經(jīng)過一輪或幾輪試制后，方能投產(chǎn)。通用機床的整機和零部件可以有少量庫存，生產(chǎn)時間充裕。而組合機床一般是單機一次性生產(chǎn)，不可能進行試制，而且要求在一定的時間內(nèi)完成制造。這就要求機床廠家有一支經(jīng)驗豐富的設(shè)計隊伍，特別是資深的方案工程師。在訂購組合機床時，用戶往往將技術(shù)方案作為前提之一，因為一個好的方案可以為用戶帶來很大的經(jīng)濟效益。同時，也使機床制造廠家便于組織生產(chǎn)。好的技術(shù)方案是用最簡捷的形式，滿足工藝要求，并且易于操作、調(diào)整和維修。這就要求通用部件的選擇，刀具的設(shè)計和選擇，夾具的設(shè)計，控制系統(tǒng)的設(shè)計及液壓和氣動系統(tǒng)的設(shè)計等都要相對合理。

9、專用組合機床一般用于大量生產(chǎn)，需要加工精度長期穩(wěn)定，因此，對其質(zhì)量的要求與通用機床有很大不同，通常要求工序能力系數(shù)cpk1.33。國內(nèi)一知名機床廠為用戶設(shè)計制造一條殼體生產(chǎn)線，用戶要求在技術(shù)協(xié)議中將工序能力系數(shù)cpk1.33作為一項驗收標準，廠家明確表示達不到這一要求。他們只能同意按被加工零件圖紙給定公差的75%作為驗收標準，這一驗收標準與工序能力系數(shù)cpk1.33的要求相差甚遠。有的廠家甚至不了解工序能力系數(shù)這一概念。應(yīng)當指出，cpk=1.33是最低要求，有的國外用戶將cpk4.0作為驗收標準。提高機床的質(zhì)量是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它要求制造廠家建立一套完整的質(zhì)量控制體系。從方案論證到產(chǎn)品設(shè)計

10、，從原料進貨到元件采購，從工藝編制到加工制造，從安裝調(diào)試到售后服務(wù)，都必須嚴格控制。才能有效保證整機的產(chǎn)品質(zhì)量，得到市場的認可。為了占領(lǐng)市場，世界各廠家爭相提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量。美國的一家機床公司向用戶承諾，訂購該公司設(shè)備時，他們“不是在拿到訂單之后就一走了之，再見面時設(shè)備已經(jīng)制造完畢并請你付款，這時你所看到的只是設(shè)備的外表，而看不到內(nèi)在質(zhì)量。例如，你知道主軸的精度和硬度嗎？”他們的做法是：向你報告從方案設(shè)計、元件采購、加工制造到裝配調(diào)試的全過程并接受你的檢查。他們之所以能夠做到這一點是因為像大多數(shù)機床制造廠家一樣，機床在投入制造后，每個零件都備有一張卡片，將每道工序檢驗結(jié)果填寫在卡片上并輸

11、入計算機，使制造的全過程處于受控狀態(tài)，從而保證了機床的出廠質(zhì)量。這些都是值得我們借鑒的質(zhì)量管理方法。 通用機床一般不需要制造廠家到用戶安裝調(diào)試，即使需要也很簡單。而組合機床則需要制造廠家到用戶安裝調(diào)試，且過程復(fù)雜，周期較長。要求廠家培養(yǎng)和建立一支有經(jīng)驗的安裝調(diào)試隊伍。此外，因為組合機床均用于大量生產(chǎn)，如果機床故障不能及時排除，其他設(shè)備很難替代，勢必造成停產(chǎn)，將給用戶帶來重大損失。因此，售后服務(wù)也是組合機床生產(chǎn)的一項重要內(nèi)容。鑒于這種情況，通用機床廠家應(yīng)當揚長避短，利用自己的專業(yè)特點開發(fā)和生產(chǎn)專用機床。例如，車床廠家可以生產(chǎn)制造曲軸專用車床，磨床廠家可以生產(chǎn)制造曲軸和凸輪軸專用磨床等。 3. 自

12、動生產(chǎn)線與加工中心 大家知道，由組合機床組成的自動生產(chǎn)線因為具有高效的特點廣泛用于大批量生產(chǎn)。但是，隨著機床技術(shù)的發(fā)展，目前自動生產(chǎn)線有被加工中心取代的趨勢，這是由自動生產(chǎn)線和加工中心兩方面原因所致。自動線所加工的零件品種單一，若改變加工品種需要對自動線進行改造；自動線中有一臺機床發(fā)生故障時，將造成全線停產(chǎn)，這對企業(yè)的發(fā)展和組織生產(chǎn)都是不利的。近年來，加工中心發(fā)展很快，新型的加工中心已具備了用于大量生產(chǎn)的能力，而且克服了自動線的缺點。在加工中心上只需更換夾具和程序，即可改變加工品種；在加工中心上一般采用工序集中的方式加工零件，由多臺加工中心完成同一工作，某一臺機床出現(xiàn)故障時，對生產(chǎn)影響不大?，F(xiàn)

13、在，由加工中心組成的柔性生產(chǎn)線集中了自動生產(chǎn)線和加工中心的優(yōu)點，倍受一些大型用戶青睞。在美國cincinnati公司為一家用戶設(shè)計制造的柔性生產(chǎn)線上，同時生產(chǎn)21種不同的箱體。這條生產(chǎn)線主要由數(shù)臺加工中心(加工中心的數(shù)量可以根據(jù)需要增減)和一條用于輸送各品種夾具的主輸送道組成。工人只需將某一工件裝夾到該工件的夾具上，輸送道即可自動將夾具送入第一臺加工中心，加工中心根據(jù)夾具的型號，調(diào)出相應(yīng)的程序進行加工，加工完成后，夾具自動退回輸送道，輸送道將其送至下一臺加工中心，隨后，下一夾具進入第一臺加工中心，以此類推，加工完成后，由工人卸下工件。全線由中央計算機控制，中央計算機除與各加工中心和輸送道的控制

14、系統(tǒng)相聯(lián)外，還與刀具測量間相聯(lián)，將測量數(shù)據(jù)輸入各加工中心，加工中心則根據(jù)刀具參數(shù)調(diào)整切削參數(shù)，以保證加工精度。只要輸送道上有足夠裝有工件的夾具，生產(chǎn)線可在無人看管的情況下工作，直至輸送道上所有工件全部加工完畢，生產(chǎn)線自動停止工作，工時利用率在90%以上。 可以說加工中心和柔性生產(chǎn)線將主導(dǎo)下一世紀的機械制造業(yè)，我國機床廠家應(yīng)根據(jù)這一情況制訂和調(diào)整自己的技術(shù)發(fā)展規(guī)劃。 4. 主機與元件 現(xiàn)代機床均裝備大量的元件(包括電器元件、液壓元件和氣動元件等)，元件的質(zhì)量是決定主機能否正常工作的重要因素。由于大多數(shù)元件為外購件，主機廠家不能直接控制其質(zhì)量。經(jīng)常出現(xiàn)了機床制造廠家和用戶同時抱怨元件質(zhì)量情況。為了

15、降低機床故障率，有些用戶在向國內(nèi)廠家訂購設(shè)備時，明確提出裝備進口元件，而制造廠家也贊同這一作法。造成大量國外元件涌進中國市場。在改革開放的今天，我們并不反對進口必要的元件，特別是一些我們尚未開發(fā)的品種或型號。但是，諸如限位開關(guān)和換向閥之類元件也需大量進口，不能說是一種正?，F(xiàn)象。 元件作為標準或通用產(chǎn)品，其生產(chǎn)方式與主機不同，元件屬于大批量生產(chǎn)。只要嚴格控制原料質(zhì)量，并按成熟的加工工藝和裝配工藝進行生產(chǎn)，其質(zhì)量不難得到控制?，F(xiàn)在，國內(nèi)元件制造廠家也在引進國外技術(shù)或合資生產(chǎn)各種元件，關(guān)鍵是引進質(zhì)量管理方法，全面提高元件質(zhì)量，創(chuàng)立中國的名牌元件，使元件與主機的技術(shù)水平同步發(fā)展，才能增強市場競爭能力。

16、 5. 夾具與附件 現(xiàn)代機床特別是組合機床通常配備專用夾具，有些組合機床是圍繞專用夾具設(shè)計的，專用夾具作為組合機床的重要組成部分，往往是能否滿足使用要求的關(guān)鍵。目前，國內(nèi)組合機床的專用夾具基本上由機床制造廠家一并設(shè)計制造，有的廠家特別是通用機床廠家將主要精力放在主機上，而忽視夾具的設(shè)計制造。在安裝調(diào)試過程中修改夾具設(shè)計的現(xiàn)象屢見不鮮。實際上，有些夾具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度并不亞于主機。在某種程度上，夾具的設(shè)計制造與機床是兩種不同的專業(yè)。組合機床是以通用部件為基礎(chǔ)，夾具則無此條件，需要有經(jīng)驗豐富的專業(yè)工程師完成全部設(shè)計，在設(shè)計中要充分考慮定位夾緊合理，裝卸工件方便和易于排屑等方面的問題，并由經(jīng)驗豐富的工

17、人完成制造。因此，歐美的機床制造廠家自己一般不承擔夾具的設(shè)計與制造，而是由主機制造廠商提出技術(shù)要求向?qū)I(yè)夾具公司訂貨，效果很好。國內(nèi)的機床附件廠原來主要生產(chǎn)與通用機床配套的各類卡盤和分度頭等機床附件，這就是說即使在通用機床占主導(dǎo)的年代，夾具與主機也是專業(yè)分工的。隨著通用機床和專用機床需求比例的變化，專用夾具的需求量不斷增加，通用機床附件相對減少，機床附件的生產(chǎn)廠家應(yīng)該適應(yīng)市場需要擴大經(jīng)營范圍，組建夾具公司，承攬專用夾具的設(shè)計與制造業(yè)務(wù)。這不僅有利于附件廠家自身的發(fā)展，也有利于機床制造業(yè)的發(fā)展。 第二節(jié) 現(xiàn)代機床的發(fā)展方向1. 機床的高速化 隨著汽車、航空航天等工業(yè)輕合金材料的廣泛應(yīng)用，高速加工

18、已成為制造技術(shù)的重要發(fā)展趨勢。高速加工具有縮短加工時間、提高加工精度和表面質(zhì)量等優(yōu)點，在模具制造等領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。機床的高速化需要新的數(shù)控系統(tǒng)、高速電主軸和高速伺服進給驅(qū)動，以及機床結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和輕量化。高速加工不僅是設(shè)備本身，而是機床、刀具、刀柄、夾具和數(shù)控編程技術(shù)，以及人員素質(zhì)的集成。高速化的最終目的是高效化，機床僅是實現(xiàn)高效的關(guān)鍵之一，絕非全部，生產(chǎn)效率和效益在刀尖上。 2. 機床的精密化 按照加工精度，機床可分為普通機床、精密機床和超精機床，加工精度大約每8年提高一倍。數(shù)控機床的定位精度即將告別微米時代而進入亞微米時代，超精密數(shù)控機床正在向納米進軍。在未來10年，精密化與高速化、智

19、能化和微型化匯合而成新一代機床。機床的精密化不僅是汽 車、電子、醫(yī)療器械等工業(yè)的迫切需求，還直接關(guān)系到航空航天、導(dǎo)彈衛(wèi)星、新型武器等國防工業(yè)的現(xiàn)代化。3. 從工序復(fù)合到完整加工70年代出現(xiàn)的加工中心開多工序集成之先河，現(xiàn)已發(fā)展到完整加工，即在一臺機床上完成復(fù)雜零件的全部加工工序。完整加工通過工藝過程集成，一次裝卡就把一個零件加工過程全部完成。由于減少裝卡次數(shù)，提高了加工精度，易于保證過程的高可靠性和實現(xiàn)零缺陷生產(chǎn)。此外，完整加工縮短了加工過程鏈和輔助時間，減少了機床臺數(shù)，簡化了物料流，提高了生產(chǎn)設(shè)備的柔性，生產(chǎn)總占地面積小，使投資更加有效。4. 機床的信息化機床信息化的典型案例是mazak41

20、0h，該機床配備有信息塔，實現(xiàn)了工作地的自主管理。信息塔具有語音、文本和視像等通訊功能。與生產(chǎn)計劃調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，下載工作指令和加工程序。工件試切時，可在屏幕上觀察加工過程。信息塔實時反映機床工作狀態(tài)和加工進度，并可以通過手機查詢。信息塔同時進行工作地數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和刀具壽命管理，以及故障報警顯示、在線幫助排除。機床操作權(quán)限需經(jīng)指紋確認。5. 機床的智能化-測量、監(jiān)控和補償機床智能化包括在線測量、監(jiān)控和補償。數(shù)控機床的位置檢測及其閉環(huán)控制就是簡單的應(yīng)用案例。為了進一步提高加工精度，機床的圓周運動精度和刀頭點的空間位置，可以通過球桿儀和激光測量后，輸入數(shù)控系統(tǒng)加以補償。未來的數(shù)控機床將會配備各種微型

21、傳感器，以監(jiān)控切削力、振動、熱變形等所產(chǎn)生的誤差，并自動加以補償或調(diào)整機床工作狀態(tài)，以提高機床的工作精度和穩(wěn)定性。6. 機床的微型化隨著納米技術(shù)和微機電系統(tǒng)的迅速進展，開發(fā)加工微型零件的機床已經(jīng)提到日程上來了。微型機床同時具有高速和精密的特點，最小的微型機床可以放在掌心之中，一個微型工廠可以放在手提箱中。操作者通過手柄和監(jiān)視屏幕控制整個工廠的運作。7. 新的并聯(lián)機構(gòu)原理傳統(tǒng)機床是按笛卡爾坐標將沿3個坐標軸線的移動x、y、z和繞3個坐標軸線轉(zhuǎn)動a、b、c依次串聯(lián)疊加，形成所需的刀具運動軌跡。并聯(lián)運動機床是采用各種類型的桿機構(gòu)在空間移轉(zhuǎn)主軸部件，形成所需的刀具運動軌跡。并聯(lián)運動機床具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊

22、、剛度高、動態(tài)性能好等一系列優(yōu)點，應(yīng)用前景廣闊。8. 新的工藝過程除了金屬切削和鍛壓成形外，新的加工工藝方法和過程層出不窮，機床的概念正在變化。激光加工領(lǐng)域日益擴大，除激光切割、激光焊接外，激光孔加工、激光三維加工、激光熱處理、激光直接金屬制造等應(yīng)用日益廣泛。電加工、超聲波加工、疊層銑削、快速成型技術(shù)、三維打印技術(shù)各顯神通。9. 新結(jié)構(gòu)和新材料機床高速化和精密化要求機床的結(jié)構(gòu)簡化和輕量化，以減少機床部件運動慣量對加工精度的負面影響，大幅度提高機床的動態(tài)性能。例如，借助有限元分析對機床構(gòu)件進行拓撲優(yōu)化，設(shè)計箱中箱結(jié)構(gòu)，以及采用空心焊接結(jié)構(gòu)或鉛合金材料已經(jīng)開始從實驗室走向?qū)嵱谩?0. 新的設(shè)計方法

23、和手段我國機床設(shè)計和開發(fā)手段要盡快從甩圖板的二維cad向三維cad過渡。三維建模和仿真是現(xiàn)代設(shè)計的基礎(chǔ)，是企業(yè)技術(shù)優(yōu)勢的源泉。在此三維設(shè)計基礎(chǔ)上進行cad/cam/cae/pdm的集成，加快新產(chǎn)品的開發(fā)速度，保證新產(chǎn)品的順利投產(chǎn)，并逐步實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期管理。11. 直接驅(qū)動技術(shù)在傳統(tǒng)機床中，電動機和機床部件是借助耦合元件，如皮帶、齒輪和聯(lián)軸節(jié)等加以連接，實現(xiàn)部件所需的移動或旋轉(zhuǎn)，機和電是分家的。直接驅(qū)動技術(shù)是將電動機與機械部件集成為一體，成為機電一體化的功能部件，如直線電動機、電主軸、電滾珠絲桿和力矩電動機等。直接驅(qū)動技術(shù)簡化了機床結(jié)構(gòu)，提高了機床的剛度和動態(tài)性能，運動速度和加工精度。12.

24、開放式數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的開放是大勢所趨。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)有三種形式：1)全開放系統(tǒng)，即基于微機的數(shù)控系統(tǒng)，以微機作為平臺，采用實時操作系統(tǒng)，開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的各種功能，通過伺服卡傳送數(shù)據(jù)，控制坐標軸電動機的運動。2)嵌入系統(tǒng)，即cnc+pc，cnc控制坐標軸電動機的運動，pc作為人機界面和網(wǎng)絡(luò)通信。3)融合系統(tǒng)，在cnc的基礎(chǔ)上增加pc主板，提供鍵盤操作，提高人機界面功能，如siemens840di和fanuc210i。13. 可重組制造系統(tǒng)隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，專用機床的可重構(gòu)性和制造系統(tǒng)的可重組性日益重要。通過數(shù)控加工單元和功能部件的模塊化，可以對制造系統(tǒng)進行快速重組和配置，以適應(yīng)變型

25、產(chǎn)品的生產(chǎn)需要。機械、電氣和電子、液和氣、以及控制軟件的接口規(guī)范化和標準化是實現(xiàn)可重組性的關(guān)鍵。14. 虛擬機床和虛擬制造為了加快新機床的開發(fā)速度和質(zhì)量，在設(shè)計階段借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以在機床還沒有制造出來以前，就能夠評價機床設(shè)計的正確性和使用性能，在早期發(fā)現(xiàn)設(shè)計過程的各種失誤，減少損失，提高新機床開發(fā)的質(zhì)量。第二章 機床夾具概述 機床夾具是在機械制造過程中，用來固定加工對象，使之占有正確位置，以接受加工或檢測并保證加工要求的機床附加裝置，簡稱為夾具。 第一節(jié)機床夾具的主要功能 在機床上加工工件時，必須用夾具裝好夾牢工件。將工件裝好，就是在機床上確定工件相對于刀具的正確位置，這一過程稱為定位。

26、將工件夾牢，就是對工件施加作用力，使之在已經(jīng)定好的位置上將工件可靠地夾緊，這一過程稱為夾緊。從定位到夾緊的全過程，稱為裝夾。機床夾具的主要功能就是完成工件的裝夾工作。工件裝夾情況的好壞，將直接影響工件的加工精度。 工件的裝夾方法有找正裝夾法和夾具裝夾法兩種。 找正裝夾方法是以工件的有關(guān)表面或?qū)ｉT劃出的線痕作為找正依據(jù)，用劃針或指示表進行找正，將工件正確定位，然后將工件夾緊，進行加工。如圖4-1所示，在銑削連桿狀零件的上下兩平面時，若批量不大，則可在機用虎鉗中，按側(cè)邊劃出的加工線痕，用劃針找正。 （沿用吳拓主編的機械制造工業(yè)與機床夾具北京：機械工業(yè)出版社2006.8）圖4-1 在機用臺虎鉗上找正

27、和裝夾連桿狀零件在機用虎鉗上找正和裝夾連桿狀零件，這種方法安裝方法簡單，不需專門設(shè)備，但精度不高，生產(chǎn)率低，因此多用于單件、小批量生產(chǎn)。 夾具裝夾方法是靠夾具將工件定位、夾緊，以保證工件相對于刀具、機床的正確位置。圖4-2所示為銑削連桿狀零件的上下兩平面所用的銑床夾具。這是一個雙位置的專用銑床夾具。毛坯先放在i位置上銑出第一端面（a面），然后將此工件翻過來放入ii位置銑出第二端面（b面）。夾具中可同時裝夾兩個工件。 圖4-2 銑連桿狀零件兩面的比位置專用銑床夾具 1對刀塊（兼擋銷） 2鋸齒頭支承釘 3、4、5擋銷 6壓板 7螺母 8壓板支承釘 9定位鍵。 （沿用吳拓主編的機械制造工業(yè)與機床夾具

28、北京：機械工業(yè)出版社2006.8）圖4-2 銑桿狀零件兩面的比位置專用夾具 圖4-3所示為專供加工軸套零件上6h9徑向孔的鉆床夾具。工件以內(nèi)孔及其端面作為定位基準，通過擰緊螺母將工件牢固地壓在定位元件上。 （沿用吳拓主編的機械制造工業(yè)與機床夾具北京：機械工業(yè)出版社2006.8）圖4-3 鉆軸套零件上6h9徑向孔的專用鉆床夾具 通過以上實例分析，可知用夾具裝加工件的方法有以下幾個特點： 1）工件在夾具中的正確定位，是通過工件上的定位基準面與夾具上的定位元件相接觸而實現(xiàn)的。因此，不再需要找正便可將工件夾緊。 2）由于夾具預(yù)先在機床上已調(diào)整好位置（也有在加工過程中再進行找正的），因此，工件通過夾具對

29、于機床也就占有了正確的位置。 3）通過夾具上的對刀裝置，保證了工件加工表面相對于刀具的正確位置。 4）裝夾基本上不受工人技術(shù)水平的影響，能比較容易和穩(wěn)定地保證加工精度。 5）裝夾迅速、方便，能減輕勞動強度，顯著地減少輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率。 6）能擴大機床的工藝范圍。如要鏜削圖4-4所示機體上的階梯孔，若沒有臥式鏜床和專用設(shè)備，可設(shè)計一夾具在車床上加工。 （沿用吳拓主編的機械制造工業(yè)與機床夾具北京：機械工業(yè)出版社2006.8）圖4-4 機體零件簡圖 第二節(jié) 機床夾具的分類機床夾具的種類很多，形狀千差萬別。為了設(shè)計、制造和管理的方便，往往按某一屬性進行分類。1按夾具的通用特性分類 按這一分類方

30、法，常用的夾具有通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和自動線夾具等五大類。它反映夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性，因此是選擇夾具的主要依據(jù)。 （1）通用夾具 通用夾具是指結(jié)構(gòu)、尺寸已規(guī)格化，且具有一定通用性的夾具，如三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、中心架、電磁吸盤等。其特點是適用性強、不需調(diào)整或稍加調(diào)整即可裝夾一定形狀范圍內(nèi)的各種工件。這類夾具已商品化，且成為機床附件。采用這類夾具可縮短生產(chǎn)準備周期，減少夾具品種，從而降低生產(chǎn)成本。其缺點是夾具的加工精度不高，生產(chǎn)率也較低，且較難裝夾形狀復(fù)雜的工件，故適用于單件小批量生產(chǎn)中。 （2）專用夾具 專用夾具是針對某一工件的某一工序的

31、加工要求而專門設(shè)計和制造的夾具。其特點是針對性極強，沒有通用性。在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中，常用各種專用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。專用夾具的設(shè)計制造周期較長，隨著現(xiàn)代多品種及中、小批生產(chǎn)的發(fā)展，專用夾具在適應(yīng)性和經(jīng)濟性等方面已產(chǎn)生許多問題。 （3）可調(diào)夾具 可調(diào)夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的一類新型夾具。對不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用。它一般又分為通用可調(diào)夾具和成組夾具兩種。通用可調(diào)夾具的通用范圍大，適用性廣，加工對象不太固定。成組夾具是專門為成組工藝中某組零件設(shè)計的，調(diào)整范圍僅限于本組內(nèi)的工件?？烧{(diào)夾具在多品種

32、、小批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。 （4）成組夾具 這是在成組加工技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類夾具。它是根據(jù)成組加工工藝的原則，針對一組形狀相近的零件專門設(shè)計的，也是具有通用基礎(chǔ)件和可更換調(diào)整元件組成的夾具。這類夾具從外形上看，它和可調(diào)夾具不易區(qū)別。但它與可調(diào)夾具相比，具有使用對象明確、設(shè)計科學(xué)合理、結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)整方便等優(yōu)點。 （5）組合夾具 組合夾具是一種模塊化的夾具，并已商品化。標準的模塊元件具有較高精度和耐磨性，可組裝成各種夾具，夾具用畢即可拆卸，留待組裝新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準備周期，元件能重復(fù)多次使用，并具有可減少專用夾具數(shù)量等優(yōu)點；因此組合夾具在單件、中小批多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工

33、中，是一種較經(jīng)濟的夾具。 （6）自動線夾具 自動線夾具一般分為兩種：一種為固定式夾具，它與專用夾具相似；另一種為隨行夾具，使用中夾具隨著工件一起運動，并將工件沿著自動線從一個工位移至下一個工位進行加工。 2按夾具使用的機床分類 這是專用夾具設(shè)計所用的分類方法。按使用的機床分類，可把夾具分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具、數(shù)控機床夾具等。 3 按夾具動力源來分類 按夾具夾緊動力源可將夾具分為手動夾具和機動夾具兩大類。為減輕勞動強度和確保安全生產(chǎn)，手動夾具應(yīng)有擴力機構(gòu)與自鎖性能。常用的機動夾具有氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、電磁夾具、真空夾具和離心力夾具等

34、。第三節(jié) 機床夾具的組成 雖然機床夾具的種類繁多，但它們的工作原理基本上是相同的。將各類夾具中，作用相同的結(jié)構(gòu)或元件加以概括，可得出夾具一般所共有的以下幾個組成部分，這些組成部分既相互獨立又相互聯(lián)系。 1 定位支承元件 定位支承元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置并支承工件，是夾具的主要功能元件之一。如圖4-2所示的鋸齒頭支承釘2和擋銷3、4、5。定位支承元件的定位精度直接影響工件加工的精度。 2夾緊裝置 夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢，并保證在加工過程中工件的正確位置不變。如圖4-2所示的壓板6。 3連接定向元件 這種元件用于將夾具與機床連接并確定夾具對機床主軸、工作臺或?qū)к壍南嗷ノ恢?。?/p>

35、圖4-2所示的定向鍵9。 4對刀元件或?qū)蛟?這些元件的作用是保證工件加工表面與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件稱為對刀元件，如圖4-2所示的對刀塊1。用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進行加工的元件稱為導(dǎo)向元件，如圖4-3所示的快換鉆套1。 5其它裝置或元件 根據(jù)加工需要，有些夾具上還設(shè)有分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、工件頂出機構(gòu)、電動扳手和平衡塊等，以及標準化了的其它聯(lián)接元件。 6夾具體 夾具體是夾具的基體骨架，用來配置、安裝各夾具元件使之組成一整體。常用的夾具體為鑄件結(jié)構(gòu)、鍛造結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)和裝配結(jié)構(gòu)，形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座形等形狀上述各組成部分中，定位元件、夾緊裝置、夾

36、具體是夾具的基本組成部分第三章 工藝 夾具的設(shè)計第一節(jié) 工藝設(shè)計方案 1、工藝設(shè)計方案:無論是在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中都離不開工藝與夾具的設(shè)計，并且設(shè)計指導(dǎo)思想都是現(xiàn)有的條件下以優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的工藝完成零件的加工。本課題是在企業(yè)的現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備上進行零件的加工。本產(chǎn)品要求較高的疲勞強度，連桿兩端面要有高的位置精度誤差，根據(jù)加工順序安排的原則，先銑出兩個平面為鉆小頭孔作定位基準等等，工藝設(shè)計方案初步擬定為：模鍛坯調(diào)質(zhì)處理探傷銑兩平面磨兩平面鉆小頭孔鏜小頭孔銑大頭定位點銑小頭定位點粗銑舌頂面鏜半邊大頭孔銑打標記處到尺寸精銑舌頂面銑槽側(cè)分開面擠壓螺紋拉舌槽。第二節(jié) 夾具設(shè)計方案 鉆床夾具在批量生

37、產(chǎn)中是使用最多的一種機床夾具。其設(shè)計指導(dǎo)思想是：機床夾具是保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率的重要技術(shù)手段，其結(jié)構(gòu)形式必須與其生產(chǎn)類型和市場變化相適應(yīng)，夾具設(shè)計要注重標準化。本課題是鉆孔夾具設(shè)計，本課題夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計方案見本說明書第三章專用夾具設(shè)計。 第四章 機床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 第一節(jié) 機床夾具的現(xiàn)狀 夾具最早出現(xiàn)在18世紀后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專

38、用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔34年就要更新5080左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為1020左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（fms）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對機床夾具提出了如下新的要求： 1、能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本； 2、能裝夾一組具有相似性特征的工件； 3、能適用于精密加工的高精度機床夾具； 4、能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具； 5、采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率； 6、提高機床夾具的標準化程度。第二節(jié) 機床夾具的發(fā)展方向 一、現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。（1）標準化機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：gb/t2148t225991以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。（2）精密化隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達0.