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鉆縫紉機底板側面孔夾具的設計
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鉆縫紉機底板側面孔夾具的設計
前言
1 選題背景
本設計題目來源是社會實際,本課題主要是設計鉆縫紉機底版側面孔夾具,此課題是本人在中捷縫紉機股份有限公司實習時的內容,為便于我在將來崗位上盡快的投入工作狀態。那里有經驗的設計師讓我在校期間對夾具有一定的了解。
1.1 夾具的特點
在機床上加工工件時,我們可以看到兩種不同的情況:一種是用劃針或指示表等量具,按工件的某一表面,或者按工件表面上所劃的線進行找正,使工件在機床上處于所需要的正確位置,然后夾緊工件進行加工;另一種是把工件安裝字夾具上進行加工。為了在工件的某一部位上加工出符合規定技術要求的表面,一般都按工件的結構形狀,加工方法和生產批量的不同,采用各種不同的裝置將工件準確,方便的而可靠地安裝在機床上,然后進行加工.這種用來安裝的工件以確定工件與切削刀具的相對位置并將工件夾緊的裝置稱為“機床夾具”。在實際的生產中,例如活塞,連桿的生產線上,幾乎每道工序中都采用了夾具。十分明顯,如果不采用夾具,不但工件的加工精度難以保證,而且加工生產率也會大大降低,有時甚至會造成無法加工的情況。除了機床加工時需要使用夾具外,有時在檢驗,裝配等的工序中也要用到夾具,因之在這種場合中用到的夾具可分別稱為“檢驗夾具”和“裝配夾具”。
機床夾具通常是指裝夾工件用的裝置:至于裝夾各種刀具用的裝置,則一般稱為“輔助工具”。輔助工具有時也廣義地包括在機床夾具的范圍內。按照機床夾具的應用范圍,一般可分為通用夾具,專用夾具和可調整式夾具等。
通用夾具是在普通機床上一般都附有通用夾具,如車床上的卡盤,銑床上的回轉工作臺,分度頭,頂尖座等。它們都一標準化了,具有一定的通用性,可以用來安裝一定形狀尺寸范圍內的各種工件而不需要進行特殊的調整。但是,在實際生產中,通用夾具常常不能夠滿足各種零件加工的需要;或者因為生產率低而必須把通用夾具進行適當的改進;或者由于工件的形狀,加工的要求等的不同須專門設計制造一種專用夾具,以解決生產實際的需要。
專用夾具是為了適應某一工件的某一工序加工的要求而專門設計制造的,其功用主要有下列幾個方面:1.保證工件被加工表面的位置精度,例如與其他表面間的距離精度,平行度,同軸度等。對于外行比較復雜,位置精度要求比較高的工件,使用通用夾具進行加工往往難以達到精度要求。2.縮短了工序時間,從而提高了勞動生產率。進行某一工序所需要的時間,其中主要包括加工工件所需要的機動時間和裝卸工件等所需要的輔助時間兩部分。采用專用夾具后,安裝工件和轉換工位的工作都可以大為簡化,不再需要畫線和找正,縮短了工序的輔助時間并且節省了畫線這個工序,從而提高了勞動生產率.在生產中由于采用了多工件平行加工的夾具,使同時加工的幾個工件的機動時間將與加工一個工件的機動時間相同。采用回轉式多工位連續加工夾具,可以在進行切削加工某個工件的同時,進行其它工件的裝卸工作,從而使輔助時間與機動時間相重合。總之,隨著專用夾具的采用和進一步改善,可以有效地縮短工序時間,滿足生產不斷發展的需要。3.采用專用夾具還能擴大機床的工藝范圍。例如在普通車床上附加鏜模夾具后,便可以代替鏜床工作;裝上專用夾具后可以車削成型表面等,以充分發揮通用機床的作用。4.減輕勞動強度,保障安全生產。根據生產需要,采用一些氣動,液壓或其它機械化,自動化程度較高的專用夾具,對于減輕工人的勞動強度,保障生產安全和產品的穩質高產都有很大作用。加工大型工件時,例如加工車床床身上,下兩面上的螺孔,需要把床身工件翻轉幾次進行加工,勞動強度大而且不安全。采用電動回轉式鉆床家具后,就能夠達到提高生產效率,減輕勞動強度,保障生產安全的目的。
專用夾具在生產上起著很大的作用,那么是不是在任何場合都要設計和采用呢!這個問題就是具體問題具體的分析。上面說的關于專用夾具在生產中的作用,只是事物的一個方面。另一方面,由于夾具的設計,制造和所用的材料等須消耗一定的費用,增加了產品的成本。因之,在什么情況下采用什么樣的夾具才是經濟合算的,這是一個大問題,特別對于重大的,設計制造工作量大的專用夾具需與工人師傅等三結合共同研究解決。事物總是一分為二的,專用夾具也存在缺點,即專用夾具的專用性和產品多樣性的矛盾。由于專用夾具只適用于一個工件加工的某一個工序,因而隨著產品品種的不斷增多,夾具數量也不斷上升,造成存放和管理上的困難;而當某產品不再進行生產時,原來的夾具一般都無法重新利用,造成浪費.同時,專用夾具的設計生產時間周期長,與生產的迅速發展也有矛盾。但是在當前成批生產的機械工廠中,多數還是采用通用機床加上專用夾具進行工件的機械加工。
可調整夾具是為了擴大夾具的使用范圍,彌補專用夾具只適用與一個工件的某一特定工序的缺點,正在逐步推廣使用可調整式的夾具。可調整式夾具一般可分為標準化夾具,成組夾具和組合夾具等。1.標準化夾具:標準化夾具就是利用本廠已規格化了的部分或全部標準零件裝配成的專用夾具。專用夾具中的大件,如夾具體,以及定位元件,夾緊件和機械夾緊用的氣缸部件等,經過標準化,尺寸規格化后有利于工廠成批準備配件,成批加工,這樣可使夾具的設計,制造工作加快,節省費用。另外,當產品更改,夾具不再使用時可以拆開,把標準零件保存起來,備以后使用。2.成組夾具:多品種,小批量生產的機械加工車間中,往往可以采用成組加工法。采用成組加工法,是把多種產品的零件按加工所用的機床和刀具,夾具等工藝裝備的共性分組,同一組的零件能在同一臺機床上用共同的工藝裝備和調整方法進行加工。例如分成軸類,套類,盤類,齒輪,杠桿,支架類等各種零件。成組夾具就是根據一組安裝方法相類似的零件而設計的,只要稍作調整或更換夾具上的某些定位,夾緊件,就可以從加工某一工件轉為加工另一工件。3.組合夾具:組合夾具是有一套專門設計制造,便于組裝和拆卸的有各種不同的形狀,不同尺寸規格并且有完全互換性和耐磨性的標準元件和合件所組成。利用這些元件和合件,根據加工工件的需要可以組裝成車,磨,銑,刨,鉆,鏜等工序用的各種不同的機床夾具。夾具使用完畢,可以方便的拆開,洗凈元件存放起來,留待以后組裝新夾具時再用。因之組合夾具是具有高度標準化和系列化元件的新型工藝裝備。關于組合夾具的問題,其設計原理基本相同。
在實際生產中應用的夾具很多,分類方法也有很多種。通常還可按使用夾具的工序不同分為車床夾具,銑床夾具……等;還可以根據在機床上運動的特點歸并成以下幾類,(1)車床類夾具:包括車床,內外圓磨床,螺紋磨床用夾具,其特點是夾具與工件一起作旋轉運動。(2)銑床類夾具:包括銑床,刨床,平面磨床等機床用夾具,其特點是夾具固定字工作臺上,只作縱向或橫向往復運動或回轉運動。(3)鉆,鏜床類夾具:用于在鉆床上鉆,擴,鉸等工序或在鏜孔工序,其實就是夾具固定在機床上,刀具通過夾具上的導向裝置進行送進運動。
上述的各種夾具都是固定在機床上的,但是在自動線加工中,有的夾具帶著工件由生產線的輸送裝置,挨著每臺機床逐步向前輸送,這類夾具通常稱為“隨行夾具”。自動線上的隨行夾具除了完成工件的定位,支承和夾緊外,還帶著工件沿自動線的加工機床進行定位(相對于每臺機床的刀具位置),夾緊,待加工完了再自動送至下一臺機床加工,以便通過自動線的各臺機床,完成工件的全部工序加工。隨行夾具主要適用于采用組合機床自動線加工,但又無良好的輸送基面和定位基面的工件,以便將這種畸形工件先裝夾于基面完整的隨行夾具上,然后在通過自動線進行加工。對一些有色金屬等軟件性材料的工件,雖然具有良好的輸送基面,但為了保護工件的基面不受劃傷,有時也采用隨行夾具。
通用可調夾具,若產品中有若干零件具有相似性,有選用通用可調整夾具的可能,應進一步探索,應用下面三方面分析判斷(1)工件結構要素的相似性,主要是被加工表面形式和部位的相似,工序內容和技術要求基本相似;能有相似或相同的定位基準和定位方式。(2)有可能采用功能相同的定位方式和夾緊方式(包括夾緊動力源)。(3)工件尺寸要素相似,如定位基準和外廓尺寸的近似程度,看能否使用,可調夾具結構緊湊,布局協調的夾具。
綜上所述,機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設計和使用是促進生產發展的重要工藝措施之一。隨著我國機械工業生產的不斷發展,機床夾具的改進和創造已成為廣大機械工人和技術人員在技術革新中的一項重要任務。
1.2 研究夾具的目的和意義
隨著我國改革開放的不斷深入，市場經濟體系的不斷完善，我國工業逐漸向成熟化發展。在整個機械工業中，設計在其中占有的地位日益顯現出來。工業設計主要包括三個方面的內容。第一是產品設計,第二是與產品有關的視覺傳達設計，如產品的包裝、商業廣告等平面設計。第三是由產品設計擴展的環境設計．如產品的展示與陳列，商品櫥窗設計以及室內設計等。
產品設計作為工業設計的核心，它涉及的面廣，從人們的衣食住行，到社會的各行各業，產品設計無時不有，無時不在。產品設計的對象既包括一般的日用生活制品，也包括工業生產的機床，加工工具；既包括家用小電器產品，也包括專業的儀器，儀表；既包括私有的自行車，摩托車，也包括大型的汽車，飛機等交通工具；“從口紅到宇宙飛船”都是屬于產品的設計的范疇，本論文主要針對加工工具設計，在一定范圍內又稱“加工輔助設計”，即機床夾具體的設計。
機床夾具設計是工藝裝備設計中的一個重要組成部分，是保證產品質量和提高勞動生產率的一項重要技術措施。在設計過程中應深人實際，進行調查研究，吸取國內外的先進技術，制定出合理的設計方案，再進行具體的設計。而深入生產實際調查研究中，應當掌握下面的一些資料：
(1)工件圖紙；詳細閱讀工件的圖紙，了解工件被加工表面是技術要求，該件在機器中的位置和作用，以及裝置中的特殊要求。
(2)工藝文件：了解工件的工藝過程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面狀況，基準面選擇的情況，可用機床設備的主要規格，與夾具連接部分的尺寸及切削用量等。
(3)生產綱領：夾具的結構形式應與工件的批量大小相適應，做到經濟合理。
(4)制造與使用夾具的情況，有無通用零部件可供選用。工廠有無壓縮空氣站；制造和使用夾具的工人的技術狀況等。
夾具的出現可靠地保證加工精度，提高整體工作效率，減輕勞動強度，充分發揮和擴大機床的工藝性能。
1.3 夾具的國內外現狀和發展趨勢
工業設計是人類社會發展和科學技術進步的產物，從英國莫里斯的“工藝美術運動”，到德國的包豪斯設計革命以及美國的廣泛傳播與推廣，工業設計經過了醞釀，探索，形成，發展百余年的歷史滄桑。時至今日，工業設計已成為一門獨立的專業學科，并且有一套完整的研究體系。
1980年國際工業設計協會理事會（ICSID）給工業作了明確定義：“就批量生產的工業產品而言，憑借訓練，技術知識，經驗及視覺感受，而預示材料、結構、構造、形態、色彩、表面加工，裝飾以新的品質和規格，叫做工業設計。根據當時的具體情況，工業設計師應在上述工業產品全部側面或其中幾個方面進行工作，而且需要工業設計師對包裝、宣傳、展示，市場開發等問題的解決付出自己的技術知識和經驗以及視覺評價能力時，這也屬于工業設計的范疇”。
材料、結構、工藝是產品設計的物質技術基礎，一方面，技術制約著設計；另一方面，技術也推動著設計。從設計美學的觀點看，技術不僅僅是物質基礎還具有其本身的“功能”作用，只要善于應用材料的特性，予以相應的結構形式和適當的加工工藝，就能夠創造出實用，美觀，經濟的產品，即在產品中發揮技術潛在的“功能”。
任何設計都是時代的產物，它的不同的面貌，不同的特征反映著不同歷史時期的科學技術水平。技術是產品形態發展的先導，新材料，新工藝的出現，必然給產品帶來新的結構，新的形態和新的造型風格。材料，加工工藝，結構，產品形象有機地聯系在一起的，某個環節的變革，便會引起整個機體的變化。
1.4 夾具的基本結構和工作原理
按在夾具中的作用,地位結構特點,組成夾具的元件可以劃分為以下幾類:
(1)定位元件及定位裝置；
(2)夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機構)；
(3)夾具體；
(4)對刀,引導元件及裝置(包括刀具導向元件,對刀裝置及靠模裝置等)；
(5)動力裝置；
(6)分度,對定裝置；
(7)其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機床相連接用的緊固螺釘,銷釘,鍵和各種手柄等)；
每個夾具不一定所有的各類元件都具備,如手動夾具就沒有動力裝置,一般的車床夾具不一定有刀具導向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設有其它裝置及機構,例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝置。 ...
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