1. 本课题的现状及发展趋势:
1.1 夹具的研究现状
机械制造离不开金属切削机床,而机床夹具则是保证机械加工质量、提高生产效率、减轻劳动强度、降低对工人技术的过高要求、实现生产过程自动化不可或缺的重要工艺装备之一。机床夹具被广泛用于制造业中,大量专用机床夹具的使用为大批量生产提供了必要条件。
夹具从产生到现在,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,是加工过程加速和趋于完善;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。人们越来越认识到,夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系,所以对夹具引起了重视;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。
1.2 车床夹具的研究现状
车床的类型包括:卧式车床、立式车床、数控车床。而车床夹具是一般安装在主轴上,随车床主轴一起转动。车床夹具按工件定位方式不同分为:定心式(心轴式)、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式等。1)定心式车床夹具:在定心式车床夹具上,工件常以孔或外圆定位,夹具采用定心夹紧机构;2)角铁式车床夹具:在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时,由于零件形状较复杂,难以装夹在通用卡盘上,因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状,故称其为角铁式车床夹具;3)花盘式车床夹具:这类夹具的夹具体称花盘,上面开有若干个T形槽,安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件,可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称,要注意平衡。
车床夹具的主要类型有:三爪和四爪装夹、双顶尖装夹(中心孔)、心轴类车床装夹-多用于工件以内孔作为定位基准、角铁式夹具装夹、司盘装夹-工件的定位基准为圆柱面和其垂直的端面。
车床夹具设计主要包括定位装置的设计、夹紧装置的设计、夹具与机床主轴的连接、夹紧装车床夹具的平衡及结构要求和总体结构设计。
国内现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。标准化就是机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。精密化就是随着机械产品精度的日益提高,势必相应提高了对夹具的精度要求。高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间,以提高劳动生产率,减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。目前,除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外,在数控机床上,尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置,充分发挥了数控机床的效率。
国际生产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3~4年就要更新50~80%左右专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为10~20%左右。特别是近年来,机床夹具发展迅速。
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