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機床夾具是機床上用以裝夾工件和引導刀具的一種裝置。指專為某一工件的某道工序而專門設計的夾具。其特點是結構緊湊,操作迅速、方便、省力,可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率,但設計制造周期較長、制造費用也較高。當產(chǎn)品變更時,夾具將由于無法再使用而報廢。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。它與工件的定位基準相接觸,用于確定工件在夾具中的正確位置,從而保證加工時工件相對于刀具和機床加工運動間的相對正確位置。
1、定位元件
它與工件的定位基準相接觸,用于確定工件在夾具中的正確位置,從而保證加工時工件相對于刀具和機床加工運動間的相對正確位置。
2、夾緊裝置
用于夾緊工件,在切削時使工件在夾具中保持既定位置。
3、對刀、引導元件或裝置
這些元件的作用是保證工件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,如對刀塊。用于確定刀具位置并導引刀具進行加工的元件,稱為導引元件。
4、連接元件
使夾具與機床相連接的元件,保證機床與夾具之間的相互位置關系。
5、夾具體
用于連接或固定夾具上各元件及裝置,使其成為一個整體的基礎件。它與機床有關部件進行連接、對定,使夾具相對機床具有確定的位置。
6、其它元件及裝置
有些夾具根據(jù)工件的加工要求,要有分度機構,銑床夾具還要有定位鍵等。
以上這些組成部分,并不是對每種機床夾具都是缺一不可的,但是任何夾具都必須有定位元件和夾緊裝置,它們是保證工件加工精度的關鍵,目的是使工件定準、夾牢。
1)通用夾具
通用夾具是指已經(jīng)標準化的,在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。例如,車床上三爪卡盤和四爪單動卡盤,銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等。這類夾具一般由專業(yè)工廠生產(chǎn),常作為機床附件提供給用戶。其特點是適應性廣,生產(chǎn)效率低,主要適用于單件、小批量的生產(chǎn)中。
2)專用夾具
專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設計的夾具。其特點是結構緊湊,操作迅速、方便、省力,可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率,但設計制造周期較長、制造費用也較高。當產(chǎn)品變更時,夾具將由于無法再使用而報廢。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。
3)通用可調(diào)夾具和成組夾具
其特點是夾具的部分元件可以更換,部分裝置可以調(diào)整,以適應不同零件的加工。用于相似零件的成組加工所用的夾具,稱為成組夾具。通用可調(diào)夾具與成組夾具相比,加工對象不很明確,適用范圍更廣一些。
4)組合夾具
組合夾具是指按零件的加工要求,由一套事先制造好的標準元件和部件組裝而成的夾具。由專業(yè)廠家制造,其特點是靈活多變,性強,制造周期短、元件能反復使用,特別適用于新產(chǎn)品的試制和單件小批生產(chǎn)。
5)隨行夾具
隨行夾具是一種在自動線上使用的夾具。該夾具既要起到裝夾工件的作用,又要與工件成為一體沿著自動線從一個工位移到下一個工位,進行不同工序的加工。
由于各類機床自身工作特點和結構形式各不相同,對所用夾具的結構也相應地提出了不同的要求。按所使用的機床不同,夾具又可分為:車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具和其他機床夾具等。
根據(jù)夾具所采用的夾緊動力源不同,可分為:手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等。
1、能穩(wěn)定地保證工件的加工精度
用夾具裝夾工件時,工件相對于刀具及機床的位置精度由夾具保證,不受工人技術水平的影響,使一批工件的加工精度趨于一致。
2、能減少輔助工時,提高勞動生產(chǎn)率
使用夾具裝夾工件方便、快速,工件不需要劃線找正,可顯著地減少輔助工時;工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性,可加大切削用量;可使用多件、多工位裝夾工件的夾具,并可采用夾緊機構,進一步提高勞動生產(chǎn)率。
3、能擴大機床的使用范圍,實現(xiàn)一機多能
根據(jù)加工機床的成形運動 ,附以不同類型的夾具,即可擴大機床原有的工藝范圍。例如在車床的溜板上或搖臂鉆床工作臺上裝上鏜模,就可以進行箱體零件的鏜孔加工。
4、保證加工精度
采用夾具安裝,可以準確地確定工件與機床、刀具之間的相互位置,工件的位置精度由夾具保證,不受工人技術水平的影響,其加工精度高而且穩(wěn)定。
5、提高生產(chǎn)率、降低成本
用夾具裝夾工件,無需找正便能使工件迅速地定位和夾緊,顯著地減少了輔助工時;用夾具裝夾工件提高了工件的剛性,因此可加大切削用量;可以使用多件、多工位夾具裝夾工件,并采用夾緊機構,這些因素均有利于提高勞動生產(chǎn)率。另外,采用夾具后,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,廢品率下降,可以安排技術等級較低的工人,明顯地降低了生產(chǎn)成本。
6、擴大機床的工藝范圍
使用專用夾具可以改變原機床的用途和擴大機床的使用范圍,實現(xiàn)一機多能。例如,在車床或搖臂鉆床上安裝鏜模夾具后,就可以對箱體孔系進行鏜削加工;通過專用夾具還可將車床改為拉床使用,以充分發(fā)揮通用機床的作用。
7、減輕工人的勞動強度
用夾具裝夾工件方便、快速,當采用氣動、液壓等夾緊裝置時,可減輕工人的勞動強度。
夾具早出現(xiàn)在18世紀后期。隨著科學技術的不斷進步,夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。
1、機床夾具的現(xiàn)狀
國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明,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。現(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,以適應市場的需求與競爭。然而,一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具,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3~4年就要更新50~80%左右專用夾具,而夾具的實際磨損量僅為10~20%左右。數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)(FMS)等新加工技術的應用,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)代化制造技術的新型機床夾具;
5)采用以液壓站等為動力源的夾緊裝置,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。
2、現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向
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、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。我國已有夾具零件及部件的國家標準:GB/T2148~T2259-91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,勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多,例如用于精密分度的多齒盤,其分度精度可達±0.1";用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤,其定心精度為5μm。
(3)化 化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間,以提高勞動生產(chǎn)率,減輕工人的勞動強度。常見的化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如,在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件,效率可提高5倍左右;在車床上使用高速三爪自定心卡盤,可保證卡爪在試驗轉(zhuǎn)速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件,從而使切削速度大幅度提高,除了在生產(chǎn)流水線、自動線配置相應的、自動化夾具外,在數(shù)控機床上,尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置,充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。
(4)柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似,它是指機床夾具通過調(diào)整、組合等方式,以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有:工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有:組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要,擴大夾具的柔性化程度,改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構,發(fā)展可調(diào)夾具結構,將是當前夾具發(fā)展的主要方向。
1. 機床夾具的應用與發(fā)展方向 田曉光; 劉麗娜 時代農(nóng)機 2016-07-28
2. 數(shù)控機床夾具的發(fā)展 黃劍波 電子機械工程 2011-10-15
3. 面向綠色制造的機床夾具優(yōu)化選擇研究 趙建平; 汪永超; 夏吉兵; 羅飛 組合機床與自動化加工技術 2013-12-20