夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分,不論是傳統(tǒng)制造,還是現(xiàn)代制造系統(tǒng),夾具都是十分重要的。因此,好的夾具設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品勞動(dòng)生產(chǎn)率,保證和提高加工精度,降低生產(chǎn)成本等,還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍,從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當(dāng)今激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對(duì)夾具的設(shè)計(jì)及制造提出了更高的要求。在現(xiàn)代全自動(dòng)、半自動(dòng)機(jī)械化設(shè)備的附件中是必不可少的組成部分,如我們方圓激光的全自動(dòng)激光焊接機(jī)的夾具。
夾具最早出現(xiàn)在1787年,至今經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。第一階段表現(xiàn)為夾具與人的結(jié)合。在工業(yè)發(fā)展初期,機(jī)械制造的精度較低,機(jī)械產(chǎn)品工件的制造質(zhì)量主要依賴(lài)勞動(dòng)者個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)和手藝,而夾具僅僅作為加工工藝過(guò)程中的一種輔助工具;第二階段是隨著機(jī)床、汽車(chē)、飛機(jī)等制造業(yè)的發(fā)展,夾具的門(mén)類(lèi)才逐步發(fā)展齊全。夾具的定位、夾緊、導(dǎo)向(或?qū)Φ叮┰慕Y(jié)構(gòu)也日趨完善,逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)的主要工藝裝備之一;第三階段,即近代由于世界科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及社會(huì)生產(chǎn)力的迅速提高,夾具在系統(tǒng)中占據(jù)相當(dāng)重要的地位。這一階段的主要特征表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的緊密結(jié)合。
夾具的現(xiàn)狀及生產(chǎn)對(duì)其提出新的要求
現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代,以適應(yīng)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng),盡管?chē)?guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明中不批,多品種生產(chǎn)的工件已占工件種類(lèi)的85%左右,然而目前,一般企業(yè)習(xí)慣與采用傳統(tǒng)的專(zhuān)用夾具,在一個(gè)具有單一生產(chǎn)的能力工廠(chǎng)中約擁有13000~15000套專(zhuān)用夾具。另一方面,在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中,約隔4年就要更新80%左右的專(zhuān)用夾具,而夾具的實(shí)際磨損量只有15%左右,特別最近年來(lái)柔性制造系統(tǒng)(FMS)、數(shù)控機(jī)床(NC)、加工中心(MC)和成組加工(GT)等新技術(shù)被應(yīng)用和推廣,使中小批生產(chǎn)的生產(chǎn)率逐步走近于大批生產(chǎn)的水平。綜上所述,現(xiàn)代生產(chǎn)對(duì)夾具提出了如下新的要求:
(1)能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期;
(2)能裝夾一組相似性特征的工件;
(3)適用于精密加工的高精度的機(jī)床;
(4)適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型技術(shù);
(5)采用液壓汞站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置,進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向
現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標(biāo)準(zhǔn)化等四個(gè)方面:
1.精密化
隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高,勢(shì)必也相應(yīng)提高對(duì)其精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類(lèi)型很多,例如用于精密分度的多齒盤(pán),其分度可達(dá)±0.1,用于精密車(chē)削的高精度三爪卡盤(pán),其定心精度為5μm,又如用于軸承套圈磨削的電磁無(wú)心夾具,工件的圓度可達(dá)0.2~0.5μm。
2.高效化
高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的機(jī)動(dòng)時(shí)的和輔助時(shí)的,以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度,常見(jiàn)的高效化夾具有:自動(dòng)化夾具、高速化夾具、具有夾緊動(dòng)力模塊的夾具等。例如使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件,可使工件效率比普通虎鉗提高了5倍左右;而高速卡盤(pán)則可保證卡爪在轉(zhuǎn)速9000r/min的條件下能正常夾緊工件,使切削速度大幅度提高。
3.柔性化
夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似,它是通過(guò)調(diào)組合等方式,以適應(yīng)工藝可變因素主要有:工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等,具有柔性化挺重的新型夾具種類(lèi)主要有:組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊夾具、數(shù)控夾具等,在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),夾具的柔性化趨向?qū)⑹菉A具發(fā)展的主要方向。
4.標(biāo)準(zhǔn)化
夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面,在制造典型夾具,結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,首先進(jìn)行夾具元件和部件的通用化,建立典型尺寸系列或變型,以減少功能用途相近的夾具元件和不見(jiàn)的形成:舍棄一些功能低劣的結(jié)構(gòu),通用化方法包括:夾具、部件、元件、毛坯和材料的通用化夾具的標(biāo)準(zhǔn)化階段是通用化的深入并為工作圖的審查創(chuàng)造了良好的條件。目前,我國(guó)已有夾具零件、部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):GB2148~2249-80,GB2262~2269-80以及通用夾具標(biāo)準(zhǔn),組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化也是夾具柔性化高效化的基礎(chǔ),作為發(fā)展趨勢(shì),這類(lèi)夾具的標(biāo)準(zhǔn)化,有利于夾具的專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)和有利于縮短生產(chǎn)周期,降低生產(chǎn)成本。
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