夹具是制造系统的重要组成部分,不论是传统制造,还是现代制造系统,夹具都是十分重要的。因此,好的夹具设计可以提高产品劳动生产率,保证和提高加工精度,降低生产成本等,还可以扩大机床的使用范围,从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。在现代全自动、半自动机械化设备的附件中是必不可少的组成部分,如我们方圆激光的全自动激光焊接机的夹具。
夹具最早出现在1787年,至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期,机械制造的精度较低,机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺,而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具;第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展,夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向(或对刀)元件的结构也日趋完善,逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一;第三阶段,即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高,夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。
夹具的现状及生产对其提出新的要求
现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代,以适应市场的激烈竞争,尽管国际生产研究协会的统计表明中不批,多品种生产的工件已占工件种类的85%左右,然而目前,一般企业习惯与采用传统的专用夹具,在一个具有单一生产的能力工厂中约拥有13000~15000套专用夹具。另一方面,在多品种生产的企业中,约隔4年就要更新80%左右的专用夹具,而夹具的实际磨损量只有15%左右,特别最近年来柔性制造系统(FMS)、数控机床(NC)、加工中心(MC)和成组加工(GT)等新技术被应用和推广,使中小批生产的生产率逐步走近于大批生产的水平。综上所述,现代生产对夹具提出了如下新的要求:
(1)能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期;
(2)能装夹一组相似性特征的工件;
(3)适用于精密加工的高精度的机床;
(4)适用于各种现代化制造技术的新型技术;
(5)采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置,进一步提高劳动生产率。
现代夹具的发展方向
现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个方面:
1.精密化
随着机械产品精度的日益提高,势必也相应提高对其精度要求。精密化夹具的结构类型很多,例如用于精密分度的多齿盘,其分度可达±0.1,用于精密车削的高精度三爪卡盘,其定心精度为5μm,又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具,工件的圆度可达0.2~0.5μm。
2.高效化
高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时的和辅助时的,以提高劳动生产率,减少工人劳动强度,常见的高效化夹具有:自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力模块的夹具等。例如使用电动虎钳装夹工件,可使工件效率比普通虎钳提高了5倍左右;而高速卡盘则可保证卡爪在转速9000r/min的条件下能正常夹紧工件,使切削速度大幅度提高。
3.柔性化
夹具的柔性化与机床的柔性化相似,它是通过调组合等方式,以适应工艺可变因素主要有:工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等,具有柔性化挺重的新型夹具种类主要有:组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块夹具、数控夹具等,在较长时间内,夹具的柔性化趋向将是夹具发展的主要方向。
4.标准化
夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面,在制造典型夹具,结构的基础上,首先进行夹具元件和部件的通用化,建立典型尺寸系列或变型,以减少功能用途相近的夹具元件和不见的形成:舍弃一些功能低劣的结构,通用化方法包括:夹具、部件、元件、毛坯和材料的通用化夹具的标准化阶段是通用化的深入并为工作图的审查创造了良好的条件。目前,我国已有夹具零件、部件的国家标准:GB2148~2249-80,GB2262~2269-80以及通用夹具标准,组合夹具标准等。夹具的标准化也是夹具柔性化高效化的基础,作为发展趋势,这类夹具的标准化,有利于夹具的专业化生产和有利于缩短生产周期,降低生产成本。
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