复合材料夹具设计与制作Word文档格式.docx
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3.2夹具设计考虑因素8
4、设计夹贝常用基准及其相互关系9
4.1常用定位方法及定位组件9
4.2定位误差产生的原因9
4.3夹具的组成组件11
4.4夹紧装置设计的内容和步骤11
5、结论12
摘要
以了解钻模与夹具、模具、量具、治具等工具之基本构造、分析方法及设计原理,以培养机具设计能力,让每一位学员能正确使用各相关机具设备以及AUTOCAD、3DPro/E、SOLIDWORKS等设计软件,从事产品外观设计、治夹具设计、机构设计与模具设计等工作。
俾能从事自动化工具之设计,进能达到低成本自动化生产之目标。
可以广泛地应用于电子、通讯、机械、模具、工业设计、汽机车、自行车、航天、家电、玩具等各个行业里。
整合了零件设计、产品组立、模具开发、NC加工、板金设计、铸造设计、造型设计等功能于一体,其中Pro/EngineerWildfire让使用者在进行设计时,能实时预览设计图形,达到所见即所得的设计目的,可以协助您节省30%~50%的制作时间,藉由夹具设计制作,可有效辅助解决产品测试过程的瓶颈,有利快速测量出实验数据。
1、前言
复合材料按基材的不同,可分高分子基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料三大类,其中发展较早、技术较成熟而且应用最广的是高分子基复合材料[1,2,3]。
不过由于高分子基复合材料的使用温度一般不超过250-300°
C,不适用于高温工作环境。
因此令发展出适用于高温(≧450°
C)的金属基复合材料,此类材料通常以铝、镍、锰、钛等作为基体,以碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维或晶须为增强体,应用于发动机叶片、活塞、波导管等,但其制作技术较复杂,价格较高。
而陶瓷基复合材料改善了陶瓷材料本身的脆性弱点,除了满足耐高温(≧1000°
C)的要求外,还具有耐磨性好、硬度高的优点,适用于刀具、模具、转动摩擦件等。
高分子基复合材料产品之特性,在于其结构轻,强度高且加工方式和设计方面,弹性均大,目前已经渐渐地取代了一些传统的材料,并广泛的应用于各种不同用途上,例如:
船舶、车身、屋面浪板、管件、化学容器及房屋方面、航空、运动器材、汽车等工业上,以及家电外壳、卫浴设备、船体、飞机内装或飞行控制面板、球拍、球杆、自行车架等。
台湾早期复合材料以船体建造为主,后来发展钓鱼杆、高尔夫球杆、网球拍、自行车架等运动休闲器材,造就了台湾成为运动器材王国地位。
工件夹持技术的应用范围十分广泛。
您能想象如髋股关节、萨克斯风调整螺栓或罐头瓶的夹持加工,大都是大量生产制造,而且夹具设计的辅助,配合应用技术,将提升到产品生产检测的功能,对于工业产品如计算机面板、加工零件等组件,均具有十足的帮助。
2、研究方法
本计划的做法是首先将计算机的面板放置于夹具辅助上方,藉由两侧的压条给予固定面板,再经由测试机台系统量测面板承受不同受力时的变形尺寸,可探讨其受力的变化及承受扭力的变形。
2.1夹治具(FixtureJig)
一般而言,凡是在机械制造过程中,使任何加工程序能加速、方便或安全的辅助装置工具,均可称为夹具(Fixture)。
广义的夹具可包括机器夹具(MachineFixture),冲压夹具(pressFixture),热处理夹具(HeatTreatmentFixture),焊接夹具(WeldingFixture),装配夹具(AssemblingFixture)等等。
狭义的夹具,一般即指机器夹具,可简称为夹具,它主要用于机器加工,也是机器与工件、刀具之间的桥梁,目前较统称的定义为“用以装夹工件的装置工具“为夹具。
“用以装夹工件并配合引导刀具的装置工具”称为治具或钻模(Jig)。
2.2夹治具的功能
夹具的功能:
一在加工过程中,将工件维持在一安定的位置上,并吸收切削过程中产生的推力与变形力。
-让工件能得到定位,维持较安定的加工精度。
由于夹具的制作成本与所要达到的精度成正比,因此,选择适当的精度,才能达到降低成本的要求。
由于高精度的夹具一定贵,因此,我们往往必须在成本与效率做一选择。
2.3夹具辅助
本计划之夹具辅助采用方形铝挤型(20mm20mm)当支撑杆,设计成一个长方体结构,夹具上方平台藉由方形铝挤型(5mm5mm)两支可调整其距离,以固定面板的测量位置,如图1所示,经实际测试后可符合一般计算机面板之测试要求。
图1夹具结构示意图
2.4夹具的分类
一般可按夹具的通用性和使用特点,所使用的机器类型,以及所用动力源进行分类,如表1所示。
2.5夹具测试系统
图2夹具测试系统组合图
3.夹具规划
3.1夹具设计流程图
图2 夹具设计流程图
3.2夹具设计考虑因素
设计重点:
(1)构思:
-必须暸解加工方法与切削过程。
-不要仅依靠自己的知识来判断,必须保持有别的看法之柔软性。
(2)对下一工程的考虑点:
-要站在使用者的立场设计。
-优良的夹具设计是要考虑到价格、精度、安装容易与耐用。
(3)设计上的重点项目:
-单纯。
-多使用标准品(市售品、标准规格品等),尽量避免使用特殊品。
-夹持必须配合加工物且要保持充份的刚性。
-考虑充份的调配性(标准品)。
-考虑到安全第-。
-要注意基准面、基准点的设定,要统一前后工程,不可相互矛盾。
-加工物的中间尺寸与公差要确实检查。
-要考虑切屑处理。
-要设计成即使操作错误也是安全的。
-要考虑到作业者浪费动作,要提高手动机构的操作性。
-从使用频率与磨耗的关系来考虑耐久忤(零件的淬火等)。
4.设计夹贝常用基准及其相互关系
设计夹具常用基准及其相互关系
设计基准-设计图样上所采用基准
工序基准-在工程中采用的基准。
工序基准-在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状位置的基准。
定位基准一在加工中用作定位的基准。
4.1常用定位方法及定位组件
工件以平面为定位基准的定位方法及定位组件
(1)支承钉与支承板,如图3(a),(b)
(2)调节支承及浮动自位支承,如图4(a),(b)
工作以外圆柱面为定占基准的定位方法及定位组件,以工件的-个外圆柱面作为定位基准时,常用的定位方法是将外圆柱装在圆孔、半圆孔、V形块或定心夹紧机构中。
后两种最为常用。
工件以圆孔为定位基准的定位方法及定位组件,定位基准为圆孔的工作,常用定位销及定位心轴定位。
此外,还可利用定心夹紧机构进行定位。
4.2定位误差产生的原因
任意一批工件在夹具中加工时,引起加工尺寸产生误差的主要原因有两类:
(1)由于定位基准本身的尺寸和几何形状误差,以及定位基准与定位组件之间的间隙,所引起的同批工件定位基准沿加工尺寸方向的最大位移,称为定位基准位移误差,以△jy表示。
(2)由于工序基准与定位基准不重合,所引起的同批工件工序。
图3(a) 支承钉
图3(b) 支承板
图4(a) 调节支承件
图4(b) 浮动支承件
基准相对于定位基准而言沿加工尺寸方向的最大位移,称为基准不重合误差,以△jb表示。
上述两类误差之和即为定位误差,故可得
△aw=△jy+△jb
4.3夹具的组成组件
按在夹具中的作用、地位及结构特点,组成夹只的组件可分为以下各类
(1)定位组件及定位装置
(2)夹紧组件及夹紧装置
(3)夹具体
(4)对刀及导引组件装置(包括刀具导引组件,对刀装置及靠模装置)
(5)动力装置
(6)分度、对定装置
(7)其他组件及装置(包括夹具各部份相互连接用的以及夹具与机器相连接用的锁紧螺钉、销、键和各种手柄等。
4.4夹紧装置设计的内容和步骤
设计夹紧装置时,可按以下三个步骤确定夹紧力:
(1)根据工序图绘制夹紧力示意图,在图中应表明夹紧力的作用点与方向及应考虑的其他力的作用情况。
(2)确定夹紧组件结构。
(3)确定夹紧装置所能产生的夹紧力。
5.结论
现今机械加工已由传统机器演进到CNC机器,但没有良好的工模或夹具的配合使用,仍然很难达到高质量及高产量,更无法降低生产成本。
无论工作机械的精度如何优良,如果加工物安装不良而产生变形或歪斜,都会因此降低加工精度;
这唯有依赖工模夹具之辅助,才能达到合格精度与高质量的产品。
此外,为了确实达到降低成本,在产品开发设计时即应考虑加工物安装作业的合理化,如此能大量降低夹具设计制造成本。
经由设计与制造的全盘考虑,定能有效降低生产成本,本计划所设计完成的测试挟持机构,对于计算机面板承受外加力量产生变形的情况,可以快速得知变形量及受力的大小。
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- 关 键 词:
- 复合材料 夹具 设计 制作