偏心儀夾具設(shè)計(jì)【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告</b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p><b>　　偏心儀夾具設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1前言部分</b></p><p>　　社會(huì)的各行各業(yè)，包括動(dòng)力、交通、農(nóng)牧、采選、石油、化工、電

2、力、電子、建筑、煤炭、輕紡、儀表、宇航、軍事、通訊、醫(yī)療、科研等，都不離不開各種各樣的機(jī)械設(shè)備，而且其生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益、等很大程度上依賴于這些設(shè)備的性能、品種和數(shù)量。而所有這些機(jī)械裝備制造過(guò)程中都需要夾具。夾具直接制約著生產(chǎn)周期長(zhǎng)短和產(chǎn)品質(zhì)量好壞，是工藝裝備中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，但也是制造業(yè)的一個(gè)瓶頸。目前中國(guó)制造業(yè)發(fā)展非常迅猛。</p><p>　　而在球面光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要嚴(yán)格地保證系統(tǒng)的共軸性——共軸光學(xué)系

3、統(tǒng)，即所有透鏡的球面曲率中心（簡(jiǎn)稱球心）都在同一直線上，所有透鏡或其他零件的平面均需垂直于這條直線。這條直線就是光學(xué)系統(tǒng)的光軸。要想保證系統(tǒng)的共軸性，就要求透鏡的磨邊、膠合與裝校都十分精確，避免出現(xiàn)象散、慧差、色散等象差。為了保證所有球心都不偏離光學(xué)系統(tǒng)的光軸，這就要求我們研究一種夾具，能精確地使鏡片定心，而且要便于操作，提高效率。</p><p>　　本文將從夾具設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀、要求、設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題以及如何提高夾

4、具設(shè)計(jì)等方面來(lái)進(jìn)行研究。</p><p><b>　　2主題部分</b></p><p>　　國(guó)內(nèi)外夾具設(shè)計(jì)起步時(shí)間不同，但隨著信息的全球化，國(guó)內(nèi)外夾具設(shè)計(jì)發(fā)展有了更多的溝通。</p><p>　　國(guó)內(nèi)對(duì)夾具設(shè)計(jì)的研究綜述</p><p>　　國(guó)內(nèi)學(xué)者主要從夾具設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀、提高夾具設(shè)計(jì)水平以及發(fā)展方向等方面進(jìn)行研究。&

5、lt;/p><p><b>　　1.夾具發(fā)展現(xiàn)狀</b></p><p>　　迄今為止，夾具仍是機(jī)電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具（刀具、夾具、量具、模具）之一。刀具量具已高度標(biāo)準(zhǔn)化，用戶只需要按品種和規(guī)格選用采購(gòu)，而模具和夾具則和產(chǎn)品息息相關(guān)，產(chǎn)品一有變化就要重新制作，屬于專用工具；夾具在國(guó)內(nèi)外正在逐漸形成一個(gè)依附于機(jī)床業(yè)或獨(dú)立的小行業(yè)[1]。</p>&l

6、t;p>　　我國(guó)國(guó)內(nèi)的夾具設(shè)計(jì)始于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)建立了面向機(jī)械行業(yè)的天津組合夾具廠和面向航空工業(yè)的保定向陽(yáng)機(jī)械廠，以后有建立了數(shù)個(gè)生產(chǎn)組合夾具元件的工廠。在當(dāng)時(shí)曾經(jīng)達(dá)到全國(guó)年產(chǎn)組合夾具元件800萬(wàn)件的水平。20世紀(jì)80年代后，兩廠又各自獨(dú)立開發(fā)了適合NC機(jī)床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國(guó)國(guó)內(nèi)的需求，還出口到美國(guó)等國(guó)家。當(dāng)前我國(guó)每年還需要進(jìn)口不少NC機(jī)床、加工中心，而由國(guó)外配套孔系夾具，價(jià)格非常昂貴，現(xiàn)大都有國(guó)

7、內(nèi)配套，節(jié)約了大量外匯，隨著我國(guó)加入WTO和制造業(yè)全球化一體化的大趨勢(shì)，特別是電子商務(wù)的日益發(fā)展，其中蘊(yùn)藏著巨大的上級(jí)，具有進(jìn)一步擴(kuò)大出口的良好前景[2]。</p><p>　　國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，當(dāng)前中、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?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)制造的工件產(chǎn)品品種能經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求和競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)仍然習(xí)慣于沿用以前的模式，即大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具

8、背中等生產(chǎn)能力的工廠里，擁有數(shù)千乃至近萬(wàn)套專用夾具；而另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3~4年就可能要更新50~80％左右的專用夾具，這些夾具的實(shí)際磨損量?jī)H僅達(dá)到10~20％左右。特別是近些年來(lái)，隨著數(shù)控機(jī)床、成組技術(shù)、加工中心、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新的加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求：</p><p>　　(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(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本；</p&

9、gt;<p>　　(2)能裝夾一組具有相似性特征的工件；</p><p>　　(3)能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；</p><p>　　(4)能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；</p><p>　　(5)采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；</p><p>　　(6)提高機(jī)床夾

10、具的標(biāo)準(zhǔn)化程度[3]。</p><p>　　劉登平教授在他的著作中指出，隨著科技的迅猛發(fā)展、市場(chǎng)需求的日新月異以及產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，工件產(chǎn)品更新?lián)Q代周期越來(lái)越短，小批量制造的比例越來(lái)越高；同時(shí)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的精度和質(zhì)量要求越來(lái)越高；機(jī)床夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)日益成熟。在這個(gè)形勢(shì)下，他對(duì)夾具提出一系列的新要求。（1）推行機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，旨在變零部件的小批量生產(chǎn)為專業(yè)化批量制造，可以提高夾具質(zhì)量和精度，

11、縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期和減少成本，使之適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)的需要。（2）發(fā)展可調(diào)夾具。可調(diào)夾具可用于同類型多種工件的制造，具備良好的通用性，能縮短生產(chǎn)周期，大大減少專用夾具數(shù)量，從而降低了成本。（3）提高機(jī)床夾具的精度。隨著對(duì)產(chǎn)品精度要求的提高以及數(shù)控機(jī)床和高精度機(jī)床的使用，促進(jìn)了高精度夾具的發(fā)展。(4)提高機(jī)床夾具高效化和自動(dòng)化水平。這類夾具一般裝有自動(dòng)上、下料機(jī)構(gòu)和獨(dú)立的自動(dòng)夾緊單元，很大程度上提高了工件裝夾效率，縮短了生產(chǎn)周期[4]。<

12、;/p><p>　　在我們?nèi)粘５膴A具設(shè)計(jì)中，總是會(huì)遇到一些不可預(yù)知的問(wèn)題，除工件的定位和夾緊外，仍有許多問(wèn)題有待解決，例如專用夾具的設(shè)計(jì)步驟、夾具體設(shè)計(jì)、夾具總圖上尺寸公差和技術(shù)要求的標(biāo)注、工件加工的精度分析等[5]。除了以上這些主要問(wèn)題，夾具設(shè)計(jì)還經(jīng)常遇到一些小問(wèn)題，如果這些小問(wèn)題處理不當(dāng)，也會(huì)給夾具的使用帶來(lái)諸多不便，甚至?xí)苯佑绊懙焦ぜ募庸ぞ?。董玉明、楊洪玉把多年?lái)在夾具設(shè)計(jì)中遇到的小問(wèn)題，總結(jié)如下：（1）

13、清根問(wèn)題。（2）更換問(wèn)題。（3）防松問(wèn)題。（4）防磕碰問(wèn)題[6]。牛文志作為一名機(jī)床夾具設(shè)計(jì)員，結(jié)合自身設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提出了以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：（1）做好設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作。（2）設(shè)計(jì)員要深入工作現(xiàn)場(chǎng)。（3）夾具總裝配圖上主要尺寸公差的確定。（4）繪制夾具圖樣時(shí)注意校驗(yàn)。（5）夾具精度高時(shí)要做精度分析。（6）標(biāo)注總裝配圖上主要尺寸形位公差及其他技術(shù)條件[7]。</p><p><b>　　2.夾具發(fā)展方向<

14、;/b></p><p>　　現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、高效化、精密化和柔性化等四個(gè)方面。</p><p>　?。?）標(biāo)準(zhǔn)化 目前我國(guó)已有夾具零部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148~T2259－91以及各類通用夾具、組合夾具的標(biāo)準(zhǔn)等。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的大批量化生產(chǎn)，有助于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低了生產(chǎn)成本。</p><p>　?。?）高效化

15、高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。此外，各種能自動(dòng)裝夾工件的夾具和自動(dòng)更換夾具的裝置，都能充分發(fā)揮出數(shù)控機(jī)床的工作效率。</p><p>　?。?）精密化 伴隨機(jī)械產(chǎn)品精度的提高，對(duì)夾具的精度要求也相應(yīng)提高了。精密化夾具的結(jié)構(gòu)種類很多，例如多齒盤用于精密分度，其分度精度達(dá)±0.1”；

16、用于精密車削的三爪自定心卡盤，定心精度為5μm。</p><p>　?。?）柔性化 機(jī)床夾具的柔性化,是指機(jī)床夾具通過(guò)組合、調(diào)整等方式，以適應(yīng)工藝因素不斷變化的能力。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，提高夾具的柔性化水平，把專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)變?yōu)榭刹鸾Y(jié)構(gòu)，并發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將會(huì)是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向[8]。</p><p>　　隋聚艷指出夾具要向著模塊化和通用化發(fā)展。夾具

17、元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)，省時(shí)、省工、節(jié)能、節(jié)財(cái)。夾具通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性，這就需要元件的功能強(qiáng)，具備可重構(gòu)性、可重組性及可擴(kuò)展性，應(yīng)用范圍廣，利用率高，才有推廣應(yīng)用的價(jià)值[9]。</p><p>　　隨著機(jī)械制造業(yè)的迅猛發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日漸激烈，對(duì)今后夾具的快速定位、快速裝夾等都提出了更高的要求。</p><p>　　在光學(xué)器件制造行業(yè)，目前應(yīng)用的定心法有光學(xué)定心法、機(jī)械定心法和光電

18、定心法。目前應(yīng)用最廣泛的是球心反射象定心法。雙光路球心反射膠合定心儀中半透鏡組分別沿軸移動(dòng)，并定好負(fù)透鏡的2個(gè)球心，旋轉(zhuǎn)精密鏡座軸，同時(shí)獲得2個(gè)靜止的自準(zhǔn)球心象，膠上正透鏡，移動(dòng)半透鏡組找正正透鏡的上表面球心，這樣既避免了負(fù)透鏡的磨邊誤差的影響，也避免了“假定心”現(xiàn)象，提高了膠合中心的精度；對(duì)于精度要求不高的透鏡組可以將暗場(chǎng)亮十字分劃板象在膠合透鏡的焦面上，是膠合透鏡出射平行光束，利用反射鏡得到二次投射的焦點(diǎn)象，精度比一次投射法提高了一

19、倍[12]。</p><p>　　國(guó)外對(duì)夾具設(shè)計(jì)的研究綜述</p><p>　　國(guó)外學(xué)者主要從夾具設(shè)計(jì)方法及夾具設(shè)計(jì)自動(dòng)化等方面來(lái)進(jìn)行研究。</p><p>　　國(guó)外夾具設(shè)計(jì)者越來(lái)越多地應(yīng)用計(jì)算機(jī)來(lái)輔助設(shè)計(jì)工作。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)人員提供一個(gè)良好的設(shè)計(jì)服務(wù)環(huán)境，具備快速獲取相關(guān)信息、分析計(jì)算、檢索定位、輸入輸出、生成和存儲(chǔ)、圖形設(shè)計(jì)和處理能力及良好的人機(jī)交

20、互等功能。因此，基于pro/E的計(jì)算機(jī)夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)借鑒人工設(shè)計(jì)夾具過(guò)程，面向夾具設(shè)計(jì)全過(guò)程，融數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)、三維參數(shù)化圖形技術(shù)、交互式界面設(shè)計(jì)技術(shù)于一體。在系統(tǒng)的夾具元件設(shè)計(jì)模塊，對(duì)檢索的歷史方案進(jìn)行變異或創(chuàng)新設(shè)計(jì)，引用具有典型功能的夾具標(biāo)準(zhǔn)件或標(biāo)準(zhǔn)元件進(jìn)行替換，利用交互式設(shè)計(jì)和圖形庫(kù)設(shè)計(jì)夾具的裝配，直至完成最后的夾具方案設(shè)計(jì)[10]。</p><p>　　1997年，德國(guó)學(xué)者Imhof和Grahl率先對(duì)夾具C

21、AD進(jìn)行了深入研究，1980年法國(guó)學(xué)者Ingrand和Latombe開發(fā)了第一個(gè)CAFD專家系統(tǒng)，CAFD技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)夾具的組成元件的虛擬規(guī)劃、組裝并進(jìn)行仿真評(píng)價(jià)，極高地提高了效率[11]。而wu＆Rong運(yùn)用幾何分析法，對(duì)自動(dòng)夾具規(guī)劃進(jìn)行根本性研究；建立了組合夾具裝配的條件，確定了夾具組件和待分析工件之間的幾何關(guān)系,闡述了CAFD的內(nèi)容和設(shè)計(jì)要求，CAFD設(shè)計(jì)方法[14]。</p><p>　　而在夾具設(shè)計(jì)自

22、動(dòng)化研究方面，Culpepper，Varadarajan等人基于壓力激勵(lì)和彎曲軸承提出了一種雙重目的的定位夾具(DPF)和偏心的球一軸夾具，用以彌補(bǔ)夾具元件的公差和軸承磨損[13,15]，Kulankara等人 對(duì)工件尺寸和精度有較大影響的夾具布局過(guò)程進(jìn)行了研究，提出了一種基于遺傳算法(GA)的夾具布局優(yōu)化技術(shù)，可以減少由于夾緊力所引起的加工表面的變形[16]。</p><p>　　在光學(xué)儀器制造業(yè)，隨著科學(xué)技術(shù)

23、的飛速發(fā)展，尤其是一些高像質(zhì)鏡頭的出現(xiàn)，人們?cè)絹?lái)越感覺(jué)到繼續(xù)應(yīng)用傳統(tǒng)的透鏡中心偏差定義量已不能適應(yīng)生產(chǎn)的需要。近幾年來(lái)，國(guó)外已有用透鏡光學(xué)表面面傾角或球心偏來(lái)代替透鏡中心偏的趨勢(shì)。德國(guó)的施乃德光學(xué)公司（Schneider Kreuznach) 成立于1913年，設(shè)計(jì)開發(fā)了超高精度的Schneider定心儀。日本研發(fā)了日本富士FSK 偏心儀分為P-1、P-2、P-3型。</p><p><b>　　3總結(jié)

24、部分</b></p><p>　　近些年來(lái)，隨著現(xiàn)代化加工設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使傳統(tǒng)的機(jī)械加工的制造方法發(fā)生了重大變革，夾具的功能已經(jīng)從過(guò)去的裝夾、定位轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖傺b夾、定位。夾具技術(shù)必將朝著高精、高效發(fā)展。而我所要設(shè)計(jì)的偏心儀夾具要在固定透鏡后，要保證透鏡是水平的，以此來(lái)確保嚴(yán)格的光學(xué)系統(tǒng)共軸性，此外還能較方便地?fù)軇?dòng)鏡片。我準(zhǔn)備用可活動(dòng)的三爪卡盤，三爪卡盤的中心與準(zhǔn)直管的光軸精確地重合，每個(gè)爪上還必須做出

25、V型槽，以此來(lái)擺放透鏡，使透鏡的圓柱面緊貼V型槽，V型槽設(shè)計(jì)的有點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，效率高。膠合透鏡定中心時(shí)，將正透鏡相對(duì)負(fù)透鏡轉(zhuǎn)動(dòng)，直至在目鏡中觀察不到準(zhǔn)直管十字分劃線的象在移動(dòng)，或其移動(dòng)量在顯微鏡的分劃板上的公差范圍之內(nèi)，這就完成膠合透鏡的定中心。</p><p><b>　　4參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]孫學(xué)強(qiáng).機(jī)械加工技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，19

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