毕业论文：铣床夹具设计

它还分通用可调夹具和成组夹具两类。

组合夹具组合夹具是由可循环使用的标准夹具零部件或专用零部件组装成易于连接和拆卸的夹具。

根据被加工零件的工艺要求可以很快地组装成专用夹具，夹具使用完毕，可以方便地拆开。

夹具主要应用在单件，中小批多品种生产和数控加工中，是种较经济的夹具。

自动线夹具自动线夹具般分为两种，种为固定式夹具，它与专用夹具相似另种为随行夹具，使用中夹具随工件起运动，并将工件沿着自动线从个工位移至下个工位进行加工。

按夹具的动力源分类按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具和机动夹具两大类。

为减轻劳动强度和确保安全生产，手动夹具应有扩力机构与自锁性能。

常用的机动夹具有气动夹具液压夹具气液夹具电动夹具电磁夹具真空夹具和离心力夹具等。

上述各分类中最常用的分类方法是，按通用，专用和组合进行分类。

夹具的组成虽然夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。

将各类夹具中，作用相同的结构或元件加以概括，可得出夹具般所共有的以下几个组成部分，这些组成部分既相互又相互联系。

定位支承元件定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之。

定位支承元件的定位精度直接影响工件加工的精度。

夹紧装置夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。

连接定向元件这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴工作台或导轨的相互位置。

对刀元件或导向元件这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。

用于确定刀具在加工正确位置的元件称为对刀元件，用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件。

其它装置或元件根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置靠模装置上下料装置工件顶出机构电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其它联接元件。

夹具体夹具体是夹具的基体骨架，用来配置安装各夹具元件使之组成整体。

常用的夹具体为铸件结构锻造结构焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座形等形状。

上述各组成部分中，定位元件夹紧装置夹具体是夹具的基本组成部分。

常用定位元件及选用工件在夹具中要想获得正确定位，首先应正确选择定位基准，其次是选择合适的定位元件。

工件定位时，工件定位基准和夹具的定位元件接触形成定位副，以实现工件的六点定位。

用定位元件选用时，应按工件定位基准面和定位元件的结构特点进行选择。

工件以平面定位以面积较小的已经加工的基准平面定位时，选用平头支承钉，以基准面粗糙不平或毛坯面定位时，选用圆头支承钉，侧面定位时，可选用网状支承钉。

以面积较大平面度精度较高的基准平面定位时，选用支承板定位元件，用于面定位时用不带斜槽的支承板，通常尽可能选用带斜槽的支承板，以利清除切屑。

以毛坯面，阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承作定位元件。

但须注意，自位支承虽有两个或三个支承点，由于自位和浮动作用只能作为个支承点。

以毛坯面作为基准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分别选用可调支承作定位元件。

当工件定位基准面需要提高定位刚度稳定性和可靠性时，可选用辅助支承作辅助定位元件，但须注意，辅助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新调整支承点高度，支承位置应选在有利工件承受夹紧力和切削力的地方。

工件以外圆柱定位当工件的对称度要求较高时，可选用形块定位。

形块工作面间的夹角常取三种，其中应用最多的是形块。

形块的典型结构和尺寸已标准化，使用时可根据定位圆柱面的长度和直径进行选择。

形块结构有多种形式，有的形块适用于较长的加工过的圆柱面定位有的形块适于较长的粗糙的圆柱面定位有的形块适用于尺寸较大的圆柱面定位，这种形块底座采用铸件，形面采用淬火钢件，块是由两者镶合而成。

当工件定位圆柱面精度较高时般不低于，可选用定位套或半圆形定位座定位。

大型轴类和曲轴等不宜以整个圆孔定位的工件，可选用半圆定位座。

工件以内孔定位工件上定位内孔较小时，常选用定位销作定位元件。

圆柱定位销的结构和尺寸标准化，不同直径的定位销有其相应的结构形式，可根据工件定位内孔的直径选用。

当工件圆柱孔用孔端边缘定位时，需选用圆锥定位销。

当工件圆孔端边缘形状精度较差时，选用圆锥定位销当工件需平面和圆孔端边缘同时定位时，选用浮动锥销。

在套类盘类零件的车削磨削和齿轮加工中，大都选用心轴定位，为了便于夹紧和减小工件因间隙造成的倾斜，当工件定位内孔与基准端面垂直精度较高时，常以孔和端面联合定位。

因此，这类心轴通常是带台阶定位面的心轴，当工件以内花键为案。

和用非线性规划方法解决布局优化问题。

这个方法使工件位置误差最小化归于工件的局部弹性变形。

和开发出种启发式方法来计划最好的支撑和夹紧位置。

等人提出个几何推理的方法来确定最优夹紧点和任意形状工件的夹紧顺序。

和提出种夹具结构分析系统这个系统基于动态模型分析受限于时变加工负载的夹具工件系统。

本文也调查了夹紧位置的影响。

和提出夹具布局和夹紧力最优合成方法帮我们解释加工过程中的工件动力学。

本文提出个夹具布局和夹紧力优化结合的程序。

他们用接触弹性建模方法解释工件刚体动力学在加工期间的影响。

等人用验证夹具设计的完整性。

他们用方法。

提出优化分析。

等人通过力锁合优化与有限建模方法描述了建模优化夹具的分析与验证。

以上大部分的研究使用线性和非线性编程方式这通常不会给出全局最优解决方案。

所有的夹具布局优化程序开始于个初始可行布局。

这些方法给出的解决方案在很大程度上取决于初始夹具布局。

他们没有考虑到工件夹具布局优化对整体的变形。

已被证明在解决工程中优化问题是有用的。

夹具设计具有巨大的解决空间并需要搜索工具找到最好的设计。

些研究人员曾使用解决夹具设计及夹具布局问题。

等人用和神经网络设计夹具。

已经将用于支撑位置的优化。

等人提出基于优化方法的，它采用空间坐标来表示夹具元件的位置。

夹具布局优化程序设计的实现是使用和遗传算法工具箱。

和用于模型。

等人提出些结果关于个广泛调查不同优化方法的相对有效性。

他们的研究表明连续遗传算法提出了最优质的解决方案。

和使用遗传算法确定了夹具设计最优配置的金属片。

已经用于适应度值评价。

提出自动选择最佳夹子和夹钳的数目以及它们在金属片整合的夹具中的最优位置。

和开发了种夹具布局优化技术，它是利用遗传算法找到了夹具布局，由于整个刀具路径中的夹紧力和加工力使加工表面变形量最小化。

通过节点编号使定位器和夹具位置特殊化。

个内置的有限元求解器研制成功。

些研究没考虑到整个刀具路径的优化布局以及磨屑清除。

些研究采用节点编号作为设计参数。

在本研究中，开发工具用于寻找在二维工件中的最优定位器和夹紧位置。

使用参考边缘的距离作为设计参数而不是用节点编号。

真正编码遗传算法的染色体的健康指数是从结果中获得的。

用于计算。

用染色体文库的方法是为了减少解决问题的时间。

用两个问题测试已开发的遗传算法工具。

给出的两个实例说明了这个开发的方法。

本论文的主要贡献可以概括为以下几个方面开发了遗传算法编码结合商业有限元素求解遗传算法采用染色体文库以降低计算时间使用真正的设计参数，而不是有限元节点数字当工具在工件中移动时考虑磨屑清除工具。

遗传算法概念遗传算法最初由开发。

出版了本书，解释了这个理论和遗传算法应用实例的详细说明。

遗传算法是种随机搜索方法，它模拟些自然演化的机制。

该算法用于种群设计。

种群从代到另代演化，通过自然选择逐渐提高了适应环境的能力，更健康的个体有更好的机会，将他们的特征传给后代。

该算法中，要基于为每个设计计算适合性，所以人工选择取代自然环境选择。

适应度值这个词用来指明染色体生存几率，它在本质上是该优化问题的目标函数。

生物定义的特征染色体用代表设计变量的字符串中的数值代替。

被公认的遗传算法与传统的梯度基础优化技术的不同主要有如下四种方式遗传算法和问题中的种编码的设计变量和参数起工作而不是实际参数本身。

遗传算法使用种群类型研究。

评价在每个重复中的许多不同的设计要点而不是个点顺序移动到下个。

遗传算法仅仅需要个适当的或目标函数值。

没有衍生品或梯度是必要的。

遗传算法以用概率转换规则来发现新设计为探索点而不是利用基于梯度信息的确定性规则来找到这些新观点。

方法夹具定位原则加工过程中，用夹具来保持工件处于个稳定的操作位置。

对于夹具最重要的标准是工件位置精确度和工件变形。

个良好的夹具设计使工件几何和加工精度误差最小化。

另个夹具设计的要求是夹具必须限制工件的变形。

考虑切削力以及夹紧力是很重要的。

没有足够的夹具支撑，加工操作就不符合设计公差。

有限元分析在解决这其中的些问题时是种很有力的工具。

棱柱形零件常见的定位方法是方法。

该方法具有最大刚体度以及最小夹具元件数。

在三维中个工件可能会通过六自由度定位方法快速定位为了限制工件的九个自由度。

其他的三个自由度通过夹具元件消除了。

基于定位原理的二位工件布局的例子如图。

图对二维棱柱工件定位布局定位面得数量不得超过两个避免冗余的位置。

基于的夹具设计原则有两种精确的定位平面包含于两个或个定位器。

因此，在两边有最大的夹紧力抵抗每个定位平面。

夹紧力总是指向定位器为了推动工件接触到所有的定位器。

定位点对面应定位夹紧点防止工件由于夹紧力而扭曲。

因为加工力沿着加工面，所以有必要确保定位器的反应力在所有时间内是正的。

任何负面的反应力表示工件从夹具元件中脱离。

换句话说，当反应力是负的时候，工件和夹具元件之间接触或分离的损失可能发生。

定位器内正的反应力确保工件从切削开始到结束都能接触到所有的定位器。

夹紧力应该充分束缚和定位工件且不导致工件的变形或损坏。

本文不考虑夹紧力的优化。

基于夹具布局优化方法的遗传算法在实际设计问题中，设计参数的数量可能很大并且它们对目标函数的影响会是非常复杂的。

目标函数曲线必须是光滑的并且需要个程序计算梯度。

遗传算法在理念上远不同于其他的探究方法，它们包括传统的优化方法和其他随机方法。

通过运用遗传算法来对夹具优化布局，可以获得个或组最优的解决方案。

本项研究中，最优定位器和夹具定位使用遗传算法确定。

它们是理想的适合夹具布局优化问题的方法因为没有直接分析的关系存在于加工误差和夹具布局中。

因为遗传算法仅仅为个特别的夹具布局处理设计变量和目标函数值，所以不需要梯度或辅助信息。

建议方案流程图如图。

使用开发的命名为的语言软件来实现夹具布局优化。

位移量用软件计算。

通过功能在中运行很简单。

和之间相互作用通过四部实现定位器和夹具位置从二进制代码字符串中提取作为真正的参数。

这些参数和输入批处理文件建模解决方案和后置处理用功能传给。

解决后将位移值写成个文本文件。

读这个文件并为当前定位器和夹紧位置计算适应度值。

为了减少计算量，染色体与适应度值储存在个文库里以备进步评估。

首先检查是否当前的染色体的适应度值已经在之前被计算过。

如果没有，定位器位置被送到，否则从文库中取走适应度值。

在初始种群产生过程中，检查每个染色体可行与否。

如果违反了这个原则，它就会出局然后新的染色体就产生了。

这个程序创造了可行的初始种群。

这保证了初始种群的每个染色体在夹