Solidworks夹具中的对刀三维建模
1 引言
1.1 齿轮泵的研究现状以及发展趋势
齿轮泵结构简单，加工方便，体积小，重量轻，且有自吸能力强、对油液污染不敏感等特性，在液压传动系统中应用比较广泛。因此, 吸引了大量学者对其进行研究。目前,国内外学者关于齿轮泵的研究主要集中在以下方面: (1) 齿轮参数及泵体结构的优化设计；(2) 齿轮泵间隙优化及补偿技术；(3) 困油冲击及卸荷措施；(4) 齿轮泵流量品质研究；(5) 齿轮泵的噪声控制技术；(6) 轮齿表面涂覆技术；(7) 齿轮泵的变量方法研究；(8) 齿轮泵的寿命及其影响因素研究；(9) 齿轮泵液压力分析及其高压化的途径；(10) 水介质齿轮泵基础理论研究。
提高齿轮泵的工作压力是齿轮泵的一个发展方向,而提高工作压力所带来的问题是: (1) 轴承寿命大大缩短；(2) 泵泄漏加剧, 容积效率下降。产生这2个问题的根本原因在于齿轮上作用了不平衡的径向液压力,并且工作压力越高,径向液压力越大。
目前, 国内外学者针对以上2个问题所进行的研究是: (1) 对齿轮泵的径向间隙进行补偿；(2) 减小齿轮泵的径向液压力,如优化齿轮参数、缩小排液口尺寸等；(3) 提高轴承承载能力,如采用复合材料滑动轴承代替滚针轴承等。但这些措施都没从根本上解决问题。
与国外的齿轮泵行业相比，国内的齿轮泵行业有一定的优势也有一定的劣势。与西方齿轮泵行业相比，我国齿轮泵行业有两大竞争优势：一方面是拥有低成本的竞争优势；另一方面是国内的建筑、石油、石化、环保市场的高速增长及重大调水工程也为我国齿轮泵业的发展提供了重要支撑。我国持续增长的市场空间是国内齿轮泵行业保持优势的先决条件。
据专家预测，未来几年内我国经济发展依然蓬勃有力，国内对齿轮泵的需求依然供不应求。因此未来几年内国内齿轮泵行业的前景还是很客观的，未来5年，齿轮泵行业发展规划的目标是科研开发投入占水泵制造业GDP的比重进步到6%以上，水泵制造业科技提高贡献率达到68%，推动以现代装备制造业为核心的立异型水泵制造业的建设。
1.2 齿轮泵概述
齿轮泵广泛应用在各种液压机械上，它的主要优点是：结构简单紧凑、体积小、重量轻、自吸能力好、对污物不敏感、工作可靠、使用寿命长、便于维护修理、成本低、又因齿轮是对称的旋转体，故允许高速旋转，最大工作压力可达到315Pa。其缺点是：流量和压力脉动大、噪声大、排量不可变。
目前泵的流量范围为Q=2.5～750l/min；压力范围为p =10～315Pa；转速范围为n =1300～4000r/min，高速时（如应用在飞机上）可达8000r/min；容积效率ηv=0.88～0.96；总效率η=0.78～0.92。
本课题主要研究CBN系列齿轮泵，属于外啮合齿轮泵。
1.3 齿轮泵的分类
按齿轮啮合的形式可分为：外啮合式和内啮合式
按齿形曲线可分为：      渐开线齿形式和摆线式
按齿面形式可分为：      直齿齿轮式、斜齿齿轮式、人字齿齿轮式、
                        圆弧齿面的齿轮式
按啮合齿轮的个数分：    二齿轮式和多齿轮式
按齿轮级数可分为：      单级齿轮泵和多级齿轮泵
1.4 齿轮泵的工作原理
齿轮泵(gear pump)：依靠密封在一个壳体中的两个或两个以上齿轮，在相互啮合过程中所产生的工作空间容积变化来输送液体的泵。齿轮泵是容积泵的一种，由两个齿轮、泵体与前后盖组成两个封闭空间，当齿轮转动时，齿轮脱开侧的空间的体积从小变大，形成真空，将液体吸入，齿轮啮合侧的空间的体积从大变小，而将液体挤入管路中去。吸入腔与排出腔是靠两个齿轮的啮合线来隔开的。当齿轮不断转动时，齿轮泵就不断的吸油和压油。齿轮泵工作原理如图1.1所示。
                
                        图1.1 齿轮泵工作原理图

2 机床夹具的概述
在机械制造工业中，为了达到保证产品质量，改善劳动条件，提高劳动生产条件,提高劳动生产率及降低劳动成本的目的，在工艺过程中，除机床等设备外，还大量使用着各种工艺装备。它包括：夹具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等。因此，广义的说，夹具是一种保证产品质量并方便和加速工艺过程的一种工艺装备。不同的夹具，其结构形式、工作情况、设计原则都不同。但就其数量和在生产中所占的地位来说，应以“机床夹具”为首。
所谓机床夹具，就是机床上所使用的一种辅助设备，用它来准确的确定工件与刀具的准确位置，即将工件定位及加紧，以完成加工所需的相对运动。所以机床夹具是用以使工件夹紧的机床附加装置。
2.1 机床夹具的主要作用
   (1) 保证加工精度，使加工质量稳定
    采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。
    (2) 提高劳动生产率，降低成本
使用夹具装夹工件时，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时；使用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采用高效夹紧机构。这些因素均有利于提高劳动生产率。另外，使用夹具后，产品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，明显地降低了生产成本。
(3) 扩大机床的工艺范围
使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工；通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以充分发挥通用机床的作用。
(4) 减轻工人的劳动强度
使用夹具装夹工件方便、快速，当采用气动、液压等夹紧装置，可减轻工人的劳动强度。
2.2 机床夹具的分类
夹具的形式很多，可以按照不同的特点进行分类，现主要按以下类型来进行分类：
   （1）通用夹具
通用夹具是指结构、尺寸已规格化,而且具有一定通用性的夹具，如三爪自动定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和电子吸盘等。这类夹具适应性强，可用来装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这类夹具已商品化，且成为机床附件。其缺点是夹具的加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，一般适用于单件小批量生产中。
   （2）专用夹具
这类夹具是专为零件的某一道工序的加工而设计和制造的。在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计周期较长、投资较大。
   （3）可调夹具
    可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。它一般又可分为通用可调夹具和成组夹具两种。前者的通用范围比通用夹具更广；后者则是一种专用可调夹具，它按成组原理设计并能加工一组相似的工件，故在多品种、中、小批量生产中使用有较好的经济效果。
   （4）组合夹具
组合夹具是一种模块化的夹具。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具。夹具使用结束可拆卸,清洗后留待组装新夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用,并具有减少专用夹具数量等优点，因此组合夹具在单件、中、小批量多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。组合夹具也已经商品化。
   （5）自动线夹具
    自动线夹具一般分为两种:一种为固定式夹具,它与专用夹具相似;另一种为随行夹具,使用中夹具随着工件一起运动,并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。
    夹具还可以按使用机床可将其分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行以及其他机床夹具等。这是专用夹具设计所用的分类方法。设计专用夹具时,机床的组别、型别和主要参数均已确定。它们的不同点是机床的切削成形运动不同，故夹具与机床的连接方式不同。它们的加工精度要求也各不相同。
按夹紧的动力源分类夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具、真空夹具、离心夹具等。
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