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畢業(yè)論文 設計 文獻綜述 論文題目 箱體加工工藝及典型工序夾具設計 英 文 The processing technology and the typical process of fixture design 學 院 專 業(yè) 姓 名 xxxxxxxx 學 號 xxxxxxxxxxxxx 指導教師 2014 年 3 月 20 日 文獻綜述 1 前言 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的 工藝文件 是一切有關工生產人員都應嚴格執(zhí)行 認真貫徹的紀律性文件 生 產規(guī)模的大小 工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過 機械加工工藝規(guī)程來體現 而機床夾具是在機床上用以裝夾工件的一種裝置 其作用是使工件相對于機床或刀具有個正確的位置 并在加工過程中保持這個 位置不變 它們的研究對機械工業(yè)有著很重要的意義 機械的加工工藝及夾具設計是在完成了大學的全部課程之后 進行的一次理論聯系實 際的綜合運用 使我對專業(yè)知識 技能有了進一步的提高 為以后從事專業(yè)技術的工作打 下基礎 機械加工工藝是實現產品設計 保證產品質量 節(jié)約能源 降低成本的重要手段 是企業(yè)進行生產準備 計劃調度 加工操作 生產安全 技術檢測和健全勞動組織的重要 依據 也是企業(yè)上品種 上質量 上水平 加速產品更新 提高經濟效益的技術保證 然 而夾具又是制造系統的重要組成部分 不論是傳統制造 還是現代制造系統 夾具都是十 分重要的 因此 好的夾具設計可以提高產品勞動生產率 保證和提高加工精度 降低生 產成本等 還可以擴大機床的使用范圍 從而使產品在保證精度的前提下提高效率 降低 成本 當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求 企業(yè)對夾具的設計及制造提出了更高的要 求 2 發(fā)展歷史 從 1949 年以來 我國機械工業(yè)有了很大的發(fā)展 已經成為工業(yè)中產品門類 比較齊全 具有相當規(guī)模和一定技術基礎的產業(yè)部門之一 其機械加工和夾具 也有很大的發(fā)展 但是與工業(yè)發(fā)達國家相比 我們這方面的水平還存在著階段 性的差距 主要表現在機械產品質量和水平不夠高 加工工藝過程不合理 夾 具應用也比較少 使其加工工人勞動強度大 加工出來的產品也不理想 夾具從產生到現在 大約可以分為三個階段 第一個階段主要表現在夾具與人的結合 上 這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具 是加工過程加速和趨于完善 第二階段 夾具成為人與機床之間的橋梁 夾具的機能發(fā)生變化 它主要用于工件的定位和夾 夾具 與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關系 所以對夾具引起了重視 第三階 段表現為夾具與機床的結合 夾具作為機床的一部分 成為機械加工緊 人們越來越認識 到中不可缺少的工藝裝備 3 發(fā)展現狀 長期以來 加工工藝編制是由工藝人員憑經驗進行的 如果由幾位工藝員 各自編制同一個零件的工藝規(guī)程 其方案一般各不相同 而且很可能都不是最 佳方案 這是因為工藝設計涉及的因素多 因果關系錯綜復雜 CAPP 將是機械 加工工藝的發(fā)展趨勢 它不僅提高了工藝設計的質量 而且使工藝人員從繁瑣 重復的工作中擺脫出來 集中精力去考慮提高工藝水平和產品質量問題 制造業(yè)是國民經濟的基礎 隨著以計算機技術為主導的現代科學技術的迅速發(fā)展 以 時間驅動 為特征的市場競爭 產品更新換代的加快 商品需求的多樣化 用戶素質的 提高等使制造業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn) 特別像后鋼板彈簧吊耳類不規(guī)則零件的加工就出現了 一些問題 在現階段像后鋼板彈簧吊耳類的加工還沒達到現代自動化的水平 在現代的中 小批量生產中 它的加工工藝還需人工畫線的方法來保證其精度 而對工件的裝夾也是通 過人工的方法進行的 因此我國對后鋼板彈簧吊耳類不規(guī)則零件的加工還處于效率低 成 本高的階段 機床夾具最早出現在 18 世紀后期 隨著科學技術的不斷進步 夾具已從一 種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備 國際生產研究協會的統計表明 目前中 小批多品種生產的工件品種已占 工件種類總數的 85 左右 現代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新換代 以適應市場的需求與競爭 然而 一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統的專用夾 具 一般在具有中等生產能力的工廠里 約擁有數千甚至近萬套專用夾具 另 一方面 在多品種生產的企業(yè)中 每隔 3 4 年就要更新 50 80 左右專用夾 具 而夾具的實際磨損量僅為 10 20 左右 特別是近年來 數控機床 加工 中心 成組技術 柔性制造系統 FMS 等新加工技術的應用 對機床夾具提出 了如下新的要求 1 能迅速而方便地裝備新產品的投產 以縮短生產準備周期 降低生產成 本 2 能裝夾一組具有相似性特征的工件 3 能適用于精密加工的高精度機床夾具 4 能適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具 5 采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置 以進一步減輕勞動強度和提 高勞動生產率 6 提高機床夾具的標準化程度 4 發(fā)展趨勢 隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展 對產品的品種和生產率提出了愈來愈高的要求 使多品種 中小批生產作為機械生產的主流 為了適應機械生產的這種發(fā)展趨勢 必然對機床夾具提 出更高的要求 特別像后鋼板彈簧吊耳類不規(guī)則零件的加工還處于落后階段 在今后的發(fā) 展過程中 應大力推廣使用組合夾具 半組合夾具 可調夾具 尤其是成組夾具 在機床 技術向高速 高效 精密 復合 智能 環(huán)保方向發(fā)展的帶動下 夾具技術正朝著高精高 效模塊組合通用經濟方向發(fā)展 1 特種加工 它是指一些物理的 化學的加工方法 如電火花加工 電 解加工 超聲波加工 激光加工 離子束加工等 特種加工方法的主要對象是 難加工材料的加工 如金剛石 陶瓷等超硬材料的加工 其加工精度可達分子 級加工單位或原子級加工單位 所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要 手段 特種加工與傳統加工相結合的復合加工有較大的發(fā)展前途 2 快速成形 利用離散 堆積成形概念 可將一個三維實體分解為若干 二維實體制造出來 再經堆積而構成三維實體 3 精密工程 它包括精密加工的超精密加工技術 微細加工和超微細加 工技術 微型機械和納米技術等方面 當前 以納米技術為代表的超精密加工 技術和以微細加工為手段的微型機械技術有重要意義 它們代表了這一時期精 密工程的方向 4 傳統加工工藝的改造和革新 這一方面的技術潛力很大 如高速切削 超高速切削 強力磨削 超硬材料磨具的出現都對加工理論的發(fā)展 加工質量 和效率的提高有重要意義 另一方面 舊設備的改造和挖潛 如普通機床改造 成數控機床等 對機械工業(yè)的發(fā)展和提高是不容忽視的 5 設計面臨的問題 在設計中 需要對零件加工工藝方案和夾具進行設計 在確定加工工藝方案時 可能 會出現工藝路線的不合理 甚至出現不能保證加工所要求達到的精度 在進行夾具設計時 可能因定位基準選擇不合理 出現過定位或欠定位造成加工的零件的精度得不到保證 在 選擇夾緊機構時由于機構的大小 尺寸等不合理 而達不到夾緊的目的 也可能因夾緊力 作用點或作用面的位置不合理而使工件產生翻轉 所以在設計過程中應制訂多套方案 以 供比較選擇最優(yōu) 同時還要多請教指導老師和同學 并多查閱相關的書籍來盡可能好的完 成設計 6 總結 在機械制造中 為完成需要的加工工序 裝配工序及檢驗工序等 使用著大量的夾具 利用夾具 可以提高勞動生產率 提高加工精度 減少廢品 可以擴大機床的工藝范圍 改善操作的勞動條件 因此 夾具是機械制造中的一項重要的工藝裝備 夾具設計的基礎 理論一個好的機床夾具 首先要保證能加工出合格的產品 為此 所設計的夾具首先應滿 足以下兩項要求 第一 在未受外力作用時 加工件對刀具和機床應保持正確的位置 即 加工件應有正確的定位 第二 在加工過程中 作用于加工件上的各種外力 不應當破壞 加工件原有的正確定位 即對加工件應有正確的夾緊 綜上 機械加工藝及夾具隨著科技的發(fā)展都使計算機技術 數控技術 控 制論及系統工程與制造技術的結合為制造系統 形成現代制造工程學 而物料 流 能量流 信息流是組成制造系統的三個基本要素 現代加工都為集成化的 系統加工 這雖減輕了工人的勞動強度 但同時對工人的知識水平要求較高 這需要我們全方位的認知現代科技知識 因此 在以后的學習中需要我們全方 位的學習其各個相關領域的知識 不能只注重一點 為將來的人才戰(zhàn)略提出了 新的要求 參考文獻 1 孫麗媛 機械制造工藝及專用夾具設計指導 北京 冶金工業(yè)出版社 2002 2 東北重型機械學院等 機床夾具設計手冊 上海 上?？茖W技術出版社 1979 3 劉守勇等 機械制造工藝與機床夾具 北京 機械工業(yè)出版社 1994 7 4 王啟平 機床夾具設計 M 哈爾濱 哈爾濱工業(yè)大學出版社 1988 5 林文煥 陳本通 機床夾具設計 M 北京 國防工業(yè)出版社 1987 6 徐發(fā)仁 機床夾具設計 M 重慶 重慶大學出版社 1996 7 7 王昆等 機械設計課程設計 M 武漢 高等教育出版社 1995 8 邱宣懷 機械設計 M 第四版 北京 高等教育出版社 1997 9 柯明揚 機械制造工藝學 M 北京 北京航天航空大學出版社 1995 10 孟少龍 機械加工工藝手冊第 1 卷 北京 機械工業(yè)出版社 1991 11 金屬機械加工工藝人員手冊 修訂組 金屬機械加工工藝人員手冊 上海 上?？?學技術出版社 1979 12 Haffman E G Jig and Fixture Design America VNR Co 1980 13 Boyes W E Jigs and Fixture America SME 1982 大學 機械加工工序卡片 工序名稱 粗銑 工序號 40 零件名稱 箱體 零件號 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 HT200 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 銑床 X52K 銑夾具 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次 數 走刀長 度 mm 切削深 度 mm 進給量 mm r 主軸轉 速 r min 切削速 度 m min 基本工 時 min 1 粗銑前端面 銑刀 游標卡尺 1 1 3 1 60 37 5 26 5 2 3 4 5 設 計 指 導 老 師 第 14 頁 第 1 頁 大學 機械加工工序卡片 工序名稱 精銑 工序號 50 零件名稱 箱體 零件號 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 HT200 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 銑床 X52K 銑夾具 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次 數 走刀長 度 mm 切削深 度 mm 進給量 mm r 主軸轉 速 r min 切削速 度 m min 基本工 時 min 1 精銑前端面 銑刀 游標卡尺 1 1 3 1 60 37 5 26 5 2 3 4 5 設 計 指 導 老 師 共 14 頁 第 2 頁 大學 機械加工工序卡片 工序名稱 粗銑 工序號 60 零件名稱 箱體 零件號 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 HT200 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 銑床 X52K 銑夾具 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次 數 走刀長 度 mm 切削深 度 mm 進給量 mm r 主軸轉 速 r min 切削速 度 m min 基本工 時 min 1 粗銑后端面 銑刀 游標卡尺 1 1 3 1 60 37 5 26 5 2 3 4 5 設 計 指 導 老 師 共 14 頁 第 3 頁 大學 機械加工工序卡片 工序名稱 精銑 工序號 70 零件名稱 箱體 零件號 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 HT200 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 銑床 X52K 銑夾具 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次 數 走刀長 度 mm 切削深 度 mm 進給量 mm r 主軸轉 速 r min 切削速 度 m min 基本工 時 min 1 精銑后端面 銑刀 游標卡尺 1 1 3 1 60 37 5 26 5 2 3 4 5 設 計 指 導 老 師 共 14 頁 第 4 頁 大學 機械加工工序卡片 工序名稱 粗銑削 工序號 80 零件名稱 箱體 零件號 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 HT200 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 銑床 X52K 銑夾具 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次 數 走刀長 度 mm 切削深 度 mm 進給量 mm r 主軸轉 速 r min 切削速 度 m min 基本工 時 min 1 粗銑削頂部面 銑刀 游標卡尺 1 1 3 1 60 37 5 26 5 2 3 4 5 設 計 指 導 老 師 共 14 頁 第 5 頁 大學 機械加工工序卡片 工序名稱 粗銑削 工序號 90 零件名稱 箱體 零件號 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 HT200 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 銑床 X52K 銑夾具 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次 數 走刀長 度 mm 切削深 度 mm 進給量 mm r 主軸轉 速 r min 切削速 度 m min 基本工 時 min 1 精銑削頂部面 銑刀 游標卡尺 1 1 3 1 60 37 5 26 5 2 3 4 5 設 計 指 導 老 師 共 14 頁 第 6 頁 大學 機械加工工序卡片 工序名稱 粗鏜 工序號 100 零件名稱 箱體 零件號 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 HT200 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 鏜床 T68 鏜夾具 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次 數 走刀長 度 mm 切削深 度 mm 進給量 mm r 主軸轉 速 r min 切削速 度 m min 基本工 時 min 1 粗鏜前端面 200 250 孔系 鏜刀 游標卡尺 1 1 3 1 60 37 5 26 5 2 3 4 5 設 計 指 導 老 師 共 14 頁 第 7 頁 大學 機械加工工序卡片 工序名稱 精鏜 工序號 110 零件名稱 箱體 零件號 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 HT200 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 鏜床 T68 鏜夾具 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次 數 走刀長 度 mm 切削深 度 mm 進給量 mm r 主軸轉 速 r min 切削速 度 m min 基本工 時 min 1 精鏜前端面 200 250 孔系 鏜刀 游標卡尺 1 1 3 1 60 37 5 26 5 2 3 4 5 設 計 指 導 老 師 共 14 頁 第 8 頁 大學 機械加工工序卡片 工序名稱 粗鏜 工序號 120 零件名稱 箱體 零件號 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 HT200 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 鏜床 T68 鏜夾具 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次 數 走刀長 度 mm 切削深 度 mm 進給量 mm r 主軸轉 速 r min 切削速 度 m min 基本工 時 min 1 粗鏜后端面 90 78 100 88 200 孔系 鏜刀 游標卡尺 1 1 3 25 0 2 220 23 82 2 3 4 5 設 計 指 導 老 師 共 14 頁 第 9 頁 大學 機械加工工序卡片 工序名稱 精鏜 工序號 130 零件名稱 箱體 零件號 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 HT200 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 鏜床 T68 鏜夾具 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次 數 走刀長 度 mm 切削深 度 mm 進給量 mm r 主軸轉 速 r min 切削速 度 m min 基本工 時 min 1 精鏜后端面 100 90 孔系 鏜刀 游標卡尺 1 1 3 25 0 2 220 23 82 2 3 4 5 設 計 指 導 老 師 共 14 頁 第 10頁 大學 機械加工工序卡片 工序名稱 鉆孔攻絲 工序號 140 零件名稱 箱體 零件號 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 HT200 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 鉆床 Z525 鉆夾具 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次 數 走刀長 度 mm 切削深 度 mm 進給量 mm r 主軸轉 速 r min 切削速 度 m min 基本工 時 min 1 鉆孔攻絲前端面 5 M12 4 M16 螺紋孔 鉆頭 絲錐 游標卡尺 1 5 5 0 25 1000 16 34 2 3 4 5 設 計 指 導 老 師 共 14 頁 第 11頁 大學 機械加工工序卡片 工序名稱 鉆孔攻絲 工序號 150 零件名稱 箱體 零件號 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 HT200 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 鉆床 Z525 鉆夾具 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次 數 走刀長 度 mm 切削深 度 mm 進給量 mm r 主軸轉 速 r min 切削速 度 m min 基本工 時 min 1 鉆孔攻絲頂部端面 10 M12 螺紋孔 鉆頭 絲錐 游標卡尺 1 5 5 0 25 1000 16 34 2 3 4 5 設 計 指 導 老 師 共 14 頁 第 12頁 大學 機械加工工序卡片 工序名稱 鉆孔 工序號 160 零件名稱 箱體 零件號 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 HT200 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 鉆床 Z525 鉆夾具 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次 數 走刀長 度 mm 切削深 度 mm 進給量 mm r 主軸轉 速 r min 切削速 度 m min 基本工 時 min 1 鉆 K 向端面 20 孔 鉆頭 游標卡尺 1 5 5 0 25 1000 16 34 2 3 4 5 設 計 指 導 老 師 共 14 頁 第 13頁 大學 機械加工工序卡片 工序名稱 鉆孔攻絲 工序號 170 零件名稱 箱體 零件號 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 HT200 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 鉆床 Z525 鉆夾具 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次 數 走刀長 度 mm 切削深 度 mm 進給量 mm r 主軸轉 速 r min 切削速 度 m min 基本工 時 min 1 鉆孔攻絲底部端面 G3 6 鉆頭 絲錐 游標卡尺 1 5 5 0 25 1000 16 34 2 3 4 5 設 計 指 導 老 師 共 14 頁 第 14頁 產品型號 零件圖號 01機械加工工藝過程卡片 產品名稱 箱體 零件名稱 箱體 共 2 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 HT200 毛 坯 種 類 鑄件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數 1 每 臺 件 數 1 備 注 工 藝 裝 備 工 時 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內 容 車 間 工 段 設 備 夾具 刀具 量具 準終 單件 10 鑄造 鑄 20 時效 熱 30 涂底漆 涂底漆 40 粗銑 粗銑前端面 機加工 二 X52K銑床 銑夾具 銑刀 游標卡尺 50 精銑 精銑前端面 機加工 二 X52K銑床 銑夾具 銑刀 游標卡尺 60 粗銑 粗銑后端面 機加工 二 X52K銑床 銑夾具 銑刀 游標卡尺 70 精銑 精銑后端面 機加工 二 X52K銑床 銑夾具 銑刀 游標卡尺 80 粗銑削 粗銑削頂部面 機加工 二 X52K銑床 銑夾具 銑刀 游標卡尺 90 精銑削 精銑削頂部面 機加工 二 X52K銑床 銑夾具 銑刀 游標卡尺 100 粗鏜 粗鏜前端面 200 250 孔系 機加工 二 T68鏜床 鏜夾具 鏜刀 游標卡尺 110 精鏜 精鏜前端面 200 250 孔系 機加工 二 T68鏜床 鏜夾具 鏜刀 游標卡尺 120 粗鏜 粗鏜后端面 90 78 100 88 200 孔系 機加工 二 T68鏜床 鏜夾具 鏜刀 游標卡尺 130 精鏜 精鏜后端面 100 90 孔系 機加工 二 T68鏜床 鏜夾具 鏜刀 游標卡尺 140 鉆孔攻絲 鉆孔攻絲前端面 5 M12 4 M16 螺紋孔 機加工 二 Z525 專用鉆夾具 莫氏錐柄長刃機 用鉆頭 絲錐 游標卡尺 150 鉆孔攻絲 鉆孔攻絲頂部端面 10 M12螺紋孔 機加工 二 Z525 專用鉆夾具 莫氏錐柄長刃機 用鉆頭 絲錐 游標卡尺 160 鉆 鉆 K向端面 20 孔 機加工 二 Z525 專用鉆夾具 莫氏錐柄長刃機 用鉆頭 絲錐 游標卡尺 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會 簽 日期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 產品型號 零件圖號機械加工工藝過程卡片 產品名稱 箱體 零件名稱 箱體 共 2 頁 第 2 頁 材 料 牌 號 HT200 毛 坯 種 類 鑄件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數 1 每 臺 件 數 1 備 注 工 藝 裝 備 工 時 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內 容 車 間 工 段 設 備 夾具 刀具 量具 準終 單件 170 鉆孔攻絲 鉆孔攻絲底部端面 G3 6 金工 Z525 專用鉆夾具 莫氏錐柄長刃機 用鉆頭 絲錐 游標卡尺 180 去毛刺 190 檢查 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會 簽 日期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 1 開題報告 箱體加工工藝及典型工序夾具設計 1 課題研究的目的和意義 箱體主要零件加工工藝及夾具設計是本人在基本完成大學的學習任務后完 成的一次由理論轉化為實際生產的一個過程 將我在大學期間學習到的東西全 部整合到一起運用到實踐當中去 使本人對自己所學的專業(yè)知識 專業(yè)技能 和專業(yè)所從事的方向有了更深層次的學習與了解 為我以后的工作打下基礎 機械加工工藝主要是實現產品的設計 保證產品質量 節(jié)約能源 降低成本的 重要手段 是企業(yè)進行生產準備 計劃調度 加工操作 生產安全 技術檢測 和健全勞動組織的重要依據 然而夾具在制造系統中也是一個非常重要的組成 部分 好的夾具可以提高勞動生產率 保證和提高加工精度 降低生產成本 還可以擴大機床的使用范圍 而這個箱體主要零件的精度 材料的好壞 加工 的工藝將直接影響到發(fā)動機的使用效率和壽命 所以本次設計要實現產品的設 計 保證產品質量還要在保證產品加工精度的同時提高生產率 節(jié)約成本 2 國內外研究現狀 2 1 國外研究現狀 工業(yè)設計是人類社會發(fā)展和科學技術進步的產物 從英國莫里斯的 工藝 美術運動 到德國的包豪斯設計革命以及美國的廣泛傳播與推廣 工業(yè)設計經 過了醞釀 探索 形成 發(fā)展百余年的歷史滄桑 時至今日 工業(yè)設計已成為 一門獨立的專業(yè)學科 并且有一套完整的研究體系 1980 年國際工業(yè)設計協會理事會 ICSID 給工業(yè)作了明確定義 就批量生 產的工業(yè)產品而言 憑借訓練 技術知識 經驗及視覺感受 而預示材料 結 構 構 造 形態(tài) 色彩 表面加工 裝飾以新的品質和規(guī)格 叫做工業(yè)設計 根據當時的具體情況 工業(yè)設計師應在上述工業(yè)產品全部側面或其中幾個方面 2 進行工作 而且 需要工業(yè)設計師對包裝 宣傳 展示 市場開發(fā)等問題的解決 付出自己的技術知識和經驗以及視覺評價能力時 這也屬于工業(yè)設計的范疇 材料 結構 工藝是產品設計的物質技術基礎 一方面 技術制約著設計 另 一方面 技術也推動著設計 從設計美學的觀點看 技術不僅僅是物質基礎還 具有其本身的 功能 作用 只要善于應用材料的特性 予以相應的結構形式 和適當的加工工藝 就能夠創(chuàng)造出實用 美觀 經濟的產品 即在產品中發(fā)揮 技術潛在的 功能 任 何設計都是時代的產物 它的不同的面貌 不同的特征反映著不同歷史時期 的科學技術水平 技術是產品形態(tài)發(fā)展的先導 新材料 新工藝的出現 必然 給產品帶來 新的結構 新的形態(tài)和新的造型風格 材料 加工工藝 結構 產 品形象有機地聯系在一起的 某個環(huán)節(jié)的變革 便會引起整個機體的變化 2 2 國內研究現狀 改革開放以來 隨著中國與世界的接軌 中國不斷的引進了西方先進的加 工技術 而且隨著世界科技的飛速發(fā)展 數控機床 加工中心 柔性制造單元 柔性制造系統等一系列高端設備得以廣泛的運用 使得我國的加工精度和加工 方法也發(fā)生了革命性的改變 產品更新換代的加快 產品需求的多樣化 是制 造業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn) 特別像箱體主要零件這種不規(guī)則零件就出現了重大問題 現階段箱體主要零件零件加工還打不到自動化加工 它的工藝好需要人工畫線 的方法來保證 而零件的裝夾也是通過人工來完成的 所以現階段我國對箱體 主要零件這種不規(guī)則零件的加工的效率還是比較低的階段 夾具方面人們也從 過去傳統的夾具的裝夾 定位 刀具的引導定位為夾具的裝夾和定位 隨著數 字化加工設備的擴大化 已經將夾具的引導刀具功能完全替代 給今后的夾具 的快速裝夾與定位提出了更高的要求 近年來 機械制造工藝有著飛速的發(fā)展 比如 應用人工智能選擇零件的 工藝規(guī)程 因為特種加工的微觀物理過程非常復雜 往往涉及電磁場 熱力學 流體力學 電化學等諸多領域 其加工機理的理論研究極其困難 通常很難用簡 單的解析式來表達 近年來 雖然各國學者采用各種理論對不同的特種加工技 術進行了深入的研究 并取得了卓越的理論成就 但離定量的實際應用尚有一 定的距離 然而采用每一種特種加工方法所獲得的加工精度和表面 質量與加工 3 條件參數間都有其規(guī)律 因此 目前常采用研究傳統切削加工機理的實驗統計 方 法來了解特種加工的工藝規(guī)律 以便實際應用 但還缺乏系統性 受其限制 目前特種加工 的工藝參數只能憑經驗選取 還難以實現最優(yōu)化和自動化 例如 電火花成形電極的沉入式 加工工藝 它在占電火花成形機床總數 95 以上的非 數控電火花成形加工機床和較大尺寸的模具型腔加工中得到廣泛應用 雖然已 有學者對其 CAD CAPP 和 CAM 原理開展了一些研究 并取得了一些成果 但由 于工藝數據的缺乏 仍未有成熟的商品化的 CAD CAM 系統問世 通常 只能采用 手工的方法或部分借助于 CAD 造型 部分生成復雜電極的三維型面數據 隨著 模糊 數學 神經元網絡及專家系統等多種人工智能技術的成熟發(fā)展 人們開始 嘗試利用這一技術 來建立加工效果和加工條件之間的定量化的精度 效率 經 濟性等實驗模型 并得到了初步 的成果 因此 通過實驗建模 將典型加工實 例和加工經驗作為知識存儲起來 建立描述特 種加工工藝規(guī)律的可擴展性開放 系統的條件已經成熟 并為進一步開展特種加工加工工藝過程的計算機模擬 應用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程和虛擬加工奠定基礎 同時 在機械加工過程中 夾具占有非常重要的地位 它可靠地保證了工 件的加工精度 提高了加工效率 減輕了勞動的強度 夾具的設計過程中 應 深入生產實際 對工件的圖紙 工藝文件 生產綱領等分析 精心調查研究 吸取國內外的先進技術 制訂出合理的設計方案 我們都知道減少停工檢修期是提高生產力 使生產能力利用系數最大化的一項 重要因素 然而零件加工過程中的精確定位和裝夾的重復精度也是改進效率和 質量的關鍵 譬如柔性加工中心的產生就是為了減少產品循環(huán)周期 目前中國制造業(yè)發(fā)展迅猛 以前的我國制造業(yè)普遍使用剛性專機加工各種各樣 的零部件 導致改型和生產個零部件周期較長 隨著我國制造業(yè)發(fā)展和各種各 種零件的需求與日俱增 加工設備和工藝也向著柔性化的方向轉變 加工裝備 的柔性概念和需求主要體現在對設備快速性和適應性的需求上 因此制造商不 得不尋求柔性和產量之間的最佳組合 當然 在滿足了柔性的條件下 也有著 不同的解決方案 如 模塊化 可變換化 可重新配置化 在線兼容性等 不 論采用哪種方案 使用高性能的液壓夾具都顯得尤為重要 現在 柔性專機 可重新配置的機床及專用加工中心的組合應用 使得發(fā)動機零件的加工變得越 4 來越柔性化 具體情況取決于每個加工項目的產量配額 使用液壓夾具的主要優(yōu)勢是能節(jié)省夾緊和松卸工件時所花的大量的時間 有關 統計資料表明液壓夾緊相比機械夾緊節(jié)省 90 95 的時間 縮小了生產循環(huán)周 期 從而增加了產量也就意味著降低了成本 當加工一長型鋁合金零件時 刀具通過時旋轉油缸可快速讓開 刀具通過后可 快速復位 液壓夾具系統的第二項重要特點是可實現非常高的定位精度 關鍵 在于夾緊力在定位和夾緊過程中保持恒定不變 從而確保了同一道工序下的加 工質量一致性 由于變形造成的廢品率將會微乎其微 夾具是機械加工不可缺少的部件 在機床技術向高速 高效 精密 復合 智 能 環(huán)保方向發(fā)展的帶動下 夾具技術正朝著高精 高效 模塊 組合 通用 經濟的方向發(fā)展 3 設計思路 通過網絡 期刊 教材 廠家資料及國內外相關文獻查閱 根據要求完成 對箱體主要零件加工工藝和夾具設計系統設計 完成設計圖紙的繪制并進行相 關校核工作 完成設計說明書的編寫 箱體主要零件加工工藝 1 制訂箱體主要零件加工工藝規(guī)程 關鍵是工序的劃分和定位基準的 選擇 在設計開始的過程中 我們必須要認真分析零件圖 了解其箱體主要零 件零件的結構特點和相關的技術要求 對箱體主要零件零件的每一個細節(jié) 都 應仔細的分析 如箱體主要零件加工表面的平行度 粗糙度 垂直度 特別是 要注意箱體主要零件零件各孔系自身精度 同箱體主要零件度 圓度 粗糙度 等 和它們的相互位置精度 箱體主要零件線之間的平行度 垂直度以及箱體 主要零件線與平面之間的平行度 垂直度等要求 箱體主要零件零件的尺寸是 整個零件加工的關鍵 必須弄清箱體主要零件零件的每一個尺寸 繪制零件圖 是一個重點 同時因為箱體主要零件零件比較復雜 所以也是一個難點 我們采 用 autoCAD 軟件繪制零件圖 一方面增加我們對零件的了解認識 另一方面增 加我們對 autoCAD 軟件的熟悉 工序的劃分 5 確定加工順序和工序內容 安排工序的集中和分散程度 劃分工序階段 這項工作與生產綱領有密切關系 具體可以根據生產類型 零件的結構特點 技術要求和機床設備等 生產條件確定工藝過程的工序次數 如批量小時可采 用在通用機床上工序集中原則 批量大時即可按工序分散原則 組織流水線生 產 也可利用高生產率的通用設備 按工序集中原則組織生產 2 夾具設計可能遇到的問題 工件定位是否正確 定位精度是否滿足要求 工件夾緊牢固是否可靠等等 工件在夾具中的定位精度 主要與定位基準是否與工序基準重合 定位基 準與定位元件的配合狀況等因素有關 可提高夾具的制造精度 減少配合間隙 就能提高夾具在機床上的定位精度 夾具中出現過定位時 可通過撤消多余定 位元件 使多余定位元件失去限制重復自由度的能力 增加過定位元件與定位 基準的配合間隙等辦法來解決 夾緊必須可靠 但夾緊力不可過大 以免工件或夾具產生過大變形 可采 用多點夾緊或在工件鋼性薄弱部位安放適當的輔助支撐 夾具的設計必須要保 證夾具的定位準確和機構合理 考慮夾具的定位誤差和安裝誤差 我們將通過對 工件與夾具的認真分析 結合一些夾具的具體設計事例 查閱相關的夾具設計資料 聯 系在工廠看到的一些箱體主要零件零件加工的夾具來解決這些問題 上述即為遇到困難的解決措施 3 本課題擬采用的研究手段 途徑 和可行性分析 根據不同的研究對象擬采用不同的研究手段 途徑 本課題包括兩方面內 容 箱體主要零件加工工藝的設計和夾具設計 制定工藝規(guī)程的研究途徑和可行性分析 毛坯的選擇 根據生產綱領和零件結構選擇毛坯 毛坯的類型一般在零件圖上已有規(guī)定 對于鑄件和鍛件應了解其分模面 澆口 冒口位置和拔模率 以便在選擇定位 基準和計算加工余量時有所考慮 如果毛坯是棒料或型材 則按其標準確定尺 寸規(guī)格 并決定每批加工件數 6 毛坯的種類和其質量對機械加工的質量有密切的關系 同時對提高勞動生 產率 節(jié)約材料 降低成本有很大的影響 擬訂工藝路線 表示零件的加工順序及加工方法 分出工序 安裝或工位及工步等 并選 擇各工序所使用的機床型號 刀具 夾具及量具等 擬訂工藝路線從實際出發(fā) 理論聯系實際和工人結合起來 常常需要提出幾個方案 進行分析比較后再確 定 計算切削用量 加工余量及工時定額 查閱 切削用量手冊 等資料并進行計算確定 目前 對單件小批量生產 不規(guī)定切削用量 而是由操作工人根據經驗自行選定 但對于自動線和流水線 為保證生產的節(jié)拍 必須規(guī)定切削用量 并不能隨意改變 計算加工余量 工 序尺寸及公差是要控制各工序的加工質量以保證最終加工質量 工時定額一般 按各工廠的實際經驗積累起來的統計資料來估算 隨著生產的發(fā)展 工藝的改 進 新工藝 新技術的不斷出現 工時定額應進行相應的修改 對機械加工工藝規(guī)程基本要求可歸結為質量 生產率和經濟性 雖然有時 互相矛盾 但只要把它們處理好 就會成為一個統一體 在三個要求中 質量 是首要的 質量表現在機械產品的各項技術性能指標 質量不能保證 根本談 不上數量 質量和生產率之間是密切聯系的 在保證質量的前提下 應該不斷 地最大限度地提高生產率 滿足生產量的要求 如果兩者矛盾 則生產率要服 從于質量 應在保證質量的前提下解決生產率問題 在保證質量的前提下 應 盡可能的節(jié)約耗費 減少投資 降低制造成本 這就是經濟性 因此 箱體主要零件的工藝規(guī)程研究途徑應該體現質量 生產率和經濟性 的統一 達到經濟合理及可行的最優(yōu)方案 夾具設計的研究途徑和可行性分析 箱體主要零件 銑 鉆等工序使用的專用夾具 此類夾具的特點是針對性 強 結構緊湊 操作簡便 生產率高 夾具設計最關鍵是要求對工件定位正確 且滿足定位精度要求 為了解決 此問題 首先得了解影響定位精度的因素 然后采取措施解決具體的問題 如 定位基準與定位元件的配合狀況和影響定位精度 那么可以提高夾具的制造精 度 減小配合間隙就能提高夾具在機床上的定位精度 7 除此之外 選擇夾具的類型與結構型式必須與零件生產批量大小相適應 夾具結構與零部件應具有足夠的剛度和強度 從而保證夾具操作方便 夾緊可 靠 使用安全 并有合理的裝卸空間 課題研究的主要方法 1 搜集資料 了解并掌握箱體主要零件加工工藝結構和工作原理 2 確定設計大體思路 撰寫開題報告 要求完成具體的設計內容及計算 3 根據設計任務書的要求 熟悉相關軟件 AutoCAD 確定設計方法及 設計要點 按要求完成完整的設計計劃及預期達到的結果 進行相關 設計及計算 4 對所設計夾具設計相關校核 準備相關資料 5 對設計說明書初稿進行相關格式修改 對設計圖紙并進行修改 研究過程中的主要問題和解決的方法 4 工作進度與安排 2 15 3 15 理解和消化課題內容 完成課題的調研 開題報告 翻譯 文獻綜 的撰寫等 3 16 4 01 完成箱體主要零件的工藝工裝設計與優(yōu)化方案 4 02 4 15 完成箱體主要零件的工藝工裝設計與優(yōu)化參數計算 4 16 4 20 完成箱體主要零件的工藝工裝設計與優(yōu)化各元件設計 4 21 5 15 箱體主要零件的工藝工裝裝配圖和主要零件圖設計 5 16 5 31 完成論文的撰寫和答辯準備工作 8 參考文獻 1 于勇 我國機械制造技術的現狀及發(fā)展方向 J 山西焦煤科技 2010 S1 75 76 2 應雷 淺談我國機械制造業(yè)的困境和發(fā)展戰(zhàn)略對策 J 科技資訊 2010 27 112 3 侯志楠 淺析機械制造技術的發(fā)展歷程 現狀及趨勢 J 2010 20 4 濮良貴 紀名剛 機械設計 M 高等教育出版社 2006 5 黎震 朱江峰 先進制造技術 M 北京理工大學出版 2009 6 鄭修本 機械制造工藝學 M 北京 機械工業(yè)出版社 2007 7 徐鴻本 機床夾具設計手冊 M 遼寧 遼寧科學技術出版社 2004 8 聞邦椿 機械設計手冊 第 5 版 第 1 卷 機械工業(yè)出版社 2010 9 張捷 機械制造技術基礎 M 西南交通大學出版社 2006 10 盧秉桓 機械制造基礎 M 北京 機械工業(yè)出版社 2008 11 王先逵 機械制造工藝學 M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 12 Handbook of Machine Tools Manfred weck J 2005 13 Boyes W E Jigs and Fixture America SME J 2006