3217 內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計

3217 內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計,內齒圈,成組,數控,加工,工藝,及其,鉆床,夾具,設計 附件 4：畢業(yè)設計 （ 論文 ）題 目 齒輪聯軸節(jié)組零件成組數控加工工藝設計 專 業(yè) 機械設計制造及自動化班 級 學 生 指導教師 2007 年任務書填寫要求1．畢業(yè)設計（論文）任務書由指導教師根據各課題的具體情況填寫，經學生所在專業(yè)的負責人審查、學院（系）領導簽字后生效。此任務書應在畢業(yè)設計（論文）開始前一周內填好并發(fā)給學生；2．任務書內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼；3．任務書內填寫的內容，必須和學生畢業(yè)設計（論文）完成的情況相一致，若有變更，應當經過所在專業(yè)及學院（系）主管領導審批后方可重新填寫；4．任務書內有關“學院（系） ”、 “專業(yè)”等名稱的填寫，應寫中文全稱，不能寫數字代碼。學生的“學號”要寫全號（如 0201140102,為 10 位數），不能只寫最后 2 位或 1 位數字；5．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標 GB/T 7408—94《數據元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數字書寫。如“2004 年 3 月 15 日”或“2004-03-15” 。6．畢業(yè)設計任務書、畢業(yè)論文及其它相關的報告書，要求一律用 16K紙書寫或打印。畢－1系 機械工程及自動化 系 主 任 批準日期 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 任 務 書機械工程及自動化 系 機械設計制造及自動化 專業(yè) 班 學生 一、畢業(yè)設計(論文) 課題 齒輪聯軸節(jié)組零件成組數控加工工藝設計 二、畢業(yè)設計(論文) 工作自 2007 年 3 月 17 日起至 2007 年 6 月 26 日止三、畢業(yè)設計(論文) 進行地點 四、畢業(yè)設計(論文) 的內容要求 本設計是對 8 個不同型號的齒輪聯軸節(jié)采用成組技術分組，再進行零件成組工藝過程，工序設計，以及成組鉆床夾具的設計，和鉆床數控加工宏程序設計。設計內容及主要要求如下：1.調研，查閱資料，確定初步方案。通過上網和圖書館去了解成組數控加工技術的現狀，國內外的發(fā)展趨勢，并完成文獻綜述和開題報告2.成組工藝過程和工序設計。編寫工藝過程卡，工序卡一套3.鉆床成組夾具設計。包括：選用定位基準和夾緊方法；夾具在機床上位置的確定；夾具結構設計以及精度計算；繪制夾具裝配圖 1 張 A0；夾具零件圖 1 張 A04.數控加工宏程序設計。編寫鉆削工序數控加工宏程序。5. 閱讀 15 篇相關文獻資料，至少 3 篇外文資料；翻譯英文資料 2000 字以上撰寫文件綜述 1 份，4000 字以上；開題報告 1 份；；完成畢業(yè)設計說明書 15000 字以上。畢－1五.參考書目：[1].林文煥，陳本雨主編 ， 《機床夾具設計》 ，國防工業(yè)出版社， 1987 年[2].許香惠，蔡建國主編， 《成組技術》 ，機械工業(yè)出版社， 1986 年[3].武漢華中數控股份公司主編， 《HNC-21M 世紀星銑削數控裝置編程說明書》2006年[4].華中科技大學國家數控系統(tǒng)工程技術研究中心主編， 《 世紀星車床數控系統(tǒng) HNC-21/22T 編程說明書》 ，2006 年[5]. 陳玉琨等編著, 《實用成組技術》 ，機械工業(yè)出版社 , 1992負責指導教師 指 導 教 師 接受設計論文任務開始執(zhí)行日期 學生簽名 畢－2評 閱 人 評 語 和 評 分 意 見學生姓名 評閱人 年 月 日畢－3指 導 教 師 評 語 和 評 分 意 見學生姓名 指導教師 年 月 日畢－4畢 業(yè) 設 計（論 文）答辯 考 核對 班 學生 所完成的課題為 的畢業(yè)設計(論文)，根據指導教師、評閱人的意見，經答辯考核，提出如下評語：并綜合評定該生畢業(yè)設計(論文 )成績?yōu)? 。答辯委員會(答辯組)：主席(組長) 委員(組員) 年 月 日 附件 7：畢業(yè)設計 （ 論文 ）開 題 報 告題 目 齒輪聯軸節(jié)組零件成組數控加工工藝設計專 業(yè) 機械設計制造及其自動化班 級 學 生 指導教師 12007 年一、 畢業(yè)設計(論文) 課題來源、類型本課題來源于。屬于成組加工工藝和數控編程設計，類型為工藝設計。 二、選題的目的及意義 選題的目的是為了讓學生在畢業(yè)之前感受一定的工作的氣氛，以后好盡快的適應自己的工作；其次讓學生了解成組技術和數控加工的發(fā)展狀況和前景，對這個行業(yè)有一定的理解；培養(yǎng)大家如何編寫一套加工工藝的能力；并且培養(yǎng)學生如何準確的運用手冊，標準，規(guī)范。最重要的是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識，結合實際獨立完成課題的能力，另外對學生的知識面，掌握知識的深度，運用理論結合實際去處理問題的能力，計算機運用水平以及自己的手工繪圖能力進行考核，提高學生能夠掌握查閱文獻檢索，調研統(tǒng)計分析的基本方法，提高學生閱讀外文書刊和進行科學研究的能力。 三、本課題在國內外的研究狀況及發(fā)展趨勢成組數控技術從 50 年代提出到如今已經歷了近 50 年的發(fā)展和應用。成組數控技術作為一門綜合性的生產技術科學是成組技術,計算機輔助設計、計算機輔助工藝過程設計、計算機輔助制造（ CAM ）和柔性制造系統(tǒng)等方面的技術基礎。我國早在 60 年代初就在紡織機械、飛機、機床及工程機械等機械制造業(yè)中推廣應用成組技術，并初見成效。原機械部設計研究院負責組織研制的全國機械零件分類編碼系統(tǒng) JLBMI ，它將對我國推廣應用成組數控技術起到積極推進作用。近幾年來，一些工廠實踐經驗表明，應用成組技術的經濟效益是十分顯著的。我國不少高等工業(yè)院校結合教學和科研工作，在成組數控技術基本理論及其應用方面，如零件分類編碼系統(tǒng)、零件分類成組方法和計算機輔助編碼、分類、工藝設計、零件設計、生產管理的軟件系統(tǒng)等方面都開展了許多研究工作，并取得了不少成果。但和國外存在著很大的差距。它朝著2以下 3 方面發(fā)展： 1.成組夾具設計方向；2.數控加工宏程序高功能性方向；3.加工工藝工序設計方面；四、 本課題主要研究內容本課題主要研究內容是成組技術的運用，以及成組工藝的設計，以及成 組加工工序的編寫，以及成組夾具的設計，以及數控加工宏程序的編寫。 采用德國OPITZ 編碼系統(tǒng)把零件編碼分類，設計成組夾具，采用成組技術的多品種小批量產品工藝編碼編寫工藝工序，用戶宏程序實現編程成組加工。五、 完成論文的條件和擬采用的研究手段（途徑）條件：電子閱覽室數據庫，2 張銀川機床零件圖，圖書館藏書，期刊雜志，其他圖書館。方法：主要是運用各種方面得來的知識完善自己的思路，最后完成畢業(yè)設計。措施：1.通過各種渠道搜集更多的資料不斷充實論文論題的支持點。2.定時與指導老師就論文的各方面情況進行交流，不斷的改進論文中的不足，完善其論據。六、本課題進度安排、各階段預期達到的目標：第 1 階段（3.17-4.10）：查好所需資料，確定初 步方案； 第 2 階段(4.11-5.15) ：零件編碼分類，工序工藝過程編制； 第 3 階段(5.16-6.12) ：設計成組夾具，繪制成組夾具圖； 3第 4 階段(6.13-6.19) ：數控加工宏程序的編制； 第 5 階段(6.20-6.26) ：寫論文，準備答辯； 第 6 階段(6.26-7.1) ：答辯； 七 、 指 導 教 師 意 見對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測：指導教師： 八、所 在 專 業(yè) 審 查 意 見負責人： 成組數控技術的發(fā)展成組數控技術從 50 年代提出到如今已經歷了近 50 年的發(fā)展和應用。成組數控技術作為一門綜合性的生產技術科學是計算機輔助設計、計算機輔助工藝過程設計、計算機輔助制造（ CAM ）和柔性制造系統(tǒng)等方面的技術基礎。我國早在 60 年代初就在紡織機械、飛機、機床及工程機械等機械制造業(yè)中推廣應用成組技術，并初見成效。原機械部設計研究院負責組織研制的全國機械零件分類編碼系統(tǒng) JLBMI ，它將對我國推廣應用成組數控技術起到積極推進作用。近幾年來，一些工廠實踐經驗表明，應用成組技術的經濟效益是十分顯著的。我國不少高等工業(yè)院校結合教學和科研工作，在成組數控技術基本理論及其應用方面，如零件分類編碼系統(tǒng)、零件分類成組方法和計算機輔助編碼、分類、工藝設計、零件設計、生產管理的軟件系統(tǒng)等方面都開展了許多研究工作，并取得了不少成果?？梢韵嘈?，隨著應用推廣和科研工作的持續(xù)開展，成組數控技術對提高我國機械工業(yè)的制造技術生產管理水平將日益發(fā)揮其重要的作用。 （引用[2]） 。成組數控技術的發(fā)展方向：(1) 國家和地方政府的科技資助政策在發(fā)生重大變化:更強調公共財政支持公共的服務平臺,例如江蘇正在建立高校 -企業(yè)共建的工程中心,如紡織機是知識創(chuàng)新平臺中的重要內容. 成組技術可以幫助知識的條理化和編碼化機械工程中心等. (2) 國家在建立各種知識創(chuàng)新平臺,支持企業(yè)的創(chuàng)新. （引用[3] ）.用成組數控技術原理指導企業(yè)產品的設計,替代傳統(tǒng)的設計方法,是企業(yè)改善設計質量、提高設計效率的一個重要手段。統(tǒng)計表明,當設計開發(fā)一種新產品時,往往有 80 % 以上的零件設計可以參考借鑒或直接引用原有的產品圖紙,而對車床產品設計而言,可重復利用和借鑒的零部件就更多。成組數控技術要求在新產品設計中盡量采用已有產品的零件,減少零件形狀、零件上的功能要素以及尺寸的離散性,要求各種產品間的零件盡可能相似,盡可能重復使用,不僅在同系列產品之間如此,在不同系列產品之間也盡可能如此。如在研制開發(fā)普通臺式車床時,對不同系列、不同規(guī)格的臺式車床,其床身、床鞍、刀架、尾架、主軸箱、進給箱、溜板箱等根據需要設計成不同的模塊供設計人員根據客戶需要進行拼裝,不同模塊中所用零部件盡可能相近或相似。可以這樣說,設計者的任務不是創(chuàng)造新零件,而是盡量用現有零件拼裝新產品。設計人員在設計產品時按先檢索后設計的順序,充分利用庫內的設計資料,檢索現有零件,盡量減少新設計的工作量,在合理繼承的基礎上,進行創(chuàng)新。將成組數控技術應用于產品設計方面,可減少產品中相似零件的數目,消除重復設計零件,減少設計建模及繪圖工作,利用零件的分類編碼系統(tǒng)檢索出同樣功能的零件,識別代用件等等。 （引用[1]）成組數控工藝設計數控加工的基本特點對所加工的零件進行工藝分析,擬訂工藝方案,選擇合適的夾具、刀具,確定切削用量。一些在普通機床的加工工藝中任何數控加工,在編制數控加工工藝和程序之前,都要不必考慮的問題,如工序內工步的安排、零點設置、對刀點。毛坯的制作沖裁模,一般要經過鍛造進行毛坯操作,碳素工具鋼一般鍛造性能良好,鍛造過程中對表面脫碳要嚴加注意,加熱時間要盡量縮短,其次要嚴格控制鍛壓比,一般要大于 4, 鍛造后,空氣冷卻。始鍛 1 200 ℃,終鍛 800 ℃。熱處理工藝：鍛造后為了給后序的加工、最終熱處理工序作好準備,應消除鍛件內的應力,改善組織,并使其具有合適的硬度和穩(wěn)定細小的組織,以利于機械加工。因此鍛件要在毛壞狀態(tài)下進行預先熱處理。T10A 碳素工具鋼,一般采取球化退火,使?jié)B碳體成球狀均勻分布,若鍛件沿晶界出現網狀碳化物時,則先進行正火處理,消除網狀碳化物,然后進行球化退火。通常采用球化退火,以獲得鐵素體機體上分布的細小均勻的粒狀碳化物組織。淬火(1) 淬火溫度 T10A 淬透性低。需要用水冷卻,容易產生變形和淬裂,另外碳素工具鋼對過熱敏感,晶粒容易長大,其淬火溫度一般是在碳化物與奧氏體共存的兩相區(qū)內,這是由于碳化物的存在不僅可以阻止奧氏體的長大,使碳素工具鋼保持較小晶粒,從而能在高硬度條件下保證具有一定的韌性;而且剩余碳化物的存在也有利于模具耐磨性的提高。為防止過熱,選取最低的淬火加熱溫度(760～780 ℃ ),是獲得最好機械性能的關鍵,為防止淬火開裂,必須在淬火方法上實現均勻冷卻[1] 。(2) 加熱、保溫時間的由于加熱時間與模具的材質、工件大小有關。升溫時間因工件大小而異,保溫時間依材質而不同,加熱時間不可取一定值,加熱時間的長短直接影響模具的組織性能。為保證 T10A 冷作模具基體奧氏體化,碳化物溶解 ,必須有一定保溫時間,保溫時間本公司采用 15～25 min 。公式： 升溫時間= f( 模具工件尺寸 ,30 min/ 25 mm) 保溫時間= f (鋼材材質) (SK 工具鋼 10～15 min, 該公司采用15～25 min) SK 鋼材加熱時間= 保溫時間+ 升溫時間T10A 冷作模具加熱時間=30 min/25 mm+15 ～20 (引用[10])數控加工工藝的主要內容：1.選擇數控機床：考慮各數控機床的附件種類、行程范圍、承重等因素,根據需要加工的工件,來選擇適當的機床。(引用[12])2. 選擇適合在數控機床上加工的工序內容一般的,對于難測量、難控制尺寸的非敞開內腔;尺寸精給系統(tǒng)反向間隙對加工精度的影響。同一把刀能加工的內容應該連續(xù)加工,盡量減少諸如換刀、轉位等輔助工作時間, 提高加工效率。(引用[13])3. 數學處理。編程前,根據零件的幾何特征,在建立的工件坐標系上,計算出刀具的運動軌跡。對于形狀比較簡單的零件(如直線和圓弧組成的零件),只需計算出幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心、兩個幾何元素的交點或切點的坐標值等。度、位置精度高、更換機床難以保證的部位;鏡像對稱的加工降低加工成統(tǒng)規(guī)定的指定代碼、程序段格式,來編寫零件程序清單。4.通過傳輸介質,將程序輸入機床。 (引用[9])5. 程序校驗與首件試切。表面等,考慮在數控機床加工。此外,考慮到數控機床的工時費用高等因素,為提高數控機床的工作效率不考慮數控機床。 (引用[9])6. 分析加工零件的圖紙:普通機床能滿足圖紙要求的本,當程序被驗證準確無誤之后,存檔。編寫零件程序清單:加工路線和工藝參數確定以后 ,根據各機床所用數控系明確加工內容及技術要求,確定加工方案,制定數控加工路線分析零件的變形情況、加工余量以及圖紙中各加工表面的尺寸精度、幾何形狀精度、相線位置度、表面粗糙度等要求;設計數控加工的工序劃分、機床附件和刀具的選擇、夾具的定位與安裝、切削用量的確定、安排走刀路線等等。 (引用[9])7. 編制、調整數控加工工序的程序:數控機床程序編制的方法有兩種: 即手工編程和自動編程。手工編程由人工完成零件圖樣分析、工藝處理、數值計算、書寫程序清單直到程序的輸入和檢驗。適用于點位加工或幾何形狀不太復雜的零件,缺點是非常費時,且編制復雜零件時,容易出錯。自動編程又分為 APT 編程和 CAD/ CAM 編程:前者使用計算機或編程機,完成零件程序的編制過程,對于復雜的零件很方便。后者則利用 CAD/ CAM 軟件, 實現造型及圖象自動編程。如Master CAM 、UG 、Pro-E 等。 (引用[15]) (引用[8])8. 數控機床編程的步驟:根據使用的刀具確定合理的走刀路線,選擇適當的切削用量。同時還應發(fā)揮數控系統(tǒng)的功能和數控機床本身的特點,正確選擇對刀點,尤其是輪廓精加工時的切入、切出方式、刀具的補償等,在滿足圖紙精度要求的前題下,尋求最短加工路線(包括切削路線和空走刀路線),同時避免機械進零件.圖紙的數學處理:零件圖紙的數學處理主要是計算零件加工軌跡的尺寸 , 即計算零件加工輪廓的基點和節(jié)點的坐標,或刀具中心輪廓的基點和節(jié)點的坐標,以便編制加工程序。 (引用[6]) (引用[15])9 基點坐標的計算:一般數控機床只有直線和圓弧插補功能。對于由直線和圓弧組成的平面輪廓,編程時數值計算的主要任務是求各基點的坐標。(1) 基點的含義構成零件輪廓的不同幾何素線的交點或切點稱為基點?；c可以直接作為其運動軌跡的起點和終點。(2) 直接計算的內容根據程序編制的要求,基點直接計算的內容有:每條運動軌跡的起點和終點在選定坐標系中的坐標 ,圓弧運動軌跡的圓心坐標值。基點直接計算的方法比較簡單,一般可根據零件圖樣所給的已知條件用人工完成。即依據零件圖樣上給定的尺寸運用代數、三角、幾何或解析幾何的有關知識,直接計算出數值。在計算時,要注意小數點后的位數要留夠,以保證足夠的精度。 (引用[5]) (引用[8])10. 節(jié)點坐標的計算:對于一些平面輪廓是非圓方程曲線 Y = F(X) , 如漸開線、阿基米德螺線等, 只能用能夠加工的直線和圓弧去逼近它們。這時數值計算的任務就是計算節(jié)點的坐標。(1) 節(jié)點的定義當采用不具備非圓曲線插補功能的數控機床加工非圓曲線輪廓的零件時,在加工程序的編制工作中,常用多個直線段或圓弧去近似代替非圓直線,這稱為擬合處理。擬合線段的交點或切點稱為節(jié)點。(2) 節(jié)點坐標的計算節(jié)點坐標的計算難度和工作量都較大,故常通過計算機完成,必要時也可由人工計算,常用的有直線逼近法(等間距法、等步長法、和等誤差法) 和圓弧逼近法,有人用 AutoCAD 繪圖,然后捕獲坐標點,在精度允許的范圍內,也是一個簡單而有效的方法。 (引用[11])用戶宏程序實現編程零點變換和成組加工隨著科學技術的發(fā)展,機械產品日益趨向于多品種小批量。數控機床因其高生產率、高加工精度、低勞動強度、具有柔性和便于管理等優(yōu)點而應運而生。數控系統(tǒng)功能也越來越完善。就機械加工工藝系統(tǒng)而言,除了機床更新換代加快外,刀具、夾具等也在不斷改變,而且生產加工流程也時時在變。這種生產加工的柔性,不但要求數控程序能便于修改,同時編程周期要短和編程費用要低。為了編制出高效而實用的數控程序,經過長期編程實踐的摸索,深切體會到利用數控系統(tǒng)提供的宏指令開發(fā)一些典型實用的宏程序,是一條非常有效的途徑所謂的編程零點是指根據加工零件圖樣選定的編制程序的原點,即編程坐標系的原點。在實際工中,我們還應確定編程零點在機床坐標系中的位置坐標,也就是要進行編程零點變換。而機床數控系統(tǒng)所能提供的只有 G54～G57 四個編程零點,這對于四面或五面加工的零件來說,常常不夠用。如以前在鏜銑加工中心上進行四面或五面減速器箱體的數控加工時,就發(fā)現因編程零點設置不足,導致編程時數值計算復雜,這樣一旦刀具和夾具調整后,將使程序修改時間過長,影響了生產的順利進行。針對這一現狀,設計了用于多編程零點變換的宏程序。借助該宏程序,能隨意方便地設定編程零點,且因能將尺寸計算由三維空間轉化為兩維空間,而且所設定的編程零點可多次被調用,不僅能使程序的長度縮短一半以上,又使程序可讀性強,在生產現場修改方便,因而得到了很好的應用。還有一種軸類零件———蝸桿,其結構具有成組相似的特征,在車削工序中,主要結構尺寸有十種變型。針對這樣的軸類零件,利用數控系統(tǒng)宏指令功能,采用數據可靈活多變的參數形式,按照工序中所采用刀具先后順序的不同,將整個工序劃分成前后相連的若干工步子程序;對于變型尺寸, 則設計了專門子程序完成平行工步子程序之間的轉換。這樣,整個蝸桿組車削加工的數控程序能形成一個自動成組查表程序。機床操作者只要在主程序運行之前輸入變型號,程序即按預定流程自動完成該組蝸桿零件的整個車削工序。采用這樣的成組加工程序,近兩年使用表明,它不但可以大大減少程序存儲空間,還能將調用程序出錯率減少到最低限度。 (引用[15])基于成組技術的多品種小批量產品工藝編碼規(guī)則研究在分析某類產品制造工藝及生產組織現狀的基礎上,基于成組技術開發(fā)了產品零部件的工藝編碼規(guī)則體系,從而為該類產品制造工藝數據庫的開發(fā)以及工藝數據的快速獲取、共享和重用創(chuàng)造了條件. 制造技術的進步和人們消費觀念的變化使得產品個性化、差異化、多樣化和特色需求的趨勢越來越明顯,大批量生產的產品越來越少. 與普通產品相比,某些產品更具有結構復雜、零部件眾多、加工及裝配工藝精度要求高、批量小等顯著特征,也對工藝規(guī)劃的制定、生產組織和作業(yè)排程等提出了嚴峻挑戰(zhàn). 在新品開發(fā)及制定工藝規(guī)劃時,若利用分類成組技術,可以充分、快速、自動和有效地利用已有類似件的工藝信息,大大地加快新品開發(fā)的速度,也有利于形成標準化制造工藝庫,有效地提高產品設計和制造工藝的標準化水平,縮短新品生產準備周期, 降低新品的技術準備費用,保證新品的開發(fā)質量.多品種小批量產品制造工藝及生產組織特點分析：某類產品由機械、材料、控制、電氣、通信、集成電路、微波等多學科緊密集成,具有技術含量高、功能質量嚴格、結構復雜、批量極小、研發(fā)周期短等特殊要求. 根據規(guī)格、性能等的不同,每種類型產品又包括多個產品型號. 這些特點對此類產品的工藝規(guī)劃、生產組織和作業(yè)優(yōu)化等提出了很高要求. 隨著新品研發(fā)任務的加重,產品性能要求的不斷提高,研發(fā)周期越來越短,對產品工藝規(guī)劃和生產組織等的要求將更為苛刻。由于尚未建立關鍵零部件的工藝數據庫及工藝規(guī)則庫,缺乏有效的知識獲取、共享和處理技術,使已有的產品工藝信息難以充分利用,主要表現在:：①多數產品的工藝設計都是從“零”開始,未能有效地繼承相似零件的工藝信息; ②工藝規(guī)程制定主要取決于工藝員的個人素質,具有隨機性和不確定性,影響制造工藝的穩(wěn)定性; ③缺乏將優(yōu)秀的工藝規(guī)程轉變?yōu)闃藴使に嚮蚬に嚹０宓挠行C制 . 上述特點給該類產品的生產組織帶來很大困難,主要表現在: ①產品設計及制造工藝準備工作量極大; ②作業(yè)計劃的制定困難,生產組織管理工作復雜; ③產品開發(fā)周期長,作業(yè)效率低; ④先進設計、制造和管理技術的應用受到限制 . 因此,從提高產品制造工藝規(guī)劃及生產組織的科學性、規(guī)范性和時效性的角度出發(fā),充分挖掘已有技術人員、裝備及工藝信息的潛在價值切實提高產品制造工藝規(guī)劃的水平,是此類產品研發(fā)面臨的重成組技術的核心是零件相似性分析及編碼,它根據功能、結構、材料和制造工藝等的相似性,對產品及其零部件進行分類成組、組建零件族,按照零件族制定加工工藝,從而擴大了生產批量、減少了品種. 從表象上看,成組技術利用零件幾何形狀、尺寸、功能、材料等的相似性. 在表象的背后,則體現了零件在制造工藝、生產組織、作業(yè)管理等方面的相似性. 因此,它能有效地促進企業(yè)生產組織的改進和生產效率的提高,以獲取最佳的經濟效益. 對多品種小批量產品開發(fā)而言,利用成組技術有著非?，F實的價值和意義. 此外,隨著數字化開發(fā)技術的深入應用,產品的數字化信息急劇增加,形成了“海量”數據. 海量數據給信息管理帶來眾多難題,主要包括: ①信息量太大,難以即時、有效地利用; ②信息真?zhèn)蔚谋孀R; ③信息的安全保障; ④信息內容和形式的規(guī)格化處理存在困難. 因此,如何從海量信息中過濾掉無效的信發(fā)現有用的知識,提高信息利用率,成為人們關經驗數據及資料轉變?yōu)橹С中庐a品開發(fā)的有用信息,切實提高新產息、注的研究課題. 如何讓已有的圖紙、品開發(fā)的速度和質量,是值得關注的難題. (引用[14])產品制造工藝編碼規(guī)則的研究編碼規(guī)則是實施成組技術的基礎工作. 20 世紀 60 年代以后,人們先后提出了一些零件分類編碼系統(tǒng),如前德國 OPITZ 系統(tǒng)、日本 KK -3 系統(tǒng)和我國的JLBM -1 系統(tǒng)等 . 上述編碼系統(tǒng)產生的年代較早,現已具有很大的局限性,如未能體現數控加工對成組技術的影響,主要針對軸類、回轉體類零件,涵蓋信息量較少等,難以滿足多品種小批量產品成組生產的需求. 良好的編碼規(guī)則應具備以下條件:能涵蓋企業(yè)主要的產品類型;能描述零件的主要結構及工藝特征信息;便于零件信息的表達、傳輸、儲存和檢索;碼位長度適宜, 含義清晰,具有一定的可擴展性. 根據此類產品及其制造工藝的特點,經相關技術員的多次交流、溝通,確定以下編碼規(guī)則: 碼位長度及字段劃分碼位長度定為 199 位,共分為 10 個字段(1)(2) 第二字段 :毛坯類型碼(第 5 位,共 1 位) ; (3) 第三字段 : 材料類型碼( 第 6 ～7 位, 共 2 位) ; (4) 第四字段 : 加工工藝碼(第 8～12 位,共 5 位) ; (5) 第五字段 :焊接碼(第 13 位,共 1 位) ; (6) 第六字段 :尺寸碼(第 14 位,共 1 位) ; (7) 第七字段 :精度碼(第 15 位,共 1 位) ; (8) 第八字段 :熱處理碼(第 16 位,共 1 位) ; (9) 第九字段 :表面處理碼(第 17 位,共 1 位) ; (10) 第十字段:識別碼(第 18～19 位,共 2 位) . 3. 2 　各字段編碼的基本含義各字段編碼的基本含義如下: (1) 功能結構碼:用于描述當前零件與其所屬部件、產品之間的從屬關系 . 根劇產品的功能、結構及其主要加工特征劃分,如可將機械系統(tǒng)分為傳動系統(tǒng)、鈑金、殼體、冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、拖車等子系統(tǒng), 每個子系統(tǒng)再細分為部件、組件及零件; (2) 毛坯類型碼: 用于描述本次加工中毛坯的基本形式; (3) 材料類型碼:采用兩位聯合編碼. 其中,00～29 表示鋁材、30～59 表示鋼材、60～79 表示銅材、80 ～99 為其它材料(如鐵、鈦、尼龍、聚四氟乙烯、橡膠等) ; (4) 加工工藝代碼:用于描述零件主要及典型的加工工藝過程, 共預設 5 道典型工藝. 編制代碼時, 根據零件的實際加工情況,按先后順序從第 8 位開始依次選擇加工工藝類型; (5) 焊接代碼:用于描述零件主要的焊接工藝類型. 焊接是此類產品零部生產中的典型工藝,該字段體現了雷達產品制造工藝的特點; (6) 尺寸代碼: 用于描述零件的尺寸,以便選擇合適規(guī)格的機床(主要考慮車床及刨銑床) . (7) 精度代碼:用于描述零件最終的加工精度要求; (8) 熱處理代碼: 用于描述零件主要的(或最終的) 熱處理工藝類型; (9) 表面處理代碼:用于描述零件第一次出現的(或最重要的) 表面處理類型; (10) 識別代碼: 用于描述與前 17 位代碼完全相同的同系列類似件的序列號. 編碼規(guī)則的制定為此類產品制造工藝庫的開發(fā)和制造工藝的繼承、優(yōu)化創(chuàng)造基本條件后續(xù)工作包括:以分類編碼為基礎,開發(fā)此類產品工藝模板庫 ,完成典型及關鍵零部件的成組工藝編碼,建立產品工藝數據倉庫;實現零部件工藝編碼與相關文檔信息的鏈接,利用知識發(fā)現及數據挖掘技術,實現對產品工藝數據倉庫中工藝數據、技術和知識的有效管理、共享、繼承與重用,以提高該類產品工藝規(guī)劃制定的速度、質量及效率. (引用[7])畢業(yè)設計主要內容本設計主要任務是對 8 個不同型號的齒輪聯軸節(jié)采用成組技術分組，再進行零件成組工藝過程，工序設計，以及鉆床夾具的設計，和鉆床數控加工宏程序設計。設計主要要求如下：1.調研，查閱資料。通過上網和圖書館去了解成組數控加工技術的現狀，國內外的發(fā)展趨勢。并完成文獻綜敘和開題報告2.工藝過程和工序設計。編寫工藝過程卡，工序卡一套3.夾具的設計。包括：選用定位基準和夾緊方法；夾具在機床上位置的確定；夾具結構設計以及精度計算；繪制夾具裝配圖 1 張，采用 A0 紙；夾具零件圖 1 張，采用 A0 紙4.數控加工宏程序設計。編寫鉆削工序數控加工宏程序。5.要求最后有文件綜述 1 份，4000 字以上；開題報告 1 份；閱讀 15 篇相關文獻資料，至少 3 篇外文資料；翻譯英文資料 2000 字以上；完成畢業(yè)設計說明書 5000 字以上；完成 1 張 A0 夾具設計圖，夾具裝配圖，夾具零件圖。6.擬采取的技術方法：條件：電子閱覽室數據庫，銀川起重機廠零件圖 2 張，圖書館藏書，期刊雜志，其他圖書館。方法：通過自己所查最新資料，采用德國 OPITZ 編碼系統(tǒng)把零件編碼分類，設計成組夾具，采用成組技術的多品種小批量產品工藝編碼編寫工藝工序，用戶宏程序實現編程成組加工。措施：1.通過各種渠道搜集更多的資料不斷充實論文論題的支持點。2.定時與指導老師就論文的各方面情況進行交流，不斷的改進論文中的不足，完善其論據。7.參考文獻：[1]. 姜大志,孫俊蘭.成組技術在產品快速設計系統(tǒng)中的應用[J].第 22 卷第 8 期《機械設計》Vol. 22 ，No. 8. 2005 年 8 月[2].李春杰，肖素梅 .成組技術的發(fā)展[J].西南科技大學制造學院. 2006 年 4 月[3].祁國寧,顧新建 . 21 世紀成組技術的發(fā)展方向初探[J]. 浙江大學現代制造工程研究所,浙江杭州. 1006 -3269(2005)02 -0001 -05. 2005 年 06 月[4]. 楊光薰. 成組技術的發(fā)展有利于推動制造業(yè)的現代化[J]. 北京航空航天大學,北京. 1006 -3269(2005)03 -0001 –03. 2005 年 6 月[5]. 江魁多. 成組技術與數控機床[J]. 《數控天地》2004 年　第 07 期.2004 年 7月[6]. 張　軍. 基于成控編組技術的數程技術研究[J]. 第 4 期《機電元件》Vol125 No14. 2005 年 12 月[7]. 蘇春,許映秋 ,張康,鄭崢. 基于成組技術的多品種小批量產品工藝編碼規(guī)則研究[J]. 東南大學. 1006 -3269(2005)04 -0053 –04. 2005 年 8 月[8]. 潘培道,徐健. 基于數控加工的工藝設計[J]. 2006 年第 4 期《工藝與裝備》. 1001 -2265 (2006) 04 -0085 –04. 2005 年 10 月[9]. 俞慶 ,劉榮昌,陳春明,馬淑英,張　侃. 空間圓柱凸輪的數控加工工藝設計[J]. ， 《機械研究與應用》第 19 卷　第 4 期. 2006 年 5 月[10]. 王凱. 數控加工的工藝設計[J]. 第 25 卷第 8 期《煤　炭　技　術》Vol125 ,No108. 2006 年 4 月[11]. 劉云峰. 數控加工工藝設計淺談[J]. 石家莊金剛內燃機零部件集團有限公司. 《內燃機配件》2006 年第 5 期. 2006 年 5 月[12]. 王志博. 我國成組技術發(fā)展歷程的思考[J]. 北京理工大學. 《工程建設與設計》2001 年第 1 期. 2001 年 1 月[13]. 韓慶瑤 , 趙保亞. 現代成組技術在中的應用與發(fā)展[J].《 機械設計與制造》第 7 期. 2006 年 5 月[14]. 顧京. 葉片檢驗樣板的數控加工工藝設計[J].《機電工程技術》2006 年第35 卷第 10 期機電工程技術切削加工與設備. 2006 年 10 月[15]. 程建明, 王海麗, 邵華 . 用用戶宏程序實現編程零點變換和成組加工第 18 卷第 5 期《機械設計與研究》. 2006 年 5 月. [16]. Su-chun, Hsu Ying-Qiu，group technology-based products in small quantities and more variety Technology research coding rules [J]. Group Technology & Production Modernization 　Vol. 22 ,No. 4 ,2005[17]. Jun zhang，Study on NC Programming Based on Group Technology [J]. ELECTROMECHAN ICAL COMPONENTS Dec12005 Vol125 No14.內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 1 -內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計摘 要成組技術是把相似的問題歸類成組，尋求解決這一組問題相對統(tǒng)一的最優(yōu)方案，以取得所期望的經濟效益。在本次設計中的零件為內齒圈，應用成組技術原理對零件進行分類編碼，結果得到 4 種零件編碼而且編碼相同，所以可以在應用成組技術加工時將其編為一組。編碼相同也就是形狀特征相同，所以可以編制出一套相同的加工工藝組織生產這批零件。在本次的夾具設計中主要設計成組鉆床夾具設計，由于 4 個零件的外型相似可以在此夾具中加工，由于尺寸不同、孔的位置度不一樣，可以通過鉆模和齒輪齒條來調節(jié)左右和上下的位置，用分度臺來保證孔的各個位置。內齒輪的外形加工主要在車床上加工，其精加工在 CK6150 上加工，而且為了方便操作還編制了數控宏程序（數控車的程序） 。通過自己對成組技術的學習及其應用，對這門學科有了深入的了解。在對工藝編制和數控程序的編制、夾具的設計也有了明顯的提高。得出了一些經驗教訓，也都做了粗淺的分析和總結。對以后在工作中也是一次鍛煉的機會。關鍵詞：成組技術，分類編碼，位置度，宏程序內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 2 -Gear group within NC machining and drillingFixture DesignABSTRACTGroup technology is similar to the problem fall into a group seeking solutions to the problems relatively uniform group the best option, to achieve the desired economic results. In the current design of the components within the ring gear, Group Technology Application of the principle components classification coding, Results of four parts coding and coding the same, the application of group technology at its processing classified as a group. Coding is the same as the shape of the same, it can produce the same set of processing production of these parts. In the current design of the fixture design group drilling fixture design, As the four components of similar appearance in this fixture can be processed, due to size, the hole location was not the same, through Jig gear rack and about to regulate the location and the next, with hours of Taiwan to ensure that the various hole locations. Gear appearance in the main processing lathe machining, finishing in CK6150 processing, And to facilitate the operation has produced a NC - (NC procedures).內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 3 -Through their own group to study the technology and its applications, this subject has in-depth understanding. Process for the preparation of the NC program and the establishment of the fixture design also has increased noticeably. Draw some lessons have done a very shallow analysis and summary. Right after the work is also a training opportunity.Keywords : Group technology, Coding, Location, Macro 內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 4 -前 言成組技術是近幾年來國內外機械制造領域內得到迅速發(fā)展的另一種加工方式，通過成組技術的應用可以解決中小批量的零件加工，也是實現各種柔性制造方式并使之獲得最優(yōu)的技術經濟效益的重要學科。本次畢業(yè)設計的題目是內齒輪成組數控加工藝及其鉆床夾具設計，是銀川起重機廠有關齒套類零件的成組數控加工工藝的設計課題的一部分。既然選擇了這個設計的課題，就要知道成組技術的基本原理，理解現代的加工技術和典型的機加工工藝。應用成組技術來解決這個課題，通過編碼分類來編制出形狀相似的零件我為一組，來編制出相近的一套加工工藝，不需要單獨對每個零件去編制工藝，這樣可以降低成本，節(jié)約時間，提高生產效率。在加工中小批量的零件時，采用成組夾具，其夾具的范圍可以針對相似的零件進行設計，這樣減少專用夾具的設計，既省材料，又省時間，范圍也很廣。如本次設計的成組夾具，不僅針對內齒圈上分布的若干個孔進行加工，而且還能加工類似于內齒圈的回轉體。實心的回轉體在本夾具中還能以外圓定位，這樣大大減少了調整時間。在本次設計中有的工序是要在數控機床上加工的，應用成粗技術，編制了成組數控加工程序，此設計的內容及方向對工廠的生產加工是內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 5 -有積極的意義的。在設計中也參考了許多的文獻和資料，并對這些文獻、資料加以學習，應用這些所講的東西并且結合自己所想的、所理解的，編寫了成組技術在本次設計中的應用。成組技術不僅是現有企業(yè)為適應多品種生產進行技術改造的有效手段，也是為實現企業(yè)高度現代化而采用高技術的一個重要基礎 。畢業(yè)設計是綜合運用所學的知識的訓練過程，也是對自我學習能力的檢驗和創(chuàng)新能力、實踐能力及創(chuàng)業(yè)精神的重要環(huán)節(jié)。由于知識水平有限，設計經驗不足，設計中會出現不少錯誤，也誠懇希望老師和同學批評指正。內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 6 -目 錄摘要 ...........................................................1前言 ...........................................................1第一章成組技術簡介 .............................................71-1 成組技術概述 ...............................................71-2 零件分類編碼系統(tǒng)在成組技術中的應用 ........................101-3 零件分類系統(tǒng)實例分析 ......................................13第二章零件的作用和結構工藝性分析及系統(tǒng)編碼組 ..................162-1 零件的工藝性分析 .........................................162-2 應用 OPITZ 編碼系統(tǒng)對零件進行編碼分組 .......................18第三章成組加工工藝設計 ........................................213-1 生產類型的確定 .............................................213-2 毛胚的選擇及零件的加工工藝設計 .............................22第四章成組夾具設計 ............................................324-1 夾具設計 ...................................................324-2 成組夾具設計 ...............................................334-3 成組夾具的設計內容 ........................................344-4 導向裝置 ...................................................38內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 7 -第五章數控加工程序編制 ........................................405-1 數控機床的構成與工作原理 ...................................405-2 數控編程 ...................................................405-3 數控宏程序 .................................................42總結 ..........................................................49參考文獻 ......................................................50第一章 成組技術簡介§1-1成組技術概述1-1．1 成組工藝的概念在現代機械工業(yè)中，多品種、中小批量生產占的比重很大，其特點是，在一個企業(yè)中，產品的品種多，而批量很小。在“批量法則”的主導下，使這類生產性質的企業(yè)，一直沿用著傳統(tǒng)和落后的技術和經營方式，這樣就形成了周期長、效率低、成本高、質量差和經營管理混亂等缺點。為了提高生產率、縮短生產周期和降低成本，逐漸推廣采用成組工藝。所謂成組工藝，就是把結構、形狀和尺寸相似，而加工工藝又相近的不同產品中的零件，規(guī)劃為一組（或一族），并為該組（族）零件制定典型的工藝過程及設計繼承性、可調性的工藝裝備。由于采用成組工藝，擴大了批量，使多品種、中小批量生產的企業(yè)，可以把經濟合理地采用先進工藝方法和高效率的自動化或機械化的工藝裝備。1-1．2 成組技術的基本原理及其經濟效益內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 8 -在機械制造中，小批量生產占較大的比重，各類機器的生產大約70%～80%屬于單件、小批量生產。由于國內外市場競爭日益加劇和科技飛躍發(fā)展，要求產品不斷改進和更新，因此預計多品種、小批量方式的比重今后將有繼續(xù)增長的趨勢。統(tǒng)計資料表明，我們國家的機械工業(yè)亦有此發(fā)展趨勢。我國機械制造業(yè)也正朝著品種逐漸增多，批量逐漸減少的方向發(fā)展，這是適應當前對機械產品需求多樣化的發(fā)展趨勢的?；仡檪鹘y(tǒng)的做法，則是習慣于對每個事物采取孤立的原則和方法去解決相似 或相同的問題。結果，必然導致不必要的多樣化和重復性。例如：相同或相似功能的零部件，或者將其結構設計得完全不同，或者將其工藝編制成截然不同，這就是相同或相似功能零部件的結構和工藝的多樣化；或者不斷重復設計出完全相同的結構，不斷重復編制出完全相同的工藝，這就是相同或相似功能零部件的結構和工藝的重復性。多樣性將導致生產和管理的復雜化，而重復性則是徒然浪費資源。因此，如何擺脫小批量、多品種所造成的困境，而使之獲得接近大批量生產的經濟效益是一個很值得重視的技術問題。為此，近代在組織上、技術上提出了不少措施和辦法，例如，生產專業(yè)化、產品設計的三化（標準化、系列化及通用化）及模塊化數控機床及加工中心的應用等等，這些都取得了一定的效果，但都有局限性。成組技術的科學理論及其實踐表明，它能從根本上解決生產中由于品種多、產量小而帶來的矛盾。成組技術（GT-Group Technology）是一門生產技術科學，研究如何識別和發(fā)掘生產活動中有關事物的相似性，并充分利用它，即把相似的問題歸類成組，尋求解決這一組問題相對統(tǒng)一的最優(yōu)方案，以取內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 9 -得所期望的經濟效益。成組技術應用于機械加工方面，乃是將多種零件按其工藝的相似性分類以形成零件族，把同一零件族中零件分散的小生產量匯集成較大的成組生產量，從而使小批生產能獲得接近于大批生產的經濟效果。根據以上所述，可以把成組技術的原理歸結為：依靠設計標準而有效地保持不同產品之間的結構-工藝繼承性；通過工藝標準化而充分利用零部件之間的結構-工藝相似性。結構-工藝繼承性是設計標準化的前提，結構-工藝相似性則是工藝標準化的基礎。就方法論的角度來看，成組技術不啻是一種雜亂無章事物合理化、系統(tǒng)化、標準化的有效方法。成組技術的基本原理是符合辯證法的，所以它可以作為指導生產的一般方法。實際上，人們很早經來已應用成組技術的哲理指導生產實踐，諸如生產專業(yè)化、零部件標準化等皆可以認為成組技術在機械工業(yè)中的應用?，F代發(fā)展了成組技術已廣泛應用于設計、制造和管理等各個方面，并取得了顯著的效果。成組技術基本原理既然是要求充分認識和利用客觀存在著的有關事物的相似性，所以按一定的相似性標準將有關事物歸類成組是實施成組技術的基礎。目前，將零件分類成組常用的方法有：（1）視檢法；（2）生產流程法；（3）編碼分類法。視檢法是由有生產經驗的人員通過對零件圖紙仔細閱讀和判斷，把具有某些特征屬性的一些零件歸結為一類。它的效果主要取決于個人的生產經驗，多少帶有主觀性和片面性。生產流程法（PFA－Probucfion FIow Anaiysis）是以零件生產流程為依據的。為此，需要有較完整的工藝流程及生產設備明細表等技內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 10 -術文件。通過對零件生產流程的分析，可以把工藝過程相近的，即使用同一組機床進行加工的零件歸結為一類。采用此法分類的正確性是分析方法以及所依據的工廠技術資料有關。雖然，采用此法可以按工藝相似性將零件分類，以形成加工族。按編碼分類法，首先需要將待分類和諸零件進行編碼，即將零件的有關設計、制造等方面的信息轉譯為代碼（代碼可以是數字或數字、字母兼用）。為此，需選用或制定零件分類編碼系統(tǒng)。由于零件有關信息的代碼化，將有助于應用計算機輔助成組技術的實施。具統(tǒng)計成組技術能使產量提高成本降低，同時又使固定資產庫存資金和流動資金統(tǒng)統(tǒng)減少。因此，最終能使投資回收率增大。這就足以證明成組技術的經濟效益十分顯著。在促使企業(yè)生產合理化和現代化的綜合改造中，成組技術無疑是一條投資小而效益大的首選綜合改造途徑。1-1.3成組技術的發(fā)展成組技術是 50 年代由前蘇聯 c.n.米特洛方諾夫首先提出來的。當時稱作“成組技術”，主要用于零件的機械加工方面。米氏在工作中就發(fā)現由于產品品種和規(guī)格繁多、批量較小、產品更新頻繁，使得工藝準備工作十分繁重。但經過仔細分析和觀察，在機床加工零件時，零件具有一定的結構-工藝相似性。如果把這些相似的零件歸并成組，則同組零件的工藝過程便可進一步統(tǒng)一，然后有可能按照統(tǒng)一的工藝過程設計共用的凸輪，共用的刀具布置，并進行統(tǒng)一的調正。這樣就能顯著節(jié)約工藝準備時間，節(jié)約制造資源，節(jié)約因更換加工對象所花的調整時間。50 年代末，成組技術初級階段的成組加工迅速在前蘇聯以及東歐獲得推廣應用。與此同時，成組加工也被傳播到西歐。原來米氏只是內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 11 -把成組加工局限在機械加工領域，及至 50 年代末，卻逐漸從機械加工延伸到其他更加廣泛的領域。因此，成組加工也旋即改稱為成組工藝。60 年代初到 60 年代中期由原捷克斯伐克的卡洛茨和英國的伯別奇提出了分類編碼系統(tǒng)及提出了生產流程分析原理，借此找出工藝相似的零件組，以建立與 之對應生產單元，從而使企業(yè)的物流路線和生產流程更趨合理，有效的解決了多工序零件的成組加工問題，特別是生產管理問題。由此而使成組工藝進一步發(fā)展成為一種把生產技術與組織管理揉合成一體的綜合技術－成組技術。通過世界各國具體而深入地應用和研究成組技術，極大地豐富和發(fā)展了米氏的原理，而使這更瑧完善。今天，成組技術已成為生產合理化和現代化的一項基礎技術。§1-2零件分類編碼系統(tǒng)在成組技術中的作用 1-2.1零件分類編碼系統(tǒng)概述零件分類編碼系統(tǒng)已經成為成組技術原理的重要組成部分，也是有效實施成組技術的重要手段，因此在實施成組技術的過程中，建立相應的零件分類編碼系統(tǒng)，也就成為一項首要的準備工作。最早實施成組技術時并未采用零件分類編碼技術，那時對零件的分選主要用視檢法，顯然這種方法比較粗略。為此，隨著成組技術實踐的深入和應用的需要，又提出了零件的分類編碼技術和分類編碼系統(tǒng)。就零件的分類編碼理論而言，可以說至今還未完備。因此，世界上的零件分類編碼系統(tǒng)層次不窮。但是，隨著人們的不斷實踐和總結經驗，產品零件的分類編碼理論必將日益完善，從而終將出現比較典型的通用分類編碼系統(tǒng)。內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 12 -1-2.2零件分類編碼的作用零件分類是成組技術的基礎，分類的合理與否直接影響到成組技術的效果，因此國外對成組技術的分類方法很重視。隨著電子計算機和電子數據處理系統(tǒng)的發(fā)展，以采用電子計算機進行零件的分類和編碼。其作用為：1）提高設計工作的標準化與合理化零件分類編碼后，可建立零件圖冊，實現產品零件的標準化、合理化，與擴大零件通用化的程度，減少設計工作量。2）有助于工件分類歸并成組（族），推行成組加工利用適宜的零件分類系統(tǒng)，可以劃分零件組，制定成組零件的工藝路線，選擇設備進行成組加工。3）有利于生產管理科學化利用分類編碼系統(tǒng)，可借助計算機實現生產管理科學化和現代化。1-2.3零件分類原理和概念分類是欲使相似或相同事物聚合在一起，而卻又使相異的事物彼此分開。它是人類認識客觀世界的重要工具，是科學賴以生產的基礎。分類系統(tǒng)是為達到一定分類目的和要求而采用的相應分類原理規(guī)則和步驟所構成的一個體系總稱。目前國內外在實施成組技術中已經采用的分類系統(tǒng)為數甚多，歸結起來有以下基本形式：1.按橫向分類環(huán)節(jié)多少來分：（1）少環(huán)節(jié)分類系統(tǒng) 這類分系統(tǒng)的橫向分類環(huán)節(jié)數量一般≤9 內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 13 -。主要適用于手工分類場合，以便記憶和實際使用。（2）多環(huán)節(jié)分類系統(tǒng) 這類分類系統(tǒng)的橫向公分類環(huán)節(jié)數量都在＞9 。主要宜于采用計算機輔助分類。因為橫向分類環(huán)節(jié)多則不便于人要記憶，所以易于發(fā)生分類差錯.2．按橫向分類環(huán)節(jié)間的相互關系來分：（1）獨立環(huán)節(jié)的分類系統(tǒng) 若系統(tǒng)內各橫向分類環(huán)節(jié)這之間彼此完全獨立而互不相干，則這樣的橫向分類環(huán)節(jié)便是獨立環(huán)節(jié)。（2）關聯環(huán)節(jié)的分類系統(tǒng) 一般地說，若系統(tǒng)中相鄰橫向分類環(huán)節(jié)之間有從屬關系而相互關聯，則這樣的橫向分類環(huán)節(jié)便稱作關聯環(huán)節(jié)。通常在關聯環(huán)節(jié)中，都是后面一個橫向分類環(huán)節(jié)從屬于前面一個橫向分類環(huán)節(jié)。（3）混合環(huán)節(jié)的分類系統(tǒng) 這種分類系統(tǒng)中的橫向分類環(huán)節(jié)既有獨立環(huán)節(jié)又有關聯環(huán)節(jié)，因此屬于兼有鏈式結構和樹式結構的混合結構。3．按分類系統(tǒng)的用途來分（1）供設計檢索用的分類系統(tǒng) 這種系統(tǒng)的主要特點在于所選用的分類標志偏重在零件結構特征方面。（2）供工藝標準化用的分類系統(tǒng) 這種主要偏重零件的工藝特點。（3）設計與工藝兼顧的分類系統(tǒng) 目前許多分類系統(tǒng)都是制訂成設計與工藝兼顧的。4．按分類系統(tǒng)結構的表達形式分（1）表格式分類系統(tǒng) 這種用表格形式來表達的分類系統(tǒng)，是目前流行的表達形式。（2）決策樹式分類系統(tǒng) 這是一種新的、有發(fā)展前途的表達形式。內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 14 -1-2.4零件的編碼原理1．編碼的目的它是用規(guī)定的字符來代表復雜的概念2.編碼的作用（1）用于簡單的字符來代替對事物復雜的特征和屬性概念的描述，因此可以利用計算機作分類處理。（2）便于信息的傳輸、存儲和檢索。（3）相同編碼的信息可以避免重復存儲。（4）便于共用數據庫。3.編碼所用代碼的類型（1）用阿拉伯數字作代碼（2）用英文字母作代碼（3）數字-字母混合作為代碼4．選擇代碼的原則（1）緊湊性（2）易辨認性（3）具有用計算機處理的可能性§1-3零件分類系統(tǒng)的實例分析1-3.1VUOSO零件分類編碼系統(tǒng)VUOSO 零件分類編碼是成組技術中最早出現的零件的零件分類編碼系統(tǒng)。它是前捷克斯洛伐克金屬切削機床研究所在 Koloc Dr.制定的。VUOSO 是十進制四位代碼系統(tǒng)，有四個橫向分類環(huán)節(jié)，每個橫向內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 15 -分類環(huán)節(jié)下含十個縱向分類環(huán)節(jié)，其基本構成為：類 ———→級 ———→組———→型↓ ↓ ↓ ↓基本環(huán)節(jié) 尺寸關系 形狀要素 材料第一橫向分“類”環(huán)節(jié)下，設有 8 個縱向分類環(huán)節(jié)。其中代碼 1～5 供回轉體（指一般回轉體類和帶齒形或鍵的回轉體）零件用，6、7 供非回轉體類（指不規(guī)則形體類和箱體類）零件用。8 則供其他工藝方法制成的零件用。0 和 9 空著可作備用。第二環(huán)節(jié)“級”主要用來區(qū)分零件的重量和大小。借此也同時描述零件的基本形狀。有助于選擇加工時所用的機床型號和裝夾方法。第三環(huán)節(jié)“組”，主要是在上述兩個分類環(huán)節(jié)所確定的零件基本形狀的基礎上，進一步描述零件結構形狀的細節(jié)。第四環(huán)節(jié)“型”，主要用來表示零件所用的材料和毛胚種類，這是一個獨立的環(huán)節(jié)，并不屬于前面的橫向分類環(huán)節(jié)。1-3.2 OPITZ零件分類編碼系統(tǒng)OPITZ 系統(tǒng)是一個十進制的九位代碼和混合結構分類編碼系統(tǒng)。它由德國 Aachen 工業(yè)大學 H.Opitz 教授領導的機床和生產工程實驗室所開發(fā)。其主要結構為：Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ零件類別碼 形狀尺寸碼 輔助碼Ⅰ：按是否回轉體分類 Ⅱ：外形尺寸要素內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 16 -Ⅲ：內形要素 Ⅳ：材料平面加工Ⅴ：輔助孔及齒輪 Ⅵ：主要尺寸Ⅶ：材料及熱處理 Ⅷ：毛胚原始材料及形狀Ⅸ：精度1-3.3 KK-3零件分類編碼系統(tǒng)KK-3 系統(tǒng)是由日本通產省機械技術研究所提出草案。復經日本機械振興協會成組技術研究會下屬的零件編碼系統(tǒng)分多次討論修改的結果。1-3.4 JLBM-1零件分類編碼系統(tǒng)JLBM-1 系統(tǒng)是由我國機械工業(yè)部門為在機械加工中推行成組技術而開發(fā)的一種零件分類編碼系統(tǒng)。這一系統(tǒng)經過先后四次修訂已于1984 年正式作為我國機械工業(yè)部的技術指導資料。第二章 零件的作用和結構工藝性分析及系統(tǒng)編碼§2-1零件的工藝性分析內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 17 -2-1.1零件的作用法蘭盤是一個統(tǒng)稱，通常是指在一個類似盤狀的金屬體色的周邊開上幾個固定用的孔用于連接其它東西，它的作用是連接及傳動。在此次設計內齒圈屬于齒輪法蘭盤系列，該產品是用于銀川起重機廠的起重機的一個傳動零件，該零件依靠內齒進行動力、力矩傳動，故齒部要求淬火硬度達到 HRC33～HRC38，其中孔 n-D8 要和別的零件配合而精度要求。圖 2-1.1由于起重機設備的型號各不相同，所以用到的內齒圈有 4 種不同的系列的尺寸。如表 2-1.1圖號 S31-72 S32-72 S33-72 S34-72D0 φ100h9 φ120h9 φ140h9 φ170h9內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 18 -D1 φ170 φ185 φ220 φ250D2 φ105 φ120 φ150 φ175D3 φ90H9 φ105H9 φ130H9 φ155H6D4 φ94H12 φ105H9 φ134H12 φ160H12D5 φ85 φ105 φ120 φ155D6 φ71H9 φ91H9 φ115.2H9 φ139.2H9D7 φ140 φ155 φ185 φ215n－D8 6-φ13H9 6-φ13H9 6-φ17H9 8-φ17H9D9 φ11 φ11 φ14 φ14M×Z φ75 φ95 φ120 φ144M M6-6H M6-6H M8-6H M8-6HL0 55.5 72.5 87.5 111.5L1 22 23.5 24 29.5L2 2.3 2.3 2.8 3.3L3 2.7±0.06 3.2±0.08 3.2±0.08 3.2±0.08L4 2 2 2 2L5 17 17 20 20L6 15.7 27 35.5 47L7 8.5 8.5 10 10鉆模 ZJ21193 ZJ21-194 ZJ21-200 ZJ21-197L9 22 22 25 25L8 10 10 10 10表 2-1.1由表 2-1.1 可見這四種零件雖然尺寸不一樣,但是結構、形狀一致，故可以采用成組技術?？蓪⑦@四種為一組，采用相同的加工方法來加內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 19 -工。2-1.2零件的結構分析該零件的材料為 45 鋼，剛度、硬度都比較大?？捎糜谥剌d和承受較大圓周速度的傳動。該零件形狀簡單，由于是用在起重機上，所以一般為單件小批量生產，為了提高生產效率采用成組技術。在圖 2-1.1 中我們可以看到齒面的它是主要的受力面，用于傳動力矩，因此齒部要淬火。盤底孔 n-D8 的同軸度的要求不高，而且孔與孔之間的位置度要求也不高，屬于自由公差，但是在加工中還是一定要保證其精度。最好用鉆套和分度盤來加工，保證精度和位置度。又端面和 G 面的精度也較高，在精加工中可以在數控機床上加工?！?-2應用 OPITZ編碼系統(tǒng)編碼2-2.1內齒圈的 OPITZ分類編碼OPITZ 編碼系統(tǒng)部分內容前面我們已經提到過了，主要參考《成組技術》（許香蕙、蔡建國編著.機械工業(yè)出版社，1987.11）它的編碼優(yōu)點有：① 系統(tǒng)的結構比較簡單。僅有 9 個橫向分類環(huán)節(jié)，便于記憶和手工分類；② 系統(tǒng)的分類標志雖然形式上偏重于零件特征，但隱含著工藝信息；不足之處有：① 精度環(huán)節(jié)不夠；② 系統(tǒng)分類標志尚欠嚴密和準確；③ 總體結構看。系統(tǒng)簡單，但是局部十分復雜內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 20 -碼位零件Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ ⅨS35-71 0 1 9 0 6 5 4 7 2S36-71 0 1 9 0 6 5 4 7 2S37-71 0 1 9 0 6 5 4 7 2S38-71 0 1 9 0 6 5 4 7 2內齒圈零件組 OPITZ分類編碼表 2-2.1由表 2-2.1 分析計算得出：Ⅰ位：都是回轉體，所以為“0”；Ⅱ位：外形都是規(guī)則的回轉體；Ⅲ位：有功能槽齒輪臺階；Ⅳ位：無平面加工要求；Ⅴ位：內孔有圓柱齒輪的齒；Ⅵ位：外圓最大直徑；Ⅶ位：材料為 45 鋼，需要局部熱處理；Ⅷ位：毛胚原始形狀，鍛件；Ⅸ位：外形有同軸度要求；2-2.2零件碼域表根據 OPITZ 編碼，畫出下表 2-2.2：內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 21 -Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ0123456789表 2-2.2零件碼域表分析零件編碼可知，該系列零件代碼相同，因而不用繪制頻譜圖來分析。該組零件夾具基本統(tǒng)一，只在加工時做一定的尺寸調整即可。碼位內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 22 -第三章 成組加工工藝設計§3-1生產類型的確定生產類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產專業(yè)化程度的分類。不同的生產類型決定了不同的毛胚制造方法，生產類型一般分為：1．單件生產——單個地生產不同結構和不同尺寸的產品，并且很少重復。例如，重型機器制造、專用設備制造和新產品試制等。2．成批生產——一年中分批地制造相同的產品，制造過程有一定的重復性。例如，機床制造就是比較典型的成批生產。根據批量的大小，批量生產又可以：小批生產、中批生產和大批生產。3. 大量生產——產品數量很大，大多數工作地點經常重復地進行某一個零件的某一道工序的加工。例如，汽車、拖拉機、軸承等的制造通常都是以大量生產的方式進行。由于零件是用在起重機上的，根據上面的分類，可知本組零件為單件小批生產，雖然為單件小批生產，但是對這一組而言可以采用大批量生產來獲得更高的經濟效益。§3-2毛胚的選擇及零件加工工藝設計3-2.1毛胚的確定毛胚的確定包括毛胚的種類和制造方法兩個方面，常用的毛胚種類有鑄件、鍛件、型材、焊接等。一般來說，鑄鐵材料毛胚均為鑄件，內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 23 -鋼材料毛胚一般為鍛件或型材。毛胚的制造方法越先進，毛胚精度越高，其形狀和尺寸越接近于成品零件，這就使機械加工的勞動量大為減少，材料的消耗也低，使機械加工成本降低；但毛胚的制造費用卻因采用了先進的設備而提高。在本次設計中的零件為內齒圈，其中的內齒起著傳遞力矩的作用，材料又為 45 鋼，根據力學的性能要求，毛胚最好選用鍛件。由于是單件小批量生產又結構簡單采用的鍛造方法可用自由鍛造，毛胚外型為單向臺階軸，且內部沖有一通孔。毛胚所能達到的精度取決于毛胚的制造方法，精度越高，其尺寸、形狀、位置偏差及余量要求就越高，對毛胚的安裝誤差，裝夾可靠性影響越小。內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 24 -圖 3-2.13-2.2毛胚余量的確 參數 S31-72 S32-72 S33-72 S34-72H 55.5 72.5 87.5 111.5D 170 185 220 250A 7.5 8.3 9.5 10毛胚大小 Ф178×63 Ф193×81 Ф229.5×97Ф260×121.5表 3-2.2※注:用于鋼胚鍛造，其余按此表 10%《金屬機械加工工藝人員手冊》3-2.3擬訂機械加工工藝路線1．加工方法的選擇首先要根據每個加工表面的技術要求，確定加工方法及加工方案，選擇零件的表面加工方案，必須在保證零件達到圖紙要求方面是穩(wěn)定而可靠的，并在生產率和加工成本方面是最經濟合理的。其次任何一種加工方法獲得的精度只在一定范圍內才是經濟的，這種一定范圍內的加工精度即為該種加工方法的經濟精度。它是指在正常加工條件下（采用符合質量標準的設備、工藝裝備和標準等級的工人，不延長加工時間）所能達到的加工精度。相應的表面粗糙度稱為經濟粗糙度。2．加工階段的劃分按工序的性質不同，零件的加工可分為四個階段：（1）粗加工階段 其任務是切除毛胚上大部分多余的金屬，使毛胚在形狀和尺寸上接近零件成品，因此，主要目標是提高生產率。（2）半精加工階段 其任務是使主要表面達到一定的精度，留有內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 25 -一定的精加工余量，為主要表面的加工做好準備。（3）精加工階段 其任務是保證各主要表面達到規(guī)定的尺寸精度和表面粗糙度的要求。（4）光整加工階段 對零件上精度和表面粗糙度要求很高的表面，需進行光整加工，其主要目標是提高尺寸精度、減小表面粗糙度。3．工序的劃分（1）工序劃分原則 工序的劃分可以采用兩種不同的原則，即工序集中原則和工序分散原則。（2）工序劃分方法 工序劃分主要考慮生產綱領、所用設備及零件本身的結構和技術要求等因素。在單件小批生產時，工序劃分通常采用集中原則；成批生產時，工序可按集中原則劃分，也按分散原則劃分，按具體情況定。其方法有以下四種：①按所用刀具劃分 即以同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序。②按安裝次數劃分 即以一次安裝完成的那一部分工藝過程為一道工序。③按粗、精加工劃分 即粗加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序，精加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序。④按加工部位劃分 即完成相同型面的那一部分工藝過程為一道工序。4.加工順序的安排 零件的加工工序通常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序等 。（1） 按切削加工工序的安排①基面先行原則內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 26 -②先粗后精原則③先主后次原則④先面后孔原則（2） 熱處理工序的安排①預備熱處理 目的是改善材料的切削加工性能，消除毛胚應力，改善組織。②消除殘余應力熱處理③最終熱處理 提高零件的強度、硬度和耐磨性。（3） 輔助工序的安排內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 27 -圖 3-3.1零件加工圖（4）工序銜接由于本次的零件為內齒圈，又是應用在起重機上，因此為小批量生產，根據以上所述，工藝路線可以有兩種方案：方案Ⅰ：05 粗車 粗車左端面 A；粗車外圓 D2 且倒角；粗鏜孔 D6；粗鏜孔 D3；一次完成鉤槽 D4；調頭粗車右端面 B；粗鏜孔 D3；10 正火15 半精鏜 半精車右端面 B；半精車 G 面；半精鏜孔 D6；20 鉆 鉆 8 個角度位置相差為 45 度的孔；鉸 8 個角度位置相差為 45 度的孔；倒角去毛刺；25 鉆 鉆通孔 D9；锪孔 D9 深 L8；攻絲 M8－6H 深 L9；去毛刺；30 插 插 M×Z 的齒；35 檢驗 按圖紙技術要求項目檢驗；內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 28 -40 熱處理 齒部淬火處理 HRC33～38；45 最終檢驗方案Ⅱ：05 粗車 粗車作端面 A；粗車外圓 D2 且倒角；粗鏜孔 D6；粗鏜孔 D3；一次完成鉤槽 D4；10 粗車 粗車右端面 B；粗鏜孔 D3；15 正火 20 鉆 鉆 8 個角度位置相差為 45 度的孔；鉸 8 個角度位置相差為 45 度的孔；倒角；25 鉗 去毛刺；30 鉆 鉆通孔 D9；锪孔 D9 深 L8；攻絲 M8－6H 深 L9；35 鉗 去毛刺；40 插 插 M×Z 的齒；45 檢驗 按圖紙技術要求項目檢驗；50 熱處理 齒部淬火處理 HRC33～38；55 最終檢驗這是加工工藝的兩種方案，可以根據前面所說的，可以將兩種方案進行比較，因為零件的是單件小批量生產，為了提高生產率，減少內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 29 -裝夾次數和運輸量，應按集中原則劃分工序，方案Ⅰ就做到了工序集中，而方案Ⅱ的工序太分散裝夾次數太多，不僅費時，又費力，在方案Ⅱ又能看到，光去毛刺就為兩道工序，這樣不利于生產。那么為甚么在粗加工后和插完齒有熱處理這一道工序呢？這是因為在粗加工后，要安排去應力的熱處理，以消除內應力，由前面知道零件的齒是工作量最大的，所以要安排齒面淬火，以增加齒面的硬度。綜上所述，方案Ⅰ為最佳方案。5.工序設計工藝路線確定之后，各道工序的內容已基本確定，接下來便可著手工序設計。工序設計時所用機床不同，工序設計的要求也不一樣，對普通機床加工工序，有些細節(jié)問題可不必考慮，由操作人員在加工過程中處理。對數控機床加工工序，針對數控機床高度自動化、自適應性差的特點，要充分考慮到加工過程的每個細節(jié)。工序設計的主要任務是為每道工序選擇機床夾具刀具及量具，確定定位夾緊方案、刀具的進給路線、加工余量、工序尺寸及公差切削用量和工時定額。（1）機床的選擇 當工件表面的加工方法確定之后，機床的種類就基本上確定了，由于該零件的是按工序集中劃分的，則應選擇通用機床或數控機床，機床的主要規(guī)格尺寸應與工件的外形尺寸和加工表面的有關尺寸相適應，對精度高的表面應選用精度高的機床，如在內齒圈的粗車可在 C6140 上完成，而精車在 CK6150 上完成。（2）定位基準與夾緊方案的確定 力求基準統(tǒng)一，減少基準不重合誤差和數控編程中的計算量，減少裝夾次數，提高加工表面之間的相互位置精度，避免采用占機人工調整式方案。內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 30 -如在四組零件中以第四組的鉆孔的余量最大，因此應以第四組的孔的加工為例子作為計算的標準。參考《金屬切削機床夾具設計手冊》可知切削孔的計算公式為：切削力的計算公式為 Px=68Ds0.7Kp切削扭矩計算公式為 M=34.5D2S查該手冊表 3-55 得 Kp=1Px=368N M=2835N·m夾緊力的公式為 Q=KP式中 Q——夾緊力；P——切削力；K——安全系數；其中 K=K0K1K2K3K4K5K6查該手冊表 3-20 K2=1.8而 K=4.86Q=1788.48N因此 Q>PX，則可靠，所以最大的孔的加工的夾緊力可靠，以下三組孔的加工也可靠。（3）夾具的選擇 在粗車、半精車和插齒中可選用三爪，而在鉆孔中采用成組夾具，這樣可以節(jié)省用費和縮短生產準備時間。（4）刀具的選擇 在該零件中根據零件的精度和硬度都有合適的刀具，選用硬質合金刀具。（5）量具的選擇 單件小批生產采用通用夾具，本零件所用的量具為游標卡尺、塞規(guī)、內徑百分表。（6）進給路線的確定 進給路線是指刀具相對于工件運動的軌跡，在普通機床加工中，進給路線由操作者決定，在設計中，不必考慮。內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 31 -而在數控機床中，進給路線是由數控系統(tǒng)控制的，因此，必須擬訂好刀具的進給路線，以便編寫在數控加工程序中。（7）工序余量與切削用量的確定 這是加工中重要的參數，對加工質量、加工效率生產成本等有著非常重要的影響，由于本組零件表面粗糙度要求較低，所以用量可較大。由表 3-2.2 可知四組零件的鍛造出來的毛胚的尺寸，由于是單件小批量生產可采取經驗估算法，這種方法僅用于單件小批量生產。切削用量在精加工時要注意，有的精加工要分幾次走。工序余量 S31-72 S32-72 S33-72 S34-72粗車 粗車左端面 A 4 4 5 5粗車外圓 D2 且倒角 7.5 8.3 9.5 10粗鏜孔 D6 5 6 7 7粗鏜孔 D3 19 14 14.8 15.8一次完成鉤槽 D4 4 4 5調頭粗車右端面 B 3 4 4 4粗鏜孔 D5 14 14 4.8 15.8半精鏜 半精車右端面 B 0.5 0.3 0.5 1半精車 G 面 2 2 2 2半精鏜孔 D6 0.6 0.2 0.1 0.2鉆 鉆 8 個角度位置相差為 45 度的孔12 12 16 16鉸 8 個角度位置相差為 45 度的孔13 13 17 17倒角去毛刺 2×45o 2×45o 2×45o 2×45o內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 32 -鉆 鉆通孔 D9 4 4 6 6锪孔 D9 深 L8 11 11 14 14攻絲 M－6H 深 L9 6 6 8 8插 插 M×Z 的齒 4 4 4.8 4.8表 3-3.3工序加工余量表（8）時間定額的確定時間定額的是指在一定的生產條件下，規(guī)定生產一件產品或完成一道工序所需要消耗的時間。完成一個零件的一道工序的時間定額，稱單件時間定額。它由以下幾部分組成：① 基本時間 Tb 是直接改變生產對象的尺寸、形狀、相對位置、表面狀態(tài)或材料性質等工藝過程所消耗的時間。② 輔助時間 Ta 是為實現工藝過程所必須進行的各種輔助動作所消耗的時間。③ 布置工作時間 Ts 是為實現加工正常進行，工人照管工作地所消耗的時間。④ 準備與終結時間 是工人在工作為了生產一批產品或零件，進行準備和結束工作所消耗的時間。⑤ 休息與生理需要的時間 Tr 工人在工作班內為恢復體力和滿足生理上的需要所消耗的時間。根據綜上所述，各道工序的時間定額為表 3-3.3 時間定額表（參考金屬機械加工工藝人員手冊表 11-4 11-5 11-9）工序 準終（min） 單件（min）粗車 2 35內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 33 -半精車 2 25鉆 2 40鉆 3 20插 2 30表 3-3.3時間定額表內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 34 -第四章 成組夾具設計§4-1夾具設計4-1.1機床夾具概述在數控機床或普通機床上加零件時，為保證加工精度，必須先使工件在機床上占據一個正確的位置，既定位，然后將其夾緊。這種定位與夾緊的過程稱為工件的裝夾。用于裝夾工件的工藝裝備就是機床夾具。1.機床夾具的分類（1）按專業(yè)化程度分類①通用夾具 通用夾具是指已經標準化、無需調整或稍加調整就可用于裝夾不同工件的夾具。如三爪自定心卡盤和四爪單動卡盤、平口鉗、回轉工作臺、分度頭等。這類夾具主要用于單件、小批量生產。②專用夾具 專為某一工件的一定工序加工而設計制造的夾具。結構緊湊，操作方便，主要用于產品固定的大批量生產中。③可調夾具 可調夾具是指加工完一種工件后，通過調整或更換個別元件就可加工形狀相似、尺寸相近的工件。多用于中小批量生產。④組合夾具 組合夾具是指按一定的工藝要求，由一套預先制造好的通用標準元件和部件組合而成的夾具。這種夾具使用完后，可進內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 35 -行拆卸劃重新組裝夾具，具有縮短生產周期，減少專用夾具的品種和數量的優(yōu)點。適用于新產品的試制及多品種、小批量的生產。⑤隨行夾具 隨行夾具是在自動線加工中針對某一種工件而采用的一種夾具。除了具有一般夾具所擔負的裝夾工件的任務外，還擔負著沿自動線輸送工件的任務。（2）按機床類型分類 可分為車床夾具、銑床夾具、鏜床夾具、加工中心機床夾具和其它機床夾具等。（3）按驅動夾具工作的動力源分類 可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具及自夾緊夾具等 。4-1.2機床夾具的的組成1.定位裝置 定位裝置是由定位元件及組合而構成。2.夾緊裝置 用于保證工件在夾具中的既定位置，使其在外力作用下不致產生移動。3.夾具體 用于連接夾具各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎件，以保證夾具的精度和剛度。4.其它元件及裝置 如定位鍵、操作件和分度裝置，以及標準化連接元件.§4-2成組夾具的設計4-2.1成組夾具的概念及其組成在成組技術基本原理指導下，為執(zhí)行成組工序而設計、制造的夾具稱為成組夾具。它與專用夾具設計相比，其最本質的差異在于成組夾具的設計不是針對一種零件，而是針對同一工序加工的一組零件，即設計的成組夾具能適應用于這一組零件中的每一種零件。成組夾具的是由兩部分組成：基礎部分和調整部分。內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 36 -基礎部分是成組夾具的通用部分，一般包括夾具體、夾緊機構和傳動機構。調整部分采用一定的調整的方式以適應零件組各種零件的安裝。4-2.2成組夾具的調整方式及設計原則1.調整方式 （1）更換式（2）調節(jié)式（3）綜合式（4）組合式2.設計的原則（1）設計的成組夾具應具有良好的可調性；（2）夾具結構緊湊；（3）應保證同組零件的加工技術要求；（4）設計的成組夾具應與零件組成的成組生產量相適應；（5）夾具設計標準化；（6）設計的成組夾具應具有繼承性；4-2.3成組夾具的結構特點及其分類1.成組夾具由基礎部分和可調整部分組成。2.成組夾具由于擴大了批量，就有條件采用先進結構。3.成組夾具的夾具體是可調部分的基礎，鼓在夾具體上應設有 T 形槽、燕尾槽孔及凸臺等結構，供調整部分作為調整的基礎。4.成組夾具要特別注意剛度問題。根據成組夾具的特點可以把成組夾具分為以下四大類：1.更換式成組夾具；2.調節(jié)式成組夾具；內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 37 -3.綜合調整式成組夾具；4.配置多套定位式成組夾具；§4-3成組夾具的設計內容4-3.1定位設計針對本次設計的內齒圈鉆 n-D8 孔的要求，分析零件的各項尺寸精度等要求后，設計成組夾具。本次夾具設計的是鉆孔的夾具，要考慮它的定位問題，因此要根據六點定位原理來考慮，即沿 xyz 三個坐標方向的移動自由度和 繞x、y、z 三個坐標的轉動的自由度，因此，要完全確定工件的位置，就要按一定的要求布置六個支承點限制相應的一個自由度。定位原理通常分為以下幾種：（1）完全定位——工件在夾具中的定位，六個自由度都被限制的定位。（2）不完全定位——工件被限制的自由度少于六個，但不影響加工要求的定位。（3）過定位——工件的一個或幾個自由度被不同的定位元件重復限制的定位。（4）欠定位——按照加工要求應該限制的自由度沒有被限制的定位。下圖該零件的定位情況：內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 38 -圖 4-3.1定位夾緊圖在圖 4-3.1 中可以看到共限制了 5 個自由度，沒有限制 Z 的轉動，若 Z 的轉動被限制了，在夾具中只能加工一個孔，分度裝置也就沒有用了。所以這種屬于不完全定位。4-3.2夾緊力的方向以及夾具的具體設計1.針對本零件，夾緊力與重力、切削力的方向一致，所以夾緊力方向應從上到下，沿工件軸向夾緊在端面上。2.夾具的工作原理本夾具體的結構和工作原理相對簡單，就是在加工時根據零件的大小，可以通過齒輪、齒條機構來上下調節(jié)和左右調節(jié)，且齒輪和齒條的每個齒為 45 度，具有自鎖的特性，工件中有若干個孔，在夾具專門設計有回轉分度臺，且工作臺的每個齒夾角為 15 度，這樣就可以完成各個孔的加工。另外在回轉分度臺上有三個 T 型槽，這三個 T 型槽的作用是，若以外圓定位夾緊時，可以在工作臺上放三爪和 V 型塊，通過 T 型槽用壓板把定位元件壓緊。這樣夾具可以擴大加工范圍。內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 39 -4-3.2自鎖原理圖由圖 4-3.2 知這是一種圓錐鎖緊機構，是一種常用的齒輪齒條夾緊裝置的鎖緊機構，當轉動手柄時，帶動齒輪軸，使齒條產生夾緊力，齒輪和齒條是采用螺旋角為 45 度斜齒嚙合，因此當產生夾緊力后，其反作用力便使齒輪軸產生軸向力，使它與錐套接觸，當錐體斜角 α 小于錐面上的摩擦角時可以實現自鎖。通常取摩擦系數 f =0.1，即摩擦角 Ф 為 5 度 43 分，所以一般應使 α≦Ф。在本夾具體中本來開始是不想用齒輪齒條機構，想用采用凸輪機構來上下調整，但是通過查閱資料和自己所學的知識，考慮到凸輪機構上下不穩(wěn)定，而且不好自鎖，工作效率沒有齒輪齒條高，所以未被采用。3.夾具的部件調整在本夾具的可調整元件的原則為簡單、可靠和省時，不需要費多大力就能調整。本夾具采用綜合調整法，鉆模板為調節(jié)件，它可以上下調節(jié)鉆套到工件的上下位置。4-3.3誤差分析內齒圈成組數控加工工藝及其鉆床夾具設計- 40 -1.定位誤差的分析定位誤差是由于定位不準而造成的某一道工序在工序尺寸或位置要求方面的加工誤差或位置要求方面的加工誤差。對某一方案，經過分析計算其可能產生的定位誤差，只要小于工件有關尺寸或位置公差的 1/3～1/5，一般就認為此定位方案能滿足該工序的加工要求。當工件的定位表面一旦與夾具上的定位元件相相接觸或相配合時，作為一個整體的工件的位置就定了。但對于一批工件來說，由于在各個工件的有關表面之間，彼此在尺寸及位置上均有在公差范圍的差異。這樣以來，工件雖然定位，但每個被定位工件的某些具體表面都會有自己的位置變動量，從而造成在工序尺寸和位置要求方面的誤差。2.定位誤差的組成通過以上分析定位誤差是由基準位移誤差和基準不重合誤差兩項組成的?；鶞饰灰普`差是一批工件定位元件的位置最大變動量，而基準不重合誤差是定位基準與設計基準不重合時產生的誤差。在夾具體中，要加工的零件的同軸度是很低的，在加之夾具的制造精度較高，所以在加工中可以保證，該零件的定位基準和設計基準是重合的，因此不存在基準不重合誤差。另外夾具中的定位心軸是可換元件，所以心軸與零件的配合為小間隙配