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浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
學(xué)生姓名
樓挺
學(xué)號(hào)
201120070312
專(zhuān)業(yè)班級(jí)
機(jī)自1102
題 目
銷(xiāo)軸軸端的槽、面銑成組夾具設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師
舒欣
職 稱(chēng)
講師
課題類(lèi)型
√設(shè)計(jì) □論文
課題來(lái)源
□教師科研課題 √ 教師生產(chǎn)實(shí)際課題 □學(xué)生自立課題
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間
2014年11月1日至 2015年6月15日
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及要求
1、開(kāi)題報(bào)告和文獻(xiàn)閱讀
（1）文獻(xiàn)閱讀：查閱文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇，其中外文文獻(xiàn)不少于2篇，近5年內(nèi)的文獻(xiàn)數(shù)應(yīng)不少于文獻(xiàn)總數(shù)的1/3，并應(yīng)有近2年內(nèi)的文獻(xiàn)。
（2）文獻(xiàn)綜述：3000字以上，包括國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、研究方向、進(jìn)展情況、存在問(wèn)題、參考依據(jù)等。
（3）開(kāi)題報(bào)告：2000字以上，包括選題的意義、可行性分析、研究的內(nèi)容、研究方法、擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題、預(yù)期結(jié)果、研究進(jìn)度計(jì)劃等。
（4）外文翻譯：3000字以上（翻譯成中文后的漢字字?jǐn)?shù)）。
2、課題要解決的主要問(wèn)題和具體要求
本課題通過(guò)分析一組小軸類(lèi)零件上銑削槽的特點(diǎn)，找出共性，確定銑削夾具形式，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保定位精度滿足加工要求，工件夾緊牢固可靠；要求機(jī)構(gòu)合理、加工方便等，并繪制二維、三維裝配圖和部分零件的工程圖。
3、論文：10000字以上（部分特殊專(zhuān)業(yè)根據(jù)實(shí)際情況，經(jīng)教務(wù)辦確認(rèn)，可適當(dāng)調(diào)整有關(guān)字?jǐn)?shù)方面的要求），包括緒論、正文、結(jié)論、參考文獻(xiàn)等。
二、主要參考文獻(xiàn)
[1] 徐愛(ài)玲．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)方法探討[J]．裝備制造技術(shù)，2008（8）：60-64．
[2] 隋聚艷．夾具的發(fā)展及其趨勢(shì)分析[J]．現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2009，32（19）：323-324
[3] 李定志，龔書(shū)強(qiáng)，王永國(guó)．成組夾具技術(shù)在小批量銑加工生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]．機(jī)械工人冷加工，2007 (1)：43-44．
[4] 張亞明，機(jī)床夾具的分類(lèi)與構(gòu)成[J]．煤炭技術(shù)，2008，27（4）：12-13
[5] 王守忠，陳愛(ài)榮．成組夾具技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用探析[J]．商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006(2)：62-64．
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
專(zhuān)業(yè)教研室意見(jiàn)：
□同意下達(dá)任務(wù)書(shū) □不同意下達(dá)任務(wù)書(shū)
教研室主任簽章：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
譯文及原稿
譯文題目：
夾具配置的穩(wěn)健性設(shè)計(jì)
原稿題目：
Robust design of fixture configuration
原稿出處：
Giovanni Moroni,Stefano Petro,Wilma Polini.ScienceDirect.
2014(21):189~194.
浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 外文翻譯
夾具配置的穩(wěn)健性設(shè)計(jì)
摘要
本文介紹了夾具配置的穩(wěn)健設(shè)計(jì)。它的目標(biāo)是調(diào)查機(jī)床夾具元件偏差和體積錯(cuò)誤影響加工操作質(zhì)量。然后定位器位置配置設(shè)計(jì)的偏差最小化加工特性對(duì)應(yīng)用幾何公差。該方法是一個(gè)設(shè)計(jì)步驟進(jìn)一步確定的定位基于螺旋理論的部分，可用于尋找簡(jiǎn)單和容易適用于一般通用規(guī)則的工業(yè)環(huán)境。是通過(guò)仿真和簡(jiǎn)單的工業(yè)案例研究驗(yàn)證。
1 介紹
當(dāng)工件夾具加工或檢查操作時(shí)，操作的精度主要取決于裝夾方法的效率。在一般情況下，加工可能已經(jīng)在它的形態(tài)和位置的幾何誤差相對(duì)于工件的基準(zhǔn)參考系。如果有存在的工件基準(zhǔn)面之間的錯(cuò)位誤差框架和機(jī)床的坐標(biāo)系，這是已知的定位誤差或數(shù)據(jù)建立誤差。一個(gè)定位誤差主要是由位置偏差引起的一個(gè)定位器與工件之間的接觸表面的標(biāo)稱(chēng)規(guī)范。在本文中，這樣的一個(gè)理論接觸點(diǎn)被稱(chēng)為菲克塞爾點(diǎn)或菲克塞爾，并從它的標(biāo)稱(chēng)位置定位偏差稱(chēng)為菲克塞爾錯(cuò)誤。在剛體的分析框架內(nèi)，菲克塞爾誤差對(duì)定位誤差直接影響所定義的工件表面和之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征通過(guò)他們的接觸約束關(guān)系。
定位誤差是高度依賴(lài)于配置的位置相對(duì)于定位器的工件。一個(gè)合適的配置(或定位器的設(shè)計(jì)定位器布局)可能會(huì)減少產(chǎn)生重大影響定位錯(cuò)誤。這是通常被稱(chēng)為夾具布局優(yōu)化。
這項(xiàng)工作的主要目的是研究幾何錯(cuò)誤的加工表面(或生產(chǎn)錯(cuò)誤)有關(guān)菲克塞爾錯(cuò)誤的主要來(lái)源。一個(gè)數(shù)學(xué)框架提出了一個(gè)制造誤差、機(jī)床體積誤差、和菲克塞爾錯(cuò)誤之間的關(guān)系分析。此外，優(yōu)化夾具布局設(shè)計(jì)是規(guī)定為減少加工誤差的過(guò)程。這論文超越了藝術(shù)的狀態(tài)，因?yàn)樗紤]了公差中的體積誤差。雖然文獻(xiàn)表明這個(gè)簡(jiǎn)單的靜態(tài)體積誤差只考慮一小部分總?cè)莘e誤差，一個(gè)通用框架包含的體積誤差公差建立了。
有幾個(gè)正式的夾具分析為基礎(chǔ)的方法在經(jīng)典螺旋理論或幾何干擾技術(shù)。在90年代，由于夾具的偏差許多研究已經(jīng)致力于模型部分偏差。Sodenberg計(jì)算穩(wěn)定性評(píng)價(jià)定位方案的擬合指數(shù)。小位移非共面直線對(duì)概念用于該支架一部分的幾何偏差的模型。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的程序在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)手冊(cè)和最近的文獻(xiàn)中都有描述，特別是對(duì)于模塊化夾具設(shè)計(jì)。大量的定位誤差分析和還原的方法已被記錄。一個(gè)定位誤差表達(dá)式給出了使用位移螺旋矢量的概念。
提出了減少定位誤差向量的優(yōu)化技術(shù)或幾何變化的關(guān)鍵特性。Chouduri and De Meter分析描述了定位器的形狀誤差與最壞情況下幾何誤差加工特性的關(guān)系。Chouduri and De Meter也分析了工件基準(zhǔn)面的幾何偏差、輪廓和角制造公差的情況。對(duì)加工特性的影響，比如通過(guò)鉆孔和銑削都有說(shuō)明。Carlson提出了二級(jí)定位誤差分析。夾具布局設(shè)計(jì)的計(jì)算問(wèn)題進(jìn)行了研究客觀來(lái)降低三維工件整體的定位誤差如渦輪空氣箔。最近的一篇論文解釋了一個(gè)穩(wěn)健性?shī)A具的布局方法來(lái)解決多目標(biāo)問(wèn)題的演算法。它認(rèn)為一個(gè)柱體剛性工件，如果夾具和工件之間的沒(méi)有摩擦，那么機(jī)床體積誤差是不用考慮的。
在文獻(xiàn)中提出了幾個(gè)關(guān)于建模體積誤差的模型。Ferreira提出了二次建模的體積誤差，每個(gè)軸都是單獨(dú)考慮，與模型參數(shù)的評(píng)價(jià)方法。Kiridena 和 Ferreira在一系列的三篇論文中討論如何在建模中補(bǔ)償體積誤差，對(duì)模型的參數(shù)進(jìn)行評(píng)估，然后基于模型及其參數(shù)的誤差補(bǔ)償，補(bǔ)償一個(gè)三軸發(fā)動(dòng)機(jī)。Dorndorf 描述體積誤差模型可以幫助機(jī)器的誤差預(yù)算。最后，Smith描述體積的應(yīng)用誤差補(bǔ)償在大型單片部分制造中，帶來(lái)了嚴(yán)重的傳統(tǒng)體積誤差補(bǔ)償。無(wú)論如何，值得注意的是，所有這些方法都是針對(duì)體積誤差補(bǔ)償:一般體積誤差不考慮仿真公差。
在以前的論文中用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)估算這個(gè)定位誤差是錯(cuò)誤的，由于不精確的所有六個(gè)定位器3-2-1的定位方案是基于二維和三維模塊。在下面，一個(gè)夾具配置的穩(wěn)健性設(shè)計(jì)方法被提出。它的目標(biāo)是調(diào)查菲克塞爾錯(cuò)誤和機(jī)床體積誤差如何影響機(jī)械加工質(zhì)量。在§2中介紹了理論上的方法，在§3中提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的工業(yè)案例分析，并在§4中討論了一些簡(jiǎn)單和通用規(guī)則容易適用在一個(gè)工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。
2 鉆孔精度的方法模擬
為了說(shuō)明所提出的方法，對(duì)案例研究鉆孔將予以考慮。案例所示圖1。一個(gè)位置公差指定孔位。三個(gè)定位器在主基準(zhǔn)面，兩個(gè)在副基準(zhǔn)面，和一個(gè)在第三基準(zhǔn)面確定工件的位置。每個(gè)定位坐標(biāo)與機(jī)床參考系，由以下六個(gè)表示:
p1 (x1，y1，z1) p2 (x2，y2，z2) p3 (x3，y3，z3)
p4 (x4，y4，z4) p5 (x5，y5，z5) p6 (x6，y6，z6) （1）
該方法考慮了不確定性的來(lái)源加工孔的定位誤差的錯(cuò)誤定位的定位器，體積錯(cuò)誤的機(jī)床。模型的最終目的是定義實(shí)際的工件的孔的坐標(biāo)參考系統(tǒng)。模型的輸入包括名義定位器配置，名義上的孔的位置(應(yīng)該與鉆頭上一致)和方向(與鉆的方向應(yīng)該一致)，和的特點(diǎn)，典型的錯(cuò)誤，會(huì)影響這個(gè)名義參數(shù)。
2.1 定位誤差的影響
6個(gè)定位器的位置是完全由他們的十八個(gè)坐標(biāo)軸確定的。根據(jù)高斯分布推測(cè)每一個(gè)坐標(biāo)軸受一個(gè)獨(dú)立的行為誤差的影響。
那么實(shí)際的定位坐標(biāo)將確定工件參照系。特別是，z軸構(gòu)成由直線垂直于平面通過(guò)定位器的實(shí)際位置，p1，p2和p2，軸是直線與軸垂直的直線通過(guò)定位器的實(shí)際位置p4和p5和最后，軸和垂直簡(jiǎn)單的計(jì)算和軸。基準(zhǔn)幀的原點(diǎn)可以是得到的三個(gè)平面具有作為法線相交在，，和軸，通過(guò)定位器p4，p6和分別p1。軸的計(jì)算公式向量和原點(diǎn)坐標(biāo)與實(shí)際定位器的坐標(biāo)這里省略了，由Armillotta 僅供參考。
軸方向向量和原點(diǎn)坐標(biāo)定義齊次變換矩陣，其允許頻轉(zhuǎn)換鉆尖坐標(biāo)表示在機(jī)床參考幀到相同的坐標(biāo)的表示工件坐標(biāo)系時(shí)，通過(guò)下式：
（2）
2.2 機(jī)床體積誤差的影響
由于鉆井模擬孔位置偏差操作，即體積誤差的機(jī)床，古典模型三軸機(jī)床的考慮[27]。就會(huì)被假定鉆具軸是一致的機(jī)床z軸，這樣，在名義上和條件鉆井作業(yè)開(kāi)始時(shí)，其位置可以被定義名義上的孔位和齊次向量。目的是識(shí)別位置誤差鉆尖的機(jī)床參考系統(tǒng)，和方向錯(cuò)誤工具的軸。根據(jù)三軸機(jī)床模型是可能的狀態(tài):
（3）
是名義上的鉆尖的位置在機(jī)床參考系統(tǒng)(x，y，和z是機(jī)床軸，l是鉆頭長(zhǎng)度)，是鉆尖的位置在第三(z軸)參考系，、、分別是沿著x，y，和z軸的轉(zhuǎn)換矩陣。這些矩陣有著相似形式，例如:
（4）
其中δ和ε包括平移和旋轉(zhuǎn)誤差并沿著x，y和z軸（例如，是由于旋轉(zhuǎn)誤差沿著z軸平移到x軸）。考慮到3個(gè)變換矩陣，有18個(gè)誤差項(xiàng)。這些誤差的體積函數(shù)位置（即沿著三個(gè)軸），但由于體積誤差補(bǔ)償，他們的系統(tǒng)組件可以忽略不計(jì)，并可以將它們假定為純粹隨機(jī)均值等于零。由公式（3）推導(dǎo)出復(fù)合方程式，例如：
（5）
然而，一般體積誤差應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于沿著軸平移，所以例（3）的第一組件通常是重要的。最后，假設(shè)鉆孔軸與z軸相配合，例(3)也可以通過(guò)替換方向誤差計(jì)算
如果只考慮一階組件，它可以證明和與δ、ε的線性組合。特別是，我們把定義為
（6）
六個(gè)部分向量包含和。應(yīng)用例(3)，忽略二階以上，可以證明(請(qǐng)注意，由于格式的限制，在例(7)表明，矩陣在多行壞了一行，所以整個(gè)矩陣線性組合出現(xiàn)在這里是一個(gè)6*18矩陣)。
（7）
現(xiàn)在，讓我們假設(shè)每個(gè)δ獨(dú)立分布是高斯分布，而且每個(gè)ε也是獨(dú)立分布的。然后可能Δ遵循多元高斯分布，空預(yù)期值和協(xié)方差矩陣可以由公式計(jì)算，Σ是d的協(xié)方差矩陣，它正好是一個(gè)18 *18的對(duì)角線，前9個(gè)對(duì)角矩陣元素等于，剩下的對(duì)角元素等于。
2.3 加工孔的實(shí)際定位
現(xiàn)在，根據(jù)§2.2中描述的模型它可以模擬尖端定位和方向，根據(jù)§2.1并將其轉(zhuǎn)換為所述工件參考系:
（9）
這些信息可以在工件參考系中確定進(jìn)入和退出工件孔的位置。點(diǎn)和矢量K定義一條直線，這只不過(guò)是一種孔軸，比如：
（10）
p是一個(gè)通用的點(diǎn)屬于的一個(gè)參數(shù)。定義T板厚度，是可能的計(jì)算的值s，分別等于0和T:
（11）
這些值取代例(10)分別出口和入口點(diǎn)的坐標(biāo)的孔產(chǎn)量。
最后，它可以計(jì)算兩個(gè)出口和入口之間的距離和名義鉆孔的點(diǎn):
（12）
定義為孔的退出點(diǎn)。鉆孔軸的位置公差范圍內(nèi)如果孔的距離計(jì)算低于一半的位置公差值t:
（13）
3 結(jié)論
這項(xiàng)工作提出了一個(gè)方法的穩(wěn)健設(shè)計(jì)夾具配置考慮到定位器位置的隨機(jī)誤差(由于定位器安裝在機(jī)表，在不規(guī)則表面接觸的工件，等等)和體積誤差采用機(jī)床的操作。
鉆孔作業(yè)被認(rèn)為是簡(jiǎn)單的工業(yè)案例研究。然而，一些簡(jiǎn)單和通用規(guī)則由實(shí)驗(yàn)分析得出:（1）三分基準(zhǔn)定位器(的三個(gè)定位器z定位器配置)應(yīng)該涵蓋盡可能多表面接觸。如果更多的配置分享相似的表面覆蓋，定位器的建議重心盡可能接近的一個(gè)加工特性(孔的案例研究)的孔。（2）兩點(diǎn)基準(zhǔn)定位器(兩個(gè)定位器的x定位器配置)的最大距離從對(duì)方。如果更多的分布相似距離，配置與定位器最重心附近的一個(gè)加工特性(孔的案例研究)應(yīng)該被選中。（3）單一第三基準(zhǔn)定位器(y定位器之一應(yīng)該位于對(duì)應(yīng)配置)重心的加工特性(孔的案例研究)。（4）即使定位器的高度的影響，和很小，建議他們位于最低高度。
未來(lái)的發(fā)展將在于擴(kuò)展其他的方法，更復(fù)雜的幾何特性和公差。
6
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
開(kāi) 題 報(bào) 告
1
浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開(kāi)題報(bào)告
1 選題的背景和意義
1.1 選題的背景
隨著社會(huì)的發(fā)展，人類(lèi)的進(jìn)步，人們對(duì)于日常生活、工作中的物資需求呈現(xiàn)出了極大的多樣化與復(fù)雜化。傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單的產(chǎn)品已經(jīng)難以再滿足人們的需求。而且在企業(yè)、工廠的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，需要的工具也不斷精細(xì)化與多樣化，給制造業(yè)帶來(lái)了新的難題。個(gè)性化的社會(huì)導(dǎo)致了制造產(chǎn)品大批量越來(lái)越少，更多的是需求多品種少批量，這種單件小值的生產(chǎn)模式是對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)模式的挑戰(zhàn)[1]。為此，制造技術(shù)的研究者提出了成組技術(shù)的科學(xué)理論及實(shí)現(xiàn)方法，從根本上解決了生產(chǎn)由于品種多、產(chǎn)量少帶來(lái)的矛盾。它是將多種零件按其工藝的相似性分類(lèi)成組，以形成零件族，即把同一零件族中零件分散的小生產(chǎn)量匯聚成較大的成組生產(chǎn)量，從而使小批量生產(chǎn)能獲得接近于大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，成組夾具便應(yīng)運(yùn)而生[2]。
成組夾具的應(yīng)用可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，提高生產(chǎn)效率和零件的加工質(zhì)量，也能夠降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率[3]。而且隨著成組夾具的應(yīng)用和發(fā)展，必將加速開(kāi)拓成組技術(shù)新的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，成組夾具將是我國(guó)機(jī)械工業(yè)今后夾具發(fā)展的一個(gè)主要方面。
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
1.2.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
目前發(fā)展的成組技術(shù)是應(yīng)用系統(tǒng)工程學(xué)的觀點(diǎn)，把中、小批生產(chǎn)中的設(shè)計(jì)制造和管理等方面作為一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)整體，統(tǒng)一協(xié)調(diào)生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)方面，全面實(shí)施成組技術(shù)以提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。
成組技術(shù)從20世紀(jì)50年代提出到如今已經(jīng)歷了近50年的發(fā)展和應(yīng)用。成組技術(shù)作為一門(mén)綜合性的生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造和柔性制造系統(tǒng)等方面的技術(shù)基礎(chǔ)。我國(guó)早在20世紀(jì)60年代初就在紡織機(jī)械、飛機(jī)、機(jī)床及工程機(jī)械等機(jī)械制造業(yè)中推廣應(yīng)用成組技術(shù)，并初見(jiàn)成效。因此，成組技術(shù)受到國(guó)家有關(guān)部、局和工廠企業(yè)，研究所及高等院校的重視。目前，正積極開(kāi)展這一方面的科學(xué)研究、人材培訓(xùn)和推廣應(yīng)用等工作?？梢韵嘈牛S著應(yīng)用推廣和科研工作的持續(xù)開(kāi)展，成組技術(shù)對(duì)提高我國(guó)機(jī)械工業(yè)的制造技術(shù)和生產(chǎn)管理水平將日益發(fā)揮其重要的作用[4]。
成組工藝作為一種先進(jìn)的工藝方法和生產(chǎn)準(zhǔn)備方法，先后在蘇聯(lián)、民德、捷克、波蘭以及英國(guó)、法國(guó)、日本等國(guó)已經(jīng)逐步得到了應(yīng)用，并獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。由于它能縮短單件、小批生產(chǎn)的準(zhǔn)備時(shí)間，擴(kuò)大加工批量，提高生產(chǎn)效率，為適應(yīng)多品種生產(chǎn)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。機(jī)床工業(yè)具有多品種、小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，因而近年來(lái)在國(guó)外有不少機(jī)床制造廠家先后也采用了成組工藝技術(shù)[5]。
1.2.2 發(fā)展趨勢(shì)
成組夾具由于能夠利用加工零件工藝上的相似性，并且適應(yīng)工件特征在一定范圍內(nèi)的變化而得到推廣和應(yīng)用，如何提高成組夾具設(shè)計(jì)效率成為需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題之一[6]。
組合夾具與成組夾具都適用于中小批生產(chǎn)和新產(chǎn)品試制，任何事物都不是十全十美的，組合夾具可多次重復(fù)使用，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，但制造成本高，組裝后笨重復(fù)雜，剛性差，積累誤差大，而成組夾具可克服組合夾具的不足，組裝調(diào)整時(shí)間短，生產(chǎn)和技術(shù)管理較方便。采用成組夾具是企業(yè)全面實(shí)行成組技術(shù)的需要，是實(shí)現(xiàn)成組加工的重要手段和工具，而成組加工是實(shí)施成組技術(shù)的重要領(lǐng)域和必要的環(huán)節(jié)[7]。夾具設(shè)計(jì)正朝著多功能、模塊化、高精度、高剛性、高強(qiáng)度、通用化、快速化和自動(dòng)化的方向發(fā)展[8]。
2 研究的基本內(nèi)容
通過(guò)分析一組小軸類(lèi)零件（如圖2.1所示）上銑削槽的特點(diǎn)，找出共性，確定銑削夾具形式，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保定位精度滿足加工要求，工件夾緊牢固可靠；要求機(jī)構(gòu)合理、加工方便。
圖2.1小軸類(lèi)零件圖
D=10～30mm
2.1 基本框架
（1）分析課題，方案設(shè)計(jì)
（2）相關(guān)尺寸計(jì)算和校核
（3）零部件設(shè)計(jì)
（4）總體夾具設(shè)計(jì)
2.2 研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)
通過(guò)分析一組小軸類(lèi)零件上銑削槽的特點(diǎn)，找出共性，確定銑削夾具形式，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保定位精度滿足加工要求，工件夾緊牢固可靠；分度機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確可靠、方便。
2.3 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題
（1）確定工件的定位方案，確保精度無(wú)誤差
（2）確定工件的夾緊方案，使工件穩(wěn)定夾緊
（3）適合不同尺寸和類(lèi)型的銷(xiāo)軸的裝夾，分度方便可靠
3 研究的方法及措施
3.1 定位夾緊方案設(shè)計(jì)
如圖3.1所示為各小軸零件的定位夾緊方案示意圖，軸向左端面用支桿定位，限制了工件Y軸上的移動(dòng)，用圓柱面定位限制了X軸和Z軸的移動(dòng)以及繞X軸和Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，共限制了5個(gè)自由度，定位準(zhǔn)確可靠。箭頭所指位置為夾緊方向和夾緊位置。
圖3.1 定位夾緊方案示意圖
用圓柱面定位工件可以使用三爪卡盤(pán)和彈性?shī)A頭來(lái)進(jìn)行定位夾緊：
三爪卡盤(pán)是機(jī)床上用來(lái)夾緊工件的機(jī)械裝置，用伏打扳手旋轉(zhuǎn)錐齒輪，錐齒輪帶動(dòng)平面矩形螺紋，然后帶動(dòng)三爪向心運(yùn)動(dòng)，同時(shí)趨進(jìn)或離散。因?yàn)槠矫婢匦温菁y的螺距相等，所以三爪運(yùn)動(dòng)距離相等，有自動(dòng)定心的作用。三爪卡盤(pán)多用于車(chē)床、銑床、插床夾持工件。
彈性?shī)A頭是一種裝在車(chē)床或銑床上的夾頭，其主要作用是夾緊小軸類(lèi)工件，由于定位精準(zhǔn)度較高、裝夾方便可靠，被廣泛用于各種生產(chǎn)加工領(lǐng)域。當(dāng)機(jī)床帶動(dòng)夾具開(kāi)始旋轉(zhuǎn)后，數(shù)只離心重塊在離心力的作用下，繞銷(xiāo)作逆時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)，其左端部壓迫柱塞，柱塞繼而壓縮柔性介質(zhì)，迫使拉桿帶動(dòng)彈性?shī)A頭左移。彈性?shī)A頭則受夾具體內(nèi)錐孔的作用而產(chǎn)生變形，從而夾緊工件的外圓表面，此時(shí)便可以進(jìn)行切削加工。加工完畢后機(jī)床主軸停止旋轉(zhuǎn)，由于彈性?shī)A頭外錐體與夾具體錐孔之間為非自鎖配合，所以彈性?shī)A頭會(huì)自動(dòng)恢復(fù)變形而松開(kāi)工件。
三爪卡盤(pán)裝夾力大、裝夾適應(yīng)面寬，相對(duì)來(lái)講裝夾精度低于彈簧夾頭、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊相對(duì)困難一些、裝夾效率低于彈簧夾頭。彈性?shī)A頭雖然裝夾適應(yīng)面窄、夾緊力小，但是裝夾效率高、相對(duì)裝夾精度高，方便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊。本次所要裝夾的是小軸類(lèi)零件，不需要太大的夾緊力，而是需要更高的精度、裝夾效率和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊，所以更適合采用彈性?shī)A頭來(lái)裝夾工件。
如圖3.2所示彈性?shī)A頭，連接螺栓1用來(lái)固定彈性?shī)A頭3在夾具體2上，當(dāng)工件放入夾頭中往里推，彈性?shī)A頭則受作用F而產(chǎn)生變形，從而夾緊工件的外圓表面，此時(shí)便可以進(jìn)行切削加工。
圖3.2 彈性?shī)A頭
1連接螺栓 2夾具體 3彈性?shī)A頭 4工件
3.2 分度裝置設(shè)計(jì)
如圖3.3所示為銑削小軸零件的分度示意圖，彈性?shī)A頭固定在心軸上，在心軸上有四邊形和六邊形兩個(gè)分度面，各有相應(yīng)的偏心軸與之配合，可以根據(jù)需要鎖緊其中一個(gè)分度面。需要分度前，首先扳動(dòng)兩偏心軸上的手柄，使之都處于松開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)工件需要銑2、4個(gè)面或槽時(shí)，旋轉(zhuǎn)心軸到一定角度，然后扳動(dòng)偏心軸1上的手柄，鎖緊四邊形的分度面然后進(jìn)行銑削。當(dāng)工件需要銑3、6個(gè)面或槽時(shí)，扳動(dòng)偏心軸2上的手柄，鎖緊六邊形的分度面然后對(duì)工件進(jìn)行銑削。
圖3.3 分度裝置
4 預(yù)期成果
（1）繪制二維、三維裝配圖和部分零件的工程圖，并完成三維總裝圖
（2）銷(xiāo)軸軸端的槽、面銑成組夾具的說(shuō)明書(shū)。
5 研究工作進(jìn)度計(jì)劃
（1） 2014.11.01～2014.12.25 查閱資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、外文翻譯
（2） 2014.12.26～2015.01.7 完成開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、外文翻譯
（3） 2015.02.22～2015.03.26 完成夾具相關(guān)尺寸計(jì)算和校核，具體零部件設(shè)計(jì)
（4） 2015.03.27～2015.04.29 完成二維裝配圖及重要零件圖
（5） 2015.04.30～2015.05.10 完成三維裝配圖
（6） 2015.05.11～2015.05.25 撰寫(xiě)畢業(yè)論文
（7） 2015.05.26～2015.05.28 修改論文，準(zhǔn)備答辯
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5
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
文 獻(xiàn) 綜 述
浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 文獻(xiàn)綜述
?成組夾具概述
1 前言
隨著社會(huì)的發(fā)展，人類(lèi)的進(jìn)步，人們對(duì)于日常生活、工作中的物資需求呈現(xiàn)出了極大的多樣化與復(fù)雜化。傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單的產(chǎn)品已經(jīng)難以再滿足人們的需求。而且在企業(yè)、工廠的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，需要的工具也不斷精細(xì)化與多樣化，給制造業(yè)帶來(lái)了新的難題。個(gè)性化的社會(huì)導(dǎo)致了制造產(chǎn)品大批量越來(lái)越少，更多的是需求多品種少批量，這種單件小值的生產(chǎn)模式是對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)模式的挑戰(zhàn)[1]。為此，制造技術(shù)的研究者提出了成組技術(shù)的科學(xué)理論及實(shí)現(xiàn)方法，從根本上解決了生產(chǎn)由于品種多、產(chǎn)量少帶來(lái)的矛盾。它是將多種零件按其工藝的相似性分類(lèi)成組，以形成零件族，即把同一零件族中零件分散的小生產(chǎn)量匯聚成較大的成組生產(chǎn)量，從而使小批量生產(chǎn)能獲得接近于大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，成組夾具便應(yīng)運(yùn)而生[2]。
成組夾具是按成組技術(shù)的原理，在零件分類(lèi)成組的基礎(chǔ)上，針對(duì)若干相似零件的相似加工工序而設(shè)計(jì)制造的夾具。它的優(yōu)點(diǎn)是，不僅具有專(zhuān)用夾具的特點(diǎn)，而且還很容易適應(yīng)外觀特征在一定范圍內(nèi)變化的零件加工。成組夾具的應(yīng)用可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，提高生產(chǎn)效率和零件的加工質(zhì)量，也能夠降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率[3]。而且隨著成組夾具的應(yīng)用和發(fā)展，必將加速開(kāi)拓成組技術(shù)新的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，成組夾具將是我國(guó)機(jī)械工業(yè)今后夾具發(fā)展的一個(gè)主要方面。
成組夾具應(yīng)用實(shí)例和核算出的經(jīng)濟(jì)效果，充分地說(shuō)明成組夾具有如下綜合經(jīng)濟(jì)性：（1）降低夾具設(shè)計(jì)制造費(fèi)用；（2）明顯縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，充分利用夾具的使用壽命；（3）提高加工效率，促進(jìn)企業(yè)的技術(shù)改造；（4）促進(jìn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作，有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量；（5）顯著地降低了夾具原材料消耗[4]。
2 成組夾具設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
2.1 國(guó)內(nèi)成組技術(shù)應(yīng)用及現(xiàn)狀
2.1.1 成組技術(shù)的應(yīng)用
目前發(fā)展的成組技術(shù)是應(yīng)用系統(tǒng)工程學(xué)的觀點(diǎn)，把中、小批生產(chǎn)中的設(shè)計(jì)制造和管理等方面作為一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)整體，統(tǒng)一協(xié)調(diào)生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)方面，全面實(shí)施成組技術(shù)以提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。
（1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面。由于用成組技術(shù)指導(dǎo)設(shè)計(jì)，賦予各類(lèi)零件以更大的相似類(lèi)，這就為在制造管理方面實(shí)施成組技術(shù)奠定了良好的基礎(chǔ)，使之取得更好的效果。以成組技術(shù)為指導(dǎo)的設(shè)計(jì)合理化和標(biāo)準(zhǔn)化工作將為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)奠定良好的基礎(chǔ)；為設(shè)計(jì)信息最大程度地重復(fù)使用，加快設(shè)計(jì)速度，節(jié)約時(shí)間作出貢獻(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)設(shè)計(jì)一種新產(chǎn)品時(shí)，往往有3/4以上的零件設(shè)計(jì)可參考借鑒或直接引用原有的產(chǎn)品圖紙，從而減少新設(shè)計(jì)的零件，這不僅可免除設(shè)計(jì)人員的重復(fù)性勞動(dòng)，也可以減少工藝準(zhǔn)備工作和降低制造費(fèi)用。
（2）制造工藝方面。成組技術(shù)在制造工藝方面最先得到廣泛應(yīng)用。開(kāi)始是用于成組工序，即把加工方法、安裝方式和機(jī)床調(diào)整相近的零件歸結(jié)為零件組，設(shè)計(jì)出適用于全組零件加工的成組工序。成組工序允許采用同一設(shè)備和工藝裝置，以及相同或相近的機(jī)床調(diào)整加工全組零件，這樣，只要能按零件組安排生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃，就可以大大減少由于零件品種更換所需要的機(jī)床調(diào)整時(shí)間。此外，由于零件組內(nèi)諸零件的安裝方式和尺寸相近，可設(shè)計(jì)出應(yīng)用于成組工序的公用夾具，只要進(jìn)行少量的調(diào)整或更換某些零件，公用夾具就可適用于全組零件的工序安裝。
（3）生產(chǎn)組織管理方面。成組加工要求將零件按工藝相似性分類(lèi)形成加工族，加工同一加工族有其相應(yīng)的一組機(jī)床設(shè)備。因此，很自然成組生產(chǎn)系統(tǒng)要求按模塊化原理組織生產(chǎn)，即采取成組生產(chǎn)單元的生產(chǎn)組織形式。成組技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助管理系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)之一。這是因?yàn)檫\(yùn)用成組技術(shù)基本原理將大量信息分類(lèi)成組，并使之規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化，這將有助于建立結(jié)構(gòu)合理的生產(chǎn)系統(tǒng)公用數(shù)據(jù)庫(kù)，可大量壓縮信息的儲(chǔ)存量；由于不再是分別針對(duì)一個(gè)工程問(wèn)題和任務(wù)設(shè)計(jì)程序，可使程序設(shè)計(jì)優(yōu)化[5]。
2.1.2 發(fā)展現(xiàn)狀
成組技術(shù)從20世紀(jì)50年代提出到如今已經(jīng)歷了近50年的發(fā)展和應(yīng)用。成組技術(shù)作為一門(mén)綜合性的生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）和柔性制造系統(tǒng)等方面的技術(shù)基礎(chǔ)。我國(guó)早在20世紀(jì)60年代初就在紡織機(jī)械、飛機(jī)、機(jī)床及工程機(jī)械等機(jī)械制造業(yè)中推廣應(yīng)用成組技術(shù)，并初見(jiàn)成效。因此，成組技術(shù)受到國(guó)家有關(guān)部、局和工廠企業(yè)，研究所及高等院校的重視。目前，正積極開(kāi)展這一方面的科學(xué)研究、人材培訓(xùn)和推廣應(yīng)用等工作。原機(jī)械部設(shè)計(jì)研究院負(fù)責(zé)組織研制的全國(guó)機(jī)械零件分類(lèi)編碼系統(tǒng)JLBM I，它將對(duì)我國(guó)推廣應(yīng)用成組技術(shù)起到積極推進(jìn)作用。我國(guó)不少高等工業(yè)院校結(jié)合教學(xué)和科研工作，在成組技術(shù)基本理論及其應(yīng)用方面，如零件分類(lèi)編碼系統(tǒng)、零件分類(lèi)成組方法和計(jì)算機(jī)輔助編碼、分類(lèi)、工藝設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理的軟件系統(tǒng)等方面都開(kāi)展了許多研究工作，并取得了不少成果?？梢韵嘈牛S著應(yīng)用推廣和科研工作的持續(xù)開(kāi)展，成組技術(shù)對(duì)提高我國(guó)機(jī)械工業(yè)的制造技術(shù)和生產(chǎn)管理水平將日益發(fā)揮其重要的作用[6]。
2.2 成組工藝在國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r
成組工藝作為一種先進(jìn)的工藝方法和生產(chǎn)準(zhǔn)備方法，先后在蘇聯(lián)、民德、捷克、波蘭以及英國(guó)、法國(guó)、日本等國(guó)已經(jīng)逐步得到了應(yīng)用，并獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。由于它能縮短單件、小批生產(chǎn)的準(zhǔn)備時(shí)間，擴(kuò)大加工批量，提高生產(chǎn)效率，為適應(yīng)多品種生產(chǎn)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。機(jī)床工業(yè)具有多品種、小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，因而近年來(lái)在國(guó)外有不少機(jī)床制造廠家先后也采用了成組工藝技術(shù)。如日本三菱公司的機(jī)床制造部門(mén)也引進(jìn)了成組工藝技術(shù)[7]。據(jù)介紹，該公司從引進(jìn)成組工藝到過(guò)渡為新的管理系統(tǒng)只用了半年時(shí)間。他們引進(jìn)成組工藝分為兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段主要是進(jìn)行零件的編碼和分類(lèi)，確定機(jī)床布局，按類(lèi)似零件設(shè)置成組生產(chǎn)線，以改進(jìn)加工技術(shù)，縮短加工時(shí)間，并為在新的生產(chǎn)管理系統(tǒng)中采用電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)創(chuàng)造條件。第二階段的任務(wù)著重在設(shè)計(jì)部門(mén)推廣和應(yīng)用成組工藝。通過(guò)有效地利用現(xiàn)有圖紙及標(biāo)準(zhǔn)化以減少圖紙數(shù)量及設(shè)計(jì)工時(shí)。依靠反復(fù)使用質(zhì)量穩(wěn)定而有效的零件圖紙，保證產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大加工批量，從而降低成本，縮短生產(chǎn)周期，并為采用成組夾具、專(zhuān)用機(jī)床以及數(shù)控機(jī)床等高效率的設(shè)備創(chuàng)造條件。
英國(guó)赫伯特(Herbert) 公司的埃奇維克 (Edgwick)和馬肯當(dāng)一萊恩(Mackadown Lane)工廠也成功地應(yīng)用了成組工藝?，F(xiàn)在埃奇維克廠有26個(gè)成組加工工段。在馬肯當(dāng)一萊恩廠有18個(gè)成組加工工段。這些工段所加工的零件相當(dāng)于赫伯特公司制造的機(jī)床零件的90%以上。其余零件則在非成組加工線上加工。該公司采用成組工藝后，使新產(chǎn)品的生產(chǎn)周期由原來(lái)的12~18個(gè)月減為平均6個(gè)月；其次是減少庫(kù)存和再制品數(shù)量。據(jù)該公司介紹，采用成組工藝后，生產(chǎn)效率可提高60%。另外該公司還特別從成組加工的觀點(diǎn)出發(fā)，發(fā)展了小批、中批及大批生產(chǎn)用的自動(dòng)化車(chē)床[8]。
隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，今后成組工藝的采用將會(huì)更加廣泛。
3 成組夾具設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)
成組夾具由于能夠利用加工零件工藝上的相似性，并且適應(yīng)工件特征在一定范圍內(nèi)的變化而得到推廣和應(yīng)用，如何提高成組夾具設(shè)計(jì)效率成為需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題之一[9]。
組合夾具與成組夾具都適用于中小批生產(chǎn)和新產(chǎn)品試制，任何事物都不是十全十美的，組合夾具可多次重復(fù)使用，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，但制造成本高，組裝后笨重復(fù)雜，剛性差，積累誤差大，而成組夾具可克服組合夾具的不足，組裝調(diào)整時(shí)間短，生產(chǎn)和技術(shù)管理較方便。采用成組夾具是企業(yè)全面實(shí)行成組技術(shù)的需要，是實(shí)現(xiàn)成組加工的重要手段和工具，而成組加工是實(shí)施成組技術(shù)的重要領(lǐng)域和必要的環(huán)節(jié)[10]。夾具設(shè)計(jì)正朝著多功能、模塊化、高精度、高剛性、高強(qiáng)度、通用化、快速化和自動(dòng)化的方向發(fā)展[11]。
4 設(shè)計(jì)成組夾具應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題
（1）成組夾具在設(shè)計(jì)上比可調(diào)整夾具更具有針對(duì)性。成組夾具的設(shè)計(jì)對(duì)象必須是一組形狀相似、工序內(nèi)容相似、定位夾緊方式相似的零件，只有這樣成組夾具才能取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。所以成組夾具的設(shè)計(jì)更依賴(lài)于零件的分類(lèi)方法[12]。
（2）將同類(lèi)零件集中起來(lái)進(jìn)行全面分析，然后合理分組，按組分別設(shè)計(jì)是成組夾具設(shè)計(jì)的重要方法。它不但有利于提高夾具的“ 三化” 程度，而且使所設(shè)計(jì)的成組夾具對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品有一定的適應(yīng)性和通用性，并對(duì)新產(chǎn)品的發(fā)展具有良好的繼承性[13]。
（3）成組夾具設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)合理化控制，所謂合理化是指一套成組夾具不但可以加工多種零件，而且一種零件加工完畢要更換同組中另一個(gè)零件時(shí)，“機(jī)床一夾具一刀具” 系統(tǒng)只要作稍微調(diào)整即可[14]。
5 結(jié)束語(yǔ)
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)整體水平的不斷進(jìn)步和制造業(yè)發(fā)展速度的不斷加快，成組夾具技術(shù)在機(jī)械加工中的運(yùn)用取得了良好的實(shí)踐效果。不但實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)機(jī)械加工的便利性，提高了生產(chǎn)效率，而且成組夾具技術(shù)在發(fā)展的過(guò)程中與工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造等多種現(xiàn)代信息技術(shù)的融合運(yùn)用，逐漸形成了一門(mén)較為獨(dú)立的生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)，推動(dòng)了我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的不斷進(jìn)步。因此工作人員在成組夾具技術(shù)的運(yùn)用過(guò)程中應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行合理的分析與研究，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)機(jī)械加工實(shí)踐來(lái)促進(jìn)我國(guó)成組夾具技術(shù)應(yīng)用水平的持續(xù)提升[15]。
目前，成組夾具在車(chē)床、銑床、鉆床磨床上得到推廣應(yīng)用。開(kāi)展成組夾具的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，節(jié)約成本，提高經(jīng)濟(jì)效益起到了積極作用，對(duì)我國(guó)工業(yè)發(fā)展將起到良好的推動(dòng)作用[16]。
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4
1.外文翻譯
機(jī)械加工零件的工藝及夾具設(shè)計(jì)
摘 要：本文對(duì)機(jī)械加工零件的結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)行了分析，確定了機(jī)械加工工藝路線，夾具在機(jī)械加工中所占的地位和重要性，以及夾具設(shè)計(jì)。隨著科學(xué)的日益發(fā)展進(jìn)步和國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整,工程機(jī)械行業(yè)已成為沒(méi)有政策壁壘的完全競(jìng)爭(zhēng)行業(yè)
關(guān)鍵詞：技術(shù)背景/發(fā)展趨勢(shì)/工序/定位方案
1 機(jī)械加工歷史背景及其意義
機(jī)械制造業(yè)是一個(gè)古老而永遠(yuǎn)充滿生命力的行業(yè)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，機(jī)械制造工藝也在日新月異地發(fā)展。自新中國(guó)成立以來(lái)，我國(guó)的制造技術(shù)與制造業(yè)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，一個(gè)具有相當(dāng)規(guī)模和一定技術(shù)基礎(chǔ)的機(jī)械工業(yè)體系基本形成。改革開(kāi)放二十多年來(lái)，我國(guó)制造業(yè)充分利用國(guó)內(nèi)國(guó)外兩方面的技術(shù)資源，有計(jì)劃地推進(jìn)企業(yè)的技術(shù)改造，引導(dǎo)企業(yè)走依靠科技進(jìn)步的道路，使制造技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量和水平及經(jīng)濟(jì)效益發(fā)生了顯著變化，為推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。盡管我國(guó)制造業(yè)的綜合技術(shù)水平有了大幅度提高，但與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍存在階段性差距。進(jìn)入二十一世紀(jì)，我國(guó)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)仍然是制造業(yè)，特別是在我國(guó)加入世貿(mào)組織后，世界的制造中心就從發(fā)達(dá)國(guó)家遷移到了亞洲，我國(guó)有廉價(jià)的勞動(dòng)力和廣大的消費(fèi)市場(chǎng)，因此，我國(guó)工業(yè)要想發(fā)展，就需要有相應(yīng)的技術(shù)和設(shè)備來(lái)支持。
機(jī)械工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備工業(yè)；是科學(xué)技術(shù)物化的基礎(chǔ)；是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的載體；是國(guó)防建設(shè)的基礎(chǔ)；是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的重要支柱；也是為提高人民生活質(zhì)量、提供消費(fèi)類(lèi)機(jī)電產(chǎn)品的供應(yīng)工業(yè)。它對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的質(zhì)量和效益、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化具有極其重要的作用。
2 機(jī)械行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
隨著社會(huì)的發(fā)展，各種機(jī)械逐漸運(yùn)用到各個(gè)行業(yè)中，不管是在農(nóng)用、軍用、工用等方面，離開(kāi)了機(jī)械的操作就談不上效率，因此，從某中角度上來(lái)說(shuō)，一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、社會(huì)地位，和機(jī)械行業(yè)的發(fā)展是密不可分的。各工業(yè)化國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷程表明，沒(méi)有強(qiáng)大的裝備制造業(yè)，就不可能實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的工業(yè)化、現(xiàn)代化和信息化[3]。目前裝備制造業(yè)發(fā)展滯后是制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要因素，加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，推進(jìn)機(jī)械工業(yè)持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展，對(duì)于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)整體素質(zhì)，增強(qiáng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，保障國(guó)防安全等都具有重要而深遠(yuǎn)的意義。
3 機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂
3.1 機(jī)械加工工藝過(guò)程的定義
機(jī)械加工工藝過(guò)程是指用機(jī)械加工方法改變毛坯的形狀，尺寸，相對(duì)位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的全過(guò)程。機(jī)械加工工藝過(guò)程直接決定零件及產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，對(duì)產(chǎn)品的成本、生產(chǎn)周期都有較大的影響，是整個(gè)工藝過(guò)程的重要組成部分。
3.2 機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成
組成機(jī)械加工工藝過(guò)程的基本單元是工序。工序又是由安裝、工位、工步及走刀組成的。
⑴ 工序是指一個(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地對(duì)同一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過(guò)程。工序是制定勞動(dòng)定額、配備工人及機(jī)床設(shè)備、安排作業(yè)計(jì)劃和進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的基本單元。
⑵ 安裝是工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序。
⑶ 當(dāng)應(yīng)用轉(zhuǎn)位（或移位）加工的機(jī)床（或夾具）進(jìn)行加工時(shí)，在一次裝夾中，工件（或刀具）相對(duì)于機(jī)床要經(jīng)過(guò)幾個(gè)位置依次進(jìn)行加工，在每一個(gè)工作位置上所完成的那一部分工序，稱(chēng)為工位。采用多工位加工可以減少裝夾的次數(shù)，減少裝夾誤差，提高生產(chǎn)率。
⑷ 工步是加工表面在切削刀具和切削用量（僅指主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量）都不變的情況下所完成的那一部分工藝過(guò)程。
⑸ 在一個(gè)工步中，如果要切掉的金屬層很厚，可分幾次切削，每切削一次就稱(chēng)為一次走刀。
3.3 機(jī)械加工工藝規(guī)程的定義
規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造過(guò)程和操作方法等的工藝文件，稱(chēng)為工藝規(guī)程，它是企業(yè)生產(chǎn)中的指導(dǎo)性技術(shù)文件。
3.4 機(jī)械加工工藝規(guī)程的作用及內(nèi)容
機(jī)械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的主要依據(jù)。根據(jù)它來(lái)組織原材料和毛坯的供應(yīng)，進(jìn)行機(jī)床調(diào)整，專(zhuān)用工藝裝備的設(shè)計(jì)與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，調(diào)配勞動(dòng)力，以及進(jìn)行生產(chǎn)成本核算等。
機(jī)械加工工藝規(guī)程也是組織生產(chǎn)、進(jìn)行計(jì)劃調(diào)度的依據(jù)。有了它就可以制定生產(chǎn)產(chǎn)品的進(jìn)度計(jì)劃和相應(yīng)的調(diào)度計(jì)劃，并能做到各工序科學(xué)地銜接，使生產(chǎn)均衡、順利，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低消耗。
機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片和機(jī)械加工工序卡片，是兩個(gè)主要的工藝文件。機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片，是說(shuō)明零件加工工藝過(guò)程的工藝文件。在單件、小批量生產(chǎn)中，以機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片指導(dǎo)生產(chǎn)，過(guò)程卡的各個(gè)項(xiàng)目編制較為詳細(xì)。機(jī)械加工工序卡片是為每個(gè)工序詳細(xì)制定的，用于直接指導(dǎo)工人進(jìn)行生產(chǎn)，多用于大批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件。
3.5 制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原則及步驟
在一定的生產(chǎn)條件下，以最少的勞動(dòng)消耗和最低的費(fèi)用，按計(jì)劃加工出符合圖紙要求的零件，是制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的基本原則。
制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟如下：
①根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)決定生產(chǎn)類(lèi)型；
②分析零件加工的工藝性；
③選擇毛坯的種類(lèi)和制造方法；
④擬訂工藝過(guò)程；
⑤工序設(shè)計(jì)；
⑥編制工藝文件。
4 夾具設(shè)計(jì)
4.1 夾具設(shè)計(jì)的意義
在機(jī)械行業(yè)中，如何去保證工件的高精度、加工的成本等實(shí)質(zhì)性問(wèn)題，一直是從事于機(jī)械行業(yè)人員研究的問(wèn)題，其中在設(shè)計(jì)夾具的時(shí)候就要考慮以上問(wèn)題，高效的夾具是工件高精度的保證，如何讓夾具更高效、更經(jīng)濟(jì)，這是行業(yè)人急需要解決的。
隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的不斷提高，各種高科技技術(shù)逐漸滲透到各個(gè)行業(yè)，如何利用這些高科技為人類(lèi)服務(wù)，如何充分利用這些高科技在機(jī)械行業(yè)中，這還需要機(jī)械行業(yè)人員不斷的努力，開(kāi)拓創(chuàng)新。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，和社會(huì)市場(chǎng)需要，夾具的設(shè)計(jì)在逐步的超向柔性制造系統(tǒng)方向發(fā)展。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之一,刀具本身已高度標(biāo)準(zhǔn)化,用戶只需要按品種、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)品一有變化就需重新制作,通常是屬于專(zhuān)用性質(zhì)的工具,模具已發(fā)展成為獨(dú)立的行業(yè);夾具在國(guó)內(nèi)外也正在逐漸形成一個(gè)依附于機(jī)床業(yè)或獨(dú)立的小行業(yè)。 組合夾具不僅具有標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、組合化等當(dāng)代先進(jìn)設(shè)計(jì)思想,又符合節(jié)約資源的原則,更適合綠色制造的環(huán)境保護(hù)原理。所以是今后夾具技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向單位 。
機(jī)床夾具通常是指裝夾工件用的裝置:至于裝夾各種刀具用的裝置,則一般稱(chēng)為“輔助工具”。輔助工具有時(shí)也廣義地包括在機(jī)床夾具的范圍內(nèi)。按照機(jī)床夾具的應(yīng)用范圍,一般可分為通用夾具,專(zhuān)用夾具和可調(diào)整式夾具等。
通用夾具是在普通機(jī)床上一般都附有通用夾具,如車(chē)床上的卡盤(pán),銑床上的回轉(zhuǎn)工作臺(tái),分度頭,頂尖座等。它們都一標(biāo)準(zhǔn)化了,具有一定的通用性,可以用來(lái)安裝一定形狀尺寸范圍內(nèi)的各種工件而不需要進(jìn)行特殊的調(diào)整。但是,在實(shí)際生產(chǎn)中,通用夾具常常不能夠滿足各種零件加工的需要;或者因?yàn)樯a(chǎn)率低而必須把通用夾具進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn);或者由于工件的形狀,加工的要求等的不同須專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制造一種專(zhuān)用夾具,以解決生產(chǎn)實(shí)際的需要。
用夾具是為了適應(yīng)某一工件的某一工序加工的要求而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制造的,其功用主要有下列幾個(gè)方面:1.保證工件被加工表面主要包括加工工件所需要的機(jī)動(dòng)時(shí)間和裝卸工件等所需要的輔助時(shí)間兩部分。2.采用專(zhuān)用夾具后,安裝工件和轉(zhuǎn)換工位的工作都可以大為簡(jiǎn)化,不再需要畫(huà)線和找正,縮短了工序的輔助時(shí)間并且節(jié)省了畫(huà)線這個(gè)工序,從而提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率.在生產(chǎn)中由于采用了多工件平行加工的夾具,使同時(shí)加工的幾個(gè)工件的機(jī)動(dòng)時(shí)間將與加工一個(gè)工件的機(jī)動(dòng)時(shí)間相同。采用回轉(zhuǎn)式多工位連續(xù)加工夾具,可以在進(jìn)行切削加工某個(gè)工件的同時(shí),進(jìn)行其它工件的裝卸工作,從而使輔助時(shí)間與機(jī)動(dòng)時(shí)間相重合?？傊?隨著專(zhuān)用夾具的采用和進(jìn)一步改善,可以有效地縮短工序時(shí)間,滿足生產(chǎn)不斷發(fā)展的需要。3.采用專(zhuān)用夾具還能擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。例如在普通車(chē)床上附加鏜模夾具后,便可以代替鏜床工作;裝上專(zhuān)用夾具后可以車(chē)削成型表面等,以充分發(fā)揮通用機(jī)床的作用。4.減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,保障安全生產(chǎn)。根據(jù)生產(chǎn)需要,采用一些氣動(dòng),液壓或其它機(jī)械化,自動(dòng)化程度較高的專(zhuān)用夾具,對(duì)于減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,保障生產(chǎn)安全和產(chǎn)品的穩(wěn)質(zhì)高產(chǎn)都有很大作用。加工大型工件時(shí),例如加工車(chē)床床身上,下兩面上的螺孔,需要把床身工件翻轉(zhuǎn)幾次進(jìn)行加工,勞動(dòng)強(qiáng)度大而且不安全。采用電動(dòng)回轉(zhuǎn)式鉆床家具后,就能夠達(dá)到提高生產(chǎn)效率,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,保障生產(chǎn)安全的目的。
4.2 夾具的發(fā)展趨勢(shì)
工業(yè)設(shè)計(jì)是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物，從英國(guó)莫里斯的“工藝美術(shù)運(yùn)動(dòng)”，到德國(guó)的包豪斯設(shè)計(jì)革命以及美國(guó)的廣泛傳播與推廣，工業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)了醞釀，探索，形成，發(fā)展百余年的歷史滄桑。時(shí)至今日，工業(yè)設(shè)計(jì)已成為一門(mén)獨(dú)立的專(zhuān)業(yè)學(xué)科，并且有一套完整的研究體系。
1980年國(guó)際工業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)理事會(huì)（ICSID）給工業(yè)作了明確定義：“就批量生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品而言，憑借訓(xùn)練，技術(shù)知識(shí)，經(jīng)驗(yàn)及視覺(jué)感受，而預(yù)示材料、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、形態(tài)、色彩、表面加工，裝飾以新的品質(zhì)和規(guī)格，叫做工業(yè)設(shè)計(jì)。根據(jù)當(dāng)時(shí)的具體情況，工業(yè)設(shè)計(jì)師應(yīng)在上述工業(yè)產(chǎn)品全部側(cè)面或其中幾個(gè)方面進(jìn)行工作，而且需要工業(yè)設(shè)計(jì)師對(duì)包裝、宣傳、展示，市場(chǎng)開(kāi)發(fā)等問(wèn)題的解決付出自己的技術(shù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以及視覺(jué)評(píng)價(jià)能力時(shí)，這也屬于工業(yè)設(shè)計(jì)的范疇”。
材料、結(jié)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，一方面，技術(shù)制約著設(shè)計(jì)；另一方面，技術(shù)也推動(dòng)著設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)美學(xué)的觀點(diǎn)看，技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ)還具有其本身的“功能”作用，只要善于應(yīng)用材料的特性，予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和適當(dāng)?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實(shí)用，美觀，經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)潛在的“功能”。
任何設(shè)計(jì)都是時(shí)代的產(chǎn)物，它的不同的面貌，不同的特征反映著不同歷史時(shí)期的科學(xué)技術(shù)水平。技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導(dǎo)，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來(lái)新的結(jié)構(gòu)，新的形態(tài)和新的造型風(fēng)格。材料，加工工藝，結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品形象有機(jī)地聯(lián)系在一起的，某個(gè)環(huán)節(jié)的變革，便會(huì)引起整個(gè)機(jī)體的變化。
現(xiàn)在，機(jī)械加工工藝及夾具隨著制造技術(shù)的發(fā)展也突飛猛進(jìn)。機(jī)械加工工藝以各個(gè)工廠的具體情況不同，其加工的規(guī)程也有很大的不同。突破已往的死模式。使其隨著情況的不同具有更加合理的工藝過(guò)程。也使產(chǎn)品的質(zhì)量大大提高。制定加工工藝雖可按情況合理制定，但也要滿足其基本要求：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低加工成本。并在充分利用本工廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上，盡可能采用國(guó)內(nèi)、外先進(jìn)工藝技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。還應(yīng)保證操作者良好的勞動(dòng)條件。但我國(guó)現(xiàn)階段還是主要依賴(lài)工藝人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)編制工藝，多半不規(guī)定工步和切削用量，工時(shí)定額也憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定，十分粗略，缺乏科學(xué)依據(jù)，難以進(jìn)行合理的經(jīng)濟(jì)核算
國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類(lèi)總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專(zhuān)用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬(wàn)套專(zhuān)用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50～80％左右專(zhuān)用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為10～20％左右。特別是近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求：
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；
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(jī)床夾具；
4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；
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；
6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì)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。
利用更好的夾具，可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高加工精度，減少?gòu)U品，可以擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，改善操作的勞動(dòng)條件。因此，夾具是機(jī)械制造中的一項(xiàng)重要的工藝裝備。一個(gè)好的夾具是加工出合格產(chǎn)品的首要條件，為了讓夾具有更好的發(fā)展，夾具行業(yè)應(yīng)加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專(zhuān)業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時(shí)俱進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動(dòng)與國(guó)外夾具廠商聯(lián)系，爭(zhēng)取合資與合作，引進(jìn)技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國(guó)夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。
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