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1 開題報(bào)告 箱體加工工藝及典型工序夾具設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)是本人在基本完成大學(xué)的學(xué)習(xí)任務(wù)后完 成的一次由理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)的一個(gè)過程 將我在大學(xué)期間學(xué)習(xí)到的東西全 部整合到一起運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中去 使本人對(duì)自己所學(xué)的專業(yè)知識(shí) 專業(yè)技能 和專業(yè)所從事的方向有了更深層次的學(xué)習(xí)與了解 為我以后的工作打下基礎(chǔ) 機(jī)械加工工藝主要是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 保證產(chǎn)品質(zhì)量 節(jié)約能源 降低成本的 重要手段 是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備 計(jì)劃調(diào)度 加工操作 生產(chǎn)安全 技術(shù)檢測(cè) 和健全勞動(dòng)組織的重要依據(jù) 然而夾具在制造系統(tǒng)中也是一個(gè)非常重要的組成 部分 好的夾具可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 保證和提高加工精度 降低生產(chǎn)成本 還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍 而這個(gè)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(dòng)機(jī)的使用效率和壽命 所以本次設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè) 計(jì) 保證產(chǎn)品質(zhì)量還要在保證產(chǎn)品加工精度的同時(shí)提高生產(chǎn)率 節(jié)約成本 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 1 國外研究現(xiàn)狀 工業(yè)設(shè)計(jì)是人類社會(huì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物 從英國莫里斯的 工藝 美術(shù)運(yùn)動(dòng) 到德國的包豪斯設(shè)計(jì)革命以及美國的廣泛傳播與推廣 工業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng) 過了醞釀 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 一門獨(dú)立的專業(yè)學(xué)科 并且有一套完整的研究體系 1980 年國際工業(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 2 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)開發(fā)等問題的解決 付出自己的技術(shù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以及視覺評(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?就能夠創(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 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 2 2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 改革開放以來 隨著中國與世界的接軌 中國不斷的引進(jìn)了西方先進(jìn)的加 工技術(shù) 而且隨著世界科技的飛速發(fā)展 數(shù)控機(jī)床 加工中心 柔性制造單元 柔性制造系統(tǒng)等一系列高端設(shè)備得以廣泛的運(yùn)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(chǎn)品更新?lián)Q代的加快 產(chǎn)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(xiàn)了重大問題 現(xiàn)階段箱體主要零件零件加工還打不到自動(dòng)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(xiàn)階段我國對(duì)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(tǒng)的夾具的裝夾 定位 刀具的引導(dǎo)定位為夾具的裝夾和定位 隨著數(shù) 字化加工設(shè)備的擴(kuò)大化 已經(jīng)將夾具的引導(dǎo)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(jī)械制造工藝有著飛速的發(fā)展 比如 應(yīng)用人工智能選擇零件的 工藝規(guī)程 因?yàn)樘胤N加工的微觀物理過程非常復(fù)雜 往往涉及電磁場(chǎng) 熱力學(xué) 流體力學(xué) 電化學(xué)等諸多領(lǐng)域 其加工機(jī)理的理論研究極其困難 通常很難用簡 單的解析式來表達(dá) 近年來 雖然各國學(xué)者采用各種理論對(duì)不同的特種加工技 術(shù)進(jìn)行了深入的研究 并取得了卓越的理論成就 但離定量的實(shí)際應(yīng)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(zhì)量與加工 3 條件參數(shù)間都有其規(guī)律 因此 目前常采用研究傳統(tǒng)切削加工機(jī)理的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì) 方 法來了解特種加工的工藝規(guī)律 以便實(shí)際應(yīng)用 但還缺乏系統(tǒng)性 受其限制 目前特種加工 的工藝參數(shù)只能憑經(jīng)驗(yàn)選取 還難以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化和自動(dòng)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(jī)床總數(shù) 95 以上的非 數(shù)控電火花成形加工機(jī)床和較大尺寸的模具型腔加工中得到廣泛應(yīng)用 雖然已 有學(xué)者對(duì)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(shù)據(jù)的缺乏 仍未有成熟的商品化的 CAD CAM 系統(tǒng)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(fù)雜電極的三維型面數(shù)據(jù) 隨著 模糊 數(shù)學(xué) 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)及專家系統(tǒng)等多種人工智能技術(shù)的成熟發(fā)展 人們開始 嘗試?yán)眠@一技術(shù) 來建立加工效果和加工條件之間的定量化的精度 效率 經(jīng) 濟(jì)性等實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?并得到了初步 的成果 因此 通過實(shí)驗(yàn)建模 將典型加工實(shí) 例和加工經(jīng)驗(yàn)作為知識(shí)存儲(chǔ)起來 建立描述特 種加工工藝規(guī)律的可擴(kuò)展性開放 系統(tǒng)的條件已經(jīng)成熟 并為進(jìn)一步開展特種加工加工工藝過程的計(jì)算機(jī)模擬 應(yīng)用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程和虛擬加工奠定基礎(chǔ) 同時(shí) 在機(jī)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(dòng)的強(qiáng)度 夾具的設(shè)計(jì)過程中 應(yīng) 深入生產(chǎn)實(shí)際 對(duì)工件的圖紙 工藝文件 生產(chǎn)綱領(lǐng)等分析 精心調(diào)查研究 吸取國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù) 制訂出合理的設(shè)計(jì)方案 我們都知道減少停工檢修期是提高生產(chǎn)力 使生產(chǎn)能力利用系數(shù)最大化的一項(xiàng) 重要因素 然而零件加工過程中的精確定位和裝夾的重復(fù)精度也是改進(jìn)效率和 質(zhì)量的關(guān)鍵 譬如柔性加工中心的產(chǎn)生就是為了減少產(chǎn)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(jī)加工各種各樣 的零部件 導(dǎo)致改型和生產(chǎn)個(gè)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(shè)備和工藝也向著柔性化的方向轉(zhuǎn)變 加工裝備 的柔性概念和需求主要體現(xiàn)在對(duì)設(shè)備快速性和適應(yīng)性的需求上 因此制造商不 得不尋求柔性和產(chǎn)量之間的最佳組合 當(dāng)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(xiàn)在 柔性專機(jī) 可重新配置的機(jī)床及專用加工中心的組合應(yīng)用 使得發(fā)動(dòng)機(jī)零件的加工變得越 4 來越柔性化 具體情況取決于每個(gè)加工項(xiàng)目的產(chǎn)量配額 使用液壓夾具的主要優(yōu)勢(shì)是能節(jié)省夾緊和松卸工件時(shí)所花的大量的時(shí)間 有關(guān) 統(tǒng)計(jì)資料表明液壓夾緊相比機(jī)械夾緊節(jié)省 90 95 的時(shí)間 縮小了生產(chǎn)循環(huán)周 期 從而增加了產(chǎn)量也就意味著降低了成本 當(dāng)加工一長型鋁合金零件時(shí) 刀具通過時(shí)旋轉(zhuǎn)油缸可快速讓開 刀具通過后可 快速復(fù)位 液壓夾具系統(tǒng)的第二項(xiàng)重要特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)非常高的定位精度 關(guān)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(zhì)量一致性 由于變形造成的廢品率將會(huì)微乎其微 夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件 在機(jī)床技術(shù)向高速 高效 精密 復(fù)合 智 能 環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下 夾具技術(shù)正朝著高精 高效 模塊 組合 通用 經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展 3 設(shè)計(jì)思路 通過網(wǎng)絡(luò) 期刊 教材 廠家資料及國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)查閱 根據(jù)要求完成 對(duì)箱體主要零件加工工藝和夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 完成設(shè)計(jì)圖紙的繪制并進(jìn)行相 關(guān)校核工作 完成設(shè)計(jì)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(guān)鍵是工序的劃分和定位基準(zhǔn)的 選擇 在設(shè)計(jì)開始的過程中 我們必須要認(rèn)真分析零件圖 了解其箱體主要零 件零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和相關(guān)的技術(shù)要求 對(duì)箱體主要零件零件的每一個(gè)細(xì)節(jié) 都 應(yīng)仔細(xì)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(gè)零件加工的關(guān)鍵 必須弄清箱體主要零件零件的每一個(gè)尺寸 繪制零件圖 是一個(gè)重點(diǎn) 同時(shí)因?yàn)橄潴w主要零件零件比較復(fù)雜 所以也是一個(gè)難點(diǎn) 我們采 用 autoCAD 軟件繪制零件圖 一方面增加我們對(duì)零件的了解認(rèn)識(shí) 另一方面增 加我們對(duì) autoCAD 軟件的熟悉 工序的劃分 5 確定加工順序和工序內(nèi)容 安排工序的集中和分散程度 劃分工序階段 這項(xiàng)工作與生產(chǎn)綱領(lǐng)有密切關(guān)系 具體可以根據(jù)生產(chǎn)類型 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 技術(shù)要求和機(jī)床設(shè)備等 生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序次數(shù) 如批量小時(shí)可采 用在通用機(jī)床上工序集中原則 批量大時(shí)即可按工序分散原則 組織流水線生 產(chǎn) 也可利用高生產(chǎn)率的通用設(shè)備 按工序集中原則組織生產(chǎn) 2 夾具設(shè)計(jì)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(zhǔn)是否與工序基準(zhǔn)重合 定位基 準(zhǔn)與定位元件的配合狀況等因素有關(guān) 可提高夾具的制造精度 減少配合間隙 就能提高夾具在機(jī)床上的定位精度 夾具中出現(xiàn)過定位時(shí) 可通過撤消多余定 位元件 使多余定位元件失去限制重復(fù)自由度的能力 增加過定位元件與定位 基準(zhǔn)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(chǎn)生過大變形 可采 用多點(diǎn)夾緊或在工件鋼性薄弱部位安放適當(dāng)?shù)妮o助支撐 夾具的設(shè)計(jì)必須要保 證夾具的定位準(zhǔn)確和機(jī)構(gòu)合理 考慮夾具的定位誤差和安裝誤差 我們將通過對(duì) 工件與夾具的認(rèn)真分析 結(jié)合一些夾具的具體設(shè)計(jì)事例 查閱相關(guān)的夾具設(shè)計(jì)資料 聯(lián) 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(jù)不同的研究對(duì)象擬采用不同的研究手段 途徑 本課題包括兩方面內(nèi) 容 箱體主要零件加工工藝的設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì) 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(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和零件結(jié)構(gòu)選擇毛坯 毛坯的類型一般在零件圖上已有規(guī)定 對(duì)于鑄件和鍛件應(yīng)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(zhǔn)和計(jì)算加工余量時(shí)有所考慮 如果毛坯是棒料或型材 則按其標(biāo)準(zhǔn)確定尺 寸規(guī)格 并決定每批加工件數(shù) 6 毛坯的種類和其質(zhì)量對(duì)機(jī)械加工的質(zhì)量有密切的關(guān)系 同時(shí)對(duì)提高勞動(dòng)生 產(chǎn)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(jī)床型號(hào) 刀具 夾具及量具等 擬訂工藝路線從實(shí)際出發(fā) 理論聯(lián)系實(shí)際和工人結(jié)合起來 常常需要提出幾個(gè)方案 進(jìn)行分析比較后再確 定 計(jì)算切削用量 加工余量及工時(shí)定額 查閱 切削用量手冊(cè) 等資料并進(jìn)行計(jì)算確定 目前 對(duì)單件小批量生產(chǎn) 不規(guī)定切削用量 而是由操作工人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)自行選定 但對(duì)于自動(dòng)線和流水線 為保證生產(chǎn)的節(jié)拍 必須規(guī)定切削用量 并不能隨意改變 計(jì)算加工余量 工 序尺寸及公差是要控制各工序的加工質(zhì)量以保證最終加工質(zhì)量 工時(shí)定額一般 按各工廠的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)積累起來的統(tǒng)計(jì)資料來估算 隨著生產(chǎn)的發(fā)展 工藝的改 進(jìn) 新工藝 新技術(shù)的不斷出現(xiàn) 工時(shí)定額應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的修改 對(duì)機(jī)械加工工藝規(guī)程基本要求可歸結(jié)為質(zhì)量 生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性 雖然有時(shí) 互相矛盾 但只要把它們處理好 就會(huì)成為一個(gè)統(tǒng)一體 在三個(gè)要求中 質(zhì)量 是首要的 質(zhì)量表現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo) 質(zhì)量不能保證 根本談 不上數(shù)量 質(zhì)量和生產(chǎn)率之間是密切聯(lián)系的 在保證質(zhì)量的前提下 應(yīng)該不斷 地最大限度地提高生產(chǎn)率 滿足生產(chǎn)量的要求 如果兩者矛盾 則生產(chǎn)率要服 從于質(zhì)量 應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下解決生產(chǎn)率問題 在保證質(zhì)量的前提下 應(yīng) 盡可能的節(jié)約耗費(fèi) 減少投資 降低制造成本 這就是經(jīng)濟(jì)性 因此 箱體主要零件的工藝規(guī)程研究途徑應(yīng)該體現(xiàn)質(zhì)量 生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性 的統(tǒng)一 達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理及可行的最優(yōu)方案 夾具設(shè)計(jì)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(diǎn)是針對(duì)性 強(qiáng) 結(jié)構(gòu)緊湊 操作簡便 生產(chǎn)率高 夾具設(shè)計(jì)最關(guān)鍵是要求對(duì)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(zhǔn)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(jī)床上的定位精度 7 除此之外 選擇夾具的類型與結(jié)構(gòu)型式必須與零件生產(chǎn)批量大小相適應(yīng) 夾具結(jié)構(gòu)與零部件應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)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(jié)構(gòu)和工作原理 2 確定設(shè)計(jì)大體思路 撰寫開題報(bào)告 要求完成具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容及計(jì)算 3 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求 熟悉相關(guān)軟件 AutoCAD 確定設(shè)計(jì)方法及 設(shè)計(jì)要點(diǎn) 按要求完成完整的設(shè)計(jì)計(jì)劃及預(yù)期達(dá)到的結(jié)果 進(jìn)行相關(guān) 設(shè)計(jì)及計(jì)算 4 對(duì)所設(shè)計(jì)夾具設(shè)計(jì)相關(guān)校核 準(zhǔn)備相關(guān)資料 5 對(duì)設(shè)計(jì)說明書初稿進(jìn)行相關(guān)格式修改 對(duì)設(shè)計(jì)圖紙并進(jìn)行修改 研究過程中的主要問題和解決的方法 4 工作進(jìn)度與安排 2 15 3 15 理解和消化課題內(nèi)容 完成課題的調(diào)研 開題報(bào)告 翻譯 文獻(xiàn)綜 的撰寫等 3 16 4 01 完成箱體主要零件的工藝工裝設(shè)計(jì)與優(yōu)化方案 4 02 4 15 完成箱體主要零件的工藝工裝設(shè)計(jì)與優(yōu)化參數(shù)計(jì)算 4 16 4 20 完成箱體主要零件的工藝工裝設(shè)計(jì)與優(yōu)化各元件設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì) 5 16 5 31 完成論文的撰寫和答辯準(zhǔn)備工作 8 參考文獻(xiàn) 1 于勇 我國機(jī)械制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 J 山西焦煤科技 2010 S1 75 76 2 應(yīng)雷 淺談我國機(jī)械制造業(yè)的困境和發(fā)展戰(zhàn)略對(duì)策 J 科技資訊 2010 27 112 3 侯志楠 淺析機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展歷程 現(xiàn)狀及趨勢(shì) J 2010 20 4 濮良貴 紀(jì)名剛 機(jī)械設(shè)計(jì) M 高等教育出版社 2006 5 黎震 朱江峰 先進(jìn)制造技術(shù) M 北京理工大學(xué)出版 2009 6 鄭修本 機(jī)械制造工藝學(xué) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 7 徐鴻本 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) M 遼寧 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 2004 8 聞邦椿 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第 5 版 第 1 卷 機(jī)械工業(yè)出版社 2010 9 張捷 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) M 西南交通大學(xué)出版社 2006 10 盧秉桓 機(jī)械制造基礎(chǔ) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2008 11 王先逵 機(jī)械制造工藝學(xué) M 北京 機(jī)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