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連桿蓋加工工藝及夾具設計
1 課題研究的目的和意義
連桿蓋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(tǒng)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，而這個連桿蓋主要零件的精度，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(tǒng)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)，特別像連桿蓋主要零件這種不規(guī)則零件就出現了重大問題，現階段連桿蓋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，所以現階段我國對連桿蓋主要零件這種不規(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 質量與加工條件參數間都有其規(guī)律。因此，目前常采用研究傳統(tǒng)切削加工機理的實驗統(tǒng)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(tǒng)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(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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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。根據要求完成對連桿蓋主要零件加工工藝和夾具設計系統(tǒng)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。
、連桿蓋主要零件加工工藝
1、 制訂連桿蓋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，了解其連桿蓋主要零件零件的結構特點和相關的技術要求，對連桿蓋主要零件零件的每一個細節(jié)，都應仔細的分析，如連桿蓋主要零件加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特別是要注意連桿蓋主要零件零件各孔系自身精度（同連桿蓋主要零件度、圓度、粗糙度等）和它們的相互位置精度（連桿蓋主要零件線之間的平行度、垂直度以及連桿蓋主要零件線與平面之間的平行度、垂直度等要求），連桿蓋主要零件零件的尺寸是整個零件加工的關鍵，必須弄清連桿蓋主要零件零件的每一個尺寸。繪制零件圖是一個重點，同時因為連桿蓋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
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?？刹捎枚帱c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連桿蓋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：
連桿蓋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。
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(tǒng)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(tǒng)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，連桿蓋主要零件的工藝規(guī)程研究途徑應該體現質量、生產率和經濟性的統(tǒng)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
連桿蓋主要零件、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。
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，了解并掌握連桿蓋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 完成連桿蓋主要零件的工藝工裝設計與優(yōu)化方案；
4.02—4.15 完成連桿蓋主要零件的工藝工裝設計與優(yōu)化參數計算；
4.16—4.20 完成連桿蓋主要零件的工藝工裝設計與優(yōu)化各元件設計；
4.21—5.15 連桿蓋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。
參考文獻
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6
畢業(yè)論文（設計）
文獻綜述
論文題目 連桿蓋加工工藝及夾具設計
學 院
專 業(yè)
姓 名 xxxxxxxx
學 號 xxxxxxxxxxxxx
指導教師
2014年3月10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(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現代制造系統(tǒng)，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(tǒng)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?，F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(tǒng)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(tǒng)（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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)工程與制造技術的結合為制造系統(tǒng)，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(tǒng)的三個基本要素。現代加工都為集成化的系統(tǒng)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。
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[13] Boyes W E. Jigs and Fixture .America,SME,1982.
1.外文翻譯
機械加工零件的工藝及夾具設計
摘 要：本文對機械加工零件的結構和工藝進行了分析，確定了機械加工工藝路線，夾具在機械加工中所占的地位和重要性，以及夾具設計。隨著科學的日益發(fā)展進步和國家產業(yè)政策的調整,工程機械行業(yè)已成為沒有政策壁壘的完全競爭行業(yè)
關鍵詞：技術背景/發(fā)展趨勢/工序/定位方案
1 機械加工歷史背景及其意義
機械制造業(yè)是一個古老而永遠充滿生命力的行業(yè)。隨著現代工業(yè)的發(fā)展，對機械產品的要求越來越高，機械制造工藝也在日新月異地發(fā)展。自新中國成立以來，我國的制造技術與制造業(yè)得到了長足發(fā)展，一個具有相當規(guī)模和一定技術基礎的機械工業(yè)體系基本形成。改革開放二十多年來，我國制造業(yè)充分利用國內國外兩方面的技術資源，有計劃地推進企業(yè)的技術改造，引導企業(yè)走依靠科技進步的道路，使制造技術、產品質量和水平及經濟效益發(fā)生了顯著變化，為推動國民經濟的發(fā)展做出了很大的貢獻。盡管我國制造業(yè)的綜合技術水平有了大幅度提高，但與工業(yè)發(fā)達國家相比，仍存在階段性差距。進入二十一世紀，我國發(fā)展經濟的主導產業(yè)仍然是制造業(yè)，特別是在我國加入世貿組織后，世界的制造中心就從發(fā)達國家遷移到了亞洲，我國有廉價的勞動力和廣大的消費市場，因此，我國工業(yè)要想發(fā)展，就需要有相應的技術和設備來支持。
機械工業(yè)是國民經濟的裝備工業(yè)；是科學技術物化的基礎；是高新技術產業(yè)化的載體；是國防建設的基礎；是實現經濟快速增長的重要支柱；也是為提高人民生活質量、提供消費類機電產品的供應工業(yè)。它對國民經濟運行的質量和效益、產業(yè)結構的調整和優(yōu)化具有極其重要的作用。
2 機械行業(yè)的現狀及發(fā)展趨勢
隨著社會的發(fā)展，各種機械逐漸運用到各個行業(yè)中，不管是在農用、軍用、工用等方面，離開了機械的操作就談不上效率，因此，從某中角度上來說，一個國家的經濟實力、社會地位，和機械行業(yè)的發(fā)展是密不可分的。各工業(yè)化國家經濟發(fā)展的歷程表明，沒有強大的裝備制造業(yè)，就不可能實現國民經濟的工業(yè)化、現代化和信息化[3]。目前裝備制造業(yè)發(fā)展滯后是制約我國經濟發(fā)展和產業(yè)升級的重要因素，加大結構調整力度，推進機械工業(yè)持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展，對于轉變經濟增長方式，提高國民經濟整體素質，增強我國經濟的國際競爭力，保障國防安全等都具有重要而深遠的意義。
3 機械加工工藝規(guī)程制訂
3.1 機械加工工藝過程的定義
機械加工工藝過程是指用機械加工方法改變毛坯的形狀，尺寸，相對位置和性質等，使其成為成品或半成品的全過程。機械加工工藝過程直接決定零件及產品的質量和性能，對產品的成本、生產周期都有較大的影響，是整個工藝過程的重要組成部分。
3.2 機械加工工藝過程的組成
組成機械加工工藝過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 工序是指一個或一組工人，在一個工作地對同一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。工序是制定勞動定額、配備工人及機床設備、安排作業(yè)計劃和進行質量檢驗的基本單元。
⑵ 安裝是工件經一次裝夾后所完成的那一部分工序。
⑶ 當應用轉位（或移位）加工的機床（或夾具）進行加工時，在一次裝夾中，工件（或刀具）相對于機床要經過幾個位置依次進行加工，在每一個工作位置上所完成的那一部分工序，稱為工位。采用多工位加工可以減少裝夾的次數，減少裝夾誤差，提高生產率。
⑷ 工步是加工表面在切削刀具和切削用量（僅指主軸轉速和進給量）都不變的情況下所完成的那一部分工藝過程。
⑸ 在一個工步中，如果要切掉的金屬層很厚，可分幾次切削，每切削一次就稱為一次走刀。
3.3 機械加工工藝規(guī)程的定義
規(guī)定產品或零部件制造過程和操作方法等的工藝文件，稱為工藝規(guī)程，它是企業(yè)生產中的指導性技術文件。
3.4 機械加工工藝規(guī)程的作用及內容
機械加工工藝規(guī)程是生產準備工作的主要依據。根據它來組織原材料和毛坯的供應，進行機床調整，專用工藝裝備的設計與制造，編制生產作業(yè)計劃，調配勞動力，以及進行生產成本核算等。
機械加工工藝規(guī)程也是組織生產、進行計劃調度的依據。有了它就可以制定生產產品的進度計劃和相應的調度計劃，并能做到各工序科學地銜接，使生產均衡、順利，實現優(yōu)質、高產和低消耗。
機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片，是兩個主要的工藝文件。機械加工工藝過程卡片，是說明零件加工工藝過程的工藝文件。在單件、小批量生產中，以機械加工工藝過程卡片指導生產，過程卡的各個項目編制較為詳細。機械加工工序卡片是為每個工序詳細制定的，用于直接指導工人進行生產，多用于大批量生產的零件和成批生產中的重要零件。
3.5 制訂機械加工工藝規(guī)程的原則及步驟
在一定的生產條件下，以最少的勞動消耗和最低的費用，按計劃加工出符合圖紙要求的零件，是制訂機械加工工藝規(guī)程的基本原則。
制訂機械加工工藝規(guī)程的步驟如下：
①根據零件的生產綱領決定生產類型；
②分析零件加工的工藝性；
③選擇毛坯的種類和制造方法；
④擬訂工藝過程；
⑤工序設計；
⑥編制工藝文件。
4 夾具設計
4.1 夾具設計的意義
在機械行業(yè)中，如何去保證工件的高精度、加工的成本等實質性問題，一直是從事于機械行業(yè)人員研究的問題，其中在設計夾具的時候就要考慮以上問題，高效的夾具是工件高精度的保證，如何讓夾具更高效、更經濟，這是行業(yè)人急需要解決的。
隨著社會的發(fā)展，科技的不斷提高，各種高科技技術逐漸滲透到各個行業(yè)，如何利用這些高科技為人類服務，如何充分利用這些高科技在機械行業(yè)中，這還需要機械行業(yè)人員不斷的努力，開拓創(chuàng)新。
隨著科學技術的發(fā)展，和社會市場需要，夾具的設計在逐步的超向柔性制造系統(tǒng)方向發(fā)展。迄今為止,夾具仍是機電產品制造中必不可缺的四大工具之一,刀具本身已高度標準化,用戶只需要按品種、規(guī)格選用采購。而模具和夾具則和產品息息相關,產品一有變化就需重新制作,通常是屬于專用性質的工具,模具已發(fā)展成為獨立的行業(yè);夾具在國內外也正在逐漸形成一個依附于機床業(yè)或獨立的小行業(yè)。 組合夾具不僅具有標準化、模塊化、組合化等當代先進設計思想,又符合節(jié)約資源的原則,更適合綠色制造的環(huán)境保護原理。所以是今后夾具技術的一個重要發(fā)展方向單位 。
機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,則一般稱為“輔助工具”。輔助工具有時也廣義地包括在機床夾具的范圍內。按照機床夾具的應用范圍,一般可分為通用夾具,專用夾具和可調整式夾具等。
通用夾具是在普通機床上一般都附有通用夾具,如車床上的卡盤,銑床上的回轉工作臺,分度頭,頂尖座等。它們都一標準化了,具有一定的通用性,可以用來安裝一定形狀尺寸范圍內的各種工件而不需要進行特殊的調整。但是,在實際生產中,通用夾具常常不能夠滿足各種零件加工的需要;或者因為生產率低而必須把通用夾具進行適當的改進;或者由于工件的形狀,加工的要求等的不同須專門設計制造一種專用夾具,以解決生產實際的需要。
用夾具是為了適應某一工件的某一工序加工的要求而專門設計制造的,其功用主要有下列幾個方面:1.保證工件被加工表面主要包括加工工件所需要的機動時間和裝卸工件等所需要的輔助時間兩部分。2.采用專用夾具后,安裝工件和轉換工位的工作都可以大為簡化,不再需要畫線和找正,縮短了工序的輔助時間并且節(jié)省了畫線這個工序,從而提高了勞動生產率.在生產中由于采用了多工件平行加工的夾具,使同時加工的幾個工件的機動時間將與加工一個工件的機動時間相同。采用回轉式多工位連續(xù)加工夾具,可以在進行切削加工某個工件的同時,進行其它工件的裝卸工作,從而使輔助時間與機動時間相重合?？傊?隨著專用夾具的采用和進一步改善,可以有效地縮短工序時間,滿足生產不斷發(fā)展的需要。3.采用專用夾具還能擴大機床的工藝范圍。例如在普通車床上附加鏜模夾具后,便可以代替鏜床工作;裝上專用夾具后可以車削成型表面等,以充分發(fā)揮通用機床的作用。4.減輕勞動強度,保障安全生產。根據生產需要,采用一些氣動,液壓或其它機械化,自動化程度較高的專用夾具,對于減輕工人的勞動強度,保障生產安全和產品的穩(wěn)質高產都有很大作用。加工大型工件時,例如加工車床床身上,下兩面上的螺孔,需要把床身工件翻轉幾次進行加工,勞動強度大而且不安全。采用電動回轉式鉆床家具后,就能夠達到提高生產效率,減輕勞動強度,保障生產安全的目的。
4.2 夾具的發(fā)展趨勢
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。
現在，機械加工工藝及夾具隨著制造技術的發(fā)展也突飛猛進。機械加工工藝以各個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程。也使產品的質量大大提高。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：在保證產品質量的前提下，盡可能提高勞動生產率和降低加工成本。并在充分利用本工廠現有生產條件的基礎上，盡可能采用國內、外先進工藝技術和經驗。還應保證操作者良好的勞動條件。但我國現階段還是主要依賴工藝人員的經驗來編制工藝，多半不規(guī)定工步和切削用量，工時定額也憑經驗來確定，十分粗略，缺乏科學依據，難以進行合理的經濟核算
國際生產研究協會的統(tǒng)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?，F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(tǒng)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(tǒng)（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。
現代機床夾具的發(fā)展趨勢主要表現為標準化、高效化、精密化和柔性化等四個方面。
利用更好的夾具，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。一個好的夾具是加工出合格產品的首要條件，為了讓夾具有更好的發(fā)展，夾具行業(yè)應加強產、學、研協作的力度，加快用高新技術改造和提升夾具技術水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術網站，充分利用現代信息和網絡技術，與時俱進地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術。主動與國外夾具廠商聯系，爭取合資與合作，引進技術，這是改造和發(fā)展我國夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。
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