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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)步和國家產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整,工程機(jī)械行業(yè)已成為沒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)品的要求越來越高，機(jī)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(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。改革開放二十多年來，我國制造業(yè)充分利用國內(nèi)國外兩方面的技術(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)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。盡管我國制造業(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)國家相比，仍存在階段性差距。進(jìn)入二十一世紀(jì)，我國發(fā)展經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)仍然是制造業(yè)，特別是在我國加入世貿(mào)組織后，世界的制造中心就從發(fā)達(dá)國家遷移到了亞洲，我國有廉價(jià)的勞動(dòng)力和廣大的消費(fèi)市場(chǎng)，因此，我國工業(yè)要想發(fā)展，就需要有相應(yīng)的技術(shù)和設(shè)備來支持。
機(jī)械工業(yè)是國民經(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)類機(jī)電產(chǎn)品的供應(yīng)工業(yè)。它對(duì)國民經(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，離開了機(jī)械的操作就談不上效率，因此，從某中角度上來說，一個(gè)國家的經(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)化國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷程表明，沒有強(qiáng)大的裝備制造業(yè)，就不可能實(shí)現(xiàn)國民經(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，提高國民經(jīng)濟(jì)整體素質(zhì)，增強(qiáng)我國經(jīng)濟(jì)的國際競(jìng)爭(zhēng)力，保障國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)械加工工藝過程的定義
機(jī)械加工工藝過程是指用機(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程。機(jī)械加工工藝過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)工藝過程的重要組成部分。
3.2 機(jī)械加工工藝過程的組成
組成機(jī)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(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(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)它來組織原材料和毛坯的供應(yīng)，進(jìn)行機(jī)床調(diào)整，專用工藝裝備的設(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(chǎn)中，以機(jī)械加工工藝過程卡片指導(dǎo)生產(chǎn)，過程卡的各個(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(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)性問題，一直是從事于機(jī)械行業(yè)人員研究的問題，其中在設(shè)計(jì)夾具的時(shí)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(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。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,如車床上的卡盤,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門設(shè)計(jì)制造一種專用夾具,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門設(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,不再需要畫線和找正,縮短了工序的輔助時(shí)間并且節(jié)省了畫線這個(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.采用專用夾具還能擴(kuò)大機(jī)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(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)募庸すに嚕湍軌騽?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。
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。但我國現(xiàn)階段還是主要依賴工藝人員的經(jīng)驗(yàn)來編制工藝，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)千甚至近萬套專用夾具；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，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，減少廢品，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)展我國夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。
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