3217 內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì),內(nèi)齒圈,成組,數(shù)控,加工,工藝,及其,鉆床,夾具,設(shè)計(jì) 附件 7：畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）開(kāi) 題 報(bào) 告題 目 齒輪聯(lián)軸節(jié)組零件成組數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí) 學(xué) 生 指導(dǎo)教師 12007 年一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 課題來(lái)源、類型本課題來(lái)源于。屬于成組加工工藝和數(shù)控編程設(shè)計(jì)，類型為工藝設(shè)計(jì)。 二、選題的目的及意義 選題的目的是為了讓學(xué)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(yīng)自己的工作；其次讓學(xué)生了解成組技術(shù)和數(shù)控加工的發(fā)展?fàn)顩r和前景，對(duì)這個(gè)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(xué)生如何準(zhǔn)確的運(yùn)用手冊(cè)，標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范。最重要的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，結(jié)合實(shí)際獨(dú)立完成課題的能力，另外對(duì)學(xué)生的知識(shí)面，掌握知識(shí)的深度，運(yùn)用理論結(jié)合實(shí)際去處理問(wèn)題的能力，計(jì)算機(jī)運(yùn)用水平以及自己的手工繪圖能力進(jìn)行考核，提高學(xué)生能夠掌握查閱文獻(xiàn)檢索，調(diào)研統(tǒng)計(jì)分析的基本方法，提高學(xué)生閱讀外文書刊和進(jìn)行科學(xué)研究的能力。 三、本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì)成組數(shù)控技術(shù)從 50 年代提出到如今已經(jīng)歷了近 50 年的發(fā)展和應(yīng)用。成組數(shù)控技術(shù)作為一門綜合性的生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)是成組技術(shù),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 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。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)械零件分類編碼系統(tǒng) JLBMI ，它將對(duì)我國(guó)推廣應(yīng)用成組數(shù)控技術(shù)起到積極推進(jìn)作用。近幾年來(lái)，一些工廠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，應(yīng)用成組技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。我國(guó)不少高等工業(yè)院校結(jié)合教學(xué)和科研工作，在成組數(shù)控技術(shù)基本理論及其應(yīng)用方面，如零件分類編碼系統(tǒng)、零件分類成組方法和計(jì)算機(jī)輔助編碼、分類、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。但和國(guó)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(shè)計(jì)方向；2.數(shù)控加工宏程序高功能性方向；3.加工工藝工序設(shè)計(jì)方面；四、 本課題主要研究?jī)?nèi)容本課題主要研究?jī)?nèi)容是成組技術(shù)的運(yùn)用，以及成組工藝的設(shè)計(jì)，以及成 組加工工序的編寫，以及成組夾具的設(shè)計(jì)，以及數(shù)控加工宏程序的編寫。 采用德國(guó)OPITZ 編碼系統(tǒng)把零件編碼分類，設(shè)計(jì)成組夾具，采用成組技術(shù)的多品種小批量產(chǎn)品工藝編碼編寫工藝工序，用戶宏程序?qū)崿F(xiàn)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(shù)據(jù)庫(kù)，2 張銀川機(jī)床零件圖，圖書館藏書，期刊雜志，其他圖書館。方法：主要是運(yùn)用各種方面得來(lái)的知識(shí)完善自己的思路，最后完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。措施：1.通過(guò)各種渠道搜集更多的資料不斷充實(shí)論文論題的支持點(diǎn)。2.定時(shí)與指導(dǎo)老師就論文的各方面情況進(jìn)行交流，不斷的改進(jìn)論文中的不足，完善其論據(jù)。六、本課題進(jìn)度安排、各階段預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)：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(guò)程編制； 第 3 階段(5.16-6.12) ：設(shè)計(jì)成組夾具，繪制成組夾具圖； 3第 4 階段(6.13-6.19) ：數(shù)控加工宏程序的編制； 第 5 階段(6.20-6.26) ：寫論文，準(zhǔn)備答辯； 第 6 階段(6.26-7.1) ：答辯； 七 、 指 導(dǎo) 教 師 意 見(jiàn)對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)：指導(dǎo)教師： 八、所 在 專 業(yè) 審 查 意 見(jiàn)負(fù)責(zé)人： 成組數(shù)控技術(shù)的發(fā)展成組數(shù)控技術(shù)從 50 年代提出到如今已經(jīng)歷了近 50 年的發(fā)展和應(yīng)用。成組數(shù)控技術(shù)作為一門綜合性的生產(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 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。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)械零件分類編碼系統(tǒng) JLBMI ，它將對(duì)我國(guó)推廣應(yīng)用成組數(shù)控技術(shù)起到積極推進(jìn)作用。近幾年來(lái)，一些工廠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，應(yīng)用成組技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。我國(guó)不少高等工業(yè)院校結(jié)合教學(xué)和科研工作，在成組數(shù)控技術(shù)基本理論及其應(yīng)用方面，如零件分類編碼系統(tǒng)、零件分類成組方法和計(jì)算機(jī)輔助編碼、分類、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。可以相信，隨著應(yīng)用推廣和科研工作的持續(xù)開(kāi)展，成組數(shù)控技術(shù)對(duì)提高我國(guó)機(jī)械工業(yè)的制造技術(shù)生產(chǎn)管理水平將日益發(fā)揮其重要的作用。 （引用[2]） 。成組數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向：(1) 國(guó)家和地方政府的科技資助政策在發(fā)生重大變化:更強(qiáng)調(diào)公共財(cái)政支持公共的服務(wù)平臺(tái),例如江蘇正在建立高校 -企業(yè)共建的工程中心,如紡織機(jī)是知識(shí)創(chuàng)新平臺(tái)中的重要內(nèi)容. 成組技術(shù)可以幫助知識(shí)的條理化和編碼化機(jī)械工程中心等. (2) 國(guó)家在建立各種知識(shí)創(chuàng)新平臺(tái),支持企業(yè)的創(chuàng)新. （引用[3] ）.用成組數(shù)控技術(shù)原理指導(dǎo)企業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì),替代傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,是企業(yè)改善設(shè)計(jì)質(zhì)量、提高設(shè)計(jì)效率的一個(gè)重要手段。統(tǒng)計(jì)表明,當(dāng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種新產(chǎn)品時(shí),往往有 80 % 以上的零件設(shè)計(jì)可以參考借鑒或直接引用原有的產(chǎn)品圖紙,而對(duì)車床產(chǎn)品設(shè)計(jì)而言,可重復(fù)利用和借鑒的零部件就更多。成組數(shù)控技術(shù)要求在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中盡量采用已有產(chǎn)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(chǎn)品間的零件盡可能相似,盡可能重復(fù)使用,不僅在同系列產(chǎn)品之間如此,在不同系列產(chǎn)品之間也盡可能如此。如在研制開(kāi)發(fā)普通臺(tái)式車床時(shí),對(duì)不同系列、不同規(guī)格的臺(tái)式車床,其床身、床鞍、刀架、尾架、主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱等根據(jù)需要設(shè)計(jì)成不同的模塊供設(shè)計(jì)人員根據(jù)客戶需要進(jìn)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(shuō),設(shè)計(jì)者的任務(wù)不是創(chuàng)造新零件,而是盡量用現(xiàn)有零件拼裝新產(chǎn)品。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)按先檢索后設(shè)計(jì)的順序,充分利用庫(kù)內(nèi)的設(shè)計(jì)資料,檢索現(xiàn)有零件,盡量減少新設(shè)計(jì)的工作量,在合理繼承的基礎(chǔ)上,進(jìn)行創(chuàng)新。將成組數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面,可減少產(chǎn)品中相似零件的數(shù)目,消除重復(fù)設(shè)計(jì)零件,減少設(shè)計(jì)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(shí)別代用件等等。 （引用[1]）成組數(shù)控工藝設(shè)計(jì)數(shù)控加工的基本特點(diǎn)對(duì)所加工的零件進(jìn)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(jī)床的加工工藝中任何數(shù)控加工,在編制數(shù)控加工工藝和程序之前,都要不必考慮的問(wèn)題,如工序內(nèi)工步的安排、零點(diǎn)設(shè)置、對(duì)刀點(diǎn)。毛坯的制作沖裁模,一般要經(jīng)過(guò)鍛造進(jìn)行毛坯操作,碳素工具鋼一般鍛造性能良好,鍛造過(guò)程中對(duì)表面脫碳要嚴(yán)加注意,加熱時(shí)間要盡量縮短,其次要嚴(yán)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(zhǔn)備,應(yīng)消除鍛件內(nèi)的應(yīng)力,改善組織,并使其具有合適的硬度和穩(wěn)定細(xì)小的組織,以利于機(jī)械加工。因此鍛件要在毛壞狀態(tài)下進(jìn)行預(yù)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(xiàn)網(wǎng)狀碳化物時(shí),則先進(jìn)行正火處理,消除網(wǎng)狀碳化物,然后進(jìn)行球化退火。通常采用球化退火,以獲得鐵素體機(jī)體上分布的細(xì)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(chǎn)生變形和淬裂,另外碳素工具鋼對(duì)過(guò)熱敏感,晶粒容易長(zhǎng)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(nèi),這是由于碳化物的存在不僅可以阻止奧氏體的長(zhǎng)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(guò)熱,選取最低的淬火加熱溫度(760～780 ℃ ),是獲得最好機(jī)械性能的關(guān)鍵,為防止淬火開(kāi)裂,必須在淬火方法上實(shí)現(xiàn)均勻冷卻[1] 。(2) 加熱、保溫時(shí)間的由于加熱時(shí)間與模具的材質(zhì)、工件大小有關(guān)。升溫時(shí)間因工件大小而異,保溫時(shí)間依材質(zhì)而不同,加熱時(shí)間不可取一定值,加熱時(shí)間的長(zhǎng)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(shí)間,保溫時(shí)間本公司采用 15～25 min 。公式： 升溫時(shí)間= f( 模具工件尺寸 ,30 min/ 25 mm) 保溫時(shí)間= f (鋼材材質(zhì)) (SK 工具鋼 10～15 min, 該公司采用15～25 min) SK 鋼材加熱時(shí)間= 保溫時(shí)間+ 升溫時(shí)間T10A 冷作模具加熱時(shí)間=30 min/25 mm+15 ～20 (引用[10])數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容：1.選擇數(shù)控機(jī)床：考慮各數(shù)控機(jī)床的附件種類、行程范圍、承重等因素,根據(jù)需要加工的工件,來(lái)選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)床。(引用[12])2. 選擇適合在數(shù)控機(jī)床上加工的工序內(nèi)容一般的,對(duì)于難測(cè)量、難控制尺寸的非敞開(kāi)內(nèi)腔;尺寸精給系統(tǒng)反向間隙對(duì)加工精度的影響。同一把刀能加工的內(nèi)容應(yīng)該連續(xù)加工,盡量減少諸如換刀、轉(zhuǎn)位等輔助工作時(shí)間, 提高加工效率。(引用[13])3. 數(shù)學(xué)處理。編程前,根據(jù)零件的幾何特征,在建立的工件坐標(biāo)系上,計(jì)算出刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡。對(duì)于形狀比較簡(jiǎn)單的零件(如直線和圓弧組成的零件),只需計(jì)算出幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的圓心、兩個(gè)幾何元素的交點(diǎn)或切點(diǎn)的坐標(biāo)值等。度、位置精度高、更換機(jī)床難以保證的部位;鏡像對(duì)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(lái)編寫零件程序清單。4.通過(guò)傳輸介質(zhì),將程序輸入機(jī)床。 (引用[9])5. 程序校驗(yàn)與首件試切。表面等,考慮在數(shù)控機(jī)床加工。此外,考慮到數(shù)控機(jī)床的工時(shí)費(fèi)用高等因素,為提高數(shù)控機(jī)床的工作效率不考慮數(shù)控機(jī)床。 (引用[9])6. 分析加工零件的圖紙:普通機(jī)床能滿足圖紙要求的本,當(dāng)程序被驗(yàn)證準(zhǔn)確無(wú)誤之后,存檔。編寫零件程序清單:加工路線和工藝參數(shù)確定以后 ,根據(jù)各機(jī)床所用數(shù)控系明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求,確定加工方案,制定數(shù)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(shè)計(jì)數(shù)控加工的工序劃分、機(jī)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(diào)整數(shù)控加工工序的程序:數(shù)控機(jī)床程序編制的方法有兩種: 即手工編程和自動(dòng)編程。手工編程由人工完成零件圖樣分析、工藝處理、數(shù)值計(jì)算、書寫程序清單直到程序的輸入和檢驗(yàn)。適用于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件,缺點(diǎn)是非常費(fèi)時(shí),且編制復(fù)雜零件時(shí),容易出錯(cuò)。自動(dòng)編程又分為 APT 編程和 CAD/ CAM 編程:前者使用計(jì)算機(jī)或編程機(jī),完成零件程序的編制過(guò)程,對(duì)于復(fù)雜的零件很方便。后者則利用 CAD/ CAM 軟件, 實(shí)現(xiàn)造型及圖象自動(dòng)編程。如Master CAM 、UG 、Pro-E 等。 (引用[15]) (引用[8])8. 數(shù)控機(jī)床編程的步驟:根據(jù)使用的刀具確定合理的走刀路線,選擇適當(dāng)?shù)那邢饔昧?。同時(shí)還應(yīng)發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的功能和數(shù)控機(jī)床本身的特點(diǎn),正確選擇對(duì)刀點(diǎn),尤其是輪廓精加工時(shí)的切入、切出方式、刀具的補(bǔ)償?shù)?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(shí)避免機(jī)械進(jìn)零件.圖紙的數(shù)學(xué)處理:零件圖紙的數(shù)學(xué)處理主要是計(jì)算零件加工軌跡的尺寸 , 即計(jì)算零件加工輪廓的基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo),或刀具中心輪廓的基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo),以便編制加工程序。 (引用[6]) (引用[15])9 基點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算:一般數(shù)控機(jī)床只有直線和圓弧插補(bǔ)功能。對(duì)于由直線和圓弧組成的平面輪廓,編程時(shí)數(shù)值計(jì)算的主要任務(wù)是求各基點(diǎn)的坐標(biāo)。(1) 基點(diǎn)的含義構(gòu)成零件輪廓的不同幾何素線的交點(diǎn)或切點(diǎn)稱為基點(diǎn)?；c(diǎn)可以直接作為其運(yùn)動(dòng)軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)。(2) 直接計(jì)算的內(nèi)容根據(jù)程序編制的要求,基點(diǎn)直接計(jì)算的內(nèi)容有:每條運(yùn)動(dòng)軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)在選定坐標(biāo)系中的坐標(biāo) ,圓弧運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心坐標(biāo)值?；c(diǎn)直接計(jì)算的方法比較簡(jiǎn)單,一般可根據(jù)零件圖樣所給的已知條件用人工完成。即依據(jù)零件圖樣上給定的尺寸運(yùn)用代數(shù)、三角、幾何或解析幾何的有關(guān)知識(shí),直接計(jì)算出數(shù)值。在計(jì)算時(shí),要注意小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)要留夠,以保證足夠的精度。 (引用[5]) (引用[8])10. 節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算:對(duì)于一些平面輪廓是非圓方程曲線 Y = F(X) , 如漸開(kāi)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(shí)數(shù)值計(jì)算的任務(wù)就是計(jì)算節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。(1) 節(jié)點(diǎn)的定義當(dāng)采用不具備非圓曲線插補(bǔ)功能的數(shù)控機(jī)床加工非圓曲線輪廓的零件時(shí),在加工程序的編制工作中,常用多個(gè)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(diǎn)或切點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。(2) 節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算難度和工作量都較大,故常通過(guò)計(jì)算機(jī)完成,必要時(shí)也可由人工計(jì)算,常用的有直線逼近法(等間距法、等步長(zhǎng)法、和等誤差法) 和圓弧逼近法,有人用 AutoCAD 繪圖,然后捕獲坐標(biāo)點(diǎn),在精度允許的范圍內(nèi),也是一個(gè)簡(jiǎn)單而有效的方法。 (引用[11])用戶宏程序?qū)崿F(xiàn)編程零點(diǎn)變換和成組加工隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,機(jī)械產(chǎn)品日益趨向于多品種小批量。數(shù)控機(jī)床因其高生產(chǎn)率、高加工精度、低勞動(dòng)強(qiáng)度、具有柔性和便于管理等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)控系統(tǒng)功能也越來(lái)越完善。就機(jī)械加工工藝系統(tǒng)而言,除了機(jī)床更新?lián)Q代加快外,刀具、夾具等也在不斷改變,而且生產(chǎn)加工流程也時(shí)時(shí)在變。這種生產(chǎn)加工的柔性,不但要求數(shù)控程序能便于修改,同時(shí)編程周期要短和編程費(fèi)用要低。為了編制出高效而實(shí)用的數(shù)控程序,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期編程實(shí)踐的摸索,深切體會(huì)到利用數(shù)控系統(tǒng)提供的宏指令開(kāi)發(fā)一些典型實(shí)用的宏程序,是一條非常有效的途徑所謂的編程零點(diǎn)是指根據(jù)加工零件圖樣選定的編制程序的原點(diǎn),即編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)。在實(shí)際工中,我們還應(yīng)確定編程零點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo),也就是要進(jìn)行編程零點(diǎn)變換。而機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)所能提供的只有 G54～G57 四個(gè)編程零點(diǎn),這對(duì)于四面或五面加工的零件來(lái)說(shuō),常常不夠用。如以前在鏜銑加工中心上進(jìn)行四面或五面減速器箱體的數(shù)控加工時(shí),就發(fā)現(xiàn)因編程零點(diǎn)設(shè)置不足,導(dǎo)致編程時(shí)數(shù)值計(jì)算復(fù)雜,這樣一旦刀具和夾具調(diào)整后,將使程序修改時(shí)間過(guò)長(zhǎng),影響了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。針對(duì)這一現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)了用于多編程零點(diǎn)變換的宏程序。借助該宏程序,能隨意方便地設(shè)定編程零點(diǎn),且因能將尺寸計(jì)算由三維空間轉(zhuǎn)化為兩維空間,而且所設(shè)定的編程零點(diǎn)可多次被調(diào)用,不僅能使程序的長(zhǎng)度縮短一半以上,又使程序可讀性強(qiáng),在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)修改方便,因而得到了很好的應(yīng)用。還有一種軸類零件———蝸桿,其結(jié)構(gòu)具有成組相似的特征,在車削工序中,主要結(jié)構(gòu)尺寸有十種變型。針對(duì)這樣的軸類零件,利用數(shù)控系統(tǒng)宏指令功能,采用數(shù)據(jù)可靈活多變的參數(shù)形式,按照工序中所采用刀具先后順序的不同,將整個(gè)工序劃分成前后相連的若干工步子程序;對(duì)于變型尺寸, 則設(shè)計(jì)了專門子程序完成平行工步子程序之間的轉(zhuǎn)換。這樣,整個(gè)蝸桿組車削加工的數(shù)控程序能形成一個(gè)自動(dòng)成組查表程序。機(jī)床操作者只要在主程序運(yùn)行之前輸入變型號(hào),程序即按預(yù)定流程自動(dòng)完成該組蝸桿零件的整個(gè)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(chǔ)空間,還能將調(diào)用程序出錯(cuò)率減少到最低限度。 (引用[15])基于成組技術(shù)的多品種小批量產(chǎn)品工藝編碼規(guī)則研究在分析某類產(chǎn)品制造工藝及生產(chǎn)組織現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,基于成組技術(shù)開(kāi)發(fā)了產(chǎn)品零部件的工藝編碼規(guī)則體系,從而為該類產(chǎn)品制造工藝數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)以及工藝數(shù)據(jù)的快速獲取、共享和重用創(chuàng)造了條件. 制造技術(shù)的進(jìn)步和人們消費(fèi)觀念的變化使得產(chǎn)品個(gè)性化、差異化、多樣化和特色需求的趨勢(shì)越來(lái)越明顯,大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品越來(lái)越少. 與普通產(chǎn)品相比,某些產(chǎn)品更具有結(jié)構(gòu)復(fù)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(duì)工藝規(guī)劃的制定、生產(chǎn)組織和作業(yè)排程等提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn). 在新品開(kāi)發(fā)及制定工藝規(guī)劃時(shí),若利用分類成組技術(shù),可以充分、快速、自動(dòng)和有效地利用已有類似件的工藝信息,大大地加快新品開(kāi)發(fā)的速度,也有利于形成標(biāo)準(zhǔn)化制造工藝庫(kù),有效地提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造工藝的標(biāo)準(zhǔn)化水平,縮短新品生產(chǎn)準(zhǔn)備周期, 降低新品的技術(shù)準(zhǔn)備費(fèi)用,保證新品的開(kāi)發(fā)質(zhì)量.多品種小批量產(chǎn)品制造工藝及生產(chǎn)組織特點(diǎn)分析：某類產(chǎn)品由機(jī)械、材料、控制、電氣、通信、集成電路、微波等多學(xué)科緊密集成,具有技術(shù)含量高、功能質(zhì)量嚴(yán)格、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、批量極小、研發(fā)周期短等特殊要求. 根據(jù)規(guī)格、性能等的不同,每種類型產(chǎn)品又包括多個(gè)產(chǎn)品型號(hào). 這些特點(diǎn)對(duì)此類產(chǎn)品的工藝規(guī)劃、生產(chǎn)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(wù)的加重,產(chǎn)品性能要求的不斷提高,研發(fā)周期越來(lái)越短,對(duì)產(chǎn)品工藝規(guī)劃和生產(chǎn)組織等的要求將更為苛刻。由于尚未建立關(guān)鍵零部件的工藝數(shù)據(jù)庫(kù)及工藝規(guī)則庫(kù),缺乏有效的知識(shí)獲取、共享和處理技術(shù),使已有的產(chǎn)品工藝信息難以充分利用,主要表現(xiàn)在:：①多數(shù)產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)都是從“零”開(kāi)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(gè)人素質(zhì),具有隨機(jī)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(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)工藝或工藝模板的有效機(jī)制 . 上述特點(diǎn)給該類產(chǎn)品的生產(chǎn)組織帶來(lái)很大困難,主要表現(xiàn)在: ①產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造工藝準(zhǔn)備工作量極大; ②作業(yè)計(jì)劃的制定困難,生產(chǎn)組織管理工作復(fù)雜; ③產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng),作業(yè)效率低; ④先進(jìn)設(shè)計(jì)、制造和管理技術(shù)的應(yīng)用受到限制 . 因此,從提高產(chǎn)品制造工藝規(guī)劃及生產(chǎn)組織的科學(xué)性、規(guī)范性和時(shí)效性的角度出發(fā),充分挖掘已有技術(shù)人員、裝備及工藝信息的潛在價(jià)值切實(shí)提高產(chǎn)品制造工藝規(guī)劃的水平,是此類產(chǎn)品研發(fā)面臨的重成組技術(shù)的核心是零件相似性分析及編碼,它根據(jù)功能、結(jié)構(gòu)、材料和制造工藝等的相似性,對(duì)產(chǎn)品及其零部件進(jìn)行分類成組、組建零件族,按照零件族制定加工工藝,從而擴(kuò)大了生產(chǎn)批量、減少了品種. 從表象上看,成組技術(shù)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(xiàn)了零件在制造工藝、生產(chǎn)組織、作業(yè)管理等方面的相似性. 因此,它能有效地促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)組織的改進(jìn)和生產(chǎn)效率的提高,以獲取最佳的經(jīng)濟(jì)效益. 對(duì)多品種小批量產(chǎn)品開(kāi)發(fā)而言,利用成組技術(shù)有著非常現(xiàn)實(shí)的價(jià)值和意義. 此外,隨著數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)的深入應(yīng)用,產(chǎn)品的數(shù)字化信息急劇增加,形成了“海量”數(shù)據(jù). 海量數(shù)據(jù)給信息管理帶來(lái)眾多難題,主要包括: ①信息量太大,難以即時(shí)、有效地利用; ②信息真?zhèn)蔚谋孀R(shí); ③信息的安全保障; ④信息內(nèi)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(guò)濾掉無(wú)效的信發(fā)現(xiàn)有用的知識(shí),提高信息利用率,成為人們關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)及資料轉(zhuǎn)變?yōu)橹С中庐a(chǎn)品開(kāi)發(fā)的有用信息,切實(shí)提高新產(chǎn)息、注的研究課題. 如何讓已有的圖紙、品開(kāi)發(fā)的速度和質(zhì)量,是值得關(guān)注的難題. (引用[14])產(chǎn)品制造工藝編碼規(guī)則的研究編碼規(guī)則是實(shí)施成組技術(shù)的基礎(chǔ)工作. 20 世紀(jì) 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(guó) OPITZ 系統(tǒng)、日本 KK -3 系統(tǒng)和我國(guó)的JLBM -1 系統(tǒng)等 . 上述編碼系統(tǒng)產(chǎn)生的年代較早,現(xiàn)已具有很大的局限性,如未能體現(xiàn)數(shù)控加工對(duì)成組技術(shù)的影響,主要針對(duì)軸類、回轉(zhuǎn)體類零件,涵蓋信息量較少等,難以滿足多品種小批量產(chǎn)品成組生產(chǎn)的需求. 良好的編碼規(guī)則應(yīng)具備以下條件:能涵蓋企業(yè)主要的產(chǎn)品類型;能描述零件的主要結(jié)構(gòu)及工藝特征信息;便于零件信息的表達(dá)、傳輸、儲(chǔ)存和檢索;碼位長(zhǎng)度適宜, 含義清晰,具有一定的可擴(kuò)展性. 根據(jù)此類產(chǎn)品及其制造工藝的特點(diǎn),經(jīng)相關(guān)技術(shù)員的多次交流、溝通,確定以下編碼規(guī)則: 碼位長(zhǎng)度及字段劃分碼位長(zhǎng)度定為 199 位,共分為 10 個(gè)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(shí)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(jié)構(gòu)碼:用于描述當(dāng)前零件與其所屬部件、產(chǎn)品之間的從屬關(guān)系 . 根劇產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)及其主要加工特征劃分,如可將機(jī)械系統(tǒng)分為傳動(dòng)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(gè)子系統(tǒng)再細(xì)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(lián)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(guò)程, 共預(yù)設(shè) 5 道典型工藝. 編制代碼時(shí), 根據(jù)零件的實(shí)際加工情況,按先后順序從第 8 位開(kāi)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(chǎn)品零部生產(chǎn)中的典型工藝,該字段體現(xiàn)了雷達(dá)產(chǎn)品制造工藝的特點(diǎn); (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(jī)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(xiàn)的(或最重要的) 表面處理類型; (10) 識(shí)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(hào). 編碼規(guī)則的制定為此類產(chǎn)品制造工藝庫(kù)的開(kāi)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(chǔ),開(kāi)發(fā)此類產(chǎn)品工藝模板庫(kù) ,完成典型及關(guān)鍵零部件的成組工藝編碼,建立產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù);實(shí)現(xiàn)零部件工藝編碼與相關(guān)文檔信息的鏈接,利用知識(shí)發(fā)現(xiàn)及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中工藝數(shù)據(jù)、技術(shù)和知識(shí)的有效管理、共享、繼承與重用,以提高該類產(chǎn)品工藝規(guī)劃制定的速度、質(zhì)量及效率. (引用[7])畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)主要任務(wù)是對(duì) 8 個(gè)不同型號(hào)的齒輪聯(lián)軸節(jié)采用成組技術(shù)分組，再進(jìn)行零件成組工藝過(guò)程，工序設(shè)計(jì)，以及鉆床夾具的設(shè)計(jì)，和鉆床數(shù)控加工宏程序設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)主要要求如下：1.調(diào)研，查閱資料。通過(guò)上網(wǎng)和圖書館去了解成組數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)。并完成文獻(xiàn)綜敘和開(kāi)題報(bào)告2.工藝過(guò)程和工序設(shè)計(jì)。編寫工藝過(guò)程卡，工序卡一套3.夾具的設(shè)計(jì)。包括：選用定位基準(zhǔn)和夾緊方法；夾具在機(jī)床上位置的確定；夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及精度計(jì)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(shù)控加工宏程序設(shè)計(jì)。編寫鉆削工序數(shù)控加工宏程序。5.要求最后有文件綜述 1 份，4000 字以上；開(kāi)題報(bào)告 1 份；閱讀 15 篇相關(guān)文獻(xiàn)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(shè)計(jì)說(shuō)明書 5000 字以上；完成 1 張 A0 夾具設(shè)計(jì)圖，夾具裝配圖，夾具零件圖。6.擬采取的技術(shù)方法：條件：電子閱覽室數(shù)據(jù)庫(kù)，銀川起重機(jī)廠零件圖 2 張，圖書館藏書，期刊雜志，其他圖書館。方法：通過(guò)自己所查最新資料，采用德國(guó) OPITZ 編碼系統(tǒng)把零件編碼分類，設(shè)計(jì)成組夾具，采用成組技術(shù)的多品種小批量產(chǎn)品工藝編碼編寫工藝工序，用戶宏程序?qū)崿F(xiàn)編程成組加工。措施：1.通過(guò)各種渠道搜集更多的資料不斷充實(shí)論文論題的支持點(diǎn)。2.定時(shí)與指導(dǎo)老師就論文的各方面情況進(jìn)行交流，不斷的改進(jìn)論文中的不足，完善其論據(jù)。7.參考文獻(xiàn)：[1]. 姜大志,孫俊蘭.成組技術(shù)在產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].第 22 卷第 8 期《機(jī)械設(shè)計(jì)》Vol. 22 ，No. 8. 2005 年 8 月[2].李春杰，肖素梅 .成組技術(shù)的發(fā)展[J].西南科技大學(xué)制造學(xué)院. 2006 年 4 月[3].祁國(guó)寧,顧新建 . 21 世紀(jì)成組技術(shù)的發(fā)展方向初探[J]. 浙江大學(xué)現(xiàn)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(shù)的發(fā)展有利于推動(dòng)制造業(yè)的現(xiàn)代化[J]. 北京航空航天大學(xué),北京. 1006 -3269(2005)03 -0001 –03. 2005 年 6 月[5]. 江魁多. 成組技術(shù)與數(shù)控機(jī)床[J]. 《數(shù)控天地》2004 年　第 07 期.2004 年 7月[6]. 張　軍. 基于成控編組技術(shù)的數(shù)程技術(shù)研究[J]. 第 4 期《機(jī)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(shù)的多品種小批量產(chǎn)品工藝編碼規(guī)則研究[J]. 東南大學(xué). 1006 -3269(2005)04 -0053 –04. 2005 年 8 月[8]. 潘培道,徐健. 基于數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)[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(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)[J]. ， 《機(jī)械研究與應(yīng)用》第 19 卷　第 4 期. 2006 年 5 月[10]. 王凱. 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)[J]. 第 25 卷第 8 期《煤　炭　技　術(shù)》Vol125 ,No108. 2006 年 4 月[11]. 劉云峰. 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)淺談[J]. 石家莊金剛內(nèi)燃機(jī)零部件集團(tuán)有限公司. 《內(nèi)燃機(jī)配件》2006 年第 5 期. 2006 年 5 月[12]. 王志博. 我國(guó)成組技術(shù)發(fā)展歷程的思考[J]. 北京理工大學(xué). 《工程建設(shè)與設(shè)計(jì)》2001 年第 1 期. 2001 年 1 月[13]. 韓慶瑤 , 趙保亞. 現(xiàn)代成組技術(shù)在中的應(yīng)用與發(fā)展[J].《 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造》第 7 期. 2006 年 5 月[14]. 顧京. 葉片檢驗(yàn)樣板的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)[J].《機(jī)電工程技術(shù)》2006 年第35 卷第 10 期機(jī)電工程技術(shù)切削加工與設(shè)備. 2006 年 10 月[15]. 程建明, 王海麗, 邵華 . 用用戶宏程序?qū)崿F(xiàn)編程零點(diǎn)變換和成組加工第 18 卷第 5 期《機(jī)械設(shè)計(jì)與研究》. 2006 年 5 月. 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ELECTROMECHAN ICAL COMPONENTS Dec12005 Vol125 No14.內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 1 -內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)摘 要成組技術(shù)是把相似的問(wèn)題歸類成組，尋求解決這一組問(wèn)題相對(duì)統(tǒng)一的最優(yōu)方案，以取得所期望的經(jīng)濟(jì)效益。在本次設(shè)計(jì)中的零件為內(nèi)齒圈，應(yīng)用成組技術(shù)原理對(duì)零件進(jìn)行分類編碼，結(jié)果得到 4 種零件編碼而且編碼相同，所以可以在應(yīng)用成組技術(shù)加工時(shí)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(chǎn)這批零件。在本次的夾具設(shè)計(jì)中主要設(shè)計(jì)成組鉆床夾具設(shè)計(jì)，由于 4 個(gè)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(guò)鉆模和齒輪齒條來(lái)調(diào)節(jié)左右和上下的位置，用分度臺(tái)來(lái)保證孔的各個(gè)位置。內(nèi)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(shù)控宏程序（數(shù)控車的程序） 。通過(guò)自己對(duì)成組技術(shù)的學(xué)習(xí)及其應(yīng)用，對(duì)這門學(xué)科有了深入的了解。在對(duì)工藝編制和數(shù)控程序的編制、夾具的設(shè)計(jì)也有了明顯的提高。得出了一些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，也都做了粗淺的分析和總結(jié)。對(duì)以后在工作中也是一次鍛煉的機(jī)會(huì)。關(guān)鍵詞：成組技術(shù)，分類編碼，位置度，宏程序內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 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(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 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(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 4 -前 言成組技術(shù)是近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外機(jī)械制造領(lǐng)域內(nèi)得到迅速發(fā)展的另一種加工方式，通過(guò)成組技術(shù)的應(yīng)用可以解決中小批量的零件加工，也是實(shí)現(xiàn)各種柔性制造方式并使之獲得最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的重要學(xué)科。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是內(nèi)齒輪成組數(shù)控加工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)，是銀川起重機(jī)廠有關(guān)齒套類零件的成組數(shù)控加工工藝的設(shè)計(jì)課題的一部分。既然選擇了這個(gè)設(shè)計(jì)的課題，就要知道成組技術(shù)的基本原理，理解現(xiàn)代的加工技術(shù)和典型的機(jī)加工工藝。應(yīng)用成組技術(shù)來(lái)解決這個(gè)課題，通過(guò)編碼分類來(lái)編制出形狀相似的零件我為一組，來(lái)編制出相近的一套加工工藝，不需要單獨(dú)對(duì)每個(gè)零件去編制工藝，這樣可以降低成本，節(jié)約時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。在加工中小批量的零件時(shí)，采用成組夾具，其夾具的范圍可以針對(duì)相似的零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣減少專用夾具的設(shè)計(jì)，既省材料，又省時(shí)間，范圍也很廣。如本次設(shè)計(jì)的成組夾具，不僅針對(duì)內(nèi)齒圈上分布的若干個(gè)孔進(jìn)行加工，而且還能加工類似于內(nèi)齒圈的回轉(zhuǎn)體。實(shí)心的回轉(zhuǎn)體在本夾具中還能以外圓定位，這樣大大減少了調(diào)整時(shí)間。在本次設(shè)計(jì)中有的工序是要在數(shù)控機(jī)床上加工的，應(yīng)用成粗技術(shù)，編制了成組數(shù)控加工程序，此設(shè)計(jì)的內(nèi)容及方向?qū)S的生產(chǎn)加工是內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 5 -有積極的意義的。在設(shè)計(jì)中也參考了許多的文獻(xiàn)和資料，并對(duì)這些文獻(xiàn)、資料加以學(xué)習(xí)，應(yīng)用這些所講的東西并且結(jié)合自己所想的、所理解的，編寫了成組技術(shù)在本次設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。成組技術(shù)不僅是現(xiàn)有企業(yè)為適應(yīng)多品種生產(chǎn)進(jìn)行技術(shù)改造的有效手段，也是為實(shí)現(xiàn)企業(yè)高度現(xiàn)代化而采用高技術(shù)的一個(gè)重要基礎(chǔ) 。畢業(yè)設(shè)計(jì)是綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)的訓(xùn)練過(guò)程，也是對(duì)自我學(xué)習(xí)能力的檢驗(yàn)和創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力及創(chuàng)業(yè)精神的重要環(huán)節(jié)。由于知識(shí)水平有限，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中會(huì)出現(xiàn)不少錯(cuò)誤，也誠(chéng)懇希望老師和同學(xué)批評(píng)指正。內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 6 -目 錄摘要 ...........................................................1前言 ...........................................................1第一章成組技術(shù)簡(jiǎn)介 .............................................71-1 成組技術(shù)概述 ...............................................71-2 零件分類編碼系統(tǒng)在成組技術(shù)中的應(yīng)用 ........................101-3 零件分類系統(tǒng)實(shí)例分析 ......................................13第二章零件的作用和結(jié)構(gòu)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(yīng)用 OPITZ 編碼系統(tǒng)對(duì)零件進(jìn)行編碼分組 .......................18第三章成組加工工藝設(shè)計(jì) ........................................213-1 生產(chǎn)類型的確定 .............................................213-2 毛胚的選擇及零件的加工工藝設(shè)計(jì) .............................22第四章成組夾具設(shè)計(jì) ............................................324-1 夾具設(shè)計(jì) ...................................................324-2 成組夾具設(shè)計(jì) ...............................................334-3 成組夾具的設(shè)計(jì)內(nèi)容 ........................................344-4 導(dǎo)向裝置 ...................................................38內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 7 -第五章數(shù)控加工程序編制 ........................................405-1 數(shù)控機(jī)床的構(gòu)成與工作原理 ...................................405-2 數(shù)控編程 ...................................................405-3 數(shù)控宏程序 .................................................42總結(jié) ..........................................................49參考文獻(xiàn) ......................................................50第一章 成組技術(shù)簡(jiǎn)介§1-1成組技術(shù)概述1-1．1 成組工藝的概念在現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)中，多品種、中小批量生產(chǎn)占的比重很大，其特點(diǎn)是，在一個(gè)企業(yè)中，產(chǎn)品的品種多，而批量很小。在“批量法則”的主導(dǎo)下，使這類生產(chǎn)性質(zhì)的企業(yè)，一直沿用著傳統(tǒng)和落后的技術(shù)和經(jīng)營(yíng)方式，這樣就形成了周期長(zhǎng)、效率低、成本高、質(zhì)量差和經(jīng)營(yíng)管理混亂等缺點(diǎn)。為了提高生產(chǎn)率、縮短生產(chǎn)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(jié)構(gòu)、形狀和尺寸相似，而加工工藝又相近的不同產(chǎn)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(guò)程及設(shè)計(jì)繼承性、可調(diào)性的工藝裝備。由于采用成組工藝，擴(kuò)大了批量，使多品種、中小批量生產(chǎn)的企業(yè)，可以把經(jīng)濟(jì)合理地采用先進(jìn)工藝方法和高效率的自動(dòng)化或機(jī)械化的工藝裝備。1-1．2 成組技術(shù)的基本原理及其經(jīng)濟(jì)效益內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 8 -在機(jī)械制造中，小批量生產(chǎn)占較大的比重，各類機(jī)器的生產(chǎn)大約70%～80%屬于單件、小批量生產(chǎn)。由于國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇和科技飛躍發(fā)展，要求產(chǎn)品不斷改進(jìn)和更新，因此預(yù)計(jì)多品種、小批量方式的比重今后將有繼續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。統(tǒng)計(jì)資料表明，我們國(guó)家的機(jī)械工業(yè)亦有此發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)機(jī)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(yīng)當(dāng)前對(duì)機(jī)械產(chǎn)品需求多樣化的發(fā)展趨勢(shì)的?；仡檪鹘y(tǒng)的做法，則是習(xí)慣于對(duì)每個(gè)事物采取孤立的原則和方法去解決相似 或相同的問(wèn)題。結(jié)果，必然導(dǎo)致不必要的多樣化和重復(fù)性。例如：相同或相似功能的零部件，或者將其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)和工藝的多樣化；或者不斷重復(fù)設(shè)計(jì)出完全相同的結(jié)構(gòu)，不斷重復(fù)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(jié)構(gòu)和工藝的重復(fù)性。多樣性將導(dǎo)致生產(chǎn)和管理的復(fù)雜化，而重復(fù)性則是徒然浪費(fèi)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(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益是一個(gè)很值得重視的技術(shù)問(wèn)題。為此，近代在組織上、技術(shù)上提出了不少措施和辦法，例如，生產(chǎn)專業(yè)化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的三化（標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化）及模塊化數(shù)控機(jī)床及加工中心的應(yīng)用等等，這些都取得了一定的效果，但都有局限性。成組技術(shù)的科學(xué)理論及其實(shí)踐表明，它能從根本上解決生產(chǎn)中由于品種多、產(chǎn)量小而帶來(lái)的矛盾。成組技術(shù)（GT-Group Technology）是一門生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)，研究如何識(shí)別和發(fā)掘生產(chǎn)活動(dòng)中有關(guān)事物的相似性，并充分利用它，即把相似的問(wèn)題歸類成組，尋求解決這一組問(wèn)題相對(duì)統(tǒng)一的最優(yōu)方案，以取內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 9 -得所期望的經(jīng)濟(jì)效益。成組技術(shù)應(yīng)用于機(jī)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(chǎn)量匯集成較大的成組生產(chǎn)量，從而使小批生產(chǎn)能獲得接近于大批生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效果。根據(jù)以上所述，可以把成組技術(shù)的原理歸結(jié)為：依靠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)而有效地保持不同產(chǎn)品之間的結(jié)構(gòu)-工藝?yán)^承性；通過(guò)工藝標(biāo)準(zhǔn)化而充分利用零部件之間的結(jié)構(gòu)-工藝相似性。結(jié)構(gòu)-工藝?yán)^承性是設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的前提，結(jié)構(gòu)-工藝相似性則是工藝標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)。就方法論的角度來(lái)看，成組技術(shù)不啻是一種雜亂無(wú)章事物合理化、系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的有效方法。成組技術(shù)的基本原理是符合辯證法的，所以它可以作為指導(dǎo)生產(chǎn)的一般方法。實(shí)際上，人們很早經(jīng)來(lái)已應(yīng)用成組技術(shù)的哲理指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐，諸如生產(chǎn)專業(yè)化、零部件標(biāo)準(zhǔn)化等皆可以認(rèn)為成組技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用。現(xiàn)代發(fā)展了成組技術(shù)已廣泛應(yīng)用于設(shè)計(jì)、制造和管理等各個(gè)方面，并取得了顯著的效果。成組技術(shù)基本原理既然是要求充分認(rèn)識(shí)和利用客觀存在著的有關(guān)事物的相似性，所以按一定的相似性標(biāo)準(zhǔn)將有關(guān)事物歸類成組是實(shí)施成組技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，將零件分類成組常用的方法有：（1）視檢法；（2）生產(chǎn)流程法；（3）編碼分類法。視檢法是由有生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的人員通過(guò)對(duì)零件圖紙仔細(xì)閱讀和判斷，把具有某些特征屬性的一些零件歸結(jié)為一類。它的效果主要取決于個(gè)人的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，多少帶有主觀性和片面性。生產(chǎn)流程法（PFA－Probucfion FIow Anaiysis）是以零件生產(chǎn)流程為依據(jù)的。為此，需要有較完整的工藝流程及生產(chǎn)設(shè)備明細(xì)表等技內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 10 -術(shù)文件。通過(guò)對(duì)零件生產(chǎn)流程的分析，可以把工藝過(guò)程相近的，即使用同一組機(jī)床進(jìn)行加工的零件歸結(jié)為一類。采用此法分類的正確性是分析方法以及所依據(jù)的工廠技術(shù)資料有關(guān)。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(jìn)行編碼，即將零件的有關(guān)設(shè)計(jì)、制造等方面的信息轉(zhuǎn)譯為代碼（代碼可以是數(shù)字或數(shù)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(guān)信息的代碼化，將有助于應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助成組技術(shù)的實(shí)施。具統(tǒng)計(jì)成組技術(shù)能使產(chǎn)量提高成本降低，同時(shí)又使固定資產(chǎn)庫(kù)存資金和流動(dòng)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(shù)的經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。在促使企業(yè)生產(chǎn)合理化和現(xiàn)代化的綜合改造中，成組技術(shù)無(wú)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(shù)的發(fā)展成組技術(shù)是 50 年代由前蘇聯(lián) c.n.米特洛方諾夫首先提出來(lái)的。當(dāng)時(shí)稱作“成組技術(shù)”，主要用于零件的機(jī)械加工方面。米氏在工作中就發(fā)現(xiàn)由于產(chǎn)品品種和規(guī)格繁多、批量較小、產(chǎn)品更新頻繁，使得工藝準(zhǔn)備工作十分繁重。但經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析和觀察，在機(jī)床加工零件時(shí)，零件具有一定的結(jié)構(gòu)-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(guò)程便可進(jìn)一步統(tǒng)一，然后有可能按照統(tǒng)一的工藝過(guò)程設(shè)計(jì)共用的凸輪，共用的刀具布置，并進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)正。這樣就能顯著節(jié)約工藝準(zhǔn)備時(shí)間，節(jié)約制造資源，節(jié)約因更換加工對(duì)象所花的調(diào)整時(shí)間。50 年代末，成組技術(shù)初級(jí)階段的成組加工迅速在前蘇聯(lián)以及東歐獲得推廣應(yīng)用。與此同時(shí)，成組加工也被傳播到西歐。原來(lái)米氏只是內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 11 -把成組加工局限在機(jī)械加工領(lǐng)域，及至 50 年代末，卻逐漸從機(jī)械加工延伸到其他更加廣泛的領(lǐng)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(guó)的伯別奇提出了分類編碼系統(tǒng)及提出了生產(chǎn)流程分析原理，借此找出工藝相似的零件組，以建立與 之對(duì)應(yīng)生產(chǎn)單元，從而使企業(yè)的物流路線和生產(chǎn)流程更趨合理，有效的解決了多工序零件的成組加工問(wèn)題，特別是生產(chǎn)管理問(wèn)題。由此而使成組工藝進(jìn)一步發(fā)展成為一種把生產(chǎn)技術(shù)與組織管理揉合成一體的綜合技術(shù)－成組技術(shù)。通過(guò)世界各國(guó)具體而深入地應(yīng)用和研究成組技術(shù)，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(shù)已成為生產(chǎn)合理化和現(xiàn)代化的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)。§1-2零件分類編碼系統(tǒng)在成組技術(shù)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(jīng)成為成組技術(shù)原理的重要組成部分，也是有效實(shí)施成組技術(shù)的重要手段，因此在實(shí)施成組技術(shù)的過(guò)程中，建立相應(yīng)的零件分類編碼系統(tǒng)，也就成為一項(xiàng)首要的準(zhǔn)備工作。最早實(shí)施成組技術(shù)時(shí)并未采用零件分類編碼技術(shù)，那時(shí)對(duì)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(shù)實(shí)踐的深入和應(yīng)用的需要，又提出了零件的分類編碼技術(shù)和分類編碼系統(tǒng)。就零件的分類編碼理論而言，可以說(shuō)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(shí)踐和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品零件的分類編碼理論必將日益完善，從而終將出現(xiàn)比較典型的通用分類編碼系統(tǒng)。內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 12 -1-2.2零件分類編碼的作用零件分類是成組技術(shù)的基礎(chǔ)，分類的合理與否直接影響到成組技術(shù)的效果，因此國(guó)外對(duì)成組技術(shù)的分類方法很重視。隨著電子計(jì)算機(jī)和電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的發(fā)展，以采用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行零件的分類和編碼。其作用為：1）提高設(shè)計(jì)工作的標(biāo)準(zhǔn)化與合理化零件分類編碼后，可建立零件圖冊(cè)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品零件的標(biāo)準(zhǔn)化、合理化，與擴(kuò)大零件通用化的程度，減少設(shè)計(jì)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(shè)備進(jìn)行成組加工。3）有利于生產(chǎn)管理科學(xué)化利用分類編碼系統(tǒng)，可借助計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理科學(xué)化和現(xiàn)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(kāi)。它是人類認(rèn)識(shí)客觀世界的重要工具，是科學(xué)賴以生產(chǎn)的基礎(chǔ)。分類系統(tǒng)是為達(dá)到一定分類目的和要求而采用的相應(yīng)分類原理規(guī)則和步驟所構(gòu)成的一個(gè)體系總稱。目前國(guó)內(nèi)外在實(shí)施成組技術(shù)中已經(jīng)采用的分類系統(tǒng)為數(shù)甚多，歸結(jié)起來(lái)有以下基本形式：1.按橫向分類環(huán)節(jié)多少來(lái)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(shù)量一般≤9 內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 13 -。主要適用于手工分類場(chǎng)合，以便記憶和實(shí)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(shù)量都在＞9 。主要宜于采用計(jì)算機(jī)輔助分類。因?yàn)闄M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(cuò).2．按橫向分類環(huán)節(jié)間的相互關(guān)系來(lái)分：（1）獨(dú)立環(huán)節(jié)的分類系統(tǒng) 若系統(tǒng)內(nèi)各橫向分類環(huán)節(jié)這之間彼此完全獨(dú)立而互不相干，則這樣的橫向分類環(huán)節(jié)便是獨(dú)立環(huán)節(jié)。（2）關(guān)聯(lián)環(huán)節(jié)的分類系統(tǒng) 一般地說(shuō)，若系統(tǒng)中相鄰橫向分類環(huán)節(jié)之間有從屬關(guān)系而相互關(guān)聯(lián)，則這樣的橫向分類環(huán)節(jié)便稱作關(guān)聯(lián)環(huán)節(jié)。通常在關(guān)聯(lián)環(huán)節(jié)中，都是后面一個(gè)橫向分類環(huán)節(jié)從屬于前面一個(gè)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(dú)立環(huán)節(jié)又有關(guān)聯(lián)環(huán)節(jié)，因此屬于兼有鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)和樹(shù)式結(jié)構(gòu)的混合結(jié)構(gòu)。3．按分類系統(tǒng)的用途來(lái)分（1）供設(shè)計(jì)檢索用的分類系統(tǒng) 這種系統(tǒng)的主要特點(diǎn)在于所選用的分類標(biāo)志偏重在零件結(jié)構(gòu)特征方面。（2）供工藝標(biāo)準(zhǔn)化用的分類系統(tǒng) 這種主要偏重零件的工藝特點(diǎn)。（3）設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)與工藝兼顧的。4．按分類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的表達(dá)形式分（1）表格式分類系統(tǒng) 這種用表格形式來(lái)表達(dá)的分類系統(tǒng)，是目前流行的表達(dá)形式。（2）決策樹(shù)式分類系統(tǒng) 這是一種新的、有發(fā)展前途的表達(dá)形式。內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 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(lái)代表復(fù)雜的概念2.編碼的作用（1）用于簡(jiǎn)單的字符來(lái)代替對(duì)事物復(fù)雜的特征和屬性概念的描述，因此可以利用計(jì)算機(jī)作分類處理。（2）便于信息的傳輸、存儲(chǔ)和檢索。（3）相同編碼的信息可以避免重復(fù)存儲(chǔ)。（4）便于共用數(shù)據(jù)庫(kù)。3.編碼所用代碼的類型（1）用阿拉伯?dāng)?shù)字作代碼（2）用英文字母作代碼（3）數(shù)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(rèn)性（3）具有用計(jì)算機(jī)處理的可能性§1-3零件分類系統(tǒng)的實(shí)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(shù)中最早出現(xiàn)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(jī)床研究所在 Koloc Dr.制定的。VUOSO 是十進(jìn)制四位代碼系統(tǒng)，有四個(gè)橫向分類環(huán)節(jié)，每個(gè)橫向內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 15 -分類環(huán)節(jié)下含十個(gè)縱向分類環(huán)節(jié)，其基本構(gòu)成為：類 ———→級(jí) ———→組———→型↓ ↓ ↓ ↓基本環(huán)節(jié) 尺寸關(guān)系 形狀要素 材料第一橫向分“類”環(huán)節(jié)下，設(shè)有 8 個(gè)縱向分類環(huán)節(jié)。其中代碼 1～5 供回轉(zhuǎn)體（指一般回轉(zhuǎn)體類和帶齒形或鍵的回轉(zhuǎn)體）零件用，6、7 供非回轉(zhuǎn)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(jí)”主要用來(lái)區(qū)分零件的重量和大小。借此也同時(shí)描述零件的基本形狀。有助于選擇加工時(shí)所用的機(jī)床型號(hào)和裝夾方法。第三環(huán)節(jié)“組”，主要是在上述兩個(gè)分類環(huán)節(jié)所確定的零件基本形狀的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步描述零件結(jié)構(gòu)形狀的細(xì)節(jié)。第四環(huán)節(jié)“型”，主要用來(lái)表示零件所用的材料和毛胚種類，這是一個(gè)獨(dú)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(gè)十進(jìn)制的九位代碼和混合結(jié)構(gòu)分類編碼系統(tǒng)。它由德國(guó) Aachen 工業(yè)大學(xué) H.Opitz 教授領(lǐng)導(dǎo)的機(jī)床和生產(chǎn)工程實(shí)驗(yàn)室所開(kāi)發(fā)。其主要結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)體分類 Ⅱ：外形尺寸要素內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 16 -Ⅲ：內(nèi)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(chǎn)省機(jī)械技術(shù)研究所提出草案。復(fù)經(jīng)日本機(jī)械振興協(xié)會(huì)成組技術(shù)研究會(huì)下屬的零件編碼系統(tǒng)分多次討論修改的結(jié)果。1-3.4 JLBM-1零件分類編碼系統(tǒng)JLBM-1 系統(tǒng)是由我國(guó)機(jī)械工業(yè)部門為在機(jī)械加工中推行成組技術(shù)而開(kāi)發(fā)的一種零件分類編碼系統(tǒng)。這一系統(tǒng)經(jīng)過(guò)先后四次修訂已于1984 年正式作為我國(guó)機(jī)械工業(yè)部的技術(shù)指導(dǎo)資料。第二章 零件的作用和結(jié)構(gòu)工藝性分析及系統(tǒng)編碼§2-1零件的工藝性分析內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 17 -2-1.1零件的作用法蘭盤是一個(gè)統(tǒng)稱，通常是指在一個(gè)類似盤狀的金屬體色的周邊開(kāi)上幾個(gè)固定用的孔用于連接其它東西，它的作用是連接及傳動(dòng)。在此次設(shè)計(jì)內(nèi)齒圈屬于齒輪法蘭盤系列，該產(chǎn)品是用于銀川起重機(jī)廠的起重機(jī)的一個(gè)傳動(dòng)零件，該零件依靠?jī)?nèi)齒進(jìn)行動(dòng)力、力矩傳動(dòng)，故齒部要求淬火硬度達(dá)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(jī)設(shè)備的型號(hào)各不相同，所以用到的內(nèi)齒圈有 4 種不同的系列的尺寸。如表 2-1.1圖號(hào) S31-72 S32-72 S33-72 S34-72D0 φ100h9 φ120h9 φ140h9 φ170h9內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 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(jiàn)這四種零件雖然尺寸不一樣,但是結(jié)構(gòu)、形狀一致，故可以采用成組技術(shù)。可將這四種為一組，采用相同的加工方法來(lái)加內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 19 -工。2-1.2零件的結(jié)構(gòu)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(dòng)。該零件形狀簡(jiǎn)單，由于是用在起重機(jī)上，所以一般為單件小批量生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)效率采用成組技術(shù)。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(dòng)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(lái)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(shù)控機(jī)床上加工?！?-2應(yīng)用 OPITZ編碼系統(tǒng)編碼2-2.1內(nèi)齒圈的 OPITZ分類編碼OPITZ 編碼系統(tǒng)部分內(nèi)容前面我們已經(jīng)提到過(guò)了，主要參考《成組技術(shù)》（許香蕙、蔡建國(guó)編著.機(jī)械工業(yè)出版社，1987.11）它的編碼優(yōu)點(diǎn)有：① 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。僅有 9 個(gè)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(biāo)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(biāo)志尚欠嚴(yán)密和準(zhǔn)確；③ 總體結(jié)構(gòu)看。系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但是局部十分復(fù)雜內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 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(nèi)齒圈零件組 OPITZ分類編碼表 2-2.1由表 2-2.1 分析計(jì)算得出：Ⅰ位：都是回轉(zhuǎn)體，所以為“0”；Ⅱ位：外形都是規(guī)則的回轉(zhuǎn)體；Ⅲ位：有功能槽齒輪臺(tái)階；Ⅳ位：無(wú)平面加工要求；Ⅴ位：內(nèi)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(jù) OPITZ 編碼，畫出下表 2-2.2：內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 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(lái)分析。該組零件夾具基本統(tǒng)一，只在加工時(shí)做一定的尺寸調(diào)整即可。碼位內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 22 -第三章 成組加工工藝設(shè)計(jì)§3-1生產(chǎn)類型的確定生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。不同的生產(chǎn)類型決定了不同的毛胚制造方法，生產(chǎn)類型一般分為：1．單件生產(chǎn)——單個(gè)地生產(chǎn)不同結(jié)構(gòu)和不同尺寸的產(chǎn)品，并且很少重復(fù)。例如，重型機(jī)器制造、專用設(shè)備制造和新產(chǎn)品試制等。2．成批生產(chǎn)——一年中分批地制造相同的產(chǎn)品，制造過(guò)程有一定的重復(fù)性。例如，機(jī)床制造就是比較典型的成批生產(chǎn)。根據(jù)批量的大小，批量生產(chǎn)又可以：小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)。3. 大量生產(chǎn)——產(chǎn)品數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點(diǎn)經(jīng)常重復(fù)地進(jìn)行某一個(gè)零件的某一道工序的加工。例如，汽車、拖拉機(jī)、軸承等的制造通常都是以大量生產(chǎn)的方式進(jìn)行。由于零件是用在起重機(jī)上的，根據(jù)上面的分類，可知本組零件為單件小批生產(chǎn)，雖然為單件小批生產(chǎn)，但是對(duì)這一組而言可以采用大批量生產(chǎn)來(lái)獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益?！?-2毛胚的選擇及零件加工工藝設(shè)計(jì)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(gè)方面，常用的毛胚種類有鑄件、鍛件、型材、焊接等。一般來(lái)說(shuō)，鑄鐵材料毛胚均為鑄件，內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 23 -鋼材料毛胚一般為鍛件或型材。毛胚的制造方法越先進(jìn)，毛胚精度越高，其形狀和尺寸越接近于成品零件，這就使機(jī)械加工的勞動(dòng)量大為減少，材料的消耗也低，使機(jī)械加工成本降低；但毛胚的制造費(fèi)用卻因采用了先進(jìn)的設(shè)備而提高。在本次設(shè)計(jì)中的零件為內(nèi)齒圈，其中的內(nèi)齒起著傳遞力矩的作用，材料又為 45 鋼，根據(jù)力學(xué)的性能要求，毛胚最好選用鍛件。由于是單件小批量生產(chǎn)又結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單采用的鍛造方法可用自由鍛造，毛胚外型為單向臺(tái)階軸，且內(nèi)部沖有一通孔。毛胚所能達(dá)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(duì)毛胚的安裝誤差，裝夾可靠性影響越小。內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 24 -圖 3-2.13-2.2毛胚余量的確 參數(shù) 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(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》3-2.3擬訂機(jī)械加工工藝路線1．加工方法的選擇首先要根據(jù)每個(gè)加工表面的技術(shù)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(dá)到圖紙要求方面是穩(wěn)定而可靠的，并在生產(chǎn)率和加工成本方面是最經(jīng)濟(jì)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(nèi)才是經(jīng)濟(jì)的，這種一定范圍內(nèi)的加工精度即為該種加工方法的經(jīng)濟(jì)精度。它是指在正常加工條件下（采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)的工人，不延長(zhǎng)加工時(shí)間）所能達(dá)到的加工精度。相應(yīng)的表面粗糙度稱為經(jīng)濟(jì)粗糙度。2．加工階段的劃分按工序的性質(zhì)不同，零件的加工可分為四個(gè)階段：（1）粗加工階段 其任務(wù)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(biāo)是提高生產(chǎn)率。（2）半精加工階段 其任務(wù)是使主要表面達(dá)到一定的精度，留有內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 25 -一定的精加工余量，為主要表面的加工做好準(zhǔn)備。（3）精加工階段 其任務(wù)是保證各主要表面達(dá)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(duì)零件上精度和表面粗糙度要求很高的表面，需進(jìn)行光整加工，其主要目標(biāo)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(chǎn)綱領(lǐng)、所用設(shè)備及零件本身的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求等因素。在單件小批生產(chǎn)時(shí)，工序劃分通常采用集中原則；成批生產(chǎn)時(shí)，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(guò)程為一道工序。②按安裝次數(shù)劃分 即以一次安裝完成的那一部分工藝過(guò)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(guò)程為一道工序，精加工中完成的那一部分工藝過(guò)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(guò)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(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 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(yù)備熱處理 目的是改善材料的切削加工性能，消除毛胚應(yīng)力，改善組織。②消除殘余應(yīng)力熱處理③最終熱處理 提高零件的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。（3） 輔助工序的安排內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 27 -圖 3-3.1零件加工圖（4）工序銜接由于本次的零件為內(nèi)齒圈，又是應(yīng)用在起重機(jī)上，因此為小批量生產(chǎn)，根據(jù)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(diào)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(gè)角度位置相差為 45 度的孔；鉸 8 個(gè)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(yàn) 按圖紙技術(shù)要求項(xiàng)目檢驗(yàn)；內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 28 -40 熱處理 齒部淬火處理 HRC33～38；45 最終檢驗(yàn)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(gè)角度位置相差為 45 度的孔；鉸 8 個(gè)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(yàn) 按圖紙技術(shù)要求項(xiàng)目檢驗(yàn)；50 熱處理 齒部淬火處理 HRC33～38；55 最終檢驗(yàn)這是加工工藝的兩種方案，可以根據(jù)前面所說(shuō)的，可以將兩種方案進(jìn)行比較，因?yàn)榱慵氖菃渭∨可a(chǎn)，為了提高生產(chǎn)率，減少內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 29 -裝夾次數(shù)和運(yùn)輸量，應(yīng)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(shù)太多，不僅費(fèi)時(shí)，又費(fèi)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(chǎn)。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?yàn)樵诖旨庸ず?，要安排去?yīng)力的熱處理，以消除內(nèi)應(yīng)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(shè)計(jì)工藝路線確定之后，各道工序的內(nèi)容已基本確定，接下來(lái)便可著手工序設(shè)計(jì)。工序設(shè)計(jì)時(shí)所用機(jī)床不同，工序設(shè)計(jì)的要求也不一樣，對(duì)普通機(jī)床加工工序，有些細(xì)節(jié)問(wèn)題可不必考慮，由操作人員在加工過(guò)程中處理。對(duì)數(shù)控機(jī)床加工工序，針對(duì)數(shù)控機(jī)床高度自動(dòng)化、自適應(yīng)性差的特點(diǎn)，要充分考慮到加工過(guò)程的每個(gè)細(xì)節(jié)。工序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是為每道工序選擇機(jī)床夾具刀具及量具，確定定位夾緊方案、刀具的進(jìn)給路線、加工余量、工序尺寸及公差切削用量和工時(shí)定額。（1）機(jī)床的選擇 當(dāng)工件表面的加工方法確定之后，機(jī)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(yīng)選擇通用機(jī)床或數(shù)控機(jī)床，機(jī)床的主要規(guī)格尺寸應(yīng)與工件的外形尺寸和加工表面的有關(guān)尺寸相適應(yīng)，對(duì)精度高的表面應(yīng)選用精度高的機(jī)床，如在內(nèi)齒圈的粗車可在 C6140 上完成，而精車在 CK6150 上完成。（2）定位基準(zhǔn)與夾緊方案的確定 力求基準(zhǔn)統(tǒng)一，減少基準(zhǔn)不重合誤差和數(shù)控編程中的計(jì)算量，減少裝夾次數(shù)，提高加工表面之間的相互位置精度，避免采用占機(jī)人工調(diào)整式方案。內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 30 -如在四組零件中以第四組的鉆孔的余量最大，因此應(yīng)以第四組的孔的加工為例子作為計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)。參考《金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知切削孔的計(jì)算公式為：切削力的計(jì)算公式為 Px=68Ds0.7Kp切削扭矩計(jì)算公式為 M=34.5D2S查該手冊(cè)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(shù)；其中 K=K0K1K2K3K4K5K6查該手冊(cè)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(fèi)和縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。（4）刀具的選擇 在該零件中根據(jù)零件的精度和硬度都有合適的刀具，選用硬質(zhì)合金刀具。（5）量具的選擇 單件小批生產(chǎn)采用通用夾具，本零件所用的量具為游標(biāo)卡尺、塞規(guī)、內(nèi)徑百分表。（6）進(jìn)給路線的確定 進(jìn)給路線是指刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的軌跡，在普通機(jī)床加工中，進(jìn)給路線由操作者決定，在設(shè)計(jì)中，不必考慮。內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 31 -而在數(shù)控機(jī)床中，進(jìn)給路線是由數(shù)控系統(tǒng)控制的，因此，必須擬訂好刀具的進(jìn)給路線，以便編寫在數(shù)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(shù)，對(duì)加工質(zhì)量、加工效率生產(chǎn)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(lái)的毛胚的尺寸，由于是單件小批量生產(chǎn)可采取經(jīng)驗(yàn)估算法，這種方法僅用于單件小批量生產(chǎn)。切削用量在精加工時(shí)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(diào)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(gè)角度位置相差為 45 度的孔12 12 16 16鉸 8 個(gè)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(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 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(shí)間定額的確定時(shí)間定額的是指在一定的生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需要消耗的時(shí)間。完成一個(gè)零件的一道工序的時(shí)間定額，稱單件時(shí)間定額。它由以下幾部分組成：① 基本時(shí)間 Tb 是直接改變生產(chǎn)對(duì)象的尺寸、形狀、相對(duì)位置、表面狀態(tài)或材料性質(zhì)等工藝過(guò)程所消耗的時(shí)間。② 輔助時(shí)間 Ta 是為實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程所必須進(jìn)行的各種輔助動(dòng)作所消耗的時(shí)間。③ 布置工作時(shí)間 Ts 是為實(shí)現(xiàn)加工正常進(jìn)行，工人照管工作地所消耗的時(shí)間。④ 準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間 是工人在工作為了生產(chǎn)一批產(chǎn)品或零件，進(jìn)行準(zhǔn)備和結(jié)束工作所消耗的時(shí)間。⑤ 休息與生理需要的時(shí)間 Tr 工人在工作班內(nèi)為恢復(fù)體力和滿足生理上的需要所消耗的時(shí)間。根據(jù)綜上所述，各道工序的時(shí)間定額為表 3-3.3 時(shí)間定額表（參考金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)表 11-4 11-5 11-9）工序 準(zhǔn)終（min） 單件（min）粗車 2 35內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 33 -半精車 2 25鉆 2 40鉆 3 20插 2 30表 3-3.3時(shí)間定額表內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 34 -第四章 成組夾具設(shè)計(jì)§4-1夾具設(shè)計(jì)4-1.1機(jī)床夾具概述在數(shù)控機(jī)床或普通機(jī)床上加零件時(shí)，為保證加工精度，必須先使工件在機(jī)床上占據(jù)一個(gè)正確的位置，既定位，然后將其夾緊。這種定位與夾緊的過(guò)程稱為工件的裝夾。用于裝夾工件的工藝裝備就是機(jī)床夾具。1.機(jī)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(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、無(wú)需調(diào)整或稍加調(diào)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(dòng)卡盤、平口鉗、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度頭等。這類夾具主要用于單件、小批量生產(chǎn)。②專用夾具 專為某一工件的一定工序加工而設(shè)計(jì)制造的夾具。結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，主要用于產(chǎn)品固定的大批量生產(chǎn)中。③可調(diào)夾具 可調(diào)夾具是指加工完一種工件后，通過(guò)調(diào)整或更換個(gè)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(chǎn)。④組合夾具 組合夾具是指按一定的工藝要求，由一套預(yù)先制造好的通用標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組合而成的夾具。這種夾具使用完后，可進(jìn)內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 35 -行拆卸劃重新組裝夾具，具有縮短生產(chǎn)周期，減少專用夾具的品種和數(shù)量的優(yōu)點(diǎn)。適用于新產(chǎn)品的試制及多品種、小批量的生產(chǎn)。⑤隨行夾具 隨行夾具是在自動(dòng)線加工中針對(duì)某一種工件而采用的一種夾具。除了具有一般夾具所擔(dān)負(fù)的裝夾工件的任務(wù)外，還擔(dān)負(fù)著沿自動(dòng)線輸送工件的任務(wù)。（2）按機(jī)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(jī)床夾具和其它機(jī)床夾具等。（3）按驅(qū)動(dòng)夾具工作的動(dòng)力源分類 可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具及自?shī)A緊夾具等 。4-1.2機(jī)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(gòu)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(chǎn)生移動(dòng)。3.夾具體 用于連接夾具各元件及裝置，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)化連接元件.§4-2成組夾具的設(shè)計(jì)4-2.1成組夾具的概念及其組成在成組技術(shù)基本原理指導(dǎo)下，為執(zhí)行成組工序而設(shè)計(jì)、制造的夾具稱為成組夾具。它與專用夾具設(shè)計(jì)相比，其最本質(zhì)的差異在于成組夾具的設(shè)計(jì)不是針對(duì)一種零件，而是針對(duì)同一工序加工的一組零件，即設(shè)計(jì)的成組夾具能適應(yīng)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(chǔ)部分和調(diào)整部分。內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 36 -基礎(chǔ)部分是成組夾具的通用部分，一般包括夾具體、夾緊機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。調(diào)整部分采用一定的調(diào)整的方式以適應(yīng)零件組各種零件的安裝。4-2.2成組夾具的調(diào)整方式及設(shè)計(jì)原則1.調(diào)整方式 （1）更換式（2）調(diào)節(jié)式（3）綜合式（4）組合式2.設(shè)計(jì)的原則（1）設(shè)計(jì)的成組夾具應(yīng)具有良好的可調(diào)性；（2）夾具結(jié)構(gòu)緊湊；（3）應(yīng)保證同組零件的加工技術(shù)要求；（4）設(shè)計(jì)的成組夾具應(yīng)與零件組成的成組生產(chǎn)量相適應(yīng)；（5）夾具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化；（6）設(shè)計(jì)的成組夾具應(yīng)具有繼承性；4-2.3成組夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其分類1.成組夾具由基礎(chǔ)部分和可調(diào)整部分組成。2.成組夾具由于擴(kuò)大了批量，就有條件采用先進(jìn)結(jié)構(gòu)。3.成組夾具的夾具體是可調(diào)部分的基礎(chǔ)，鼓在夾具體上應(yīng)設(shè)有 T 形槽、燕尾槽孔及凸臺(tái)等結(jié)構(gòu)，供調(diào)整部分作為調(diào)整的基礎(chǔ)。4.成組夾具要特別注意剛度問(wèn)題。根據(jù)成組夾具的特點(diǎn)可以把成組夾具分為以下四大類：1.更換式成組夾具；2.調(diào)節(jié)式成組夾具；內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 37 -3.綜合調(diào)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(shè)計(jì)內(nèi)容4-3.1定位設(shè)計(jì)針對(duì)本次設(shè)計(jì)的內(nèi)齒圈鉆 n-D8 孔的要求，分析零件的各項(xiàng)尺寸精度等要求后，設(shè)計(jì)成組夾具。本次夾具設(shè)計(jì)的是鉆孔的夾具，要考慮它的定位問(wèn)題，因此要根據(jù)六點(diǎn)定位原理來(lái)考慮，即沿 xyz 三個(gè)坐標(biāo)方向的移動(dòng)自由度和 繞x、y、z 三個(gè)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)支承點(diǎn)限制相應(yīng)的一個(gè)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(gè)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(gè)，但不影響加工要求的定位。（3）過(guò)定位——工件的一個(gè)或幾個(gè)自由度被不同的定位元件重復(fù)限制的定位。（4）欠定位——按照加工要求應(yīng)該限制的自由度沒(méi)有被限制的定位。下圖該零件的定位情況：內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 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(gè)自由度，沒(méi)有限制 Z 的轉(zhuǎn)動(dòng)，若 Z 的轉(zhuǎn)動(dòng)被限制了，在夾具中只能加工一個(gè)孔，分度裝置也就沒(méi)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(shè)計(jì)1.針對(duì)本零件，夾緊力與重力、切削力的方向一致，所以?shī)A緊力方向應(yīng)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(jié)構(gòu)和工作原理相對(duì)簡(jiǎn)單，就是在加工時(shí)根據(jù)零件的大小，可以通過(guò)齒輪、齒條機(jī)構(gòu)來(lái)上下調(diào)節(jié)和左右調(diào)節(jié)，且齒輪和齒條的每個(gè)齒為 45 度，具有自鎖的特性，工件中有若干個(gè)孔，在夾具專門設(shè)計(jì)有回轉(zhuǎn)分度臺(tái)，且工作臺(tái)的每個(gè)齒夾角為 15 度，這樣就可以完成各個(gè)孔的加工。另外在回轉(zhuǎn)分度臺(tái)上有三個(gè) T 型槽，這三個(gè) T 型槽的作用是，若以外圓定位夾緊時(shí)，可以在工作臺(tái)上放三爪和 V 型塊，通過(guò) T 型槽用壓板把定位元件壓緊。這樣夾具可以擴(kuò)大加工范圍。內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 39 -4-3.2自鎖原理圖由圖 4-3.2 知這是一種圓錐鎖緊機(jī)構(gòu)，是一種常用的齒輪齒條夾緊裝置的鎖緊機(jī)構(gòu)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)，帶動(dòng)齒輪軸，使齒條產(chǎn)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(dāng)產(chǎn)生夾緊力后，其反作用力便使齒輪軸產(chǎn)生軸向力，使它與錐套接觸，當(dāng)錐體斜角 α 小于錐面上的摩擦角時(shí)可以實(shí)現(xiàn)自鎖。通常取摩擦系數(shù) f =0.1，即摩擦角 Ф 為 5 度 43 分，所以一般應(yīng)使 α≦Ф。在本夾具體中本來(lái)開(kāi)始是不想用齒輪齒條機(jī)構(gòu)，想用采用凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)上下調(diào)整，但是通過(guò)查閱資料和自己所學(xué)的知識(shí)，考慮到凸輪機(jī)構(gòu)上下不穩(wěn)定，而且不好自鎖，工作效率沒(méi)有齒輪齒條高，所以未被采用。3.夾具的部件調(diào)整在本夾具的可調(diào)整元件的原則為簡(jiǎn)單、可靠和省時(shí)，不需要費(fèi)多大力就能調(diào)整。本夾具采用綜合調(diào)整法，鉆模板為調(diào)節(jié)件，它可以上下調(diào)節(jié)鉆套到工件的上下位置。4-3.3誤差分析內(nèi)齒圈成組數(shù)控加工工藝及其鉆床夾具設(shè)計(jì)- 40 -1.定位誤差的分析定位誤差是由于定位不準(zhǔn)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(duì)某一方案，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算其可能產(chǎn)生的定位誤差，只要小于工件有關(guān)尺寸或位置公差的 1/3～1/5，一般就認(rèn)為此定位方案能滿足該工序的加工要求。當(dāng)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(shí)，作為一個(gè)整體的工件的位置就定了。但對(duì)于一批工件來(lái)說(shuō)，由于在各個(gè)工件的有關(guān)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(lái)，工件雖然定位，但每個(gè)被定位工件的某些具體表面都會(huì)有自己的位置變動(dòng)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(guò)以上分析定位誤差是由基準(zhǔn)位移誤差和基準(zhǔn)不重合誤差兩項(xiàng)組成的?；鶞?zhǔn)位移誤差是一批工件定位元件的位置最大變動(dòng)量，而基準(zhǔn)不重合誤差是定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)產(chǎn)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(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是重合的，因此不存在基準(zhǔn)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