轴承座加工工艺编制及夹具设计文献综述.docx

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1、文 献 综 述轴承座加工工艺编制及夹具设计1. 前言部分机械加工是生产零部件的过程，这一过程中涉及到很多的工序和加工方法， 是一个系统化的工程。所以在机械加工过程中需要事先设计零件的整个加工流 程，并对工艺编制成文。科学地编制加工工艺，可以提高零件的加工精度，降低 废品率，提高劳动生产效率，创造更好的经济效益。凡纳入技术准备计划需进行机械加工的产品, 均需编制机械加工工艺规程。 而在编制产品机械加工工艺之前，必要的准备工作是必不可少的。事先应熟知产 品结构、工作特性、零件在产品中的功能及装配关系, 熟知主要技术要求, 以确定 有效的工艺手段保证零件的加工质量, 满足产品设计要求。编制的过程中，

2、所有 的工序必须齐全。零件在各工序中的加工部位及完成程度应明确规定 1 。一个产品设计出来以后, 工艺人员可以通过很多加工工艺途径, 实现对产品 的加工制造。对单件小批量和试制产品来说, 产品的加工工艺过程只需要保证加 工出来的产品满足图纸的要求即可, 对其生产效率和生产成本一般没有严格的要 求。但对于批量生产来说, 加工工艺过程追求的不仅仅是满足产品设计功能和设 计要求, 还要使加工过程尽可能地高效, 产品质量尽可能地长期稳定不变, 从而保 证生产 2 。使用机床夹具安装工件可保证加工精度，提高生产效率，降低制造成本， 扩大机床的工艺范围，并且降低对工人的要求和减轻工人的劳动强度。通过对轴承

3、座的机械加工工艺编制，让自己在机械制造工艺规程设计，工 艺方案的选取和论证，机械加工余量等技术参数的计算，工艺路线的确定，以及 编写技术文件，查阅技术文件文献等方面有了一次综合性的训练。根据加工零件 的要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，初步独立完 成设计出高效、经济、省力的夹具的能力，并且使自己提高了相应的画图工具软 件的使用能力，培养了基本的机械设计人员所具备的专业素质能力。2. 主题部分正确的机械加工工艺路线是在总结长期的生产时间的基础上，依据科学理论 和必要的工艺试验而制订的，并通过生产实践过程不断地改进和完善的，它是组 织生产和计划调度的指导性技术文件，是生产准

4、备的主要依据，抑或是新建或扩 建工厂、车间的主要技术文件。( 1) . 编制机械加工工艺的基本原则 在一定的生产条件下，以最少的劳动消耗和最低的成本，在计划规定的时间内，可靠地加工出符合图样及技术要求的零件。主要有一下三条原则 3 ：1）保证产品质量。在编制机械加工工艺时应首先保证产品质量，即依据工 艺人员所编制的机械加工工艺进行操作，可保证零件加工的尺寸精度和表面质量 等要求。2）提高生产效率和降低生产成本。在保证零件加工质量的前提下，应力求 提高生产效率。同时要尽量节约人力物力，最大程度地降低生产成本。3）确保安全操作。工艺严格遵循机械安全操作规程，保证劳动者的安全。 ( 2) . 编制机

5、械加工工艺的基本要求1）机械加工工艺应按统一的技术术语和格式进行编制，内容、文字应简洁 易懂、准确无误。2）编制加工工艺时，要根据零件结构特点、精度要求、毛坯状况、零件质 量等条件，选择相应的加工设备。比如对于大型零件，尤其是铸锻件，应首先估 算零件毛坯质量，以免超出起重设备或机床额定负荷，影响生产安全。3）若需用工装时，应首先考虑采用标准工装及现有专用工装，尽量减少采 用新设计专用工装。对批量大的零件应设计专用工装，以提高生产效率。( 3) . 加工阶段的划分 零件的加工是一个由粗到精的过程，需通过若干工序的加工逐步达到质量要求。对加工精度要求较高的零件，加工过程可划分为粗加工、半精加工和精

6、加工 等阶段。各加工阶段的基本要求如下。1）粗加工阶段。去除毛坯黑皮和大部分加工余量，为后序加工提供精准基 面，并留均匀而合适的余量。2）半精加工阶段。提高精加工所需要的定位基准的精确性和控制精加工余 量，为主要表面的精加工创造条件。3）精加工阶段。进一步改善精度和表面粗糙度等要求较高的表面，使零件 的各项参数达到技术要求。( 4) . 定位基准的选择 工件在进行机械加工时，用以确定工件对机床及刀具相对位置的表面称为定位基准。最初工序中所用的定位基准是毛坯上未经加工的表面，称为粗基准；在 其后各工序加工中所用的定位基准是已加工的表面，称为精基准。选择工件的哪 些表面作为定位基准，是编制机械加工

7、工艺过程中的一个十分重要的问题。定位 基准选择的是否合理，将直接影响零件加工质量和机床夹具结构的复杂程度，但 由于粗基准和精基准的作用不同，两者的选择原则也不同。( 5) . 编制工艺应注意的事项 1）充分了解车间的生产设备及加工能力，对常用的设备参数应该熟记于心。2）熟知零件结构、技术要求及其在产品中的功能及装配关系，以确定有效 的工艺手段，保证零件的加工质量。3）整个工艺过程应紧紧围绕零件图上各要素的精度一步步由粗到细地安排， 以保证加工出来的零件实物符合图纸要求。4）制定的工艺要注意加工成本与方便工人操作。5）制定的工艺可操作性要强。6）制定的工艺过程要有利于生产计划与调度。( 6) .

8、 制 订工 艺规程 的基本 步骤1) 计 算年生 产纲 领， 确 定生产 类型。2) 分 析零件 图及 产品装 配图， 对零件 进行工 艺分析 。3) 选 择毛坯 。4) 拟 订工艺 路线 。5) 确 定各工 序的 加工余 量， 计 算工序 尺寸及 公差。6) 确 定各工 序所 用的设 备及刀 具、 夹 具、 量 具和辅 助工具 。7) 确 定切削 用量 及工时 定额。8) 确 定各主 要工 序的技 术要求 及检验 方法。9) 填 写工艺 文件 。在加工工艺设计过程中，设计夹具是一个非常主要的环节，是保证产品质量 和提高劳动生产率的一项重要技术措施。在机械加工制造过程中, 用来固定加工对象,

9、使其占有正确的位置, 以便接受 施工、检测的装置, 都可统称为“夹具”。夹具的发展历程, 大概可以分为三个阶段: 第一个阶段主要表现在夹具与人 的结合上, 这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具, 使得加工过程进一步提高 效率和趋于完善; 第二阶段是, 夹具成为人与机床之间的桥梁, 夹具的机能发生变 化, 它主要用于工件的定位和夹紧; 第三阶段表现为夹具与机床的结合, 夹具作为 机床的一部分, 成为机械加工中不可缺少的工艺装备 4 。所设计的夹具应满足下列基本要求 5 ：a . 保证工件的加工精度。专用夹具应有合理的定位方案，标注合适的尺寸、 公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足

10、工件的加工精度要求。b. 提高生产效率。应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具， 以缩短辅助时间，提高生产效率。c . 工艺性好。专用夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检验和维修。 专用夹具的制造属于单件生产。当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置 调整或修配结构，如设置适当的调整间隙，采用可修磨的垫片等。d. 使用性好。专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要 时可设置排屑机构。e . 经济性好。除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济 效益。( 7) . 国内外发展趋势近

11、些年来, 随着数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统等现代 化加工设备的广泛应用, 使传统的机械加工的制造方法发生了重大变革, 夹具的 功能已经从过去的装夹、定位、引导刀具, 转变为装夹、定位。而数字化的设备 加工功能的扩大化, 给今后夹具的快速定位、快速装夹提出了更高的要求。在机 床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下, 夹具技术正 朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展 4 。1) 高精密化随着机床加工精度的提高, 为了降低定位误差, 提高加工精度对夹具的制造 精度要求, 更高精度夹具的定位孔距精度高达5 m，夹具支承面的垂直度达到 0. 01mm/30

12、0mm , 平行度高达0. 01mm/500mm。德国de mme l er 公司制造的4m长、2m 宽的孔系列组合焊接夹具平台, 其等高误差为0. 03mm，精密平口钳的平行度和 垂直度在5 m 以内, 夹具重复安装的定位精度高达5 m；瑞士EROWA 柔性夹具 的重复定位精度高达2 - 5 m。机床夹具的精度已提高到微米级。2) 高效自动化为了提高机床的生产效率, 双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。新 型的电控永磁夹具, 加紧和松开工件只用1- 2 秒, 夹具结构简化, 为机床进行多工 位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间, 瑞 典3R 夹具仅用1 分钟

13、, 即可完成线切割机床夹具的安装与校正。3) 模块化 组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。省工、省时、节材、节能, 体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打 下基础。应用CAD 技术, 可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库, 进行夹具优化设计。组合夹具分会与华中科技大学合作, 正在着手创建夹具专业 技术网站, 为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台, 争取实现 夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。我国夹具元件的标准 化工作，已有一定的基础，但还远远跟不上生产发展的需要，我国和先进发达国 家相比，差距也比较大。4) 通用

14、化 经济夹具的通用性直接影响其经济性。夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强, 应用范围广, 通用性好, 夹具利用率高。德国de mme l er 公司的孔系 列组合焊接夹具, 仅用品种、规格很少的配套元件即能组装成多种多样的焊接夹 具。元件的功能强, 使得夹具的通用性好, 元件少而精, 配套的费用低, 经济实用才有推广应用的价值。随着我国经济的高速发展, 社会对机械产品需求多样化的趋 势也越来越明显。为此, 制造技术的研究者提出了成组技术的科学理论及实践方 法, 它能从根本上解决生产由于品种多, 产量小带来的矛盾 4 。成组技术作为一门综合性的生产技术科学是计算机辅助设计、计算机辅助工

15、 艺过程设计、计算机辅助制造( CAM) 和柔性制造系统等方面的技术基础和指导思 想。近几年来, 由于成组技术在生产组织和应用中经济效益十分显著, 它对提高 我国机械工业的制造技术和生产管理水平将日益发挥其重要的作用。成组技术 GT( Gr oup Te chnol ogy) 是一门生产技术科学, 它研究如何识别和发掘生产活动 中有关事务的相似性, 并对其进行充分利用。即把相似的问题归类成组, 寻求解 决这一组问题相对统一的最优方案, 以取得所期望的经济效益。成组技术应用在 机械加工方面, 乃是将多种零件按其工艺的相似性分类成组以形成零件族, 把 同一零件族中零件分散的小生产量汇集成较大的成组

16、生产量, 从而使小批量生 产能获得接近于大批量生产的经济效果。这样, 成组技术就巧妙地把品种多转化 为“少”, 把生产量小转化为“大”, 由于主要矛盾有条件地转化, 这就为提高 多品种、小批量生产的经济效益提供了一种有效的方法 6 。国外研究和开发计算机辅助夹具设计系统的情况： 1) 夹具结构自动布局的理论和方法Amy J . C. Tr appey 10 用空间投影计数法简化了工件总体形状的表示，然后 用几何推理的方法，通过 PSOE 一套立体网络搜索的策略得到夹具的布局。2) 在 CAPP 中增加一个夹具规划器T. Cc hang 10 在所研究开发的 QTC 系统中增加一个夹具规划模块。

17、此类夹具 规划模块可以和全自动化的工艺设计动能进行交互设计形成夹具装配图，但是这 一模块只能使用于外形极为简单的夹紧零件。3）夹具设计专家系统A. Ma r kus 10 等提出了一个用 PROLOG 语言为箱体类零件装配组合夹具的 MODBUI LD系统。P. M. Fer r e i r a 等开发了 AI FI X专家系统，适用于常规的机械加 工。预计计算机辅助夹具设计的发展趋势 7 为:1) 在制造系统中与其他CAPP /CAM/CAE 和PDM、CNC等异构系统的无缝集成;2) 多智能体等先进A I 技术的广泛深入应用; CAFDV的广泛深入研究;3) 软件设计与硬件检测结合起来,

18、实现物理上的自动装配;4) 与机器人抓取方面研究的结合。随着制造技术的发展, 产品的设计周期缩短, 更新换代增快。传统的大批量生 产模式逐步被中小批量生产模式所取代。机械制造业欲适应这种变化须具备较 高的柔性, 国外已把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段, 并将其作为机械制造业中主要发展方向。柔性化的着眼点主要在机床和工装两个方面, 而夹具又是工装柔性化的重 点。组合夹具的平均设计和组装时间是专用夹具所花时间的5% 20%, 可以认为 组合夹具就是柔性夹具的代名词。由于组合夹具应变能力强、设计和制造周期短、 成本低、适应产品更新换代的要求, 提高了企业的竞争力, 所以日益受到厂家的青 睐。应

19、用组合夹具的一项关键技术就是CAFD技术 9 。我国从20世纪80年代中期就已经开始研究这项技术, 并对如何将人工智能的 理论应用到了组合夹具计算机辅助设计( CAD) 过程进行了探索。但由于组合夹具 设计取决于被加工工件, 而被加工工件又千变万化, 造成组合夹具CAD 难以实现 智能化。经过30多年国内外众多学者的不懈努力, 工作虽有进展, 但离生产实际应 用还具有很大距离。3. 总结随着社会的进步与发展，机械化在生产和生活中得到广泛应用，那么只要在 机器有运转的地方，就有着轴承和轴承座的存在。所以，在日常生活中，轴承发 挥着重要的角色。那么着眼于轴承座的研究，使得轴承在工作中更稳定，更精准

20、 的完成它的使命，使机械化生产满足社会发展的需求也有着更重要的意义。经济 的飞速发展，科学技术也突飞猛进，样以来，对整个机械加工行业的要求也日益 增高。为了满足这种需求，今后机械加工应向集成化，知识化，智能化和实用化 方向发展。在前辈们的潜心研究下，我们也要本着虚心好学的态度，努力钻研实 际生产难题，为机械制造行业贡献自己的一份力。4 参考文献 1 冯玉琢. 机械加工工艺编制的要点 J . 科技创新导报. 2009, （5）：82 2 汪向众，王丽亚，姜光华. 批量生产条件下机加工工艺的编制与优化 J . 机车 车辆工艺, 2005, ( 4) : 7- 10 3 姚 美 丽 . 机 械 加

21、工 工 艺 编 制 的 要 点 分 析 及 其 改 进 措 施 J . 汽 车 工 艺 与 材 料. 2010, ( 5) : 30- 32 4 隋聚艳. 夹具的发展及其趋势的分析 J . 现代商贸工业. 2009，（19）：323- 324 5 胡新生. 夹具的设计与发展方向 J . 才智. 2009，（7）：192、206 6 权 秀 敏 ， 尹 显 明 . 成 组 技 术 与 现 代 化 生 产 J . 农 业 装 备 与 车 辆 工 程. 2007, ( 2) : 8- 10 7 赵红星， 熊良山. 计算机辅助夹具设计的研究内容和发展沿革 J . 专题评 述. 2007( 2) : 1

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