母線槽技術參數檢測線運動機構控制系統(tǒng)設計
母線槽技術參數檢測線運動機構控制系統(tǒng)設計,母線槽,技術參數,檢測,運動,機構,控制系統(tǒng),設計
成組數控技術的發(fā)展
成組數控技術從 50 年代提出到如今已經歷了近 50 年的發(fā)展和應用。成組數控技術作為一門綜合性的生產技術科學是計算機輔助設計、計算機輔助工藝過程設計、計算機輔助制造( CAM )和柔性制造系統(tǒng)等方面的技術基礎。我國早在 60 年代初就在紡織機械、飛機、機床及工程機械等機械制造業(yè)中推廣應用成組技術,并初見成效。原機械部設計研究院負責組織研制的全國機械零件分類編碼系統(tǒng) JLBMI ,它將對我國推廣應用成組數控技術起到積極推進作用。近幾年來,一些工廠實踐經驗表明,應用成組技術的經濟效益是十分顯著的。我國不少高等工業(yè)院校結合教學和科研工作,在成組數控技術基本理論及其應用方面,如零件分類編碼系統(tǒng)、零件分類成組方法和計算機輔助編碼、分類、工藝設計、零件設計、生產管理的軟件系統(tǒng)等方面都開展了許多研究工作,并取得了不少成果??梢韵嘈?,隨著應用推廣和科研工作的持續(xù)開展,成組數控技術對提高我國機械工業(yè)的制造技術生產管理水平將日益發(fā)揮其重要的作用。 (引用[2])。
成組數控技術的發(fā)展方向:(1) 國家和地方政府的科技資助政策在發(fā)生重大變化:更強調公共財政支持公共的服務平臺,例如江蘇正在建立高校-企業(yè)共建的工程中心,如紡織機是知識創(chuàng)新平臺中的重要內容. 成組技術可以幫助知識的條理化和編碼化機械工程中心等. (2) 國家在建立各種知識創(chuàng)新平臺,支持企業(yè)的創(chuàng)新. (引用[3]).
用成組數控技術原理指導企業(yè)產品的設計,替代傳統(tǒng)的設計方法,是企業(yè)改善設計質量、提高設計效率的一個重要手段。統(tǒng)計表明,當設計開發(fā)一種新產品時,往往有80 % 以上的零件設計可以參考借鑒或直接引用原有的產品圖紙,而對車床產品設計而言,可重復利用和借鑒的零部件就更多。成組數控技術要求在新產品設計中盡量采用已有產品的零件,減少零件形狀、零件上的功能要素以及尺寸的離散性,要求各種產品間的零件盡可能相似,盡可能重復使用,不僅在同系列產品之間如此,在不同系列產品之間也盡可能如此。如在研制開發(fā)普通臺式車床時,對不同系列、不同規(guī)格的臺式車床,其床身、床鞍、刀架、尾架、主軸箱、進給箱、溜板箱等根據需要設計成不同的模塊供設計人員根據客戶需要進行拼裝,不同模塊中所用零部件盡可能相近或相似??梢赃@樣說,設計者的任務不是創(chuàng)造新零件,而是盡量用現有零件拼裝新產品。設計人員在設計產品時按先檢索后設計的順序,充分利用庫內的設計資料,檢索現有零件,盡量減少新設計的工作量,在合理繼承的基礎上,進行創(chuàng)新。將成組數控技術應用于產品設計方面,可減少產品中相似零件的數目,消除重復設計零件,減少設計建模及繪圖工作,利用零件的分類編碼系統(tǒng)檢索出同樣功能的零件,識別代用件等等。 (引用[1])
成組數控工藝設計
數控加工的基本特點對所加工的零件進行工藝分析,擬訂工藝方案,選擇合適的夾具、刀具,確定切削用量。一些在普通機床的加工工藝中任何數控加工,在編制數控加工工藝和程序之前,都要不必考慮的問題,如工序內工步的安排、零點設置、對刀點。毛坯的制作沖裁模,一般要經過鍛造進行毛坯操作,碳素工具鋼一般鍛造性能良好,鍛造過程中對表面脫碳要嚴加注意,加熱時間要盡量縮短,其次要嚴格控制鍛壓比,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備,應消除鍛件內的應力,改善組織,并使其具有合適的硬度和穩(wěn)定細小的組織,以利于機械加工。因此鍛件要在毛壞狀態(tài)下進行預先熱處理。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,若鍛件沿晶界出現網狀碳化物時,則先進行正火處理,消除網狀碳化物,然后進行球化退火。通常采用球化退火,以獲得鐵素體機體上分布的細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,容易產生變形和淬裂,另外碳素工具鋼對過熱敏感,晶粒容易長大,其淬火溫度一般是在碳化物與奧氏體共存的兩相區(qū)內,這是由于碳化物的存在不僅可以阻止奧氏體的長大,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。為防止過熱,選取最低的淬火加熱溫度(760~780 ℃),是獲得最好機械性能的關鍵,為防止淬火開裂,必須在淬火方法上實現均勻冷卻[1] 。(2) 加熱、保溫時間的由于加熱時間與模具的材質、工件大小有關。升溫時間因工件大小而異,保溫時間依材質而不同,加熱時間不可取一定值,加熱時間的長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,必須有一定保溫時間,保溫時間本公司采用15~25 min 。
公式: 升溫時間= f(模具工件尺寸,30 min/ 25 mm)
保溫時間= f (鋼材材質) (SK工具鋼10~15 min, 該公司采用15~25 min)
SK鋼材加熱時間= 保溫時間+ 升溫時間
T10A 冷作模具加熱時間=30 min/25 mm+15~20 (引用[10])
數控加工工藝的主要內容:
1.選擇數控機床:考慮各數控機床的附件種類、行程范圍、承重等因素,根
據需要加工的工件,來選擇適當的機床。(引用[12])
2. 選擇適合在數控機床上加工的工序內容一般的,對于難測量、難控制尺寸的非敞開內腔;尺寸精給系統(tǒng)反向間隙對加工精度的影響。同一把刀能加工的內
容應該連續(xù)加工,盡量減少諸如換刀、轉位等輔助工作時間, 提高加工效率。(引用[13])
3. 數學處理。編程前,根據零件的幾何特征,在建立的工件坐標系上,計算出刀具的運動軌跡。對于形狀比較簡單的零件(如直線和圓弧組成的零件),只需計算出幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心、兩個幾何元素的交點或切點的坐標值等。
度、位置精度高、更換機床難以保證的部位;鏡像對稱的加工降低加工成統(tǒng)規(guī)定的指定代碼、程序段格式,來編寫零件程序清單。
4.通過傳輸介質,將程序輸入機床。 (引用[9])
5. 程序校驗與首件試切。表面等,考慮在數控機床加工。此外,考慮到數控機床的工時費用高等因素,為提高數控機床的工作效率不考慮數控機床。 (引用[9])
6. 分析加工零件的圖紙:普通機床能滿足圖紙要求的本,當程序被驗證準確無誤之后,存檔。編寫零件程序清單:加工路線和工藝參數確定以后,根據各機床所用數控系明確加工內容及技術要求,確定加工方案,制定數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;設計數控加工的工序劃分、機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、調整數控加工工序的程序:數控機床程序編制的方法有兩種:即手工編程和自動編程。手工編程由人工完成零件圖樣分析、工藝處理、數值計算、書寫程序清單直到程序的輸入和檢驗。適用于點位加工或幾何形狀不太復雜的零件,缺點是非常費時,且編制復雜零件時,容易出錯。自動編程又分為APT 編程和CAD/ CAM 編程:前者使用計算機或編程機,完成零件程序的編制過程,對于復雜的零件很方便。后者則利用CAD/ CAM 軟件,實現造型及圖象自動編程。如Master CAM 、UG 、Pro-E 等。 (引用[15]) (引用[8])
8. 數控機床編程的步驟:根據使用的刀具確定合理的走刀路線,選擇適當的切削用量。同時還應發(fā)揮數控系統(tǒng)的功能和數控機床本身的特點,正確選擇對刀點,尤其是輪廓精加工時的切入、切出方式、刀具的補償等,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),同時避免機械進零件.圖紙的數學處理:零件圖紙的數學處理主要是計算零件加工軌跡的尺寸, 即計算零件加工輪廓的基點和節(jié)點的坐標,或刀具中心輪廓的基點和節(jié)點的坐標,以便編制加工程序。 (引用[6]) (引用[15])
9基點坐標的計算:一般數控機床只有直線和圓弧插補功能。對于由直線和圓弧組成的平面輪廓,編程時數值計算的主要任務是求各基點的坐標。(1) 基點的含義構成零件輪廓的不同幾何素線的交點或切點稱為基點?;c可以直接作為其運動軌跡的起點和終點。(2) 直接計算的內容根據程序編制的要求,基點直接計算的內容有:每條運動軌跡的起點和終點在選定坐標系中的坐標,圓弧運動軌跡的圓心坐標值?;c直接計算的方法比較簡單,一般可根據零件圖樣所給的已知條件用人工完成。即依據零件圖樣上給定的尺寸運用代數、三角、幾何或解析幾何的有關知識,直接計算出數值。在計算時,要注意小數點后的位數要留夠,以保證足夠的精度。 (引用[5]) (引用[8])
10. 節(jié)點坐標的計算:對于一些平面輪廓是非圓方程曲線Y = F(X) , 如漸開線、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。這時數值計算的任務就是計算節(jié)點的坐標。(1) 節(jié)點的定義當采用不具備非圓曲線插補功能的數控機床加工非圓曲線輪廓的零件時,在加工程序的編制工作中,常用多個直線段或圓弧去近似代替非圓直線,這稱為擬合處理。擬合線段的交點或切點稱為節(jié)點。
(2) 節(jié)點坐標的計算節(jié)點坐標的計算難度和工作量都較大,故常通過計算機完成,必要時也可由人工計算,常用的有直線逼近法(等間距法、等步長法、和等誤差法) 和圓弧逼近法,有人用AutoCAD 繪圖,然后捕獲坐標點,在精度允許的范圍內,也是一個簡單而有效的方法。 (引用[11])
用戶宏程序實現編程零點變換和成組加工
隨著科學技術的發(fā)展,機械產品日益趨向于多品種小批量。數控機床因其高生產率、高加工精度、低勞動強度、具有柔性和便于管理等優(yōu)點而應運而生。數控系統(tǒng)功能也越來越完善。就機械加工工藝系統(tǒng)而言,除了機床更新換代加快外,刀具、夾具等也在不斷改變,而且生產加工流程也時時在變。這種生產加工的柔性,不但要求數控程序能便于修改,同時編程周期要短和編程費用要低。為了編制出高效而實用的數控程序,經過長期編程實踐的摸索,深切體會到利用數控系統(tǒng)提供的宏指令開發(fā)一些典型實用的宏程序,是一條非常有效的途徑所謂的編程零點是指根據加工零件圖樣選定的編制程序的原點,即編程坐標系的原點。在實際工中,我們還應確定編程零點在機床坐標系中的位置坐標,也就是要進行編程零點變換。而機床數控系統(tǒng)所能提供的只有G54~G57 四個編程零點,這對于四面或五面加工的零件來說,常常不夠用。如以前在鏜銑加工中心上進行四面或五面減速器箱體的數控加工時,就發(fā)現因編程零點設置不足,導致編程時數值計算復雜,這樣一旦刀具和夾具調整后,將使程序修改時間過長,影響了生產的順利進行。針對這一現狀,設計了用于多編程零點變換的宏程序。借助該宏程序,能隨意方便地設定編程零點,且因能將尺寸計算由三維空間轉化為兩維空間,而且所設定的編程零點可多次被調用,不僅能使程序的長度縮短一半以上,又使程序可讀性強,在生產現場修改方便,因而得到了很好的應用。還有一種軸類零件———蝸桿,其結構具有成組相似的特征,在車削工序中,主要結構尺寸有十種變型。針對這樣的軸類零件,利用數控系統(tǒng)宏指令功能,采用數據可靈活多變的參數形式,按照工序中所采用刀具先后順序的不同,將整個工序劃分成前后相連的若干工步子程序;對于變型尺寸, 則設計了專門子程序完成平行工步子程序之間的轉換。這樣,整個蝸桿組車削加工的數控程序能形成一個自動成組查表程序。機床操作者只要在主程序運行之前輸入變型號,程序即按預定流程自動完成該組蝸桿零件的整個車削工序。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空間,還能將調用程序出錯率減少到最低限度。 (引用[15])
基于成組技術的多品種小批量
產品工藝編碼規(guī)則研究
在分析某類產品制造工藝及生產組織現狀的基礎上,基于成組技術開發(fā)了產品零部件的工藝編碼規(guī)則體系,從而為該類產品制造工藝數據庫的開發(fā)以及工藝數據的快速獲取、共享和重用創(chuàng)造了條件. 制造技術的進步和人們消費觀念的變化使得產品個性化、差異化、多樣化和特色需求的趨勢越來越明顯,大批量生產的產品越來越少. 與普通產品相比,某些產品更具有結構復雜、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,也對工藝規(guī)劃的制定、生產組織和作業(yè)排程等提出了嚴峻挑戰(zhàn).
在新品開發(fā)及制定工藝規(guī)劃時,若利用分類成組技術,可以充分、快速、自動和有效地利用已有類似件的工藝信息,大大地加快新品開發(fā)的速度,也有利于形成標準化制造工藝庫,有效地提高產品設計和制造工藝的標準化水平,縮短新品生產準備周期, 降低新品的技術準備費用,保證新品的開發(fā)質量.
多品種小批量產品制造工藝及生產組織特點分析:某類產品由機械、材料、控制、電氣、通信、集成電路、微波等多學科緊密集成,具有技術含量高、功能質量嚴格、結構復雜、批量極小、研發(fā)周期短等特殊要求. 根據規(guī)格、性能等的不同,每種類型產品又包括多個產品型號. 這些特點對此類產品的工藝規(guī)劃、生產組織和作業(yè)優(yōu)化等提出了很高要求. 隨著新品研發(fā)任務的加重,產品性能要求的不斷提高,研發(fā)周期越來越短,對產品工藝規(guī)劃和生產組織等的要求將更為苛刻。
由于尚未建立關鍵零部件的工藝數據庫及工藝規(guī)則庫,缺乏有效的知識獲取、共享和處理技術,使已有的產品工藝信息難以充分利用,主要表現在::①多數產品的工藝設計都是從“零”開始,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人素質,具有隨機性和不確定性,影響制造工藝的穩(wěn)定性; ③缺乏將優(yōu)秀的工藝規(guī)程轉變?yōu)闃藴使に嚮蚬に嚹0宓挠行C制. 上述特點給該類產品的生產組織帶來很大困難,主要表現在: ①產品設計及制造工藝準備工作量極大; ②作業(yè)計劃的制定困難,生產組織管理工作復雜; ③產品開發(fā)周期長,作業(yè)效率低; ④先進設計、制造和管理技術的應用受到限制.
因此,從提高產品制造工藝規(guī)劃及生產組織的科學性、規(guī)范性和時效性的角度出發(fā),充分挖掘已有技術人員、裝備及工藝信息的潛在價值切實提高產品制造工藝規(guī)劃的水平,是此類產品研發(fā)面臨的重成組技術的核心是零件相似性分析及編碼,它根據功能、結構、材料和制造工藝等的相似性,對產品及其零部件進行分類成組、組建零件族,按照零件族制定加工工藝,從而擴大了生產批量、減少了品種. 從表象上看,成組技術利用零件幾何形狀、尺寸、功能、材料等的相似性. 在表象的背后,則體現了零件在制造工藝、生產組織、作業(yè)管理等方面的相似性. 因此,它能有效地促進企業(yè)生產組織的改進和生產效率的提高,以獲取最佳的經濟效益. 對多品種小批量產品開發(fā)而言,利用成組技術有著非?,F實的價值和意義. 此外,隨著數字化開發(fā)技術的深入應用,產品的數字化信息急劇增加,形成了“海量”數據. 海量數據給信息管理帶來眾多難題,主要包括: ①信息量太大,難以即時、有效地利用; ②信息真?zhèn)蔚谋孀R; ③信息的安全保障; ④信息內容和形式的規(guī)格化處理存在困難. 因此,如何從海量信息中過濾掉無效的信發(fā)現有用的知識,提高信息利用率,成為人們關經驗數據及資料轉變?yōu)橹С中庐a品開發(fā)的有用信息,切實提高新產息、注的研究課題. 如何讓已有的圖紙、品開發(fā)的速度和質量,是值得關注的難題. (引用[14])
產品制造工藝編碼規(guī)則的研究
編碼規(guī)則是實施成組技術的基礎工作. 20 世紀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OPITZ 系統(tǒng)、日本KK -3 系統(tǒng)和我國的JLBM -1 系統(tǒng)等. 上述編碼系統(tǒng)產生的年代較早,現已具有很大的局限性,如未能體現數控加工對成組技術的影響,主要針對軸類、回轉體類零件,涵蓋信息量較少等,難以滿足多品種小批量產品成組生產的需求. 良好的編碼規(guī)則應具備以下條件:能涵蓋企業(yè)主要的產品類型;能描述零件的主要結構及工藝特征信息;便于零件信息的表達、傳輸、儲存和檢索;碼位長度適宜,含義清晰,具有一定的可擴展性. 根據此類產品及其制造工藝的特點,經相關技術員的多次交流、溝通,確定以下編碼規(guī)則:
碼位長度及字段劃分
碼位長度定為199 位,共分為10 個字段
(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) 功能結構碼:用于描述當前零件與其所屬部件、產品之間的從屬關系. 根劇產品的功能、結構及其主要加工特征劃分,如可將機械系統(tǒng)分為傳動系統(tǒng)、鈑金、殼體、冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、拖車等子系統(tǒng), 每個子系統(tǒng)再細分為部件、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程,共預設5 道典型工藝. 編制代碼時, 根據零件的實際加工情況,按先后順序從第8 位開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. 焊接是此類產品零部生產中的典型工藝,該字段體現了雷達產品制造工藝的特點; (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的(或最重要的) 表面處理類型; (10) 識別代碼: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.
編碼規(guī)則的制定為此類產品制造工藝庫的開發(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,開發(fā)此類產品工藝模板庫,完成典型及關鍵零部件的成組工藝編碼,建立產品工藝數據倉庫;實現零部件工藝編碼與相關文檔信息的鏈接,利用知識發(fā)現及數據挖掘技術,實現對產品工藝數據倉庫中工藝數據、技術和知識的有效管理、共享、繼承與重用,以提高該類產品工藝規(guī)劃制定的速度、質量及效率. (引用[7])
畢業(yè)設計主要內容
本設計主要任務是對8個不同型號的齒輪聯軸節(jié)采用成組技術分組,再進行零件成組工藝過程,工序設計,以及鉆床夾具的設計,和鉆床數控加工宏程序設計。
設計主要要求如下:
1.調研,查閱資料。通過上網和圖書館去了解成組數控加工技術的現狀,國內外的發(fā)展趨勢。并完成文獻綜敘和開題報告
2.工藝過程和工序設計。編寫工藝過程卡,工序卡一套
3.夾具的設計。包括:選用定位基準和夾緊方法;夾具在機床上位置的確定;夾具結構設計以及精度計算;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.數控加工宏程序設計。編寫鉆削工序數控加工宏程序。
5.要求最后有文件綜述1份,4000字以上;開題報告1份;閱讀15篇相關文獻資料,至少3篇外文資料;翻譯英文資料2000字以上;完成畢業(yè)設計說明書5000字以上;完成1張A0夾具設計圖,夾具裝配圖,夾具零件圖。
6.擬采取的技術方法:
條件:電子閱覽室數據庫,銀川起重機廠零件圖2張,圖書館藏書,期刊雜志,其他圖書館。
方法:通過自己所查最新資料,采用德國OPITZ 編碼系統(tǒng)把零件編碼分類,
設計成組夾具,采用成組技術的多品種小批量產品工藝編碼編寫工藝工序,用戶宏程序實現編程成組加工。
措施:1.通過各種渠道搜集更多的資料不斷充實論文論題的支持點。
2.定時與指導老師就論文的各方面情況進行交流,不斷的改進論文中的不足,完善其論據。
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