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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 摘 要 本文對機(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 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 爭行業(yè) 關(guān)鍵詞 技術(shù)背景 發(fā)展趨勢 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)得到了長足發(fā)展 一個具有相當(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(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) 是實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)快速增長的重要支柱 也是為提 高人民生活質(zhì)量 提供消費類機(jī)電產(chǎn)品的供應(yīng)工業(yè) 它對國民經(jīng)濟(jì)運行的質(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 隨著社會的發(fā)展 各種機(jī)械逐漸運用到各個行業(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 個國家的經(jīng)濟(jì)實力 社會地位 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 對于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式 提高國民經(jīng)濟(jì)整體素質(zhì) 增強(qiáng)我國經(jīng)濟(jì)的國際競爭力 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 對產(chǎn)品的成本 生產(chǎn)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(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 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(jī)床設(shè)備 安排作業(yè)計劃和進(jìn)行質(zhì)量檢驗的基本單元 安裝是工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序 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 在一次裝夾 中 工件 或刀具 相對于機(jī)床要經(jīng)過幾個位置依次進(jìn)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(shù) 減少裝夾誤差 提高生產(chǎn)率 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 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(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)計與制造 編制生產(chǎn)作業(yè)計劃 調(diào)配勞動力 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)度計劃和相應(yīng)的調(diào)度計劃 并能做到各工序科學(xué)地銜接 使生 產(chǎn)均衡 順利 實現(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) 過程卡的各個項目編制較為詳細(xì) 機(jī)械加工工序卡片是為每個工序詳細(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(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 根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)決定生產(chǎn)類型 分析零件加工的工藝性 選擇毛坯的種類和制造方法 擬訂工藝過程 工序設(shè)計 編制工藝文件 4 夾具設(shè)計 4 1 夾具設(shè)計的意義 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(jīng)濟(jì) 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(shù)逐漸滲透到各個行業(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 和社會市場需要 夾具的設(shè)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(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) 展成為獨立的行業(yè) 夾具在國內(nèi)外也正在逐漸形成一個依附于機(jī)床業(yè)或獨立的小 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 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 或者因為生產(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)計制造一種專用夾具 以解決生產(chǎn)實際的需要 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(jī)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(zhuǎn) 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(chǎn)率 在生產(chǎn)中由于采用了多工件平 行加工的夾具 使同時加工的幾個工件的機(jī)動時間將與加工一個工件的機(jī)動時間 相同 采用回轉(zhuǎn)式多工位連續(xù)加工夾具 可以在進(jìn)行切削加工某個工件的同時 進(jìn)行其它工件的裝卸工作 從而使輔助時間與機(jī)動時間相重合 總之 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 減輕勞動強(qiáng)度 保障安全生產(chǎn) 根據(jù)生產(chǎn)需要 采用一些氣動 液壓 或其它機(jī)械化 自動化程度較高的專用夾具 對于減輕工人的勞動強(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 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 勞動強(qiáng)度大而且不安全 采用電動回轉(zhuǎn)式鉆床家具后 就能夠達(dá)到提高生產(chǎn)效率 減輕勞動強(qiáng)度 保障生產(chǎn) 安全的目的 4 2 夾具的發(fā)展趨勢 工業(yè)設(shè)計是人類社會發(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)運動 到德國的包豪斯設(shè)計革命以及美國的廣泛傳播與推廣 工業(yè)設(shè)計 經(jīng)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(shè)計已成 為一門獨立的專業(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)計協(xié)會理事會 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 經(jīng)驗及視覺感受 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 根據(jù)當(dāng)時的具體情況 工業(yè)設(shè)計師應(yīng)在上述工業(yè)產(chǎn)品全部側(cè)面或其中幾個方面 進(jìn)行工作 而且需要工業(yè)設(shè)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(shù)知識和經(jīng)驗以及視覺評價能力時 這也屬于工業(yè)設(shè)計的范疇 材料 結(jié)構(gòu) 工藝是產(chǎn)品設(shè)計的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ) 一方面 技術(shù)制約著設(shè)計 另一方面 技術(shù)也推動著設(shè)計 從設(shè)計美學(xué)的觀點看 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?就能夠創(chuàng)造出實用 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)計都是時代的產(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 某個環(huán)節(jié)的變革 便會引起整個機(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 還應(yīng)保證 操作者良好的勞動條件 但我國現(xiàn)階段還是主要依賴工藝人員的經(jīng)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(jīng)驗來確定 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)會的統(tǒng)計表明 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 現(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)市場的需求與競爭 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 而夾具的實際磨損量僅為 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力源的高效夾緊裝置 以進(jìn)一步減輕勞動強(qiáng)度和提 高勞動生產(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)展趨勢主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)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(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 改善操作的勞動條件 因此 夾具是機(jī)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(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) 與時俱進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù) 主動與國外夾具廠商聯(lián)系 爭取合資 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 參考文獻(xiàn) 1 裘愉 組合機(jī)床 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1995 2 金振華 組合機(jī)床及其調(diào)整與使用 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1990 3 沈延山 生產(chǎn)實習(xí)與組合機(jī)床設(shè)計 大連 大連理工大學(xué)出版社 1989 4 上海市大專院校機(jī)械制造工藝學(xué)協(xié)作組編著 機(jī)械制造工藝學(xué) 福建科學(xué) 技術(shù)出版社 1996 5 王華坤 范元勛 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 北京 兵器工業(yè)出版社 2000 6 馮辛安 機(jī)械制造裝備設(shè)計 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1998 7 陳日曜 機(jī)械原理 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1992 8 方子良 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 上海 上海交通大學(xué)出版社 2004 9 劉秋生 李忠文 液壓傳動與控制 北京 宇航出版社 1994 10 陳于萍 周兆元 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 11 東北重型機(jī)械學(xué)院等 機(jī)床夾具設(shè)計手冊 上海 上?？萍技夹g(shù)出版社 1979 12 機(jī)械設(shè)計手冊 聯(lián)合編寫組 機(jī)械設(shè)計手冊 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1987 13 王先逵 機(jī)械制造工藝學(xué) 上下冊 北京 清華大學(xué)出版社 1989 14 崇凱 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南 15 黃如林 汪群 金屬加工工藝及工裝設(shè)計 16 魯屏宇 工程圖學(xué) 17 馮辛安 機(jī)械制造裝備設(shè)計 18 Gell Maurice Materials Science and Engineering 1995 A204 246 251 19 X Chen J W Hutchinson M Y He A G Evans Acta Mater 51 2003 2017