課程設計CA6140車床齒輪工藝規(guī)程與夾具設計

《課程設計CA6140車床齒輪工藝規(guī)程與夾具設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《課程設計CA6140車床齒輪工藝規(guī)程與夾具設計（33頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、 前言 <<機械制造工藝學>>課程設計是在<<機械制造工藝學>>等專業(yè)課程所學的理論知識，發(fā)展專業(yè)知識解決時間生產問題的依次實踐訓練。 通過這次設計以鞏固我們所學的理論知識和專業(yè)技能，提高自己解決實際生產問題的能力。在設計中能逐步掌握查閱手冊，查閱有關書籍的能力。在設計中逐步培養(yǎng)了我們一絲不茍的工作態(tài)度，嚴謹的工作作風，對我們今后參加工作有極大的幫助。 第一部分 工藝設計 1.零件加工工藝設計 1.11 審查零件的工藝性 齒輪零件的圖樣的視圖正確、完整、尺寸、公差及技術要求齊全。但基準孔φ68K7mm要求Ra0.

2、8μm有些偏高。本零件各表面的加工并不困難。關于4個φ5mm的小孔，其位置是在外圓柱面上6mmX1.5mm的溝槽內，孔中心線距溝槽一側面距離為3mm。由于這里不能上傳完整的畢業(yè)設計（完整的應包括畢業(yè)設計說明書、相關圖紙CAD/PROE、中英文文獻及翻譯等），此文檔也稍微刪除了一部分內容（目錄及某些關鍵內容）如需要其他資料的朋友，請加叩扣:貳二壹伍八玖壹壹五一由于加工時不能選用溝槽的側面為定位基準，故要較精確地保證上述要求比較困難。分析該小孔是做油孔之用，位置精度不需要太高，只要鉆到溝槽之內，即能使油路暢通，因此4個φ5mm的孔加工亦不成問題。 1.12 主要技術要求 零件圖上的主要技術要求

3、為： 精 度：7—6—6FL JB179—83 熱處理：齒部G52 4槽內側G48 淬硬2mm 1.13 加工表面的尺寸及要求 Φ90mm外圓面： 表面粗糙度Ra3.2μm Φ106.5mm外圓面： 表面粗糙度Ra6.3μm 齒圈外圓面： 表面粗糙度Ra3.2μm Φ68K7mm內孔： 表面粗糙度Ra0.8μm Φ94mm內孔： 表面粗糙度Ra6.3μm

4、 端面： 表面粗糙度Ra3.2μm及Ra6.3μm 齒面： 表面粗糙度Ra1.6μm 精度7—6—6FL 槽： 表面粗糙度Ra3.2μm和Ra6.3μm Φ5mm小孔： 表面粗糙度Ra2.5μm 1.14 零件的材料 零件的材料為45鋼 1.2 選擇毛坯的形狀、尺寸、公差 齒輪是最常用的傳動件，要求具有一定的強度。該零件的材料為45鋼，輪廓尺寸不大，形狀亦不復雜，又屬成批生產，做毛坯可采用模鍛成型。 零件

5、形狀并不復雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近。即外形做成臺階形，內部孔鍛出。 1.3 定位基準的選擇 本零件是帶孔的盤狀齒輪，孔是其設計基準（亦是裝配基準和測量基準），為避免由于基準不重合而產生的誤差，應選孔為定位基準，即遵循“基準重合”的原則。具體而言，即選Φ68K7mm孔及一端面作為精基準。 由于本齒輪全部表面都需加工，而孔作為精基準應選進行加工，因此應選外圓及一端面為粗基準。外圓Φ117h11表面不平整有飛邊等缺陷，定位不可靠，故不能選為粗基準。 1.4 零件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有外圓、內孔、端面、齒面

6、、槽及小孔等，材料為45鋼。參考有關資料，其加工方法選擇如下： （1）Φ90mm外圓面：為未標注公差尺寸，根據GB1800—79規(guī)定其公差等級為IT14，需進行粗車及半精車（見[1]表1.4-6）。 （2）齒圈外圓面：公差等級為IT11，粗車、精車即可（見[1]表1.4-6）。 （3）Φ106.5mm外圓面：公差等級為IT12，粗車即可（見[1]表1.4-6）。 （4）Φ68K7mm內孔：公差等級為IT7，毛坯孔已鍛出，為未淬火鋼，根據[1]表1.4-7，又是大批量生產，故加工方法采用粗鏜、半精鏜、拉孔。 （5）Φ

7、94mm內孔：為未標注公差尺寸，公差等級按IT14，毛坯孔已鍛出，只需粗鏜即可（見[1]表1.4-7）。 （6）端面：本零件的端面為回轉體端面，尺寸精度都要求不高，表面粗糙度有兩種要求。要求Ra3.2μm的端面經粗車和半精車，要求Ra6.3μm的端面，經粗車即可。（[1]表1.4-8） （7）齒面：齒輪模數為2.2，齒數為50，采用AA級單頭滾刀滾齒（[1]表1.4-16、表1.4-17）。 （8）槽：槽寬和槽深的公差等級分別為IT13和IT14，采用三面刃銑刀，粗銑、半精銑（參考[1]表1.4-8）。 （9）Φ5mm小孔：采用復

8、合鉆頭一次鉆出即可。 1.5制訂工藝路線 齒輪的加工工藝路線一般是先進行齒坯的加工，再進行齒面加工。齒坯加工包括各圓柱表面及端面加工。按照先加工基準面及先粗后精的原則，齒坯加工按下述工藝路線進行： 工序10：以外圓Φ106.5mm及端面定位，粗車另一端面，粗車外圓Φ90mm及臺階面，粗車外圓Φ117mm,粗鏜孔Φ68mm 工序20：以粗車后的外圓Φ90mm及端面定位，粗車另一端面，粗車外圓Φ106.5mm及臺階面，車6mmX1.5mm溝槽，粗鏜孔Φ94mm，倒角。 工序30：以粗車后的外圓Φ106.5mm及端面定位，半精車另

9、一端面，半精車外圓Φ90mm及臺階面，半精車外圓Φ117mm，半精鏜孔Φ68K7,倒角。 工序40：以外圓Φ90mm及端面定位，拉Φ68K7孔，鏜孔內的溝槽，倒角。 　　 工序50：以Φ68K7孔及端面定位，滾齒，齒部淬火G52。 4個槽與4個小孔的加工安排在最后，考慮定位方便，應先銑槽后鉆孔。 工序60：以孔Φ68K7及端面定位，粗銑4個槽，4槽內側淬火G48 淬硬2mm。 工序70：以孔Φ68K7、端面及粗銑后的一個槽定位，半精銑4個槽。 工序80：以孔Φ68K7、端面及一個槽定位，鉆4個小孔。

10、 工序90：鉗工去毛刺。 工序100：終檢。 1.6確定工序機械加工余量、工序尺寸及公差 ①本零件各圓柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差 加工表面 工序雙邊余量/mm 工序尺寸及公差/mm 粗 半精 精 粗 半精 精 Φ117h11外圓 2.5 1.5 — Φ118.50-0.54 Φ1170-0.22 — Φ106.5 0-0.4外圓 3.5 — — Φ106.5 0-0.4 — — Φ90 外圓 2.5 1.5 — Φ91.5 Φ90 — Φ94孔 5 — — Φ9

11、4 — — Φ68K7孔 3 2 1 Φ65+0.190 Φ67+0.0740 Φ68+0.009-0.021 ②確定軸向工序尺寸。本零件各工序的軸向尺寸如下圖： a.確定各加工表面的工序加工余量 工序 加工表面 總加工余量 工序加工余量 Ⅰ 1 2 Z11=1.3 2 2 Z12=1.3 Ⅱ 3 1.7 Z32=1.7 4 1.7 Z42=1.7 5 1.7 Z52=1.7 Ⅲ 1 2 Z13=0.7 2 2 Z23=0.7 b.確定工序尺寸L13、L23、L5及L6。該尺寸在工序20、工序30中應達到零件圖樣

12、的要求，L13=64+0.50mm, L5=6mm，L6=2.5mm，L23=20mm。 c.確定工序尺寸L12、L11、L21。這些尺寸只與加工余量有關，則 L12=L13+Z13=(66+0.7)mm=64.7mm L11=L12+Z32=(64.7+1.7)mm=66.4mm L21=L23+Z13-Z23=(20+0.7-0.7)=20mm d.確定工序尺寸L3。尺寸L3需解工藝尺寸鏈才能確定，工藝尺寸鏈如下圖所示。 圖中L7為未標注公差尺寸，其公差等級按IT14，查公差表得公差值為0.27mm

13、，則L7=120-0.43mm。 根據尺寸鏈計算公式有 L7=L13-L23-L3 L3=L13-L23-L7=(64-20-12)mm=32mm T7=T13+T23+T3(L7為封閉環(huán)) 由于T13=0.5mm，T7=0.43mm，不能滿足尺寸公差的關系式，必須減小其公差?，F按加工方法的經濟精度確定偏差，則L13=64mm，L23=20mm，L3作調整尺寸，L7=120-0.43mm求得L3=32+0.250mm. e.確定工序尺寸L4。 工序尺寸L4亦需解工藝尺寸鏈才能確

14、定。工藝尺寸鏈如下圖所示。 圖中L8為零件圖樣上要求保證的尺寸33。其公差值按公差等級IT13查表為0.39mm ,L8=32mm。解工藝尺寸鏈，其中L13=64mm，L8為封閉環(huán)。得L4=31mm。 f.確定工序尺寸L11、L12、L21。按加工方法的經濟精度IT12及偏差入體原則，得L11=66.4mm，L12=64.7mm，L21=20mm。 g.確定銑槽的工序尺寸。半精銑可達到零件圖樣的要求，則該工序尺寸：槽寬16+0.280mm，槽深15mm。粗銑時，為半精銑留有加工余量：槽寬雙邊余量為2mm，槽深余量為2mm。則粗銑的工藝尺寸：槽寬為13mm，槽深13mm。 1.7 選

15、擇機床設備及工藝裝備 工序 機床設備 夾具 量具 切削刀具 工序10 CA6140 三爪自定心卡盤 游標卡尺 YT5900偏刀 YT5鏜刀 工序20 CA6140 三爪自定心卡盤 YT5900偏刀 YT5450外圓車刀 YT5鏜刀 切槽刀 工序30 CA6140 三爪自定心卡盤 游標卡尺 深度百分尺外徑百分尺內徑百分尺 YT15900偏刀 YT5鏜刀 倒角刀 工序40 臥式內拉床 CA6140 三爪自定心卡盤 圓柱塞規(guī) 拉刀 切槽刀 倒角刀 工序50 Y3150 心軸 公法線百分表 AA級單頭滾刀滾齒 工序60 X6132

16、 銑床夾具 游標卡尺 高速鋼錯齒 三面刃銑刀（Φ125） 工序70 X6132 銑床夾具 游標卡尺 高速鋼錯齒 三面刃銑刀 工序80 Z518 鉆床夾具 高速鋼麻花鉆Φ5 `锪鉆 2.填寫工藝文件 按以上確定的工藝規(guī)程填寫機械加工工藝卡和工序卡 第二部分 夾具的設計 1.設計任務 設計加工孔Φ5的鉆床夾具 2.確定定位方案、選擇定位元件 孔Φ5需要限制6個自由度，完全定位。 3.夾緊機構的選擇與設計 夾緊機構有斜楔行夾緊機構、螺旋夾緊機構、偏心夾緊機構、鉸鏈夾緊機構、聯動夾緊機構等。該孔加工為鉆孔加工

17、，鉆孔的沖擊力較大，震動較大，所以不適合偏心夾緊機構、斜楔行夾緊機構。聯動夾緊機構的結構比較復雜，這里選擇螺旋夾緊機構。 4.對刀裝置的選擇 在加工中要確定孔的位置。選用鉆套對刀，選擇GB 2262-1991鉆套。 5.夾具在機床上的定位與夾緊 夾具用支撐架可限制6個自由度，使用緊固螺旋夾緊。 專題論文 夾具在現代工程技術中的應用 李 超 （黑龍江科技學院 哈爾濱市 150027） 摘要：本文主要介紹了固定夾具、隨行夾具、組合夾具、通用夾具、成組夾具等現代制造工程中常用夾具的結構特點及

18、應用。明確了現代機床夾具的發(fā)展方向以及現代制造業(yè)對夾具設計制造的基本要求。 關鍵詞：隨行夾具、組合夾具、通用夾具、成組夾具 Abstract: This text mainly introduced fixed fixture,with go fixture,the assembly fixture,in general use fixture and become the set fixture etc. modern production the structure characteristics and application of the in common use fix

19、ture in the engineering.Explicit basic request of the development direction and modern manufacturing industry of the modern engine bed fixture to the fixture design production. Keyword: With go fixture,the assembly fixture,in general use fixture and become set fixture 1緒論 在機

20、械制造業(yè)中，為了保證產品的質量，改善工人的作業(yè)條件，提高勞動生產率，在產品的制造工藝過程中，除了使用機床等設備外還需要夾具、刀具、量具等多種工藝裝備，所以從廣義上說，夾具是一種保證產品的加工質量，提高工藝過程效率的工藝裝備，但同時也是機床的輔助裝置，近年來，隨著先進制造技術的發(fā)展，新型機床的出現，夾具的設計、制造也產生了很大的變化。 現代科學技術的高速發(fā)展和社會需求的不斷變化，使得多品種，中小批量生產逐漸占優(yōu)勢，因此，在大批量生產中有著長足優(yōu)勢的專用夾具逐漸暴露出它的不足，因而為適應多品種、中小批量生發(fā)展了組合夾具、通用可調夾具和成組夾具，由于數控技術的發(fā)展，數控機床在機械制造工程中有了廣泛

21、的應用，數控機床夾具也隨之發(fā)展起來，并在現代機床夾具中占有了一定的地位?，F代機床夾具雖然各具特色，但它們的定位、夾緊的原理以及組成都是和傳統(tǒng)夾具相同的。夾具組成和工作原理：夾具主要有定位元件、夾緊元件和裝置、對刀及導向元件、夾具體和連接元件組成。夾具就是用來裝夾工件的，裝夾就是將工件在機床和夾具中進行定位和夾緊的過程，定位是為了確定工件在機床或夾具中的正確位置，夾緊是為了定位后將工件壓緊、夾牢，是其在加工過程中保持定位位置的不變，這樣工件在切削力、重力、離心力、和慣性力的作用下就能保證定位時所獲得位置不變。 2專題正文 2.1固定夾具和隨行夾具在

22、自動線上的應用 自動線夾具的種類主要有固定夾具和隨行夾具兩大類。 1、固定夾具用于工件直接運輸的生產自動線上，通常要求工件具有良好的定位和輸送基面，例如箱體零件、軸承環(huán)等。這類夾具和一般機車夾具相似，在結構上具有自動定位、夾緊裝置，設計原則上應保證工件輸送方便，夾緊、定位可靠與切屑的順利排除。 2、隨行夾具 隨行夾具用于工件間接輸送的自動線，主要適用于工件形狀復雜、沒有合適的輸送基面，或者隨有合適的輸送基面，但屬于易磨損的非鑄材料工件，使用隨行夾具可以避免表面劃傷與磨損。工件裝在隨行夾具上，自動線的輸送機構帶著隨行夾具依次輸送到自動線的各個加工位置上，各個加工位置的機床的上都有一個相同的

23、機床夾具來定位和夾緊該隨行夾具，所以，自動線上應有許多隨行夾具在機床的加工位置上進行加工，另有一些要進入裝卸工位，卸下加工好的工件，裝好待加工的毛坯件，這些隨行夾具也等待送入機床工作位置進行加工的指令，就這樣不停地循環(huán)工作。 隨行夾具在自動線上的輸送和返回系統(tǒng)是生產自動線設計的一個十分重要的環(huán)節(jié)，隨行夾具的返回方式有垂直下方返回，垂直上方返回、斜上方或斜下方和水平返回方式。根據隨行夾具的尺寸、返回系統(tǒng)的占地面積、輸送裝置的復雜程度操作、和機床剛性等因素來選擇不同的隨行夾具的返回系統(tǒng)。圖（1）是垂直上方返回的系統(tǒng)圖。 圖（1）隨行夾具的垂直返回系統(tǒng) 其中1、隨行夾具 2、隨行夾具輸送器

24、 3、7、升降臺 4、推桿 5、傾斜返回軌道6、限位器。 如圖（2）所示為活塞加工自動線的隨行夾具，工件以止口端面和兩半圓定位在隨行夾具1的環(huán)形布置的10個定位塊6和定位銷2、4上定位，但不夾緊。待隨行夾具到達加工位置時，將工件和隨行夾具一起夾緊在機床夾具上。隨行夾具上的T型槽在T型輸送軌道上移動，到達加工位置時，機床夾具的定位銷插入隨行夾具的定位套5的孔中實現定心，蓋板3防止切屑落入定位孔中。采用這種夾緊方法必須保證工件在隨行夾具的運送過程中不出現任何位移。 圖（2）活塞加工自動線上的隨行夾具 1、隨行夾具2、4、定位銷5、定位套6、定位塊 由于隨行夾具在生產自動線

25、中不斷地流動，因此在隨行夾具中大多采用螺旋夾緊機構來夾緊工件，因為螺旋夾緊機構自鎖性能好，在隨行夾具的輸送過程中不容易松動。而隨行夾具在機床夾具常采用“一面兩孔”的定位方式，利用隨行夾具的周邊進行夾緊。隨行夾具的底面既是定位基面又是輸送基面。所以必須有一定的耐磨性以保證定位準確，并能長久地保持精度。隨行夾具在自動線上循環(huán)輸送，它同時也帶著切屑和切削液進入各個加工位置，因而也影響了隨行夾具的精確定位，所以必要采取一定的防護措施，常在自動線末端或返回輸送帶上設置清洗工位。隨行夾具多采用“一面兩孔”的統(tǒng)一定位方法，又需要成批制造，因此實現隨行夾具的結構的通用化有十分重要的意義，但自動線加工對象各不相

26、同，要使整個隨行夾具的結構通用化困難較大，為此可以將隨行夾具分為通用底板和專用結構兩部分。這樣不但使隨行夾具結構通用化，而且也使自動線的機床夾具、隨行夾具的輸送裝置結構通用化，從而提高整個自動線的通用化程度，縮短自動線的設計制造周期，降低制造成本。 2.2組合夾具的應用 組合夾具在夾具元件高度標準化、通用化、系列化的基礎上發(fā)展起來的一種夾具。這種夾具我國是從20世紀50年代后期開始使用的，到60年代得到了發(fā)展。組合夾具由一套預先制造好的，具有各種形狀、功用、規(guī)格、和系列尺寸的標準元件和組件組成，如基礎件、支承件、定位件、導向件、壓緊件、緊固件等。根據工件的加工要求，利用這些標準元件和組件

27、組裝成不同的夾具。 圖三是鉆斜孔的組合夾具，其中圖a是工件，在其上鉆Φ3斜孔。工件以背面在支承件上定位，底面則支承在一定位銷和一定盤上。根據斜角要 圖（3）a工件圖 圖（3）b 鉆斜孔組合夾具 1、基礎件2、支承件3、定位件4、導向減5、壓緊件6、緊固件 求，按正弦定理可以計算出定位銷軸線和定位盤軸線間的垂直與水平距離尺寸，工件右端則由擋銷定位。斜孔加工需要有確定鉆摸板上鉆套軸線位置的工藝孔，在此組合夾具中可利用定位盤兼作工藝輔助基準，計算出定位盤 軸線到鉆套軸線的水平距離尺寸。按此尺寸要求調整鉆模板，即可保證斜孔軸線47和18兩個位置尺寸。 對多品種、中小批量生產，

28、使用專用夾具是不經濟的。但對一些加工質量要求高的關鍵零件，不采用夾具又難以保證加工質量，采用組合家具就可以解決這一問題，特別是對于新產品試制和產品對象經常變換不定的生產，采用組合夾具不會因試制后產品改型或加工對象變換造成原來使用的夾具報廢。采用組合夾具即能保證產品加工質量，提高效率，又能節(jié)約使用夾具的費用，充分發(fā)揮了組合夾具的優(yōu)勢。由于夾具設計、制造勞動量在整個生產準備工作中占有較大的比例。采用組合夾具后不需要專門的設計制造夾具，節(jié)約了設計和制造夾具所需要的工時、材料和制造費用，縮短了生產準備周期。 2.3通用可調夾具和成組夾具的應用 專用夾具和組合夾具各有優(yōu)缺點，如果將這兩種夾具的優(yōu)勢

29、結合起來，既能發(fā)揮專用夾具精度高的優(yōu)點，又能發(fā)揮組合夾具成本低的特點，這就發(fā)展了通用可調夾具。其原理是通過調節(jié)或更換裝在通用底座上的某些可調節(jié)或可更換元件，以裝夾多種不同類的夾具的工件；而成組夾具則是根據成組工藝的原則，針對一組相似零件而設計的有通用底座和可調節(jié)或可更換元件的夾具。從結構上看二者十分相似，都具有通用底座固定部分和和可調節(jié)和更換部分，但是二者的設計原則不同。在設計時通用可調夾具的應用對象不明確，只提出了一個大概的加工規(guī)格和范圍；而成組夾具是根據成組工藝，針對某一零件的加工而設計的，它的應用對象是十分明確的。如圖4-57是通用可調銑床夾具的可換前口的調整圖，其通用底座可以固定在銑床

30、的工作臺上，而鉗口可以根據不同的加工要求進行設計和更換。 2.4夾具在數控機床上的應用 數控機床的特點是在加工時，機床、刀具、夾具和工件之間應有嚴格的坐標位置，所以數控機床夾具在機床上應相對數控機床的坐標原點具有嚴格的坐標位置，以保證所裝夾的工件處于規(guī)定的坐標位置上。為此數控機床夾具常采用網格狀的固定基礎板，并將它長期固定在數控機床的工作臺上，板上加工出有準確孔心距位置的一組定位孔和一組緊固螺孔，它們成網絡分布。網絡基礎板預先調整好相對數控機床的坐標位置。利用基礎板上的定位孔可以安裝各種夾具，當加工零件的對象發(fā)生變化時，只需要改變網絡板上的相應的夾具就可以了。生產中也經常常立方固定基

31、礎板。它安裝在數控機床工作臺的轉臺上，其四面都有分布的定位孔和緊固螺孔，上面可安裝各類夾具的底版。當加工對象變換時，只需轉臺轉位，便可以迅速轉換到加工新的零件用的夾具上，十分方便。數控機床的夾緊裝置要求結構簡單緊湊、體積小、采用機動夾緊方式，以滿足數控加工的要求。近十年來國內外常采用高壓（10-25MPa）小流量液壓夾緊系統(tǒng)，由于壓力較高，可省去中間增力機構。工件液壓采用小直徑（Φ10-50mm）單作用液壓缸，結構緊湊，而零部件設計成單元式結構，在夾具底座上變換安裝位置十分容易。數控機床夾具實質上是通用可調夾具和組合夾具的結合和發(fā)展，它的固定基礎板部分和可換部分的組合是通用可調夾具組成原理的應

32、用，而它的元件和組件高度標準化和組合化，又是組合夾具標準元件的演變和發(fā)展。 3結束語 總之，現代工程技術中所經常使用的夾具逐漸向著 標準化、可調化、組合化、精密化、模塊化、高效自動化的方向發(fā)展著，但是在定位、夾緊以及組成原理等方面和常用的普通夾具是沒有什么差別的。 4 經濟性與資源分析 經濟性是機械產品的一個重要指標之一，在產品產品的整個生命周期內，包括原材料制備、設計、制造、包裝、運輸、使用、回收或再生過程，都應該始終貫徹經濟性原則，盡量地節(jié)約能源和資源，降低生產成本，提高勞動省生產率。在

33、該夾具的設計過程中，在滿足夾具使用要求的前提下，充分地考慮了夾具的經濟性，利用了現有的資源，主要體現在以下幾個方面。 （1）合理地選擇了各部分零件的材料，充分地發(fā)揮了它們的性能。以不至于大材小用，造成材料的浪費。如夾具底座比較大，形狀復雜，要求精度高，加工比較困難，選用鑄鐵材料ＨＴ20-40。因為鑄鐵可以研磨角度面，達到要求精度；鑄鐵材料的剛性比較好，還可以吸收拉削過程中產生的震動。分度銷主要承受剪切力，所以材料選用40Cr，熱處理　HRC33-38,韌性好。 （2）夾具整體結構盡量緊湊、合理。為保障零件的加工精度，提高生產效率，在夾具上設計了很多輔助機構，在夾具的設計過程中，對這些輔助機

34、構作了合理的布局，把它們放在合理的位置，避免了整個夾具的體積龐大，造成資源的浪費。并且該夾具的分度和夾緊機構均采用了液壓機構，有行程開關控制，降低了工人的勞動強度，提高了生產率，而且便于實現自動化。 （3）在加工設備的選擇時，在能滿足加工要求的條件下 選用了現有的臥式拉床L6120、移動安裝座及輔助液壓系統(tǒng)，其中移動安裝座起到了連接拉床和夾具的作用，相當于轉接頭，更有利于夾具的安裝。 （4）盡量把夾具中部件模塊化，以節(jié)約資源，擴大夾具的適用范圍，更有利于以后的回收、利用。在該夾具的分度裝置的設計過程中，將分度裝置設計成端齒盤和分度盤兩部分，一方面是為了便于加工，另一方面是為了擴大夾具的適用

35、范圍，如在拉削53個榫槽的發(fā)動機渦輪盤時，就可以將分度盤換成53個分度銷的分度盤，在調整部分輔助裝置的位置就可以了。 參考文獻 1 狄瑞春、潘曉紅主編.機械制造工藝學.浙江大學出版社.2004：175-209 2 華茂發(fā)主編.機械制造技術.機械工業(yè)出版社.2004：298-305 3 寒秋實主編.機械制造技術基礎.機械工業(yè)出版社.2005：142-322 4 王先奎主編.機械制造工藝學.機械工業(yè)出版社.2003：90-157 5 王隆太主編.先進制造技術.機械工業(yè)出版社.2003：112-156

36、 附錄1中文譯文 柔性制造系統(tǒng) 介紹對制造系統(tǒng)和先進的制造業(yè)的技術的討論，對定義制造系統(tǒng)這一術語是用的。 一個制造系統(tǒng)可以被定義為一系列的把原材料轉換成有用的形式和最終產品的增值的制造過程。 柔性是現代制造業(yè)的一個重要特性， 它的意思就是制造系統(tǒng)的工藝范圍廣、適應生產的能力強 ,有時候也能相對地提高生產率。柔性制造系統(tǒng)能很快地調整生產線以適應不同零件的加工。 柔性制造系統(tǒng)是由一個或一組機床，在計算機控制系統(tǒng)和自動化物料運儲系統(tǒng)的協(xié)調控制下工作的。之所以把它叫做一個柔性制造系統(tǒng)，是因為在計算機控制下，這個系統(tǒng)能夠根據零件的不同進行多樣性、廣泛地調整。 典型的FMS包括: ?

37、 處理設備,例如：機床、工作站、和機械手 ? 物料運儲設備,例如：機械手、運送裝置和 AGVs(自動導向運輸裝置) ? 一個交換系統(tǒng) ? 一個計算機控制系統(tǒng) 柔性制造系統(tǒng)業(yè)主要向著集成制造的目標發(fā)展。 它包括自動制造過程的集成， 在柔性制造業(yè)系統(tǒng), 那些數控機床 (例如 ,車床,鉆床)和自動化的物料運儲系統(tǒng)經由計算機網絡控制系統(tǒng)進行共享和及時的協(xié)調。 這就是一個小規(guī)模的集成。 柔性制造業(yè)系統(tǒng)向著能夠完全集成的制造目標逐步形成了一些自動化制造的觀念: ? 計算機對機床的數字控制 (CNC) ? 分配數字控制制造系統(tǒng) (DNC) ? 自動物料運儲系統(tǒng) ? 成組技術 (部份的組合)

38、 當這些自動化程序，將機器和人的思想進行集成在一起成為一個系統(tǒng)，帶來了這些自動化的過程，這就是FMS結果。 人和計算機是FMS的主要的角色。當然，在這個系統(tǒng)中人的勞動量要比用手工操作的制造系統(tǒng)少的多。 但是人仍然在FMS 的操作中扮演著一個重要的角色。 人所從事的工作主要包括以下幾項: ? 修理和維護設備 ? 工具更換和安裝 ? 裝載和卸貨系統(tǒng) ? 數據輸入 ? 部分計劃變更 ? 計劃的實施 柔性制造系統(tǒng)的設備 , 像所有的制造業(yè)的設備一樣,也一定能被檢測出嚴重的故障, 和被破壞。當有問題被發(fā)現的時候,一個人修理時必須認清楚它的來源，并且能夠制

39、定解決問題的措施。 人也可以根據那些制定的措施來維修那些發(fā)生故障的設備。 即使是所有的系統(tǒng)都能正常的運作,也必須進行周期的維護工作。 操作員應也能夠調整機器和工具, 并且給工作系統(tǒng)配置必需品。 增加工具能提高 FMS的能力, 但是不能除去人在工具變更中的作用。 FMS的裝載和卸貨是相同的。 一但原材料已經被載入自動化物料運儲系統(tǒng),它將以被規(guī)定的方式由系統(tǒng)控制運動。 但是,在完成的產品卸貨之前進行新材料的的載入。 人和那些計算機的也是相互作用的，人必須通過計算機來控制 FMS 的程序。當再重新配置 FMS， 生產另外類型的零件的時候 , 他們也必須改變原來的程序。人在FMS 中扮演著小而且重

40、要的角色，但是這個角色在關鍵時候仍然是十分重要的。 在 FMS 的所有控制系統(tǒng)都是由計算機提供。 個別的機床在 FMS 里面被 CNC 控制。 全部的系統(tǒng)被 DNC 控制。自動化物料運儲系統(tǒng)就象數據收集、系統(tǒng)監(jiān)聽、工具控制和交通控制的其他功能一樣,也是用計算機來控制的,人/ 計算機的相互作用這就是 FMS 的柔性。 一、 柔性制造業(yè)的發(fā)展歷史 柔性制造業(yè)最初是有英國的莫林公司在 1960 年提出的, 24小時無人值守自動運行 。 這個24小時的無人值守的系統(tǒng)就是真正的 FMS 。但是,由于自動化，集成化和計算機控制技術仍未發(fā)展到可以能夠支撐系統(tǒng), 所以它一開始就有很多局限性。 首先FM

41、S 是在支撐系統(tǒng)發(fā)展完善的時間之前發(fā)展的。它發(fā)展到最后被丟棄也是再所難免的。 在1960年到1970年間，柔性制造業(yè)的概念還只是存在與一些大學里。 然而，在 1970年后期和 1980年早期由于復雜的計算機控制技術的出現，柔性制造業(yè)發(fā)展迅速的概念。 在美國柔性制造業(yè)主要使用者在汽車，卡車和發(fā)動機的制造業(yè)中。 二、柔性制造業(yè)的原理 在生產制造過程中制造的生產率和柔性之間總是存在著一定的不協(xié)調的關系。 一方面是生產線中有很高的生產率, 但是柔性非常低。另一方面是獨立的 CNC 雖然生產率低，但是能提供最大的柔性, 但是有能力的機器。 在這兩方面之間是柔性制造業(yè)發(fā)展最合適的方面。當仍然維持柔性

42、制造的情況下，能夠制造出在保持較高生產率，在以上兩方面總折中的制造系統(tǒng)制造嗎？ 生產線能夠以高的生產率生產大量的零件。 這種生產需要采取很多的裝備, 但是可以把這些大量的設備的相同的部分關掉。 它的主要缺點就是在任何一個部份中，哪怕甚至十分小的設計的變化也能夠引起整個的生產線的停工或者是重新再配置。 這樣的生產線最主要的弱點就是在沒有寶貴的時間進行重新配置的情況下，不能夠生產制造同一部機械的各個不同的部份的零件。 傳統(tǒng)地CNC機床已經開始用來生產那些在設計中微不足道的各種不同的的部份零件。因為這些設備可能被很快地就被重新調整、規(guī)劃，以適應較小的或是甚至更主要的設計的改變 , 所以這些機床對

43、這一個目的是十分理想的。 但是，這些機車設備不能夠獨立地或以較高的生產率來生產體積大零件。 FMS能夠生產體積大的和生產率高而優(yōu)越于獨立的CNC機床。 雖然這些機床和柔性十分不相配，但是它們也是閉合的。對于柔性制造系統(tǒng)特別地重要的、大概是最集中的能力就是在現在的生產制造形式下，能夠以很高的生產率、很大的柔性，為了生產另外的零件或產品快速地重新配置生產設備。柔性制造業(yè)就填充這一持續(xù)很久的制造業(yè)的空缺。 柔性制造業(yè)憑借自己的特有的能力，給生產者帶來了很多的便利: ? 柔性可以加工一系列的零件 ? 加工零件的任意性 ? 同時制造不同的零件 ? 減少裝備時間和調試時間 ? 高效率地應用機

44、床 ? 減少直接的和間接的勞動成本 ? 能夠對不同的材料進行識別處理 ? 如果一部機床損壞，不影響零件的制造 三、柔性制造系統(tǒng)組成 FMS 主要有四個部分來組成: ? 機床工具 ? 控制系統(tǒng) ? 材料處理系統(tǒng) ? 操作人員 1.機床工具 一個柔性制造系統(tǒng)和任何其他的制造業(yè)的系統(tǒng)一樣，使用的是同一類型的機床工具,它們是自動化或用手操作的，用工具工作。這些機床包括車床，磨床，鉆床 , 鋸床, 等。 在 FMS 中所使用的機床的類型實際上是靠這些機床各自的用途來設定的，一些 FMS 需要被設計成符合定義明確要求的特性。在這些情況下，包括在系統(tǒng)中的機床的操作計劃都是必

45、須的。 一個這樣的系統(tǒng)就是一個能夠很好提供服務的系統(tǒng)。 在一個車間的配置設定中,真實的請求不能被及時地識別任何其他的設定，或一定必然要有很高的可靠性、可能性, 機器系統(tǒng)會至少能夠包含標準的制造業(yè)的操作。這樣的系統(tǒng)就是一個用途一般的系統(tǒng)。 2.控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是為FMS的其它系統(tǒng)提供了許多的不同控制功能: ? 規(guī)劃零件的運儲和分配 ? 控制和監(jiān)聽工作流程 ? 控制加工過程 ? 系統(tǒng)/工具控制/監(jiān)聽 在FMS的控制系統(tǒng)中運行的計算機控制區(qū)域能夠對任何一個FMS的部分的所有的活動進行控制和檢測。FMS 控制軟件是相當復雜和煩瑣的，因為它必須同時地執(zhí)行

46、許多不同的任務。不管曾經在這一區(qū)域中實行的什么樣的研究,都沒有和FMS軟件一樣的設計方案功能和結構。 調度程序功能包括計劃該如何生成FMS的命令通用的容量,考慮機床工具的現在工作狀態(tài)，工作進程,工作工具,工作夾具,等等。 行程能夠自動地安排，也可能在一個操作員的協(xié)助下進行工作。 也有很多FMS的控制系統(tǒng)是聯合自動機械和手工操作員操作的。發(fā)送功能包括實行程序調度和協(xié)調車間內各部分的動作，也就是說 , 能夠決定何時何地傳送一個貨盤, 什么時候該開始在在加工中心中處理, 等等。 監(jiān)視器的功能與監(jiān)聽工作進展 , 機器狀態(tài) , 警報信息等等, 有關系,而且能夠給調度進程和發(fā)送者提供輸入所產生各種不同

47、的制造報告和警報信息。系統(tǒng)里面處理部份原料的運輸由一個傳送控制模塊來管理。 用多點控制的運輸工具由一個 AGV 系統(tǒng)控制,控制邏輯就變的相當地復雜，并成為FMS控制軟件的一個十分重要的部份。當在載入區(qū)域的部分為它收集做好準備時， 在一個終端機中的一個裝載/ 卸載模塊能夠在載入區(qū)域分別告知操作者進入到系統(tǒng)，并且使他或她能夠更新控制系統(tǒng)的狀態(tài)。一個儲存控制模塊能夠中保留一個部份被儲存的帳戶在AS/RS 中的精確位置。 工具管理模塊維持所有的有關工具的賬戶數據的并保持工具在FMS中的真實的位置。工具管理模塊能夠管理遠遠勝過正常的數目，而且此外，模塊還能控制工具的準備和流程。 DNC 功能是在生產車間

48、中為FMS控制程序和工作機床和各種裝置之間提供接口技術。對 FMS來說， 生產車間的裝備中DNC功能和作用是很重要的; 一個功能齊全的DNC通過通信的條款能夠控制在遠處的機械的請求。關于以前的DNC 討論的片段) 事實上有很多機器工具的制造商已經發(fā)展了專有的通信條款， 這些條款是很復雜的，因為在FMS中包含中很多設備的的發(fā)展和集成。 除此之外，那些多設備的物理的集成實際上是十分困難的；舉例來說，在托盤中各種各樣的裝載/ 卸載的機械裝置都是應用很復雜的機械工具，它們來自各種不同的生產廠商。因此，僅僅可取的方法就是從主要的機械工具制造商中購買一個比較接近用具的關鍵系統(tǒng)，工具購買實現 FMS 的唯

49、一適當的方式要購買來自主要的工作母機制造業(yè)者之一的一個關鍵系統(tǒng)。這個系統(tǒng)必須是可靠的和能很好地進行測試，并且應該由多個廠商負責幫助這個系統(tǒng)進行故障的處理。 3.物料運儲系統(tǒng) 自動化的物料運儲系統(tǒng)的是一個的能夠協(xié)助獨立的 CNC 機床形成一組，并加入到全面的 FMS 之內的基本的成分。系統(tǒng)必須能讓那些安裝在托盤上的工件從一個工作站移動到另外一個工作站上。當工件等待著去一個指定的工作站被處理的時候，這個系統(tǒng)必須盡可能地給它提供適當的位置。 物料運儲系統(tǒng)必須能夠卸載在工作站上的工件，并且能夠裝載另外一個運輸到下一個工作站上的零件。它還必須能夠適應計算機的控制，并且完全地與柔性制造系統(tǒng)中的其他的

50、成分相容。最后， 在FMS中物料運儲系統(tǒng)必須能夠承受車間的嚴格環(huán)境。 一些 FMSs 配置的自動化引導小車(AGVs)，如物料運儲就是一個重要的方法。 在FMS中自動儲存和取回系統(tǒng) (AS/RS) 常常集合在一起的。 這使系統(tǒng)能在無人操縱的情況下正常地運行，降低了勞動強度。在白天班將那些未加工的零件固定在貨盤中，載入系統(tǒng)并且儲存的AS/RS中，等待著機器可能的需要時的命令。當工序完成的時候, 運輸機就把零件運回到AS/RS，在AS/RS里等待下一個工序或者被從 FMS 被卸載，FMSs 的完全無人值守的操作非常少見的；在大部份的情形下一或較多的操作員將會總是不在長場的, 他們很少在重要的情形

51、下干涉系統(tǒng)，(這個被計算機控制系統(tǒng)正常地自動地工作 ) ，但是系統(tǒng)能夠糾正那些較小的錯誤，并且能讓系統(tǒng)高的效率運行。 4. 人類的操作員 FMS 的最后成分是人的成分。 雖然柔性制造的觀念是盡量減少制造過程中人的參與次數,但是它還不能完全不用人參與。而且,人在柔性制造業(yè)中所扮演的角色仍然是十分重要的。包括規(guī)劃,操作,監(jiān)聽,控制,和維護系統(tǒng)。 2.3.4 制造控制階層的性質 當描述和討論制造控制和在先進制造系統(tǒng)自動化工廠中應用 FMS 和 CIM( 計算機整合的制造業(yè) ) 技術的時候，它對于安排許多計劃和在透視階層的控制活動是很方便的,全部的策略計劃在頂部，和制造程序的操作控制在底部。

52、 那兩個最重要的組織，NBS( 國家標準局 )現在被叫做NIST( 國家標準和技術的學會 ) ，美國的(NBS模型) 和 ISO( 國際的標準化組織 ),提議為先進的制造系統(tǒng)的控制水平的定義了一個國際的標準( ISO- 模型 )。 NBS模型識別五個層次，即工廠層，車間層，單元層、工作站和設備層。 ISO- 模型增加了一層，在它的模型中包括六個層次，即企業(yè)，工廠層/制造廠，部分層/區(qū)域，車間層，工作站，設備層。這些階層的模型在計劃和執(zhí)行計算機集成制造系統(tǒng)中主要地被當作叁考的框架使用，但是他們也是可適用于討論生產計劃和大概的控制活動。 這對討論制造業(yè)的控制水平的定義是有關系的，因為在文學和商

53、業(yè)產品的描述中常常會用到一些自動化工廠的專業(yè)術語。不同的級的典型的工作和職務在如下列各項: 1)企業(yè)控制包括全部的企業(yè)的戰(zhàn)略計劃。 這是產品的需求計劃，市場策略 , 和區(qū)分企業(yè)內部的各分區(qū)的工作。 制造業(yè)控制被運用在企業(yè)的標準，就是負責的完成企業(yè)的使命; 這些年來規(guī)劃的水平在應用中得到了衡量，并沒有常常發(fā)生變化。 2)設備控制負責實現企業(yè)策略。 它在制造設備控制和運行方面有這樣的功能例如加工制造和產品工程學，數據管理和其他的長期活動。 3)區(qū)域控制負責在車間內的資源配置和制造的協(xié)調。 這一個典型的操作控制水平能夠在好幾個天或數個星期維持同一個狀態(tài)。 這一個層也經常被稱為命" 車間層 "

54、，“車間控制層”術語包括區(qū)域控制和下一層的控制，在美國的著作中，車間控制經常被稱為 "制造活動控制 ",在 柔性制造系統(tǒng)中FMS控制軟件將會對區(qū)域實行控制。 4)單元控制負責在制造單元里工作站間的作業(yè)調度。這包括資源分配, 作業(yè)指令的發(fā)放，工作路線的確定,分配給個別的工作站 , 對工作和工作站的工作情況的監(jiān)聽。 5)工作站控制負責協(xié)調工作站上被實行運行分配到工作站的一個工作,這一個功能操作可以在幾秒到幾小時的時間內完成 6)設備層是在一部機器上執(zhí)行具體的工作。 在一個工作機床上，這一層的特點是局部地的控制機床的主軸速度 , 冷卻等等。

55、 附錄2外文文獻 Flexible Manufacturing System As an introduction to the subsequent discussions of production system and advanced manufacturing technologies it is useful to present a definition of the term manufacturing system .A manufacturing system can be defined as a s

56、eries of value-adding manufacturing processes converting the raw materials into more useful forms and eventually finished products. In the modern manufacturing setting，flexibility is an important characteristic It means that a manufacturing system is versatile and adaptable ,while also capable of h

57、anding relatively high production runs. A flexible manufacturing system is quickly modified to produce a completely different line of parts. A flexible manufacturing is an individual machine or group of machines served by an automated materials handing system that is computer controlled and has a t

58、ool handing capability .Because of its tool handing capability and computer control, such a system can be continually reconfigured to manufacture a wide variety of parts. This is why it is called a flexible manufacturing system. A FMS typically encompasses: ? Process equipment e.g., machine tools,

59、 assembly stations, and robots ? Material handing equipment e.g. , robots, conveyors, and AGVs(automated guided vehicles) ? A communication system ? A computer control system Flexible manufacturing represents major step toward the goal of fully integrated manufacturing. It involves integration

60、 of automated production process. In flexible manufacturing, the automated manufacturing machine (i.e. ,lathe mill, drill) and the automated materials handing system share instantaneous communication via a computer network. Flexible manufacturing tales a major step toward the goal of fully integrat

61、ed manufacturing by integrating several automated manufacturing concepts: ? Computer numerical control (CNC) of individual machine tools ? Distributed numerical control (DNC) of manufacturing system ? Automated materials handing systems ? Group technology (families of parts) When these autom

62、ated processes, machine, and concepts are brought together in one integrated system, an FMS is the result. Humans and computers play major roles in an FMS. The amount of human labor is much less than with a manually operated manufacturing system, of course. However, humans still play a vital role in

63、 the operation of an FMS. Human tasks include the following: ? Equipment troubleshooting maintenance, and repair ? Tool changing and setup ? Loading and unloading the system ? Data input ? Changing of parts programs ? Development of programs Flexible manufacturing system equipm

64、ent, like all manufacturing equipment, must be monitored for bugs, malfunctions, and breakdowns. When a problem is discovered, a human troubleshooter must identify its source and prescribe corrective measures. Humans also undertake the prescribed measures to repair the malfunctioning equipment. Even

65、 when all system are properly functioning, periodic maintenance is necessary. Human operators also set up machines, change tools, and reconfigure systems as necessary. The tool handing capability of an FMS increases, but does not eliminate human involvement in tool changing and setup. The same is t

66、rue of loading and unloading the FMS. Once raw material has been loaded onto the automated materials handing system, it is moved through the system in the prescribed manner. However, the original loading onto the unloading of finished products. Humans are also needed for interaction with the computer .Humans develop part programs that control the FMS via computer .They also change the programs as necessary when reconfiguring the FMS to produce another type of part or parts .Humans play less lab