CA6140車(chē)床齒輪84002工藝規(guī)程與夾具設(shè)計(jì)[鉆5孔夾具]
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目 錄
1. 前言-------------------------------------------------1
一.工藝設(shè)計(jì)
1.零件加工工藝設(shè)計(jì)--------------------------------------1
1.11審查零件的工藝性------------------------------------1
1.12 主要技術(shù)要求----------------------------------------1
1.13 加工表面的尺寸及要求--------------------------------2
1.14 零件的材料------------------------------------------2
1.2 選擇毛坯的形狀、尺寸、公差---------------------------2
1.3 定位基準(zhǔn)的選擇---------------------------------------3
1.4 零件表面加工方法的選擇-------------------------------3
1.5制訂工藝路線-----------------------------------------4
1.6確定工序機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差-----------------6
1.7 選擇機(jī)床設(shè)備及工藝裝備-------------------------------8
2.填寫(xiě)工藝文件------------------------------------------------------------------9
二. 夾具的設(shè)計(jì)
1.設(shè)計(jì)任務(wù)------------------------------------------------------------------------10
2.確定定位方案、選擇定位元件-----------------------------10
3.夾緊機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)-----------------------------------10
4.對(duì)刀裝置的選擇-----------------------------------------10
5.夾具在機(jī)床上的定位與夾緊-------------------------------10
三．小結(jié)--------------------------------------------------------------------------11
四.參考文獻(xiàn)-----------------------------------------------------------------------11
專題論文…………………………………………………………………13
附錄1 中文譯文…………………………………………………………20
附錄2 外文文獻(xiàn)…………………………………………………………26
前言
<<機(jī)械制造工藝學(xué)>>課程設(shè)計(jì)是在<<機(jī)械制造工藝學(xué)>>等專業(yè)課程所學(xué)的理論知識(shí)，發(fā)展專業(yè)知識(shí)解決時(shí)間生產(chǎn)問(wèn)題的依次實(shí)踐訓(xùn)練。
通過(guò)這次設(shè)計(jì)以鞏固我們所學(xué)的理論知識(shí)和專業(yè)技能，提高自己解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的能力。在設(shè)計(jì)中能逐步掌握查閱手冊(cè)，查閱有關(guān)書(shū)籍的能力。在設(shè)計(jì)中逐步培養(yǎng)了我們一絲不茍的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，對(duì)我們今后參加工作有極大的幫助。
第一部分 工藝設(shè)計(jì)
1.零件加工工藝設(shè)計(jì)
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(shù)要求齊全。但基準(zhǔn)孔φ68K7mm要求Ra0.8μm有些偏高。本零件各表面的加工并不困難。關(guān)于4個(gè)φ5mm的小孔，其位置是在外圓柱面上6mmX1.5mm的溝槽內(nèi)，孔中心線距溝槽一側(cè)面距離為3mm。由于加工時(shí)不能選用溝槽的側(cè)面為定位基準(zhǔn)，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(nèi)，即能使油路暢通，因此4個(gè)φ5mm的孔加工亦不成問(wèn)題。
1.12 主要技術(shù)要求
零件圖上的主要技術(shù)要求為：
精 度：7—6—6FL JB179—83
熱處理：齒部G52 4槽內(nèi)側(cè)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(nèi)孔： 表面粗糙度Ra0.8μm
Φ94mm內(nèi)孔： 表面粗糙度Ra6.3μm
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(dòng)件，要求具有一定的強(qiáng)度。該零件的材料為45鋼，輪廓尺寸不大，形狀亦不復(fù)雜，又屬成批生產(chǎn)，做毛坯可采用模鍛成型。
零件形狀并不復(fù)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(tái)階形，內(nèi)部孔鍛出。
1.3 定位基準(zhǔn)的選擇
本零件是帶孔的盤(pán)狀齒輪，孔是其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（亦是裝配基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)），為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。具體而言，即選Φ68K7mm孔及一端面作為精基準(zhǔn)。
由于本齒輪全部表面都需加工，而孔作為精基準(zhǔn)應(yīng)選進(jìn)行加工，因此應(yīng)選外圓及一端面為粗基準(zhǔn)。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(zhǔn)。
1.4 零件表面加工方法的選擇
本零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面、齒面、槽及小孔等，材料為45鋼。參考有關(guān)資料，其加工方法選擇如下：
（1）Φ90mm外圓面：為未標(biāo)注公差尺寸，根據(jù)GB1800—79規(guī)定其公差等級(jí)為IT14，需進(jìn)行粗車(chē)及半精車(chē)（見(jiàn)[1]表1.4-6）。
（2）齒圈外圓面：公差等級(jí)為IT11，粗車(chē)、精車(chē)即可（見(jiàn)[1]表1.4-6）。
（3）Φ106.5mm外圓面：公差等級(jí)為IT12，粗車(chē)即可（見(jiàn)[1]表1.4-6）。
（4）Φ68K7mm內(nèi)孔：公差等級(jí)為IT7，毛坯孔已鍛出，為未淬火鋼，根據(jù)[1]表1.4-7，又是大批量生產(chǎn)，故加工方法采用粗鏜、半精鏜、拉孔。
（5）Φ94mm內(nèi)孔：為未標(biāo)注公差尺寸，公差等級(jí)按IT14，毛坯孔已鍛出，只需粗鏜即可（見(jiàn)[1]表1.4-7）。
（6）端面：本零件的端面為回轉(zhuǎn)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(jīng)粗車(chē)和半精車(chē)，要求Ra6.3μm的端面，經(jīng)粗車(chē)即可。（[1]表1.4-8）
（7）齒面：齒輪模數(shù)為2.2，齒數(shù)為50，采用AA級(jí)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(jí)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(fù)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(jìn)行齒坯的加工，再進(jìn)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(zhǔn)面及先粗后精的原則，齒坯加工按下述工藝路線進(jìn)行：
工序10：以外圓Φ106.5mm及端面定位，粗車(chē)另一端面，粗車(chē)外圓Φ90mm及臺(tái)階面，粗車(chē)外圓Φ117mm,粗鏜孔Φ68mm
工序20：以粗車(chē)后的外圓Φ90mm及端面定位，粗車(chē)另一端面，粗車(chē)外圓Φ106.5mm及臺(tái)階面，車(chē)6mmX1.5mm溝槽，粗鏜孔Φ94mm，倒角。
工序30：以粗車(chē)后的外圓Φ106.5mm及端面定位，半精車(chē)另一端面，半精車(chē)外圓Φ90mm及臺(tái)階面，半精車(chē)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(nèi)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(gè)槽與4個(gè)小孔的加工安排在最后，考慮定位方便，應(yīng)先銑槽后鉆孔。
工序60：以孔Φ68K7及端面定位，粗銑4個(gè)槽，4槽內(nèi)側(cè)淬火G48 淬硬2mm。
工序70：以孔Φ68K7、端面及粗銑后的一個(gè)槽定位，半精銑4個(gè)槽。
工序80：以孔Φ68K7、端面及一個(gè)槽定位，鉆4個(gè)小孔。
工序90：鉗工去毛刺。
工序100：終檢。
1.6確定工序機(jī)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
—
—
Φ94
—
—
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(yīng)達(dá)到零件圖樣的要求，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(guān)，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(biāo)注公差尺寸，其公差等級(jí)按IT14，查公差表得公差值為0.27mm，則L7=120-0.43mm。
根據(jù)尺寸鏈計(jì)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(guān)系式，必須減小其公差。現(xiàn)按加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定偏差，則L13=64mm，L23=20mm，L3作調(diào)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(jí)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(jīng)濟(jì)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(dá)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(shí)，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 選擇機(jī)床設(shè)備及工藝裝備
工序
機(jī)床設(shè)備
夾具
量具
切削刀具
工序10
CA6140
三爪自定心卡盤(pán)
游標(biāo)卡尺
YT5900偏刀 YT5鏜刀
工序20
CA6140
三爪自定心卡盤(pán)
YT5900偏刀 YT5450外圓車(chē)刀 YT5鏜刀 切槽刀
工序30
CA6140
三爪自定心卡盤(pán)
游標(biāo)卡尺 深度百分尺外徑百分尺內(nèi)徑百分尺
YT15900偏刀 YT5鏜刀 倒角刀
工序40
臥式內(nèi)拉床
CA6140
三爪自定心卡盤(pán)
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(jí)單頭滾刀滾齒
工序60
X6132
銑床夾具
游標(biāo)卡尺
高速鋼錯(cuò)齒 三面刃銑刀（Φ125）
工序70
X6132
銑床夾具
游標(biāo)卡尺
高速鋼錯(cuò)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(xiě)工藝文件
按以上確定的工藝規(guī)程填寫(xiě)機(jī)械加工工藝卡和工序卡
第二部分 夾具的設(shè)計(jì)
1.設(shè)計(jì)任務(wù)
設(shè)計(jì)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(gè)自由度，完全定位。
3.夾緊機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)
夾緊機(jī)構(gòu)有斜楔行夾緊機(jī)構(gòu)、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、偏心夾緊機(jī)構(gòu)、鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)等。該孔加工為鉆孔加工，鉆孔的沖擊力較大，震動(dòng)較大，所以不適合偏心夾緊機(jī)構(gòu)、斜楔行夾緊機(jī)構(gòu)。聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，這里選擇螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
4.對(duì)刀裝置的選擇
在加工中要確定孔的位置。選用鉆套對(duì)刀，選擇GB 2262-1991鉆套。
5.夾具在機(jī)床上的定位與夾緊
夾具用支撐架可限制6個(gè)自由度，使用緊固螺旋夾緊。
專題論文
夾具在現(xiàn)代工程技術(shù)中的應(yīng)用
李 超
（黑龍江科技學(xué)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(xiàn)代制造工程中常用夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用。明確了現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向以及現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)夾具設(shè)計(jì)制造的基本要求。
關(guān)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 fixture 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(jī)械制造業(yè)中，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，改善工人的作業(yè)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，在產(chǎn)品的制造工藝過(guò)程中，除了使用機(jī)床等設(shè)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(shuō)，夾具是一種保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量，提高工藝過(guò)程效率的工藝裝備，但同時(shí)也是機(jī)床的輔助裝置，近年來(lái)，隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，新型機(jī)床的出現(xiàn)，夾具的設(shè)計(jì)、制造也產(chǎn)生了很大的變化。
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展和社會(huì)需求的不斷變化，使得多品種，中小批量生產(chǎn)逐漸占優(yōu)勢(shì)，因此，在大批量生產(chǎn)中有著長(zhǎng)足優(yōu)勢(shì)的專用夾具逐漸暴露出它的不足，因而為適應(yīng)多品種、中小批量生發(fā)展了組合夾具、通用可調(diào)夾具和成組夾具，由于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造工程中有了廣泛的應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床夾具也隨之發(fā)展起來(lái)，并在現(xiàn)代機(jī)床夾具中占有了一定的地位?，F(xiàn)代機(jī)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(duì)刀及導(dǎo)向元件、夾具體和連接元件組成。夾具就是用來(lái)裝夾工件的，裝夾就是將工件在機(jī)床和夾具中進(jìn)行定位和夾緊的過(guò)程，定位是為了確定工件在機(jī)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(guò)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(shí)所獲得位置不變。
2專題正文
2.1固定夾具和隨行夾具在自動(dòng)線上的應(yīng)用
自動(dòng)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(yùn)輸?shù)纳a(chǎn)自動(dòng)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(jī)車(chē)夾具相似，在結(jié)構(gòu)上具有自動(dòng)定位、夾緊裝置，設(shè)計(jì)原則上應(yīng)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(dòng)線，主要適用于工件形狀復(fù)雜、沒(méi)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(dòng)線的輸送機(jī)構(gòu)帶著隨行夾具依次輸送到自動(dòng)線的各個(gè)加工位置上，各個(gè)加工位置的機(jī)床的上都有一個(gè)相同的機(jī)床夾具來(lái)定位和夾緊該隨行夾具，所以，自動(dòng)線上應(yīng)有許多隨行夾具在機(jī)床的加工位置上進(jìn)行加工，另有一些要進(jìn)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(jī)床工作位置進(jìn)行加工的指令，就這樣不停地循環(huán)工作。
隨行夾具在自動(dòng)線上的輸送和返回系統(tǒng)是生產(chǎn)自動(dòng)線設(shè)計(jì)的一個(gè)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(jù)隨行夾具的尺寸、返回系統(tǒng)的占地面積、輸送裝置的復(fù)雜程度操作、和機(jī)床剛性等因素來(lái)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 3、7、升降臺(tái) 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(dòng)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(gè)定位塊6和定位銷(xiāo)2、4上定位，但不夾緊。待隨行夾具到達(dá)加工位置時(shí)，將工件和隨行夾具一起夾緊在機(jī)床夾具上。隨行夾具上的T型槽在T型輸送軌道上移動(dòng)，到達(dá)加工位置時(shí)，機(jī)床夾具的定位銷(xiāo)插入隨行夾具的定位套5的孔中實(shí)現(xiàn)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(yùn)送過(guò)程中不出現(xiàn)任何位移。
圖（2）活塞加工自動(dòng)線上的隨行夾具
1、隨行夾具2、4、定位銷(xiāo)5、定位套6、定位塊
由于隨行夾具在生產(chǎn)自動(dòng)線中不斷地流動(dòng)，因此在隨行夾具中大多采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)來(lái)夾緊工件，因?yàn)槁菪龏A緊機(jī)構(gòu)自鎖性能好，在隨行夾具的輸送過(guò)程中不容易松動(dòng)。而隨行夾具在機(jī)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(jìn)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(zhǔn)確，并能長(zhǎng)久地保持精度。隨行夾具在自動(dòng)線上循環(huán)輸送，它同時(shí)也帶著切屑和切削液進(jìn)入各個(gè)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(hù)措施，常在自動(dòng)線末端或返回輸送帶上設(shè)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(shí)現(xiàn)隨行夾具的結(jié)構(gòu)的通用化有十分重要的意義，但自動(dòng)線加工對(duì)象各不相同，要使整個(gè)隨行夾具的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)兩部分。這樣不但使隨行夾具結(jié)構(gòu)通用化，而且也使自動(dòng)線的機(jī)床夾具、隨行夾具的輸送裝置結(jié)構(gòu)通用化，從而提高整個(gè)自動(dòng)線的通用化程度，縮短自動(dòng)線的設(shè)計(jì)制造周期，降低制造成本。
2.2組合夾具的應(yīng)用
組合夾具在夾具元件高度標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種夾具。這種夾具我國(guó)是從20世紀(jì)50年代后期開(kāi)始使用的，到60年代得到了發(fā)展。組合夾具由一套預(yù)先制造好的，具有各種形狀、功用、規(guī)格、和系列尺寸的標(biāo)準(zhǔn)元件和組件組成，如基礎(chǔ)件、支承件、定位件、導(dǎo)向件、壓緊件、緊固件等。根據(jù)工件的加工要求，利用這些標(biāo)準(zhǔn)元件和組件組裝成不同的夾具。
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(xiāo)和一定盤(pán)上。根據(jù)斜角要
圖（3）a工件圖
圖（3）b 鉆斜孔組合夾具
1、基礎(chǔ)件2、支承件3、定位件4、導(dǎo)向減5、壓緊件6、緊固件
求，按正弦定理可以計(jì)算出定位銷(xiāo)軸線和定位盤(pán)軸線間的垂直與水平距離尺寸，工件右端則由擋銷(xiāo)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(pán)兼作工藝輔助基準(zhǔn)，計(jì)算出定位盤(pán)
軸線到鉆套軸線的水平距離尺寸。按此尺寸要求調(diào)整鉆模板，即可保證斜孔軸線47和18兩個(gè)位置尺寸。
對(duì)多品種、中小批量生產(chǎn)，使用專用夾具是不經(jīng)濟(jì)的。但對(duì)一些加工質(zhì)量要求高的關(guān)鍵零件，不采用夾具又難以保證加工質(zhì)量，采用組合家具就可以解決這一問(wèn)題，特別是對(duì)于新產(chǎn)品試制和產(chǎn)品對(duì)象經(jīng)常變換不定的生產(chǎn)，采用組合夾具不會(huì)因試制后產(chǎn)品改型或加工對(duì)象變換造成原來(lái)使用的夾具報(bào)廢。采用組合夾具即能保證產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高效率，又能節(jié)約使用夾具的費(fèi)用，充分發(fā)揮了組合夾具的優(yōu)勢(shì)。由于夾具設(shè)計(jì)、制造勞動(dòng)量在整個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備工作中占有較大的比例。采用組合夾具后不需要專門(mén)的設(shè)計(jì)制造夾具，節(jié)約了設(shè)計(jì)和制造夾具所需要的工時(shí)、材料和制造費(fèi)用，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。
2.3通用可調(diào)夾具和成組夾具的應(yīng)用
專用夾具和組合夾具各有優(yōu)缺點(diǎn)，如果將這兩種夾具的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，既能發(fā)揮專用夾具精度高的優(yōu)點(diǎn)，又能發(fā)揮組合夾具成本低的特點(diǎn)，這就發(fā)展了通用可調(diào)夾具。其原理是通過(guò)調(diào)節(jié)或更換裝在通用底座上的某些可調(diào)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(jù)成組工藝的原則，針對(duì)一組相似零件而設(shè)計(jì)的有通用底座和可調(diào)節(jié)或可更換元件的夾具。從結(jié)構(gòu)上看二者十分相似，都具有通用底座固定部分和和可調(diào)節(jié)和更換部分，但是二者的設(shè)計(jì)原則不同。在設(shè)計(jì)時(shí)通用可調(diào)夾具的應(yīng)用對(duì)象不明確，只提出了一個(gè)大概的加工規(guī)格和范圍；而成組夾具是根據(jù)成組工藝，針對(duì)某一零件的加工而設(shè)計(jì)的，它的應(yīng)用對(duì)象是十分明確的。如圖4-57是通用可調(diào)銑床夾具的可換前口的調(diào)整圖，其通用底座可以固定在銑床的工作臺(tái)上，而鉗口可以根據(jù)不同的加工要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和更換。
2.4夾具在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用
數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)是在加工時(shí)，機(jī)床、刀具、夾具和工件之間應(yīng)有嚴(yán)格的坐標(biāo)位置，所以數(shù)控機(jī)床夾具在機(jī)床上應(yīng)相對(duì)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)原點(diǎn)具有嚴(yán)格的坐標(biāo)位置，以保證所裝夾的工件處于規(guī)定的坐標(biāo)位置上。為此數(shù)控機(jī)床夾具常采用網(wǎng)格狀的固定基礎(chǔ)板，并將它長(zhǎng)期固定在數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)上，板上加工出有準(zhǔn)確孔心距位置的一組定位孔和一組緊固螺孔，它們成網(wǎng)絡(luò)分布。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)板預(yù)先調(diào)整好相對(duì)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)位置。利用基礎(chǔ)板上的定位孔可以安裝各種夾具，當(dāng)加工零件的對(duì)象發(fā)生變化時(shí)，只需要改變網(wǎng)絡(luò)板上的相應(yīng)的夾具就可以了。生產(chǎn)中也經(jīng)常常立方固定基礎(chǔ)板。它安裝在數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)的轉(zhuǎn)臺(tái)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(dāng)加工對(duì)象變換時(shí)，只需轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)位，便可以迅速轉(zhuǎn)換到加工新的零件用的夾具上，十分方便。數(shù)控機(jī)床的夾緊裝置要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、體積小、采用機(jī)動(dòng)夾緊方式，以滿足數(shù)控加工的要求。近十年來(lái)國(guó)內(nèi)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(jī)構(gòu)。工件液壓采用小直徑（Φ10-50mm）單作用液壓缸，結(jié)構(gòu)緊湊，而零部件設(shè)計(jì)成單元式結(jié)構(gòu)，在夾具底座上變換安裝位置十分容易。數(shù)控機(jī)床夾具實(shí)質(zhì)上是通用可調(diào)夾具和組合夾具的結(jié)合和發(fā)展，它的固定基礎(chǔ)板部分和可換部分的組合是通用可調(diào)夾具組成原理的應(yīng)用，而它的元件和組件高度標(biāo)準(zhǔn)化和組合化，又是組合夾具標(biāo)準(zhǔn)元件的演變和發(fā)展。
3結(jié)束語(yǔ)
總之，現(xiàn)代工程技術(shù)中所經(jīng)常使用的夾具逐漸向著 標(biāo)準(zhǔn)化、可調(diào)化、組合化、精密化、模塊化、高效自動(dòng)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(méi)有什么差別的。
4 經(jīng)濟(jì)性與資源分析
經(jīng)濟(jì)性是機(jī)械產(chǎn)品的一個(gè)重要指標(biāo)之一，在產(chǎn)品產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)，包括原材料制備、設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用、回收或再生過(guò)程，都應(yīng)該始終貫徹經(jīng)濟(jì)性原則，盡量地節(jié)約能源和資源，降低生產(chǎn)成本，提高勞動(dòng)省生產(chǎn)率。在該夾具的設(shè)計(jì)過(guò)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(jīng)濟(jì)性，利用了現(xiàn)有的資源，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)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(fèi)。如夾具底座比較大，形狀復(fù)雜，要求精度高，加工比較困難，選用鑄鐵材料ＨＴ20-40。因?yàn)殍T鐵可以研磨角度面，達(dá)到要求精度；鑄鐵材料的剛性比較好，還可以吸收拉削過(guò)程中產(chǎn)生的震動(dòng)。分度銷(xiāo)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(jié)構(gòu)盡量緊湊、合理。為保障零件的加工精度，提高生產(chǎn)效率，在夾具上設(shè)計(jì)了很多輔助機(jī)構(gòu)，在夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)這些輔助機(jī)構(gòu)作了合理的布局，把它們放在合理的位置，避免了整個(gè)夾具的體積龐大，造成資源的浪費(fèi)。并且該夾具的分度和夾緊機(jī)構(gòu)均采用了液壓機(jī)構(gòu)，有行程開(kāi)關(guān)控制，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)率，而且便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
（3）在加工設(shè)備的選擇時(shí)，在能滿足加工要求的條件下 選用了現(xiàn)有的臥式拉床L6120、移動(dòng)安裝座及輔助液壓系統(tǒng)，其中移動(dòng)安裝座起到了連接拉床和夾具的作用，相當(dāng)于轉(zhuǎn)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(kuò)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(shè)計(jì)過(guò)程中，將分度裝置設(shè)計(jì)成端齒盤(pán)和分度盤(pán)兩部分，一方面是為了便于加工，另一方面是為了擴(kuò)大夾具的適用范圍，如在拉削53個(gè)榫槽的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)時(shí)，就可以將分度盤(pán)換成53個(gè)分度銷(xiāo)的分度盤(pán)，在調(diào)整部分輔助裝置的位置就可以了。
參考文獻(xiàn)
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附錄1中文譯文
柔性制造系統(tǒng)
介紹對(duì)制造系統(tǒng)和先進(jìn)的制造業(yè)的技術(shù)的討論，對(duì)定義制造系統(tǒng)這一術(shù)語(yǔ)是用的。
一個(gè)制造系統(tǒng)可以被定義為一系列的把原材料轉(zhuǎn)換成有用的形式和最終產(chǎn)品的增值的制造過(guò)程。
柔性是現(xiàn)代制造業(yè)的一個(gè)重要特性， 它的意思就是制造系統(tǒng)的工藝范圍廣、適應(yīng)生產(chǎn)的能力強(qiáng) ,有時(shí)候也能相對(duì)地提高生產(chǎn)率。柔性制造系統(tǒng)能很快地調(diào)整生產(chǎn)線以適應(yīng)不同零件的加工。
柔性制造系統(tǒng)是由一個(gè)或一組機(jī)床，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和自動(dòng)化物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制下工作的。之所以把它叫做一個(gè)柔性制造系統(tǒng)，是因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)控制下，這個(gè)系統(tǒng)能夠根據(jù)零件的不同進(jìn)行多樣性、廣泛地調(diào)整。
典型的FMS包括:
? 處理設(shè)備,例如：機(jī)床、工作站、和機(jī)械手
? 物料運(yùn)儲(chǔ)設(shè)備,例如：機(jī)械手、運(yùn)送裝置和 AGVs(自動(dòng)導(dǎo)向運(yùn)輸裝置)
? 一個(gè)交換系統(tǒng)
? 一個(gè)計(jì)算機(jī)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(biāo)發(fā)展。 它包括自動(dòng)制造過(guò)程的集成， 在柔性制造業(yè)系統(tǒng), 那些數(shù)控機(jī)床 (例如 ,車(chē)床,鉆床)和自動(dòng)化的物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)經(jīng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進(jìn)行共享和及時(shí)的協(xié)調(diào)。 這就是一個(gè)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(biāo)逐步形成了一些自動(dòng)化制造的觀念:
? 計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)床的數(shù)字控制 (CNC)
? 分配數(shù)字控制制造系統(tǒng) (DNC)
? 自動(dòng)物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)
? 成組技術(shù) (部份的組合)
當(dāng)這些自動(dòng)化程序，將機(jī)器和人的思想進(jìn)行集成在一起成為一個(gè)系統(tǒng)，帶來(lái)了這些自動(dòng)化的過(guò)程，這就是FMS結(jié)果。 人和計(jì)算機(jī)是FMS的主要的角色。當(dāng)然，在這個(gè)系統(tǒng)中人的勞動(dòng)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(gè)重要的角色。 人所從事的工作主要包括以下幾項(xiàng):
? 修理和維護(hù)設(shè)備
? 工具更換和安裝
? 裝載和卸貨系統(tǒng)
? 數(shù)據(jù)輸入
? 部分計(jì)劃變更
? 計(jì)劃的實(shí)施
柔性制造系統(tǒng)的設(shè)備 , 像所有的制造業(yè)的設(shè)備一樣,也一定能被檢測(cè)出嚴(yán)重的故障, 和被破壞。當(dāng)有問(wèn)題被發(fā)現(xiàn)的時(shí)候,一個(gè)人修理時(shí)必須認(rèn)清楚它的來(lái)源，并且能夠制定解決問(wèn)題的措施。 人也可以根據(jù)那些制定的措施來(lái)維修那些發(fā)生故障的設(shè)備。 即使是所有的系統(tǒng)都能正常的運(yùn)作,也必須進(jìn)行周期的維護(hù)工作。
操作員應(yīng)也能夠調(diào)整機(jī)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(jīng)被載入自動(dòng)化物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng),它將以被規(guī)定的方式由系統(tǒng)控制運(yùn)動(dòng)。 但是,在完成的產(chǎn)品卸貨之前進(jìn)行新材料的的載入。
人和那些計(jì)算機(jī)的也是相互作用的，人必須通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)控制 FMS 的程序。當(dāng)再重新配置 FMS， 生產(chǎn)另外類型的零件的時(shí)候 , 他們也必須改變?cè)瓉?lái)的程序。人在FMS 中扮演著小而且重要的角色，但是這個(gè)角色在關(guān)鍵時(shí)候仍然是十分重要的。
在 FMS 的所有控制系統(tǒng)都是由計(jì)算機(jī)提供。 個(gè)別的機(jī)床在 FMS 里面被 CNC 控制。 全部的系統(tǒng)被 DNC 控制。自動(dòng)化物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)就象數(shù)據(jù)收集、系統(tǒng)監(jiān)聽(tīng)、工具控制和交通控制的其他功能一樣,也是用計(jì)算機(jī)來(lái)控制的,人/ 計(jì)算機(jī)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(guó)的莫林公司在 1960 年提出的, 24小時(shí)無(wú)人值守自動(dòng)運(yùn)行 。 這個(gè)24小時(shí)的無(wú)人值守的系統(tǒng)就是真正的 FMS 。但是,由于自動(dòng)化，集成化和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)仍未發(fā)展到可以能夠支撐系統(tǒng), 所以它一開(kāi)始就有很多局限性。 首先FMS 是在支撐系統(tǒng)發(fā)展完善的時(shí)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(xué)里。 然而，在 1970年后期和 1980年早期由于復(fù)雜的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的出現(xiàn)，柔性制造業(yè)發(fā)展迅速的概念。 在美國(guó)柔性制造業(yè)主要使用者在汽車(chē)，卡車(chē)和發(fā)動(dòng)機(jī)的制造業(yè)中。
二、柔性制造業(yè)的原理
在生產(chǎn)制造過(guò)程中制造的生產(chǎn)率和柔性之間總是存在著一定的不協(xié)調(diào)的關(guān)系。 一方面是生產(chǎn)線中有很高的生產(chǎn)率, 但是柔性非常低。另一方面是獨(dú)立的 CNC 雖然生產(chǎn)率低，但是能提供最大的柔性, 但是有能力的機(jī)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(dāng)仍然維持柔性制造的情況下，能夠制造出在保持較高生產(chǎn)率，在以上兩方面總折中的制造系統(tǒng)制造嗎？
生產(chǎn)線能夠以高的生產(chǎn)率生產(chǎn)大量的零件。 這種生產(chǎn)需要采取很多的裝備, 但是可以把這些大量的設(shè)備的相同的部分關(guān)掉。 它的主要缺點(diǎn)就是在任何一個(gè)部份中，哪怕甚至十分小的設(shè)計(jì)的變化也能夠引起整個(gè)的生產(chǎn)線的停工或者是重新再配置。 這樣的生產(chǎn)線最主要的弱點(diǎn)就是在沒(méi)有寶貴的時(shí)間進(jìn)行重新配置的情況下，不能夠生產(chǎn)制造同一部機(jī)械的各個(gè)不同的部份的零件。
傳統(tǒng)地CNC機(jī)床已經(jīng)開(kāi)始用來(lái)生產(chǎn)那些在設(shè)計(jì)中微不足道的各種不同的的部份零件。因?yàn)檫@些設(shè)備可能被很快地就被重新調(diào)整、規(guī)劃，以適應(yīng)較小的或是甚至更主要的設(shè)計(jì)的改變 , 所以這些機(jī)床對(duì)這一個(gè)目的是十分理想的。 但是，這些機(jī)車(chē)設(shè)備不能夠獨(dú)立地或以較高的生產(chǎn)率來(lái)生產(chǎn)體積大零件。
FMS能夠生產(chǎn)體積大的和生產(chǎn)率高而優(yōu)越于獨(dú)立的CNC機(jī)床。 雖然這些機(jī)床和柔性十分不相配，但是它們也是閉合的。對(duì)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(xiàn)在的生產(chǎn)制造形式下，能夠以很高的生產(chǎn)率、很大的柔性，為了生產(chǎn)另外的零件或產(chǎn)品快速地重新配置生產(chǎn)設(shè)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(chǎn)者帶來(lái)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(shí)制造不同的零件
? 減少裝備時(shí)間和調(diào)試時(shí)間
? 高效率地應(yīng)用機(jī)床
? 減少直接的和間接的勞動(dòng)成本
? 能夠?qū)Σ煌牟牧线M(jìn)行識(shí)別處理
? 如果一部機(jī)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(gè)部分來(lái)組成:
? 機(jī)床工具
? 控制系統(tǒng)
? 材料處理系統(tǒng)
? 操作人員
1.機(jī)床工具
一個(gè)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(jī)床工具,它們是自動(dòng)化或用手操作的，用工具工作。這些機(jī)床包括車(chē)床，磨床，鉆床 , 鋸床, 等。
在 FMS 中所使用的機(jī)床的類型實(shí)際上是靠這些機(jī)床各自的用途來(lái)設(shè)定的，一些 FMS 需要被設(shè)計(jì)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(jī)床的操作計(jì)劃都是必須的。 一個(gè)這樣的系統(tǒng)就是一個(gè)能夠很好提供服務(wù)的系統(tǒng)。
在一個(gè)車(chē)間的配置設(shè)定中,真實(shí)的請(qǐng)求不能被及時(shí)地識(shí)別任何其他的設(shè)定，或一定必然要有很高的可靠性、可能性, 機(jī)器系統(tǒng)會(huì)至少能夠包含標(biāo)準(zhǔn)的制造業(yè)的操作。這樣的系統(tǒng)就是一個(gè)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(yùn)儲(chǔ)和分配
? 控制和監(jiān)聽(tīng)工作流程
? 控制加工過(guò)程
? 系統(tǒng)/工具控制/監(jiān)聽(tīng)
在FMS的控制系統(tǒng)中運(yùn)行的計(jì)算機(jī)控制區(qū)域能夠?qū)θ魏我粋€(gè)FMS的部分的所有的活動(dòng)進(jìn)行控制和檢測(cè)。FMS 控制軟件是相當(dāng)復(fù)雜和煩瑣的，因?yàn)樗仨毻瑫r(shí)地執(zhí)行許多不同的任務(wù)。不管曾經(jīng)在這一區(qū)域中實(shí)行的什么樣的研究,都沒(méi)有和FMS軟件一樣的設(shè)計(jì)方案功能和結(jié)構(gòu)。
調(diào)度程序功能包括計(jì)劃該如何生成FMS的命令通用的容量,考慮機(jī)床工具的現(xiàn)在工作狀態(tài)，工作進(jìn)程,工作工具,工作夾具,等等。 行程能夠自動(dòng)地安排，也可能在一個(gè)操作員的協(xié)助下進(jìn)行工作。 也有很多FMS的控制系統(tǒng)是聯(lián)合自動(dòng)機(jī)械和手工操作員操作的。發(fā)送功能包括實(shí)行程序調(diào)度和協(xié)調(diào)車(chē)間內(nèi)各部分的動(dòng)作，也就是說(shuō) , 能夠決定何時(shí)何地傳送一個(gè)貨盤(pán), 什么時(shí)候該開(kāi)始在在加工中心中處理, 等等。
監(jiān)視器的功能與監(jiān)聽(tīng)工作進(jìn)展 , 機(jī)器狀態(tài) , 警報(bào)信息等等, 有關(guān)系,而且能夠給調(diào)度進(jìn)程和發(fā)送者提供輸入所產(chǎn)生各種不同的制造報(bào)告和警報(bào)信息。系統(tǒng)里面處理部份原料的運(yùn)輸由一個(gè)傳送控制模塊來(lái)管理。 用多點(diǎn)控制的運(yùn)輸工具由一個(gè) AGV 系統(tǒng)控制,控制邏輯就變的相當(dāng)?shù)貜?fù)雜，并成為FMS控制軟件的一個(gè)十分重要的部份。當(dāng)在載入?yún)^(qū)域的部分為它收集做好準(zhǔn)備時(shí)， 在一個(gè)終端機(jī)中的一個(gè)裝載/ 卸載模塊能夠在載入?yún)^(qū)域分別告知操作者進(jìn)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(gè)儲(chǔ)存控制模塊能夠中保留一個(gè)部份被儲(chǔ)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(guān)工具的賬戶數(shù)據(jù)的并保持工具在FMS中的真實(shí)的位置。工具管理模塊能夠管理遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過(guò)正常的數(shù)目，而且此外，模塊還能控制工具的準(zhǔn)備和流程。 DNC 功能是在生產(chǎn)車(chē)間中為FMS控制程序和工作機(jī)床和各種裝置之間提供接口技術(shù)。對(duì) FMS來(lái)說(shuō)， 生產(chǎn)車(chē)間的裝備中DNC功能和作用是很重要的; 一個(gè)功能齊全的DNC通過(guò)通信的條款能夠控制在遠(yuǎn)處的機(jī)械的請(qǐng)求。關(guān)于以前的DNC 討論的片段)
事實(shí)上有很多機(jī)器工具的制造商已經(jīng)發(fā)展了專有的通信條款， 這些條款是很復(fù)雜的，因?yàn)樵贔MS中包含中很多設(shè)備的的發(fā)展和集成。 除此之外，那些多設(shè)備的物理的集成實(shí)際上是十分困難的；舉例來(lái)說(shuō)，在托盤(pán)中各種各樣的裝載/ 卸載的機(jī)械裝置都是應(yīng)用很復(fù)雜的機(jī)械工具，它們來(lái)自各種不同的生產(chǎn)廠商。因此，僅僅可取的方法就是從主要的機(jī)械工具制造商中購(gòu)買(mǎi)一個(gè)比較接近用具的關(guān)鍵系統(tǒng)，工具購(gòu)買(mǎi)實(shí)現(xiàn) FMS 的唯一適當(dāng)?shù)姆绞揭?gòu)買(mǎi)來(lái)自主要的工作母機(jī)制造業(yè)者之一的一個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)必須是可靠的和能很好地進(jìn)行測(cè)試，并且應(yīng)該由多個(gè)廠商負(fù)責(zé)幫助這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行故障的處理。
3.物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)
自動(dòng)化的物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)的是一個(gè)的能夠協(xié)助獨(dú)立的 CNC 機(jī)床形成一組，并加入到全面的 FMS 之內(nèi)的基本的成分。系統(tǒng)必須能讓那些安裝在托盤(pán)上的工件從一個(gè)工作站移動(dòng)到另外一個(gè)工作站上。當(dāng)工件等待著去一個(gè)指定的工作站被處理的時(shí)候，這個(gè)系統(tǒng)必須盡可能地給它提供適當(dāng)?shù)奈恢谩?
物料運(yùn)儲(chǔ)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(gè)運(yùn)輸?shù)较乱粋€(gè)工作站上的零件。它還必須能夠適應(yīng)計(jì)算機(jī)的控制，并且完全地與柔性制造系統(tǒng)中的其他的成分相容。最后， 在FMS中物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)必須能夠承受車(chē)間的嚴(yán)格環(huán)境。 一些 FMSs 配置的自動(dòng)化引導(dǎo)小車(chē)(AGVs)，如物料運(yùn)儲(chǔ)就是一個(gè)重要的方法。
在FMS中自動(dòng)儲(chǔ)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(wú)人操縱的情況下正常地運(yùn)行，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。在白天班將那些未加工的零件固定在貨盤(pán)中，載入系統(tǒng)并且儲(chǔ)存的AS/RS中，等待著機(jī)器可能的需要時(shí)的命令。當(dāng)工序完成的時(shí)候, 運(yùn)輸機(jī)就把零件運(yùn)回到AS/RS，在AS/RS里等待下一個(gè)工序或者被從 FMS 被卸載，F(xiàn)MSs 的完全無(wú)人值守的操作非常少見(jiàn)的；在大部份的情形下一或較多的操作員將會(huì)總是不在長(zhǎng)場(chǎng)的, 他們很少在重要的情形下干涉系統(tǒng)，(這個(gè)被計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)正常地自動(dòng)地工作 ) ，但是系統(tǒng)能夠糾正那些較小的錯(cuò)誤，并且能讓系統(tǒng)高的效率運(yùn)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(guò)程中人的參與次數(shù),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(tīng),控制,和維護(hù)系統(tǒng)。
2.3.4 制造控制階層的性質(zhì)
當(dāng)描述和討論制造控制和在先進(jìn)制造系統(tǒng)自動(dòng)化工廠中應(yīng)用 FMS 和 CIM( 計(jì)算機(jī)整合的制造業(yè) ) 技術(shù)的時(shí)候，它對(duì)于安排許多計(jì)劃和在透視階層的控制活動(dòng)是很方便的,全部的策略計(jì)劃在頂部，和制造程序的操作控制在底部。
那兩個(gè)最重要的組織，NBS( 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局 )現(xiàn)在被叫做NIST( 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)的學(xué)會(huì) ) ，美國(guó)的(NBS模型) 和 ISO( 國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)化組織 ),提議為先進(jìn)的制造系統(tǒng)的控制水平的定義了一個(gè)國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)( ISO- 模型 )。 NBS模型識(shí)別五個(gè)層次，即工廠層，車(chē)間層，單元層、工作站和設(shè)備層。 ISO- 模型增加了一層，在它的模型中包括六個(gè)層次，即企業(yè)，工廠層/制造廠，部分層/區(qū)域，車(chē)間層，工作站，設(shè)備層。這些階層的模型在計(jì)劃和執(zhí)行計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)中主要地被當(dāng)作叁考的框架使用，但是他們也是可適用于討論生產(chǎn)計(jì)劃和大概的控制活動(dòng)。
這對(duì)討論制造業(yè)的控制水平的定義是有關(guān)系的，因?yàn)樵谖膶W(xué)和商業(yè)產(chǎn)品的描述中常常會(huì)用到一些自動(dòng)化工廠的專業(yè)術(shù)語(yǔ)。不同的級(jí)的典型的工作和職務(wù)在如下列各項(xiàng):
1)企業(yè)控制包括全部的企業(yè)的戰(zhàn)略計(jì)劃。 這是產(chǎn)品的需求計(jì)劃，市場(chǎng)策略 , 和區(qū)分企業(yè)內(nèi)部的各分區(qū)的工作。 制造業(yè)控制被運(yùn)用在企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，就是負(fù)責(zé)的完成企業(yè)的使命; 這些年來(lái)規(guī)劃的水平在應(yīng)用中得到了衡量，并沒(méi)有常常發(fā)生變化。
2)設(shè)備控制負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)企業(yè)策略。 它在制造設(shè)備控制和運(yùn)行方面有這樣的功能例如加工制造和產(chǎn)品工程學(xué)，數(shù)據(jù)管理和其他的長(zhǎng)期活動(dòng)。
3)區(qū)域控制負(fù)責(zé)在車(chē)間內(nèi)的資源配置和制造的協(xié)調(diào)。 這一個(gè)典型的操作控制水平能夠在好幾個(gè)天或數(shù)個(gè)星期維持同一個(gè)狀態(tài)。 這一個(gè)層也經(jīng)常被稱為命" 車(chē)間層 " ，“車(chē)間控制層”術(shù)語(yǔ)包括區(qū)域控制和下一層的控制，在美國(guó)的著作中，車(chē)間控制經(jīng)常被稱為 "制造活動(dòng)控制 ",在 柔性制造系統(tǒng)中FMS控制軟件將會(huì)對(duì)區(qū)域?qū)嵭锌刂啤?
4)單元控制負(fù)責(zé)在制造單元里工作站間的作業(yè)調(diào)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(gè)別的工作站 , 對(duì)工作和工作站的工作情況的監(jiān)聽(tīng)。
5)工作站控制負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)工作站上被實(shí)行運(yùn)行分配到工作站的一個(gè)工作,這一個(gè)功能操作可以在幾秒到幾小時(shí)的時(shí)間內(nèi)完成
6)設(shè)備層是在一部機(jī)器上執(zhí)行具體的工作。 在一個(gè)工作機(jī)床上，這一層的特點(diǎn)是局部地的控制機(jī)床的主軸速度 , 冷卻等等。
附錄2外文文獻(xiàn)
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 series 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 handing 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 tool 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, 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 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 integrated 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 automated 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 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
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