【正文】 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 國內(nèi) 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。標(biāo)準化 就是 機床夾具的標(biāo)準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標(biāo)準： GB/T2148~T2259－ 91 以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準等。機床夾具的標(biāo)準化， 有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。 精密化 就是隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。 精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達 177。， 用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定 心精度為 5μm。 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高 5 倍左右， 在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉(zhuǎn)速為 9000r/min 的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動線配置相應(yīng)的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機 床的效率。 國外研究現(xiàn)狀 從國際上看俄國、德國和美國是組合夾具的主要生產(chǎn)國。當(dāng)前國際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國內(nèi)訂貨，而通用性強的組合夾具已逐步成熟為國際貿(mào)易中的一個品種。有關(guān)夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計資料，但歐美市場上一套用于加工中心的央具，而組合夾具的大型基礎(chǔ)件尤其昂貴。由于我國在組合夾具技術(shù)上有歷史的積累和性能價格比的優(yōu)勢，隨著我國加入 WTO 和制造業(yè)全球一體化的趨勢，特別是電子商務(wù)的日益發(fā)展，其中蘊藏著很大的商機，具有進一步擴大出口良好 前景。 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類總數(shù)的 85%左右?，F(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， 機床夾具發(fā)展迅速，如圖 所示為 KHFR 伸縮卡爪式卡盤。 數(shù)控機床、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床夾具； (4)能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具； (5)采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率； (6)提高機床夾具的標(biāo)準化程度。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 圖 KHFR 伸縮卡爪式卡盤 可視化技 術(shù) 最近幾年計算機圖形學(xué)的發(fā)展使得三維表現(xiàn)技術(shù)得以形成，這些三維表現(xiàn)技術(shù)使我們能夠再現(xiàn)三維世界中的物體，能夠用三維形體來表示復(fù)雜的信息，這種技術(shù)就是可視化（ Visualization）技術(shù)?？梢暬夹g(shù)使人能夠在三維圖形世界中直接對具有形體的信息進行操作，和計算機直接交流。這種技術(shù)已經(jīng)把人和機器的力量以一種直覺而自然的方式加以統(tǒng)一，這種革命性的變化無疑將極大地提高人們的工作效率?？梢暬夹g(shù)賦予人們一種仿真的、三維的并且具有實時交互的能力，這樣人們可以在三維圖形世界中用以前不可想象的手段來獲取信息或發(fā)揮自己創(chuàng) 造性的思維。機械工程師可以從二維平面圖中得以解放直接進入三維世界，從 而很快得到自己設(shè)計的三維機械零件模型。 課題研究的主要內(nèi)容 1. 查閱殼體零件的相關(guān)資料，了解該零件的結(jié)構(gòu)特性及制造工藝特性。 2． 繪制殼體零件工程圖及三維圖。 3． 繪制殼體零件毛坯圖。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 4． 制定殼體零件機械加工工藝規(guī)程。 5． 繪制殼體零件專用夾具裝配圖及夾具體零件圖。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 2 機械加工工藝規(guī) 程設(shè)計 機械加工工藝規(guī) 程概述 機械加工工藝規(guī) 程的設(shè)計的主要依 據(jù) 制定工藝規(guī)程的原則是：在一定的生產(chǎn)條件下，以近可能少的勞動消耗和最少的費用損失，按計劃規(guī)定的速度，可靠的加工出符合圖紙和設(shè)計要求的零件。 機械加工工藝過程的設(shè)計主要依靠產(chǎn)品裝配圖樣和零件圖樣；產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)； 現(xiàn)有生產(chǎn)條件和資料，它包括毛坯的生產(chǎn)條件或協(xié)作關(guān)系、工藝裝備及專用設(shè)備的制造能力、有關(guān)機械加工車間 的設(shè)備和工藝裝備的條件、技術(shù)工人的水平以及各種工藝資料和標(biāo)準等。 確定零件的生產(chǎn)類型 生產(chǎn)類型是企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。一般分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和 單件生產(chǎn)三種 類型。不同的生產(chǎn)類型有不同的機械加工工藝特征?？紤]到該零件形狀特殊，外形中等復(fù)雜，根據(jù)工廠實際調(diào)研結(jié)果，活門殼 體的年生產(chǎn)量為 500 件。同時要考慮生產(chǎn)中的備品與廢品的比例。在進行零件機械加工工藝設(shè)計時，一般使用一年的生產(chǎn)綱領(lǐng)。計算公式如下： )1)(1( ?? ??? QnN () 其中 , Q ：零件產(chǎn)量數(shù) n：比例因子 n =1 ?：備品的百分率 ? =5% ?：廢品的百分率 ? =1% 帶入公式中： N =5001（ 1+5%） （ 1+1%） =5302（件） 年產(chǎn)總量為 5302 件 ，由資料中查出為成批生產(chǎn)。 確定毛 坯的種類和制造方法 毛坯的種類形式（鑄件、鍛件和軋制的各種鋼型）和質(zhì)量對整個加工過程有沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 著重要的意義。它確定了機械加工的質(zhì)量，加工要素，材料的使用，勞動生產(chǎn)率和成本作用；即毛坯的總體狀況決定了機械加工過程的制定。 毛坯的種類和質(zhì)量對機械加工余量的質(zhì)量、材料的節(jié)約、勞動生產(chǎn)率的提高和成本的降低有著重要的作用。毛坯的選擇應(yīng)使毛坯的形狀和尺寸盡量與零件成品相接近，從而可以減少加工余量，提高材料利用率，減少勞動時間和降低成本，而且考慮以下幾個方面： ： 織的要求： ； ； ； 活門殼體零件的材料選用 1Cr17Ni2 不銹鋼，并考慮到其形狀特殊，外形中等復(fù)雜，生產(chǎn)周期屬于周期性成批生產(chǎn)，故零件毛坯采用錘上模鍛件。尺寸和形狀精度要求較高，光潔度要求較高，故應(yīng)采用二級模鍛。 擬定機械加工工藝路線 零件的工藝分析 通過分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖可以得出如下分析結(jié)論： ，該零件為一較復(fù)雜的小型殼體零件，特別是內(nèi)部形狀復(fù)雜，圓環(huán)槽很多，是一個剛度很低的薄壁零件，最小壁厚 僅為 。 ，本零件可以分為四組加工表面，現(xiàn)在分述如下： (1) 以 Φ16 ? mm 為中心的加工表面組。 這組表面包括： M27 外螺紋、 外槽面、相距 24 ? mm的兩平行平面、及 60176。內(nèi)錐面、 M18 內(nèi)螺紋、 ? mm、 Φ18 ? mm、 ? mm、 Φ16 ? mm 各內(nèi)環(huán)槽面。 M27 外螺紋與一帶內(nèi)螺紋的座配合，使一堵頭壓靠在 60176。內(nèi)錐面上起密封作用，這就要求 60176。錐面有較高的位置精度及表面粗糙度。外螺紋因要與帶內(nèi)螺紋的座配合，為防止在高溫下（活門殼體零件最高工作溫度可達 300℃ ）粘連，所以其表面需要鍍銅，鍍層厚度 3～ 5um。 Φ16 ? mm 因要與一襯套互相配合，為一沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 較主要的配合表面，故對其精度及粗糙度要求也較高。其余表面為非配合表面，故尺寸，形狀位置精度及表面及 表面粗糙度都沒做特殊要求。 (2) 以 Φ4 ?? mm 為中心的加工表面組 這組表面包括： M18 外螺紋、 ? mm外環(huán)槽、及 60176。內(nèi)錐面 Φ14 ? mm、 ? mm、 Φ6 ? mm、 Φ4 ?? mm 各內(nèi)環(huán)槽面。 M18外螺紋及 60176。內(nèi)錐面的作用與 上一組加工表面中的 M27 外螺紋及 60176。內(nèi)錐面的作用類似，所以也提出了與之相同的加工要求。 Φ6 ? mm 因也與一襯套相配合，屬于較重要的配合表面，所以其尺寸、形狀位置精度及表面粗糙度也較高。其余表面為非配合表面，故尺寸，形狀位置精度及表面及表面粗糙度只做一般要求。 (3) 以 Φ6 ?? mm 為中心的加工表面組及以 Φ3 ?? mm 為中心的加工表面組 這兩組表面中的一些表面形狀及作用相同。 M18 外螺紋同樣需要鍍銅， 60176。內(nèi)錐面形狀位置精度及表面及表面粗糙度同樣要求較高。Φ10 ? mm 內(nèi)孔面與過濾器相配合，故其尺寸精度及表面粗糙度要求較嚴格。球面 177。 因要與管接頭的內(nèi)圓錐面相接觸，已達到密封作用，所以其形狀精度要求對環(huán)槽 ? mm 的跳動量為 。表面粗糙度為 。 由以上可以看出，該零件的重要加工表面有 以 下幾個： 三個 60176。內(nèi)錐面：形狀位置精度要求對外螺紋的跳動不大于 ；表面粗糙度 。 Φ16 ? mm 內(nèi)孔表面：尺寸精度 IT8；表面粗糙度 。 兩個 Φ10 ? mm 內(nèi)孔表面：尺寸精度 IT8；表面粗糙度 。 177。 球面：形狀位置精度要求對環(huán)槽 ? mm 的跳動量不大于，表面粗糙度 。 確定工藝組合 工序集中與分散的 選擇有如下幾條原則： 從生產(chǎn)批量的觀點看，單件生產(chǎn)的工序越集中越 好，生產(chǎn)批量越小，工序越集中越有利于縮短生產(chǎn)同周期，生產(chǎn)費用也會相對降低；當(dāng)大批量生產(chǎn)工件時，工序分散易于組織流水生產(chǎn)，便于實現(xiàn)自動化。從設(shè)備選擇的觀點看，工序越分沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 散，越能選用生產(chǎn)率高的設(shè)備；而工序集中的工序加工則只能選用通用性較強的設(shè)備。從零件的尺寸和重量上看，尺寸大，重量大的零件，搬遷運輸?shù)染缓芊奖悖虼?，比較適宜采用工序集中進行加工。從加工精度上看，工序分散度愈大，所引起的定位誤差越大，而工序越集中，則各表面的精度及相互位置關(guān)系的精度就越高。 根據(jù)零件及工廠中設(shè)備的具體情況，并綜合考慮上述選用的原則 ，該零件加工工序采用工序集中與分散相結(jié)合的工藝組合方式。 擬定工藝路線 制定工藝路線時，其基本出發(fā)點是保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。為了避免切削力大、切削溫度高、切削粘附性強的不利因素，采用受用絲錐攻螺紋這樣雖然會使成產(chǎn)效率有所降低，但加工質(zhì)量易于保證。磁力探傷檢驗在鍍銅及研磨加工之前進行比較好，因為研磨加工效率低，工人的勞動強度也不打，而且鍍銅及研磨均屬于光整加工，一般不會出現(xiàn)廢品，所以將磁力探傷檢驗安排在這些工序以前進行，可以事先檢查出廢品，避免在廢品上再繼續(xù)這些工序的加工而 造成人力、物力的浪費，有利于降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效益。通過以上分析，結(jié)合殼體技術(shù)要求，擬定加工方案如下： 工序 0： 模鍛 工序 5： 挫毛邊 工序 10： 銑端平面 工序 15： 銑平面 工序 20： 車外圓內(nèi)孔 工序 25： 攻螺紋 M18 工序 30： 鉆孔和車球面 工序 35： 鉆孔和車槽 工序 40： 鉆孔和車度 工序 45： 銑兩側(cè)面 工序 50： 銑螺紋 M18 工序 55： 銑螺紋 M27 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 工序 60： 銑螺紋 M18 工序 65： 打磨銳邊 工序 70： 車錐度 工序 75： 車錐度 工序 80： 打磨銳邊 工序 85： 洗滌 工序 90： 電鍍前檢驗 工序 95： 磁力探傷 工序 100： 鉗工打磨 工序 105： 洗滌 工序 110： 鍍銅 工序 115： 磨孔 Φ16 ? 工序 120： 研磨錐孔 工序 125： 研磨錐孔 工序 130： 研磨錐孔 工序 135： 研磨球面 工序 140： 用潤滑油加壓沖洗殼體 工序 145： 洗滌 工序 150： 研磨后檢驗 劃分加工階段 由于此加工零件為薄壁殼體零件，最小壁厚僅為 ，所以是剛性較差的零件。同時，其主要表面的精度要求又較高，加工余量較大，因此，在加工過長中，有必要劃分就愛共階段，以減少各種因素所引起的零件變形，從而保證加工質(zhì)量，此外，劃分加工階段，還有利于合理使用設(shè)備，即使發(fā)現(xiàn)和處理毛坯缺陷等等。根據(jù)已經(jīng)擬定的工藝路線方案，該零件的加工過程大致可以劃分為如下三個加工階段： (1) 粗加工及半精加工階