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畢業(yè)設(shè)計(論文)
文 獻 綜 述
浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 文獻綜述
?成組夾具概述
1 前言
隨著社會的發(fā)展,人類的進步,人們對于日常生活、工作中的物資需求呈現(xiàn)出了極大的多樣化與復(fù)雜化。傳統(tǒng)的簡單的產(chǎn)品已經(jīng)難以再滿足人們的需求。而且在企業(yè)、工廠的運營過程中,需要的工具也不斷精細化與多樣化,給制造業(yè)帶來了新的難題。個性化的社會導(dǎo)致了制造產(chǎn)品大批量越來越少,更多的是需求多品種少批量,這種單件小值的生產(chǎn)模式是對傳統(tǒng)的機械加工產(chǎn)業(yè)模式的挑戰(zhàn)[1]。為此,制造技術(shù)的研究者提出了成組技術(shù)的科學(xué)理論及實現(xiàn)方法,從根本上解決了生產(chǎn)由于品種多、產(chǎn)量少帶來的矛盾。它是將多種零件按其工藝的相似性分類成組,以形成零件族,即把同一零件族中零件分散的小生產(chǎn)量匯聚成較大的成組生產(chǎn)量,從而使小批量生產(chǎn)能獲得接近于大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟效益,成組夾具便應(yīng)運而生[2]。
成組夾具是按成組技術(shù)的原理,在零件分類成組的基礎(chǔ)上,針對若干相似零件的相似加工工序而設(shè)計制造的夾具。它的優(yōu)點是,不僅具有專用夾具的特點,而且還很容易適應(yīng)外觀特征在一定范圍內(nèi)變化的零件加工。成組夾具的應(yīng)用可以擴大機床的使用范圍,提高生產(chǎn)效率和零件的加工質(zhì)量,也能夠降低工人的勞動強度,縮短生產(chǎn)準備周期,提高勞動生產(chǎn)率[3]。而且隨著成組夾具的應(yīng)用和發(fā)展,必將加速開拓成組技術(shù)新的應(yīng)用領(lǐng)域。因此,成組夾具將是我國機械工業(yè)今后夾具發(fā)展的一個主要方面。
成組夾具應(yīng)用實例和核算出的經(jīng)濟效果,充分地說明成組夾具有如下綜合經(jīng)濟性:(1)降低夾具設(shè)計制造費用;(2)明顯縮短了生產(chǎn)準備周期,充分利用夾具的使用壽命;(3)提高加工效率,促進企業(yè)的技術(shù)改造;(4)促進企業(yè)標準化工作,有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量;(5)顯著地降低了夾具原材料消耗[4]。
2 成組夾具設(shè)計的國內(nèi)外現(xiàn)狀
2.1 國內(nèi)成組技術(shù)應(yīng)用及現(xiàn)狀
2.1.1 成組技術(shù)的應(yīng)用
目前發(fā)展的成組技術(shù)是應(yīng)用系統(tǒng)工程學(xué)的觀點,把中、小批生產(chǎn)中的設(shè)計制造和管理等方面作為一個生產(chǎn)系統(tǒng)整體,統(tǒng)一協(xié)調(diào)生產(chǎn)活動的各個方面,全面實施成組技術(shù)以提高綜合經(jīng)濟效益。
(1)產(chǎn)品設(shè)計方面。由于用成組技術(shù)指導(dǎo)設(shè)計,賦予各類零件以更大的相似類,這就為在制造管理方面實施成組技術(shù)奠定了良好的基礎(chǔ),使之取得更好的效果。以成組技術(shù)為指導(dǎo)的設(shè)計合理化和標準化工作將為實現(xiàn)計算機輔助設(shè)計(CAD)奠定良好的基礎(chǔ);為設(shè)計信息最大程度地重復(fù)使用,加快設(shè)計速度,節(jié)約時間作出貢獻。據(jù)統(tǒng)計,當(dāng)設(shè)計一種新產(chǎn)品時,往往有3/4以上的零件設(shè)計可參考借鑒或直接引用原有的產(chǎn)品圖紙,從而減少新設(shè)計的零件,這不僅可免除設(shè)計人員的重復(fù)性勞動,也可以減少工藝準備工作和降低制造費用。
(2)制造工藝方面。成組技術(shù)在制造工藝方面最先得到廣泛應(yīng)用。開始是用于成組工序,即把加工方法、安裝方式和機床調(diào)整相近的零件歸結(jié)為零件組,設(shè)計出適用于全組零件加工的成組工序。成組工序允許采用同一設(shè)備和工藝裝置,以及相同或相近的機床調(diào)整加工全組零件,這樣,只要能按零件組安排生產(chǎn)調(diào)度計劃,就可以大大減少由于零件品種更換所需要的機床調(diào)整時間。此外,由于零件組內(nèi)諸零件的安裝方式和尺寸相近,可設(shè)計出應(yīng)用于成組工序的公用夾具,只要進行少量的調(diào)整或更換某些零件,公用夾具就可適用于全組零件的工序安裝。
(3)生產(chǎn)組織管理方面。成組加工要求將零件按工藝相似性分類形成加工族,加工同一加工族有其相應(yīng)的一組機床設(shè)備。因此,很自然成組生產(chǎn)系統(tǒng)要求按模塊化原理組織生產(chǎn),即采取成組生產(chǎn)單元的生產(chǎn)組織形式。成組技術(shù)是計算機輔助管理系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)之一。這是因為運用成組技術(shù)基本原理將大量信息分類成組,并使之規(guī)格化、標準化,這將有助于建立結(jié)構(gòu)合理的生產(chǎn)系統(tǒng)公用數(shù)據(jù)庫,可大量壓縮信息的儲存量;由于不再是分別針對一個工程問題和任務(wù)設(shè)計程序,可使程序設(shè)計優(yōu)化[5]。
2.1.2 發(fā)展現(xiàn)狀
成組技術(shù)從20世紀50年代提出到如今已經(jīng)歷了近50年的發(fā)展和應(yīng)用。成組技術(shù)作為一門綜合性的生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)是計算機輔助設(shè)計、計算機輔助工藝過程設(shè)計、計算機輔助制造(CAM)和柔性制造系統(tǒng)等方面的技術(shù)基礎(chǔ)。我國早在20世紀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(yīng)用成組技術(shù),并初見成效。因此,成組技術(shù)受到國家有關(guān)部、局和工廠企業(yè),研究所及高等院校的重視。目前,正積極開展這一方面的科學(xué)研究、人材培訓(xùn)和推廣應(yīng)用等工作。原機械部設(shè)計研究院負責(zé)組織研制的全國機械零件分類編碼系統(tǒng)JLBM I,它將對我國推廣應(yīng)用成組技術(shù)起到積極推進作用。我國不少高等工業(yè)院校結(jié)合教學(xué)和科研工作,在成組技術(shù)基本理論及其應(yīng)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(shè)計、零件設(shè)計、生產(chǎn)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(yīng)用推廣和科研工作的持續(xù)開展,成組技術(shù)對提高我國機械工業(yè)的制造技術(shù)和生產(chǎn)管理水平將日益發(fā)揮其重要的作用[6]。
2.2 成組工藝在國外的發(fā)展?fàn)顩r
成組工藝作為一種先進的工藝方法和生產(chǎn)準備方法,先后在蘇聯(lián)、民德、捷克、波蘭以及英國、法國、日本等國已經(jīng)逐步得到了應(yīng)用,并獲得了良好的經(jīng)濟效果。由于它能縮短單件、小批生產(chǎn)的準備時間,擴大加工批量,提高生產(chǎn)效率,為適應(yīng)多品種生產(chǎn)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。機床工業(yè)具有多品種、小批量生產(chǎn)的特點,因而近年來在國外有不少機床制造廠家先后也采用了成組工藝技術(shù)。如日本三菱公司的機床制造部門也引進了成組工藝技術(shù)[7]。據(jù)介紹,該公司從引進成組工藝到過渡為新的管理系統(tǒng)只用了半年時間。他們引進成組工藝分為兩個階段進行。第一階段主要是進行零件的編碼和分類,確定機床布局,按類似零件設(shè)置成組生產(chǎn)線,以改進加工技術(shù),縮短加工時間,并為在新的生產(chǎn)管理系統(tǒng)中采用電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)創(chuàng)造條件。第二階段的任務(wù)著重在設(shè)計部門推廣和應(yīng)用成組工藝。通過有效地利用現(xiàn)有圖紙及標準化以減少圖紙數(shù)量及設(shè)計工時。依靠反復(fù)使用質(zhì)量穩(wěn)定而有效的零件圖紙,保證產(chǎn)品質(zhì)量,擴大加工批量,從而降低成本,縮短生產(chǎn)周期,并為采用成組夾具、專用機床以及數(shù)控機床等高效率的設(shè)備創(chuàng)造條件。
英國赫伯特(Herbert) 公司的埃奇維克 (Edgwick)和馬肯當(dāng)一萊恩(Mackadown Lane)工廠也成功地應(yīng)用了成組工藝。現(xiàn)在埃奇維克廠有26個成組加工工段。在馬肯當(dāng)一萊恩廠有18個成組加工工段。這些工段所加工的零件相當(dāng)于赫伯特公司制造的機床零件的90%以上。其余零件則在非成組加工線上加工。該公司采用成組工藝后,使新產(chǎn)品的生產(chǎn)周期由原來的12~18個月減為平均6個月;其次是減少庫存和再制品數(shù)量。據(jù)該公司介紹,采用成組工藝后,生產(chǎn)效率可提高60%。另外該公司還特別從成組加工的觀點出發(fā),發(fā)展了小批、中批及大批生產(chǎn)用的自動化車床[8]。
隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展,進一步提高勞動生產(chǎn)率,今后成組工藝的采用將會更加廣泛。
3 成組夾具設(shè)計的發(fā)展趨勢
成組夾具由于能夠利用加工零件工藝上的相似性,并且適應(yīng)工件特征在一定范圍內(nèi)的變化而得到推廣和應(yīng)用,如何提高成組夾具設(shè)計效率成為需要重點解決的問題之一[9]。
組合夾具與成組夾具都適用于中小批生產(chǎn)和新產(chǎn)品試制,任何事物都不是十全十美的,組合夾具可多次重復(fù)使用,縮短生產(chǎn)準備周期,但制造成本高,組裝后笨重復(fù)雜,剛性差,積累誤差大,而成組夾具可克服組合夾具的不足,組裝調(diào)整時間短,生產(chǎn)和技術(shù)管理較方便。采用成組夾具是企業(yè)全面實行成組技術(shù)的需要,是實現(xiàn)成組加工的重要手段和工具,而成組加工是實施成組技術(shù)的重要領(lǐng)域和必要的環(huán)節(jié)[10]。夾具設(shè)計正朝著多功能、模塊化、高精度、高剛性、高強度、通用化、快速化和自動化的方向發(fā)展[11]。
4 設(shè)計成組夾具應(yīng)注意的幾個問題
(1)成組夾具在設(shè)計上比可調(diào)整夾具更具有針對性。成組夾具的設(shè)計對象必須是一組形狀相似、工序內(nèi)容相似、定位夾緊方式相似的零件,只有這樣成組夾具才能取得良好的技術(shù)經(jīng)濟效果。所以成組夾具的設(shè)計更依賴于零件的分類方法[12]。
(2)將同類零件集中起來進行全面分析,然后合理分組,按組分別設(shè)計是成組夾具設(shè)計的重要方法。它不但有利于提高夾具的“ 三化” 程度,而且使所設(shè)計的成組夾具對現(xiàn)有產(chǎn)品有一定的適應(yīng)性和通用性,并對新產(chǎn)品的發(fā)展具有良好的繼承性[13]。
(3)成組夾具設(shè)計的出發(fā)點是實現(xiàn)合理化控制,所謂合理化是指一套成組夾具不但可以加工多種零件,而且一種零件加工完畢要更換同組中另一個零件時,“機床一夾具一刀具” 系統(tǒng)只要作稍微調(diào)整即可[14]。
5 結(jié)束語
隨著我國國民經(jīng)濟整體水平的不斷進步和制造業(yè)發(fā)展速度的不斷加快,成組夾具技術(shù)在機械加工中的運用取得了良好的實踐效果。不但實現(xiàn)了傳統(tǒng)機械加工的便利性,提高了生產(chǎn)效率,而且成組夾具技術(shù)在發(fā)展的過程中與工藝過程設(shè)計、計算機輔助制造等多種現(xiàn)代信息技術(shù)的融合運用,逐漸形成了一門較為獨立的生產(chǎn)技術(shù)科學(xué),推動了我國機械制造業(yè)的不斷進步。因此工作人員在成組夾具技術(shù)的運用過程中應(yīng)當(dāng)對其進行合理的分析與研究,并在此基礎(chǔ)上通過機械加工實踐來促進我國成組夾具技術(shù)應(yīng)用水平的持續(xù)提升[15]。
目前,成組夾具在車床、銑床、鉆床磨床上得到推廣應(yīng)用。開展成組夾具的設(shè)計和應(yīng)用,對保證產(chǎn)品質(zhì)量,縮短生產(chǎn)準備周期,節(jié)約成本,提高經(jīng)濟效益起到了積極作用,對我國工業(yè)發(fā)展將起到良好的推動作用[16]。
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