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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
文 獻(xiàn) 綜 述
浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 文獻(xiàn)綜述
?成組夾具概述
1 前言
隨著社會(huì)的發(fā)展，人類(lèi)的進(jìn)步，人們對(duì)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(jiǎn)單的產(chǎn)品已經(jīng)難以再滿(mǎn)足人們的需求。而且在企業(yè)、工廠的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，需要的工具也不斷精細(xì)化與多樣化，給制造業(yè)帶來(lái)了新的難題。個(gè)性化的社會(huì)導(dǎo)致了制造產(chǎn)品大批量越來(lái)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(duì)傳統(tǒng)的機(jī)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(shí)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(lái)的矛盾。它是將多種零件按其工藝的相似性分類(lèi)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(jì)效益，成組夾具便應(yīng)運(yùn)而生[2]。
成組夾具是按成組技術(shù)的原理，在零件分類(lèi)成組的基礎(chǔ)上，針對(duì)若干相似零件的相似加工工序而設(shè)計(jì)制造的夾具。它的優(yōu)點(diǎn)是，不僅具有專(zhuān)用夾具的特點(diǎn)，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(kuò)大機(jī)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(dòng)強(qiáng)度，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，提高勞動(dòng)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(kāi)拓成組技術(shù)新的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，成組夾具將是我國(guó)機(jī)械工業(yè)今后夾具發(fā)展的一個(gè)主要方面。
成組夾具應(yīng)用實(shí)例和核算出的經(jīng)濟(jì)效果，充分地說(shuō)明成組夾具有如下綜合經(jīng)濟(jì)性：（1）降低夾具設(shè)計(jì)制造費(fèi)用；（2）明顯縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，充分利用夾具的使用壽命；（3）提高加工效率，促進(jìn)企業(yè)的技術(shù)改造；（4）促進(jìn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(jì)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
2.1 國(guó)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(diǎn)，把中、小批生產(chǎn)中的設(shè)計(jì)制造和管理等方面作為一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)整體，統(tǒng)一協(xié)調(diào)生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)方面，全面實(shí)施成組技術(shù)以提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。
（1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面。由于用成組技術(shù)指導(dǎo)設(shè)計(jì)，賦予各類(lèi)零件以更大的相似類(lèi)，這就為在制造管理方面實(shí)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(jì)合理化和標(biāo)準(zhǔn)化工作將為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)奠定良好的基礎(chǔ)；為設(shè)計(jì)信息最大程度地重復(fù)使用，加快設(shè)計(jì)速度，節(jié)約時(shí)間作出貢獻(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)設(shè)計(jì)一種新產(chǎn)品時(shí)，往往有3/4以上的零件設(shè)計(jì)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(jì)的零件，這不僅可免除設(shè)計(jì)人員的重復(fù)性勞動(dòng)，也可以減少工藝準(zhǔn)備工作和降低制造費(fèi)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(kāi)始是用于成組工序，即把加工方法、安裝方式和機(jī)床調(diào)整相近的零件歸結(jié)為零件組，設(shè)計(jì)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(jī)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(jì)劃，就可以大大減少由于零件品種更換所需要的機(jī)床調(diào)整時(shí)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(jì)出應(yīng)用于成組工序的公用夾具，只要進(jìn)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(lèi)形成加工族，加工同一加工族有其相應(yīng)的一組機(jī)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(jì)算機(jī)輔助管理系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)之一。這是因?yàn)檫\(yùn)用成組技術(shù)基本原理將大量信息分類(lèi)成組，并使之規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)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(kù)，可大量壓縮信息的儲(chǔ)存量；由于不再是分別針對(duì)一個(gè)工程問(wèn)題和任務(wù)設(shè)計(jì)程序，可使程序設(shè)計(jì)優(yōu)化[5]。
2.1.2 發(fā)展現(xiàn)狀
成組技術(shù)從20世紀(jì)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(mén)綜合性的生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)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(guó)早在20世紀(jì)60年代初就在紡織機(jī)械、飛機(jī)、機(jī)床及工程機(jī)械等機(jī)械制造業(yè)中推廣應(yīng)用成組技術(shù)，并初見(jiàn)成效。因此，成組技術(shù)受到國(guó)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(kāi)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(jī)械部設(shè)計(jì)研究院負(fù)責(zé)組織研制的全國(guó)機(jī)械零件分類(lèi)編碼系統(tǒng)JLBM I，它將對(duì)我國(guó)推廣應(yīng)用成組技術(shù)起到積極推進(jìn)作用。我國(guó)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(lèi)編碼系統(tǒng)、零件分類(lèi)成組方法和計(jì)算機(jī)輔助編碼、分類(lèi)、工藝設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理的軟件系統(tǒng)等方面都開(kāi)展了許多研究工作，并取得了不少成果。可以相信，隨著應(yīng)用推廣和科研工作的持續(xù)開(kāi)展，成組技術(shù)對(duì)提高我國(guó)機(jī)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(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r
成組工藝作為一種先進(jìn)的工藝方法和生產(chǎn)準(zhǔn)備方法，先后在蘇聯(lián)、民德、捷克、波蘭以及英國(guó)、法國(guó)、日本等國(guó)已經(jīng)逐步得到了應(yīng)用，并獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。由于它能縮短單件、小批生產(chǎn)的準(zhǔn)備時(shí)間，擴(kuò)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(jī)床工業(yè)具有多品種、小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，因而近年來(lái)在國(guó)外有不少機(jī)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(jī)床制造部門(mén)也引進(jìn)了成組工藝技術(shù)[7]。據(jù)介紹，該公司從引進(jìn)成組工藝到過(guò)渡為新的管理系統(tǒng)只用了半年時(shí)間。他們引進(jìn)成組工藝分為兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段主要是進(jìn)行零件的編碼和分類(lèi)，確定機(jī)床布局，按類(lèi)似零件設(shè)置成組生產(chǎn)線(xiàn)，以改進(jìn)加工技術(shù)，縮短加工時(shí)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(jì)部門(mén)推廣和應(yīng)用成組工藝。通過(guò)有效地利用現(xiàn)有圖紙及標(biāo)準(zhǔn)化以減少圖紙數(shù)量及設(shè)計(jì)工時(shí)。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(kuò)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(zhuān)用機(jī)床以及數(shù)控機(jī)床等高效率的設(shè)備創(chuàng)造條件。
英國(guó)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?，F(xiàn)在埃奇維克廠有26個(gè)成組加工工段。在馬肯當(dāng)一萊恩廠有18個(gè)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(jī)床零件的90%以上。其余零件則在非成組加工線(xiàn)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(lái)的12~18個(gè)月減為平均6個(gè)月；其次是減少庫(kù)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(diǎn)出發(fā)，發(fā)展了小批、中批及大批生產(chǎn)用的自動(dòng)化車(chē)床[8]。
隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，今后成組工藝的采用將會(huì)更加廣泛。
3 成組夾具設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)
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(jì)效率成為需要重點(diǎn)解決的問(wèn)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(zhǔn)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(shí)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(shí)行成組技術(shù)的需要，是實(shí)現(xiàn)成組加工的重要手段和工具，而成組加工是實(shí)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(jì)正朝著多功能、模塊化、高精度、高剛性、高強(qiáng)度、通用化、快速化和自動(dòng)化的方向發(fā)展[11]。
4 設(shè)計(jì)成組夾具應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題
（1）成組夾具在設(shè)計(jì)上比可調(diào)整夾具更具有針對(duì)性。成組夾具的設(shè)計(jì)對(duì)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(jì)效果。所以成組夾具的設(shè)計(jì)更依賴(lài)于零件的分類(lèi)方法[12]。
（2）將同類(lèi)零件集中起來(lái)進(jìn)行全面分析，然后合理分組，按組分別設(shè)計(jì)是成組夾具設(shè)計(jì)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(jì)的成組夾具對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品有一定的適應(yīng)性和通用性，并對(duì)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(jì)的出發(fā)點(diǎn)是實(shí)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(gè)零件時(shí)，“機(jī)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(yǔ)
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)整體水平的不斷進(jìn)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(jī)械加工中的運(yùn)用取得了良好的實(shí)踐效果。不但實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)機(jī)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(guò)程中與工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造等多種現(xiàn)代信息技術(shù)的融合運(yùn)用，逐漸形成了一門(mén)較為獨(dú)立的生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)，推動(dòng)了我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的不斷進(jìn)步。因此工作人員在成組夾具技術(shù)的運(yùn)用過(guò)程中應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行合理的分析與研究，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)機(jī)械加工實(shí)踐來(lái)促進(jìn)我國(guó)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(chē)床、銑床、鉆床磨床上得到推廣應(yīng)用。開(kāi)展成組夾具的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，節(jié)約成本，提高經(jīng)濟(jì)效益起到了積極作用，對(duì)我國(guó)工業(yè)發(fā)展將起到良好的推動(dòng)作用[16]。
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