小型箱體零件的柔性線加工技術(shù)研究

摘要：本文主要對(duì)柔性生產(chǎn)布置策略的安排過(guò)程進(jìn)行論述，簡(jiǎn)要說(shuō)明了以小型箱體零件作為加工目標(biāo)的混流加工技術(shù)的設(shè)計(jì)流程。根據(jù)該零件的構(gòu)造特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出專門工藝設(shè)備作為混流成線加工流程中應(yīng)用的重要夾具。

關(guān)鍵詞：小型箱體零件；設(shè)計(jì)流程；重要夾具

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品的功能和質(zhì)量有了更高的要求。作為制造企業(yè)，為了自身更好的發(fā)展就必須要不斷的創(chuàng)新技術(shù)，開發(fā)研究新產(chǎn)品，才可以在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中占據(jù)一席之地，取得一定的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。隨著商品類別的不斷增多和商品生命周期的不斷減少，導(dǎo)致制造企業(yè)原先的剛性生產(chǎn)線難以滿足商品生產(chǎn)的需求，因此，加強(qiáng)對(duì)柔性技術(shù)的制造技術(shù)研究是十分必要的。

1、小型箱體零件柔性加工技術(shù)研究的國(guó)際現(xiàn)狀

1967 年，英國(guó)莫林斯公司首次根據(jù)威廉森提出的 FMS 基本概念，研制了“系統(tǒng) 24”。其主要設(shè)備是六臺(tái)模 塊化結(jié)構(gòu)的多工序數(shù)控機(jī)床，目標(biāo)是在無(wú)人看管條件下， 實(shí)現(xiàn)晝夜 24h 連續(xù)加工，但最終由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的困 難而未全部建成。同年，美國(guó)的懷特·森斯特蘭公司建成 Omniline I 系統(tǒng)，它由 8 臺(tái)加工中心和 2 臺(tái)多軸鉆床組 成，工件被裝在托盤上的夾具中，按固定順序以一定節(jié)拍 在各機(jī)床間傳送和進(jìn)行加工。這種柔性自動(dòng)化設(shè)備適于 在少品種、大批量生產(chǎn)中使用，在形式上與傳統(tǒng)的自動(dòng)生 產(chǎn)線相似，所以也叫柔性自動(dòng)線。1976 年，日本發(fā)那科公 司展出了由加工中心和工業(yè)機(jī)器人組成的柔性制造單元 （簡(jiǎn)稱 FMC） 為發(fā)展 FMS 提供了重要的設(shè)備形式。1982 年，該公司建成自動(dòng)化電機(jī)加工車間，由 60 個(gè)柔性制造 單元（包括 50 個(gè)工業(yè)機(jī)器人）和一個(gè)立體倉(cāng)庫(kù)組成。迄今 為止，全世界有大量的柔性制造系統(tǒng)投入了應(yīng)用，國(guó)際上 以柔性制造系統(tǒng)生產(chǎn)的制成品已經(jīng)占到全部制成品生產(chǎn) 的 75%以上，而且比例還在增加。本文以沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)內(nèi)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的典型小箱體 零件作為柔性制造系統(tǒng)的制成品，分析了該類零件結(jié)構(gòu) 特征，設(shè)計(jì)了專用工藝裝備，制定了該類零件的柔性加工 工藝，規(guī)劃了柔性加工生產(chǎn)線的布置方案。本文研究的柔 性制造技術(shù)將作為沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)的智能制造裝備發(fā)展專 項(xiàng)的一項(xiàng)技術(shù)支撐。

2、加工特征分析

小型箱體零件的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)特征是自身的安裝基準(zhǔn)和箱體孔系，也就是小型箱體的安裝底基面、安裝側(cè)基準(zhǔn) 面、前面、直口、軸承安裝孔、軸承安裝孔內(nèi)端面、軸承壓 蓋安裝端面。在數(shù)控機(jī)床典型零件中，箱體零件的加工精 度是很高的。柔性線加工工藝設(shè)計(jì) 通常情況下，小型箱體 類零件的常規(guī)工藝方法是 在臥式加工中心上先加工 基準(zhǔn)，再以基準(zhǔn)裝夾找正銑 鏜完成其他關(guān)鍵結(jié)構(gòu)特征 的加工，主要工序?yàn)椋海?）第 一次裝夾，以小型箱體背面為裝置面，按外輪廓找正，加工小型箱體的安裝底基面和 側(cè)基面；（2）第二次裝夾，以加工完成的小型箱體安裝底 基 面 為 裝 置 面 ，按 加 工 完 成 的 側(cè) 基 面 找 正 ，加 工 前 面 、直 口、軸承安裝孔、軸承安裝孔內(nèi)端面、軸承壓蓋安裝端面。常規(guī)工藝第二次裝夾是以關(guān)鍵特征面 （小型箱體的 安裝底基面和小型箱體的安裝側(cè)基面） 為裝置面和找正基準(zhǔn)的，所以第二次裝夾過(guò)程中產(chǎn)生的誤差必然會(huì)影響 小型箱體的形位精度。為了保證加工精度，需要設(shè)計(jì)在一 次裝夾過(guò)程中完成全部關(guān)鍵特征加工的工藝方法，使得 關(guān)鍵特征之間的形位精度只與加工設(shè)備有關(guān)，而與裝夾 找正過(guò)程無(wú)關(guān)，依靠加工設(shè)備自身的幾何精度來(lái)保證加 工件的形位精度。數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品種類和規(guī)格不同，小型箱體必然是多 種多樣的，對(duì)于混流生產(chǎn)線， 若直接用小型箱體外輪廓作 為生產(chǎn)線上下料機(jī)械手爪的 夾持面和機(jī)床夾具的裝夾 面，就需要配置若干種規(guī)格 尺寸的上下料機(jī)械手爪和液 壓夾具。為了減少生產(chǎn)線的 建設(shè)費(fèi)用，需要設(shè)計(jì)一批與 生產(chǎn)線上下料機(jī)械手爪和機(jī) 床夾具的接口尺寸相同的專 用工藝裝備，作為各種規(guī)格 尺寸小型箱體的隨行夾具。

小型箱體的上面并不是其重要的特征面，并且，其與特征關(guān)鍵面也沒有位置相對(duì)的聯(lián)系，可以在生產(chǎn)線之外進(jìn)行并完成加工任務(wù)。同時(shí)，在該面上加工四個(gè)工藝螺孔，將其作為小型箱體類型零件和隨行夾具相互結(jié)合的共同工藝表面。依據(jù)臥式加工的具體特征以及上下料設(shè)備手爪的特征等，來(lái)對(duì)隨行夾具進(jìn)行合科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。

根據(jù)隨行夾具找正，在臥式加工中心上除去頂面加工的其他所有加工特點(diǎn)。具體的加工流程為：1、粗精銑小型箱體底部基準(zhǔn)面；粗精銑小型箱體側(cè)基準(zhǔn)面。2、粗精銑削前面；粗精鏜削直口；鉆攻前面上的螺紋孔。粗精銑削軸承壓蓋安裝的表面，粗精鏜削軸承孔及其內(nèi)部面；鉆攻軸承壓蓋安裝面上面的螺紋孔。依據(jù)臥式加工中心的主軸功率和伺服電機(jī)、扭矩給速度和功率所用切削刀具選擇削切速度和深度，設(shè)計(jì)出細(xì)致的加工流程圖表格。

柔性生產(chǎn)線生產(chǎn)計(jì)劃當(dāng)中除了要對(duì)設(shè)備進(jìn)行加工之外，還要清洗機(jī)、在線檢測(cè)設(shè)備以及打標(biāo)機(jī)。通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查顯示，通過(guò)式清洗機(jī)的節(jié)拍為每件不超過(guò)一百二十秒，在線檢測(cè)設(shè)備節(jié)拍為每件不超過(guò)三十秒，打標(biāo)機(jī)的節(jié)拍為每件不超過(guò)十五秒，并且，通過(guò)計(jì)算可以得出，每一臺(tái)加工裝置的的節(jié)拍為896秒。為了確保節(jié)拍的平衡，需要安排八臺(tái)并行臥式加工中心作為數(shù)字化車間混流生產(chǎn)線的加工裝置。在混流成線的加工工藝基礎(chǔ)上，對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行安排。

3、結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)人民生活水平的不斷提升，對(duì)小型箱體零件的柔性加工技術(shù)提出了更高的要求。作為相關(guān)的生產(chǎn)加工企業(yè)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)這一問題的重視程度，不斷發(fā)展創(chuàng)新，加強(qiáng)對(duì)柔性線加工技術(shù)的研究，并且，根據(jù)設(shè)備的具體特征制定出科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，為小型箱體零件的柔性線加工提供一定的參考依據(jù)。目前，各個(gè)國(guó)家的柔性線加工技術(shù)發(fā)展程度層次不齊，我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，應(yīng)當(dāng)積極借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，為我國(guó)的相關(guān)技術(shù)提供一定的參考依據(jù)，加速我國(guó)小型箱體零件柔性線加工技術(shù)的發(fā)展速度，提高發(fā)展水平，為這一技術(shù)的發(fā)展不斷注入新鮮的血液，促使我國(guó)朝著世界先進(jìn)水平的方向進(jìn)步和發(fā)展。

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