小型箱體零件的柔性線加工技術研究

摘要：本文主要對柔性生產布置策略的安排過程進行論述，簡要說明了以小型箱體零件作為加工目標的混流加工技術的設計流程。根據該零件的構造特點，設計出專門工藝設備作為混流成線加工流程中應用的重要夾具。

關鍵詞：小型箱體零件；設計流程；重要夾具

引言

隨著我國經濟的不斷發展，人們對產品的功能和質量有了更高的要求。作為制造企業，為了自身更好的發展就必須要不斷的創新技術，開發研究新產品，才可以在激烈的市場競爭當中占據一席之地，取得一定的市場優勢。隨著商品類別的不斷增多和商品生命周期的不斷減少，導致制造企業原先的剛性生產線難以滿足商品生產的需求，因此，加強對柔性技術的制造技術研究是十分必要的。

1、小型箱體零件柔性加工技術研究的國際現狀

1967 年，英國莫林斯公司首次根據威廉森提出的 FMS 基本概念，研制了“系統 24”。其主要設備是六臺模 塊化結構的多工序數控機床，目標是在無人看管條件下， 實現晝夜 24h 連續加工，但最終由于經濟和技術上的困 難而未全部建成。同年，美國的懷特·森斯特蘭公司建成 Omniline I 系統，它由 8 臺加工中心和 2 臺多軸鉆床組 成，工件被裝在托盤上的夾具中，按固定順序以一定節拍 在各機床間傳送和進行加工。這種柔性自動化設備適于 在少品種、大批量生產中使用，在形式上與傳統的自動生 產線相似，所以也叫柔性自動線。1976 年，日本發那科公 司展出了由加工中心和工業機器人組成的柔性制造單元 （簡稱 FMC） 為發展 FMS 提供了重要的設備形式。1982 年，該公司建成自動化電機加工車間，由 60 個柔性制造 單元（包括 50 個工業機器人）和一個立體倉庫組成。迄今 為止，全世界有大量的柔性制造系統投入了應用，國際上 以柔性制造系統生產的制成品已經占到全部制成品生產 的 75%以上，而且比例還在增加。本文以沈陽機床集團內數控機床產品的典型小箱體 零件作為柔性制造系統的制成品，分析了該類零件結構 特征，設計了專用工藝裝備，制定了該類零件的柔性加工 工藝，規劃了柔性加工生產線的布置方案。本文研究的柔 性制造技術將作為沈陽機床集團的智能制造裝備發展專 項的一項技術支撐。

2、加工特征分析

小型箱體零件的關鍵結構特征是自身的安裝基準和箱體孔系，也就是小型箱體的安裝底基面、安裝側基準 面、前面、直口、軸承安裝孔、軸承安裝孔內端面、軸承壓 蓋安裝端面。在數控機床典型零件中，箱體零件的加工精 度是很高的。柔性線加工工藝設計 通常情況下，小型箱體 類零件的常規工藝方法是 在臥式加工中心上先加工 基準，再以基準裝夾找正銑 鏜完成其他關鍵結構特征 的加工，主要工序為：（1）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 基 面 找 正 ，加 工 前 面 、直 口、軸承安裝孔、軸承安裝孔內端面、軸承壓蓋安裝端面。常規工藝第二次裝夾是以關鍵特征面 （小型箱體的 安裝底基面和小型箱體的安裝側基面） 為裝置面和找正基準的，所以第二次裝夾過程中產生的誤差必然會影響 小型箱體的形位精度。為了保證加工精度，需要設計在一 次裝夾過程中完成全部關鍵特征加工的工藝方法，使得 關鍵特征之間的形位精度只與加工設備有關，而與裝夾 找正過程無關，依靠加工設備自身的幾何精度來保證加 工件的形位精度。數控機床產品種類和規格不同，小型箱體必然是多 種多樣的，對于混流生產線， 若直接用小型箱體外輪廓作 為生產線上下料機械手爪的 夾持面和機床夾具的裝夾 面，就需要配置若干種規格 尺寸的上下料機械手爪和液 壓夾具。為了減少生產線的 建設費用，需要設計一批與 生產線上下料機械手爪和機 床夾具的接口尺寸相同的專 用工藝裝備，作為各種規格 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，其與特征關鍵面也沒有位置相對的聯系，可以在生產線之外進行并完成加工任務。同時，在該面上加工四個工藝螺孔，將其作為小型箱體類型零件和隨行夾具相互結合的共同工藝表面。依據臥式加工的具體特征以及上下料設備手爪的特征等，來對隨行夾具進行合科學合理的設計。

根據隨行夾具找正，在臥式加工中心上除去頂面加工的其他所有加工特點。具體的加工流程為：1、粗精銑小型箱體底部基準面；粗精銑小型箱體側基準面。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部面；鉆攻軸承壓蓋安裝面上面的螺紋孔。依據臥式加工中心的主軸功率和伺服電機、扭矩給速度和功率所用切削刀具選擇削切速度和深度，設計出細致的加工流程圖表格。

柔性生產線生產計劃當中除了要對設備進行加工之外，還要清洗機、在線檢測設備以及打標機。通過市場調查顯示，通過式清洗機的節拍為每件不超過一百二十秒，在線檢測設備節拍為每件不超過三十秒，打標機的節拍為每件不超過十五秒，并且，通過計算可以得出，每一臺加工裝置的的節拍為896秒。為了確保節拍的平衡，需要安排八臺并行臥式加工中心作為數字化車間混流生產線的加工裝置。在混流成線的加工工藝基礎上，對生產線進行安排。

3、結束語

隨著我國人民生活水平的不斷提升，對小型箱體零件的柔性加工技術提出了更高的要求。作為相關的生產加工企業，應當加強對這一問題的重視程度，不斷發展創新，加強對柔性線加工技術的研究，并且，根據設備的具體特征制定出科學合理的設計方案，為小型箱體零件的柔性線加工提供一定的參考依據。目前，各個國家的柔性線加工技術發展程度層次不齊，我國作為發展中國家，應當積極借鑒發達國家的先進技術和生產經驗，為我國的相關技術提供一定的參考依據，加速我國小型箱體零件柔性線加工技術的發展速度，提高發展水平，為這一技術的發展不斷注入新鮮的血液，促使我國朝著世界先進水平的方向進步和發展。

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