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机械毕业设计全套

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GY03-021@内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计,机械毕业设计全套

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附件 4： 毕业设 计（ 论 文） 题 目 齿轮联轴节组零件成组 数控加工工艺设计 专 业 机械设计制造及自动化 班 级 学 生 指导教师 2007 年 nts 任务书填写要求 1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经 学生所在专业 的负责人 审查、学院（系）领导签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填 好并发给学生； 2 任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴； 3 任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及学院（系）主管领导审批后方可重新填写； 4 任务书内有关“学院（系）”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号（如 0201140102,为 10 位数），不能只写最后 2 位或 1 位数字； 5 有关年月日等日期的填写，应 当按照国标 GB/T 7408 94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2004 年 3 月 15 日”或“ 2004-03-15”。 6 毕业设计任务书、毕业论文及其它相关的报告书，要求一律用 16K纸书写或打印。 nts毕 1 系 机械工程及自动化 系 主 任 批准日期 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 机械工程及自动化 系 机械设计制造及自动化 专业 班 学生 一 、毕业设计 (论文 )课题 齿轮联轴节组零件成组数控加工工艺设计 二、毕业设计 (论文 )工作自 2007 年 3 月 17 日起至 2007 年 6 月 26 日止 三、毕业设计 (论文 )进行地点 四、毕业设计 (论文 )的内容要求 本设计是对 8 个不同型号的齿轮联轴节采用成组技术分组，再进行零件成组工艺过程，工序设计，以及 成组 钻床夹具的设计，和钻床 数控加工宏程序设计。 设计 内容及 主要要求如下： 1.调研，查阅资料 ，确定初步方案 。通过上网和图书馆去了解成组数控加工技术的现状，国内外的发展趋势 ， 并完成文献综述和开题报告 2.成组 工艺过程和工序设计。编写工艺过程卡，工序卡一套 3.钻床成组夹具 设计。包括：选用定位基准和夹紧方法；夹具在机床上位置的确定；夹具结构设计以及精度计算；绘制夹具装配图 1 张 A0；夹具零件图 1 张 A0 4.数控加工宏程序设计。编写钻削工序数控加工宏程序。 5. 阅读 15 篇相关文献资料，至少 3 篇外文资料；翻译英文资料 2000 字以上撰写文件综 述 1 份， 4000 字以上；开题报告 1 份；完成毕业设计说明书 15000 字以上 。 nts毕 1 五 .参考书目： 1.林文焕，陈本雨主编 ，机床夹具设计，国防工业出版社， 1987 年 2.许香惠，蔡建国主编，成组技术，机械工业出版社， 1986 年 3.武汉华中数控股份公司主编， HNC-21M 世纪星铣削数控装置编程说明书 2006 年 4.华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心主编，世纪星车床数控系统HNC-21/22T 编程说明书， 2006 年 5. 陈玉琨等编著 , 实用成组技术，机械工业出版社 , 1992 负责指导教师 指 导 教 师 接受设计论文任务开始执行日期 学生签名 nts毕 2 评阅人评语和评分意 见 学生姓名 评阅人 年 月 日nts毕 3 指导教师评语和评分意 见 学生姓名 指导教师 年 月 日nts毕 4 毕业设 计（ 论 文）答 辩考 核 对 班 学生 所完成的课题为 的毕业设计 (论文 )，根据指导教师、评阅人的意见，经答辩考核，提出如下评语： 并综合评定该生毕业设计 (论文 )成绩为 。 答辩委 员会 (答辩组 )： 主席 (组长 ) 委员 (组员 ) 年 月 日nts nts 附件7：毕业设计（论文） 开 题 报 告题 目 齿轮联轴节组零件成组 数控加工工艺设计专 业 机械设计制造及其自动化班 级 学 生 指导教师 2007 年一、 毕业设计(论文)课题来源、类型本课题来源于。属于成组加工工艺和数控编程设计，类型为工艺设计。 二、选题的目的及意义 选题的目的是为了让学生在毕业之前感受一定的工作的气氛，以后好尽快的适应自己的工作；其次让学生了解成组技术和数控加工的发展状况和前景，对这个行业有一定的理解；培养大家如何编写一套加工工艺的能力；并且培养学生如何准确的运用手册，标准，规范。最重要的是培养学生综合运用所学知识，结合实际独立完成课题的能力，另外对学生的知识面，掌握知识的深度，运用理论结合实际去处理问题的能力，计算机运用水平以及自己的手工绘图能力进行考核，提高学生能够掌握查阅文献检索，调研统计分析的基本方法，提高学生阅读外文书刊和进行科学研究的能力。 三、本课题在国内外的研究状况及发展趋势成组数控技术从 50 年代提出到如今已经历了近 50 年的发展和应用。成组数控技术作为一门综合性的生产技术科学是成组技术,计算机辅助设计、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助制造（ CAM ）和柔性制造系统等方面的技术基础。我国早在 60 年代初就在纺织机械、飞机、机床及工程机械等机械制造业中推广应用成组技术，并初见成效。原机械部设计研究院负责组织研制的全国机械零件分类编码系统 JLBMI ，它将对我国推广应用成组数控技术起到积极推进作用。近几年来，一些工厂实践经验表明，应用成组技术的经济效益是十分显著的。我国不少高等工业院校结合教学和科研工作，在成组数控技术基本理论及其应用方面，如零件分类编码系统、零件分类成组方法和计算机辅助编码、分类、工艺设计、零件设计、生产管理的软件系统等方面都开展了许多研究工作，并取得了不少成果。但和国外存在着很大的差距。它朝着以下3方面发展： 1.成组夹具设计方向；2.数控加工宏程序高功能性方向；3.加工工艺工序设计方面；四、 本课题主要研究内容 本课题主要研究内容是成组技术的运用，以及成组工艺的设计，以及成 组加工工序的编写，以及成组夹具的设计，以及数控加工宏程序的编写。 采用德国OPITZ 编码系统把零件编码分类，设计成组夹具，采用成组技术的多品种小批量产品工艺编码编写工艺工序，用户宏程序实现编程成组加工。五、 完成论文的条件和拟采用的研究手段（途径）条件：电子阅览室数据库，2张银川机床零件图，图书馆藏书，期刊杂志，其他图书馆。方法：主要是运用各种方面得来的知识完善自己的思路，最后完成毕业设计。措施：1.通过各种渠道搜集更多的资料不断充实论文论题的支持点。2.定时与指导老师就论文的各方面情况进行交流，不断的改进论文中的不足，完善其论据。六、本课题进度安排、各阶段预期达到的目标： 第1阶段（3.17-4.10）：查好所需资料，确定初步方案； 第2阶段(4.11-5.15)：零件编码分类，工序工艺过程编制； 第3阶段(5.16-6.12)：设计成组夹具，绘制成组夹具图； 第4阶段(6.13-6.19)：数控加工宏程序的编制； 第5阶段(6.20-6.26)：写论文，准备答辩； 第6阶段(6.26-7.1)：答辩； 七、指导教师意见对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 八、所 在 专 业 审 查 意 见 负责人： 3成组数控技术的发展 成组数控技术从 50 年代提出到如今已经历了近 50 年的发展和应用。成组数控技术作为一门综合性的生产技术科学是计算机辅助设计、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助制造（ CAM ）和柔性制造系统等方面的技术基础。我国早在 60 年代初就在纺织机械、飞机、机床及工程机械等机械制造业中推广应用成组技术，并初见成效。原机械部设计研究院负责组织研制的全国机械零件分类编码系统 JLBMI ，它将对我国推广应用成组数控技术起到积极推进作用。近几年来，一些工厂实践经验表明，应用成组技术的经济效益是十分 显著的。我国不少高等工业院校结合教学和科研工作，在成组数控技术基本理论及其应用方面，如零件分类编码系统、零件分类成组方法和计算机辅助编码、分类、工艺设计、零件设计、生产管理的软件系统等方面都开展了许多研究工作，并取得了不少成果。可以相信，随着应用推广和科研工作的持续开展，成组数控技术对提高我国机械工业的制造技术生产管理水平将日益发挥其重要的作用。 （引用 2）。 成组数控技术的发展方向： (1) 国家和地方政府的科技资助政策在发生重大变化 :更强调公共财政支持公共的服务平台 ,例如江苏正在建立高校 -企业共建的工 程中心 ,如纺织机是知识创新平台中的重要内容 . 成组技术可以帮助知识的条理化和编码化机械工程中心等 . (2) 国家在建立各种知识创新平台 ,支持企业的创新 . （引用 3） . 用成组数控技术原理指导企业产品的设计 ,替代传统的设计方法 ,是企业改善设计质量、提高设计效率的一个重要手段。统计表明 ,当设计开发一种新产品时 ,往往有 80 % 以上的零件设计可以参考借鉴或直接引用原有的产品图纸 ,而对车床产品设计而言 ,可重复利用和借鉴的零部件就更多。成组数控技术要求在新产品设计中尽量采用已有产品的零件 ,减少零件形状、零件上的功 能要素以及尺寸的离散性 ,要求各种产品间的零件尽可能相似 ,尽可能重复使用 ,不仅在同系列产品之间如此 ,在不同系列产品之间也尽可能如此。如在研制开发普通台式车床时 ,对不同系列、不同规格的台式车床 ,其床身、床鞍、刀架、尾架、主轴箱、进给箱、溜板箱等根据需要设计成不同的模块供设计人员根据客户需要进行拼装 ,不同模块中所用零部件尽可能相近或相似。可以这样说 ,设计者的任务不是创造新零件 ,而是尽量用现有零件拼装新产品。设计人员在设计产品时按先检索后设计的顺序 ,充分利用库内的设计资料 ,检索现有零件 ,尽量减少新设计的工作量 ,在合理继承的基础上 ,进行创新。将成组数控技术应用于产品设计方面 ,可减少产品中相似零件的数目 ,消除重复设计零件 ,减少设计建模及绘图工作 ,利用零件的分类编码系统检索出同样功能的零件 ,识别代用件等等。 （引用 1） 成组数控工艺设计 数控加工的基本特点对所加工的零件进行工艺分析 ,拟订工艺方案 ,选择合适的夹具、刀具 ,确定切削用量。一些在普通机床的加工工艺中任何数控加工 ,在编制数控加工工艺和程序之前 ,都要不必考虑的问题 ,如工序内工步的安排、零点设置、对刀点。毛坯的制作冲裁模 ,一般要 经过锻造进行毛坯操作 ,碳素工具钢一般锻造性能良好 ,锻造过程中对表面脱碳要严加注意 ,加热时间要尽量缩短 ,其次要严格控制锻压比 ,一般要大于 4, 锻造后 ,空气冷却。始锻 1 200 ,终锻 800 。 热处理工艺：锻造后为了给后序的加工、最终热处理工序作好准备 ,应消除nts锻件内的应力 ,改善组织 ,并使其具有合适的硬度和稳定细小的组织 ,以利于机械加工。因此锻件要在毛坏状态下进行预先热处理。 T10A 碳素工具钢 ,一般采取球化退火 ,使渗碳体成球状均匀分布 ,若锻件沿晶界出现网状碳化物时 ,则先进行正火处理 ,消除网状碳化物 ,然后进 行球化退火。通常采用球化退火 ,以获得铁素体机体上分布的细小均匀的粒状碳化物组织。淬火 (1) 淬火温度 T10A 淬透性低。需要用水冷却 ,容易产生变形和淬裂 ,另外碳素工具钢对过热敏感 ,晶粒容易长大 ,其淬火温度一般是在碳化物与奥氏体共存的两相区内 ,这是由于碳化物的存在不仅可以阻止奥氏体的长大 ,使碳素工具钢保持较小晶粒 ,从而能在高硬度条件下保证具有一定的韧性 ;而且剩余碳化物的存在也有利于模具耐磨性的提高。为防止过热 ,选取最低的淬火加热温度 (760 780 ),是获得最好机械性能的关键 ,为防止淬火开裂 ,必须在淬火方 法上实现均匀冷却 1 。 (2) 加热、保温时间的由于加热时间与模具的材质、工件大小有关。升温时间因工件大小而异 ,保温时间依材质而不同 ,加热时间不可取一定值 ,加热时间的长短直接影响模具的组织性能。为保证 T10A 冷作模具基体奥氏体化 ,碳化物溶解 ,必须有一定保温时间 ,保温时间本公司采用 15 25 min 。 公式： 升温时间 = f(模具工件尺寸 ,30 min/ 25 mm) 保温时间 = f (钢材材质 ) (SK 工具钢 10 15 min, 该公司采用 1525 min) SK 钢材加热时间 = 保温时间 + 升温时间 T10A 冷作模具加热时间 =30 min/25 mm+15 20 (引用 10) 数控加工工艺的主要内容： 1.选择数控机床：考虑各数控机床的附件种类、行程范围、承重等因素 ,根 据需要加工的工件 ,来选择适当的机床。 (引用 12) 2. 选择适合在数控机床上加工的工序内容一般的 ,对于难测量、难控制尺寸的非敞开内腔 ;尺寸精给系统反向间隙对加工精度的影响。同一把刀能加工的内 容应该连续加工 ,尽量减少诸如换刀、转位等辅助工作时间 , 提高加工效率。 (引用 13) 3. 数学处理。编程前 ,根据零件的几何特征 ,在建立的工件坐标系上 ,计算出刀具的运动轨迹。对于形状比较简单的零件 (如直线和圆弧组成的零件 ),只需计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两个几何元素的交点或切点的坐标值等。 度、位置精度高、更换机床难以保证的部位 ;镜像对称的加工降低加工成统规定的指定代码、程序段格式 ,来编写零件程序清单。 4.通过传输介质 ,将程序输入机床。 (引用 9) 5. 程序校验与首件试切。表面等 ,考虑在数控机床加工。此外 ,考虑到数控机床的工时费用高等因素 ,为提高数控机床的工作效率不考虑数 控机床。 (引用 9) 6. 分析加工零件的图纸 :普通机床能满足图纸要求的本 ,当程序被验证准确无误之后 ,存档。编写零件程序清单 :加工路线和工艺参数确定以后 ,根据各机床所用数控系明确加工内容及技术要求 ,确定加工方案 ,制定数控加工路线分析零件的变形情况、加工余量以及图纸中各加工表面的尺寸精度、几何形状精度、相线位置度、表面粗糙度等要求 ;设计数控加工的工序划分、机床附件和刀具的选择、nts夹具的定位与安装、切削用量的确定、安排走刀路线等等。 (引用 9) 7. 编制、调整数控加工工序的程序 :数控机床程序编制的方法 有两种 :即手工编程和自动编程。手工编程由人工完成零件图样分析、工艺处理、数值计算、书写程序清单直到程序的输入和检验。适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件 ,缺点是非常费时 ,且编制复杂零件时 ,容易出错。自动编程又分为 APT 编程和CAD/ CAM 编程 :前者使用计算机或编程机 ,完成零件程序的编制过程 ,对于复杂的零件很方便。后者则利用 CAD/ CAM 软件 ,实现造型及图象自动编程。如Master CAM 、 UG 、 Pro-E 等。 (引用 15) (引用 8) 8. 数控机床编程的步骤 :根据使用的刀具确 定合理的走刀路线 ,选择适当的切削用量。同时还应发挥数控系统的功能和数控机床本身的特点 ,正确选择对刀点 ,尤其是轮廓精加工时的切入、切出方式、刀具的补偿等 ,在满足图纸精度要求的前题下 ,寻求最短加工路线 (包括切削路线和空走刀路线 ),同时避免机械进零件 .图纸的数学处理 :零件图纸的数学处理主要是计算零件加工轨迹的尺寸 , 即计算零件加工轮廓的基点和节点的坐标 ,或刀具中心轮廓的基点和节点的坐标 ,以便编制加工程序。 (引用 6) (引用 15) 9 基点坐标的计算 :一般数控机床只有直线和圆弧插补功能。对于由直线和圆弧 组成的平面轮廓 ,编程时数值计算的主要任务是求各基点的坐标。 (1) 基点的含义构成零件轮廓的不同几何素线的交点或切点称为基点。基点可以直接作为其运动轨迹的起点和终点。 (2) 直接计算的内容根据程序编制的要求 ,基点直接计算的内容有 :每条运动轨迹的起点和终点在选定坐标系中的坐标 ,圆弧运动轨迹的圆心坐标值。基点直接计算的方法比较简单 ,一般可根据零件图样所给的已知条件用人工完成。即依据零件图样上给定的尺寸运用代数、三角、几何或解析几何的有关知识 ,直接计算出数值。在计算时 ,要注意小数点后的位数要留够 ,以保证足够的精度。 (引用 5) (引用 8) 10. 节点坐标的计算 :对于一些平面轮廓是非圆方程曲线 Y = F(X) , 如渐开线、阿基米德螺线等 , 只能用能够加工的直线和圆弧去逼近它们。这时数值计算的任务就是计算节点的坐标。 (1) 节点的定义当采用不具备非圆曲线插补功能的数控机床加工非圆曲线轮廓的零件时 ,在加工程序的编制工作中 ,常用多个直线段或圆弧去近似代替非圆直线 ,这称为拟合处理。拟合线段的交点或切点称为节点。 (2) 节点坐标的计算节点坐标的计算难度和工作量都较大 ,故常通过计算机完成 ,必要时也可由人工计算 ,常用的有直线逼近法 (等间距法、等步长法、和等误差法 ) 和圆弧逼近法 ,有人用 AutoCAD 绘图 ,然后捕获坐标点 ,在精度允许的范围内 ,也是一个简单而有效的方法。 (引用 11) 用户宏程序实现编程零点变换和成组加工 随着科学技术的发展 ,机械产品日益趋向于多品种小批量。数控机床因其高生产率、高加工精度、低劳动强度、具有柔性和便于管理等优点而应运而生。数控系统功能也越来越完善。就机械加工工艺系统而言 ,除了机床更新换代加快外 ,刀具、夹具等也在不断改变 ,而且生产加工流程也时时在变。 这种生产加工的柔性 ,不但要求数控程序能便于修改 ,同时编程周期要短和编程费用要低。为了编制出高效而实用的数控程序 ,经过长期编程实践的摸索 ,深切体会到利用数控系统提供的宏指令开发一些典型实用的宏程序 ,是一条非常有效的途径所谓的编程零点是指根据加工零件图样选定的编制程序的原点 ,即编程坐标系的原点。在实际工nts中 ,我们还应确定编程零点在机床坐标系中的位置坐标 ,也就是要进行编程零点变换。而机床数控系统所能提供的只有 G54 G57 四个编程零点 ,这对于四面或五面加工的零件来说 ,常常不够用。如以前在镗铣加工中心上进行四面或五 面减速器箱体的数控加工时 ,就发现因编程零点设置不足 ,导致编程时数值计算复杂 ,这样一旦刀具和夹具调整后 ,将使程序修改时间过长 ,影响了生产的顺利进行。针对这一现状 ,设计了用于多编程零点变换的宏程序。借助该宏程序 ,能随意方便地设定编程零点 ,且因能将尺寸计算由三维空间转化为两维空间 ,而且所设定的编程零点可多次被调用 ,不仅能使程序的长度缩短一半以上 ,又使程序可读性强 ,在生产现场修改方便 ,因而得到了很好的应用。还有一种轴类零件 蜗杆 ,其结构具有成组相似的特征 ,在车削工序中 ,主要结构尺寸有十种变型。针对这样的轴类零件 ,利用数控系统宏指令功能 ,采用数据可灵活多变的参数形式 ,按照工序中所采用刀具先后顺序的不同 ,将整个工序划分成前后相连的若干工步子程序 ;对于变型尺寸 , 则设计了专门子程序完成平行工步子程序之间的转换。这样 ,整个蜗杆组车削加工的数控程序能形成一个自动成组查表程序。机床操作者只要在主程序运行之前输入变型号 ,程序即按预定流程自动完成该组蜗杆零件的整个车削工序。采用这样的成组加工程序 ,近两年使用表明 ,它不但可以大大减少程序存储空间 ,还能将调用程序出错率减少到最低限度。 (引用 15) 基 于成组技术的多品种小批量 产品工艺编码规则研究 在分析某类产品制造工艺及生产组织现状的基础上 ,基于成组技术开发了产品零部件的工艺编码规则体系 ,从而为该类产品制造工艺数据库的开发以及工艺数据的快速获取、共享和重用创造了条件 . 制造技术的进步和人们消费观念的变化使得产品个性化、差异化、多样化和特色需求的趋势越来越明显 ,大批量生产的产品越来越少 . 与普通产品相比 ,某些产品更具有结构复杂、零部件众多、加工及装配工艺精度要求高、批量小等显著特征 ,也对工艺规划的制定、生产组织和作业排程等提出了严峻挑战 . 在新品开发及 制定工艺规划时 ,若利用分类成组技术 ,可以充分、快速、自动和有效地利用已有类似件的工艺信息 ,大大地加快新品开发的速度 ,也有利于形成标准化制造工艺库 ,有效地提高产品设计和制造工艺的标准化水平 ,缩短新品生产准备周期 , 降低新品的技术准备费用 ,保证新品的开发质量 . 多品种小批量产品制造工艺及生产组织特点分析：某类产品由机械、材料、控制、电气、通信、集成电路、微波等多学科紧密集成 ,具有技术含量高、功能质量严格、结构复杂、批量极小、研发周期短等特殊要求 . 根据规格、性能等的不同 ,每种类型产品又包括多个产品型号 . 这些特 点对此类产品的工艺规划、生产组织和作业优化等提出了很高要求 . 随着新品研发任务的加重 ,产品性能要求的不断提高 ,研发周期越来越短 ,对产品工艺规划和生产组织等的要求将更为苛刻。 由于尚未建立关键零部件的工艺数据库及工艺规则库 ,缺乏有效的知识获取、共享和处理技术 ,使已有的产品工艺信息难以充分利用 ,主要表现在 :：多数产品的工艺设计都是从“零”开始 ,未能有效地继承相似零件的工艺信息 ; 工艺规程制定主要取决于工艺员的个人素质 ,具有随机性和不确定性 ,影响制造工艺的稳定性 ; 缺乏将优秀的工艺规程转变为标准工艺或工艺模 板的有效机制 . 上述nts特点给该类产品的生产组织带来很大困难 ,主要表现在 : 产品设计及制造工艺准备工作量极大 ; 作业计划的制定困难 ,生产组织管理工作复杂 ; 产品开发周期长 ,作业效率低 ; 先进设计、制造和管理技术的应用受到限制 . 因此 ,从提高产品制造工艺规划及生产组织的科学性、规范性和时效性的角度出发 ,充分挖掘已有技术人员、装备及工艺信息的潜在价值切实提高产品制造工艺规划的水平 ,是此类产品研发面临的重成组技术的核心是零件相似性分析及编码 ,它根据功能、结构、材料和制造工艺等的相似性 ,对产品及其零部件进行分类成组、组建零件族 ,按照零件族制定加工工艺 ,从而扩大了生产批量、减少了品种 . 从表象上看 ,成组技术利用零件几何形状、尺寸、功能、材料等的相似性 . 在表象的背后 ,则体现了零件在制造工艺、生产组织、作业管理等方面的相似性 . 因此 ,它能有效地促进企业生产组织的改进和生产效率的提高 ,以获取最佳的经济效益 . 对多品种小批量产品开发而言 ,利用成组技术有着非常现实的价值和意义 . 此外 ,随着数字化开发技术的深入应用 ,产品的数字化信息急剧增加 ,形成了“海量”数据 . 海量数据给信息管理带来众多难题 ,主要包括 : 信息量太大 ,难 以即时、有效地利用 ; 信息真伪的辨识 ; 信息的安全保障 ; 信息内容和形式的规格化处理存在困难 . 因此 ,如何从海量信息中过滤掉无效的信发现有用的知识 ,提高信息利用率 ,成为人们关经验数据及资料转变为支持新产品开发的有用信息 ,切实提高新产息、注的研究课题 . 如何让已有的图纸、品开发的速度和质量 ,是值得关注的难题 . (引用 14) 产品制造工艺编码规则的研究 编码规则是实施成组技术的基础工作 . 20 世纪 60 年代以后 ,人们先后提出了一些零件分类编码系统 ,如前德国 OPITZ 系统、日本 KK -3 系 统和我国的JLBM -1 系统等 . 上述编码系统产生的年代较早 ,现已具有很大的局限性 ,如未能体现数控加工对成组技术的影响 ,主要针对轴类、回转体类零件 ,涵盖信息量较少等 ,难以满足多品种小批量产品成组生产的需求 . 良好的编码规则应具备以下条件 :能涵盖企业主要的产品类型 ;能描述零件的主要结构及工艺特征信息 ;便于零件信息的表达、传输、储存和检索 ;码位长度适宜 ,含义清晰 ,具有一定的可扩展性 . 根据此类产品及其制造工艺的特点 ,经相关技术员的多次交流、沟通 ,确定以下编码规则 : 码位长度及字段划分 码位长度定为 199 位 ,共分为 10 个字段 (1) (2) 第二字段 :毛坯类型码 (第 5 位 ,共 1 位 ) ; (3) 第三字段 : 材料类型码 ( 第 6 7 位 , 共 2 位 ) ; (4) 第四字段 : 加工工艺码 (第 8 12 位 ,共 5 位 ) ; (5) 第五字段 :焊接码 (第 13 位 ,共 1 位 ) ; (6) 第六字段 :尺寸码 (第 14 位 ,共 1 位 ) ; (7) 第七字段 :精度码 (第 15 位 ,共 1 位 ) ; (8) 第八字段 :热处理码 (第 16 位 ,共 1 位 ) ; (9) 第九字段 :表面处理码 (第 17 位 ,共 1 位 ) ; (10) 第十字段 :识别码 (第 18 19 位 ,共 2 位 ) . 3. 2 各字段编码的基本含义 nts各字段编码的基本含义如下 : (1) 功能结构码 :用于描述当前零件与其所属部件、产品之间的从属关系 . 根剧产品的功能、结构及其主要加工特征划分 ,如可将机械系统分为传动系统、钣金、壳体、冷却系统、液压系统、拖车等子系统 , 每个子系统再细分为部件、组件及零件 ; (2) 毛坯类型码 :用于描述本次加工中毛坯的基本形式 ; (3) 材料类型码 :采用两位联合编码 . 其 中 ,00 29 表示铝材、 30 59 表示钢材、 60 79 表示铜材、80 99 为其它材料 (如铁、钛、尼龙、聚四氟乙烯、橡胶等 ) ; (4) 加工工艺代码 :用于描述零件主要及典型的加工工艺过程 ,共预设 5 道典型工艺 . 编制代码时 , 根据零件的实际加工情况 ,按先后顺序从第 8 位开始依次选择加工工艺类型 ; (5) 焊接代码 :用于描述零件主要的焊接工艺类型 . 焊接是此类产品零部生产中的典型工艺 ,该字段体现了雷达产品制造工艺的特点 ; (6) 尺寸代码 :用于描述零件的尺寸 ,以便选择合适规格的机床 (主要考虑车床及刨 铣床 ) . (7) 精度代码 :用于描述零件最终的加工精度要求 ; (8) 热处理代码 :用于描述零件主要的 (或最终的 ) 热处理工艺类型 ; (9) 表面处理代码 :用于描述零件第一次出现的 (或最重要的 ) 表面处理类型 ; (10) 识别代码 :用于描述与前 17 位代码完全相同的同系列类似件的序列号 . 编码规则的制定为此类产品制造工艺库的开发和制造工艺的继承、优化创造基本条件后续工作包括 :以分类编码为基础 ,开发此类产品工艺模板库 ,完成典型及关键零部件的成组工艺编码 ,建立产品工艺数据仓库 ;实现零部件工艺编码与相关文档信 息的链接 ,利用知识发现及数据挖掘技术 ,实现对产品工艺数据仓库中工艺数据、技术和知识的有效管理、共享、继承与重用 ,以提高该类产品工艺规划制定的速度、质量及效率 . (引用 7) 毕业设计主要内容 本设计主要任务 是对 8 个不同型号的齿轮联轴节采用成组技术分组，再进行零件成组工艺过程，工序设计，以及钻床夹具的设计，和钻床数控加工宏程序设计。 设计主要要求如下： 1.调研，查阅资料。通过上网和图书馆去了解成组数控加工技术的现状，国内外的发展趋势。并完成文献综叙和开题报告 2.工艺过程和工 序设计。编写工艺过程卡，工序卡一套 3.夹具的设计。包括：选用定位基准和夹紧方法；夹具在机床上位置的确定；夹具结构设计以及精度计算；绘制夹具装配图 1 张，采用 A0 纸；夹具零件图 1张，采用 A0 纸 4.数控加工宏程序设计。编写钻削工序数控加工宏程序。 nts5.要求最后有文件综述 1 份， 4000 字以上；开题报告 1 份；阅读 15 篇相关文献资料，至少 3 篇外文资料；翻译英文资料 2000 字以上；完成毕业设计说明书 5000 字以上；完成 1 张 A0 夹具设计图，夹具装配图，夹具零件图。 6.拟采取的技术方法： 条件： 电子阅览室数据库，银川起 重机厂零件图 2 张，图书馆藏书，期刊杂志，其他图书馆。 方法： 通过自己所查最新资料，采用 德国 OPITZ 编码系统把零件编码分类， 设计成组夹具，采用 成组技术的多品种小批量产品工艺编码 编写工艺工序， 用户宏程序实现编程 成组加工 。 措施： 1.通过各种渠道搜集更多的资料不断充实论文论题的支持点。 2.定时与指导老师就论文的各方面情况进行交流，不断的改进论文中的不足，完善其论据。 7.参考文献： 1. 姜大志 ,孙俊兰 .成组技术在产品快速设计系统中的应用 J.第 22 卷第 8 期机械设计 Vol. 22 ， No. 8. 2005 年 8 月 2.李春杰，肖素梅 .成组技术的发展 J.西南科技大学制造学院 . 2006 年 4 月 3.祁国宁 ,顾新建 . 21 世纪成组技术的发展方向初探 J. 浙江大学现代制造工程研究所 ,浙江杭州 . 1006 -3269(2005)02 -0001 -05. 2005 年 06 月 4. 杨光薰 . 成组技术的发展有利于推动制造业的现代化 J. 北京航空航天大学 ,北京 . 1006 -3269(2005)03 -0001 03. 2005 年 6 月 5. 江魁多 . 成组技术与数控机床 J. 数控天地 2004 年 第 07 期 .2004 年 7月 6. 张 军 . 基于成控编组技术的数程技术研究 J. 第 4 期机电元件 Vol125 No14. 2005 年 12 月 7. 苏春 ,许映秋 ,张康 ,郑峥 . 基于成组技术的多品种小批量产品工艺编码规则研究 J. 东南大学 . 1006 -3269(2005)04 -0053 04. 2005 年 8 月 8. 潘培道 ,徐健 . 基于数控加工的工艺设计 J. 2006 年第 4 期工艺与装备 . 1001 -2265 (2006) 04 -0085 04. 2005 年 10 月 9. 俞庆 ,刘荣昌 ,陈春明 ,马淑英 ,张 侃 . 空间圆柱凸轮的数控加工工艺设计J. ，机械研究与应用第 19 卷 第 4 期 . 2006 年 5 月 10. 王凯 . 数控加工的工艺设计 J. 第 25 卷第 8 期煤 炭 技 术Vol125 ,No108. 2006 年 4 月 11. 刘云峰 . 数控加工工艺设计浅谈 J. 石家庄金刚内燃机零部件集团有限公司 . 内燃机配件 2006 年第 5 期 . 2006 年 5 月 12. 王志博 . 我国成组技术发展历程的思考 J. 北京理工大 学 . 工程建设与设计 2001 年第 1 期 . 2001 年 1 月 13. 韩庆瑶 , 赵保亚 . 现代成组技术在中的应用与发展 J. 机械设计与制造第 7 期 . 2006 年 5 月 14. 顾京 . 叶片检验样板的数控加工工艺设计 J.机电工程技术 2006 年第 35卷第 10 期机电工程技术切削加工与设备 . 2006 年 10 月 15. 程建明 , 王海丽 , 邵华 . 用用户宏程序实现编程零点变换和成组加工第 18 卷第 5 期机械设计与研究 . 2006 年 5 月 . nts16. Su-chun, Hsu Ying-Qiu， group technology-based products in small quantities and more variety Technology research coding rules J. Group Technology & Production Modernization Vol. 22 ,No. 4 ,2005 17. Jun zhang， Study on NC Programming Based on Group Technology J. ELECTROMECHAN ICAL COMPONENTS Dec12005 Vol125 No14. nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 1 - 内齿 圈 成组数控加工工艺及其 钻床 夹具设计 摘 要 成组 技术 是把相似的问题归类成组，寻求解决这一组问题相对统一的最优方案，以取得所期望的经济效益。 在本次设计中的零件为内齿圈，应用成组技术原理 对零件进行分类编码，结果得到 4 种零件编码而且编码相同，所以可以在应用成组技术加工时将其编为一组。编码相同也就是形状特征相同 ，所以可以编制出一套相同的加工工艺组织生产这批零件。在本次的夹具设计中主要设计成组钻床夹具设计， 由于 4个零件的外型相似可以在此夹具中加工， 由于尺寸不同、孔的位置度不一样，可以通过钻模和齿轮齿条来调节左 右和上下的位置，用分度台来保证孔的各个位置。 内齿轮的外形加工主要在车床上加工，其精加工在 CK6150上加工，而且为了方便操作还编制了数控宏程序（数控车的程序）。 通过自己对成组技术的学 习及其应用，对这门学科有了深入的了解。在对工艺编制和数控程序的编制、夹具的设计也有了明显的提高。得出了一些经验教训，也都做了粗浅的分析和总结。对以后在工作中也是一次锻炼的机会。 关键词 ：成组技术，分类编码，位置度，宏程序 nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 2 - Gear group within NC machining and drilling Fixture Design ABSTRACT Group technology is similar to the problem fall into a group seeking solutions to the problems relatively uniform group the best option, to achieve the desired economic results. In the current design of the components within the ring gear, Group Technology Application of the principle components classification coding, Results of four parts coding and coding the same, the application of group technology at its processing classified as a group. Coding is the same as the shape of the same, it can produce the same set of processing production of these parts. In the current design of the fixture design group drilling fixture design, As the four components of similar appearance in this fixture can be processed, due to size, the hole location was not the same, through Jig gear rack and about to regulate the location and the next, with hours of Taiwan to ensure that the various hole locations. Gear appearance in the main processing lathe machining, finishing in CK6150 processing, And to facilitate the operation has produced a NC - (NC procedures). Through their own group to study the technology and its nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 3 - applications, this subject has in-depth understanding. Process for the preparation of the NC program and the establishment of the fixture design also has increased noticeably. Draw some lessons have done a very shallow analysis and summary. Right after the work is also a training opportunity. Keywords : Group technology, Coding, Location, Macro nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 4 - 前 言 成组技术是近几年来国内外机械制造领域内得到迅速发展的另一种加工方式，通过成组技术 的应用可以解决中小批量的零件加工，也是实现各种柔性制造方式并使之获得最优的技术经济效益的重要学科。 本次毕业设计的题目是内齿轮成组数控 加 工艺及其钻床夹具设计，是银川起重机厂 有关齿套类零件的成组数控加工工艺的设计课题的一部分。既然选择了 这个设计的课题，就要知道成组技术的基本原理，理解现代的加工技术和典型的机加工工艺。应用成组技术来解决这个课题，通过编码分类来编制出形状相似的零件 我为一组，来编制出相近的一套加工工艺， 不需要单独对每个零件去编制工艺，这样可以降低成本，节约时间，提高生产效率。 在加工中小批量的零件时，采用成组夹具，其夹具的范围可以针对相似的零件进行设计，这样减少专用夹具的设计 ，既省材料，又省时间，范围也很广。如本次设计的成组夹具，不仅针对内齿圈上分布的若干个孔进行加工，而且还能加工类似于内齿圈的回转体 。实心的回转体在本夹具中还能以外圆定位，这样大大减少了调整时间。 在本次设计中有的工序是要在数控机床上加工的，应用成粗技术，编制了成组数控加工程序， 此设计的内容及方向对工厂的生产加工是有积极的意义的。 在设计 中也参考了许多的文献和资料，并对这些文献、资料加以学习，应用这些所讲的东西并且结合自己所想的、所理解的， 编写了成组技术在本次设计中的应用。 成组技术不仅是现有企业为适应多品种生产进行技术改造的有效手段，也是为实现企业高度现代化而采用高技术的一个重要基础 。 毕业设计是综合运用所学的知识的训练过程，也是对自我学习能力nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 5 - 的检验和创新能力、实践能力及创业精神的重要环节。由于知识水平 有限，设计经验不足，设计中会出现不少错误，也诚恳希望老师和同学批评指正。 nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 6 - 目 录 摘要 . 错误 !未定义书签。 前言 . 错误 !未定义书签。 第一章成组技术简介 . 7 1-1 成组技术概述 . 7 1-2 零件分类编码系统在成组技术中的应用 . 10 1-3 零件分类系统实例分析 . 1错误 !未定义书签。 第二章零件的作用和结构工艺性分析及系统编码组 . 16 2-1零件的工艺性分析 . 16 2-2应用 OPITZ 编码系统对零件进行编码分组 . 18 第三章成组加工工艺设计 . 21 3-1生产类型的确定 . 21 3-2毛胚的选择及零件的加工工艺设计 . 22 第四章成组夹具设计 . 32 4-1夹具设计 . 32 4-2成组夹具设计 . 33 4-3 成组夹具的设计内容 . 34 4-4导向装置 . 38 第五章数控加工程序编制 . 40 5-1数控机床的构成与工作原理 . 40 5-2数控编程 . 40 5-3数控宏程序 . 42 总结 . 49 参考文献 . 50 nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 7 - 第一章 成组技术 简介 1-1 成组技 术概述 1-1 1 成组工艺的 概念 在现代机械工业中，多品种、中小批量生产占的比重很大，其特点是，在一个企业中，产品的品种多，而批量很小。在“批量法则”的主导下 ，使这类生产性质的企业，一直沿用着传统和落后的技术和经营方式，这样就形成了周期长、效率低、成本高、质量差和经营管理混乱等缺点。为了提高生产率、缩短生产周期和降低成本，逐渐推广采用成组工艺。所谓成组工艺，就是把结构、形状和尺寸相似，而加工工艺又相近的不同产品中的零件，规划为一组（或一族） ，并为该组（族）零件制定典型的工艺过程及设计继承性、可调性的工艺装 备。由于采用成组工艺，扩大了批量，使多品种、中小批量生产的企业，可以把经济合理地采用先进工艺方法和高效率的自动化或机械化的工艺装备。 1-1 2 成组技术的基本原理 及其经济效益 在机械 制造中，小批量生产占较大的比重，各类机器的生产大约70% 80%属于单件、小批量生产。由于国内外市场竞争日益加剧和科技飞跃发展，要求产品不断改进和更新，因此预计多品种、小批量方式的比重今后将有继续增长的趋势。 统计资料表明， 我们国家的 机械工业亦有此发展趋势。我国机械制造业也正朝着品种逐渐增多，批量逐渐减少的方向发展，这是适应当前对 机械产品需求多样化的发展趋势的。 回顾传统的做法，则是习惯于对每个事物采取孤立的原则和方法去解决相似 或相同的问题。 结果，必然导致不必要的多样化和重复性。nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 8 - 例如：相同或相似功能的零部件，或者将其结构设计得完全不同，或者将其工艺编制成截然不同，这就是相同或相似功能零部件的结构和工艺的多样化；或者不断重复设计出完全相同的结构，不断重复编制出 完全相同的工艺，这就是相同或相似功能零部件的结构和工艺的重复性。多样性将导致生产和管理的复杂化，而重复性则是徒然浪费资源。 因此，如何摆脱小批量、多品种所造成的困境，而使之获得 接近大批量生产的经济效益是一个很值得重视的技术问题 。 为此，近代在组织上、技术上提出了不少措施和办法，例如，生产专业化、产品设计的三化（标准化、系列化及通用化）及模块化数控机床及加工中心的应用等等，这些都取得了一定的效果，但都有局限性。 成组技术的科学理论及其实践表明，它能从根本上解决生产中由于品种多、 产量小而带来的矛盾。 成组技术（ GT-Group Technology） 是一门生产技术科学，研究如何识别和发掘生产活动中有关事物的相似性，并充分利用它，即把相似的问题归类成组，寻求解决这一组问题相对统一的最优方 案，以取得所期望的经济效益。 成组技术应用于机械加工方面， 乃是将多种零件按其工艺的相似性分类以形成零件族，把同一零件族中零件分散的小生产量汇集成较大的成组生产量，从而使小批生产能获得接近于大批生产的经济效果。 根据以上所述，可以把成组技术的原理归结为：依靠设计标准而有效地保持不同产品之间的结构 -工艺继承性；通过工艺标准化而充分利用零部件之间的结构 -工艺相似性 。结构 -工艺继承性是设计标准化的前提，结构 -工艺相似性则是工艺标准化的基础。 就方法论的角度来看，成组技术不 啻是一种杂乱无章事物合理化、系统化、标准化的 有效方法。 nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 9 - 成组技术的基本原理是符合辩证法的，所以它可以作为指导生产的一般方法。实际上，人们很早经来已应用成组技术的哲理指导生产实践，诸如生产专业化、零部件标准化等 皆可以认为成组技术在机械工业中的应用。现代发展了成组技术已广泛应用于设计、制造和管理等各个方面，并取得了显著的效果。 成组技术基本原理既然是要求充分认识和利用客观存在着的有关事物的相似性，所以按一定的相似性标准将有关事物归类成组是实施成组技术的基础。目前，将零件分类成组常用的方法有：（ 1）视检法 ；（ 2）生产流程法；（ 3）编码分类法。 视检法是由有 生产经验的人员通过对零件图纸仔细阅读和判断，把具有某些 特征属性的一些零件归结为一类。它的效果主要取决于个人的生产经验，多少带有主观性和片面性。 生产流程法（ PFA Probucfion FIow Anaiysis） 是以零件生产流程为依据的。为此，需要有较完整的工艺流程及生产设备明细表等技术文件。通过对 零件生产流程的分析，可以把工艺过程相近的，即使用同一组机床进行加工的零件归结为一类。采用此法分类的正确性是分析方法以及所依据的工厂技术资料有关。虽然，采用此法可以按工艺相似性将零件分类，以形成加工族。 按编码分 类法， 首先需要将待分类和诸零件进行编码，即将零件的有关设计、制造等方面的信息转译为代码（代码可以是数字或数字、字母兼用）。为此，需选用或制定零件分类编码系统。由于零件有关信息的代码化，将有助于应用计算机辅助 成组技术的实施。 具统计成组技术能使产量提高成本降低，同时又使固定资产库存资金和流动资金统统减少。因此，最终能使投资回收率增大。这就 足以证明成组技术的经济效益十分显著。 nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 10 - 在促使企业生产合理化和现代化的综合改造中，成组技术无疑是一条投资小而效益大的首选综合改造途径。 1-1.3 成组技术的发展 成组技术是 50年代由前苏联 c.n.米特洛方诺夫首先提出来的。 当时称作“成组技术”，主要用于零件的机械加工方面。米氏在工作中就发现由于产品品种和规格繁多、批量较小、产品更新频繁，使得工艺准备工作十分繁重。但经过仔细分析和 观察，在机床加工零件时，零件具有一定的结构 -工艺相似性。如果把这些相似的零件归并成组，则同组零件的工艺过程便可进一步统一，然后有可能按照统一的工艺过程设计共用的凸轮，共用的刀具布置，并进行统一的调正。这样就能 显著节约工艺准备时间，节约制造资源，节约因更换加工对象所花的调整时间。 50 年代末，成组技术初级阶段 的成组加工迅速在前苏联以及东欧获得推 广应用。与此同时，成组加工也被传播到西欧。原来米氏只是把成组加工局限在机械加工领域，及至 50 年代末，却逐渐从机械加工延伸到其他更加广泛的领域 。因此，成组加工也旋即改称为成组工艺。 60年代初到 60年代中期由原捷克斯伐克的卡洛茨和英国的伯别奇提出了分类编码系统 及提出了生产流程分析原理， 借此找出工艺相似的零件组，以建立 与 之对应生产单元， 从而使企业的物流路线和生产流程更趋合理，有效的解决了多工序零件的成组加工问题 ，特别是生产管理问题。 由此而使成组工艺进一步发展成为一种把生产技 术与组织管理揉合成一体的综合技术成组技术。 通过世界各国具体而深入地应用和研究成组技术，极大地丰富和发展了 米氏的原理，而使这更瑧完善。今天，成组技术已成为生产合理化和现代化的一项基础技术。 1-2 零件分类编码系统在成组技术中的作用 nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 11 - 1-2.1 零件分类编码系统概述 零件 分类编码系统已经成为成组技术原理的重要组成部分 ，也是有效实施成组技术的重要手段，因此在实施成组技术的过程中，建立相应的零件分类编码系统，也就成为一项首要的准备工作。 最早实施成组技术时并未采用零件分类编码 技术，那时对零件的分选主要用视检法 ，显然这种方法比较粗略。为此，随着成组技术实践的深入和应用的需要，又提出了零件的分类编码技术和分类编码系统。 就零件的分类编码理论而言，可以说至今还未完备。因此，世界上的零件分类编码系统层次不穷。但是，随着人们的不断实践和总结经验，产品零件的分类编码理论必将日益完善 ，从而终将出现比较典型的通用分类编码系统。 1-2.2 零件分类编码的作用 零件分类 是成组技术的基础，分类的合理与否直接影响到成组技术的效果，因此国外对成组技术的分类方法很重视。随着电子计算机和电子数据处理系统的发展，以采用电子计算机进行零件的分类 和编码。 其作用为： 1） 提高设计工作的标准化与合理化 零件分类编码后，可建立零件图册 ，实现产品零件的标准化、合理化，与扩大零件通用化的程度，减少设计工作量。 2） 有助于工件分类归并成组（族），推行成组加工 利用适宜的零件分类系统，可以划分零件组，制定成组零件的工艺路线，选择设备进行成组加工。 3） 有利于生产管理科学化 利用分类编码系统，可借助计算机实现生产管理科学化和现代化。 nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 12 - 1-2.3 零件分类原理和概念 分类 是欲使相似或相同事物聚合在一起，而却又使相异的事物彼此分开。它是人类认识客观世界的重要工具，是科学赖以生产的 基础。 分类系统是为达到一定分类目的和要求而采用的相应分类原理规则和步骤所构成的一个体系总称。 目前国内外在实施成组技术中已经采用的分类系统为数甚多，归结起来有以下基本形式： 1.按横向分类环节多少来分： （ 1）少环节分类系统 这类分系统的横向分类环节数量一般 9 。主要适用于手工分类场合，以便记忆和实际使用。 （ 2）多环节分类系统 这类分类系统的横向公分类环节数量都在9 。主要宜于采用计算机 辅助分类。因为横向分类环节多则不便于人要记忆，所以易于发生分类差错 . 2 按横向分类环节间的相互关系来分： （ 1）独立环节的分类系统 若系统内各横向分类环节这之间彼此完全独立而互不相干，则这样的 横向分类环节便是独立环节。 （ 2）关联环节的分类系统 一般地说，若系统中相邻横向分类环节之间有从属关系而相互关联，则这样的横向分类环节便称作关联环节。通常在关联环节中，都是后面一个横向分类环节从属于前面一个横向分类环节。 （ 3）混合 环节的分类系统 这种分类系统中的横向分类环节既有独立环节又有关联环节，因此属于兼有链式结构和树式结构的混合结构。 3按分类系统的用途来分 （ 1）供设计检索用的分类系统 这种 系 统的主要特点在于所选用的分类标志偏重在零件结构特征方面。 nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 13 - （ 2）供工艺标准化用的分类系统 这种主要偏重零件的工艺特点。 （ 3）设计与工艺兼顾的分类系统 目前许多分类系统都是制订成设计与工艺兼顾的。 4按分类系统结构的表达形式分 （ 1）表格式分类系统 这种用表格形式来表达的分类系统，是目前流行的表达形式。 （ 2） 决策树式分类系统 这是一种新的、有发展前途的表达形式。 1-2.4 零件的编码原理 1 编码的目的 它是用规定的字符来代表复杂的概念 2.编码的作用 （ 1）用于简单的字符来代替对事物复 杂的特征和属性概念 的描述，因此可以利用计算机作分类处理。 （ 2）便于信息的传输、存储和检索。 （ 3）相同编码的信息可以避免重复存储。 （ 4）便于共用数据库。 3.编码所用代码的类型 （ 1）用阿拉伯数字作代码 （ 2）用英文字母作代码 （ 3）数字 -字母混合作为代码 4选择代码的原则 （ 1）紧凑性 （ 2）易辨认性 （ 3）具有用计算机处理的可能性 1-3 零件分类系统的实例分析 nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 14 - 1-3.1VUOSO 零件分类编码系统 VUOSO 零件分类编码是成组技术中最早出现的零件的零件分类编码系统。 它是前捷克斯洛伐克金属切削机 床研究所在 Koloc Dr.制定的。VUOSO是十进制四位代码系统，有四个横向分类环节，每个横向分类环节下含十个纵向分类环节，其基本构成为： 类 级 组 型 基本环节 尺寸关系 形状要素 材料 第一横向分“类”环节下，设有 8 个纵向分类环节。其中代码 1 5供回转体（指一般回转体类和带齿形或键的回转体）零件用， 6、 7 供非回转体类（指不规则形体类和箱体类）零件用。 8则供其他工艺方法制成的零件用 。 0和 9空着可作备用。 第二环节“级”主要用来区分零件的重量和大小。借此也同时描述零件的基本形状。有助于选择 加工时所用的机床型号和装夹方法。 第三环节“组”，主要是在上述两个分类环节所确定的零件基本形状的基础上，进一步描述零件结构形状的细节。 第四环节“型”，主要用来表示零件所用的材料和毛胚种类，这是一个独立的环节，并不属于前面的横向分类环节。 1-3.2 OPITZ 零件分类编码系统 OPITZ 系统 是一个十进制的九位代码和混合结构分类编码系统。它由德国 Aachen 工业大学 H.Opitz 教授领导的机床和生产工 程实验室所开发。其主要结构为 ： nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 15 - 零件类别码 形状尺寸码 辅助码 ：按是否回转体分类 ：外形尺寸要素 ：内形要素 ：材料平面加工 ：辅助孔及齿轮 ：主要 尺寸 ：材料及热处理 ：毛胚原始材料及形状 ：精度 1-3.3 KK-3 零件分类编码系统 KK-3 系统是由日本通产省机械技术研究所提出草案。复经日本机械振兴协会成组技术研究会下属的零件编码系统分多次讨论修改的结果。 1-3.4 JLBM-1 零件分类编码系统 JLBM-1 系统是由我国机械工业部门为在机械加工中推行成组技术而 开发的一种零件分类编码系统。这一系统经过先后四次修订已于1984年正式作为我国机械工业部的技术指导资料。 nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 16 - 第二 章 零件 的作用和结构工艺性分析 及系统编码 2-1 零件的 工艺性分析 2-1.1 零件的作用 法兰盘是一个统称，通常是指在一个类似盘状的金属体色的周边开上几个固定用的孔用于连接其它东西 ， 它的作用是连接及传动 。 在 此次设计内齿圈属于齿轮法兰盘系列 ，该产品是用于银川起重机厂的起重机的一个传动零件 ，该零件依靠内齿进行动力、力矩传动，故齿部要求淬火硬度达到 HRC33 HRC38，其中孔 n-D8要和别的零件配合而精度要求 。图 2-1.1 nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 17 - 由于起重机设备的型号各不相同，所以用到的内齿圈有 4种不同的系列的尺寸。 如表 2-1.1 图号 S31-72 S32-72 S33-72 S34-72 D0 100h9 120h9 140h9 170h9 D1 170 185 220 250 D2 105 120 150 175 D3 90H9 105H9 130H9 155H6 D4 94H12 105H9 134H12 160H12 D5 85 105 120 155 D6 71H9 91H9 115.2H9 139.2H9 D7 140 155 185 215 n D8 6- 13H9 6- 13H9 6- 17H9 8- 17H9 D9 11 11 14 14 M Z 75 95 120 144 M M6-6H M6-6H M8-6H M8-6H L0 55.5 72.5 87.5 111.5 L1 22 23.5 24 29.5 L2 2.3 2.3 2.8 3.3 L3 2.7 0.06 3.2 0.08 3.2 0.08 3.2 0.08 L4 2 2 2 2 L5 17 17 20 20 L6 15.7 27 35.5 47 nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 18 - L7 8.5 8.5 10 10 钻模 ZJ21193 ZJ21-194 ZJ21-200 ZJ21-197 L9 22 22 25 25 L8 10 10 10 10 表 2-1.1 由表 2-1.1可见这四种零件虽然尺寸不一样 ,但是结构、形状一致，故可以采用成组技术。可将这四种为一组，采用相同的加工方法来加工 。 2-1.2 零件的 结构分析 该零件的材料为 45 钢，刚度、硬度都比较大。可用于重载和承受较大圆周速度的传动。该零件形状简单，由于是用 在起重机上，所以一般为单件小批量生产，为了提高生产效率采用成组技术。在图 2-1.1中我们可以看到齿面的 它是主要的受力面，用于传动力矩，因此齿部要淬火。盘底孔 n-D8 的同轴度的要求不高，而且孔与孔之间的位置度要求也不高，属于自由公差，但是在加工中还是一定要保证其精度 。 最好用钻套和分度盘来加工，保证精度和位置度。 又端面和 G面的精度也较高，在精加工中可以在数控机床上加工。 2-2 应用 OPITZ 编码系统编码 2-2.1 内齿圈的 OPITZ 分类编码 OPITZ 编码系统部分内容 前面我们已经提到过了，主要参考成组技术 （许香蕙、蔡建国编著 .机械工业出版社， 1987.11） 它的编码优点有： 系统的结构比较简单。仅有 9个横向分类环节，便于记忆和手 工分类； 系统的分类标志虽然形式上偏重于零件特征，但隐 含着工艺信nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 19 - 息； 不足之处有： 精度环节不够； 系统分类标志尚欠严密和准确； 总体结构看。系统简单，但是局部十分复杂 码位 零件 S35-71 0 1 9 0 6 5 4 7 2 S36-71 0 1 9 0 6 5 4 7 2 S37-71 0 1 9 0 6 5 4 7 2 S38-71 0 1 9 0 6 5 4 7 2 内齿圈零件组 OPITZ 分类编码表 2-2.1 由表 2-2.1 分析计算得出： 位：都是 回转体，所以为“ 0”； 位：外形都是规则的回转体； 位：有功能槽齿轮台阶； 位：无平面加工要求； 位：内孔有圆柱齿轮的齿； 位：外圆最大直径； 位：材料为 45钢，需要局部 热处 理； 位：毛胚原始形状，锻件； 位：外形有同轴度要求； 2-2.2 零件码域 表 根据 OPITZ 编码，画出下表 2-2.2： nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 20 - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 表 2-2.2 零件码域表 分析 零件编码可知，该系列零件代码相同， 因 而不用绘制频谱图来分析。该组零件夹具基本统一，只在加工时做一定的尺寸调整即可。 码 位 nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 21 - 第三章 成组加工工艺设计 3-1 生产类型的确定 生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。 不 同的生产类型决定了不同的毛胚制造方法， 生产类型一般分为： 1 单件生产 单个地生产不同结构和不同尺寸的产品，并且很少重复。例如，重型机器制造、专用设备制造和新产品试制等。 2 成批生产 一年中分批地制造相同的产品，制造过程有一定的重复性。例如，机床制造就是比较典型的成批生产。根据批量的大小，批量生产 又可以：小批生产、中批生产和大批生产。 3. 大量生产 产品数量很大，大多数工作地点经常重复地进行某一个零件的某一道工序的加工。例如， 汽车、拖拉机、轴承等的制造通常都是以大量生产的方式进行。 由于零件是用在起重机上的， 根据上面的分类，可知本组零件为单件小批生产， 虽然为单件小批生产，但是对这一组而言可以采用大批量生产来获得更高的经济效益。 3-2 毛胚的选择 及 零件加工工艺设计 3-2.1 毛胚的确定 毛胚的确定包括毛胚的种类和制造 方法两个方面，常用的毛胚种类有铸件、锻件、型材、焊接等。一般来说，铸铁材料毛胚 均为铸件 ，钢材料毛胚一般为锻件或型材。毛胚的制造方法越先进，毛胚精度越高，nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 22 - 其形状和尺寸越接近于成品零件，这就使机械加工的劳动量大为减少，材料的消耗也低，使机械加工成本降低；但毛胚 的制造费用却因采用了先进的设备而提高。 在本次设计中的零件为内齿圈，其中的内齿起着传递力矩的作用，材料又为 45 钢，根据力学的性能要求，毛胚最好选用锻件 。 由于是单件小批量生产 又结构简单采用的锻造方法可用自由锻造，毛胚外型为单向台阶轴，且内部冲有一通孔。 毛胚所能达到的精度取决于毛胚的制造方法，精度越高，其尺寸、形状、位置偏差及余量要 求就越高，对毛胚的安装误差，装夹可靠性影响越小。 图 3-2.1 nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 23 - 3-2.2 毛胚余量的确 参数 S31-72 S32-72 S33-72 S34-72 H 55.5 72.5 87.5 111.5 D 170 185 220 250 A 7.5 8.3 9.5 10 毛胚大小 178 63 193 81 229.597 260121.5 表 3-2.2 注 :用于钢胚锻造，其余按此表 10%金属机械加工工艺人员手册 3-2.3 拟订机械加工工艺路线 1 加工方法的选择 首先要根据 每个加工表面的技术要求，确定加工方法及加工方案，选择零件的表面加工方案，必须在保证零件达到图纸要求方面是稳定而可靠的，并在生产率和加工成本方面是最经济合理的。 其次任何一种加工方法获得的精度只在一定范围内才是经济的，这种一定范围内的加工精度即为该种加工方法的经济精度。它是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准等级的工人， 不延长加工时间）所能达到的加工精度。相应的表面粗糙度称为经济粗糙度。 2 加工阶段的划分 按工序的性质不同，零件的加工可分为 四个阶段 ： （ 1） 粗加工阶段 其任务是切除毛胚 上大部分多余的金属，使毛胚在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率。 （ 2） 半精加工阶段 其任务是使主要表面达到一定的精度，留有一定的精加工余量，为主要表面的加工做好准备。 nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 24 - （ 3） 精加工阶段 其任务是保证各主要表面达到规定的尺寸精度和表面粗糙度的要求。 （ 4） 光整加工阶段 对零件上精度和表面粗糙度要求很高的表面，需进行光整加工，其主要目标是提高尺寸精度、减小表面粗糙度。 3工序的划分 （ 1）工序划分原则 工序的划分可以采用两种不同的原则，即工序集中原则和工序分散原则。 （ 2）工序划分 方法 工序划分主要考虑生产纲领、所用设备及零件本身的结构和技术要求等因素。 在 单件小批生产时，工序划分通常采用集中原则；成批生产时，工序可按集中原则划分，也按分散原则划分，按具体情况定。 其方法有以下四种： 按所用刀具划分 即以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序。 按安装次数 划分 即以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序。 按粗、精加工划分 即粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工中 完成的那一部分工艺过程为一道工序。 按加工部位划分 即完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序。 4.加工顺序的安排 零件的加工工序通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序等 。 （ 1） 按切削加工工序的安排 基面先行原则 先粗后精原则 nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 25 - 先主后次原则 先面后孔原则 （ 2） 热处理工序的安排 预备热处理 目的是改善材料的切削加工 性能，消除毛胚应力，改善组织。 消除残余应力热处理 最终热处理 提高零件的强度、硬度和耐磨性。 （ 3） 辅助工序的安排 图 3-3.1 零件加工图 nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 26 - （ 4）工序衔接 由于本次的零件为内齿圈，又是应用在起重机上，因此为小批量生产，根据以上 所述，工艺路线可以有两种方案： 方案： 05 粗车 粗车 左 端面 A； 粗车外圆 D2且倒角 ； 粗镗孔 D6； 粗镗孔 D3； 一次完成钩槽 D4； 调头粗车右端面 B； 粗镗孔 D3； 10 正火 15 半精镗 半精车右端面 B； 半精车 G面 ； 半精镗孔 D6； 20 钻 钻 8个角度位置相差为 45度的孔 ； 铰 8个角度位置相差为 45度的孔 ； 倒角去毛刺 ； 25 钻 钻通孔 D9； 锪孔 D9深 L8； 攻丝 M8 6H深 L9； 去毛刺 ； 30 插 插 M Z的齿； 35 检验 按图纸技术要求项目检验； 40 热处理 齿部淬火处理 HRC33 38； nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 27 - 45 最终检验 方案： 05 粗车 粗车作端面 A； 粗车外圆 D2且倒角 ； 粗镗孔 D6； 粗镗孔 D3； 一次完成钩槽 D4； 10 粗车 粗车右端面 B； 粗镗孔 D3； 15 正火 20 钻 钻 8个角度位置相差为 45度的孔 ； 铰 8个角度位置相 差为 45度的孔 ； 倒角； 25 钳 去毛刺； 30 钻 钻通孔 D9； 锪孔 D9深 L8； 攻丝 M8 6H深 L9； 35 钳 去毛刺； 40 插 插 M Z的齿； 45 检验 按图纸技术要求项目检验； 50 热处理 齿部淬火处理 HRC33 38； 55 最终检验 这是加工工艺的两种方案，可以根据前面所说的 ，可以将两种方案进行比较，因为 零件的是单件小批量生产，为了提高生产率，减少装夹次数和运输量，应按 集中原则划分工序，方案就做到了工序集中，而nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 28 - 方案的工序太分散装夹次数太多，不仅费时，又费力 ，在方案又能看到，光去毛刺就为两道工序，这样不利于生产。 那么为甚么在粗加工后和插完齿有热处理这一道工序呢？这是因为在粗加工后，要安排去应力的热处理，以消除内应力，由前面知道零件的齿是工作量最大的， 所以要安排齿面淬火，以增加齿面的硬度。 综上所述，方案为最佳方案。 5.工序设计 工艺路线确定 之后，各道工序的内容已基本确定，接下来便可着手工序设计。工序设计时所用机床不同，工序设计的要求也不一样，对普通机床加工工序， 有些细节问题可不必考虑，由操作人员在加工过程中处理。对数控机床加工工序，针对数控机床高度自动化、自适应性差的特点，要充分考虑到加工过程的每个细节。 工序设计的主要 任务是为每道工序选择机床夹具刀具及量具，确定定位夹紧方案、刀具的进给路线、加工余量、工序尺寸及公差切削用量和工时定额。 （ 1）机床的选择 当工件表面的加工方法确定之后，机床的种类就基本上确定了 ，由于该零件的是按工序集中划分的，则应选择通用机床或数控机床，机床的主要规格尺寸应与工件的外形尺寸和加工表面的有关尺寸相适应，对精度高的表面应选用精度高的机 床，如在内齿圈的粗车可在 C6140 上完成，而精车在 CK6150上完成。 （ 2）定位基准与夹紧方案的确定 力求基准统一，减少基准不重合误差和数控编程中的计算量，减少装夹次数，提高加工表面之间的相互位置精度，避免采用占机人工调整式方案。 如在四组零件中 以第四组的钻孔的余量最大，因此应以第四组的孔的加工为例子作为计算的标准。 nts内齿圈成组数控加工工艺及其钻床夹具设计 - 29 - 参考金属切削机床夹具设计手册可知 切削孔的计算公式为： 切削力的计算公式为 Px=68Ds0.7Kp 切削扭矩计算公式为 M=34.5D2S 查该手册表 3-55得 Kp=1 Px=368N M=2835N m 夹紧力的公式为 Q=KP 式中 Q 夹紧力； P 切削力； K 安全系数； 其中 K=K0K1K2K3K4K5K6 查该手册表 3-20 K2=1.8 而 K=4.86 Q=1788.48N 因此 QPX， 则可靠，所以最大的孔的加工的夹紧力可靠，以下三组孔的加工也可靠。 （ 3） 夹具的 选择 在粗车、半精车和插齿中可选用三爪，而在钻