设计与制造工艺

设计与制造工艺（精选12篇）

设计与制造工艺 篇1

摘要：本文通过对机械制造工艺设计课程教学环节的调查与分析, 结合多年的教学实践, 针对目前课程设计中存在的几个问题进行分析并提出了相应的改革方案。

关键词：机械制造工艺,课程设计,存在问题,教学改革

1. 课程设计主要内容

通常, 机械制造工艺课程教学采用理论教学、生产实习、课程设计等三个阶段分段实施, 学生经过60 ~ 90 学时的基础理论课学习后, 由指导教师带领, 深入合作企业进行为期数周的生产实习。通过在生产现场的观察和学习, 进一步了解和熟悉机械零件的典型加工方法和工艺过程, 课堂教学的理论知识得以加深。

学生经生产现场实习后, 一般集中进行为期三周的课程设计, 对所学习的理论、工厂的实践知识开展应用练习。本课程设计一般围绕如下四个方面进行: 指导教师下达设计任务, 为学生提供零件图、设计要求, 讲解设计过程及注意事项; 学生针对设计题目进行零件的结构分析和工艺设计, 通过分析、讨论、计算, 确定毛坯结构和尺寸, 并设计完成该零件的工艺过程卡, 编制详细的机械加工工序卡; 针对所编制的机械加工工艺过程, 选择典型表面的加工工序进行专用夹具结构设计, 通过方案分析, 选取和设计定位元件、夹紧机构、导向元件、夹具体等关键部件, 并设计出夹具装配图、若干典型零件图; 学生完成设计报告, 提交设计成果, 然后根据每个人的设计内容、平时成绩, 进行成绩的评定。

2. 课程设计存在的问题分析

(1) “三多三少”问题

机械制造工艺课程设计是机械专业的知识综合运用并有机结合起来的训练过程, 涉及机械制造工艺学、金属切削原理与刀具、金属切削机床及机床夹具设计、机械制图、公差与技术测量等内容, 应用知识较多, 设计内容包括工艺规程制定、专用刀具、专用夹具设计等三方面内容, 参加设计的学生人数较多。同时, 学生综合运用理论知识和信息资料的能力比较欠缺; 为期3 周的设计时间偏少, 指导课程设计的教师人数较少。

( 2) “三不”问题

学生自主性不强。首先, 学生对课程设计重要性认识不够, 比较懈怠, 造成前松后紧的学习局面; 其次, 设计初始阶段, 不能从设计题目和任务中发现主要问题, 不会把已学知识与需要设计的内容相结合, 一味等待和依赖指导教师, 甚至需要指导教师提出设计方案; 再次, 针对一些参考资料提供的设计思路和方法不能进行合理选择, 生搬硬套, 导致设计方案不合理, 设计思路混乱, 不能体现创造性。有小部分同学对设计中出现的困难有畏难情绪, 期待抄袭别人的设计成果, 独立自主性较差。图纸绘制不规范, 说明书撰写不规范。部分学生图纸尺寸标注不合理, 设计的工装零件制造工艺性和装配工艺性差。设计说明书中对设计方案的提出解决问题思路和方法不能明确表述; 设计原理、计算方法阐述条理不清楚和内容不对应, 缺少参考文献或引用的参考文献格式错误等。

( 3) 成绩评定问题

课程设计成绩评定一般依据三部分: ⑴出勤及平时表现; ⑵设计、图纸及说明书质量; ⑶答辩情况。指导教师不可能长期呆在设计教室, 出勤靠学生的自觉性, 学生图纸内容相似, 说明书内容相同, 答辩时间较短, 提问问题有限。据此评定成绩必然存在弊端。

3. 教学问题及改革方案

教学是教与学的有机统一, 授课只是教学的一部分, 对于专业课应尽量与实践相结合。改进授课方法, 完善实践环节是确保教学改革成果转化为学生知识和能力的有效途径。

( 1) 充分调动学生积极性, 解决学生对课程设计的重要性认识不足的现状

在进行本课程设计时, 学生已进入倒数第二学期, 很多同学进入毕业前的忙乱或茫然阶段, 找工作、考研或对即将离校后的生活不知所措, 对课程设计兴趣不高, 学习态度不够端正, 没有正确认识到课程设计对学习和培养工程师基本设计素质的重要影响, 这些不良情绪往往会造成他们不能积极主动地投入课程设计工作。

在以往的教学实施过程中, 总有部分学生对待课程设计不负责任、敷衍了事, 无法达到预期的教学要求和课程设计目的。为改善现状, 笔者深入学生中与他们进行交流、沟通, 了解学生所处的状态, 积极引导、解决他们面临的问题。

在开展课程设计时, 首先第一日需要做到是为学生讲解, 课程设计的必要性及其意义, 通过集中动员, 使学生能够充分了解课程设计的地位、作用, 以便其今后能够积极配合相关工作, 与此同时, 为学生讲解所设计的相关任务, 让学生能够从本质上端正态度, 进而主动参与到课程设计中。

( 2) 课程设计选题单一, 缺乏先进性

长期以来, 不少学校所开展的课程设计, 都多以零件等机床夹具设计、工艺设计等为主, 由于这些课程都为实际操作课程, 且内容多为金属切削机床与减速箱等操纵部件, 这些课程内容更利于进行课程设计, 同时也容易把握任务设计点。但这些题目往往已经经过较长时间的运用, 这使得学生多多少少都会出现相互抄袭或者重复运用等情况, 极不利于学会创新设计思维的运用。

为此, 在开展课程设计前, 指导教师需精心准备, 尽量深入工厂寻找难易适中的零件, 有条件时同时准备好待加工的零件实物。在任务课题充裕的情况下允许学生选择自己感兴趣的任务, 从而提高完成任务的积极性。

( 3) 合理安排设计时间, 采用先进设计手段解决时间紧任务重、绘图手段落后问题

机械制造工艺课程设计内容通常需要进行大量的计算、分析以及绘图等工作, 相较于以往的课程设计, 设计难度也有相应的增加, 这就需要学生在进行课程设计期间, 积极调动思维, 并在实践中充分运用所学的各项知识。但由于在进行设计的过程中, 往往只有两周或者三周的时间, 在进行设计初期, 学生通常不知道从何下手, 加之时间较为短暂, 又需要解决定位误差分为以及工艺参数计算等各项问题, 为了能够在规定时间内完成任务, 经常需要加班赶工, 导致他们多表现出疲劳状态。甚至还有部分学生为了能够在规定时间内解决问题, 出现抄袭他人成果的情况。

在学生进行课程设计期间, 大多数学生都选择了手工绘图, 一方面手工绘图需要花费较长的时间, 致使任务量因此增加; 另一方面目前绝大部分企业均运用计算机绘图技术, 并且学生在校的这段时间也多采用计算机绘图方法, 仅通过运用手工绘图的方式是无法有效锻炼学生计算机绘图能力的, 这就与实际情况发生了非常显著的脱节现象。这样一来, 课程设计的质量就很难得到保证, 无法有效达到预期效果。针对上述问题, 本文对课程设计的时间以及主要任务进行了相应的调整, 将以机械制造工艺》为例, 将课程设计与其实习环节和教学环节进行了结合, 提前公布设计题目, 让学生在学习中熟悉设计题目, 并引导他们掌握相关知识, 同时在进行实习期间, 也提出更具有针对性地学习和参观, 这样一来, 学生能够带着设计题目参与到学习中, 不仅能够充分掌握零件的特点、结构和功能, 同时也能够最大程度上激发其参与兴趣。

(4) 构建机械制造工艺课程设计教学新体系

①构建课程的理论教学体系———第一层次

在进行理论教学体系的构建时, 应当严格按照 “一点” 充实“三化”的原则, 其中 “三化”主要是指模块化、基础化和综合化。在对课程理论教学体系构建过程中, 必须严格按照 “逆向思维”的方式来完成构建, 构建的过程主要为 “一点”→综合化→模块化→基础化。首先结合相关 “知识点”对其进行综合化模块的构建, 并将 “知识点”作为客观依据, 在课程体系构建中, 充分把握其系统性、科学性和完整性, 使其成为培养创新型人才和应用型人才的重要力量。然后, 按照综合化完成模块化的全面构建, 模块化模块的主要内容, 同样应将综合化作为主要依据, 对模块化的内容进行构建; 最后根据模块化的内容完成基础化的构建, 基础化模块的内容必须充分结合学生所掌握的技能方法和基本知识, 使其更加贴近学生的实际情况, 更利于学生知识、技能的提升。

②构建课程的实践教学体系———第二层次

在对课程实践教学体系进行构建时, 应将其分为支持系统与主导系统两大方面。其中主导系统由可将其分为课程设计和实验教学两大部分, 其主要是将实践教学体系作为主要核心, 由教学组织形式、焦旭为目的和教学方法等内容组合而成。支持系统则主要是由相应师资力量与硬件实验设备组合而成, 在对其实践教学改革中, 其实验室建设是无法得到有效改革。

为此, 在进行课程教学期间, 需要充分结合理论教学的主要内容性质来对其进行设计, 并将其设置为典型项目或者相应任务。在进行实践教学时, 其项目的案例或者任务则需要将企业需求与社会需求作为主要导向, 充分运用产学研等项目为企业培养更多优秀的人才, 争取做到企业需求与课程学习有机结合。

4. 结语

近年来教学实践证明, 机械制造技术课程的教学改革有利于培养学生的动手能力和创新能力, 这对学生的专业学习和毕业后的培养具有扎实的理论基础。

参考文献

[1]王素玉.机械制造技术基础[M].北京:清华大学出版社, 2011.

[2]邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程[M].北京:机械工业出版社, 2004.

设计与制造工艺 篇2

复合材料具有比强度高、比刚度大、可设计性强、抗疲劳损伤性能和耐腐蚀性良好、尺寸稳定性好、隐身性好、便于大面积整体成型、并可大大降低飞机机体结构重量、有效提高商用载荷等诸多优点,因此大批飞机零部件相继采用复合材料结构.

作 者：燕瑛 王正龙 刘秀芝 作者单位：燕瑛(北京航空航天大学)

王正龙,刘秀芝(哈尔滨飞机工业集团有限公司)

设计与制造工艺 篇3

一、工艺分析

根据产品的材料特点和技术要求及装配使用要求,通过分析和调查国内目前有以下三种工艺方案:

第一,从国外进口专用机床(精密数控机床)来进行加工,虽然产品质量能保证,但进口机床价格昂贵(每台约40万元)。且供货、安装调试周期长,维护费用大,致使产品成本高,市场竞争力差,所公司一时无法承受。

第二,采用国产精密专用锥度车床(采用静压轴承)进行加工,虽机床主轴精度较高,但使用环境和维护要求较高。且导轨精度和进刀机构与普通车床类同,无法满足产品的加工精度和尺寸和稳定性。而且价格比较贵(每台约10万元),所此方案的投资可行性较差。

第三,采用普通机床分别粗、精车,然后用“成对研磨法”生产,虽生产设备简单、投资少。但工效极低、质量差而且不稳定;特别由于不能互换制约了大批量生产和装配、维修,且使用安全性差,产品无法通过国家安全认证。

综观以上的工艺方案由于投资、时间和工效、安全性等问题,制约了当时国内火力分段燃气热水器的批量生产及与国外品牌竞争的能力。为了提高该公司新型燃热水器争创名牌产品,及与国外品牌竞争市场的能力,提高经济效益。同时为学校实习工厂增加收入,扩大产教结合的效果,提高创收能力。通过总结本人长期从事机械制造加工的经验,特别是总结了近年来对各种有色金属精密零件加工的研究成果;并参考了国内外先进精密加工工艺和刀具资料。主持设计并编排出一整套用自制精密半自动专用机床和专用人造金刚石刀具分别加工锥阀和锥阀蕊的先进加工工艺。即采用在一次装夹中分别自动完成锥阀和锥阀蕊的粗、精加工,以直接达到设计所要求的尺寸、形状精度和表面粗糙度要求的加工工艺方法。从而在较短的时间内,花费较少的投资,批量生产出合格的产品(年产8～10万套),并通过国家安全认证,取代了进口配件,提高了经济效益和市场竞争力。

二、具体的工艺方案

1.合理安排工艺流程、确保产品质量

根据产品内孔尺寸小、外形复杂,以及较高的技术要求和材料特性。如要分别达到<0.2μm和Ra<0.4μm的表面粗糙度和高精度的表面,采用普通的机床和刀具加工是无法达到的,而且受有色金属材料及零件尺寸限制无法采用磨削方法来精密加工。由于零件是内外锥形的组合密封件,稳定保证锥度的尺寸、形状精度和表面粗糙度是关健。所在整个工艺安排上要全面考虑各方面的因素,即采用专用精密半自动车床、专用夹具和专用刀具(人造金刚石精车刀)。使产品在一次装夹中分别自动完成锥阀和锥阀蕊的粗车、精车(镜面)二道加工工序,使产品直接达到图纸要求。

基本工艺流程如下:

工件装夹(开车)——粗车——退刀(纵、横向)——换刀——精车(人造金刚石车刀镜面车削)——退刀(纵、横向)——换刀——自动停车(卸下工件)。以上工序除装夹、开车和卸下工件为手工完成外,其余进刀、退刀和换刀等均为自动完成。

2.设计、制造高精度专用半自动车床

为满足产品加工精度的需要,在设计专用机床时主要从以下几方面考虑:

(1)主轴结构选择。从考虑工件加工表面的粗糙度和形位公差等因素,为保证主轴在高速运转下的回转精度和稳定性。开始时设计的机床参考磨床主轴结构(采用可调三块式滑动轴承作为主轴的前轴承),利用主轴高速旋转时与轴承之间的楔形产生油膜,使主轴能稳定地保持回转精度。在实际生产中效果良好,但调试较困难且受温度和机油粘度的影响较大,加工质量不够稳定。因此在后四台机床设计中采用成组的C级6000系列的向心推力球轴承作为主轴的前后轴承,经使用发现主轴的回转精度和高速运转的稳定性均较好。为控制主轴与主轴箱在加工装配和使用过程中的尺寸稳定性,在主轴与主轴箱加工过程中采用了合理的热处理工艺:除在粗加工后进行调质处理外,还在半精加工和精加工中进行二次去应力回火,从而保证主轴与主轴箱在装配后能达到所需的主轴回转精度和使用过程高速运转下的稳定性。

(2)自动进给系统。按工件的工艺要求考虑,按粗车——退刀——换刀——精车——退刀——换刀——停车的加工工序,并参考了有关的技术资料,设计了一套由十个同步圆盘凸轮和一系列曲柄连杆组成的进给系统,利用自行设计的凸轮轮廓曲线及配套的曲柄连杆来达到按加工要求自动变换动作。开车后,进给系统与主轴同步运转,先以较快的纵向进给速度开始粗车,车毕后横向少量退刀、纵向快速退刀;完毕后自动横向移动刀架换过精车刀,并纵向慢速进给进行精车(镜面车削);车毕后横向少量退刀、纵向快速退刀,终了后横向换刀并通过行程开关自动停车,完成一次工件循环。从而保证了工件在一次装夹中完成粗、精车加工,不但保证了产品质量而且大大提高了劳动生产率。

为了简化机床设计并保证外锥体和内锥孔的锥度一致性,两种工件采用同一类型的机床进行加工。外锥体车削采用正转(工件逆时针旋转)车削;阀体锥孔采用反转(工件顺时针旋转)车削。但各自的切削速度和进给速度按工件材料、加工条件和工艺要求的不同可分别进行调整。

(3)滚珠导轨机构。由于工件的加工精度、形位公差和表面粗糙度的要求均很高,且工件的加工表面有一部分为断续切削,易产生冲击、振动。如采用普通导轨,由于是滑动摩擦阻力大、传动不灵敏,造成爬行或进刀定位不精确。并因导轨间隙的存在,加工中产生振动、让刀造成加工精度、形位公差和表面粗糙度质量不稳定。所自行设计采用可调锥度的十字形滚珠导轨机构,经一次调整导轨与主轴的夹角后固定导轨,就能稳定锥度车削的精度。由于采用滚珠导轨,能做到无间隙或负间隙的滚动摩擦传动,既避免了由于导轨间隙产生的加工误差及断续切削产生的振动 。又大提高了导轨的灵敏度和定位、进刀的精确度,保证了零件的尺寸精度、满足了加工要求。

3.选用先进的人造金刚石车刀

由于零件的加工特点和使用要求,要求通过精车直接达到表面粗糙度Ra<0.4μm,并在较长时间内能保持稳定的尺寸要求和形状要求,来保证产品在装配和维修中能达到完全互换和严格密封的要求。且要防止铝硅合金在车削中易粘刀产生刀瘤而破坏尺寸精度和表面粗糙度。经多次试验并参考了国内外先进的刀具资料,决定选择采用人造金刚石车刀作为外锥体、内锥孔的精车刀,其刀具形状、尺寸、角度和参数自行设计。车刀的刀头材料选用美国GE公司的COMPAX聚晶金刚石,由北京迪安超硬材料公司协助制成专用车刀。

三、结束总结

经过五年多的批量生产,效果良好。车削后锥体和锥孔的表面粗糙度值分别达到Ra<0.2μm和Ra<0.4μm达镜面,且圆度、直线度、锥度表面耐磨性和阀门的密封性均符合图样要求,能满足成批生产的完全互换装配和互换维修,并通过国家燃气具安全检查验收。由于此工艺方法工件在一次装夹中直接加工为成品,所加工一个零件只需2～3分钟,使工效比原来提高了数十倍。且能代替进口零件,大大降低了产品成本、增加经济效益,使该产品在市场竞争中处于领先地位。

设计与制造工艺 篇4

目前, 中国工程机械保有量已经跃居世界第一位, 且我国机械装备已进入报废高峰期, 80%的在役工程机械已超过保质期。根据中国工程院发布摩擦学调查报告:我国因摩擦磨损造成的损失高达9500 亿元, 占当年GDP的4.5%。再制造产业成为工程机械企业新的利润增长点。

2 工程机械再制造概念

再制造是一个过程, 以旧制成品为原料, 运用高科技的清洗技术、修复技术, 利用新材料, 进行专业化、批量化修复或技术升级改造, 以优质、高效、节能、节材、环保为目标, 使再制造产品在技术性能和安全质量等方面达到甚至超过原同类新品的标准要求[1]。

发达国家再制造已经形成了相当规模的产业, 专门从事再制造的企业发展非常迅速, 并利用再制造产品成为制造业降低成本、节约资源、减少污染, 提高竞争能力的重要途径。还包含着产品功能的换代和提高, 同时并没有造成过多的资源浪费。

3 工程机械再制造趋势与环境

再制造有利于形成“资源—产品—废旧产品—再制造产品”的循环经济模式, “绿色”制造将成为工程机械行业新的发展方向。

再制造产业已成为一个重要的国家政策。1999 年, 我国正式提出到目前为止具有中国特色的再制造系统, 国家出台了10 多个关键政策和通知, 包括“再制造产业发展规划”和其他重要的国家规划迫在眉睫, 制造业的发展已成为一个重要的国家政策。国家领导重视再制造, 加快国家政策推动再制造发展[2]。

目前, 再制造产品还没有出台具体产品质量认证标准, 但其实际上是以新机为参照标准的, 其提供理念就是“再制造产品质量要不低于新机标准”。同时, 再制造产品由于存在附加值其价格往往较新机便宜45%~50%。质优、价廉的再制造产品获得越来越多客户的青睐。

4 工程机械再制造产业发展风险分析

虽然再制造产业的发展前景非常看好, 但是当前行业内各主流主机厂商对再制造产业一哄而上, 在形势仍然不是十分明朗情况下, 企业开展再制造机会与风险同在。这其中不确定性的风险主要有:政策法规还不够完善;工程机械再制造技术开发和理论研究滞后;工程机械再制造人才缺乏;关键核心零部件研发能力缺乏;工程机械再制造产品的交易平台不够成熟。大量开展再制造产业, 如果出现产品积压, 再制造企业将背负巨大压力与风险。

5 工程机械再制造关键技术介绍

5.1 无损检测技术

无损检测 (NDT) 技术是在不损伤被检测对象的条件下, 利用材料内部结构异常或缺陷存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化, 来探测各种工程材料零部件、结构件等内部和表面缺陷, 并对缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化做出判断和评价。常规NDT技术包括超声波检测、射线检测、涡流检测、渗透检测、磁粉检测、声发射检测、声检测、磁弹性检测、工业内窥镜检测、激光全息检测、微波检测、磁记忆检测技术等[3]。

5.2 再制造清洗技术

再制造清洗是指借助于清洗设备将清洗液作用于废旧零部件表面, 采用机械、物理、化学或电化学方法, 去除废旧零部件表面附着的油脂、锈蚀、泥垢、水垢、积炭等污物, 并使废旧件表面达到所要求清洁度的过程。废旧产品拆解后的零件根据形状、材料、类别、损坏情况等分类后应采用相应的方法进行清洗。拆解后对废旧零部件的清洗主要包括清除油污、锈蚀、水垢、积炭、油漆等内容。常用的再制造清洗技术主要有热能清洗技术、流液清洗技术、压力清洗技术、摩擦与研磨清洗技术、超声清洗技术、电解清洗技术及化学清洗技术等。

5.3 表面工程技术

表面工程技术能使材料或零部件表面具有特殊的化学成分和组织结构, 从而使零部件具备所需的特定性能或功能。表面工程技术的特点是能够以多种工艺方法制备优于零件本体材质性能的表面覆层, 从而使零件表面具有耐磨、耐腐蚀、润滑、耐热、抗氧化、密封、导电、绝缘、辐射和防辐射等单一或综合的性能。工程机械中, 大部分零部件常见的失效形式是零件的表面磨损, 而翻新再生主要是依靠先进的表面工程技术。主要有堆焊技术、热喷涂技术、电刷镀技术、激光再制造技术、纳米表面工程技术、自动化表面工程技术。

5.4 再制造毛坯快速成形技术

再制造毛坯快速成形技术要求开发激光精密测试技术, 同时建立再制造计算机辅助工程系统和图像处理系统。该技术依赖于离散堆积成形原理和积分原理, 采用激光同轴扫描技术, 利用由CAD零件模型所确定的几何信息, 对由废旧零件充当的再制造零件毛坯, 进行熔融堆积, 快速成形。同时还要建立零部件及表面涂层体系, 对零件受损检测和几何特征进行研究, 并且监测毛坯表面的三维几何参数等。

5.5 应急快速维修技术

高科技快速发展和生产作业方式的转变, 对于修理受损装备的时间要求提出了更为苛刻的要求, 时间受到了极大地压缩。在这个步伐紧促、效率至上的当今时代, 应急快速维修技术的作用日益彰显, 并取得举足轻重的地位。在先进技术的支撑下, 快速修复受损的装备, 不仅能够以最短的时间恢复生产力, 提升生产效率, 而且能够推动装备再制造业的健康发展。

6 国内某公司再制造中心规划设计

针对目前国内工业车辆再制造企业的匮乏以及市场对于工业车辆再制造服务的实际需求, 该公司以叉车再制造为核心, 引进先进的再制造技术设备, 进行工业车辆整机与零部件再制造, 扩大企业经营规模、延伸产业价值链、提升企业核心竞争力, 实现可持续发展与循环经济建设。

本项目新建再制造、零部件生产厂房、地区销售展示中心及配套设施, 新增自动焊机、数控卧车、数控磨床、数控落地镗铣床等关键生产检测设备, 形成年再制造叉车5000 台和年产42.5 万套配套件的生产能力, 提高了公司供应链快速响应速度和精度。

6.1 生产纲领

本项目主要对叉车整机及关键零部件进行修复再制造。再制造后的产品达到原有产品新品的质量标准。同时实现配套基础件的就近生产配套。项目代表产品生产纲领:1~3t整机4500 台, 5~10t整机500 台, 合计5000 台。基础零部件生产纲领:销轴类 (叉车) 10 万套, 销轴类 (装载机) 1 万套, 滚轮类 (叉车) 10 万套, 配重联接销轴 (叉车) 10 万套, 降噪隔音垫 (叉车) 10 万套, 脚踏板垫 (装载机) 1 万套, 铆焊类、冲压类0.5万套, 合计42.5 万套。

6.2 产品工艺流程

叉车再制造工艺主要包括整机清洗、零件拆卸、损伤检测、零部件修复与制造、零部件装配、装配体性能检测、涂装等关键工艺, 见图1。

6.3 整机再制造车间工艺方案设计

本项目新征土地23334m2, 新建建筑物面积26000m2, 包括整机再制造车间 (叉车再制造、营销办公) ;基础配套件加工车间 (基础零部件制造) 及食堂倒班宿舍。

6.3.1 车间任务和生产纲领

整机再制造车间主要承担叉车整机的修复再制造任务。关键零部件再制造车间主要承担相关门架、车架、变速箱等关键零部件修复再制造任务。生产纲领为叉车整机再制造5 000台/a。

6.3.2 工艺流程

再制造工艺方面包括拆解、清洗、检查、机加工修复等环节。

拆解并不是一个简单的装配的逆向工程, 其中一些关键点如果操作不当会造成设备损坏, 无法进行再制造。

清洗和机加工中, 将运用多种技术, 根据产生量来选择性地使用不同的清洗技术。

装配和测试环节其实就是新产品的生产环节, 通过采用同样的标准, 确保再制造件品质如新。当然, 产品质量是获得用户“芳心”的关键因素。

本项目建立一套产品质量控制体系, 要求所有再制造产品在技术标准、规范、体系上与传统的新品制造一致, 对于生产中的各个关键点都进行控制和记录, 并且结合人工检测, 确保再制造产品在各个方面都符合要求。

6.3.3 投资

整机再制造车间投资合计6540 万元。

6.4 基础配套件加工车间工艺方案设计

6.4.1 车间任务和生产纲领

主要承担叉车、装载机配套销轴类、滚轮类、降噪隔音垫、脚踏板垫等配套件加工。生产纲领为42.5 万台 (套) /a叉车、装载机配套销轴类、滚轮类、降噪隔音垫、脚踏板垫等配套件。

6.4.2 主要工艺

1) 注塑产品成型工艺流程

备料→干燥→排气→着色→计量→混合→加垫→塑化→注射→保压→定型→冷却→顶出→调湿、热处理→检查→完成。

2) 隔热垫工艺流程

下料→复合→成型→剪裁→封胶→检验→装配→出厂。

3) 隔音垫工艺流程

下料→复合→模切→分检→检验→装配→出厂。

4) 轴类产品工艺流程

下料→热处理 (外协) →车→钻→热处理 (外协) →铣→热处理 (外协) →磨→焊→检验→出厂。

6.4.3 投资

基础配套件加工车间主要投资合计2 241.9 万元。

7 总结与展望

我国促进再制造产业的发展是建设资源节约型、环境友好型社会的客观要求, 工程机械再制造势在必行。对比再制造和生产新产品, 可节约能源60%, 节约材料70%, 节约成本近50%, 并且几乎不产生固体废物, 空气污染物排放量减少80%以上[4]。再制造可以充分利用资源, 保护生态环境, 对国家、企业和个人都是有利的项目, 国家、企业与居民生活环境都将受益。对该行业的未来发展趋势、环境、风险与机遇进行剖析, 为后续再制造产业发展奠定基础。通过国内某公司叉车再制造中心的规划设计, 对再制造车间工艺和所采用的设备进行论述和探讨, 希望能给工程机械行业内其他企业再制造产业的发展提供借鉴作用。

摘要：在介绍工程机械再制造的形成、定义、产业发展方向和发展风险的基础上, 对工程机械再制造的关键技术进行了讨论。通过绿色清洗、无损拆解、无损检测和修复技术, 将趋于报废的产品再制造, 打造成接近或优于新产品的性能和外观, 有效降低资源能源消耗、减少废弃物排放, 产生再生资源。通过对国内某公司再制造中心规划设计, 介绍了叉车先进的再制造生产工艺和设计理念。

关键词：再制造,工艺设计,关键技术

参考文献

[1]谈辉, 罗震, 王皓.工程机械再制造中的电解加工工艺研究[J].制造业自动化, 2013, 35 (6) 132-135.

[2]徐滨士, 梁秀兵, 张伟, 杨庆东, 陈永雄.建设工程研究中心, 提升再制造产业技术水平[J].中国表面工程, 2013, 26 (4) :99-104.

[3]朱胜, 姚巨坤.再制造技术与工艺[M].北京:机械工业出版社, 2011.

设计与制造工艺 篇5

汽车零件机械加工工艺规题 目 程

及专用机床夹具设计

教 学 院 机电工程学院

机械设计制造及其自动化

专 业

(车辆工程方向

班 级 10车辆工程

姓 名

指导教师

22013 年 6 月 0

日

2012～2013学年第二学期 课程设计任务书 设计名称：

地点： 309

汽车零件机械加工艺规程及专用机床夹具设计

班级： 10车辆

J4-

一、课程设计目的

车辆制造工艺学课程设计是在完成了车辆制造工艺学课程的理论教学后的实践性教学环节。其目的是：通过该课程设计，使学生在理论教学的基础上进一步巩固汽车制造工艺知识，初步掌握汽车零件机械加工工艺规程的编制方法，学会查阅有关资料；掌握工件在夹具中的定位夹紧原理专用机床夹具的设计方法，提高结构设计能力。

二、课程设计内容（含技术指标）

制定指定零件的机械加工工艺规程；设计指定工序的专用夹具。具体内容如下： 1．对零件进行结构工艺性分析，画零件图（1）了解零件的性能、用途和工作条件；（2）分析零件各项技术要求；

（3）分析零件的毛坯、材料、热处理要求及机械加工的工艺性。

（4）画零件图1张。2．制定零件机械加工工艺规程

（1）按基准的选择原则确定零件的定位基准；（2）确定零件各表面的加工方法并划分加工阶段；（3）安排加工顺序，拟定工艺路线；（4）初步选择各工序所采用的设备；（5）填写完整的机械加工工艺过程卡1份。3．确定工序具体内容

（1）确定指定工序的加工余量、工序尺寸和公差；（2）确定指定工序机床的规格、精度及刀、量具；

（3）确定指定工序的切削用量；（4）计算指定工序的单件工时；（5）填写完整工序卡片1张。4．设计指定工序的专用夹具

（1）确定工件的定位方案和刀具的对刀、导向方式；（2）确定夹紧方案；（3）确定夹具结构；

（4）绘制夹具装配工作图1张；（5）绘制夹具零件图1张。5．整理课程设计说明书1份。

1．对零件进行结构工艺性分析，画零件图（1天）2．制定零件机械加工工艺规程（2天）

3．确定工序具体内容（1天）

4．设计指定工序的专用夹具（5～7天）5．答辩（1天）

四、基本要求

1．设计资料齐全；

2．工艺方案合理，工艺文件符合规定的工作量； 3．夹具结构合理，图样数量符合绘图工作量；

4．图样规范，装配图和零件图内容完整，图面质量好，错误少，5．设计说明书内容完整，书写规范，语句通顺，层次分明。6．答辩时自述清楚，能正确回答老师所提出的问题。车辆与交通系 2013.4.26

目 录

序 言 5

一、零件的分析 5

（一）零件的功用 5

（二）零件的工艺分析 6

二、工艺规程设计 6

（一）确定毛坯的制造形式 6

（二）基面的选择 6

（三）制定工艺路线 7

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸的的确定 8

（五）确定切屑用量及基本工时 9

三、夹具设计14

（一）对机床夹具设计的要求 14

（二）确定夹具的结构方案 15

四、总 结17 参考文献19

序 言

这次的课程设计是在我们课程结束后进行的，经过几个月的学习也该是进行实践的时候了，用实践检验自己的的能力，及所学的知识，还有就是通过此次的设计来学一些课外知识，这是在以后的工作中都要具备的，在学校的课程设计中体验将来工作的过程，这是很有必要的，能让我们更快的适应社会和工作。由于能力有限，设计中上有许多不足之处，还望各位老师不吝赐教。

一、零件的分析

（一）零件的功用

机械中的拨叉，一般分为拨叉爪子，拨叉轴和拨叉手柄座。主要是拨动滑移齿轮，改变其在齿轮轴上的位置，可以上下移动或左右移动，从而实现不同的速度。或则是机械产品中离合器的控制，比如端面结合齿的结构，内外齿的结构，都需要用拨叉控制其一部分来实现结合与分离。由于拨叉在改变档位时是要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此该零件要具有足够强度、刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。

（二）零件的工艺分析

拨叉2共有三组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： 1.以m孔为中心的加工表面

H9的孔及其倒角和孔的两端面。其中主要加工的这一组加工表面包括：面为H9的孔。

2.以H的螺纹孔为中心的加工表面

mm外端面和锥

H的 这一组加工表面包括：钻M10螺纹底孔、铣螺纹孔。其中主要加工面为

H的螺纹。

3.以R30的圆弧面为中心的加工表面

这一组加工表面包括：R24和R30的两个圆弧面以及两圆弧面之间的阶梯面。这三组加工表面有着一定的位置度关系，公差为0.05。

由以上分析可知，对于这三组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另两组表面，并且保证他们之间的位置精度要求。

H9的孔与两端面间的阶梯面见的垂直度

二、工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形式

零件的材料为灰铸铁HT200。根据选择毛坯应考虑的因素，外表面采用不去除材料方法获得粗糙度要求，由于零件生产类型为成批，大批生产，而铸造生产成本

低，设备简单，故本零件毛坯采用铸造方法。灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削。在制定加工工艺时应考虑这些基本因素。

（二）基面的选择

基准选择是工艺规划设计中的重要工作之一，基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

（1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，（2）精基准的选择。考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，（三）制定工艺路线

拟定工艺路线的内容除选择定位基准外，还要选择各加工表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定加工设备，工艺装备等。工艺路线的拟定要考虑使工件的几何形状精度，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证，成批生产还应考虑采用组合机床，专用夹具，工序集中，以提高效率，还应考虑加工的经济性，以便使生产成本尽量下降。制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。

1.工艺路线方案一

工序Ⅰ 铣Φ28mm外圆两端面，粗基准选择以Φ28mm的外圆。工序Ⅱ 钻铰Φ19H9mm中心孔并倒角。

工序Ⅲ 铣Φ20mm外圆端面，以Φ19H9的中心轴为基准。工序Ⅳ 钻M10螺纹底孔工序并攻螺纹。

工序Ⅴ 铣R24mm的圆弧面及侧面，以Φ19H9的中心轴为基准。工序Ⅵ 镗R30mm的上下凸出端面。工序Ⅶ 检查。2.工艺路线方案二

工序Ⅰ 铣Φ28mm外圆两端面，粗基准选择以Φ28mm的外圆。工序Ⅱ 钻Φ18.85H9mm中心孔。工序Ⅲ 铰Φ19H9mm中心孔并倒角。

工序Ⅳ 铣Φ20mm外圆端面，以Φ19H9的中心轴为基准。工序Ⅴ 钻M10螺纹底孔。工序Ⅵ 攻螺纹。

工序Ⅶ 铣R24mm的圆弧面及侧面，以Φ19H9的中心轴为基准。工艺Ⅷ 镗R30mm的上下凸出端面。工序Ⅸ 检查。

3.工艺方案的比较及分析

上述两个工艺的特点在于：方案一是利用复合式机床，钻、铰Φ19H9mm的中心孔在同一工艺步骤，减少不同工序拆装工件的时间上浪费，提高了加工工艺的效率；而方案二则与此相反，采用独立式机床，保证了零件的加工质量。两相比较可以看出方案一将方案二中的工序Ⅱ和工序Ⅲ、工序Ⅴ和工序Ⅵ进行整合，采用一个工序两个工位。经过整合后，在加工的时候只要进行一次装夹，这样不仅可以减少装夹加工时间也可以提高加工精度。因此，最后的加工路线确定如下：

工序Ⅰ 铣Φ28mm外圆两端面，粗基准选择以Φ28mm的外圆。工序Ⅱ 钻铰Φ19H9mm中心孔并倒角。

工序Ⅲ 铣Φ20mm外圆端面，以Φ19H9的中心轴为基准。工序Ⅳ 钻M10螺纹底孔工序并攻螺纹。

工序Ⅴ 铣R24mm的圆弧面及侧面，以Φ19H9的中心轴为基准。工序Ⅵ 镗R30mm的上下凸出端面。工序Ⅶ 检查。

以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺制造综合卡片”。

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸的的确定

“变速叉”零件材料为灰铸铁（HT200），生产型为大批量生产，采用手工砂型铸造毛坯。

根据上述资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸如下：

1.外圆端面（Φ28mm）

参考《机械加工工艺手册》，精度等级IT12，加工余量Z=3.5-5.0mm。2.通孔（Φ19H9mm）

参考《机械加工工艺手册》，精度等级IT11，加工余量Z=3.5-4.5mm，钻孔Φ18.85+0.045 0mm,铰孔Φ19+0.045 0mm。

3.外圆端面（Φ20mm）

参考《机械加工工艺手册》，精度等级IT11，加工余量Z=3.5-4.5mm。4.R24圆弧面

参考《机械加工工艺手册》，精度等级IT12，粗铣加工，加工余量Z=3.5-5.0mm。

5.R30圆弧面

参考《机械加工工艺手册》，精度等级IT12，粗铣加工，加工余量Z=3.5-5.0mm。

由于设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整法加工零件。因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。

（五）确定切屑用量及基本工时

第二速及第三速变速叉所使用的材料为灰铸铁HT200。

工序Ⅰ 铣Φ28mm圆端面

1.加工条件

机床：功率P=4.5kw 的X61W型万能铣床（查《制造工艺》表3.2）刀具：立式端铣刀 刀片材料：硬质合金，（查《切屑用量简明手册》查表3.1）2.选择切屑用量

查《切屑用量》表3.1 铣销宽度de=28＜90mm,ap=3＜4mm 查《切削用量》表3.1-6 选YG6硬质合金端铣刀直径d=80mm 故齿数Z=10 且每齿进给量fz=0.1mm/z 由于加工余量不大，故一次铣完。则ap=5mm

选fz=0.1mm/z 故齿数Z=10 且每齿进给量fz=0.1mm/z 由于加工余量不大，故一次铣完。则ap=5mm ⑶铣刀磨钝标准及寿命

根据《切屑用量简明手册》查表3.7 铣刀刀齿面最大磨损量为1.5mm 由于铣刀直径d0=80mm,故刀具寿命T=180min(简《切屑余量》表3.8 ⑷决定切削速度Vc和每分钟进给量Vf 根据《切削用量》查表3.16，当d0=80mm,z=10,ap≤5mm,fz≤0.1mm时Vc=98mm/min ,n=388r/min,vf=311mm/min 各修正系数为：

=

=

=1.42，=

=

=1.0 故 = ==

=

mm/min

r/min

mm/min ＇ = =根据X61W型万能铣床说明书，由《切削用量》查表3.30 选择 n′=590r/min Vf′=510mm/min 因此实际切削速度和进给量为：

=m/min

5）校验机床功率

由表3.24 当铸铁硬度在146至173之间时，=5mm

=28近似=510mm/min =2.7kw 根据X61w型说明书，表3.30 机床主轴允许功率为

=4.5kw Pc 因此所选切削用量可采用，即

=5mm，=510mm/min n=590r/min =148.2m/min =0.086mm/z l=28mm L=l+由表3.26得

=8 6）计算机基本工时

s 工序 Ⅱ 钻铰Φ19H9mm孔并倒角

⑴钻孔Φ18.85+0.045 0mm

查《切削用量》表2-35 选取机床 Z525型立式机床 选取刀具 钻刀直径Φ18.85的直柄麻花钻（特制刀具）

由《切削用量》表2.35 得 f≤0.3(f=0.28 Zv=0.25 Cv=9.5 Xv=0 Yv=0.55 m=0.125

=(查《工艺手册》表4.2-15 按机床选取nw=195r/min 实际切削速度 V=

计算切削加工工时 ⑵铰孔Φ19+0.045 0mm

查《切削用量》表2-35 选取机床 Z525型立式机床

查《制造工艺》表3.1-16 选取刀具 绞刀直径Φ19的直柄机用铰刀（硬质合金 特制刀具）、由《切削用量》表2.35 得 0.3≤ f≤0.5(f=0.24 Zv=0.25 Cv=9.5 Xv=0 Yv=0.55 m=0.125 查《切削用量》表2-25得

切削深度 ap=0.06 ~ 0.15 =0.15mm 切削速度 Vc =8~12=10m/min ns=(查《工艺手册》表4.2-15 按机床选取nw=195r/min 实际切削速度 V=

计算切削加工工时

工序Ⅲ 铣Φ20的端面

⑴查《制造工艺》表3.2 选择X61W型万能铣床 功率P=4.5kw（灰铸铁HT200 硬度172~182）

查《制造工艺》表3-16 选硬质合金端铣刀 ⑵选择粗铣加工余量

查《切削用量》表8-96 加工余量ap=3.5 ~ 4.5=3.5mm 粗铣 铣削宽度 ae=20≤90 ap=3.5≤5mm

直径d=80mm 齿数z=10 每齿进给量fz=0.1mm/z ⑶铣刀磨钝加工余量

查《制造工艺》表3.7得 铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5 由于铣刀直径d0=80mm 查《制造工艺》表3.8 得 T=180min 查表《制造工艺》得 Vc=109m/min n=436r/min Vf=349mm/min 采用不对称铣削

工序Ⅳ 钻M10孔并锥螺纹

⑴钻孔Φ9.153mm 查《切削用量》表2-35 选取机床 Z525型立式机床 选取刀具 钻刀直径Φ9.153的直柄麻花钻（特制刀具）、由《切削用量》表2.35 得 f≤0.3(f=0.19 Zv=0.25 Cv=9.5 Xv=0 Yv=0.55 m=0.125 查《切削用量》2-12 T=35min 查《切削用量》2-33 kv=1.0 ns=(查《工艺手册》表4.2-15 按机床选取nw=960r/min 实际切削速度 V=

计算切削加工工时

⑵锥M10x1-6H 螺纹孔 查《切削用量》表2-35 选取机床 Z525型立式机床

选取刀具 钻刀直径Φ10的粗柄机用丝锥

计算切削加工工时

查《制造工艺》表3.1-4.7得

螺距p=1，d=8，l=20,L=76,a=6.3 f=1 n=200r/min l1=(1~2p l2=(0.5~2p

Tj==0.79min

工序 Ⅴ 铣R24mm的圆弧面及侧面。

⑴查《制造工艺》表3.2 选择X61W型万能铣床 功率P=4.5kw（灰铸铁HT200 硬度172~182）

查《制造工艺》表3-16 选硬质合金端铣刀 ⑵选择粗铣加工余量

查《切削手册》表8-96、8-97得

0.3≤fz≤1(取fz=0.5mm/r 20≤Vc≤35(取Vc=25m/min dw=48mm

(查《切削手册》校验

（3）计算加工工时

工序 Ⅵ 镗R30的圆弧断面

⑴粗镗R30的圆弧断面 查《切削手册》表8-86得

背吃刀量 ap=5mm, 进给量 f=0.2 ~ 0.3mm/r 查《切削手册》表8-87 粗镗铸铁件应使用高速钢刀头 f=0.3 ~ 0.8=0.6mm/r Vc=0.42 ~ 0.66=0.5m/s

加工工时计算

⑵半精镗R30的圆弧端面

查《切削手册》表8-86得 背吃刀量 ap=5mm 查《切削手册》表8-87粗镗铸铁件

高速钢刀头 f=0.2 ~ 0.6=0.4mm/r Vc=0.5 ~ 0.66=0.6m/s

三、夹具设计

按照设计任务要求，设计一钻床夹具。选择钻的螺纹底孔的专用夹具设计。根据图纸分析，螺纹孔的位置精度不高，以Φ19H19mm孔中心为设计基准。工件材料为灰铸铁HT200，毛胚为铸件，生产类型为大批量生产，选用Z5125立式机床。

㈠ 对机床夹具设计的要求

⑴保证工件加工的各项技术要求

⑵专用机床夹具的结构与其用途和生产类型要适应 ⑶尽量选用标准化夹具

⑷夹具结构应具有足够的刚度，强度和良好的稳定性、⑸保证使用安全和方便 ⑹具有良好的工艺性

㈡ 确定夹具的结构方案

（1）确定定位元件 定位元件是根据六点定位原理和加工要求来确定的，本夹具采用定位销与工件Φ19H19mm的孔相配合；支撑钉与工件Φ20mm的槽配合；支撑钉与R30上或下断面相接触，此组合即限制了6个自由度

（2）确定导向装置 导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套，对刀装置等，由于都是标准件，因此按标准选择。

（3）确定夹紧机构

由于采用工作工件以外圆定位，《机床夹具设计手册》，见表2-28 f1,f3取0.8 f2,f4取0.3 f1:工件与压板间的圆周方向摩擦系数 f2:工件与V型块的间的圆周方向的摩擦系数 f3:工件与压板间的轴向摩擦系数 f4:工件与V型块间的轴向摩擦系数

防止工件转动 =

防止工件移动 又因为

（不考虑）

一般在粗加工时取K=2.5~3(取k=2.5

经计算解得=966.10

=1469.7N 钻孔时的轴向力、扭矩，功率的计算 查《切削用量手册》表2.32 轴向力（N）扭矩（N·M）功率（KW）

查《切削用量手册》表2.32得 =420 =1.0

=0.8

=0.206

=2.0

=0.8

f=0.28 修正系数k=1.0 =420·=716.625N =0.206·=6.59N/m

·0.09681·0.94 ·0.09681·0.94

==2.27kw 定位误差的分析

Φ28（h11~h13）取

即

=0.230 mm 绘制夹具装配图样

绘制夹具装配图，并在其上标注相关尺寸，配合和位置公差等技术要求。

四、总 结

进行了维期两周的课程设计，就象往年这个时候一样，我们设计的是拔叉II，以及其夹具的设计，虽说和以往一样按部就班，但如果工艺学没学好，完成这场设计还真不是一时半会的事，当然也不是两周可以解决的，确实通过这次课程设计，课上那些没领悟的知识的毕露无疑，因为有时候一个知识点不过关，可能设计的时候就会卡住，或者突然对设计中的一些疑问感到莫名其妙，茫然无措，设计的内容包含甚广，像求定位公差，选工艺基准等，这样就只有边进行课程设计，一边恶补，然后对前面的数据再次进行分析，拔叉的工艺设计花了一周，另一周便花在了夹具的设计上，其大部分时间都花在了查手册上面，因为工艺有很多，所以其标准也是非常的多，数据量很大，我们要查的手册就有四本，其中包括《课程设计指导手册》，《切削用量》，《加工余量》，《夹具设计手册》而每本的内容多又繁杂。因此，开始设计的时候查手册感觉就像是大海捞针一样，对着设计的手册就像面对了一本深奥的理论，自己就是一个初学者，什么也不懂，什么也不会，后来恶补的多了，查的次数渐渐多了，自己也渐渐的得心应手，在哪个手册上査哪些用量，这些都可以基本把握住，比如说铣个端面，首先就要确定起加工余量，所以得查《加工余量》里的表，然后选择是立铣还是端铣，再在《切削用量》手册上选择铣刀的型号，铣床的功率及型号等，之后便是对各种量的及加工时间的计算。

本次的课程设计事在酷热的环境中完成，因此此次考验我们的不仅仅是老师，还有上天，那些天是基本没下过雨，那些天号称有史以来最热的，正应了一首诗“赤日炎炎似火烧，野田禾稻半枯焦。农夫心内如汤煮，王孙公子把扇摇。”，现在是学生心内如汤煮啊，电扇全

开也无用了，何谈摇扇，对这首诗我现在才算是深有感触，教室成了蒸笼，自己是取经的和尚，要被妖怪蒸吃的是我们不是唐僧，现在也终于能理解唐僧为何怕蒸吃了，这种感觉确实是生不如死，由于天气原因，每天做不了多少事，即使晚上也如此，因此效率不高，这次课程设计确实是一次取经之旅，扛住了取经就有了很大的希望，虽然环境艰苦，但最终大家还是挺过来了，没人倒下，但不知是不是所有人都取到了经，至于我出了点力，但还是学到了不少，首先当然是学会了查手册，查表，这也是很重要的，思然没有其他人对所要的数据手到擒来的能力，至少我自己能独立解决一些工艺问题，至于设计流程，及设计要求以及其中的众多的工序都是必须要熟悉的，我们的拔叉II用的是沙型铸造，在加工过程中用了钻铣攻镗等众多工序才成型的。

这次不仅检测了了我们的理论知识，而且还有团队合作的能力，及耐力等各方面的能力，而且给了我们下次遇到问题时所应该有的能力，我们前几次也有过几次课程设计，相比这次，真是小巫见大巫了，这次对设计的领悟也是更多，原来书查百便，其义也会，当时如果因为天气原因或其他的一些因素，这不仅让我停滞不前，我们组也势必要遭牵连，当然更不会把这次的总结写得如此顺利。

参考文献

[1] 陈宏钧.简明机械加工工艺手册.北京：机械工业出

版社，2007.11 [2] 吴拓.简明机床夹具设计手册.北京：化学工业出版

社，2010,2 [3] 陈家芳.实用金属切削加工工艺手册.2版.上海：上海科学技术出版社，2005.1 [4] 徐鸿本.机床夹具设计手册.沈阳：辽宁科学技术出

版社，2004.3

[5] 孟少农.机械加工工艺手册.北京：机械工业出版社，1991.3

机电工程学院课程设计成绩评定表

姓 名

学 号

专业、班级

机械设计制造及其自动化(车辆

工程方向10级

课程设计题目： 汽车零件机械加工艺规

程及专用机床夹具设计 课程设计答辩或质疑记录：

成绩评定依据：

最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）

指导教师签字：

设计与制造工艺 篇6

针对机械制造工艺课程设计的现状及存在的问题，进行了深入的分析和探讨，阐述了工艺课程设计教学方法改革的必要性；以提高学生创新能力和实践能力为目的，提出了工艺课程设计创新实践教学的模式；该模式较全面的改革了工艺课程设计所存在的问题，不仅将工艺课程设计贯穿到理论课的实践教学过程中，而且更重要的是学生根据设计结果完成产品的制作并应用到真正的生产中。该模式在很大程度上提高了学生的实践能力、动手能力和创新能力[1]。

关键词：机械制造工艺课程设计；实践能力；创新能力

工艺课程设计是机械制造专业的一门重要的实践课程，该课程具有较强的实践性和综合性。是把机械制图、金属材料与热处理、公差配合与技术测量、机械制造工艺等课程的理论知识与实践相结合的课程。通过本课程的安排，使学生运用所学知识分析问题与解决问题的能力得到提高，学生查阅资料的能力、计算的能力、设计的能力都得到了锻炼和提升，为他们以后的发展打下了实践上的基础。

工艺课程设计的内容长期以来都是零件的加工工艺规程的设计与工装夹具的设计，具有很强的专业性和实践性。由于课程设计长期以来不变的设计方法与教学模式，给课程设计带来很多弊端。本人长期从事机械制造工艺的教学和课程设计的指导工作，针对课程设计的教学模式和教学中存在的问题进行了分析和探讨并提出了创新的教学方法。

1.现状分析

长期以来，工艺课程设计的任务，都是老师给出已知零件，学生设计其加工工艺规程，然后再按老师提出的要求设计某个加工面的某道工序的工艺装备，最后完成所有的工艺卡片的填写和夹具图纸的绘制。由于这些零件长期以来变化较少，学生往往按照以往的模式来完成设计任务，出现了很多问题。

（1）由于设计题目固定不变，其相应的指导书、资料、标准、手册也一应俱全，很多指导书已将设计过程规范化，程式化，学生按部就班地来完成设计，有的甚至拿往届学生设计的模板往下抄，只要改动一下尺寸数据即可。学生的思维受到限制，设计理念得不到发挥，在设计上也得不到创新。

（2）课程设计都是在理论教学完成以后才统一安排时间，布置题目进行设计的。时间是两周，在两周的时间内，学生又是设计零件加工工艺规程，又是进行工序尺寸和工时定额的计算，还要完成工装夹具的设计，时间紧，任务重。学习好的学生往是通宵达旦、加班加点才能完成设计，为了赶时间完成任务，学生来不及思考，来不及发挥，基本上是按照老师的要求按部就班地完成任务而已，课程设计的实践性并没有得到体现。

（3）课程设计的最终体现形式是一套工艺过程卡片、工序卡片和工装夹具的装配图纸与零件图。学生设计的夹具是否能满足生产的需要，设计的工艺规程是否能实现零件的使用要求？因为长期以来机械制造工艺课程设计的设计结果一直停留在设计阶段，学生设计的正确性、合理性、经济性无法得到验证，学生在设计中也无法体验成功的喜悦。

2.教学方法的改革

随着高职教育的发展，要求学生从学校到企业实现零距离跨越，对学生的实践能力和动手能力的要求也越来越高。为了提高学生的自主设计能力与创新能力，本文对工艺课程设计教学提出了改革，改革了工艺课程设计的设计模式与指导方法，使学生在设计中不仅要完成理论的设计计算，也让学生参与其制造过程，这样让学生的动手能力和实践能力得到真正的提高和锻炼。具体方法如下：

（1）课程设计的时间为两周，在这样短的时间内，学生即要完成零件工艺规程的设计，又要完成工装夹具的设计，要计算，又要做方案，还要完成图纸的绘制，学生感到难以招架。通过改革，我们把工艺课程设计里的零件的工艺规程的设计安排在课堂的实践课中进行，在讲完零件的工艺规程编制理论知识之后，安排实践环节，学生动手编制零件的工艺规程，该零件不是老师随意选的，而是实训基地加工制造的产品。学生在完成工艺规程编制之后，可以把学生带到实训车间[2]，参照实际的生产流程，找出自己设计的不足及创新之处。通过指导教师的督促和指导，及时改正不足之处，并分析创新之处所带来的经济效益的提高。通过这种方法，大大提高了学生设计的积极性和创造性。这样在课程设计未开始之前，学生已经完成了1/3的工作量，为课程设计的完成和对产品的改进与创新争取了大量的时间[3]。

（2）课程设计时具体做法是把学生几个人分成一组，每组学生完成零件所有加工工序的工装夹具的设计，即完成从装配图到零件图的一整套图纸的设计与绘制。在设计过程中，即要分工，也要合作，在这个过程中，体现了他们团队协作精神，也培养他们的团队合作意识。

（3）产品的制造：因为学生设计工艺规程的零件是实训基地的加工对象，设计的工装是生产这些产品时的夹具，这就使产品的最终制造成为可能。学生所有的设计任务完成之后，指导教师要严把质量关，审查图纸的合理性，正确性，经济性，然后把最优秀的设计推荐给实训车间，车间根据生产的需要组织并安排实践教师指导学生来完成产品的制造，最后真正把学生设计的工装夹具应用到实际生产中。

3.可行性分析

（1）院校内有生产型创新实训基地为本次创新提供了基础。

（2）工艺课程设计指导教师为具有企业实战经验的工程师，为学生产品的实现保驾护航。

（3）成本支出，学生产品制造的费用完全是实训基地生产加工的成本。

4.结束语

实践性教学，是高职院校教学中的重要环节，工艺课程设计教学方法的创新，较大程度地改变了传统的设计模式所存在的问题，最后通过产品的制造与应用，使学生在设计过程中能真正体现从理论到实践的结合，提高学生的实践能力和动手能力，有助于提高学生的综合素质和社会能力，增强他们的成就感，也提高了他们的职业能力。

参考文献：

[1]莫海军，黄华梁，除忠阳.机械设计课程设计教学方法改革与探索[J].装备制造技术，2009（7）

[2]王翠芳.浅谈机械制造工艺基础[J].江西化工，2004（4）

设计与制造工艺 篇7

随着国防航空工业的发展,航空制造业中不仅生成任务繁重,生产过程复杂,而且产品质量要求越来越严格,为了提高工作效率公司引进PDM,CAPP等系统,提高了公司的信息化水平及生产力。工艺工作也都基本在PDM系统上完成,员工编制的所有的工艺文件最后都需要提交PDM系统,在提交文件时候需要给文件输入唯一的文件编号,编号作为文件的唯一标识。以后查看文件时只需要在PDM系统的搜索框中输入文件编号即可查找到文件,如果对文件编号不清楚,那么查找文件将变得困难,因此有效的管理好文件编号将显得尤为重要。

目前通过纸质账本进行编号,不仅操作麻烦,容易出错,而且难于查找和汇总,文件编号查询的矛盾日益突出,无法适应当前的形式。当前文献大多阐述文件编号的通用规范[1,2,3],对具体实现编号的算法很少涉及。本文在分析文件编号规则的基础上结合数据库等知识,提出一种自动编号的算法。在此基础上开发工艺文件自动编号系统用以解决企业在文件编号方面的突出问题。

1 现状与需求分析

公司目前在制机型30余项,工艺文件包括:零件状态交接单,工具订货单,工装订货单,拼装单,问题释疑单等共计40余项,合计零工艺文件编号种类达到1200余项。由于编号量大,采用纸质账本编号的方式存在大量问题,例如:纸质编号本占据大量的物理空间;编号前总会到处寻找相应的账本,文件编号不方便;查询编号只能通过人工逐条查找,耗时耗力;无法高效汇总项目文件编号清单等等。由于编号方式落后,造成在文件编号相关问题上耗费了大量精力,严重影响工作效率。

针对上述问题,结合公司文件管理的需要,开发工艺文件自动编号系统,解决目前在编号方面的问题。系统功能需求主要包括以下四方面:

1)自动编号功能,编号时只需要输入相关信息系统就能自动生成唯一编号;

2)查询功能,方便对文件编号查询;

3)数据批量导入接口,新机研制是可通过项目清单批量导入编号,提高效率;

4)提供数据输出接口,数据可输出到Excel中进行分类汇总。

2 编号原理分析

2.1 编号规则剖析

文件编号通常包含:机型,单位,文件类别,年代,序号共5种信息,但是由于机型的不同,执行的文件编号标准也不一样,这五种信息的表示方式以及连接符号的选择都不同,造成零件编号的样式繁多。文件编号对比如图1所示。

文件编号中的序号是以1为公差递增的等差数列,第一个该类型的文件的序号为“001”,第二个为“002”,以此类推。

2.2 基于规则定义的编号方法

从对文件编号规则的分析,要使自动编号系统能够实现自动编号,我们需要在后台程序中定义相应的文件编号规则,规则确定之后,还需要程序在当前数据库中查找当前机型文件下最后一个文件的序号,然后在此序号的基础上加1,即为当前文件的序号,以上两步完成之后将规则和序号组合即实现文件的编号。编号实现的流程图如图2所示。

图1文件编号对比

以上的算法能够实现文件的编号,但是由于机型和文件的数量都比较大,加上具体格式的差异,在进行规则定义时将面临相当多的分支选择,程序编制麻烦,况且定义编号规则的标准文件并非一层不变,标准文件一旦改动,则必须更改程序后台源码,程序适应性,健壮性差。

2.3 基于字段拆分的编号方法

由前面分析可知,虽然从整体上讲零件的编号规则类型数量大,但是针对同一机型的同类文件编号的差异却很小,除了文件序号呈递增关系外,其余完全一样。因此,可以将文件编号以序号为分界线拆分为编号规则部分和序号部分,在程序中将对两部分数据采取不同的处理方式,编号规则依次复制,序号则依次加一。此种方式避免了在程序中对规则进行定义,只需要在编制第一条文件编号时,弹出对话框让用户输入编号规则,以后每次编号时候都复制这个规则。后续使用过程中如果需要添加新的机型、文件类型或编号规则变更的时候,只需要用户输入新的规则即可,程序后台源码不用修改,程序的适应能力更强。编号拆分示意图如图3所示。

3 基于Access的工艺文件自动编号系统

3.1 Access简介

Access是微软把数据库引擎的图形用户界面和软件开发工具结合在一起的一个数据库管理系统。Access的用途体现在两个方面:

1)用来进行数据分析。Access有强大的数据处理、统计分析能力,利用Access的查询功能,可以方便地进行各类汇总、平均等统计。并可灵活设置统计的条件[4]。

2)用来开发软件。Access支持Visual Basic语言,它是一个面向对象的编程语言,可以引用各种对象,包括DAO,Active X数据对象以及许多其他的Active X组件。可以用于快速的开发应用软件。

3.2 表结构的设计

通过前面对编号算法的分析,自动编号系统采用基于字段拆分的编号方法。从编程的便利性角度考虑,将编号规则字段和序号字段作为普通列置于编号本数据表中。为了使表中记录便于快速索引,设置数据类型为“自动编号”的ID字段作为表的主键,编号时为了使最后一条记录为序号最大的行,表数据按“ID”列递增排序即可。除了满足自动编号的需求外,后续还将对编号数据按类别进行分类汇总,因此添加“类别”列,作为后续分类汇总的关键字。依据按机型分类管理文件的原则,一个机型对应一个数据表,数据表名为机型名。数据表结构图如图4所示。

3.3 主窗体的设计

以编号流程为主线来分析窗体的设计。编号时首先会选择机型,然后选择文件的类型,输入零件图号及文件的说明信息,最后得出当前的文件编号。因此窗体设置相应的下拉列表框及文本框作为基本数据的输入。当选择机型后,数据表格会将数据源限制为当前机型的文件编号;选择文件类型后,将对数据列表中数据进行筛选,显示为当前机型,当前文件类型下的文件编号;输入图号和说明信息;点击“新添”按钮生成文件编号。编号以当前最后一条记录为基准实施递增编号,如果当前编号为空,那么会依次弹出对话框让用户输入“编号规则”和“序号”,如果由于文件规则改变或跨年等原因造成编号规格变更,用户只需要选中“人工干预”复选框,重新定义“编号规则”和“序号”即可。编号流程图如图5所示,主窗体如图6所示。

窗体数据筛选的伪代码如下:

3.4 批量导入文件编号

在新机研制的时候需要编制大量同类型的工艺文件,为了提高效率,可以预先依据项目清单在Excel模板中利用填充句柄批量编制文件编号(模板结构与数据库中表的结构一致),然后将数据一起导入自动编号系统中。数据导入利用SQL追加查询将Excel数据导入Access中,追加查询伪代码如下:

3.5 数据导出

自动编号系统将所有文件编号信息存储在数据库中,后续工作中将会对某些类文件进行分类汇总等,因此需要将数据导出至Excel文件中。由于Access具有强大的数据查询和导出功能,系统导出数据不再采用遍历数据库中所有记录依次写入Excel文件的方式,而是预先在数据库中建立需要导出数据的查询[5]

,然后利用SQL查询语句将系统查询导出到Excel文件中。数据导出的核心伪代码如下:

‘其他各种类型的数据查询不再一一列举

4 结束语

本文从工艺文件编号管理困难的实际问题出发,基于Access开发工艺文件自动编号系统,系统不仅实现了将编号由传统的人工编号向系统自动编号方式的转变,而且还具备编号查询,数据导入,导出等功能,免去了人工查找,分类汇总文件编号的麻烦,大大提高了工作效率。

摘要：在航空制造业中,质量控制尤其严格。零件的整个生命周期中有许多与零件图号相关的工艺文件,每一项文件都将进行编号,文件编号将作为文件的唯一标识。目前采取在纸质账本上编号记录的办法,既麻烦也不便于查询、汇总以及各单位之间的协调,导致文件管理困难。为了解决这些现有问题以便严格控制零件的质量状态,开发了工艺文件自动编号系统,通过系统可以快速的查找文件号,汇总项目文件清单等,相对于人工记录而言,此系统极大方便了大量文件的管理,最终保证了生产质量的控制、提高了生产效率。

关键词：工艺文件,自动编号,ACCESS,Excel,二次开发,管理,汇总,数据导出

参考文献

[1]马英萍.对技术文件编号改进的思考与探索[J].航天标准化,2002(2);8-12.

[2]刘世江.谈谈工艺文件成册和编号的问题[J].航天标准化,1999(5);25-26.

[3]华吉鹏,陈永莲.设计文件编号管理系统的功能与实施[J].CAD/CAM与制造业信息化,2003(6):28-31.

[4]米红娟,李海燕.Access 2007数据库应用教程[M].北京:科学出版社,2012.

设计与制造工艺 篇8

一、课程定位与课程改革目标

(一) 课程定位

模具制造工艺编制与制作课程是模具设计与制造专业进行岗位能力培养的一门专业核心课程, 它集理论与实践于一体, 使学生掌握直接用于生产实践的实用技术。本课程在模具零件的普通加工、冲压工艺及模具设计和塑料工艺及模具设计等课程的基础上, 围绕模具制造全过程所涉及的知识、能力和素质等内容, 本着企业需求组织教学内容, 为模具装调维修实训、职业资格技能训练和生产实习奠定基础, 为进行模具制造提供技能训练, 为培养从事模具制造的高素质技能型人才提供保障。

(二) 课程改革目标

围绕模具专业人才培养目标, 培养学生具有一定的专业能力、社会能力和方法能力, 使学生掌握冷冲压模具和塑料模具零件的加工工艺过程, 模具装配的工艺方法, 培养学生在模具制造实践过程中主动发现问题并解决问题的能力, 培养学生具有良好的团队合作能力和人际交往能力, 培养学生成为模具设计与制造专业的技术技能型人才。

二、课程内容改革

(一) 课程内容改革的原则

邀请企业专家来学校座谈, 参与课程建设, 组织教师到企业开展调研活动, 了解与模具制造工艺编制与制作课程有关的典型产品的工作过程, 参照模具、制造相关的职业资格标准, 针对学生所应具备的知识、模具设计能力和素养进行科学分析。本课程打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式, 以模具零件制造工艺和装配工艺编制、模具零件加工和装配为中心组织课程内容, 让学生在完成具体冲模制造、塑料模制造项目的过程中学会完成相应工作任务, 构建模具制造相关理论知识, 发展职业能力。课程内容突出对学生模具制造工艺编制与模具加工方面岗位职业能力的训练, 并融合了模具制造工相关职业资格证书对知识、技能和态度的要求。

(二) 课程标准开发

课程团队围绕工学结合、学做合一的教改思路, 通过企业调研、学情调研和行业企业专家座谈等多种渠道, 与企业共同开发课程, 针对模具专业高技能人才培养目标和模具制造高级工国家职业标准所涵盖的相关工作岗位所需要的知识与能力, 进行了岗位工作分析, 对课程设置、教学内容、教学方法与教学手段等方面都进行了较大力度的改革。按照模具企业岗位技术标准对知识、能力和素质的要求, 确定模具制造工艺编制与制作专业核心课程的教学目标、教学内容、教学方法和考核方式等。

(三) 课程内容组织

本课程采用6个学习情境 (如表1) , 总体学时要求为132学时, 各学习情境按照模具制造的典型工作过程, 根据课程核心知识点的结构进行了优化的排列, 每个学习情境都具有完整的教学内容。在教学内容安排上, 将模具零件的普通机床加工、数控线切割加工、数控电火花成形加工、数控铣削加工以及装配等内容以中等复杂程度真实模具中的零件为任务载体, 设置冲模导柱加工、冲模导套加工、冲模模座加工、塑料模型腔加工、凸凹模电加工和模具装配技术等六大情境, 注重理论和实践一体化学习。学生在老师的指导下, 通过具体的模具制造工作任务 (资讯、计划、决策、实施、检查、评价等六个方面) , 应用多学科的知识与技能来制造模具, 并通过实践过程训练, 学会制造一副成功模具所应具备的综合素质能力 (包括知识、技能、团队协作等) , 提高了学生的学习效果, 并使学生形成了良好的职业素质。

三、课程教学实施

(一) 教学模式

模具制造工艺编制与制作专业核心课程具有明显的工程特征, 根据这一特点, 学校与企业相结合, 在“校中厂”真实的企业环境中进行教学, 采用课堂与实习地点一体化行动导向的教学模式。理论与实践相结合, 以真实模具为载体组织教学, 以实践为主, 进行整周教学。

在理实一体教学中, 选择冲压工艺及模具设计课程中学生设计的冲模和塑料工艺及模具设计课程中学生设计的塑料模为载体, 学生在冲模、塑料模制造及装配全过程中完成规定任务。以学生为主, 在老师的指导下应用多种知识与技能, 由简到繁、由易到难、循序渐进地按模具零件生产、装配的工作过程, 完成一系列“任务”训练, 培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。在整个过程中, 学生亲手加工制造自己设计的模具, 对自己设计的产品进行验证, 会不断地获得成就感。

(二) 教学方法

模具制造工艺编制与制作是一门理论性和实践性很强的课程, 在教学设计中主要采用任务驱动法, 在“校中厂”模具实训车间进行, 边学习边实践, 实现课堂与实习地点一体化。在教学方法上始终坚持以学生为主体, 例如在学习模具装配工艺流程制定时, 运用案例分析, 引导学生读模具装配图, 思考如何满足模具装配的技术要求, 并以分组讨论的形式, 启发引导学生提出问题、分析问题、解决问题, 培养学生的学习自主性。

(三) 教学手段

在教学手段上, 讲解理论知识时, 根据需要可多运用多媒体教学。比如讲解成形磨削、模具零件工艺路线的制定和模具装配内容时, 借助三维动画, 变抽象为具体, 让学生一目了然, 提高学生学习兴趣, 扩展了学生的思维能力。又比如在进行冲压模和塑料模零件加工时, 由于数控机床有限, 我们让学生在CAD/CAM机房进行机床模拟仿真操作训练。

四、课程考核评价方法改革

校企共同制定课程考核标准, 采取过程评价与结果评价相结合的方式, 建立学校、企业、社会共同参与的课程考核与评价体系, 增加企业考核权重。考核过程中注重对学生学习态度、职业素质、创新能力的考核与评价。

五、课程改革的特色

(一) 实现课堂与实训车间一体化

哈尔滨职业技术学院与哈尔滨中德特种材料成型技术有限公司共同开发课程, 共建校内生产性实训基地“校中厂”。

(二) 构建了基于工作过程的课程内容体系

以实际工作过程为导向, 引入行业标准, 融入职业要素, 以企业真实典型模具为工作任务载体, 按照模具制造岗位工作过程设计学习情境, 将理论知识和操作技能任务化, 培养了学生分析问题和解决问题的能力, 构建了体现工学结合理念的课程模块平台。

模具制造工艺编制与制作课程进行了大量的教学改革与实践, 模具专业学生连续两年获得全国职业院校模具技能大赛二等奖的好成绩, 学生将本课程制作的产品申报了实用新型专利和发明专利。可以说, 课程改革取得了显著的成效, 该课程已被评为校级精品课程。

参考文献

现代机械设计制造工艺综述 篇9

关键词：现代机械,设计制造,工艺研究

机械设计制造由来已久, 从人类处在原始社会的时候, 就有意识的将磨得尖利的石头作为工具去捕食打猎, 之后随着人类社会的发展进步, 渐渐发展出机械制造的工具, 随着社会经济的发展进步, 人类的机械设计制造技术也在不断的提高。如今, 科学技术日渐发达, 机械设计制造对我国经济的发展起到了极大的推动作用, 同时的也是现代制造产业中不可缺少的重要组成部分, 它的发展进步也对我国工业体系的完善有着极其重要的意义。以下将对我国机械设计制造工艺进行全面的分析阐述。

一、我国机械工业的发展现状分析

为了与国际市场接轨, 满足国内经济的发展需求, 我国机械设计制造工业自从改革开放以来取得了长足的发展进步。除了借鉴国外的先进设计技术经验, 还充分的利用国内资源, 加快了对机械设计制造企业的技术改进。在经过几十年的改革努力后, 我国无论是在机械设计制造业的设计水平还是生产技术水平上都得到了极大的提高和进步, 并且产品的质量也得到了保证。这些都推动了我国经济的快速发展, 实现我国进出口贸易的繁荣。据调查研究发现, 无论是玩具服装, 还是电器机械, 中国制造的标志都会在全球所销售的产品中出现。这一点说明了我国机械设计制造业在全球占据了一定的地位。因为如果我国机械设计制造工业没有得到很好的发展, 就不会有上述现象的出现, 因为这些都是以机械生产制造为依托的。

但是, 我国机械设计制造业还存在着许多不足之处, 以下从两方面进行阐述:一是没有合理的机械工业结构。从产品的结构方面来看, 在我国的市场需求中, 中低端产品远远超过市场所需, 而高端产品却供不应求, 产品缺乏;从机械设计制造分布地区来看, 中西部地区的机械设计制造业远远落后于东南部地区的机械设计制造业;从人才资源方面来看, 我国机械设计制造业缺乏创新性、高端的设计人才以及杰出管理人员, 大多数都是一般性的制造加工人员;从组织结构方面来看, 我国机械设计制造企业缺乏一些特色鲜明的大企业, 机械设计制造企业竞争力不足;从形态结构方面来看, 我国缺乏现代制造服务业, 大多数都是传统的制造加工业。二是缺乏自主创新能力。尽管当前我国机械设计制造在全球范围来看, 属于工业大国, 但是是以中低端产品的大量生产为依据的, 面对高端装备仍然需要从国外进口。出现这种现象的原因就是我国机械设计制造产业缺乏自主创新能力, 产品的升级换代没有强有力的技术作为支撑。再加上政府和企业往往把目光盯在眼前的经济效益上, 长远发展眼光不足;强调工业生产的重要性, 却不注重科学研究;先进技术依赖引进, 但是不重视消化吸收。

二、现代机械设计制造的特点分析

对机械的零部件以及整体进行设计的过程就是常说的机械设计, 在进行设计的时候, 要从零部件的大小尺寸以及机械的结构、力的传递以及工作原理等多方面进行综合的计算, 并且要将结果转化为具体的描述, 这样才能以此为依据进行机械制造。机械工程中极其重要的一部分就是机械设计, 它不但是机械生产的第一个步骤, 更是决定机械性能好坏的最主要因素。

机械设计制造的发展进步与许多方面息息相关, 除了基础的机械专业之外, 还与现代应用数学、学历学、控制理论与技术、检测技术以及自动化领域有着极为重要的联系。特别是现代计算机电子信息技术高速发达, 被广泛应用在各个行业领域, 也对现代机械设计制造起到了推动的作用。现代机械设计制造与传统的机械设计制造相比, 具有以下四个特点:

1现代机械设计制造重点在于对新方法以及新经验的分析研究, 而传统的机械设计制造重点在于对设计人员的主观态度以及感性经验, 对设计人员的判断能力以及技艺要求较高。现代机械设计制造中还加入了计算机技术, 能够与当前发展潮流相结合。

2机械本身能够达到的能力是传统机械设计制造中最重要的一方面, 而各个要素的配合是现代机械设计制造中更加看重的方面。以下从具体的方面进行介绍:在进行机械设计制造的时候, 要将人与周围的环境与制造理念相互结合起来, 在对人的生物性以及感官等因素进行考虑之后, 要对机械的运转循环进行严密的考虑, 将机械的设计、制造以及使用维修等充分进行考虑, 争取实现机械制造的可持续发展。

3现代机械设计制造的设计领域更为广泛, 设计手段更为多样化与先进化, 能够对力学能力进行很好的把握。而传统的机械设计制造过程中, 更加看重力学的作用。

4传统的机械设计制造工业, 是在总目标之下形成多层次的设计方案, 将各个设计方案逐一进行修改之后进入下一步骤的工作, 因此, 一个设计的完成往往消耗掉大量的资源以及时间, 而修改好之后的方案也往往无法保证在制造过程中达到设计方案的要求。而现代机械设计制造能够有效的避免出现重复浪费的现象, 利用计算机来辅助设计制造, 将数字与方案输入计算机内得出机械设计立体图, 机械设计制造人员在计算机上通过调整内部数字, 就能够快速准确的得出最佳设计方案。

三、现代机械设计制造的创新

在对机械设计制造进行创新的时候, 需要机械设计将现有的科学技术成果与自身的创造性思维相结合, 将机械设计的样式新颖、功能实用且具有创造性。现代机械设计方法主要是机械的优化、计算机辅助、有限元以及机械创新设计制造技术等等。现阶段, 机械的创新设计制造中, 专家系统以及人脑研究发展、人工智能以及思维科学越来越受到人们的重视。因为这一些一方面为机械设计制造方法提供了一定的理论基础, 另一方面对机械设计制造进行创新发展, 不但有助于人类创新性思维的发展, 还能够推动许多科学的发展进步。

机械设计制造的主要内容包括以下两方面:其一是改善现有机械产品在生产生活中的可靠性、实用性以及经济性等的性能;其二是为了满足新时代生产生活的需要, 而设计制造新的机械产品。机械设计制造的核心就是摸索机械设计制造发明的方法、原理, 对机械产品的创新设计制造过程进行定量化与程式化的看待。

我国机械工业发展状态良好, 很大原因得益于我国地广人口众多的原因。但是, 恰恰是这种模式, 使得我国机械工业处于粗放式的发展模式下。究其原因, 一是我国政府对机械工业发展的宏观调空不足, 导致同一类型的机械产业不断的在重复建设, 却没有实质上的发展变化。

二是我国机械企业虽然较多, 但是普遍缺乏创新力, 加上各区域发展不平衡, 导致了整体行业的核心竞争力下降, 经济效益不高。因此, 我国机械设计制造业的当务之急就是以提高机械行业的整体质量为根本, 改变机械工业的粗放型增长方式, 转向集约型增长方式。

长期以来, 为了加快我国社会经济的发展步伐, 我国机械工业的发展往往会采取从国外采购、国内组装的发展模式。这样不但造成本土设计制造技术的落后, 还严重影响着机械行业的发展以及经济效益, 这也是我国机械工业发展所面临的最大发展瓶颈与障碍。因此, 我国机械工业应当抓住十二五期间的优惠发展政策, 加强对机械设计制造的技术提升, 摒弃以往传统的发展模式, 加强开发新产品, 新技术, 将零部件与主机相互结合起来, 实现二者之间的共同发展进步。同时还要坚持绿色发展观, 在机械工业生产过程中, 尽可能的减少消耗, 节能减排, 重视当地的环境保护。在产品的设计制造过程中, 以绿色环保为基本目标, 引导机械设计制造业朝着现代化以及绿色环保的新型化工作道路方向发展。

四、机械制造中先进技术分析

1计算机辅助设计与制造技术

计算机技术应用在制造业中最成功的就是辅助机械设计与制造技术, 这也是制造领域在20世纪最突出的成就之一。计算机技术是当前阶段发展速度最快, 由多门学科综合起来的技术。现阶段, 在全球各国已经形成了相关的计算机产业。制造业的制造模式以及市场形势在计算机技术的辅助下发生了巨大的变化, 并且促进了机械设计制造的生产模式转变以及制造业市场形式的转变。

2数控加工技术

科学技术的发展进步促使当前机械设计制造产品在形状以及结构上发生了许多变化, 而零件加工的质量也随之越来越高。现阶段, 单件以及中小批量的产品在一般机械设计加工制造中所占的百分比越来越高。为了保证降低成本, 提高生产率, 并保证产品的质量, 这就对加工中的自动化以及机床提出了更高的要求。因此, 在这种环境下数控加工技术应运而生。这种加工技术能够满足产品对质量的要求, 对零件形状复杂化的要求, 并且能够高校的生产中小批量产品, 且精度能够达到要求。目前, 数控技术发展迅速, 应用领域已从航空航天普及到汽车、机床等制造业及其他中小批量生产的机械制造行业中。

3精密与超精密加工技术

当前机械设计制造精密加工已经发展到0.01μm亚纳米级, 在各种高科技产业的发展支持下, 当今先进的加工技术已经朝着纳米级方向发展。因此, 现代机械设计制造技术的未来发展方向之一就是精密以及超精密加工技术。当前国际科技竞争中取得成功的关键技术就取决于精密以及超精密加工技术, 尤其是现代武器制造以及尖端产品的研发中, 精密加工技术已经占据了极其重要的地位。

4超高速切削、磨削技术

超高速加工技术能够提高加工的精度以及质量、材料去除率等不但加工精度高、成本低, 而且具有热变形小以及切削力小等优点。它是利用高自动化、高精度的制造设备, 能够通过高速运动达到以上目的的, 超硬刀具以及磨具是超高速切削、磨削技术中需要用到的工具。

五、机械设计制造工艺的发展方向

1网络化发展趋势

当前形势下, 网络已经成为人们工作生活, 乃至各行各业所不可或缺的重要工具。这在现代机械设计制造工艺中同样适用, 网络应用的普遍化改善了产品在制造设计的时候, 面临材料选购以及市场开发异地性的空间限制。人们可以以网络为媒介, 使得机械设计制造企业在强化管理学习的同时, 能够充分利用网络来进行技术信息的交流。而机械设计制造也会在网络化的辅助下得到更加快速的发展。因此, 网络化已经成为机械设计制造的主要发展方向。

2智能化发展

智能化是21世纪机械自动化技术发展的一个重要发展方向。智能化是在控制理论的基础上, 吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心里学、生理学和混饨动力学等新思想、新方法、模拟人类智能, 使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力, 使机械自动化产品具有低级智能或人的部分智能, 取代或是协助人类工作的工作。

3微型化

几何尺寸小于1cm3的机械自动化产品在国外通常被称为微电子机械系统或者是微机械自动化系统, 现在更朝着微米以及纳米级的方向发展。体积小、耗能少、操作灵活是为机械自动化产品的优势所在, 并且其功能齐全, 这反而需要更加精确的生产技术。除此之外, 为机械自动化产品还能够节约企业用地规模, 节省土地资源, 在原有土地的基础上, 微机械自动化产品能够比普通机械设备多放两台甚至更多。因此, 微机械自动化产品被应用在军事信息、生物医疗上具有极大的优势以及潜力。然而, 现阶段微机械自动化发展存在一定的瓶颈, 那就是微机械自动化产品加工的技术属于超精密技术。

结语

总的来说, 机械设计制造工业涉及的范围广, 复杂程度高。而我国当前机械设计制造工业尚处于粗放型发展模式, 因此当务之急是要改变传统机械设计制造发展模式的转变, 由粗放型发展模式向集约型发展模式转变。还要对设计制造工艺进行研究, 提高生产技术, 完成我国机械设计制造业从量化向质化的转变, 提高我国机械设计制造业的国际竞争力。

参考文献

[1]刘武发, 刘德平.机电一体化设计基础[M].北京:化学工业出版社, 2007.

[2]杨世明, 腾献银, 赵镇宏, 等.机械设计[M].北京:电子工业出版社, 2007.

[3]张建民, 等.机电一体化系统设计[M].北京:高等教育出版社, 2001.

[4]赵松年, 张奇鹏.机电一体化机械系统设计[M].北京:机械工业出版社, 1996.

现代机械设计制造工艺综述 篇10

关键词：机械设计制造,研究分析,制造工艺,技术特征

随着我国当前改革开放的步伐不断加快, 为了更好的适应当前国民经济的发展现状以及国内外市场的特征, 机械设计制造也进入至了一个全新的发展局面。在实践工作之中不仅需要全面的吸纳国内外的发展经验, 同时还应当加强对现有资源的利用, 以实现对企业先进技术的全面改造。在当前的工作现状之下, 我国的机械设计制造工艺技术水准出现了全面提升的势头, 同时产品的质量和水准也显著提升, 有效的推动了经济的发展, 使得国内的市场更加繁荣。根据相关资料和研究分析报告, 可以从中发现当前在全球范围市场之内, 均有中国的相关领域, 所以在今后工作之中还应当加强对机械设计制造工艺的分析。

1 机械设计制造工艺特点分析

明确机械设计制造的技术特点, 是加强相关工作的重点和难点所在, 所以应当加以重视和分析。正如上文所分析到的, 我国当前机械设计制造工艺技术发展已经进入到了一个全新的局面之中。但是需要注意的是, 问题依旧存在, 其主要表现在以下几个层面之中:首先是机械设计制造的结构不合理, 在产品的结构方面, 低端产品的数量较多, 而生产出来的高端产品则难以充分的满足市场中的切实需求。而在机械工业的结构和设计方面之中, 主要的产品集中在南部以及东部等地区之中, 中西部地区的发展相当滞后。其次, 在人力资源等方面之中, 高素质的人才相当匮乏, 严重的缺乏相关具有创新精神和极强技术水准的人员。最后, 在整个机械设计制造企业的结构组织等方面之中, 竞争力较差, 现代化的组织结构比较差, 缺少企业的鲜明特征, 在形态结构等方面之中, 多半为传统的加工制造行业, 一些先进的技术装备则主要依赖于进口。所以, 我国当前机械设计制造工艺技术在发展过程之中主要的问题是创新能力不足, 自主创新的能力较差, 进而使得产品得不到有效的升级, 整个技术的发展没有教好的支撑。最后再加上政府往往将机械设计制造的效益放在经济效益之中, 不具备长远的发展眼光, 进而使得技术的发展出现严重滞后情况。

首先是传统的机械设计制造过于注重人的主观态度以及感性的经验, 这一点是当前相关领域发展中的主要现状, 使得人员对于技术和工艺手段的判断有着更高的要求。但是, 需要注意的是, 由于当前计算机科学技术的广泛使用, 使得更多的、更加迅速和快捷的方式得以出现, 而传统的机械设计制造工艺更多的是注重经验和方式, 所以, 还应当予以改进。

其次, 传统的机械设计制造工艺非常注重机械设备自身可以达到的能力。而现代化的机械设计制造则更加注重各个要素之间的搭配, 更加注重对细节部位的把控。现代化的机械设计制造技术注重的是人和环境之间的相互适应, 应充分考虑到生物和感官等因素, 周密的考虑到整个生产过程, 进而实现了环境和生产之间的可持续发展。

2 机械设计制造工艺的创新

根据对上文机械设计制造的基本现状以及工艺技术的特征等进行分析, 可以对当前我国在此项领域之中的发展形势以及基本的现状等有着全面的了解掌握。下文将针对机械设计制造的工艺技术创新等进行深层次的研究, 旨在以此为基础不断的为后续工作的全面改良奠定坚实基础, 为更好的实现高素质和高层次的发展作出积极贡献。

机械创新制造设计主要是指, 设计者充分发挥创造性思维, 对现有的科学技术成果加以利用, 设计制造出新颖、实用、具有创造性的机械装置。机械创新设计制造技术与机械系统、优化、可靠性、计算机辅助、有限元等设计一起, 构成现代设计方法学库, 邻近学科的有利的设计思想和方法, 有待于进一步的开发。随着人工智能、专家系统、认识和思维科学、人脑研究的发展, 人们益受重视机械的创新设计制造。原因有二:一是专家系统、人工智能、认识和思维科学、设计方法学等提供了一定的理论基础;二是研究和发展创新设计, 有利于对于人类的创造思维机理进行解释, 又能够推动一系列科学的发展。

创新设计制造的内容主要包括两个方面:一是在生产生活中对现有机械产品的性能 (技术性、可靠性、适用性以及经济性) 进行改善;二是为了满足新的生产生活的需要, 设计制造出新的产品。创新设计制造的核心内容就是, 对于机械产品创新发明的机理、模式和方法进行探索, 程式化、定量化地看待机械产品的创新设计制造过程。

受地域广、人口等因素的影响, 一直以来我国的机械工业保持着快速发展的良好态势, 但这难以掩盖其发展方式过于粗放的问题。导致这一问题存在的主要原因是, 对机械工业的发展政府的宏观调控不足, 致使重复建设同类型的机械产业, 且区域发展不平衡, 核心竞争和经济效益都比较低下。因此, 必须要改革机械工业发展模式, 优先考虑机械工业质量的提高, 坚持以集约型增长方式取代变粗放型增长方式。

改革开放以来, 为了推动国民经济的快速发展, 在很多的时候, 我国的机械工业走的是世界采购、国内组装的发展道路, 不但本土技术严重缺乏, 而且严重制约着发展的规模和产品的效益, 更是制约国内机械工业发展的最大瓶颈。鉴于此, 在“十二五”期间, 机械工业应抓住国家政策的扶持和引导的有利契机, 加强开发基础技术、工艺和产品, 打破传统的发展模式, 促进主机与零部件行业相互配合和推进, 实现二者的同步发展。

结束语

综上所述, 根据对当前我国机械设计制造工艺技术的现状以及发展的基本情况等进行深层次的研究, 可以从深层次了解到机械设计制造的主要情况, 以更好的应对当前国内外市场之中存在的压力。同时通过对机械设计制造的工艺技术进行细致的分析, 更加明确机械设计制造技术特征, 明确其技术的难点, 进而使得后续工作的开展更加有章可循, 有着坚定的原则和思想, 以更好的促进当前我国相关领域之内的经济飞速发展, 促进相关行业迈向新的发展局面。

参考文献

[1]魏玉新.现代机械设计的创新方法我国机械设计制造工艺技术的现状研究[J].装备制造, 2009 (5) .

[2]秦伟丰, 蒋映东, 刘欣.浅谈现代机械设计与要求[J].山西机械, 2000 (S2) .

[3]刘宗镒.浅析现代机械设计的思想与我国机械设计制造工艺技术的现状方法研究[J].科教新报 (教育科研) , 2011 (26) .

探析机械制造工艺与精密加工技术 篇11

关键词：机械制造；工艺；精密加工技术；产品质量

中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）14-0016-02

机械制造工艺过程是生产过程的主要组成部分，是在生产过程中改变生产对象的尺寸、形状、相对位置和性质等，成为成品或半成品的过程，主要包括毛坯制造、热处理、零件加工、质量检验和装配等；在机械加工过程中，刀具、夹具、工件和机床4个要素共同作用，加工出符合设计要求的尺寸、形状、位置及表面质量精度的合格零部件。

然而，随着科学技术突飞猛进的发展，对产品提出了更高的制造精度的要求，传统的加工方法已不能够适应更高质量的加工精度的要求。在这一背景下，精密加工技术应用愈加广泛并不断得到发展，是在一定的时期在机械加工领域中的一种更高加工精度的各种精度加工方法的总称，是实现产品更高质量指标的必要条件。它的螺旋式发展极大地推动了机械制造领域的变革，促进了经济社会的发展进步。

1 机械制造工艺与精密加工技术的关系

机械制造工艺系统是以整个机械加工车间为层次的系统，包括原材料的供应、毛坯的制造、机械加工、热处理、装配、检验、油漆、包装、运输及储存等要素组成，目的是使能有效的全面完成零件的机械加工任务。其中，机械加工是该系统的核心要素之一，该系统由刀具、夹具、工件、与机床等部分组成，它们之间相互作用，能在特定的生产条件下，在保证质量要求的前提下，采用合理的工艺过程降低工序的加工成本。在这一过程中，为满足更高的产品质量要求，从而使用加工精度更高的精密加工技术，精密加工技术是机械加工工艺过程应用的一种方法或工具，是机械加工的一系列高精度加工方法的总称。机械制造工艺对生产对象的加工高质量的要求是精密加工技术发展的动力，精密加工技术的提高是提高机械制造工艺加工精度的保障。

2 现代机械制造工艺

现代机械制造工艺具有精度高、柔性高、效率高的特点，其应用范围很广，包括车削、铣削、磨削、孔的钻削、铰削和镗削、齿轮加工和数控加工等。本文将介绍车削，铣削、孔的钻削、铰削和镗削加工以及数控加工的现代机械制造工艺。

2.1 车削加工工艺

一般情况下，车削加工是以主轴带动工件作回转运动，刀具作直线运动的加工方式，一般较多使用的是车床，车床的加工范围很广，主要加工各种回转表面，包括端面、内圆、外圆、螺纹、回转沟槽和滚花等。

根据所用机床的精度不同，可以达到的加工精度等级也不同。其加工的尺寸范围一般可以达到IT12-IT7，精车可达到IT6-IT5，表面粗糙度范围一般是6.3～0.8 um。

2.2 铣削加工工艺

铣削加工利用相切法成形原理，用多刃回转体刀具在铣床上对工件进行加工的一种切削方法。在铣削加工中，铣刀作旋转运动，工件作直线或回转运动，可以加工平面、垂直面、斜面、各种成形面和沟槽。目前，常见的铣削方式有周洗和端铣、顺铣和逆铣，常见的铣刀有圆柱铣刀、圆盘铣刀、角度铣刀、成形铣刀等，常见的铣床有升降台铣床、龙门铣床、工作台不升降铣床和数控铣床等。

2.3 孔的钻削、铰削和镗削加工工艺

①钻削加工是加工孔的常用方法，在加工孔时，孔系的位置精度由夹具保证。在大多数的情况下，钻削是在钻床上进行，也可以在车床、铣床、镗床和加工中心上进行。常见的钻床种类有立式钻床、台式钻床和摇臂式钻床等，这些钻床的共同特点是工件固定不动，刀具作旋转运动，并沿着主轴的方向进给，操作可以是机动，也可以是手动方式。

②孔的铰削被广泛应用于不淬火工件上孔的精加工，一般是加工精度要求较高的小孔，其精度主要由刀具结构和精度来保证。目前，常用的铰刀分为手用和机用铰刀。铰孔时，在很小的切削余量（粗铰为0.15～0.5 mm，精铰0.05～0.25 mm）下，采用较低的切削速度进行加工，其切削力和变形小，孔径由铰刀的校准部分来修光和校正，还用切削液来降低孔的表面粗糙度。因此，铰孔能保证孔的尺寸和形状以及表面粗糙度。铰孔的精度可达IT18-IT7，加工表面粗糙度可达1.6～0.4 um

③孔的镗削加工时，镗刀作旋转运动，工件或镗刀作进给运动。其主要在镗床或铣镗床上对孔进行加工，目前，镗床的主要类型为卧式镗床、坐标镗床和精镗床等，其中卧式镗床应用最为广泛。镗孔可以对孔进行粗加工、半精加工和精加工，也可加工通孔和盲孔。其次，对工件材料的材质范围也很广，一般有色金属、结构钢和灰铸铁等都可以镗削，镗孔的加工精度一般为IT9-IT7，表面粗糙度为6.3～0.8 um，若在金刚石镗床等高精度的镗床上镗孔，表面粗糙度可达1.6～0.8 um，加工精度可达到IT6以上。

2.4 数控加工工艺

数控加工是信息自动化技术发展的产物，具有高柔韧性、高精度、自动化程度高等特点，能解决传统常规加工难以解决的问题，特别是对单件小批加工和复杂型面的加工方面。数控加工前需要对工件进行工艺设计，无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的工件进行拟定工艺路线、工艺分析、设计加工程序。因此，合理的工艺设计方案是数控编程加工的依据，若设计不合理，会造成机械加工材料、零件等不必要的浪费，从而导致加工成本增加。

3 精密加工技术

3.1 精密切削技术

超精密切削加工主要是用高精度的机床和单晶金刚石刀具进行的，一般计算机用的磁盘、磁鼓，大功率激光用的金属反射镜、激光扫描用的对面棱镜、红外光等用的光学零件和复印机的高精度零件都是采用超精密切削加工技术实现的。

3.2 精密磨削技术

在机械加工的各种方法中，往往以磨削作为最终精加工的手段，在精密磨削加工中所使用的砂轮，采用硬度极高的金刚石、立方氮硼磨料。对于金刚石砂轮，在大气中磨削时，在产生的高温条件下会与铁发生反应，产生异常磨损，因此，金刚石砂轮只能用于磨削非铁系材料，立方氮硼砂轮磨削铁系材料。

3.3 纳米技术

纳米技术是一项高新技术，在电、磁、热、能源、生物等领域都有广泛的应用，其中，在电子行业可用该项技术设计计算机的集成电路板。

3.4 特种加工技术

为了适应高技术的要求，开发了具有高硬度、高韧性、高强度的新材料，实现对微小或巨大、形状复杂等的工件进行高精度的加工，传统的加工方法不仅效率低，而且有的方法已经不能够胜任，为此，开发了多种特种加工方法，包括电火花加工，电子束加工、离子束加工激光加工、电解加工、超声波加工等。因多数的特种加工方法不用实体工具，故可以对高硬度、高强度材料、极微细或巨大、形状复杂的材料进行加工。

4 结 语

机械制造工艺与精密加工技术是密不可分的，两者相互联系，共同作用。精密加工技术的广泛应用，极大地推动了机械制造工艺的变革，使其加工的对象精度更高，从而更好地服务于我国的经济社会发展。

参考文献：

[1] 赵竞远.机械加工工艺对加工精度的影响[J].黑龙江科学，2014，（5）.

[2] 刘书麟.关于现代机械制造工艺与精密加工技术的探讨[J].科技创新与应用，2014，（17）.

设计与制造工艺 篇12

随着环境保护意识的加强,对能源和排放的要求越来越高,市场需求变化的不断加剧,发动机制造企业的产品更新换代加剧。批量生产中以组合机床和专用机床为主组成的专用生产线逐步被以加工中心为主的柔性生产线取代。而传统的加工中心在工序设置时多以工序集中为原则,即零部件一次装夹,尽可能多地完成加工内容,从而造成了流程中各工序的加工时间不一,使工序间的衔接脱节,生产节拍的设定无法实行。因此在工艺设计过程中,提出了平衡性原则,即工序间的加工时间基本一致,使整个生产流程顺畅无卡滞。

我们以某新型缸盖的工艺设计为例,阐述在工艺设计过程中实现工序平衡性的必要性和相关原理,将工序时间引入工艺设计的过程中,从而能根据实际的设备和工艺装备情况制定出合理的工艺流程。某型缸盖示意图见图。1

1 新型缸盖的加工内容及工时

1.1 工艺流程

新型缸盖的工艺流程按本厂的工艺习惯有以下主要加工方面:

毛坯检验—→划上下平面线—→上下平面加工—→划十字中心线—→罩壳面孔系综合加工—→燃烧室面孔系综合加工—→四周面综合加工—→工序检验—→补充加工—→清理—→清洗—→完工检验。

1.2 主要工序加工内容及所需工时

对缸盖的加工内容进行统计和工时核算见表1(所需工时为走刀时间,不包含上下料、机床换刀等辅助工时)。

从工时统计分析中可以看出不同的主要加工部位所需工时不统一,差别较大,部分卡滞工序将极大地影响到整个生产流程的顺畅。

在保证产品质量的基础上,将加工内容合理地分配到不同的加工中心来承担,高效稳定地完成加工内容。

2 工序分类和性质

2.1 工序的分类与性质

大量采用加工中心组成的柔性生产系统,采用不同的工艺装备调整零部件在工作台上的安装状态,使不同工序在同一台设备上或不同设备加工同一工序成为可能,因此可以将零件工序分别赋予不同的工艺属性,分为以下4类。

开始工序:零件进入加工工序,包括毛坯检验和划线等工序。开始工序从零部件毛坯状态起始,主要确定零部件的粗加工基准。

关键工序:关键工序加工的内容主要为各种基准面、孔,包括加工基准、定位基准和测量基准等。

关键工序承担着基准部位的加工,只有完成基准的加工,后续工序才能定位、安装和裁量,因此具有严格的前后顺序,只有关键工序加工完成,其后的并行工序才可进入加工。

并行工序:并行工序相互之间没有严格的前后关系,在关键工序加工完成后可以进行交叉作业,甚至可以拖后到结束工序进行。

结束工序:零件进入完工工序,包括钳工的补充加工、清理、清洗等扫尾工作以及检验。该工序完成后零件即可进入装配状态。

2.2 零部件工序特点和分布情况

柔性生产系统中的工序,具有典型的双金字塔结构,随着关键工序的逐步加工完成,并行工序的数量急剧增加,工序安排的灵活性逐步加大,甚至可以进行拖后越级加工,并行工序的数量到达峰值后逐步回落。因此以关键工序作为工序排列的“节点”,将整个工序流程分为不同“层次”,见图。2

需要注意的是,并行工序中如果相互间具有装配关系的加工内容需在工序安排中作统一处理,即在同一工序中加工完成。

2.3 某型缸盖关键工序和并行工序的确定

针对以上分析,某型缸盖的工序或者说加工内容可以进行如下划分,见表1。

从表1中可以看出,某型气缸盖的加工定位基准比较统一:在面基准和孔基准完成后,定位方式统一采用“一面两销”定位。因此在关进工序K3完成后,其后的加工工序均可以作为并行工序。由于部分加工内容具有严格的装配关系,不能作为单独工序存在。如并行K3-1和K3-2,K3-7,K3-8和K3-9等工序,在工序安排时必须作为同一工序安排加工。

3 工艺设计中的平衡性解决措施

根据批量生产年度纲领和现有的设备情况,要求单班生产60件以上,核定每件单道工序时间不能超过0.15,并以此作为依据对缸盖的工时进行限定。

3.1 工序设计平衡性考虑因素

在进行工序平衡性设置过程中,对于平行工序,因其具有较强的灵活性,并且所需的工时较大,需要考虑的因素很多,主要包括以下几点:

a.加工内容相互间是否具有严格的装配或空间关系,如果两者之间具有严格的装配或空间关系,需要一次定位夹紧完成。

b.加工部位的定位和夹紧方式对刀具和机床进给方式的影响。

c.机床的刀库容量是否满足加工部位所需刀具种类和数量。

d.重载切削(包括粗加工等)是否产生对轻载加工(包括精加工等)影响,如粗加工的应力变形、对定位结构的冲击造成定位不准等,因而需进行粗精加工分开。

e.尽量将相同的结构安排在同一工序,减少换刀时间,提高加工效率。

3.2 缸盖加工工序分析

根据上述工序安排原则,对某型缸盖的工序进行分析,同时对工序进行划分和设备确定:

a.上下平面的加工包含两道关键工序,其中部分工序的加工时间超过0.15,由于采用的是数控立车进行车削加工,一次装夹完成多件缸盖的加工,单件工时少于0.15,符合限定要求。

b.罩壳面孔系加工需安排6台加工中心进行,由于刀库容量限制,单台加工中心不可能完成全部的加工内容,因此需对每台加工中心指定加工内容。

其中安装螺栓孔和定位销孔之间具有严格的安装关系,因此只能在一次装夹内完成,两者之间工时合计0.25,需安排两台加工中心同时加工。

燃烧室面的加工:非单独工序加工时间核定需4台加工中心承担工序加工。

四周面加工考虑四周面刀校加工时对设备和工艺装备的冲击比较大,精度要求较低,其安排单独的设备承担。

通过以上分析,共需24台加工中心组成柔性生产线来承担某型缸盖的加工,加工效率较低。

4 提高单道工序加工效率的措施

柔性生产系统的加工效率,因其工序设计过于集中等原因,一般加工效率较专用机床组成的生产线低40%左右。为提高加工效率多采用以下措施:

4.1 工序拆分

工序拆分,以所需工时较大的加工内容的工时为限制条件,对承担加工的机床进行工序平衡性核算,将集中安排在单一设备上的工序尽量拆分,由多台设备共同承担,确保每台设备发挥最大效益。

4.2 尽量多采用组合刀具

组合刀具的大量采用,可以极大提高加工中心的加工效率:

减少换刀时间,组合刀具将同一结构加工所需的刀具组合在一起,取消了不必要的换刀时间。

缩短走刀时间,将空行程时间压缩至最短。

例如护套孔的加工刀具,未采用组合刀具前,需14把刀具,而采用组合刀具后只需3把刀具,工时由0.20 h减少到0.05 h,提高效率80%以上。

4.3 结构设计时尽量采用标准结构,采用统一刀具加工

采用统一的结构设计,不仅可以减少刀具数量,缩短换刀时间,而且可以针对统一结构设计专用的组合刀具,进一步减少提高加工效率:如对螺孔而言,对同一标准螺孔的底孔规定长度,则可以设计专用的“底孔钻+孔口倒角”刀具,一次完成钻底孔和孔口倒角工序,缩短加工时间近1/3。

4.4 采用随动夹具,缩短零件的定位、装夹时间

箱体类零件的定位基准要求统一,为随动夹具的施行提供条件,因此在柔性生产系统中大量采用随动夹具不仅可以保证加工质量,而且减少零件的装夹时间,提高加工效率。据统计资料介绍,采用随动夹具可以提高加工效率25%以上。

5 结束语

柔性生产系统的工艺设计不仅需要利用其较高的加工精度和高柔性,而且应充分考虑其生产的平衡性,避免因工序过分集中带来的人为生产瓶颈。

在工艺设计中,需要充分考虑零部件加工内容间的相互关系,特别是具有装配关系的加工内容一定要安排在同一工序进行加工完成,避免多次定位带来的形位误差。

参考文献

[1]山东内燃机学会质量标准专业委员会.内燃机标准资料汇编.