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畢業(yè)設計（論文）
文 獻 綜 述
浙江工業(yè)大學之江學院畢業(yè)設計（論文） 文獻綜述
?成組夾具概述
1 前言
隨著社會的發(fā)展，人類的進步，人們對于日常生活、工作中的物資需求呈現(xiàn)出了極大的多樣化與復雜化。傳統(tǒng)的簡單的產(chǎn)品已經(jīng)難以再滿足人們的需求。而且在企業(yè)、工廠的運營過程中，需要的工具也不斷精細化與多樣化，給制造業(yè)帶來了新的難題。個性化的社會導致了制造產(chǎn)品大批量越來越少，更多的是需求多品種少批量，這種單件小值的生產(chǎn)模式是對傳統(tǒng)的機械加工產(chǎn)業(yè)模式的挑戰(zhàn)[1]。為此，制造技術的研究者提出了成組技術的科學理論及實現(xiàn)方法，從根本上解決了生產(chǎn)由于品種多、產(chǎn)量少帶來的矛盾。它是將多種零件按其工藝的相似性分類成組，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)濟效益，成組夾具便應運而生[2]。
成組夾具是按成組技術的原理，在零件分類成組的基礎上，針對若干相似零件的相似加工工序而設計制造的夾具。它的優(yōu)點是，不僅具有專用夾具的特點，而且還很容易適應外觀特征在一定范圍內變化的零件加工。成組夾具的應用可以擴大機床的使用范圍，提高生產(chǎn)效率和零件的加工質量，也能夠降低工人的勞動強度，縮短生產(chǎn)準備周期，提高勞動生產(chǎn)率[3]。而且隨著成組夾具的應用和發(fā)展，必將加速開拓成組技術新的應用領域。因此，成組夾具將是我國機械工業(yè)今后夾具發(fā)展的一個主要方面。
成組夾具應用實例和核算出的經(jīng)濟效果，充分地說明成組夾具有如下綜合經(jīng)濟性：（1）降低夾具設計制造費用；（2）明顯縮短了生產(chǎn)準備周期，充分利用夾具的使用壽命；（3）提高加工效率，促進企業(yè)的技術改造；（4）促進企業(yè)標準化工作，有利于保證產(chǎn)品質量；（5）顯著地降低了夾具原材料消耗[4]。
2 成組夾具設計的國內外現(xiàn)狀
2.1 國內成組技術應用及現(xiàn)狀
2.1.1 成組技術的應用
目前發(fā)展的成組技術是應用系統(tǒng)工程學的觀點，把中、小批生產(chǎn)中的設計制造和管理等方面作為一個生產(chǎn)系統(tǒng)整體，統(tǒng)一協(xié)調生產(chǎn)活動的各個方面，全面實施成組技術以提高綜合經(jīng)濟效益。
（1）產(chǎn)品設計方面。由于用成組技術指導設計，賦予各類零件以更大的相似類，這就為在制造管理方面實施成組技術奠定了良好的基礎，使之取得更好的效果。以成組技術為指導的設計合理化和標準化工作將為實現(xiàn)計算機輔助設計(CAD)奠定良好的基礎；為設計信息最大程度地重復使用，加快設計速度，節(jié)約時間作出貢獻。據(jù)統(tǒng)計，當設計一種新產(chǎn)品時，往往有3/4以上的零件設計可參考借鑒或直接引用原有的產(chǎn)品圖紙，從而減少新設計的零件，這不僅可免除設計人員的重復性勞動，也可以減少工藝準備工作和降低制造費用。
（2）制造工藝方面。成組技術在制造工藝方面最先得到廣泛應用。開始是用于成組工序，即把加工方法、安裝方式和機床調整相近的零件歸結為零件組，設計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備和工藝裝置，以及相同或相近的機床調整加工全組零件，這樣，只要能按零件組安排生產(chǎn)調度計劃，就可以大大減少由于零件品種更換所需要的機床調整時間。此外，由于零件組內諸零件的安裝方式和尺寸相近，可設計出應用于成組工序的公用夾具，只要進行少量的調整或更換某些零件，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形成加工族，加工同一加工族有其相應的一組機床設備。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。成組技術是計算機輔助管理系統(tǒng)技術基礎之一。這是因為運用成組技術基本原理將大量信息分類成組，并使之規(guī)格化、標準化，這將有助于建立結構合理的生產(chǎn)系統(tǒng)公用數(shù)據(jù)庫，可大量壓縮信息的儲存量；由于不再是分別針對一個工程問題和任務設計程序，可使程序設計優(yōu)化[5]。
2.1.2 發(fā)展現(xiàn)狀
成組技術從20世紀50年代提出到如今已經(jīng)歷了近50年的發(fā)展和應用。成組技術作為一門綜合性的生產(chǎn)技術科學是計算機輔助設計、計算機輔助工藝過程設計、計算機輔助制造（CAM）和柔性制造系統(tǒng)等方面的技術基礎。我國早在20世紀60年代初就在紡織機械、飛機、機床及工程機械等機械制造業(yè)中推廣應用成組技術，并初見成效。因此，成組技術受到國家有關部、局和工廠企業(yè)，研究所及高等院校的重視。目前，正積極開展這一方面的科學研究、人材培訓和推廣應用等工作。原機械部設計研究院負責組織研制的全國機械零件分類編碼系統(tǒng)JLBM I，它將對我國推廣應用成組技術起到積極推進作用。我國不少高等工業(yè)院校結合教學和科研工作，在成組技術基本理論及其應用方面，如零件分類編碼系統(tǒng)、零件分類成組方法和計算機輔助編碼、分類、工藝設計、零件設計、生產(chǎn)管理的軟件系統(tǒng)等方面都開展了許多研究工作，并取得了不少成果?？梢韵嘈牛S著應用推廣和科研工作的持續(xù)開展，成組技術對提高我國機械工業(yè)的制造技術和生產(chǎn)管理水平將日益發(fā)揮其重要的作用[6]。
2.2 成組工藝在國外的發(fā)展狀況
成組工藝作為一種先進的工藝方法和生產(chǎn)準備方法，先后在蘇聯(lián)、民德、捷克、波蘭以及英國、法國、日本等國已經(jīng)逐步得到了應用，并獲得了良好的經(jīng)濟效果。由于它能縮短單件、小批生產(chǎn)的準備時間，擴大加工批量，提高生產(chǎn)效率，為適應多品種生產(chǎn)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。機床工業(yè)具有多品種、小批量生產(chǎn)的特點，因而近年來在國外有不少機床制造廠家先后也采用了成組工藝技術。如日本三菱公司的機床制造部門也引進了成組工藝技術[7]。據(jù)介紹，該公司從引進成組工藝到過渡為新的管理系統(tǒng)只用了半年時間。他們引進成組工藝分為兩個階段進行。第一階段主要是進行零件的編碼和分類，確定機床布局，按類似零件設置成組生產(chǎn)線，以改進加工技術，縮短加工時間，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。第二階段的任務著重在設計部門推廣和應用成組工藝。通過有效地利用現(xiàn)有圖紙及標準化以減少圖紙數(shù)量及設計工時。依靠反復使用質量穩(wěn)定而有效的零件圖紙，保證產(chǎn)品質量，擴大加工批量，從而降低成本，縮短生產(chǎn)周期，并為采用成組夾具、專用機床以及數(shù)控機床等高效率的設備創(chuàng)造條件。
英國赫伯特(Herbert) 公司的埃奇維克 (Edgwick)和馬肯當一萊恩(Mackadown Lane)工廠也成功地應用了成組工藝?，F(xiàn)在埃奇維克廠有26個成組加工工段。在馬肯當一萊恩廠有18個成組加工工段。這些工段所加工的零件相當于赫伯特公司制造的機床零件的90%以上。其余零件則在非成組加工線上加工。該公司采用成組工藝后，使新產(chǎn)品的生產(chǎn)周期由原來的12~18個月減為平均6個月；其次是減少庫存和再制品數(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出發(fā)，發(fā)展了小批、中批及大批生產(chǎn)用的自動化車床[8]。
隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，進一步提高勞動生產(chǎn)率，今后成組工藝的采用將會更加廣泛。
3 成組夾具設計的發(fā)展趨勢
成組夾具由于能夠利用加工零件工藝上的相似性，并且適應工件特征在一定范圍內的變化而得到推廣和應用，如何提高成組夾具設計效率成為需要重點解決的問題之一[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使用，縮短生產(chǎn)準備周期，但制造成本高，組裝后笨重復雜，剛性差，積累誤差大，而成組夾具可克服組合夾具的不足，組裝調整時間短，生產(chǎn)和技術管理較方便。采用成組夾具是企業(yè)全面實行成組技術的需要，是實現(xiàn)成組加工的重要手段和工具，而成組加工是實施成組技術的重要領域和必要的環(huán)節(jié)[10]。夾具設計正朝著多功能、模塊化、高精度、高剛性、高強度、通用化、快速化和自動化的方向發(fā)展[11]。
4 設計成組夾具應注意的幾個問題
（1）成組夾具在設計上比可調整夾具更具有針對性。成組夾具的設計對象必須是一組形狀相似、工序內容相似、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經(jīng)濟效果。所以成組夾具的設計更依賴于零件的分類方法[12]。
（2）將同類零件集中起來進行全面分析，然后合理分組，按組分別設計是成組夾具設計的重要方法。它不但有利于提高夾具的“ 三化” 程度，而且使所設計的成組夾具對現(xiàn)有產(chǎn)品有一定的適應性和通用性，并對新產(chǎn)品的發(fā)展具有良好的繼承性[13]。
（3）成組夾具設計的出發(fā)點是實現(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零件時，“機床一夾具一刀具” 系統(tǒng)只要作稍微調整即可[14]。
5 結束語
隨著我國國民經(jīng)濟整體水平的不斷進步和制造業(yè)發(fā)展速度的不斷加快，成組夾具技術在機械加工中的運用取得了良好的實踐效果。不但實現(xiàn)了傳統(tǒng)機械加工的便利性，提高了生產(chǎn)效率，而且成組夾具技術在發(fā)展的過程中與工藝過程設計、計算機輔助制造等多種現(xiàn)代信息技術的融合運用，逐漸形成了一門較為獨立的生產(chǎn)技術科學，推動了我國機械制造業(yè)的不斷進步。因此工作人員在成組夾具技術的運用過程中應當對其進行合理的分析與研究，并在此基礎上通過機械加工實踐來促進我國成組夾具技術應用水平的持續(xù)提升[15]。
目前，成組夾具在車床、銑床、鉆床磨床上得到推廣應用。開展成組夾具的設計和應用，對保證產(chǎn)品質量，縮短生產(chǎn)準備周期，節(jié)約成本，提高經(jīng)濟效益起到了積極作用，對我國工業(yè)發(fā)展將起到良好的推動作用[16]。
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