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可持續(xù)夾具及固定裝置的高精度安裝的方法論
J. Jamshidi，P.G. maropoulos
英國巴斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)系
摘要
在夾具安裝階段，夾具組件的精確測量能力決定其精確性，尤其是對大尺寸的產(chǎn)品和應(yīng)用來說。大量定制一些在設(shè)計上有多樣性的小批量產(chǎn)品和零部件是十分重要的。產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)該與迅速轉(zhuǎn)換理念相互協(xié)調(diào)，對于敏感元器件及組件而言，以犧牲產(chǎn)品質(zhì)量來提高速度是不明智的，例如在航空航天工業(yè)中所看到的那些零部件。提高精確性對于夾具的安裝是很有必要的，為了要盡量少用，這可取決于夾具和夾具定位變化的耐受性預(yù)算。在航空航天工業(yè)中，靈活和可重構(gòu)夾具的概念的發(fā)展及固定裝置是夾具的主要開銷成本。吸引他們的是重構(gòu)夾具的可重用性，可持續(xù)使用是由于那些零部件也能夠被重新應(yīng)用到許多種產(chǎn)品和裝配中去。一直不佳的準(zhǔn)確性和可靠性為這類夾具的缺點(diǎn)，這篇論文主要是研究可持續(xù)夾具主要零部件的精確定位，影響夾具性能的因素在安裝階段會得以審查。本文介紹了一種在靈活夾具中為了最大限度地減少定位和夾緊的不確定性的方法。
關(guān)鍵詞:可持續(xù)性夾具；夾具安裝；校準(zhǔn)不確定性；夾具的監(jiān)測；計量；可重復(fù)使用的夾具
1引言
質(zhì)量和可靠性等因素早已經(jīng)轉(zhuǎn)換為新零件固有的特征。在他們的產(chǎn)品和服務(wù)范圍內(nèi)，近期市場趨勢已經(jīng)迫使制造業(yè)走向大規(guī)模定制。其次增加新陳品的多樣化設(shè)計在部件和組件級別上遵循第二次高幅度的變化。有先進(jìn)制造系統(tǒng)和技術(shù)的國家提供了更多的靈活性，能使設(shè)計師更加自由的發(fā)揮想象。例如在過去幾十年發(fā)展起來的一種新的大體積測量方法，就能測量及公丈的距離。用來檢測大尺寸零件的這些設(shè)備通常是由多個組裝部件所制造出來的。在重組和裝配期間，那些大尺寸產(chǎn)品的制造需要用到專用的夾具和固定裝置，以便于他們的零部件能夠被定位在設(shè)計基準(zhǔn)上。對于大批量產(chǎn)品，在計算機(jī)輔助軟件上就能估算出其主要的花費(fèi)需求，否則，在某些情況下或以其他方式生產(chǎn)的產(chǎn)品成本可能會是非常高的。這個問題與客戶不斷用錢來尋求具有更高價值的市場需求相互矛盾。用一種典型的變化產(chǎn)品可以創(chuàng)建一個更加具有持續(xù)性的商業(yè)，因為它能夠滿足相對比較大地市場需求。由支持產(chǎn)品變化的不同形狀的產(chǎn)品而形成的靈活和可重構(gòu)夾具及固定裝置則是應(yīng)對上述挑戰(zhàn)關(guān)鍵的解決方案。靈活夾具的概念已經(jīng)在研究領(lǐng)域存在了幾年[1]。然而，它們在很大程度上沒有充分利用真正的生產(chǎn)設(shè)施，尤其是大尺寸產(chǎn)品的制造，如航空航天設(shè)備。這是由于關(guān)于它們的初始安裝、校準(zhǔn)困難和可重復(fù)性等挑戰(zhàn)往往超出公差要求。這些夾具和高品質(zhì)關(guān)鍵部件裝置的制造以及大量的集成計量系統(tǒng)，都可以減少上述限制。本文包括了有關(guān)安裝的計量問題和靈活的夾具校準(zhǔn)以及檢測服務(wù)。
2相關(guān)工作
2.1大型零件的制造和裝配
通常把要精密制造的機(jī)械零件移動到機(jī)床工作臺是必需的，先進(jìn)行粗加工，然后精對準(zhǔn)和夾緊。在這個階段，一方面是準(zhǔn)備用于加工高精度的關(guān)鍵所在，然而，這對于一些大尺寸或重的零部件并不總是可以實現(xiàn)的。大型產(chǎn)品是指那些與一些不經(jīng)濟(jì)的可能需要處理或在工廠周圍移動的的組件一起來達(dá)到制造和裝配的目的[2]。制造業(yè)和這些部件的裝配工藝包括所需機(jī)器和系統(tǒng)的運(yùn)動以及這些部件的位置和方向。這些零部件通常定位在大尺寸夾具及固定裝置上該定位的位置。如果這些部件以小批量生產(chǎn)，在航空航天工業(yè)、高開銷的情況下，每個產(chǎn)品將會出現(xiàn)。在設(shè)計和制造夾具上，已經(jīng)有了許多嘗試，以便于能夠持有許多種組件的變種。然而，這方法是不可行的，因為敏感或關(guān)鍵的零部件完全是由它們的高精度要求所決定的。與固定的夾具相比較，可調(diào)、可重構(gòu)夾具會產(chǎn)生更低的重復(fù)性。固定夾具有固定的方式，可以通過焊接或鉚接的接頭固定在一起來實現(xiàn)。這些機(jī)械故障，例如夾具和固定裝置由于疲勞和塑料變形就是一個終止其服務(wù)的主要原因，發(fā)送它們再進(jìn)行回收。小批量制造的需求是目前常見的淘汰不合格夾具，其使用壽命取決于產(chǎn)品的生命周期。換句話說，在制造變種零件停止不久之后，與之有關(guān)聯(lián)的夾具和固定裝置將會變得多余。即使夾具有工作順序，但它們?nèi)匀挥袌髲U并送往循環(huán)再造。這種方法會帶來高負(fù)擔(dān)回收的能耗。在大尺寸零件下的固定夾具和夾具的漂移以及夾具都能影響大尺寸零件組裝的精確性[5]。對于大尺寸的夾具已經(jīng)開發(fā)出了幾種分析夾具剛性的方法，可用來評估振動的影響因素。在任何情況下更加可持續(xù)生產(chǎn)要通過選擇性方案才能得以實現(xiàn)。如圖2.1所示。
圖2.1 典型的大型夾具元件
用于制造所延誤的時間是固定夾具的又一重大缺點(diǎn)，這些夾具應(yīng)該在制造前就被訂購，在生產(chǎn)計劃和產(chǎn)品上市前還可以創(chuàng)建額外的復(fù)雜性。不管他們的類型，大型夾具有一些共同的元素，包括一個主框架、內(nèi)在的框架，有可能有一個或數(shù)多個可移動的機(jī)制或更小的組件，如鉗、套管、皮卡和可調(diào)螺絲[表1]。
2.2柔性夾具
開發(fā)的柔性夾具的概念增加了其可持續(xù)性、快速轉(zhuǎn)換以及降低了成本?，F(xiàn)在可以使用現(xiàn)成的模塊來設(shè)計和組裝夾具。根據(jù)規(guī)定，只有極少數(shù)夾具的專用零件需要設(shè)計和制造。以這種概念看，大多數(shù)散裝部件、附件關(guān)節(jié)都應(yīng)用的很具體。一旦產(chǎn)品設(shè)計變異完全制造出來，然后就可以拆卸上述組件和重組成一種新的元件來與未來的設(shè)計變異相匹配。因為組裝和組件范圍上的設(shè)計都相當(dāng)接近，所以這種方法是最能降低夾具成本的。
根據(jù)組件的變化水平和工作類型的需求，每一個不同比例的柔性夾具都需要被重新安排。為了增加使用這種類型夾具的效益，這個問題在設(shè)計階段考慮是十分重要的。例如，在可能的情況下，皮卡車的位置和三維定位夾具上的組件的不同變種，甚至完全不同的部分應(yīng)該是在靠近增加兼容性和夾具子系統(tǒng)間變性。夾具關(guān)鍵部件的收集在短期內(nèi)能保證所需夾具的可用性。另外，這些夾具的存儲需要很少空間，因為拆除所有模塊是可能的，通常以腳手架的形式并把它們彼此放在一起。目前在一些汽車公司應(yīng)用到柔性夾具，因為它們的精度等級是足夠滿足的。大尺寸制造的夾具設(shè)施盡管沒有許多柔性夾具那樣操作靈活，比如航空航天設(shè)備。準(zhǔn)確性和定位銷的不確定性、夾具的可重復(fù)性以及夾具結(jié)構(gòu)的漂移都出現(xiàn)這樣一個事實，這些夾具在發(fā)電和航空航天等工業(yè)不能滿足公差要求。一旦它們的精度問題得以解決，這些夾具在上述的工業(yè)中將會有很高的利用價值。
圖2.2 夾具與汽車行業(yè)中的可重構(gòu)組件
大量的體積計量系統(tǒng)和技術(shù)一直有許多新的發(fā)展。依靠計量系統(tǒng)和技術(shù)的現(xiàn)代激光技術(shù)現(xiàn)在就能夠測量一些可接受精度的大尺寸產(chǎn)品甚至到幾公丈的產(chǎn)品。在安裝和初期安裝調(diào)試期間，這些系統(tǒng)能夠用來精確定位一些夾具的關(guān)鍵部件。
夾具的安裝通常開始形成機(jī)架或主要框架，然后是那些大的部件和像皮卡和夾具那樣逐漸更小的零部件。計量系統(tǒng)能夠用于柔性夾具的主要框架和其內(nèi)部框架的安裝，從而來保證每個零部件彼此之間的準(zhǔn)確定位。表1顯示了這些大規(guī)模的測量系統(tǒng)數(shù)。跟蹤系統(tǒng)能夠測量基準(zhǔn)點(diǎn)，它是實現(xiàn)這一目的的最合適的測量系統(tǒng)。一起跟蹤球式反射鏡在三維空間內(nèi)都可以認(rèn)準(zhǔn)所要記錄的位置。球式反射鏡可以直接練習(xí)目標(biāo)對象來提供幾何位置信息或可以在機(jī)械重復(fù)的球式反射鏡下應(yīng)用，從這個角度用激光來跟蹤目標(biāo)或短期目標(biāo)。像一些其他測量儀器的激光跟蹤有時候不確定，在夾具的安裝過程中需要做以說明。此外，激光跟蹤和目標(biāo)點(diǎn)之間的光線問題還應(yīng)該考慮到。如果必要的話，多個跟蹤職位都可以使用，在實際測量活動中，其結(jié)果必然是伴隨著一個不確定的說明。經(jīng)過測量，這些給定的分散的特征值是合理的，這個問題與一些夾具或夾具的安裝及以后的審核都是一樣的。這些知識闡明了一個給定的定位夾具的能力和裝配任務(wù)。換句話說，它表示在其相關(guān)流程中一套夾具是否能夠滿足公差要求。
2.3夾具理論比較
為了用于多種生產(chǎn)裝置和組裝應(yīng)用，在不同的公司也有大量不同形狀和設(shè)計的夾具。這些夾具中的某一些的形式都是標(biāo)準(zhǔn)形式，然而另一些是經(jīng)過專門設(shè)計和制造的特殊零部件。后者可以說是建立在產(chǎn)品的復(fù)雜性和大規(guī)模的基礎(chǔ)上的，所以可能會是非常昂貴的[9]。
無論成本和目的如何，制造和組裝過程都可以完成，要么不使用夾具，要么用固定幀夾具或用可重構(gòu)或柔性夾具。表2對它們的典型應(yīng)用的這些方法做出了比較。
固定框夾具通常用于重型應(yīng)用上，它們更適合于應(yīng)用在能夠減輕花費(fèi)開銷的大量產(chǎn)品上。
對于制造業(yè)和大型組裝及復(fù)雜產(chǎn)品來說，柔性夾具的應(yīng)用有很多好處。特別是在研究和發(fā)展工作中，以及低容量產(chǎn)品的情況下，制造柔性夾具和夾具可能會是非常有益的。除了在時間和金錢上使利益均衡外，柔性夾具還會有一個更加靈活的設(shè)計思路。由于在夾具的制造和裝配過程中，會直接和經(jīng)常改變夾具的拓?fù)涑杀?。與傳統(tǒng)夾具相比較，這種類型的柔性夾具的可重用性和可重構(gòu)性是一個主要的優(yōu)點(diǎn)。這一點(diǎn)尤為重要，因為它在綠色制造方面符合行業(yè)的發(fā)展方向，通過回收使用系統(tǒng)的組成部件，為相關(guān)項目的工裝費(fèi)用降低了項目成本。
表2.1 用于驗證夾具大量的例子、便攜式測量儀器
儀器
輔助部件
測量類型
接觸式 非接觸式
圖像
激光跟蹤儀
賽立信探頭
是
T型探頭
是
激光雷達(dá)
球形目標(biāo)
是
攝影
目標(biāo)
是
光投影
是
關(guān)節(jié)臂
三坐標(biāo)測量機(jī)
基于激光掃描頭
是
接觸探頭
是
2.4 柔性夾具的安裝
本節(jié)中描述的夾具在安裝過程中需要考慮一些問題。夾具元件安裝在合適位置可以說是一種挑戰(zhàn)，尤其是當(dāng)定位公差比較小時，柔性夾具也應(yīng)當(dāng)被監(jiān)測以便于開發(fā)和與傳統(tǒng)夾具相比較它們的剛性。
給出了一個通用的描述階段根據(jù)初步夾具安裝在仿真軟件環(huán)境和利用一些尺寸為5m×4m×3m的大尺寸夾具的實際實驗結(jié)果來測量指令階段。這是不論這個夾具是否是第一次安裝在夾具中還是對已經(jīng)存在的夾具只做外形上的更換，其都是為了定位不同的零部件。
根據(jù)其復(fù)雜性，一種典型的大尺寸夾具具有三至五個結(jié)構(gòu)。通常除了有一個主框架之外，在每一個級別的基本水平，也可以由一個或多個結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)用來作為參考以便于作為夾具基準(zhǔn)來定位。在一個自動化固定的平臺上，機(jī)器系統(tǒng)會進(jìn)行多項任務(wù)，比如定位、加工和進(jìn)行裝配。因此機(jī)器人的工作基準(zhǔn)與夾具的工作框架相聯(lián)系。仔細(xì)考慮夾具的綜合數(shù)據(jù)，會確保后續(xù)安裝達(dá)到預(yù)期的公差要求。
2.4.1 測試輔助柔性夾具的安裝
柔性夾具的安裝在第一次進(jìn)行模擬仿真時有幾個安裝階段。使用模擬演習(xí)，在這個工程中可以減少一些潛在的錯誤和返工。測量輔助安裝過程是類似的跟蹤對象位置的過程，是常見的大尺寸組件用到的。夾具的組件先用這種方法使其大致位置公差在1mm以內(nèi)，然后當(dāng)所有的夾具組件被放到所設(shè)計的位置時，在0.1mm至0.15mm公差內(nèi)，它們可以使用適當(dāng)?shù)呐ぞ厥站o。典型的計量協(xié)助柔性夾具安裝階段如下：
在出廠時設(shè)置初試參考結(jié)構(gòu)；
測量初始參照系；
安裝基地或其位置的主框架；
安裝脫機(jī)內(nèi)結(jié)構(gòu)；
安裝控股和定位；
在內(nèi)框和主框架位置安裝鉗、套管和皮卡。
底座上安裝內(nèi)框；
重點(diǎn)定位元件的精細(xì)調(diào)整和緊固；
核查參照系和夾具；
對于夾具關(guān)鍵位置的服務(wù)監(jiān)測。
這些階段是從無到有夾具的完整安裝。更不用說，在設(shè)計變化略有變化的情況下，一些下面的操作將被忽略。
表2.2 不同夾具理念之間簡明的比較
典型特征
固定框架
柔性夾具
夾具
應(yīng)用
大批量產(chǎn)品
小批量產(chǎn)品
樣機(jī)
優(yōu)點(diǎn)
唯一性
可重復(fù)性
可重構(gòu)性
成本效益
耐用性
非常高
高
低
剛度
非常高
剛性不確定
低
缺點(diǎn)
重量
重
中
低
可移植性
不可移植
難以在每一個安裝中定位
難以進(jìn)行
成本
非常高
中等
低
生產(chǎn)時間
長
中等
短
2.4.2 柔性夾具的安裝
柔性夾具安裝過程中采取了以下階段：
安裝夾具的主框架；
移動單元和子系統(tǒng)組裝；
夾具內(nèi)框架在夾具裝配中的安裝；
皮卡和夾具的裝配。
主框架通常是夾具的骨干。因此，它一般不會改變外形，和內(nèi)框架及較小的元素如襯套、皮卡和夾具一樣具有規(guī)律性。慎重考慮制造過程可以減少夾具元件較大元素的重新排列，也會更進(jìn)一步節(jié)約時間和成本。圖3顯示了三組不同活動小組對于柔性夾具的安裝過程。在這個過程中，假定夾具的標(biāo)準(zhǔn)件是從可供選擇的現(xiàn)成的部件和組件中選出來的，然后提前在大量的物理安裝測試和調(diào)試時以降低測量不確定度來進(jìn)行一次夾具安裝。一旦達(dá)到可接受水平的不確定性的物理安裝才能進(jìn)行。
圖2.3 柔性夾具的測量輔助安裝程序
在夾具安裝過程中，它可能需要用到多個測量系統(tǒng)或用到包括一套完整夾具安裝關(guān)鍵點(diǎn)的測量系統(tǒng)。這應(yīng)該包括在夾具維修期間放在工廠的地板和墻壁上的穩(wěn)定性及漂移檢查的目標(biāo)參考點(diǎn)。
在夾具上定位的關(guān)鍵點(diǎn)、測量儀器的不確定性應(yīng)該予以考慮。作為一個經(jīng)驗法則，每個夾具關(guān)鍵位置的定位的準(zhǔn)確性應(yīng)該是在10倍，甚至比所需的耐受性更好。換句話說，如果組件公差指定至0.1mm，則夾具定位精度至少應(yīng)為0.01mm。
柔性夾具安裝的最佳做法如下：
一個工廠的墻壁和地板上的初始參考點(diǎn)的位置是首選，以減少測量的不確定性；
應(yīng)驗證該儀器所在位置上經(jīng)常使用初始參考點(diǎn)的基地；
在每個夾具的大節(jié)上，為更好地具有跟蹤和可重復(fù)性，可以附加多個球式反射跟蹤系統(tǒng)；
夾具大型組件有關(guān)于彎曲或扭曲的測量應(yīng)集中在角梁的中央部分，以減少定位誤差；
內(nèi)框架參考點(diǎn)應(yīng)選擇盡可能遠(yuǎn)的創(chuàng)建框的坐標(biāo)系統(tǒng)。這可能會導(dǎo)致在內(nèi)框坐標(biāo)系時的較小的不確定性。
3.不確定性
由于評估的結(jié)果旨在對于所描述物體真正價值范圍內(nèi)的評估定位，則不確定性被定義為膠[8]。這里的不確定性來自兩方面的審查，首先是與測量過程中有關(guān)的，其次是與夾具定位的不確定性有關(guān)。測量不確定性的一些因素，如灰塵、重力、溫度、氣壓、濕度、測量儀器和相關(guān)軟件中的系統(tǒng)誤差、操作人員的技能、接觸探針或球式反射跟蹤儀?；谀z[8]的定義，測量結(jié)果應(yīng)伴隨著它的不確定性說明，這些錯誤詳細(xì)來源的討論超出了本文的范圍。已經(jīng)有多項研究來建立真正的不確定性的一些測量儀器[10、11]。
夾具關(guān)鍵點(diǎn)的測量結(jié)果應(yīng)該包括相關(guān)的置信水平。除了最初的不確定性上升的測量儀器，夾具的不確定性還有其他方面的影響。夾具框架方面的應(yīng)用由于產(chǎn)品重量以及制造工藝過程在夾具框架中能創(chuàng)建一些彈性變形。夾具有了集成化、自動化和移動部分，是這個問題變得更加復(fù)雜。
仔細(xì)考慮夾具設(shè)計階段不確定性的來源可以在一個給定的情況下減少過度使用公差預(yù)算的風(fēng)險。夾具的精度和夾具的成本之間有著直接的關(guān)系。然而，整體的成本也應(yīng)該被考慮在內(nèi)。高數(shù)額的零部件有更長的使用壽命。換句話說，質(zhì)量特征接近平均值是，在使用過程中會很少失效。朝六個方向靠近在安裝時是很必要的，然后是在高精度夾具和敏感部位上的可重構(gòu)、柔性夾具及夾具的監(jiān)測。
4.討論
柔性夾具適用于組裝和在加工部分有不同的設(shè)計和幾何參數(shù)。尤其是當(dāng)這些部件之間的設(shè)計變化小時，這種類型的夾具被證明是具有成本效益和快速的解決方案，這是因為它可能會通過夾具重新配置到一個新的產(chǎn)品或組件的變種上。然而，當(dāng)所需的零件盒裝配的設(shè)計完全不同時，可能需要不同尺寸夾具組件的完整地重排，因此，在設(shè)計一個新的零件和重組夾具的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時應(yīng)該考慮到要便于減少夾具的安裝和重新配置的時間以及成本，并最大限度的重用現(xiàn)在的組件在當(dāng)前的裝配中。
一個柔性夾具有許多種裝配方式，是由于其靈活性。在正確的安裝順序下選擇合適的組件，可以最大限度的節(jié)約成本和時間。本次選擇的過程中應(yīng)該對未來產(chǎn)品的夾具的潛在的重用予以考慮。在產(chǎn)品不斷變化的情況下，計劃和設(shè)計夾具框架是很重要的。使用定制的夾具、緊固件、軸套和其他夾具元件都是降低成本的關(guān)鍵問題。
仿真軟件和工具的廣泛使用，可以減少返工和浪費(fèi)夾具材料相關(guān)的成本。例如測量儀器，其目標(biāo)點(diǎn)之間的視線檢查就會使用這些軟件來輔助。圖4顯示了柔性夾具安裝在測量仿真軟件中的第一個階段。由于夾具正在興建的模擬的效益越
來越明顯，因此它可以突出儀器與目標(biāo)測量點(diǎn)的水平視線的問題和不確定性。
由于關(guān)于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形，則可以提前在仿真中分析以及在購買夾具元件方面的財政。更重要的是，這種工具允許更好的裝配和制造等操作，因為它們能提前分析出夾具的長處和弱點(diǎn)，揭示其物理設(shè)置。
選擇合適的測量儀器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計量。一個連貫的計量系統(tǒng)，其測量結(jié)果的不確定性能夠決定夾具的不確定性，也暴露了夾具和是否符合一個給定的公差范圍內(nèi)所需任務(wù)的能力。
圖4.1 測量輔助夾具安裝的模擬過程
由于關(guān)于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形，則可以提前在仿真中分析以及在購買夾具元件方面的財政。更重要的是，這種工具允許更好的裝配和制造等操作，因為它們能提前分析出夾具的長處和弱點(diǎn)，揭示其物理設(shè)置。
選擇合適的測量儀器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計量。一個連貫的計量系統(tǒng)，其測量結(jié)果的不確定性能夠決定夾具的不確定性，也暴露了夾具和是否符合一個給定的公差范圍內(nèi)所需任務(wù)的能力。
總結(jié)
零件和裝配體應(yīng)該以盡量減少夾具成本的方式來設(shè)計，以滿足使用標(biāo)準(zhǔn)組件。如果在夾具更新至下一產(chǎn)品時提前思考，則其速度和成本可能會增加。在夾具和固定裝置的設(shè)計上有強(qiáng)大的總成本、碳足跡及其可持續(xù)性。它往往要求生產(chǎn)出只有極少數(shù)的典型設(shè)計或產(chǎn)品，子系統(tǒng)或組件，以滿足產(chǎn)品的變化和客戶的需求。對于大型產(chǎn)品的幾何尺寸超出幾米夾具的可能會造成重大的開銷。此外，一旦所需的零部件倍制造出來，這些夾具則會變得多余。常規(guī)回收多余夾具是不經(jīng)濟(jì)的。因此，找到增加夾具的靈活性才是所需求的方法。
柔性夾具和夾具的概念已存于二十余年。然而它們的潛能還沒有真正發(fā)揮，是由于其精度可可重復(fù)性的不確定性。高精度計量系統(tǒng)現(xiàn)在能夠用來對夾具進(jìn)行初始安裝和服務(wù)。然后使用該系統(tǒng)有可能重新設(shè)定夾具元素使其精確到一個新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以便于定位不同幾何位置的組件，允許幾次使用夾具。
本文提出了一種對于大規(guī)模柔性夾具及夾具初始定位和安裝的通用的算法。計量輔助夾具安裝的新概念被證明對復(fù)雜的設(shè)置和夾具的安裝是有益的。當(dāng)完全裝配好時，夾具的穩(wěn)定性可以通過慎重考慮和選擇夾具幾何位置上的關(guān)鍵點(diǎn)來予以保證。這種方法將應(yīng)用于大尺寸元件和產(chǎn)品的制造以及裝配件，尤其是應(yīng)用于航空航天和發(fā)電工業(yè)中。
大 學(xué) 名
拖拉機(jī)倒檔撥叉
機(jī) 械 加 工 工 藝 卡 片
學(xué) 生：
指導(dǎo)老師：
機(jī)械制造工藝及夾具課程設(shè)計任務(wù)書
設(shè)計題目：“倒檔撥叉”零件機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計
設(shè)計要求：
1. 制訂零件機(jī)械加工工藝，填寫機(jī)械加工工藝過程卡一張，
設(shè)計夾具工序的 工序卡一張
2. 設(shè)計指定工序的專用夾具一套，繪制夾具裝配圖及零件圖
3. 編寫機(jī)械制造工藝課程設(shè)計說明書一份，不少于2萬字
設(shè)計內(nèi)容：
1. 對零件進(jìn)行工藝分析，繪制零件圖
2. 選擇毛坯制造方式
3. 制訂零件機(jī)械加工工藝路線
4. 指定工藝裝備設(shè)計
5. 編寫設(shè)計說明書
班 級：
學(xué) 生：
指導(dǎo)教師：
系 主 任：
前 言
畢業(yè)實習(xí)是在我們正式開始畢業(yè)設(shè)計前進(jìn)行的，要求我們深入到生產(chǎn)實踐中對生產(chǎn)制造有一個感性的認(rèn)識。它是為了使人們各自對自己的畢業(yè)設(shè)計課題有更深刻的認(rèn)識，為以后做好畢業(yè)設(shè)計做好充分的準(zhǔn)備，讓我們圍繞專業(yè)及設(shè)計課題進(jìn)一步了解與之有關(guān)的實際情況，進(jìn)行資料的收集，為解決課題任務(wù)提供必要的條件，對此我們進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計課題調(diào)研實習(xí)。這次畢業(yè)生產(chǎn)實習(xí)是我們大學(xué)階段最后一次實習(xí)，通過讓我們學(xué)生深入生產(chǎn)實踐和社會實踐一線來對自己的畢業(yè)設(shè)計課題有更加深刻的認(rèn)識，從中了解實際工作過程和生產(chǎn)或社會需求過程，結(jié)合所學(xué)過的理論知識，從而達(dá)到所學(xué)理論知識與實踐經(jīng)驗相結(jié)合的目的。
此次畢業(yè)實習(xí)我們主要是實地考察調(diào)研，在畢業(yè)設(shè)計導(dǎo)師的帶領(lǐng)下觀察研究與課題相關(guān)的技術(shù)設(shè)備運(yùn)行情況，并請企業(yè)技術(shù)人員介紹相關(guān)專業(yè)知識，同時向畢業(yè)設(shè)計導(dǎo)師和現(xiàn)場操作人員學(xué)習(xí)請教相關(guān)知識，以便加深對畢業(yè)設(shè)計課題的理解，從而提高到理論的高度來研究、分析、找到解決問題的關(guān)鍵所在。為以后的設(shè)計提供資料和積累寶貴經(jīng)驗，避免走不必要的彎路。
畢業(yè)實習(xí)的目的和任務(wù)有：首先，學(xué)習(xí)機(jī)械制造工藝知識，了解機(jī)械制造生產(chǎn)過程。在畢業(yè)實習(xí)中，我們主要是學(xué)習(xí)和了解各種主要加工方法及其所用設(shè)備的結(jié)構(gòu)和操作方法。通過實地觀察學(xué)習(xí)車間里各種機(jī)器的工作原理，這些實踐知識是鞏固我們的理論專業(yè)知識和解決畢業(yè)設(shè)計中遇到的一些問題起著不可替代的作用。第二，培養(yǎng)我們的實踐能力，通過與工程師的交流了解作為一名機(jī)械工程師所要具備的素養(yǎng)和知識。讓我們初步確定自己的方向和目標(biāo)，并為自己的工作道路確定一個起始點(diǎn)，從這個起始點(diǎn)開始自己的工作歷程。第三，進(jìn)行思想作風(fēng)教育，培養(yǎng)我們學(xué)習(xí)一些管理方面的知識。增強(qiáng)我們的勞動能觀念，增強(qiáng)組織性，愛惜國家財產(chǎn)，建立經(jīng)濟(jì)觀念和質(zhì)量意識，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際和一絲不茍的科學(xué)作風(fēng)等，這些都是當(dāng)前高質(zhì)量人才全面素質(zhì)不可缺少的重要組成部分。本次畢業(yè)實習(xí)就是讓我們理解這些，并且向著高素質(zhì)人才的目標(biāo)前進(jìn)。
設(shè)計創(chuàng)新與工藝創(chuàng)新是相互關(guān)聯(lián)和密切聯(lián)系的。事實上，工藝創(chuàng)新愈深設(shè)計創(chuàng)新就愈活躍。也就是只有進(jìn)行大量的實踐活動，通過實踐活動多看，多思，多問，從而豐富和開拓自己的理論知識進(jìn)而促使設(shè)計能力和設(shè)計創(chuàng)新能力的進(jìn)一步提高，由此更加體現(xiàn)接了實習(xí)（即實踐）的重要性。
實習(xí)期間，在老師的帶領(lǐng)下，我們參觀了鄭州紡織機(jī)械有限公司和河南新飛電器有限公司，在鄭紡機(jī)我看到了我的畢業(yè)設(shè)計課題所涉及的設(shè)備和零件。
目 錄
1 河南新飛電器有限公司 1
1.1 公司簡介 1
1.1.1 新飛冰箱 1
1.1.2 新飛模具中心 3
1.1.3 新飛空調(diào) 3
1.1.2 新飛冷柜廠 4
1.2 實習(xí)內(nèi)容 4
1.2.1 無氟冰箱生產(chǎn)基地 4
1.2.2 箱體側(cè)板生產(chǎn)車間 5
1.2.3 箱體內(nèi)膜加工車間 5
1.2.4 模具中心 5
1.2.5 保鮮盒加工車間 6
1.2.6 無氟冷柜生產(chǎn)基地 6
2 鄭州紡織機(jī)械股份有限公司 7
2.1 公司簡介 7
2.2 實習(xí)內(nèi)容 9
3 課題調(diào)研 13
3.1 課題分析 13
3.2 預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 13
3.3 設(shè)計中需要完成的工作 14
4 實習(xí)總結(jié) 14
參考文獻(xiàn) 15
II
15
1 河南新飛電器有限公司
1.1 公司簡介
河南新飛電器有限公司是以冰箱、冷柜、空調(diào)為主導(dǎo)產(chǎn)品的現(xiàn)代化白色家電制造企業(yè)，中國最大的綠色冰箱生產(chǎn)基地，中國冰箱、冷柜行業(yè)前兩強(qiáng)。因出色的無氟與節(jié)能技術(shù)而被公認(rèn)為中國家電綠色品牌。自1984年建立以來，經(jīng)過27年的發(fā)展，新飛已發(fā)展成為擁有1個中國馳名商標(biāo)和2個中國名牌產(chǎn)品的中部六省首家進(jìn)出口免驗企業(yè)，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷全球80多個國家和地區(qū)。近年來新飛的經(jīng)營業(yè)績突飛猛進(jìn)，產(chǎn)銷量、利潤等主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)連年呈兩位數(shù)遞增，成為同行業(yè)效益最好，發(fā)展最快、最穩(wěn)健的企業(yè)之一。
新飛公司率先通過了ISO9001國際標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量體系認(rèn)證和ISO14001環(huán)境管理體系認(rèn)證，消除國際綠色貿(mào)易壁壘，與國際安全質(zhì)量環(huán)境管理體系接軌，成為中國屈指可數(shù)的"雙保"(質(zhì)保+環(huán)保)企業(yè)之一。新飛還先后通過美國UL、德國GS、歐共體CE、加拿大CSA、日本JET、澳大利亞QAS等一系列國際認(rèn)證，成為世界級合格商品供應(yīng)商。
新飛注重科技隊伍建設(shè)和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新。新飛國家級技術(shù)中心已發(fā)展壯大為三個研究所、一個國家級實驗室和一個產(chǎn)品創(chuàng)新與設(shè)計中心、企業(yè)博士后科研工作站、西安交大新飛節(jié)能技術(shù)研究所和工業(yè)設(shè)計所等校企產(chǎn)學(xué)研全面合作的完整技術(shù)創(chuàng)新體系，各類專業(yè)人才1800多名，專職技術(shù)開發(fā)人員400多名，中高級職稱200多名，碩士60多名，博士9名，形成了一支實力卓越的創(chuàng)新團(tuán)隊。而新飛通過與西安交通大學(xué)、鄭州大學(xué)等知名學(xué)府在人才培養(yǎng)、技術(shù)創(chuàng)新成果共享等產(chǎn)學(xué)研全方位的合作，為新飛的技術(shù)創(chuàng)新注入新鮮血液，增添新的動力；新飛并通過起草我國乃至世界首個《殺菌電冰箱標(biāo)準(zhǔn)》，成為中國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)，開啟了中國健康保鮮冰箱的新紀(jì)元。2009年4月，新飛首家批量上市的0.26度超節(jié)能冰箱代表了當(dāng)今節(jié)能技術(shù)最高水平，新飛始終走在中國制冷業(yè)環(huán)保節(jié)能的前列。
1.1.1 新飛冰箱
自1986年新飛公司投產(chǎn)電冰箱以來，新飛冰箱已從投產(chǎn)之初的一個系列、三個品種發(fā)展到現(xiàn)在的80大系列1000多個花色品種，產(chǎn)品涵蓋直冷、風(fēng)冷、風(fēng)直混合制冷、無氟制冷、半導(dǎo)體制冷等多個領(lǐng)域，各項性能指標(biāo)均居國內(nèi)同類產(chǎn)
品先進(jìn)水平。特別是1996年1月，新飛投資4.3億元建成國內(nèi)第一條最大的年產(chǎn)60萬臺雙綠色、環(huán)保型、全無氟冰箱生產(chǎn)線。使新飛搶占市場先機(jī)，在全國首家大批量推出全無氟冰箱，其卓越品質(zhì)吸引了廣大消費(fèi)者，使新飛在全國掀起了一場史無前例的綠色消費(fèi)浪潮，當(dāng)年一舉躍入行業(yè)“前三強(qiáng)”。 2009年4月新飛0.26度超節(jié)能冰箱下線并批量上市，此冰箱日耗電僅相當(dāng)于一個10瓦燈泡的能耗，成為國內(nèi)冰箱市場能耗最低的節(jié)能產(chǎn)品。
電冰箱由制冷系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和箱體及附件等三部分組成。
1.制冷系統(tǒng)：(1)壓縮機(jī)組：包括壓縮機(jī)和電動機(jī)；(2)冷凝設(shè)備：冷凝器、蒸發(fā)水皿加熱管、門防凍防露管；(3)冷卻設(shè)備：蒸發(fā)器、間冷式中還有冷卻風(fēng)機(jī)和電動機(jī)。(4)干燥過濾器；(5)節(jié)流元件：毛細(xì)管；（6)管道：排氣管，回氣管等；(7)制冷劑：R134a，R600a和R12等。
2.電控系統(tǒng)：(1)溫度控制設(shè)備：溫度控制器、溫控用電熱器等。(2)電機(jī)起動和保護(hù)器件：起動繼電器、過熱過載保護(hù)繼電器、或帶有起動和運(yùn)行用電容器等。3)化霜設(shè)備：化霜時間控制器、化霜電熱器、化霜防誤動作加熱器等。(4)制冷性能補(bǔ)償部件：溫度補(bǔ)償電熱器、溫度補(bǔ)償指示燈、節(jié)電開關(guān)、雙蒸發(fā)器連管加熱器等。
3.箱體及附件：(1)箱體由外殼、內(nèi)膽、隔熱層和箱頂飾板及柜組成。其中外殼常采用0.6—1mm薄鋼板磷化處理后噴漆或噴塑，或彩色鋼板；內(nèi)膽由ABS或改性聚苯乙烯塑料模壓成形；隔熱層通常為充填的聚氨脂泡沫塑料。(2)箱體由門板、門內(nèi)膽、磁性門封和手柄及絞鏈(門折頁)組成。其中,門板與箱體外殼一樣;門內(nèi)膽與箱體內(nèi)膽一樣;磁性門封由塑料門封條和磁性膠條組成,為了節(jié)能還另設(shè)橡膠氣囊二次門封。(3)附件由擱架、箱內(nèi)接水盆、果蔬盒、制冰盒、箱外接水盒(或蒸發(fā)盒)等組成。
電冰箱生產(chǎn)流程如下：
（1）電冰箱外殼生產(chǎn)。電冰箱外殼由鋼板通過全自動生產(chǎn)線一次完成。
（2）電冰箱內(nèi)部件生產(chǎn)。其生產(chǎn)原材料為Abs塑料板，屬于自動化成型生產(chǎn)。
（3）拼裝線。該工序?qū)⒂赡＞呱a(chǎn)好的冰箱冷凍室和冷藏室等拼裝起來。
（4）灌滿發(fā)泡劑。發(fā)泡劑成分為環(huán)戊烷。
（5）檢漏。如果檢驗不合格，將被退回檢查原因或重新生產(chǎn)。
部分產(chǎn)品：
圖1-1 部分冰箱產(chǎn)品
1.1.2 新飛模具中心
新飛電器有限公司模具中心是一家以設(shè)計制造輕工業(yè)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、高精密注塑模具、吸塑模具、發(fā)泡模具、沖壓模具為主營業(yè)務(wù)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
1.1.3 新飛空調(diào)
? 2001年11月，新飛年產(chǎn)100萬臺綠色空調(diào)生產(chǎn)線建成投產(chǎn)，標(biāo)志著新飛正式向多元化進(jìn)軍。在雄厚的技術(shù)實力支持下，以節(jié)能為方向，新飛開發(fā)出了款式新穎、功能齊全、技術(shù)先進(jìn)的13大系列70多個品種的空調(diào)產(chǎn)品，并先后通過了3C認(rèn)證、歐共體CE、國際電工委員會IEC認(rèn)證等一系列國內(nèi)國際技術(shù)認(rèn)證，大大增強(qiáng)了市場競爭力。
部分產(chǎn)品：
圖1-2 部分空調(diào)產(chǎn)品
1.1.2 新飛冷柜廠
于1998年在建成投產(chǎn)，冷柜成為新飛電器繼冰箱之后的又一拳頭產(chǎn)品。在國家級技術(shù)中心和博士后工作站強(qiáng)大的研發(fā)能力的支持下，新飛冷柜廠堅持高點(diǎn)起步，各項性能指標(biāo)均居行業(yè)領(lǐng)先水平。2001年，新飛冷柜被國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局認(rèn)定為首批國家免檢產(chǎn)品；2002年，新飛冷柜廠被"中國名牌戰(zhàn)略推進(jìn)委員會"認(rèn)定為"中國名牌產(chǎn)品"；2003年，新飛冷柜廠在"首屆中國市場產(chǎn)品質(zhì)量用戶滿意度調(diào)查"活動中，獲得"最具競爭力第一品牌"榮譽(yù)稱號；2005年，新飛冷柜蟬聯(lián)“中國名牌產(chǎn)品”稱號。
部分產(chǎn)品：
圖1-3 部分冷柜產(chǎn)品
1.2 實習(xí)內(nèi)容
1.2.1 無氟冰箱生產(chǎn)基地
首先，在馬主任的帶領(lǐng)下我們就參觀了居于新飛電器有限公司的無氟冰箱生產(chǎn)基地。在工作人員的介紹下，我了解到了無氟冰箱的工藝流程，那就是：總裝上箱→總裝上門→立箱→搬壓機(jī)→緊固壓機(jī)→船地線→溫控插線→掛線→沖注→整形→檢漏→通電進(jìn)線→通電小修→通電檢查→放探頭→微機(jī)測試→電性測試，二次檢漏→測試房出線，分流→包裝。
提到發(fā)泡，我也了解到了原來用作發(fā)泡液的氟利昂已被現(xiàn)在的環(huán)戊烷所取代，以前用作制冷劑的氟利昂也已經(jīng)被R600a所取代。這些改變不僅對臭氧層沒有破換，而且還大大提高了冰箱的保冷及制冷效果，從而降低了用電量。
立箱、搬壓機(jī)、緊固壓機(jī)、船地線、溫控插線、掛線、沖注、整形、檢漏、通電進(jìn)線、通電小修、通電檢查、放探頭、微機(jī)測試、（電性測試，二次檢漏）、（測試房出線，分流）在二樓，包裝在三樓，最后將包裝好的成品再從三樓通過電梯輸送到一樓，搬運(yùn)工將其搬運(yùn)到指定位置。
1.2.2 箱體側(cè)板生產(chǎn)車間
這個生產(chǎn)車間的主要功能是對箱體的側(cè)板進(jìn)行最初的壓平、切割。生產(chǎn)線很簡單，其原理就和壓面機(jī)一樣，將進(jìn)來的原材料壓平、校驗，然后進(jìn)行切割，最后堆疊，鏟車再將其運(yùn)往無氟生產(chǎn)基地對其進(jìn)行相應(yīng)的操作。
1.2.3 箱體內(nèi)膜加工車間
該車間和箱體側(cè)板生產(chǎn)車間相似，是一條小型生產(chǎn)線，但是自動化程度很高。箱體內(nèi)膜原材料為板料，工藝流程：配料→成型→切割→成品堆疊。在氣壓作用下板料由機(jī)械手帶到生產(chǎn)線上，在電熱絲作用下板料逐漸軟化并到達(dá)箱體內(nèi)膽模具處；之后由真空壓力將塑料充入型腔，經(jīng)過十幾秒的保壓作用將其送到生產(chǎn)線上，見過短時間的冷卻，由機(jī)械手將其準(zhǔn)確送到切邊機(jī)床，再自動地切掉四周多余的邊料并送到檢測處，合格后便可以堆疊成品。然而由于成型時設(shè)定的內(nèi)膜板較寬，導(dǎo)致在切割工序中切掉的邊角料過多，造成了原料的過多浪費(fèi)。雖然說邊角料還可以再加工，再利用，可是這樣重復(fù)性的環(huán)節(jié)會浪費(fèi)很多的人力和工時，還有搬運(yùn)成本。如果能夠?qū)Τ尚瓦@一環(huán)節(jié)實現(xiàn)技術(shù)性的突破，實現(xiàn)零邊角料浪費(fèi)，那將對企業(yè)來說，將節(jié)約一定的成本，提高效率。
1.2.4 模具中心
在新飛模具中心，我們見到了許多實際生產(chǎn)中的模具以及相關(guān)的加工中心和機(jī)床，包括：冰箱箱膽凸凹模吸塑模具、冰箱門膽凸凹模吸塑模具、冰柜、冰箱、柜箱門體發(fā)泡模具，冰箱、柜箱門體發(fā)泡夾具，各類大中型沖壓模具，各類大中型注塑模具。
塑料模具的組成零件按其用途可以分為澆注系統(tǒng)、成型零件、結(jié)構(gòu)零件三類。將塑料由注射機(jī)噴嘴引向型腔的通道稱澆注系統(tǒng)，其由主流道、分流道、內(nèi)澆口、冷料穴等結(jié)構(gòu)組成，是由零件的澆注套，拉料桿等組成的。成型零件是直接構(gòu)成塑料件形狀及尺寸的各種零件，由型芯（成型塑件內(nèi)部形狀）、型腔（成型塑料外部形狀）、成型桿、鑲塊等構(gòu)成。結(jié)構(gòu)零件是構(gòu)成零件結(jié)構(gòu)的各種零件，在模具中起安裝、導(dǎo)向、機(jī)構(gòu)動作及調(diào)溫等作用。如導(dǎo)柱、導(dǎo)套、定模板、動模板、模腳等。
1.2.5 保鮮盒加工車間
在馬主任的帶領(lǐng)下我們主要參觀了新飛飛鴻公司（十六廠）保鮮盒加工車間間，通過觀察分析和技術(shù)人員的講解，我對現(xiàn)實生產(chǎn)中塑料模具的結(jié)構(gòu)組成及塑料制品的注塑成型工藝有了進(jìn)一步的認(rèn)識。
塑料注射成型工藝過程包括成型前的準(zhǔn)備、注射過程、制品的后處理。成型前的準(zhǔn)備：原料的檢驗和預(yù)處理、嵌件的預(yù)熱、料筒的清洗以及脫模劑的選用。注射過程為：加料→塑化→充?！骸沽鳌鋮s→脫模。制品的后處理：退火處理、調(diào)濕處理以及檢測維修處理。
我主要觀察了型號為HTF450-3W的注塑機(jī)，模具在注塑機(jī)的帶動下，往返運(yùn)動。原料從料斗式干燥機(jī)進(jìn)入料內(nèi)缸，之后被加熱加壓，使其以液體的形式充滿整個模具內(nèi)腔，最后經(jīng)過冷卻定型，就得到所要得到的產(chǎn)品。在技術(shù)員的講解下我了解到了該塑料注塑模的工作原理：注射成型前，模具在注塑機(jī)合模裝置的作用下閉合并別鎖緊。而塑料模都可以看成有以下一些功能相似的零部件構(gòu)成：成型零件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向零件、推出機(jī)構(gòu)、側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)、排氣機(jī)構(gòu)、冷卻與加熱裝置、支承與固定零件。
1.2.6 無氟冷柜生產(chǎn)基地
下午，我們來到了位于高新區(qū)的新飛冷柜廠，后來見到了負(fù)責(zé)人馬主任，在他的帶領(lǐng)下，我們進(jìn)入了無氟冷柜生產(chǎn)基地，在生產(chǎn)車間我們首先看到的是冰柜箱體的制作流水線。其中包括：內(nèi)膽的制造、外膽的制造、隔溫層的制造（發(fā)泡）、門體發(fā)泡。
冰柜的內(nèi)膽主要是一層帶凸凹不平紋路的鋁箔制成的，而外膽是由0.3-0.8mm的冷軋鋼板制成，表面經(jīng)磷化與噴塑（或噴漆）處理。
隔溫層的制作：內(nèi)膽與外膽組合送到發(fā)泡工段發(fā)泡，發(fā)泡的主要作用是保溫。聚氨酯發(fā)泡塑料是在異氰酸酯黑料、組合聚醚白料（以1：1.1的比例）的聚合反應(yīng)中，加入發(fā)泡劑在30—35℃溫度下發(fā)泡而成，發(fā)泡時間不超過300秒。發(fā)泡劑為R141b或環(huán)戊烷，這兩種發(fā)泡劑都是環(huán)保發(fā)泡劑。
門體發(fā)泡 發(fā)泡原理與作用和隔溫層的發(fā)泡原理與作用相同。
箱體制作完成之后是冰柜的生產(chǎn)過程，在車間里的生產(chǎn)流程單上我們了解到冰柜的生產(chǎn)過程。
生產(chǎn)工序：緊固壓機(jī)→ 封口焊→ 管路連接→ 焊㈠→焊㈡→焊㈢→ 焊㈣→ 焊㈤→ 接溫控線→充注。
緊固壓機(jī)：將壓縮機(jī)固定在箱體底部壓縮機(jī)由曲軸、連桿組件、活塞、氣缸、機(jī)體、轉(zhuǎn)子和定子等部件組成要由箱體、門體、制冷系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及附件五部分組成。家用冰柜壓縮機(jī)一般為全封閉壓縮機(jī)，是將壓縮機(jī)與電動機(jī)全部密封在機(jī)殼內(nèi)。壓縮機(jī)是制冷循環(huán)系統(tǒng)的“心臟”，它的作用是在電動機(jī)的帶動下，輸送和壓縮制冷劑蒸氣，使制冷劑在系統(tǒng)中進(jìn)行制冷循環(huán)。當(dāng)壓縮機(jī)電動機(jī)帶動曲軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，連桿將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)式運(yùn)動。活塞在氣缸中所作的往復(fù)運(yùn)動，可分為吸氣、壓縮、排氣和膨脹四個工作過程。
用焊把蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、干燥器、毛細(xì)管、蒸發(fā)器依次敢接起來，然后接上溫控線，安裝溫控器和溫度補(bǔ)償開關(guān)及溫度補(bǔ)償加熱器 a). 溫控器：溫控器對電冰箱內(nèi)溫度的控制是通過控制壓縮機(jī)的開停來實現(xiàn)的，直冷式冰箱的溫控器一般放在冷藏室內(nèi)，通過制冷系統(tǒng)匹配來控制冷凍室溫度。b).溫度補(bǔ)償開關(guān)及溫度補(bǔ)償加熱器：溫度補(bǔ)償加熱器由電阻絲外覆絕緣層構(gòu)成當(dāng)環(huán)境溫度較低時的溫檢開關(guān)，當(dāng)?shù)陀?0℃時，冷藏室溫度容易達(dá)到，此時停機(jī)時間很長，制冷系統(tǒng)是單一系統(tǒng)，冷凍室溫度就達(dá)不到-18℃；當(dāng)環(huán)境溫度低于4℃時，冷藏室溫度低于溫控器開機(jī)點(diǎn)，壓縮機(jī)就不會啟動。
充入制冷劑。 a).制冷劑的作用：制冷劑是指在制冷系統(tǒng)中實現(xiàn)制冷循環(huán)的工作介質(zhì)。在壓縮式制冷循環(huán)中，利用制冷劑的相變傳遞熱量，即制冷劑在蒸發(fā)過程吸熱，在冷凝過程放熱。b).制冷劑的種類及特性：新飛冰柜廠所用制冷劑主要有： R134a、R600a c).用R600a 做制冷劑的優(yōu)點(diǎn)：1、ODP值︽0 對臭氧層無破壞作用（環(huán)保）；2、GWP︽0 溫室效應(yīng)系數(shù)；3、節(jié)省電、制冷劑只有R12的40%；4、制造工藝簡單，成本低；5、噪音低（工作壓力低）最低〈３４dB〉。
裝上門體、配件及開關(guān)，高壓氣體蒸干水分。接下來進(jìn)行的是性能測試，它包括：氦檢、氦檢、高壓檢漏、制冷性能、二次檢漏、電器強(qiáng)度、絕緣電阻、接地電阻、降壓啟動、輸入電流、泄漏電流、通電進(jìn)線、通電測試、通電修理。
在整條生產(chǎn)線上，5S管理應(yīng)用的淋漓盡致，但是有些環(huán)節(jié)的設(shè)計還是不合理，其中，我注意到了在側(cè)板裝線上膠帶環(huán)節(jié)的側(cè)板擺放位置與操作工操作位置設(shè)計不合理，它是將側(cè)板放在操作工的右側(cè)，而側(cè)板傾向于操作工的方向擺放；我的設(shè)計方案是將側(cè)板中間設(shè)置一個靠板，將側(cè)板考向背離操作工的方向，這樣拿取的時候就不需要移動很大的距離，完全可以節(jié)省動作，提高效率。
2 鄭州紡織機(jī)械股份有限公司
2.1 公司簡介
恒天重工股份有限公司（簡稱：恒天重工）位于鄭州市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，是一家以生產(chǎn)紡織機(jī)械、通用機(jī)械及專用汽車為主的大型現(xiàn)代化企業(yè)。公司始創(chuàng)于1949年11月，前身是國營鄭州紡織機(jī)械廠。2002年5月，改制成立為鄭州紡織機(jī)械股份有限公司，完成工廠制到公司制的轉(zhuǎn)變。2010年，根據(jù)中國恒天集團(tuán)有限公司的戰(zhàn)略部署和企業(yè)自身發(fā)展的需要，在中國恒天集團(tuán)股份有限公司增資擴(kuò)股后，2月26日，經(jīng)河南省工商行政管理局批準(zhǔn)，更名為恒天重工股份有限公司。公司注冊資本金增至人民幣5.44億元。公司主要經(jīng)營范圍包括：紡織機(jī)械及配件、器材制造、銷售；紡織原輔材料，普通機(jī)械，木制品，建筑材料，紡織品的銷售；設(shè)備租賃；實業(yè)投資；進(jìn)出口貿(mào)易；鑄造及特種工藝加工；紡織技術(shù)服務(wù)、咨詢服務(wù)；棉花加工機(jī)械、環(huán)保機(jī)械的生產(chǎn)；汽車及配件銷售；房屋租賃等。?
????恒天重工歷經(jīng)60年的發(fā)展，已成為我國裝備制造業(yè)技術(shù)先進(jìn)、裝備精良、產(chǎn)品多樣、輻射面廣、成套性強(qiáng)的大型骨干企業(yè)和主要紡織機(jī)械出口基地。經(jīng)過穩(wěn)定而持續(xù)的成長與發(fā)展，公司業(yè)務(wù)范圍得到不斷拓展，在原有紡機(jī)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，逐步拓展至載貨汽車、特種汽車、通用機(jī)械制造等領(lǐng)域。?
????公司擁有中國紡織機(jī)械行業(yè)首家國家認(rèn)定的企業(yè)技術(shù)中心、是國家級制造業(yè)信息化應(yīng)用示范企業(yè)、國家863計劃CIMS單元技術(shù)應(yīng)用工廠、河南省首家可承擔(dān)軍工生產(chǎn)任務(wù)的民品企業(yè)、河南省水泥散裝車定點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)。是世界三大清梳聯(lián)設(shè)備和三大滌綸短纖設(shè)備制造商之一，是全球最大的粘膠設(shè)備和漿紗設(shè)備供應(yīng)商，唯一擁有提供各種非織造布工藝成套設(shè)備能力的重工企業(yè)。?
2.2 實習(xí)內(nèi)容
圖2-1 FA201型梳棉機(jī)原型
梳棉工序的任務(wù)： 1、梳理：將小棉束、小棉塊梳理成單纖維狀態(tài)； 2、除雜：除去小棉塊內(nèi)的細(xì)小雜質(zhì)及帶纖籽屑； 3、均勻混和：將不同成分原棉進(jìn)行纖維間的混和，并使輸出品均勻； 4、成條：制成棉條。
我的課題是與刺輥有關(guān)，所以我更關(guān)注梳棉機(jī)上刺輥的部分。
給棉刺輥部分
一、給棉刺輥部分的機(jī)構(gòu)
（一）作用：喂入棉層，刺輥對棉層梳理并除去雜質(zhì)。
（二）給棉刺輥部分的機(jī)件及作用
1、尾架：放置棉棉卷；下部的斜槽是為了增大棉卷與棉卷羅拉的接觸，以增大摩擦力。
2、棉卷羅拉：喂入棉層；表面有溝槽，以增大與棉層的摩擦力。
3、給棉羅拉：握持給棉；表面有溝槽，以增大與棉層的摩擦力。
4、給棉板：與給棉羅拉一起形成握持鉗口，前端工作面便于刺輥梳理。
5、刺輥：完成對棉叢的梳理。結(jié)構(gòu)利用圖片講。
6、除塵刀：擊落塵雜，調(diào)節(jié)落棉。
7、小漏底：托持纖維，排除短絨。
二、給棉刺輥部分的梳理作用
刺輥對棉層的梳理過程
1、梳理方式：給棉羅拉與給棉板握持棉層尾端，刺輥梳理頭端。
2、梳理過程：可分為三個階段
（1）梳開階段：棉束尾端被牢固握持，頭端被刺輥高速梳理—梳束梳開；
（2）梳理階段：鋸齒與纖維產(chǎn)生相對滑移與摩擦，產(chǎn)生梳理（纖維伸直、橫向分開）；
（3）分解階段：隨著棉束的喂給，對同一棉束尾端的握持漸弱，鋸齒將棉束抓走—梳束分解。
刺輥的分梳屬于握持分梳，它與錫林的分梳作用不同，其實質(zhì)為開松作用。由給棉板托持的纖維層被刺輥分梳之后，形成自上而下逐漸變薄的須叢，鋸齒由須叢的上層插入，并深入到中下層，對纖維層進(jìn)行分梳。當(dāng)刺輥鋸齒對纖維或纖維束的摩擦力大于其所受到的握持力時，纖維或纖維束被鋸齒帶走，而不產(chǎn)生分梳作用。除了刺輥鋸齒條的規(guī)格之外，影響刺輥分梳作用的主要因素有刺輥轉(zhuǎn)速、給棉板工作面長度和分梳工藝長度、刺輥與給棉板間的隔距。
圖2-3 刺輥
圖2-4 刺輥結(jié)構(gòu)
3 課題調(diào)研
3.1 課題分析
我的課題是“刺輥?zhàn)鶖?shù)控工藝、夾具、NC程序設(shè)計”，涉及到數(shù)控工藝、夾具設(shè)計、數(shù)控程序的編寫。其主要任務(wù)是：
（1）根據(jù)梳棉機(jī)年產(chǎn)量按2000臺/年計算，所以刺輥?zhàn)鶎儆谛∨可a(chǎn)，完成刺輥?zhàn)臄?shù)控加工工藝方案設(shè)計；
（2）進(jìn)行工藝方案比較及數(shù)控加工工藝設(shè)計；
（3）選擇數(shù)控加工設(shè)備、切削刀具、切削用量；
（4）根據(jù)選定機(jī)床及數(shù)控系統(tǒng)編制數(shù)控加工程序；
（5）根據(jù)數(shù)控加工工藝確定裝夾方案，設(shè)計專用夾具一套。
刺輥?zhàn)鞘崦迿C(jī)上用以支撐刺輥的配件，對工作質(zhì)量有一定的要求，影響刺輥的穩(wěn)定運(yùn)行。
3.2 預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
刺輥?zhàn)鶖?shù)控工藝的可行性分析：數(shù)控機(jī)床加工工藝與普通機(jī)床加工工藝在原則上基本相同，但數(shù)控加工的整個過程是自動進(jìn)行的。與普通機(jī)床加工工藝相比：1.工序的內(nèi)容更復(fù)雜。這是由于數(shù)控機(jī)床比普通機(jī)床價格貴，若只加工簡單工序在經(jīng)濟(jì)上不合算，所以在數(shù)控機(jī)床上通常安排較復(fù)雜的工序，甚至在普通機(jī)床上難以完成的工序。2.?工步的安排更為詳盡。這是因為在普通機(jī)床的加工工藝中不必考慮的問題，如工序內(nèi)工步的安排、對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)及加工路線的確定等問題，在編制數(shù)控機(jī)床加工工藝時卻不能忽略。對于數(shù)控工藝的設(shè)計在以前的學(xué)習(xí)和實習(xí)中都有多學(xué)習(xí)和接觸，同時注意刺輥?zhàn)臋C(jī)械加工與數(shù)控加工的不同，所以采用數(shù)控工藝時可行的。
刺輥?zhàn)鶌A具設(shè)計的可行性分析：夾具設(shè)計是機(jī)械加工時用以準(zhǔn)確地工件與機(jī)床、刀具之間的相對位置，對于數(shù)控機(jī)床夾具，由于數(shù)控機(jī)床由程序控制準(zhǔn)確的定位精度，可以實現(xiàn)刀具的導(dǎo)向功能，所以數(shù)控機(jī)床夾具一般不需要對刀和導(dǎo)向功能，只要求具有定位和夾緊功能，這樣可以簡化夾具的設(shè)計。普通機(jī)床的夾具設(shè)計和數(shù)控機(jī)床的夾具設(shè)計在方法上是類似的，注意夾具的定位和加緊方法和原則。
刺輥?zhàn)鵑C程序設(shè)計的可行性：對于NC程序的設(shè)計需要首先分析被加工零件圖樣，制定加工工藝路線，注意工序的安排和對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的選擇、刀具的補(bǔ)償?shù)?。NC程序的設(shè)計可能會借助數(shù)控編程軟件，需要對編程軟件如CAXA制造工程師有一定的運(yùn)用。綜上可知，這個目標(biāo)也是可行的。
3.3 設(shè)計中需要完成的工作
1根據(jù)給定圖紙，對零件進(jìn)行工藝分析；
2.調(diào)研,了解實際生產(chǎn)狀況.收集相關(guān)資料；
3.進(jìn)行工藝方案比較及數(shù)控加工工藝設(shè)計；
4.選擇數(shù)控加工設(shè)備、切削刀具、切削用量；
5.根據(jù)選定機(jī)床及數(shù)控系統(tǒng)編制NC加工程序；
6.根據(jù)數(shù)控加工工藝，確定裝夾方案，設(shè)計專用夾具一套。
4 實習(xí)總結(jié)
實習(xí)期間，在帶隊老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)和公司人員的熱情接待下，我們圓滿的完成了實習(xí)任務(wù)，也學(xué)到了很多。畢業(yè)實習(xí)使我們直接參觀生產(chǎn)加工，進(jìn)一步理解產(chǎn)品的實際生產(chǎn)流程的好機(jī)會。我在此過程中懂得了分析和掌握產(chǎn)品在設(shè)計和生產(chǎn)過程中存在的問題以及如何改善和優(yōu)化產(chǎn)品的性能，同時了解工廠的管理體制及其經(jīng)營的基本規(guī)律，提高應(yīng)用專業(yè)知識的能力。
這次企業(yè)實習(xí)，感受頗多，包括企業(yè)文化、管理、生產(chǎn)等對企業(yè)發(fā)展的重要性。首先，在這兩個企業(yè)中讓我看到了我國制造業(yè)不斷的進(jìn)步，許多在平時課堂、書本上無法看到的設(shè)備、生產(chǎn)線和工藝流程在這里都能參觀到，不僅開闊了我的視野，也是我對生產(chǎn)自動化有了更進(jìn)一步的認(rèn)識。另外，通過實習(xí)我們學(xué)到許多書本上無法學(xué)到的知識，通過跟生產(chǎn)現(xiàn)場面對面的接觸，我了解和掌握了許多理論與生產(chǎn)實踐的結(jié)合點(diǎn)，在工廠里，所有的一切都是為生產(chǎn)服務(wù)，而理論知識更是如此。不過我也看到了我國制造業(yè)的勁瓶，當(dāng)師傅們介紹他們車間的發(fā)展時，總是大談引進(jìn)的國外設(shè)備，甚至有些生產(chǎn)線是完全進(jìn)口的。
我的課題是刺輥?zhàn)鶖?shù)控工藝、夾具、NC程序設(shè)計，設(shè)計工作中主要包括三個部分：加工刺輥?zhàn)募庸すに?、加工刺輥?zhàn)膴A具，以及NC程序的設(shè)計。目前對于刺輥?zhàn)牧私猓疫€是不太熟悉，雖然見過一次，但是還是有點(diǎn)模糊的概念。后期的工作中，尤其要根據(jù)所學(xué)習(xí)的機(jī)械制造技術(shù)的知識，對本課題進(jìn)行分析，對于NC程序可能需要運(yùn)用到數(shù)控軟件比如CAXA制造工程師。對數(shù)控我還是比較感興趣的，希望能借此課題好好學(xué)習(xí)和鞏固。
最后，感謝老師帶領(lǐng)我們?nèi)⒂^實習(xí)，為我們即將展開的畢業(yè)設(shè)計工作做準(zhǔn)備。也希望對于這個畢業(yè)設(shè)計課題，我能有一個好的開始！
參考文獻(xiàn)
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