機械加工工藝和夾具國內研究現狀國內外文獻綜述1.1機械加工工藝和夾具國內研究現狀我們所認為的機械加工工藝，簡而言之，就是按照圖紙要求加工出合格零件的全過程。在生產過程中，利用對生產對象某些屬性、性質等的改變，從而將未經加工的對象變半成品甚至成品的整個過程則稱之為工藝過程[2]。由于制造業(yè)的快速發(fā)展以及機械化時代的到來，整個社會對機械加工的要求在不斷的提升；相應的，對一些特殊零件的加工及專用夾具的設計的需求也在不斷增加，精細化越來越成為衡量加工水平高低的重要標準。湛江市技師學院阮百強[3]在設計零件材料具有特殊性、形狀具有不規(guī)則性的擺臂固定架的加工工藝時，傳統(tǒng)的切削和裝夾一方面會使得加工達不到零件精度的要求，另一方面裝夾力的大小在加工過程中因為會產生變化，所以也難以確定。這時候，傳統(tǒng)的方式便無法解決這些難題了，需要借助精密的電火花線切割以及高速數控加工。由于殼體零件本身的作用的特殊性使得其結構較為復雜，對其的加工質量要求也偏高。蘇州市職業(yè)大學的劉旭、朱學超[4]等在對典型殼體零件進行加工工藝規(guī)程設計時，不但介紹了典型殼體零件的用途、使用場合，分析了零件的技術指標，為了確保加工過程效率高，加工的出的零件質量好，他們還對該殼體零件進行了特定工序夾具的設計。他們對比了鑄造成型和焊接成型這兩種零件毛坯制造方法，在結合加工成本及時間等經濟效益后，最后選擇了鑄造成型的方式。由于機械零件的應用范圍很廣，在各式各樣的系統(tǒng)中都有機械零件的存在。如液壓系統(tǒng)中密封接頭，由于它在液壓系統(tǒng)中其密封作用，所以它的機械加工工藝值得研究。趙宏平[5]工程師在研究典型密封接頭零件時，分析了零件的技術指標和相關加工要求，并針對相關加工要求制定了加工路線與加工方案。吳敬教授與張樹偉[6]以公司實際生產加工為例，細致的研究了連桿零件的加工方案，針對不同的零件部分，提出了包括鏜、銑、鉆等的加工方式。汽車轉向節(jié)作為汽車在進行轉向操作時起到重要作用的部件，其加工工藝的過程也較為復雜。而且由于與汽車的轉向有關，對保證汽車平穩(wěn)、精確的運行有重要意義，所以，它的加工質量同樣要求很高。袁幫誼和王安芝[7]在對汽車轉向節(jié)進行研究后，提出了兩種汽車轉向節(jié)的加工工藝路線方案。但由于第一種方案的精度較差，且在鏜孔時容易產生錐孔現象，故在第一種方式的基礎上加以改進，產生了第二種方式。在他們的分析過程中，還提及到了工藝設計過程中應該考慮的其他因素，如材料的硬度及刀具的選取、量具的使用、有幾道工序。吳敬、孫濤[8]等就圓柱十字滑塊零件的加工工藝提出了安排，并且每個部分都進行了相應的精度分析，從而保證整體的精度范圍。早在18世紀后期，夾具就有使用。所謂夾具，就是在在機械的加工和制造的過程之中，用來定位和固定加工器件的一種機械設備[9]。夾具對于整個機械制造行業(yè)的作用是十分重要的，它不僅可以要加工的器具得到固定，而且還方便了加工器具的檢測。隨著科學技術的快速發(fā)展，夾具作為機械制造業(yè)重要的工具，同樣經歷了漫長而迅速的發(fā)展。早期的機床夾具如雞心夾頭、卡盤、虎鉗等是伴隨著各式機床的出現發(fā)展起來的，可以將其稱為機床附件，現代的專用夾具主要是隨少品種、大批量生產方式的發(fā)展而發(fā)展出現的，尤其與19世紀以來汽車工業(yè)的發(fā)展密切相關[10]。就目前的情況來看，我國國內主要研究專用夾具和通用夾具，而專業(yè)化程度較高的企業(yè)則多以專用夾具和可調夾具為主[11]。夾具的發(fā)展方向主要有柔性化、標準化、高效化和精密化，這是毋庸置疑的。隨著生產力水平的提高，夾具也演化出包括通用夾具、專用夾具、可整夾具和成組夾具、組合夾具以及隨行夾具五種類型[12]。近年來，由于數控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)等新加工計術的使用，對機床夾具提出了如下新的要求[13]：（1）能快速而簡便的應用于新產品的生產，以縮短整個生產周期，減低成本；（2）能應用于一組外形特征具有相似性的零件；（3）能適用于精細加工的高精準度的機床夾具；（4）能適用于各種現代化制造工藝的新型機床夾具；（5）能進一步降低勞動的強度和提升生產力水平；（6）提高機床夾具的標準化程度?；趥鹘y(tǒng)夾具在設計方法上存在如：過程繁瑣，工作量大，設計難度大的問題，為了解決這些問題，計算機輔助夾具設計（,)便應運而生了。通過利用計算機進行夾具的相關設計和評價，大大提高了設計生產效率，因此得到了廣泛的研究與使用。由于國內夾具起始于20世紀80年代，起點相對較落后，所以其還有相對較大的發(fā)展前景，就目前的發(fā)展趨勢看，將會發(fā)展成為：（1）與三維數字化定義()技術相融合以及與等異構平臺進行全面集成，實現產品特征及加工信息的全面展示，從而實現夾具設計的智能化與集成化；（2）實現與的并行設計，從而減少設計和準備周期、提高夾具的質量并降低設計、制造、生產夾具的各種成本。（3）智能化程度大幅提升，在設計過程中減少了人為因素的干擾，實現復雜工件和復雜工藝的專用與組裝夾具的設計、元組件選取以及機器裝配的智能化[14]。柔性制造作為一種新型的制造方式，因其大大節(jié)省了制造企業(yè)的設計和制造成本而備受青睞。將柔性制造應用于夾具的設計生產和制造中，同樣也是夾具發(fā)展的一大趨勢。柔性夾具的優(yōu)點是：內部結構簡單，組裝環(huán)節(jié)少，強度高，易于滿足柔性制造系統(tǒng)中待加工器件經常更換與自動化加工的需要；夾具零部件的種類和數量少，制作柔性制造系統(tǒng)的花費少；存儲柔性夾具及夾具元件的空間小，元件容易搜索，可快速完成設計與組裝[15]?；谶@些優(yōu)點，柔性夾具的研究和應用是十分必要的。1.2機械加工工藝和夾具國外研究現狀較之國內，國外發(fā)達國家由于機械化、智能化程度較高，在零件加工工藝方面則偏向于精細化、綠色化和輕質化。V.Piwek、B.Kuhfuss等[16]針對汽車傳動系統(tǒng)中的軸組件提出了輕量化的設計思路，通過旋轉鍛造的方式將軸加工成空心，以減少軸的重量，從而降低汽車油耗。齒輪作為現代生產制造行業(yè)中必不可少的傳輸動力的零件，對其的使用可謂是處處可見，無論是日常生活中常見的機械設備，還是一些精密的儀器，都能見到齒輪的身影。正因為如此，對齒輪加工工藝的分析研究與設計就很重要。B.A.Behrens和D.Odening[17]針對齒輪加工提出了精密鍛造的方案，這種方案會使整個加工工藝鏈變得簡化，材料的效率和利用率得到提升，同時，加工出來的零件的特性較傳統(tǒng)方法也會有所提高。由于只有定義的功能表面需要經過鍛造和綜合退火后的精加工，所以生產效率也大大提高。計算機輔助模擬是國外夾具設計的一項重要工具，模塊化和集成化是計算機輔助夾具設計的重要方面，EmadAbouelNasr、AbdulrahmanAl-Ahmari等[18]針對夾具設計提出了一整套的自動化系統(tǒng)，其中包括夾具的設計、加工和檢測。他們使用了計算機輔助工藝規(guī)劃的模塊，利用模塊化和集成化的思想，將夾具的設計和檢測通過計算機模擬加以實現。LuisFernandoPuenteMedellín、VíctorAlfonsoRamírezElías等[19]將有限元分析應用在夾具的設計中，以十字形試件為例加以驗證。由于制造過程的特殊性，金屬板材往往具有各向異性，這也使得夾具在制造過程中的機械性能需要被考慮、被表征。而利用有限元分析，便可以很好的解決這一問題。等.先進機械制造技術與機械制造工藝發(fā)展現狀及趨勢分析[J].湖北農機化,2019(15):19-20[2]盧秉恒.機械制造技術基礎(第4版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2018[3]阮百強.擺臂固定架加工工藝及夾具設計[J].工具技術,2013,47(4):34-37[4]劉旭,朱學超,李洪偉.基于典型殼體零件加工工藝規(guī)程及鉆孔專用夾具設計[J].煤礦機械,2012,33(8):125-126[5]趙宏平.典型密封接頭零件加工工藝研究與鉆孔專用夾具設計[J].煤礦機械,2020,41(8):87-89[6]吳敬,張樹偉.連桿零件加工工藝分析及鉆孔夾具設計[J].機床與液壓,2013,41(11):131-132[7]袁幫誼,王安芝.汽車左轉向節(jié)機械加工工藝設計[J].機械工程師,2010,12(1):118-120[8]吳敬,孫濤,唐曉明,等.圓柱十字滑塊零件加工工藝安排及鏜孔夾具設計[J].機械制造技術,2012(39):75-76[9]張瀅瀅,劉春雨.關于機床夾具發(fā)展前景的探討[J].科技創(chuàng)新導報,2011(26):69-70[10]田川,任工昌,王晨,等.夾具及其設計概述[J].機床與液壓,2016,44(11):160-162[11]田曉光,劉麗娜.機床夾具的應用與發(fā)展方向[J].時代農機,2016,43(7):25-26[12]李雨田.淺談機床夾具的應用及發(fā)展趨勢[J].應用技術,2013,13(20):212-213[13]白冰,徐威.新加工技術對機床夾具提出的要求及發(fā)展方向[J].工具技術,2010,44(5):29-30[14]張勝文,蘇延浩.計算機輔助夾具設計技術發(fā)展綜述[J].制造技術與機床,2015(4):50-55[15]趙元,張麗麗.柔性夾具技術研究[J].機械制造,2020,58(2):77-