小型箱体零件的柔性线加工技术研究

摘要：本文主要对柔性生产布置策略的安排过程进行论述，简要说明了以小型箱体零件作为加工目标的混流加工技术的设计流程。根据该零件的构造特点，设计出专门工艺设备作为混流成线加工流程中应用的重要夹具。

关键词：小型箱体零件；设计流程；重要夹具

引言

随着我国经济的不断发展，人们对产品的功能和质量有了更高的要求。作为制造企业，为了自身更好的发展就必须要不断的创新技术，开发研究新产品，才可以在激烈的市场竞争当中占据一席之地，取得一定的市场优势。随着商品类别的不断增多和商品生命周期的不断减少，导致制造企业原先的刚性生产线难以满足商品生产的需求，因此，加强对柔性技术的制造技术研究是十分必要的。

1、小型箱体零件柔性加工技术研究的国际现状

1967 年，英国莫林斯公司首次根据威廉森提出的 FMS 基本概念，研制了“系统 24”。其主要设备是六台模 块化结构的多工序数控机床，目标是在无人看管条件下， 实现昼夜 24h 连续加工，但最终由于经济和技术上的困 难而未全部建成。同年，美国的怀特·森斯特兰公司建成 Omniline I 系统，它由 8 台加工中心和 2 台多轴钻床组 成，工件被装在托盘上的夹具中，按固定顺序以一定节拍 在各机床间传送和进行加工。这种柔性自动化设备适于 在少品种、大批量生产中使用，在形式上与传统的自动生 产线相似，所以也叫柔性自动线。1976 年，日本发那科公 司展出了由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元 （简称 FMC） 为发展 FMS 提供了重要的设备形式。1982 年，该公司建成自动化电机加工车间，由 60 个柔性制造 单元（包括 50 个工业机器人）和一个立体仓库组成。迄今 为止，全世界有大量的柔性制造系统投入了应用，国际上 以柔性制造系统生产的制成品已经占到全部制成品生产 的 75%以上，而且比例还在增加。本文以沈阳机床集团内数控机床产品的典型小箱体 零件作为柔性制造系统的制成品，分析了该类零件结构 特征，设计了专用工艺装备，制定了该类零件的柔性加工 工艺，规划了柔性加工生产线的布置方案。本文研究的柔 性制造技术将作为沈阳机床集团的智能制造装备发展专 项的一项技术支撑。

2、加工特征分析

小型箱体零件的关键结构特征是自身的安装基准和箱体孔系，也就是小型箱体的安装底基面、安装侧基准 面、前面、直口、轴承安装孔、轴承安装孔内端面、轴承压 盖安装端面。在数控机床典型零件中，箱体零件的加工精 度是很高的。柔性线加工工艺设计 通常情况下，小型箱体 类零件的常规工艺方法是 在卧式加工中心上先加工 基准，再以基准装夹找正铣 镗完成其他关键结构特征 的加工，主要工序为：（1）第 一次装夹，以小型箱体背面为装置面，按外轮廓找正，加工小型箱体的安装底基面和 侧基面；（2）第二次装夹，以加工完成的小型箱体安装底 基 面 为 装 置 面 ，按 加 工 完 成 的 侧 基 面 找 正 ，加 工 前 面 、直 口、轴承安装孔、轴承安装孔内端面、轴承压盖安装端面。常规工艺第二次装夹是以关键特征面 （小型箱体的 安装底基面和小型箱體的安装侧基面） 为装置面和找正基准的，所以第二次装夹过程中产生的误差必然会影响 小型箱体的形位精度。为了保证加工精度，需要设计在一 次装夹过程中完成全部关键特征加工的工艺方法，使得 关键特征之间的形位精度只与加工设备有关，而与装夹 找正过程无关，依靠加工设备自身的几何精度来保证加 工件的形位精度。数控机床产品种类和规格不同，小型箱体必然是多 种多样的，对于混流生产线， 若直接用小型箱体外轮廓作 为生产线上下料机械手爪的 夹持面和机床夹具的装夹 面，就需要配置若干种规格 尺寸的上下料机械手爪和液 压夹具。为了减少生产线的 建设费用，需要设计一批与 生产线上下料机械手爪和机 床夹具的接口尺寸相同的专 用工艺装备，作为各种规格 尺寸小型箱体的随行夹具。

小型箱体的上面并不是其重要的特征面，并且，其与特征关键面也没有位置相对的联系，可以在生产线之外进行并完成加工任务。同时，在该面上加工四个工艺螺孔，将其作为小型箱体类型零件和随行夹具相互结合的共同工艺表面。依据卧式加工的具体特征以及上下料设备手爪的特征等，来对随行夹具进行合科学合理的设计。

根据随行夹具找正，在卧式加工中心上除去顶面加工的其他所有加工特点。具体的加工流程为：1、粗精铣小型箱体底部基准面；粗精铣小型箱体侧基准面。2、粗精铣削前面；粗精镗削直口；钻攻前面上的螺纹孔。粗精铣削轴承压盖安装的表面，粗精镗削轴承孔及其内部面；钻攻轴承压盖安装面上面的螺纹孔。依据卧式加工中心的主轴功率和伺服电机、扭矩给速度和功率所用切削刀具选择削切速度和深度，设计出细致的加工流程图表格。

柔性生产线生产计划当中除了要对设备进行加工之外，还要清洗机、在线检测设备以及打标机。通过市场调查显示，通过式清洗机的节拍为每件不超过一百二十秒，在线检测设备节拍为每件不超过三十秒，打标机的节拍为每件不超过十五秒，并且，通过计算可以得出，每一台加工装置的的节拍为896秒。为了确保节拍的平衡，需要安排八台并行卧式加工中心作为数字化车间混流生产线的加工装置。在混流成线的加工工艺基础上，对生产线进行安排。

3、结束语

随着我国人民生活水平的不断提升，对小型箱体零件的柔性加工技术提出了更高的要求。作为相关的生产加工企业，应当加强对这一问题的重视程度，不断发展创新，加强对柔性线加工技术的研究，并且，根据设备的具体特征制定出科学合理的设计方案，为小型箱体零件的柔性线加工提供一定的参考依据。目前，各个国家的柔性线加工技术发展程度层次不齐，我国作为发展中国家，应当积极借鉴发达国家的先进技术和生产经验，为我国的相关技术提供一定的参考依据，加速我国小型箱体零件柔性线加工技术的发展速度，提高发展水平，为这一技术的发展不断注入新鲜的血液，促使我国朝着世界先进水平的方向进步和发展。

参考文献：

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