2017年5月23日

PDM環境下加工中心夾具的三維裝配與仿真課題的背景及意義

1.1課題的背景及意義目前國家對重要領域的大型工業機械建設的投入加大。在航空制造行業方面，精工加工仍然是其結構件加工的主要方式，其中精工銑削占到很大的使用比例。精工機床夾具對加工過程影響很大，為了滿足加工要求該類夾具也在迅速根據市場需求而快速發展。盡管目前發展勢頭良好，但結構件的精工加工夾具存在還是存在著一些問題。除精工加工方式大量普及之外，一方面高速切削也在現代加工中被普遍接受，眾多大中型企業中的結構產品是靠高速切削方式完成的，如西飛公司的大型復雜結構件都是在數控機床上高速切削加工完成的。另一方面，現代設計理念及設計輔助技術的的發展，使得一些以前不能設計制造成型的復雜結構得以實現從設計到加工及質量檢測的過程，如飛機制造業中要求精度高、壁厚薄、槽腔多的特征且必須滿足飛機變斜角理論曲面要求的特性的結構件等m。這兩個方面一定程度上對精工加工機床所使用夾具無論是夾具的結構性能、設計及裝配過程、夾具的規范性管理方面都提出了更高的要求。在國內整機廠中，用于結構件精工加工的夾具有如下3個問題：①專用夾具數量多，適用范圍窄，利用率低；在國內，大型飛機的研制階段中，許多飛機結構件為專用件，這類零件往往設計生產的數量少但種類繁雜。在保證加工的質量的前提下，設計人員不得不對每種零件設計了專門的夾具，為了穩定的安裝在機床上，而機床不可能為每種專用夾具設置基座，因此很多夾具需要重新制造底座，使得結構笨重且精度不高。此外夾具數量龐大，各類夾具在車間庫甚至車間地上處處可見。在轉換零件需要重裝夾具時，夾具拼裝時間長，效率低。②缺乏計算機輔助模擬夾具拼裝系統和生產流程管理系統；傳統的夾具設計及拼裝規劃做法是人工手工方式，目前仍有很多企業采用這一方式其缺點是造成設計人員勞動量大、效率低；裝配過程用工人的經驗來決定質量，缺少模擬仿真裝配的環境、技術、平臺，造成產品質量不穩定；其次管理規范性差，大量人力耗費于元件的拼裝、查找，缺乏夾具及夾具元件的分類檢索方法及系統，夾具生產流程管理混亂。對于新的結構件，往往因為搜索類似結構或型號的夾具困難而放棄已有夾具的再利用機會，進行重新設計制造，經濟上增加了成本，人力上導致工作量激增。③夾具自動化程度低；夾具的自動化程度分為兩個方面，一是指在生產加工中，夾緊機構的自動夾緊，也就是夾緊元件對待加工工件的夾緊動作。實際生產中，多數目前依然采用手工夾緊。另一方面指的是精工機床上夾具轉換的自動化及夾具拼裝的自動化。傳統的夾具拼裝時間多數情況下都遠超過加工的切削時間。夾具在精工機床上控制方面的獨立，使得不能實現自動化協同作業，不能自動進行準確定位、拼裝[31。此外，隨著計算機應用的飛速發展，計算機輔助技術已經日益成熟，企業在其設計和生產過程中幵始使用CAD、CAM等技術。用于生產的夾具信息及數據不再以傳統的表達方式運行，取而代之的是計算機化的數據。而不使用科學的管理手段及先進的技術平臺，不僅繁多的夾具數據混亂，而且會導致企業中各類數據的膨脹，使企業在管理上面臨很大的挑戰，也很難保證數據的安全性及有效共享性。因此，利用先進的技術及平臺解決好夾具的數據管理問題;實現數字化模擬裝配過程，是本論文的意義所在。

海天精工機床有限公司 ^{海天精工博客}

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