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1.1課題的背景及意義
目前國(guó)家對(duì)重要領(lǐng)域的大型工業(yè)機(jī)械建設(shè)的投入加大。在航空制造行業(yè)方面，數(shù)控加工仍然是其結(jié)構(gòu)件加工的主要方式，其中數(shù)控銑削占到很大的使用比例。數(shù)控機(jī)床夾具對(duì) 加工過(guò)程影響很大，為了滿(mǎn)足加工要求該類(lèi)夾具也在迅速根據(jù)市場(chǎng)需求而快速發(fā)展。盡管目前發(fā)展勢(shì)頭良好，但結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工夾具存在還是存在著一些問(wèn)題。
除數(shù)控加工方式大量普及之外，一方面高速切削也在現(xiàn)代加工中被普遍接受，眾多大中型企業(yè)中的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品是靠高速切削方式完成的，如西飛公司的大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件都是在數(shù) 控機(jī)床上高速切削加工完成的。另一方面，現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念及設(shè)計(jì)輔助技術(shù)的的發(fā)展，使得一些以前不能設(shè)計(jì)制造成型的復(fù)雜結(jié)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到加工及質(zhì)量檢測(cè)的過(guò)程，如飛機(jī) 制造業(yè)中要求精度高、壁厚薄、槽腔多的特征且必須滿(mǎn)足飛機(jī)變斜角理論曲面要求的特性的結(jié)構(gòu)件等m。這兩個(gè)方面一定程度上對(duì)數(shù)控加工機(jī)床所使用夾具無(wú)論是夾具的結(jié)構(gòu)性能、設(shè)計(jì)及裝配過(guò)程、夾具的規(guī)范性管理方面都提出了更高的要求。在國(guó)內(nèi)整機(jī)廠中，用于結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工的夾具有如下3個(gè)問(wèn)題：
① 專(zhuān)用夾具數(shù)量多，適用范圍窄，利用率低；
在國(guó)內(nèi)，大型飛機(jī)的研制階段中，許多飛機(jī)結(jié)構(gòu)件為專(zhuān)用件，這類(lèi)零件往往設(shè)計(jì)生產(chǎn) 的數(shù)量少但種類(lèi)繁雜。在保證加工的質(zhì)量的前提下，設(shè)計(jì)人員不得不對(duì)每種零件設(shè)計(jì)了專(zhuān) 門(mén)的夾具，為了穩(wěn)定的安裝在機(jī)床上，而機(jī)床不可能為每種專(zhuān)用夾具設(shè)置基座，因此很多夾具需要重新制造底座，使得結(jié)構(gòu)笨重且精度不高。此外夾具數(shù)量龐大，各類(lèi)夾具在車(chē)間庫(kù)甚至車(chē)間地上處處可見(jiàn)。在轉(zhuǎn)換零件需要重裝夾具時(shí)，夾具拼裝時(shí)間長(zhǎng)，效率低。
② 缺乏計(jì)算機(jī)輔助模擬夾具拼裝系統(tǒng)和生產(chǎn)流程管理系統(tǒng)；
傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)及拼裝規(guī)劃做法是人工手工方式，目前仍有很多企業(yè)采用這一方式其缺點(diǎn)是造成設(shè)計(jì)人員勞動(dòng)量大、效率低；裝配過(guò)程用工人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定質(zhì)量，缺少模擬仿真裝配的環(huán)境、技術(shù)、平臺(tái)，造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；其次管理規(guī)范性差，大量人力耗費(fèi)于元件的拼裝、查找，缺乏夾具及夾具元件的分類(lèi)檢索方法及系統(tǒng)，夾具生產(chǎn)流程管理混亂。對(duì)于新的結(jié)構(gòu)件，往往因?yàn)樗阉黝?lèi)似結(jié)構(gòu)或型號(hào)的夾具困難而放棄已有夾具的再利用機(jī) 會(huì)，進(jìn)行重新設(shè)計(jì)制造，經(jīng)濟(jì)上增加了成本，人力上導(dǎo)致工作量激增。
③ 夾具自動(dòng)化程度低；
夾具的自動(dòng)化程度分為兩個(gè)方面，一是指在生產(chǎn)加工中，夾緊機(jī)構(gòu)的自動(dòng)夾緊，也就是夾緊元件對(duì)待加工工件的夾緊動(dòng)作。實(shí)際生產(chǎn)中，多數(shù)目前依然采用手工夾緊。另一方面指的是數(shù)控機(jī)床上夾具轉(zhuǎn)換的自動(dòng)化及夾具拼裝的自動(dòng)化。傳統(tǒng)的夾具拼裝時(shí)間多數(shù)情況下都遠(yuǎn)超過(guò)加工的切削時(shí)間。夾具在數(shù)控機(jī)床上控制方面的獨(dú)立，使得不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化協(xié)同作業(yè)，不能自動(dòng)進(jìn)行準(zhǔn)確定位、拼裝[31。
此外，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)已經(jīng)日益成熟，企業(yè)在其設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中幵始使用CAD、CAM等技術(shù)。用于生產(chǎn)的夾具信息及數(shù)據(jù)不再以傳統(tǒng)的表達(dá) 方式運(yùn)行，取而代之的是計(jì)算機(jī)化的數(shù)據(jù)。而不使用科學(xué)的管理手段及先進(jìn)的技術(shù)平臺(tái)，不僅繁多的夾具數(shù)據(jù)混亂，而且會(huì)導(dǎo)致企業(yè)中各類(lèi)數(shù)據(jù)的膨脹，使企業(yè)在管理上面臨很大的挑戰(zhàn)，也很難保證數(shù)據(jù)的安全性及有效共享性。
因此，利用先進(jìn)的技術(shù)及平臺(tái)解決好夾具的數(shù)據(jù)管理問(wèn)題;實(shí)現(xiàn)數(shù)字化模擬裝配過(guò)程，是本論文的意義所在。

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