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附錄1 外文翻譯 基于事例推理的夾具設(shè)計研究與應(yīng)用 摘要:根據(jù)基于事例的設(shè)計方法,提出采用工序件的特征信息和夾具的結(jié)構(gòu)特征信息來描述夾具的相似性,并建立了包括這2方面主要特征信息為基礎(chǔ)的事例索引碼,設(shè)計了事例庫的結(jié)構(gòu)形式,創(chuàng)建了層次化的事例組織方式;同時,提出了基于知識引導(dǎo)的夾具事例檢索算法,以及事例的修改和采用同族事例碼進行相似事例的存貯,形成了基于事例推理的夾具設(shè)計.所開發(fā)的原型系統(tǒng)在型號工程夾具設(shè)計等項目的設(shè)計過程中得到了應(yīng)用,并取得了令人滿意的使用效果. 關(guān)鍵詞: 基于事例的推理 夾具設(shè)計 CAD 夾具是以確定工件安全定位準(zhǔn)確為目的的裝置，并在加工過程中保持工件與刀具或機床的位置一致不變。因為夾具的結(jié)構(gòu)依賴于產(chǎn)品的特點和在企業(yè)規(guī)劃中加工工序的地位,所以它的設(shè)計是制造過程中的瓶頸,制約著效率的提高. 夾具設(shè)計是一個復(fù)雜的過程,需要有從大量的設(shè)計論文中了解質(zhì)量知識的經(jīng)驗，這些設(shè)計論文包括工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、涉及加工工藝，和加工環(huán)境。當(dāng)用這些擅長繪制詳細(xì)設(shè)計圖的傳統(tǒng)的CAD工具（如Unigraphics、CATIA、Pro/E)時,這仍然是一項非常耗時的工作，但是利用以往的設(shè)計經(jīng)驗和資源也不能提供一些益處,而這正是提高效率的關(guān)鍵因素. 基于事例推理 (CBR) 的方法適應(yīng)以往個案解決的辦法,建立一個新問題的方法,主要有以下四步驟:檢索、利用、修改,并保留.這是一個比用專業(yè)系統(tǒng)模仿人類思維有用的使用方法，因為提出一個類似的情況,和采用一些修改,似乎不言自明,而且比人類更直觀.所以支持不同事例的設(shè)計工具已經(jīng)在諸多領(lǐng)域中發(fā)展起來，如在注射成型及設(shè)計、建筑設(shè)計、模具設(shè)計投死, 規(guī)劃過程中,還有夾具設(shè)計. 孫用六個數(shù)字組成代碼參數(shù),包括工件的形狀、機械部分、軸襯,第一定位裝置,第二定位裝置和夾緊裝置. 但這個系統(tǒng)不能用于除鉆床夾具外的其他夾具類型,不能解決儲存需要保留的同一參數(shù)代碼的問題,這在CBR中是非常重要的. 1事例參數(shù)和事例圖書館的建立 1.1事例參數(shù) 事例參數(shù)應(yīng)該由工件的所有的特征組成，來區(qū)別不同的夾具. 使用他們能夠使操作方便. 因為零件的形狀是多種多樣的, 在生產(chǎn)企業(yè)中制造的技術(shù)要求也不斷發(fā)展,許多特征作被用做事例參數(shù)將會使搜索速度降低,其主要特征是不重要的,因為分配給每個特征的比重必須減少. 另一方面,事例參數(shù)包含所有的特征是困難的。 因此,考慮到實際和快速設(shè)計的需求,事例參數(shù)要包含工件的主要特征和夾具的結(jié)構(gòu)。事例參數(shù)代碼由16位數(shù)組成：13位數(shù)是事例特征 3位數(shù)是事例識別數(shù)字。 前13位數(shù)代表13個特征。 每個數(shù)字與特征的一個屬性相一致,這可能是"*"、"？"、"1"、"2"，…，"A"、"B",…，"Z"，…，等其中的一個。其中，"*"是指任何一個,"?"代表不確定,"0"代表沒有。 系統(tǒng)規(guī)定:夾具的類型，工件的形狀，位置模式不能是"*"和"?"。在設(shè)計系統(tǒng)時,三個項目的屬性信息沒有這些選擇,這就意味著必須選擇確定的屬性。 最后三位數(shù)是事例識別號碼,如果事例特征的13位數(shù)是一樣的,這三個數(shù)字就用來區(qū)別他們。 該系統(tǒng)還規(guī)定:"000"是用于修正的一個典型事例,其他事例"001"、"002"、…,這些是用于設(shè)計師查找參考事例的. 如果其中一個偶爾需要改變成典型事例,首先它必須要求改成"000",前面的自動變成參考事例. 事例索引碼的結(jié)構(gòu)如圖1所示。 1—夾具類型； 6—工件重量； 11—夾緊模型； 2—工件形狀； 7—工件剛度； 12—夾具體； 3—工件材料； 8—加工內(nèi)容； 13—其他； 4—批 量； 9—過程所有物； 14到16—事例識別碼； 5—工件比例； 10—定位模型； 圖1 事例索引碼的結(jié)構(gòu) 1.2事例庫 事例庫由許多預(yù)定義的事例組成。事例的描述是基于事例推理的最重要的問題之一。所以由索引碼復(fù)合。 1.3 事例的層次化 夾具的結(jié)構(gòu)相似被認(rèn)為是整個夾具，成分和內(nèi)容相似。所以，整個夾具事例庫，成分事例庫，夾具的成分事例庫形成相同。整個夾具的設(shè)計資料通常是由工件資料和工件加工資料組成,這就意味著夾具的設(shè)計應(yīng)滿足特別功能的需求.全部夾具事例是由功能成分組成，它是用功能成分的名字和數(shù)字來進行描述的。成分事例代表成員（成分功能和其他結(jié)構(gòu)成分，主要驅(qū)動參數(shù)，數(shù)字，和它們的約束關(guān)系）。成分事例（夾具的最低層）是功能成分和和其他成分的結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)代夾具設(shè)計中有很多參數(shù)化準(zhǔn)件和普通非標(biāo)準(zhǔn)件。所以成分事例圖書館應(yīng)記錄特殊參數(shù)和保持它們的方法。 2事例修改的策略 在基于事例的夾具設(shè)計中，最重要的是相似點的修改，這樣能有助于獲得最相似的事例，以及縮短適應(yīng)時間。根據(jù)夾具設(shè)計的需求，事例修改的策略使最接近的事例方法和知識指導(dǎo)結(jié)合起來。首先在深度上查找，然后在寬度上；知識指導(dǎo)策略意味著在來自客觀事物根源的知識規(guī)則上查找，這就要首先查找固定類型，然后查找工件的形狀，第三查找定位方法。例如，如果事例索引碼包括夾具類型的磨削夾具，就只查找所有的磨削夾具，然后查找工件形狀的盒子，第三查找一個平面兩個銷的定位方法。如果沒有合適的，就查找深度標(biāo)點，然后回到最上層，然后再找所有與寬度相關(guān)的事例。 修改方法： 1） 根據(jù)夾具事例庫的事例索引信息，查找有關(guān)事例庫。 2） 將事例索引碼與事例庫的每個事例碼匹配，然后計算相似尺寸的價值。 3） 整理相似尺寸的次序，最大的架子是最類似的事例。 兩個事例之間的相似點是基于兩個事例特征之間的相似點。相似點尺寸的計算依靠特征的類型。相似點的價值可以通過數(shù)字化的價值來計算，例如比較重量分別是50kg 和 20kg的工件。非數(shù)字化的價值也能計算，例如，現(xiàn)在前13位索引碼都是非數(shù)字化的價值。一個夾具的相似尺寸的計算公式如下： 其中S表示通用夾具的相似尺寸，n表示索引特性數(shù)，表示每個特性的重量，表示事例庫中特性和相關(guān)夾具的特性的相似尺寸。同時， ，數(shù)值計算如下： 其中表示第i個特征的索引特性值，表示事例庫中第j個事例的第i個特征的特性值。 所以有兩種方法選擇相似夾具。一個方法是建立數(shù)值。如果通用事例的相似尺寸值比給定的數(shù)值小，這些事例就不能選來作相似事例。事例庫最初建立的時候，只有一些事例，數(shù)值可以建小一點。如果有大量的相似事例，數(shù)值就應(yīng)該建的大一些。另外一個方法是只建立相似事例的數(shù)字（例如10），這是類型單里相似尺寸的最大值。 3 事例的修改和存儲 3.1事例的修改 夾具設(shè)計中相似事例的修改包括以下三個階段： 1） 成分的替代 2） 保持形式不變，調(diào)整成分的特性 3） 模型重新設(shè)計 如果夾具的成分是普通的物品，它們能通過使用工具被修改，代替以及刪除，這些已經(jīng)被設(shè)計好了。 3.2事例的存儲 在將一個新的事例保存到事例庫之前，設(shè)計者必須考慮保存是否有價值。如果這個事例不能增加系統(tǒng)的知識，就沒有必要把它保存到事例庫里。如果它有價值的話，設(shè)計者在保存之前必須分析一下，看看這個事例是否作為標(biāo)準(zhǔn)事例或參考事例被存儲了。一個標(biāo)準(zhǔn)事例是一個描述同族事例主要特征的標(biāo)準(zhǔn)。一個同族事例是有事例庫中索引碼前13位相同而最后三位不同的那些事例組成的。一個標(biāo)準(zhǔn)事例的最后三位通常是“000”。一個參考事例屬于同族標(biāo)準(zhǔn)事例，最后三位用不同數(shù)字區(qū)分。 從被解釋的概念中，可采用以下方法： 1）如果一個新的事例和任何一個存在的事例族一致，和一個存在的標(biāo)準(zhǔn)事例的前13位數(shù)相同，那么這個事例就不能存儲因為已經(jīng)這種標(biāo)準(zhǔn)事例了?；蛘咧荒茏鳛橐粋€參考事例保存（最后三位不是“000”，而且和其它的不一樣）在事例庫中。 2）如果一個新的事例和任何一個存在的事例族一致，并且被認(rèn)為代替這個事例族要比以前的標(biāo)準(zhǔn)事例好，那么這個標(biāo)準(zhǔn)事例就被這個新的事例代替，以前的標(biāo)準(zhǔn)事例作為一個參考事例保存。 3）如果一個新的事例和任何一個存在的事例族不一致，一個新的事例族將會自動產(chǎn)生，并作為標(biāo)準(zhǔn)事例保存到事例庫中。 4夾具設(shè)計中基于事例推理的過程 根據(jù)夾具設(shè)計的特性，夾具設(shè)計的基本信息，例如夾具的名字，零件，生產(chǎn)和設(shè)計者等等，必須先輸入。然后，輸入或設(shè)計工件的模型。輸入有關(guān)工件的細(xì)節(jié)信息，建立事例索引碼，然后CBR開始依靠相似尺寸查找相似事例，選出最相似的事例。如果需要的話，事例要滿足通用性設(shè)計，再存儲到事例庫中。程序流程圖如圖2所示 圖2 基于事例推理的夾具設(shè)計流程圖 5基于事例推理的夾具設(shè)計說明 這是一個工件如圖3所示。材料是45鋼，底座，形狀為塊狀，生產(chǎn)批量為中批等。需要設(shè)計成一個用來旋轉(zhuǎn)孔的旋轉(zhuǎn)夾具。 圖3 需要設(shè)計夾具的一個工件 （最大尺寸80mmx49mmx22mm） 工件的特征值，屬性值，事例索引碼和重量在表1中列出。 表1 工件的事例索引碼和重量 特征名稱 特性值 索引碼 重量 夾具類型 車床夾具 1 100 工件形狀 塊狀 9 90 工件材料 中碳鋼 3 70 批量 中批 2 60 工件比例 小 5 60 工件重量 輕 5 60 工件剛度 硬度強 1 60 加工內(nèi)容 孔 3 80 程序要求 完成加工 3 70 定位方法 三個平面 1 100 夾緊方法 不確定 ？ 90 夾具體 復(fù)合 4 80 其他 沒有 0 60 通過查找和計算相似點，最相似的事例的事例索引碼是19325513321402000，細(xì)節(jié)信息在表2中列出。 表2 最相似事例的事例索引碼 特征名稱 特性值 索引碼 夾具類型 車床夾具 1 工件形狀 塊狀 9 工件材料 中碳鋼 3 批量 中批 2 工件比例 小 5 工件重量 輕 5 工件剛度 硬度強 1 加工內(nèi)容 孔 3 程序要求 完成加工 3 定位方法 三個平面 1 夾緊方法 不確定 ？ 夾具體 復(fù)合 4 其他 沒有 0 相似點的計算如下： 所以夾具的相似尺寸值是0.806，這是在事例庫中用于設(shè)計的最相似的事例，最相似的事例的結(jié)構(gòu)如圖4所示 圖4 最相似的夾具 當(dāng)成分替代，修改定位模型和夾緊模型，以及調(diào)節(jié)相關(guān)尺寸之后，新的夾具被設(shè)計出來，圖形如圖6所示 圖5 需要設(shè)計的新夾具 因為在事例庫中沒有相似夾具，新夾具被儲存到事例庫中。事例索引碼是19325523311402000。 6 結(jié)論 基于事例推理，作為一個問題解決的方法，是一個比模仿人類思想的專業(yè)系統(tǒng)更有效的方法，已經(jīng)在很多難獲取知識的領(lǐng)域里得到發(fā)展。基于事例推理的優(yōu)點如下：它和人類的思想很相似；一個事例庫通過保存新事例獲得自學(xué)能力，它比有慣例庫更快更容易，它可以更好的傳遞和解釋新的知識，這和慣例庫有很大的不同?；谑吕评碇刑岢龅囊粋€夾具設(shè)計的框架已經(jīng)被實行了，使用的是支持基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的VC++，UG電腦繪圖軟件。這個框架也已經(jīng)和普通成分庫和典型夾具庫結(jié)合起來。這個發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，用于航空項目，幫助夾具設(shè)計者提高設(shè)計效率和重新使用先前的設(shè)計資源。 9 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 前鋼板彈簧吊耳 共 1 頁 第 1頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 機加 7 鉆孔 45 毛皮種類 毛皮外形尺寸 每件毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 Z3040 1 夾具編號 夾具名稱 鉆孔夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準(zhǔn)終 單件 工步號 工步內(nèi)容 工藝設(shè)備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 按圖示裝夾定位 2 鉆2-φ10.5為φ10.3 鉆孔夾具、麻花鉆10.3 392 12.06 0.1 12 1 28s 4.2s 3 鉸2-φ10.5孔 鉆孔夾具、鉸刀10.5 251 8.05 0.05 20 1 28s 4.2s 4 設(shè)計（日期） 審核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會簽（日期） 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件批號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件批號 簽字 日期 機械加工工序卡片 共 8 張 第 1 張 產(chǎn)品代號 零（部）件代號 零（部）件名稱 前鋼板彈簧吊耳 工序號 30 設(shè)備 材料 名稱 銑床 名稱 鑄件 型號 X52K 硬度 121~149HBW 夾具名稱、編號 XJJ-01 刀具 量具 輔具 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 面銑刀 游標(biāo)卡尺 技術(shù)等級 工時定額 班產(chǎn)量 準(zhǔn)備及 終結(jié)時間 工作地點 服務(wù)時間 基本時間 輔助時間 單件時間 工序號 工步名稱及內(nèi)容 加工表面尺寸 切削用量 直徑或?qū)? 度 長度 加工計算長度 切深 走刀量 轉(zhuǎn)速或 雙行程數(shù) 切速 走刀次數(shù) 30 粗銑底平面 112 112 112 12 3.5 211 21.5 1 編制 設(shè)計 審核 批準(zhǔn) 描圖 校對 機械加工工序卡片 共 8 張 第 2 張 產(chǎn)品代號 零（部）件代號 零（部）件名稱 前鋼板彈簧吊耳 工序號 40 設(shè)備 材料 名稱 銑床 名稱 鑄件 型號 X52K 硬度 121~149HBW 夾具名稱、編號 XJJ-01 刀具 量具 輔具 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 面銑刀 游標(biāo)卡尺 技術(shù)等級 工時定額 班產(chǎn)量 準(zhǔn)備及 終結(jié)時間 工作地點 服務(wù)時間 基本時間 輔助時間 單件時間 工序號 工步名稱及內(nèi)容 加工表面尺寸 切削用量 直徑或?qū)? 度 長度 加工計算長度 切深 走刀量 轉(zhuǎn)速或 雙行程數(shù) 切速 走刀次數(shù) 40 精銑底平面 112 112 112 12 3.5 339 65.5 1 編制 設(shè)計 審核 批準(zhǔn) 描圖 校對 機械加工工序卡片 共 8 張 第 4 張 產(chǎn)品代號 零（部）件代號 零（部）件名稱 前鋼板彈簧吊耳 工序號 60 設(shè)備 材料 名稱 鉆床 名稱 鑄件 型號 Z525 硬度 121~149HBW 夾具名稱、編號 ZJJ-01 刀具 量具 輔具 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 麻花鉆 游標(biāo)卡尺 擴孔鉆 鉸刀 技術(shù)等級 工時定額 班產(chǎn)量 準(zhǔn)備及 終結(jié)時間 工作地點 服務(wù)時間 基本時間 輔助時間 單件時間 工序號 工步名稱及內(nèi)容 加工表面尺寸 切削用量 直徑或?qū)? 度 長度 加工計算長度 切深 走刀量 轉(zhuǎn)速或 雙行程數(shù) 切速 走刀次數(shù) 60 鉆擴鉸2-?10.5孔 10.5 43.2 5.5 3 1.5 660 130 1 編制 設(shè)計 審核 批準(zhǔn) 描圖 校對 機械加工工序卡片 共 8 張 第 3 張 產(chǎn)品代號 零（部）件代號 零（部）件名稱 前鋼板彈簧吊耳 工序號 50 設(shè)備 材料 名稱 鉆床 名稱 鑄件 型號 Z525 硬度 121~149HBW 夾具名稱、編號 ZJJ-01 刀具 量具 輔具 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 麻花鉆 游標(biāo)卡尺 擴孔鉆 鉸刀 技術(shù)等級 工時定額 班產(chǎn)量 準(zhǔn)備及 終結(jié)時間 工作地點 服務(wù)時間 基本時間 輔助時間 單件時間 工序號 工步名稱及內(nèi)容 加工表面尺寸 切削用量 直徑或?qū)? 度 長度 加工計算長度 切深 走刀量 轉(zhuǎn)速或 雙行程數(shù) 切速 走刀次數(shù) 50 鉆擴鉸2-?25孔，并倒角 25 25 11 21 10.5 660 130 1 編制 設(shè)計 審核 批準(zhǔn) 描圖 校對 機械加工工序卡片 共 8 張 第 5 張 產(chǎn)品代號 零（部）件代號 零（部）件名稱 前鋼板彈簧吊耳 工序號 70 設(shè)備 材料 名稱 銑床 名稱 鑄件 型號 X52K 硬度 121~149HBW 夾具名稱、編號 XJJ-01 刀具 量具 輔具 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 面銑刀 游標(biāo)卡尺 技術(shù)等級 工時定額 班產(chǎn)量 準(zhǔn)備及 終結(jié)時間 工作地點 服務(wù)時間 基本時間 輔助時間 單件時間 工序號 工步名稱及內(nèi)容 加工表面尺寸 切削用量 直徑或?qū)? 度 長度 加工計算長度 切深 走刀量 轉(zhuǎn)速或 雙行程數(shù) 切速 走刀次數(shù) 70 粗銑左側(cè)寬度為3mm的開口槽 3 9.5 9.5 2 1.6 209 21.5 1 編制 設(shè)計 審核 批準(zhǔn) 描圖 校對 機械加工工序卡片 共 8 張 第 6 張 產(chǎn)品代號 零（部）件代號 零（部）件名稱 前鋼板彈簧吊耳 工序號 80 設(shè)備 材料 名稱 銑床 名稱 鑄件 型號 X52K 硬度 121~149HBW 夾具名稱、編號 XJJ-01 刀具 量具 輔具 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 面銑刀 游標(biāo)卡尺 技術(shù)等級 工時定額 班產(chǎn)量 準(zhǔn)備及 終結(jié)時間 工作地點 服務(wù)時間 基本時間 輔助時間 單件時間 工序號 工步名稱及內(nèi)容 加工表面尺寸 切削用量 直徑或?qū)? 度 長度 加工計算長度 切深 走刀量 轉(zhuǎn)速或 雙行程數(shù) 切速 走刀次數(shù) 80 精銑左側(cè)寬度為3mm的開口槽 3 9.5 9.5 1 1.5 339 65.5 1 編制 設(shè)計 審核 批準(zhǔn) 描圖 校對 機械加工工序卡片 共 8 張 第 7 張 產(chǎn)品代號 零（部）件代號 零（部）件名稱 前鋼板彈簧吊耳 工序號 90 設(shè)備 材料 名稱 銑床 名稱 鑄件 型號 X52K 硬度 121~149HBW 夾具名稱、編號 XJJ-01 刀具 量具 輔具 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 面銑刀 游標(biāo)卡尺 技術(shù)等級 工時定額 班產(chǎn)量 準(zhǔn)備及 終結(jié)時間 工作地點 服務(wù)時間 基本時間 輔助時間 單件時間 工序號 工步名稱及內(nèi)容 加工表面尺寸 切削用量 直徑或?qū)? 度 長度 加工計算長度 切深 走刀量 轉(zhuǎn)速或 雙行程數(shù) 切速 走刀次數(shù) 90 粗銑右側(cè)寬度為3mm的開口槽 3 9.5 9.5 2 1.6 209 21.5 1 編制 設(shè)計 審核 批準(zhǔn) 描圖 校對 機械加工工序卡片 共 8 張 第 8 張 產(chǎn)品代號 零（部）件代號 零（部）件名稱 前鋼板彈簧吊耳 工序號 100 設(shè)備 材料 名稱 銑床 名稱 鑄件 型號 X52K 硬度 121~149HBW 夾具名稱、編號 XJJ-01 刀具 量具 輔具 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 面銑刀 游標(biāo)卡尺 技術(shù)等級 工時定額 班產(chǎn)量 準(zhǔn)備及 終結(jié)時間 工作地點 服務(wù)時間 基本時間 輔助時間 單件時間 工序號 工步名稱及內(nèi)容 加工表面尺寸 切削用量 直徑或?qū)? 度 長度 加工計算長度 切深 走刀量 轉(zhuǎn)速或 雙行程數(shù) 切速 走刀次數(shù) 100 精銑右側(cè)寬度為3mm的開口槽 3 9.5 9.5 1 1.5 339 65.5 1 編制 設(shè)計 審核 批準(zhǔn) 描圖 校對 機械加工工藝過程卡片 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 產(chǎn)品名稱 零（部）件名稱 前鋼板彈簧吊耳 共（ 1 ）頁 第（ 1 ）頁 材料牌號 KTH 350-10 毛坯種類 鑄件 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 備注 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 車間 工段 設(shè)備 工藝裝備 工步工時 1 鑄造 鑄造 鑄造 2 熱處理 退火 熱表 3 銑底面 銑22底面 機加 銑床X52 銑刀、游標(biāo)卡尺 4 銑頂面 銑22頂面 機加 銑床X52 銑刀、游標(biāo)卡尺 5 鉆孔 鉆2-φ25 機加 數(shù)控鉆Z325 麻花鉆、鉸刀、游標(biāo)卡尺 6 線切割 割寬3槽 機加 線切割DK7732 游標(biāo)卡尺 7 鉆孔 鉆孔2-φ10.5 機加 鉆床Z3040 麻花鉆、鉆孔夾具、游標(biāo)卡尺 8 去毛刺 機加 鉗工臺 9 檢驗 機加 檢驗臺 游標(biāo)卡尺，螺紋塞規(guī) 10 11 12 13 描圖 14 15 設(shè)計日期 審核日期 標(biāo)準(zhǔn)化日期 會簽日期 裝訂號 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 指導(dǎo) 課程設(shè)計說明書 題目：前鋼板彈簧吊耳的工藝規(guī)程及鉆側(cè)孔工裝夾具設(shè)計 學(xué) 生： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 班 級： 指導(dǎo)老師： 摘 要 本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 吊耳前鋼板彈簧加工工藝規(guī)程及其鉆側(cè)孔的夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。 關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。 ABSTRCT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目 錄 序言…………………………………………………………………1 一. 零件分析 ……………………………………………………2 1.1 零件作用 ………………………………………………2 1.2零件的工藝分析 …………………………………………3 二. 工藝規(guī)程設(shè)計…………………………………………………4 2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………4 2.2基面的選擇傳 ……………………………………………5 2.3制定工藝路線 ……………………………………………8 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 …………6 2.5確定切削用量及基本工時………………………………6 三 夾具設(shè)計……………………………………………………8 3.1問題的提出………………………………………………8 3.2定位基準(zhǔn)的選擇…………………………………………8 3.3切削力及夾緊力計算……………………………………9 3.4定位誤差分析……………………………………………11 3.5夾具設(shè)計及操作簡要說明………………………………15 總 結(jié)………………………………………………………………17 致 謝………………………………………………………………18 參考文獻 …………………………………………………………19 序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。 前鋼板彈簧吊耳的加工工藝規(guī)程及其銑距離64mm的Φ44外圓的內(nèi)側(cè)面的夾具設(shè)計是在學(xué)完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行課程設(shè)計之后的下一個教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。 本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 一、 零件的分析 1.1 零件的作用 前鋼板彈簧吊耳的主要作用是載重后，使鋼板能夠得到延伸，伸展，能有正常的緩沖作用。因此汽車前鋼板彈簧吊耳零件的加工質(zhì)量會影響汽車的工作精度、使用性能和壽命。汽車前鋼板彈簧吊耳主要作用是減震功能、阻尼緩沖部分功能、導(dǎo)向功能 1.2 零件的工藝分析 前鋼板彈簧吊耳零件圖上可以看出，它有兩組加工表面，這兩組加工面之間也有一定的位置要求，現(xiàn)將這兩組加工面分述如下： 1. 以?44mm端面和中間外圓為基準(zhǔn)加工面 這一組加工面包括：一個的?25mm孔以及各個端面 2. 以Φ10.5孔和端面為中心的加工面，這組加工面主要是其余各孔及其槽和寬44mm的2個Φ44外圓的外側(cè)面 二. 工藝規(guī)程設(shè)計 2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為KTH350，考慮到工件運行時經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料零件的強度也能保證。由于零件成批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，選用鍛造，鍛造精度為2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。 2.2 基面的選擇的選擇 粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： （1）粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 （2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細(xì)致的組織，以增加耐磨性。 （3） 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 （4） 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時需經(jīng)初加工。 （5） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因為粗基準(zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，他對零件的生產(chǎn)是非常重要的。先選取φ44外圓為定位基準(zhǔn)，利用V型塊為定位元件。 3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)滿足以下原則： （1）“基準(zhǔn)重合”原則 應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，避免基準(zhǔn)不重合引起的誤差。 （2）“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準(zhǔn)定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準(zhǔn)變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設(shè)計與制造。 （3）“自為基準(zhǔn)”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應(yīng)選擇該加工表面本身為精基準(zhǔn)，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。 （4）“互為基準(zhǔn)”原則 當(dāng)兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準(zhǔn)”方法，反復(fù)加工。 （5）所選的精基準(zhǔn) 應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。 以φ22孔及其端面為定位精基準(zhǔn)，加工其它表面及孔。主要考慮精基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合的時候，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復(fù)。 2.3 制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來。 方案一 工序Ⅰ：鍛造。 工序Ⅱ：退火處理 工序Ⅲ：銑22端面 工序Ⅳ：銑22頂面 工序Ⅴ：鉆Φ22的孔 工序Ⅵ：割寬3槽 工序Ⅶ：鉆孔2-φ10.5 工序Ⅷ：清洗 工序Ⅸ：檢驗，入庫 方案二 工序Ⅰ：鍛造。 工序Ⅱ：退火處理 工序Ⅲ：鉆Φ22的孔 工序Ⅳ：銑22頂面 工序Ⅴ：銑22端面 工序Ⅵ：鉆孔2-φ10.5 工序Ⅶ：割寬3槽 工序Ⅷ：清洗 工序Ⅸ：檢驗，入庫 方案一和方案二的區(qū)別在于，方案一在加工外44m的2側(cè)面后，及時的加工了Φ22的孔，這樣可以利用加工好的Φ22孔作為定位基準(zhǔn)，加工其他的工序，這樣為后續(xù)的工序提供了基準(zhǔn)，提高了加工效率，適合于批量生產(chǎn)，而方案二則不能達到這樣的效果，因此綜合考慮我們選擇方案一。 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量和工步如下： 1. ?10mm的孔 鉆孔Φ10 擴孔： ?10.5mm 2. 叉口側(cè)面 銑： 2Z=3mm 3. 各端面 2Z=3： Z=1.5mm ， 2.5 確定切削用量及基本工時 工序III：銑寬22mm 2端面 臥式銑床X6012 選擇刀具 刀具選取高速鋼三面刃銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X62型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標(biāo)準(zhǔn)選取＝1450 當(dāng)＝1450r/min時 按機床標(biāo)準(zhǔn)選取 3） 計算工時 切削工時： ，，則機動工時為 三、 夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。 由指導(dǎo)老師的分配，決定設(shè)計第7道工序鉆孔2-φ10.5的鉆床夾具。 3.1 問題的提出 本夾具主要用于鉆孔2-φ10.5，精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不予考慮。 3.2 定位基準(zhǔn)的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?；鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。由于在這是第一道工序，因此加工的時候其他的面都還沒有加工，因此我們只能用粗基準(zhǔn)定位，我們采用筋板的底面，側(cè)面和Φ44外圓另外一端面作為定位基準(zhǔn)。 3.3 切削力及夾緊力計算 （1）刀具： 采用鉆頭 φ10.5mm z=5, 機床： 鉆床Z3040 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=15mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅： 許用應(yīng)力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應(yīng)力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 3.4 定位誤差分析 （1） 定位元件尺寸及公差確定。 由于加工的表面為是平面，沒有任何位置度要求，我們只需要保證好加工的時候工件不會移動和震動就可以，因此定位誤差分析不予計算方可滿足要求。 。 3.5 夾具設(shè)計及操作簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為銑切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。 本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。 夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構(gòu)。 夾具裝配圖附圖如下 夾具體附圖如下 總 結(jié) 通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設(shè)計打下了好的基礎(chǔ)。 課程設(shè)計使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此同學(xué)們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了好多，也非常珍惜學(xué)院給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我們課程設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。 致 謝 這次課程設(shè)計使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設(shè)計。 這次課程設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設(shè)計，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1983年 4.機床夾具設(shè)計手冊，東北重型機械學(xué)院、洛陽工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué)編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學(xué)，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年 第 15 頁 共 19 頁