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夾具夾緊力的優(yōu)化及對(duì)工件定位精度的影響
B.Li 和 S.N.Mellkote
布什伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院，佐治亞理工學(xué)院，格魯吉亞，美國(guó)研究所
由于夾緊和加工，在工件和夾具的接觸部位會(huì)產(chǎn)生局部彈性變形，使工件尺寸發(fā)生變化，進(jìn)而影響工件的最終加工質(zhì)量。這種效應(yīng)可通過(guò)最小化夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化，夾緊力是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)變量，可以得到優(yōu)化，以減少工件的位移。本文提出了一種確定多夾緊夾具受到準(zhǔn)靜態(tài)加工部位的最佳夾緊力的新方法。該方法采用彈性接觸力學(xué)模型代表夾具與工件接觸，并涉及制定和解決方案的多目標(biāo)優(yōu)化模型的約束。夾緊力的最優(yōu)化對(duì)工件定位精度的影響通過(guò)3-2-1式銑夾具的例子進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：彈性 接觸 模型 夾具 夾緊力 優(yōu)化
前言
定位和夾緊的工件加工中的兩個(gè)關(guān)鍵因素。要實(shí)現(xiàn)夾具的這些功能，需將工件定位到一個(gè)合適的基準(zhǔn)上并夾緊，采用的夾緊力必須足夠大，以抑制工件在加工過(guò)程中產(chǎn)生的移動(dòng)。然而，過(guò)度的夾緊力可誘導(dǎo)工件產(chǎn)生更大的彈性變形 ，這會(huì)影響它的位置精度，并反過(guò)來(lái)影響零件質(zhì)量。所以有必要確定最佳夾緊力，來(lái)減小由于彈性變形對(duì)工件的定位誤差，同時(shí)滿足加工的要求。在夾具分析和綜合領(lǐng)域上的研究人員使用了有限元模型的方法或剛體模型的方法。大量的工作都以有限元方法為基礎(chǔ)被報(bào)道[參考文獻(xiàn)1-8]。隨著得墨忒耳[8]，這種方法的限制是需要較大的模型和計(jì)算成本。同時(shí)，多數(shù)的有限元基礎(chǔ)研究人員一直重點(diǎn)關(guān)注的夾具布局優(yōu)化和夾緊力的優(yōu)化還沒(méi)有得到充分討論，也有少數(shù)的研究人員通過(guò)對(duì)剛性模型[9-11]對(duì)夾緊力進(jìn)行了優(yōu)化，剛型模型幾乎被近似為一個(gè)規(guī)則完整的形狀。得墨忒耳[12，13]用螺釘理論解決的最低夾緊力，總的問(wèn)題是制定一個(gè)線性規(guī)劃，其目的是盡量減少在每個(gè)定位點(diǎn)調(diào)整夾緊力強(qiáng)度的法線接觸力。接觸摩擦力的影響被忽視，因?yàn)樗^法線接觸力相對(duì)較小，由于這種方法是基于剛體假設(shè)，獨(dú)特的三維夾具可以處理超過(guò)6個(gè)自由度的裝夾，復(fù)和倪[14]也提出迭代搜索方法，通過(guò)假設(shè)已知摩擦力的方向來(lái)推導(dǎo)計(jì)算最小夾緊力，該剛體分析的主要限制因素是當(dāng)出現(xiàn)六個(gè)以上的接觸力是使其靜力不確定，因此，這種方法無(wú)法確定工件移位的唯一性。
這種限制可以通過(guò)計(jì)算夾具——工件系統(tǒng)[15]的彈性來(lái)克服，對(duì)于一個(gè)相對(duì)嚴(yán)格的工件，該夾具在機(jī)械加工工件的位置會(huì)受夾具點(diǎn)的局部彈性變形的強(qiáng)烈影響。Hockenberger和得墨忒耳[16]使用經(jīng)驗(yàn)的接觸力變形的關(guān)系（稱為元功能），解決由于夾緊和準(zhǔn)靜態(tài)加工力工件剛體位移。同一作者還考察了加工工件夾具位移對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的影響[17]。桂 [18] 等 通過(guò)工件的夾緊力的優(yōu)化定位精度彈性接觸模型對(duì)報(bào)告做了改善，然而，他們沒(méi)有處理計(jì)算夾具與工件的接觸剛度的方法，此外，其算法的應(yīng)用沒(méi)有討論機(jī)械加工刀具路徑負(fù)載有限序列。李和Melkote [19]和烏爾塔多和Melkote [20]用接觸力學(xué)解決由于在加載夾具夾緊點(diǎn)彈性變形產(chǎn)生的接觸力和工件的位移，他們還使用此方法制定了優(yōu)化方法夾具布局[21]和夾緊力[22]。但是，關(guān)于multiclamp系統(tǒng)及其對(duì)工件精度影響的夾緊力的優(yōu)化并沒(méi)有在這些文件中提到 。
本文提出了一種新的算法，確定了multiclamp夾具工件系統(tǒng)受到準(zhǔn)靜態(tài)加載的最佳夾緊力為基礎(chǔ)的彈性方法。該法旨在盡量減少影響由于工件夾緊位移和加工荷載通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化夾緊力的一部分定位精度。接觸力學(xué)模型，用于確定接觸力和位移，然后再用做夾緊力優(yōu)化，這個(gè)問(wèn)題被作為多目標(biāo)約束優(yōu)化問(wèn)題提出和解決。通過(guò)兩個(gè)例子分析工件夾緊力的優(yōu)化對(duì)定位精度的影響，例子涉及的銑削夾具3-2-1布局。
1． 夾具——工件聯(lián)系模型
1．1 模型假設(shè)
該加工夾具由L定位器和帶有球形端的c形夾組成。工件和夾具接觸的地方是線性的彈性接觸，其他地方完全剛性。工件——夾具系統(tǒng)由于夾緊和加工受到準(zhǔn)靜態(tài)負(fù)載。夾緊力可假定為在加工過(guò)程中保持不變，這個(gè)假設(shè)是有效的，在對(duì)液壓或氣動(dòng)夾具使用。在實(shí)際中，夾具工件接觸區(qū)域是彈性分布，然而，這種模式的發(fā)展，假設(shè)總觸剛度（見(jiàn)圖1）第i夾具接觸力局部變形如下：
(1) 其中（j=x，y，z）表示，在當(dāng)?shù)刈幼鴺?biāo)系切線和法線方向的接觸剛度
第 19 頁(yè) 共 15 頁(yè)
圖1 彈簧夾具——
工件接觸模型。
表示在第i個(gè)
接觸處的坐標(biāo)系
（j=x，y，z）是對(duì)應(yīng)沿著xyz方向的彈性變形，分別 （j= x，y，z）的代表和切向力接觸 ，法線力接觸。
1．2 工件——夾具的接觸剛度模型
集中遵守一個(gè)球形尖端定位，夾具和工件的接觸并不是線性的，因?yàn)榻佑|半徑與隨法線力呈非線性變化 [23]。由于法線力接觸變形作用于半徑和平面工件表面之間，這可從封閉赫茲的辦法解決縮進(jìn)一個(gè)球體彈性半空間的問(wèn)題。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題， 是法線的變形，在[文獻(xiàn)23 第93頁(yè)]中給出如下：
（2）
其中式中 和是工件和夾具的彈性模量，、分別是工件和材料的泊松比。
切向變形沿著和切線方向）硅業(yè)切力距有以下形式[文獻(xiàn)23第217頁(yè)]
（3）
其中、 分別是工件和夾具剪切模量
一個(gè)合理的接觸剛度的線性可以近似從最小二乘獲得適合式 （2），這就產(chǎn)生了以下線性化接觸剛度值：在計(jì)算上述的線性近似，
（4）
(5)
正常的力被假定為從0到1000N，且最小二乘擬合相應(yīng)的R2值認(rèn)定是0.94。
2．夾緊力優(yōu)化
我們的目標(biāo)是確定最優(yōu)夾緊力，將盡量減少由于工件剛體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，局部的夾緊和加工負(fù)荷引起的彈性變形，同時(shí)保持在準(zhǔn)靜態(tài)加工過(guò)程中夾具——工件系統(tǒng)平衡，工件的位移減少，從而減少定位誤差。實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)是通過(guò)制定一個(gè)多目標(biāo)約束優(yōu)化問(wèn)題的問(wèn)題，如下描述。
2.1 目標(biāo)函數(shù)配方
工件旋轉(zhuǎn)，由于部隊(duì)輪換往往是相當(dāng)小[17]的工件定位誤差假設(shè)為確定其剛體翻譯基本上，其中 、、和 是 沿，和三個(gè)正交組件（見(jiàn)圖2）。
圖2 工件剛體平移和旋轉(zhuǎn)
工件的定位誤差歸于裝夾力，然后可以在該剛體位移的范數(shù)計(jì)算如下：
（6）
其中表示一個(gè)向量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
但是作用在工件的夾緊力會(huì)影響定位誤差。當(dāng)多個(gè)夾緊力作用于工件，由此產(chǎn)生的夾緊力為,有如下形式：
（7）
其中夾緊力是矢量，夾緊力的方向矩陣，是夾緊力是矢量的方向余弦，、和 是第i個(gè)夾緊點(diǎn)夾緊力在、和方向上的向量角度（i=1、2、3...,C）。
在這個(gè)文件中，由于接觸區(qū)變形造成的工件的定位誤差，被假定為受的作用力是法線的，接觸的摩擦力相對(duì)較小，并在進(jìn)行分析時(shí)忽略了加緊力對(duì)工件的定位誤差的影響。意指正常接觸剛度比，是通過(guò)（i=1，2…L）和最小的所有定位器正常剛度相乘，并假設(shè)工件、、取決于、、的方向，各自的等效接觸剛度可有下式計(jì)算得出（見(jiàn)圖3），工件剛體運(yùn)動(dòng)，歸于夾緊行動(dòng)現(xiàn)在可以寫成：
(8)
工件有位移，因此，定位誤差的減小可以通過(guò)盡量減少產(chǎn)生的夾緊力向量 范數(shù)。因此，第一個(gè)目標(biāo)函數(shù)可以寫為：
最小化 （9）
要注意，加權(quán)因素是與等效接觸剛度成正比的在、和 方向上。通過(guò)使用最低總能量互補(bǔ)參考文獻(xiàn)[15，23]的原則求解彈性力學(xué)接觸問(wèn)題得出A的組成部分是唯一確定的，這保證了夾緊力和相應(yīng)的定位反應(yīng)是“真正的”解決方案，對(duì)接觸問(wèn)題和產(chǎn)生的“真正”剛體位移，而且工件保持在靜態(tài)平衡，通過(guò)夾緊力的隨時(shí)調(diào)整。因此，總能量最小化的形式為補(bǔ)充的夾緊力優(yōu)化的第二個(gè)目標(biāo)函數(shù)，并給出：
最小化 （10）
其中代表機(jī)構(gòu)的彈性變形應(yīng)變能互補(bǔ)，代表由外部力量和力矩配合完成，是遵守對(duì)角矩陣的， 和是所有接觸力的載體。
如圖3 加權(quán)系數(shù)計(jì)算確定的基礎(chǔ)
內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（外文翻譯）
2.2 摩擦和靜態(tài)平衡約束
在（10）式優(yōu)化的目標(biāo)受到一定的限制和約束，他們中最重要的是在每個(gè)接觸處的靜摩擦力約束。庫(kù)侖摩擦力的法律規(guī)定（是靜態(tài)摩擦系數(shù)）,這方面的一個(gè)非線性約束和線性化版本可以使用，并且[19]有：
（11）
假設(shè)準(zhǔn)靜態(tài)載荷，工件的靜力平衡由下列力和力矩平衡方程確保（向量形式）：
(12)
其中包括在法線和切線方向的力和力矩的機(jī)械加工力和工件重量。
2.3界接觸力
由于夾具——工件接觸是單側(cè)面的，法線的接觸力只能被壓縮。這通過(guò)以下的的約束表（i=1，2…,L+C） （13）
它假設(shè)在工件上的法線力是確定的，此外，在一個(gè)法線的接觸壓力不能超過(guò)壓工件材料的屈服強(qiáng)度（）。這個(gè)約束可寫為：
（i=1，2，…,L+C） (14)
如果是在第i個(gè)工件——夾具的接觸處的接觸面積，完整的夾緊力優(yōu)化模型，可以寫成：最小化 (15)
3．模型算法求解
式（15）多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題可以通過(guò)求解約束[24]。這種方法將確定的目標(biāo)作為首要職能之一，并將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)約束對(duì)。該補(bǔ)充（）的主要目的是處理功能，并由此得到夾緊力（）作為約束的加權(quán)范數(shù)最小化。對(duì)為主要目標(biāo)的選擇，確保選中一套獨(dú)特可行的夾緊力，因此，工件——夾具系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)（即最低能量狀態(tài)），此狀態(tài)也表示有最小的夾緊力下的加權(quán)范數(shù)。 的約束轉(zhuǎn)換涉及到一個(gè)指定的加權(quán)范數(shù)小于或等于，其中是 的約束，假設(shè)最初所有夾緊力不明確，要確定一個(gè)合適的。在定位和夾緊點(diǎn)的接觸力的計(jì)算只考慮第一個(gè)目標(biāo)函數(shù)（即）。雖然有這樣的接觸力，并不一定產(chǎn)生最低的夾緊力，這是一個(gè)“真正的”可行的解決彈性力學(xué)問(wèn)題辦法，可完全抑制工件在夾具中的位置。這些夾緊力的加權(quán)系數(shù)，通過(guò)計(jì)算并作為初始值與比較，因此，夾緊力式（15）的優(yōu)化問(wèn)題可改寫為:
最小化 （16）
由： (11)–(14) 得。
類似的算法尋找一個(gè)方程根的二分法來(lái)確定最低的上的約束, 通過(guò)盡可能降低上限，由此產(chǎn)生的最小夾緊力的加權(quán)范數(shù)。 迭代次數(shù)K，終止搜索取決于所需的預(yù)測(cè)精度和，有參考文獻(xiàn)[15]：
（17）
其中表示上限的功能，完整的算法在如圖4中給出。
圖4 夾緊力的優(yōu)化算法（在示例1中使用）。 圖5 該算法在示例2使用
4． 加工過(guò)程中的夾緊力的優(yōu)化及測(cè)定
上一節(jié)介紹的算法可用于確定單負(fù)載作用于工件的載體的最佳夾緊力，然而，刀具路徑隨磨削量和切割點(diǎn)的不斷變化而變化。因此，相應(yīng)的夾緊力和最佳的加工負(fù)荷獲得將由圖4算法獲得，這大大增加了計(jì)算負(fù)擔(dān)，并要求為選擇的夾緊力提供標(biāo)準(zhǔn)， 將獲得滿意和適宜的整個(gè)刀具軌跡 ，用保守的辦法來(lái)解決下面將被討論的問(wèn)題，考慮一個(gè)有限的數(shù)目（例如m）沿相應(yīng)的刀具路徑設(shè)置的產(chǎn)生m個(gè)最佳夾緊力，選擇記為， ， …,在每個(gè)采樣點(diǎn)，考慮以下四個(gè)最壞加工負(fù)荷向量：
(18)、和表示在、和方向上的最大值，、和上的數(shù)字1，2，3分別代替對(duì)應(yīng)的和另外兩個(gè)正交切削分力，而且有：
雖然4個(gè)最壞情況加工負(fù)荷向量不會(huì)在工件加工的同一時(shí)刻出現(xiàn)，但在每次常規(guī)的進(jìn)給速度中，刀具旋轉(zhuǎn)一次出現(xiàn)一次，負(fù)載向量引入的誤差可忽略。因此，在這項(xiàng)工作中，四個(gè)載體負(fù)載適用于同一位置，（但不是同時(shí)）對(duì)工件進(jìn)行的采樣 ，夾緊力的優(yōu)化算法圖4，對(duì)應(yīng)于每個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)算最佳的夾緊力。夾緊力的最佳形式有：
(i=1,2,…,m) (j=x,y z,r) (19)
其中是最佳夾緊力的四個(gè)情況下的加工負(fù)荷載體，(C=1，2，…C)是每個(gè)相應(yīng)的夾具在第i個(gè)樣本點(diǎn)和第j負(fù)荷情況下力的大小。是計(jì)算每個(gè)負(fù)載點(diǎn)之后的結(jié)果，一套簡(jiǎn)單的“最佳”夾緊力必須從所有的樣本點(diǎn)和裝載條件里發(fā)現(xiàn)，并在所有的最佳夾緊力中選擇。這是通過(guò)在所有負(fù)載情況和采樣點(diǎn)排序，并選擇夾緊點(diǎn)的最高值的最佳的夾緊力，見(jiàn)于式 （20）：
（k=1，2，…，C） （20）
只要這些具備，就得到一套優(yōu)化的夾緊力，驗(yàn)證這些力，以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡。否則，會(huì)出現(xiàn)更多采樣點(diǎn)和重復(fù)上述程序。在這種方式中，可為整個(gè)刀具路徑確定“最佳”夾緊力 ，圖5總結(jié)了剛才所描述的算法。請(qǐng)注意，雖然這種方法是保守的，它提供了一個(gè)確定的夾緊力，最大限度地減少工件的定位誤差的一套系統(tǒng)方法。
5．影響工件的定位精度
它的興趣在于最早提出了評(píng)價(jià)夾緊力的算法對(duì)工件的定位精度的影響。工件首先放在與夾具接觸的基板上，然后夾緊力使工件接觸到夾具，因此，局部變形發(fā)生在每個(gè)工件夾具接觸處，使工件在夾具上移位和旋轉(zhuǎn)。隨后，準(zhǔn)靜態(tài)加工負(fù)荷應(yīng)用造成工件在夾具的移位。工件剛體運(yùn)動(dòng)的定義是由它在、和方向上的移位和自轉(zhuǎn)（見(jiàn)圖2），
如前所述，工件剛體位移產(chǎn)生于在每個(gè)夾緊處的局部變形，假設(shè)為相對(duì)于工件的質(zhì)量中心的第i個(gè)位置矢量定位點(diǎn)，坐標(biāo)變換定理可以用來(lái)表達(dá)在工件的位移，以及工件自轉(zhuǎn)如下: (21)
其中表示旋轉(zhuǎn)矩陣,描述當(dāng)?shù)卦诘趇幀相聯(lián)系的全球坐標(biāo)系和是一個(gè)旋轉(zhuǎn)矩陣確定工件相對(duì)于全球的坐標(biāo)系的定位坐標(biāo)系。假設(shè)夾具夾緊工件旋轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn)很小，故也可近似為：
（22）
方程（21）現(xiàn)在可以改寫為： （23）
其中是經(jīng)方程（21）重新編排后變換得到的矩陣式，是夾緊和加工導(dǎo)致的工件剛體運(yùn)動(dòng)矢量。工件與夾具單方面接觸性質(zhì)意味著工件與夾具接觸處沒(méi)有拉力的可能。因此，在第i裝夾點(diǎn)接觸力可能與的關(guān)系如下：
（24）
其中是在第i個(gè)接觸點(diǎn)由于夾緊和加工負(fù)荷造成的變形，意味著凈壓縮變形，而負(fù)數(shù)則代表拉伸變形; 是表示在本地坐標(biāo)系第i個(gè)接觸剛度矩陣，是單位向量. 在這項(xiàng)研究中假定液壓/氣動(dòng)夾具，根據(jù)對(duì)外加工負(fù)荷，故在法線方向的夾緊力的強(qiáng)度保持不變，因此，必須對(duì)方程（24）的夾緊點(diǎn)進(jìn)行修改為：
（25）
其中是在第i個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力，讓表示一個(gè)對(duì)外加工力量和載體的6×1矢量。并結(jié)合方程（23）—（25）與靜態(tài)平衡方程，得到下面的方程組：
（26）
其中，其中表示相乘。由于夾緊和加工工件剛體移動(dòng)，q可通過(guò)求解式（26）得到。工件的定位誤差向量， （見(jiàn)圖6），
現(xiàn)在可以計(jì)算如下： （27）
其中是考慮工件中心加工點(diǎn)的位置向量，且
6．模擬工作
較早前提出的算法是用來(lái)確定最佳夾緊力及其對(duì)兩例工件精度的影響例如：
1．適用于工件單點(diǎn)力。
2．應(yīng)用于工件負(fù)載準(zhǔn)靜態(tài)銑削序列
如左圖7 工件夾具配置中使用的模擬研究 工件夾具定位聯(lián)系; 、和全球坐標(biāo)系。
3-2-1夾具圖7所示，是用來(lái)定位并控制7075 - T6鋁合金（127毫米×127毫米×38.1毫米）的柱狀塊。假定為球形布局傾斜硬鋼定位器/夾具在表1中給出。工件——夾具材料的摩擦靜電對(duì)系數(shù)為0.25。使用伊利諾伊大學(xué)開(kāi)發(fā)EMSIM程序[參考文獻(xiàn)26] 對(duì)加工瞬時(shí)銑削力條件進(jìn)行了計(jì)算，如表2給出例（1），應(yīng)用工件在點(diǎn)（109.2毫米，25.4毫米，34.3毫米）瞬時(shí)加工力，圖4中表3和表4列出了初級(jí)夾緊力和最佳夾緊力的算法 。該算法如圖5所示 ，一個(gè)25.4毫米銑槽使用EMSIM進(jìn)行了數(shù)值模擬，以減少起步（0.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）和結(jié)束時(shí)（127.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）四種情況下加工負(fù)荷載體，
（見(jiàn)圖8）。模擬計(jì)算銑削力數(shù)據(jù)在表5中給出。
圖8最終銑削過(guò)程模擬例如2。
表6中5個(gè)坐標(biāo)列出了為模擬抽樣調(diào)查點(diǎn)。最佳夾緊力是用前面討論過(guò)的排序算法計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)和負(fù)載載體最后的夾緊力和負(fù)載。
7．結(jié)果與討論
例如算法1的繪制最佳夾緊力收斂圖9，
圖9
對(duì)于固定夾緊裝置在圖示例假設(shè)（見(jiàn)圖7），由此得到的夾緊力加權(quán)范數(shù)有如下形式：.結(jié)果表明，最佳夾緊力所述加工條件下有比初步夾緊力強(qiáng)度低得多的加權(quán)范數(shù)，最初的夾緊力是通過(guò)減少工件的夾具系統(tǒng)補(bǔ)充能量算法獲得。由于夾緊力和負(fù)載造成的工件的定位誤差，如表7。結(jié)果表明工件旋轉(zhuǎn)小，加工點(diǎn)減少錯(cuò)誤從13.1％到14.6％不等。在這種情況下，所有加工條件改善不是很大，因?yàn)閺淖畛跬ㄟ^(guò)互補(bǔ)勢(shì)能確定的最小化的夾緊力值已接近最佳夾緊力。圖5算法是用第二例在一個(gè)序列應(yīng)用于銑削負(fù)載到工件，他應(yīng)用于工件銑削負(fù)載一個(gè)序列。最佳的夾緊力，，對(duì)應(yīng)列表6每個(gè)樣本點(diǎn)，隨著最后的最佳夾緊力，在每個(gè)采樣點(diǎn)的加權(quán)范數(shù)和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖10，在每個(gè)采樣點(diǎn)的加權(quán)范數(shù)的，，和繪制。
結(jié)果表明，由于每個(gè)組成部分是各相應(yīng)的最大夾緊力，它具有最高的加權(quán)范數(shù)。如圖10所示，如果在每個(gè)夾緊點(diǎn)最大組成部分是用于確定初步夾緊力，則夾緊力需相應(yīng)設(shè)置，有比相當(dāng)大的加權(quán)范數(shù)。故是一個(gè)完整的刀具路徑改進(jìn)方案。上述模擬結(jié)果表明，該方法可用于優(yōu)化夾緊力相對(duì)于初始夾緊力的強(qiáng)度，這種做法將減少所造成的夾緊力的加權(quán)范數(shù)，因此將提高工件的定位精度。
圖10
8．結(jié)論
該文件提出了關(guān)于確定多鉗夾具，工件受準(zhǔn)靜態(tài)加載系統(tǒng)的優(yōu)化加工夾緊力的新方法。夾緊力的優(yōu)化算法是基于接觸力學(xué)的夾具與工件系統(tǒng)模型，并尋求盡量減少應(yīng)用到所造成的工件夾緊力的加權(quán)范數(shù)，得出工件的定位誤差。該整體模型，制定一個(gè)雙目標(biāo)約束優(yōu)化問(wèn)題，使用-約束的方法解決。該算法通過(guò)兩個(gè)模擬表明，涉及3-2-1型，二夾銑夾具的例子。今后的工作將解決在動(dòng)態(tài)負(fù)載存在夾具與工件在系統(tǒng)的優(yōu)化，其中慣性，剛度和阻尼效應(yīng)在確定工件夾具系統(tǒng)的響應(yīng)特性具有重要作用。
9．參考資料：
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機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片
產(chǎn) 品 代 號(hào)
零 （部） 件 名 稱
零 （部） 件 代 號(hào)
曲軸
材料
45鋼
毛 坯 種 類
鍛件
毛 坯 尺 寸
每一毛坯可制零件數(shù)
1
序號(hào)
名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
夾輔具名稱
刀具名稱規(guī)格
量具名稱及規(guī)格
01
備料
鍛造
02
熱處理
調(diào)質(zhì)處理HB207-269
03
車
粗車Φ40H8端面
臥式車床
三瓜卡盤
端面車刀
游標(biāo)卡尺
鉆
鉆中心孔
臥式車床
三瓜卡盤
中心孔鉆
游標(biāo)卡尺
車
粗車Φ116h6左端所有外圓面和端面，包括Φ116h6外圓面和端面（Φ40H8端面除外）
臥式車床
三瓜卡盤、頂尖
外圓車刀
游標(biāo)卡尺
04
車
粗車Φ20端面
臥式車床
三瓜卡盤
端面車刀
游標(biāo)卡尺
車
鉆中心孔
臥式車床
三瓜卡盤
中心孔鉆
游標(biāo)卡尺
車
粗車Φ69.5右端所有外圓面和端面，包括Φ69.5端面（Φ20端面除外）
臥式車床
三瓜卡盤、頂尖
外圓車刀
游標(biāo)卡尺
05
車
粗車彎曲部分Φ67、Φ60f6、Φ67外圓面及端面
臥式車床
專用夾具
外圓車刀
游標(biāo)卡尺
06
車
半精車、精車彎曲部分左端Φ116h6、Φ50m6、Φ45h8外圓面
臥式車床
三瓜卡盤、頂尖
外圓車刀
游標(biāo)卡尺
07
車
半精車、精車彎曲部分右端Φ50m6、Φ42h8、Φ35h6外圓面
臥式車床
三瓜卡盤、頂尖
外圓車刀
游標(biāo)卡尺
車
車外螺紋M351.5
臥式車床
三瓜卡盤、頂尖
螺紋車刀
M351.5量規(guī)
車
車外螺紋M20
臥式車床
三瓜卡盤、頂尖
螺紋車刀
M201.65量規(guī)
08
車
半精車、精車彎曲部分Φ60f6
臥式車床
專用夾具
外圓車刀
游標(biāo)卡尺
09
銑
銑彎曲部分左端839鍵槽、彎曲部分右端840鍵槽
立式銑床
專用夾具
鍵槽銑刀
游標(biāo)卡尺
銑
銑彎曲部分右端625鍵槽
立式銑床
專用夾具
鍵槽銑刀
游標(biāo)卡尺
10
鉆
鉆、攻Φ116h6端面上6-M8螺紋
搖臂鉆床
專用夾具
麻花鉆、M8錐
M8量規(guī)
11
熱處理
高頻淬火
12
磨
磨彎曲部分左端Φ45h8外圓面
外圓磨床
專用夾具
砂輪
千分尺
13
磨
磨彎曲部分右端Φ42h8外圓面
外圓磨床
專用夾具
砂輪
千分尺
14
磨
磨彎曲部分Φ60f6
外圓磨床
專用夾具
砂輪
千分尺
15
去毛刺
去毛刺
16
質(zhì)檢
檢驗(yàn)至圖紙要求并及入庫(kù)
編制
學(xué)號(hào)
審查
共 張
第 張
摘 要
本次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差配合與測(cè)量等多方面的知識(shí)。
曲軸零件的工藝規(guī)程及其車曲軸彎曲部分的專用夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)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(jì)中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：工藝、工序、專用夾具、定位、誤差。
- 39 -
Abstract
This design involves the machinery manufacturing process and fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measurement and other aspects of knowledge.
Special fixture process planning and crankshaft bending part of the crank parts design is the design of process design, including the parts processing process design and fixture three. In the process of design should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design a part of the process route; then the parts of each step of the process dimension calculation, is the key to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design; then the special fixture fixture design, selection of the various components, such as the connecting part positioning element, clamping elements, guiding elements, fixture and machine tools and other components; the positioning errors calculated fixture positioning, analysis the rationality and shortcoming of the fixture structure, pay attention to improve and design in later.
Keywords : Technology, process, fixture, positioning, error
目錄
摘 要 1
Abstract 2
目 錄 3
第1章 緒論 4
1.1 機(jī)床夾具主要功能 4
1.2 機(jī)床夾具組成 4
1.3 機(jī)床夾具分類 4
第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 10
2.1毛坯的制造形式 10
2.2零件分析 10
2.3 基面選擇 12
2.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 12
2.3.2精基準(zhǔn)的選擇 12
2.4制定工藝路線 13
2.5確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差 15
2.6定切削用量及基本工時(shí) 18
第3章 曲軸的專用夾具設(shè)計(jì) 31
3.1問(wèn)題的提出 31
3.2定位基準(zhǔn)的選擇 31
3.3切削力和夾緊力的計(jì)算 31
3.4定位誤差分析 32
3.5平衡塊的計(jì)算 33
3.6夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明 34
結(jié)論 35
參考文獻(xiàn) 36
致 謝 37
第一章 緒論
1.1機(jī)床夾具的主要功能
機(jī)床夾具已成為機(jī)械加工時(shí)的重要裝備，同時(shí)是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)也正朝著高精、高效、模塊、組合、通用 、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。機(jī)床夾具的主要功能是使工件定位夾緊，使工件相對(duì)于刀具及機(jī)床占有正確的加工位置，保證其被加工表面達(dá)到工序所規(guī)定的技術(shù)要求，工件定位后，經(jīng)夾緊裝置施力于工件，將其固定夾牢，使其在加工過(guò)程中不致因切削力、重力、離心力等外力作用而發(fā)生位置改變。為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號(hào)，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。
安裝方法有找正法和用專用夾具，找正法用于單件、小批生產(chǎn)中，而專用夾具用于生產(chǎn)批量較大或特殊需要時(shí)。
1.2機(jī)床夾具的組成
（1）定位支承元件 確定工件在夾具中的正確位置并支承工件。
（2）夾緊裝置 將工件夾緊不發(fā)生移動(dòng)。
（3）對(duì)刀或?qū)蛟?保證刀具與工件加工表面的正確位置。
（4）夾具體 將夾具的所有組成部分組成一體，并保證它們之間的相對(duì)位置關(guān)系。
1.3 夾具設(shè)計(jì)的步驟和基本要求
一：夾具設(shè)計(jì)的基本要求
夾具在機(jī)械加工中起著重要的作用，它直接影響機(jī)械加工的質(zhì)量、工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、生產(chǎn)率和加工成本。因此對(duì)設(shè)計(jì)的夾具，提出以下幾點(diǎn)基本要求。
（1）能穩(wěn)定可靠地保證工件的加工技術(shù)要求。若工件達(dá)不到加工技術(shù)要求，成為廢品，則夾具設(shè)計(jì)是失敗的，該夾具不能用與生產(chǎn)。
（2）操作簡(jiǎn)單，便于工件安裝，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省工件安裝時(shí)間，降低輔助工時(shí)，保證高的生產(chǎn)效率。
（3）具有良好的工藝性，便于制造，降低夾具制造成本，從而降低分?jǐn)傇诠ぜ系募庸こ杀尽?
為保證上述基本要求，夾具的生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)按下面程序進(jìn)行：夾具生產(chǎn)任務(wù)書—夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)—使用、制造部門會(huì)簽——夾具制造——夾具驗(yàn)收——生產(chǎn)使用。
夾具生產(chǎn)任務(wù)書是由工藝人員在編制工藝規(guī)程時(shí)，根據(jù)生產(chǎn)需要而提出的。任務(wù)書中包含內(nèi)容有設(shè)計(jì)理由、使用車間、使用設(shè)備，該夾具所使用工件工序的工序圖并在工序圖上要標(biāo)明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位基準(zhǔn)、夾緊點(diǎn)。這是設(shè)計(jì)夾具的依據(jù)，也是驗(yàn)收制造夾具的依據(jù)。夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人根據(jù)夾具設(shè)計(jì)任務(wù)書的加工要求，提出幾種可行方案、分析比較、進(jìn)行誤差計(jì)算，以確定出合理方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)。夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，要會(huì)同使用部門、制造部門就夾具的結(jié)構(gòu)合理性、結(jié)構(gòu)工藝性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行審核、會(huì)簽、交付制造。制成的夾具要同設(shè)計(jì)人員。工藝人員、使用部門、制造部門共同進(jìn)行驗(yàn)證。當(dāng)確認(rèn)夾具可保證工件該工序加工要求，能保證生產(chǎn)率、操作方便、安全，就可交付生產(chǎn)車間使用。
二:夾具的設(shè)計(jì)步驟
當(dāng)接到夾具設(shè)計(jì)任務(wù)書后，按下面6個(gè)步驟，逐步設(shè)計(jì)。
（1）明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集研究設(shè)計(jì)的原始資料。原始資料包括如下內(nèi)容。
A：加工零件的零件圖、毛坯圖及加工工藝過(guò)程，所設(shè)計(jì)夾具應(yīng)有的工序圖，并了解該工序所使用的設(shè)備、刀具、量具、其他輔具以及該工序的加工余量、切削用量、加工要求、生產(chǎn)節(jié)拍等參數(shù)。
B：了解零件的生產(chǎn)類型，就是決定夾具采用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)或復(fù)雜結(jié)構(gòu)的依據(jù)。若屬大批量生產(chǎn)，則力求夾具結(jié)構(gòu)完善、生產(chǎn)率高 或是單件小批量生產(chǎn)或急于應(yīng)付生產(chǎn)，則夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單，以便迅速制造交付使用。
C：收集該夾具所用機(jī)床的資料，主要指與夾具連接部分的安裝尺寸。如銑床夾具要安裝在工作臺(tái)上，要收集工作如大小，工作如T形槽及槽距，以及機(jī)床的技術(shù)參數(shù)。
D：收集所使用刀具的資料如刀具的精度、安裝方式、使用要求及技術(shù)條件等。
E：收集國(guó)內(nèi)外同類型夾具資料，吸收其中先進(jìn)而又能結(jié)合本廠情況的合理部分。
F：了解本廠制造夾具的能力和使用的條件，如夾具制造的條件及精度水平，有無(wú)壓縮空氣壓值等。
G：收集有關(guān)夾具部件的標(biāo)準(zhǔn)（包括國(guó)標(biāo)、部標(biāo)、企標(biāo)、廠標(biāo)），典型夾具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)等。
（2）確定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖，其主要內(nèi)容如下。
A：根據(jù)工件加工尺寸、要求和開(kāi)關(guān)，確定工件的定位方式，選擇或設(shè)計(jì)定位元件，計(jì)算定位誤差。
B：確定刀具的引導(dǎo)方式及引導(dǎo)元件（指鉆夾具、鏜夾具）。
C：確定工件夾緊方式 ，選擇或設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)，計(jì)算夾緊力。
D：確定其他裝置（如分度裝置、頂出裝置）的結(jié)構(gòu)型式。
E：確定和設(shè)計(jì)其他結(jié)構(gòu)，如銑床夾具與機(jī)床的連接裝置、對(duì)刀裝置。
在確定夾具結(jié)構(gòu)的各組成部分時(shí)，可提出幾種不同方案，分別畫出草圖，進(jìn)行分析比較，從中選擇出合理方案。
（3）繪制夾具總圖。應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。
A：繪制夾具總圖，盡量按1：1繪制，以保證直觀性。
B：主視圖盡量符合操作者的正面位置。
C：工件輪廓用雙點(diǎn)畫線繪制，并視為假想透明體，不影響其他元件的繪制。
D：繪圖順序?yàn)椋汗ぜㄎ辉龑?dǎo)元件——夾緊裝置——其他裝置——夾具體。
（4）標(biāo)注總圖上的尺寸、公差與配合和技術(shù)條件。夾具總圖結(jié)構(gòu)繪制完成后，需標(biāo)注五類尺寸和四類技術(shù)條件。
（5）編寫零件明細(xì)表。明細(xì)表應(yīng)包括零件序號(hào)、名稱、代號(hào)（指標(biāo)準(zhǔn)件代號(hào)或通用件代號(hào) ）、數(shù)量、材料、熱處理、質(zhì)量等。
（6）繪制總圖中非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖。
三：夾具總圖上尺寸、公差與配合和技術(shù)條件的標(biāo)注
在夾具設(shè)計(jì)中，對(duì)于初設(shè)計(jì)者，在夾具總圖上如何標(biāo)注尺寸及技術(shù)條件，往往是難點(diǎn)之一，以下對(duì)此作簡(jiǎn)要闡述。
（1）夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的五類尺寸
A：夾具外形輪廓尺寸——指夾具在長(zhǎng)、寬、高三個(gè)方向上的最大極限尺寸。若有可動(dòng)部分，則指運(yùn)動(dòng)部件在空間達(dá)到的極限位置的尺寸。標(biāo)注夾具外形尺寸的目的是避免夾具與機(jī)床或刀具在空間發(fā)生干涉。
B：工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸——主要指工件定位面與定位元件工作面的配合尺寸或各定位元件的位置尺寸，它們直接影響工件加工精度，是計(jì)算工件定位誤差的依據(jù)。
C：夾具與刀具的聯(lián)系尺寸——主要指對(duì)刀元件或引導(dǎo)元件與夾具定位元件之間的位置尺寸、引導(dǎo)元件之間的位置尺寸或引導(dǎo)與導(dǎo)向部分的配合尺寸。
D：夾具與機(jī)床的連接部分尺寸——這類尺寸主要指夾具與機(jī)床主軸或工作如必須固定連接的平俱。如車床夾具要安裝在車床主軸上，要標(biāo)注與車床主軸的連接尺寸，銑床夾具要安裝在工作臺(tái)上，要標(biāo)注與工作如T形槽相配的定位鍵尺寸。
E：夾具內(nèi)容的配合尺寸——中心軸與夾具體孔的配合尺寸，鉆套與襯套、襯套與夾具體的配合尺寸，此類尺寸必須標(biāo)注尺寸、配合性質(zhì)及配合精度，否則夾具精度無(wú)法保證。
（2） 夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的四類技術(shù)條件
夾具中的技術(shù)條件主要指夾具裝配好后，各表面之間的位置精度要求。
A：定位元件之間的相互位置要求——這是指組合定位時(shí)多個(gè)定位元件之間的相互位置要求或多件裝夾時(shí)相同定位元件之間的相互位置要求。如兩端頂尖頂軸兩端中心孔，要求兩頂尖軸線同軸度，兩V形塊對(duì)稱線的同軸度。
B：定位元件與連接元件或夾具體底面的相位置要求——夾具的連接元件或夾具體底面是夾具與機(jī)床的連接部分，它決定了夾具與機(jī)床的相對(duì)位置，也就是決定了定位元件相對(duì)機(jī)床，或刀具的位置，即決定了工件相對(duì)機(jī)床或刀具的位置。
C：引導(dǎo)元件與連接元件或夾具體底面的位置要求
D：引導(dǎo)元件與定位元件之間的相互位置要求
（3）五類尺寸、四類技術(shù)條件的分類
五類尺寸、四類技術(shù)條件根據(jù)是否與工序加工要求相關(guān)而分為兩類，其精度值大小和取法不同。
A：與工件加工要求無(wú)直接關(guān)系的
① 尺寸公差與配合 這類尺寸公差與配合應(yīng)按照元件在夾具中的功用和裝配要求，根據(jù)公差與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或參閱有關(guān)資料來(lái)制定。
② 技術(shù)條件 與工件加工要求無(wú)直接關(guān)系的夾具上技術(shù)條件。
B： 與加工要求直接相關(guān)的 這類尺寸和技術(shù)條件與工件上相應(yīng)尺寸和技術(shù)條件直接對(duì)應(yīng)，直接根據(jù)工件相應(yīng)尺寸公差和相互位置允差的（1/5～1/2）的值選取。一般工件允差小，取大系數(shù)，工件允差大，則取小系數(shù)。
制定這類夾具尺寸公差時(shí)，要注意下列問(wèn)題。
① 應(yīng)經(jīng)工件的平均尺寸作為夾具相應(yīng)尺寸的基本尺寸，極限偏差按對(duì)稱雙向標(biāo)注。
② 應(yīng)以工序尺寸（不一定是工件最終尺寸）作為夾具基本尺寸的設(shè)計(jì)依據(jù)。
（4）夾具調(diào)刀尺寸的標(biāo)注
當(dāng)夾具設(shè)計(jì)完成，按要求標(biāo)注尺寸后，對(duì)有些夾具如銑夾具，往往還要標(biāo)注調(diào)刀尺寸（調(diào)刀尺寸一般是指夾具的調(diào)刀基準(zhǔn)到對(duì)刀元件工作表面的位置尺寸），即刀具相對(duì)基準(zhǔn)的尺寸，它與工件加工尺寸直接相關(guān)，也是夾具總圖上關(guān)鍵尺寸要求。
四：夾具體設(shè)計(jì)
夾具總體設(shè)計(jì)中最后完成的主要元件是夾具體。夾具體是夾具基礎(chǔ)件、組成夾具的各種元件、機(jī)構(gòu)、裝置都要安裝在夾具體上。在加工過(guò)程中，它還要承受切削力、夾緊、慣性力及由此而產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊。所以，夾具體是夾具中一個(gè)設(shè)計(jì)、制造勞動(dòng)量大，耗費(fèi)材料多，加工要求高的零部件。在夾具成本中所占比重較大，制造周期也長(zhǎng)，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)給以足夠的重視。
（1） 夾具體和毛坯結(jié)構(gòu)
實(shí)際生產(chǎn)中所用夾具體常用的有三種結(jié)構(gòu)。
A：鑄造結(jié)構(gòu)
鑄造結(jié)構(gòu)夾具體的優(yōu)點(diǎn)如下：
① 可鑄出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀。
② 鑄件抗壓強(qiáng)度大、抗振性好，特別適用于加工時(shí)振動(dòng)大、切削負(fù)荷大的場(chǎng)合。
③ 鑄件易于加工，價(jià)格低廉，成本低。但鑄件生產(chǎn)周期長(zhǎng)，因存在鑄內(nèi)應(yīng)力，易引起變形，影響夾具精度的保持性，因此，夾具體必須進(jìn)行時(shí)效處理。
B：焊接結(jié)構(gòu)其優(yōu)點(diǎn)如下：
① 容易制造，周期短。
② 采用鋼板、型材，如結(jié)構(gòu)合理，布置得當(dāng)，可減小質(zhì)量。由于上述兩優(yōu)點(diǎn)，特別適用于新產(chǎn)品試制或臨時(shí)急用的場(chǎng)合，以縮短生產(chǎn)周期。此外，一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小型夾具，如翻轉(zhuǎn)式鉆模、蓋板式鉆模、可缷式鉆模，采用焊接式結(jié)構(gòu)十分有利，因?yàn)檫@些夾具要頻繁拆缷翻轉(zhuǎn)，力求結(jié)構(gòu)輕巧耐磨。
但焊接結(jié)構(gòu)夾具體在焊接過(guò)程中的熱變形和殘余應(yīng)力對(duì)夾具精度會(huì)有不得影響，因此，焊完后要進(jìn)行退火處理；另外，為提高剛性需加加強(qiáng)筋。
C：裝配結(jié)構(gòu)
裝配夾具體是選用夾具專用標(biāo)準(zhǔn)毛坯或標(biāo)準(zhǔn)零件，根據(jù)使用要求組裝而成，可得到精確的外形和空間位置尺寸。標(biāo)準(zhǔn)毛坯和標(biāo)準(zhǔn)零件可組織專業(yè)化生產(chǎn)，這樣不但可以大大縮短夾具體的生產(chǎn)周期，還可降低生產(chǎn)成本。要使裝配夾具體在生產(chǎn)中得到廣泛使用，必須實(shí)行夾具零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。
（2）對(duì)夾具體的基本要求
A：一定的形狀和尺寸
夾具的外形，取決于安裝在夾具上的各種元件、機(jī)構(gòu)、裝置的形狀及它們之間的布置位置。設(shè)計(jì)時(shí)，只要將組成該夾具的所有元件、機(jī)構(gòu)和裝置的結(jié)構(gòu)尺寸都設(shè)計(jì)好并布置好它們?cè)趫D紙上的位置，就可以由此勾畫出夾具體的大致外形輪廓尺寸。因?yàn)槭菃渭a(chǎn)，一般不作復(fù)雜計(jì)算設(shè)計(jì)。通常參照類似的夾具結(jié)構(gòu)，按經(jīng)驗(yàn)類比法估計(jì)確定。
確定夾具體尺寸時(shí)，可參考下面數(shù)據(jù)。
① 鑄造結(jié)構(gòu)的夾具體，壁厚取8～25mm，過(guò)厚處挖空。
② 焊接結(jié)構(gòu)用鋼板取6～10mm，剛度不夠時(shí)加筋板。
③ 夾具體上不加工表面與工件表面之間應(yīng)有一定間隙，以保證工件與夾具體之間不發(fā)生干涉。間隙大小按以下規(guī)定選?。?
a:夾具體、工件都是毛面，間隙取8～15mm.
b:夾具體是毛面，工件是光面，間隙取4～10mm.
B：足夠的強(qiáng)度和剛度
目的是減小在加工過(guò)程中因受切削力、夾緊力等而發(fā)生變形或振動(dòng)。當(dāng)剛度不夠時(shí)，可增設(shè)加強(qiáng)筋或用框形結(jié)構(gòu)。若用加強(qiáng)筋，其壁厚取0.7～0.9倍壁厚，高度不大于壁厚5倍。
C：良好的結(jié)構(gòu)工藝性
以便于制造、裝配、并減少加工工時(shí)。如夾具體上大平面上要局部加工，可鑄出3～5mm凸臺(tái)；各加工表面，最好在同一平面內(nèi)或在同一回轉(zhuǎn)表面上，以便于加工；盡量減少加工表面面積。另外，對(duì)于切削量大的工件所使用夾具，要注意應(yīng)能方便排屑，以免影響安裝精度；對(duì)于大而重的夾具體，要考慮起吊裝置，如吊環(huán)螺釘或起重螺栓。
第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2．1毛坯的制造形式
零件材料為45鋼，年生產(chǎn)綱領(lǐng)為8000件，零件質(zhì)量5.85Kg,由《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》表15-2，可確定其生產(chǎn)類型為中大批量生產(chǎn)，選用鍛造，鍛造精度為7級(jí)，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。初步確定工藝安排的傾向?yàn)椋杭庸ぴO(shè)備以自動(dòng)化和專用設(shè)備為主，通用設(shè)備為輔，機(jī)床按流水線或自動(dòng)線排列。
2. 2零件分析
曲軸是織機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，它擔(dān)負(fù)著將活塞的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨淼膱A周運(yùn)動(dòng)，且通常我們所說(shuō)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就是曲軸的轉(zhuǎn)速。
曲軸會(huì)因機(jī)油不清潔以及軸頸的受力不均勻造成連桿大頭與軸頸接觸面的磨損，若機(jī)油中有顆粒較大的堅(jiān)硬雜質(zhì)，也存在劃傷軸頸表面的危險(xiǎn)。如果磨損嚴(yán)重，很可能會(huì)影響活塞上下運(yùn)動(dòng)的沖程長(zhǎng)短，降低燃燒效率，自然也會(huì)較小動(dòng)力輸出。此外曲軸還可能因
為潤(rùn)滑不足或機(jī)油過(guò)稀，造成軸頸表面的燒傷，嚴(yán)重情況下會(huì)影響活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因此一定要用合適黏度的潤(rùn)滑油，且要保證機(jī)油的清潔度。
曲軸圖樣的視圖、尺寸、公差和技術(shù)要求齊全、正確；零件選用45鋼。
對(duì)該零件的外圓面、端面、鍵槽和螺紋進(jìn)行分析。具體加工要求如下：
Φ40h8外圓面 粗糙度6.3
Φ40h8端面 粗糙度6.3
Φ42外圓面 粗糙度12.5
Φ42端面 粗糙度6.3
Φ45h8外圓面 粗糙度0.2～Ra0.63
Φ45h8端面 粗糙度6.3
Φ49.7外圓面 粗糙度6.3
Φ49.7端面 粗糙度6.3
Φ50m6外圓面 粗糙度1.6
Φ69.5外圓面 粗糙度6.3
Φ69.5端面 粗糙度6.3
Φ116h6外圓面 粗糙度1.6
Φ116h6端面 粗糙度6.3
Φ67外圓面 粗糙度12.5
Φ67端面 粗糙度6.3
Φ60f6外圓面 粗糙度0.32
Φ69.5端面 粗糙度6.3
Φ50m6外圓面 粗糙度1.6
Φ50m6端面 粗糙度6.3
Φ42h8外圓面 粗糙度0.32
Φ42h8端面 粗糙度6.3
Φ35h6外圓面 粗糙度1.6
Φ32外圓面 粗糙度12.5
Φ25h9外圓面 粗糙度6.3
Φ25h9端面 粗糙度6.3
Φ20外圓面 粗糙度6.3
Φ20端面 粗糙度6.3
839鍵槽 粗糙度6.3
840鍵槽 粗糙度6.3
625鍵槽 粗糙度6.3
外螺紋M351.5、M20
6-M8螺紋
技術(shù)要求：
1.鍛件不允許有裂紋、白點(diǎn)、魏氏組織及氣泡、夾層、皺疊、疏松等缺陷。不加工表面應(yīng)光滑，不允許有碰痕、分層、裂紋、飛邊、氧化皮和使曲軸程度減弱的硬傷；
2.調(diào)質(zhì)硬度 HB207-269；
3.連桿軸頸及Φ60f6軸頸高頻淬火硬化HRC48-54層厚1.5-3mm；
4.曲軸精加工后，磁力探傷檢查，檢查后退磁；
5.所有倒角與圓角接觸處應(yīng)圓滑過(guò)渡，連接處不允許有明顯接痕；
6.未注尺寸公差按IT14，未注形位公差按c級(jí)；
7.去尖角毛刺。
2．3 基面的選擇
定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)，通常先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。
2．3．1 精基準(zhǔn)的選擇
選擇精基準(zhǔn)時(shí)要考慮的主要問(wèn)題是如何保證設(shè)計(jì)技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn)以及裝夾準(zhǔn)確、可靠、方便。
1） 用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”，以免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。
2） 當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以較方便地加工很多表面時(shí)，應(yīng)盡可能采用此組精基準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”，以免生產(chǎn)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差。
3） 當(dāng)精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時(shí)，應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，即遵循“自為基準(zhǔn)”原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。
4） 為獲得均勻的加工余量或較高 的位置精度，可遵循“互為基準(zhǔn)”、反復(fù)加工的原則。
5） 有多種方案可供選擇時(shí)應(yīng)選擇定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定、夾緊可靠，可使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的表面作為精基準(zhǔn)。
根據(jù)該曲軸零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇曲軸的2-50m6外圓面作為定位精基準(zhǔn)，零件上有很多表面都可以采用它作為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。
2．3．2 粗基準(zhǔn)的選擇
1）如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面 之間的位置要求，應(yīng)以不加工表面作為粗基準(zhǔn)。如果在工件上有很多不需加工的表面，則應(yīng)以其中與加工面位置精度要求較高的表面作粗基準(zhǔn)。
2）如果必須首先保證工件某重要表面的加工余量均勻，應(yīng)選擇該表面作精基準(zhǔn)。
3）如需保證各加工表面都有足夠的加工余量，應(yīng)選加工余量較小的表面作粗基準(zhǔn)。
4）選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒(méi)有澆口、冒口、飛邊等缺陷，以便定位可靠。
5）粗基準(zhǔn)一般只能使用一次，特別是主要定位基準(zhǔn)，以免產(chǎn)生較大的位置誤差。
此設(shè)計(jì)選擇?35h6外圓毛坯作為定位粗基準(zhǔn)。
2．4制定工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，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(wàn)能型機(jī)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(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來(lái)。
工藝路線一：
工序01：鍛造
工序02：調(diào)質(zhì)處理HB207-269
工序03：粗車Φ40H8端面；鉆中心孔；粗車Φ116h6左端所有外圓面和端面，包括Φ116h6外圓面和端面（Φ40H8端面除外）
工序04：粗車Φ20端面：鉆中心孔；粗車Φ69.5右端所有外圓面和端面，包括Φ69.5端面（Φ20端面除外）
工序05：粗車彎曲部分Φ67、Φ60f6、Φ67外圓面及端面
工序06：半精車、精車彎曲部分左端Φ116h6、Φ50m6、Φ45h8外圓面
工序07：半精車、精車彎曲部分右端Φ50m6、Φ42h8、Φ35h6外圓面；車外螺紋M351.5；車外螺紋M20
工序08：半精車、精車彎曲部分Φ60f6
工序09：銑彎曲部分左端839鍵槽、彎曲部分右端840鍵槽；銑彎曲部分右端625鍵槽
工序10：鉆、攻Φ116h6端面上6-M8螺紋
工序11：高頻淬火
工序12：磨彎曲部分左端Φ45h8外圓面
工序13：磨彎曲部分右端Φ42h8外圓面
工序14：磨彎曲部分Φ60f6
工序15：去毛刺
工序16：檢驗(yàn)至圖紙要求并及入庫(kù)
工藝路線二：
工序01：鍛造
工序02：調(diào)質(zhì)處理HB207-269
工序03：粗車Φ40H8端面；鉆中心孔；粗車Φ116h6左端所有外圓面和端面，包括Φ116h6外圓面和端面（Φ40H8端面除外）
工序04：粗車Φ20端面：鉆中心孔；粗車Φ69.5右端所有外圓面和端面，包括Φ69.5端面（Φ20端面除外）
工序05：粗車彎曲部分Φ67、Φ60f6、Φ67外圓面及端面
工序06：半精車彎曲部分左端Φ116h6、Φ50m6、Φ45h8外圓面
工序07：半精車彎曲部分右端Φ50m6、Φ42h8、Φ35h6外圓面；車外螺紋M351.5；車外螺紋M20
工序08：半精車彎曲部分Φ60f6
工序09：精車彎曲部分左端Φ116h6、Φ50m6、Φ45h8外圓面
工序10：精車彎曲部分右端Φ50m6、Φ42h8、Φ35h6外圓面；車外螺紋M351.5；車外螺紋M20
工序11：半精車彎曲部分Φ60f6
工序12：銑彎曲部分左端839鍵槽、彎曲部分右端840鍵槽；銑彎曲部分右端625鍵槽
工序13：鉆、攻Φ116h6端面上6-M8螺紋
工序14：高頻淬火
工序15：磨彎曲部分左端Φ45h8外圓面
工序16：磨彎曲部分右端Φ42h8外圓面
工序17：磨彎曲部分Φ60f6
工序18：去毛刺
工序19：檢驗(yàn)至圖紙要求并及入庫(kù)
工藝路線一與工藝路線二的區(qū)別在于，工藝路線二將半精加工與精加工分開(kāi)來(lái)加工，這樣做工序比較分散，工件裝夾次數(shù)多，生產(chǎn)效率相對(duì)較低，故采用工藝路線一，這樣工序相對(duì)比較集中，一條流水線所用設(shè)備相對(duì)較少。
2.5確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差
1. Φ40h8外圓面的加工余量
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.0mm,鍛件尺寸公差為CT8級(jí)，加工余量為MA-E級(jí)。，表面粗糙度6.3，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-6知，一步車削即可滿足其精度要求。
2. Φ42外圓面的加工余量
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.0mm,鍛件尺寸公差為CT8級(jí)，加工余量為MA-E級(jí)。，表面粗糙度12.5，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-6知，一步車削即可滿足其精度要求。
3. Φ45h8外圓面的加工余量
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.6mm,鍛件尺寸公差為CT8級(jí)，加工余量為MA-E級(jí)。，表面粗糙度0.2~Ra0.63，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-6知，需經(jīng)過(guò)粗車——半精車——精車——磨方可滿足其精度要求。
粗車 單邊余量Z=2.0
半精車 單邊余量Z=0.4
精車 單邊余量Z=0.1
磨 單邊余量Z=0.1
4. Φ49.7外圓面的加工余量
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.0mm,鍛件尺寸公差為CT8級(jí)，加工余量為MA-E級(jí)。，表面粗糙度6.3，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-6知，一步車削即可滿足其精度要求。
5. Φ50m6外圓面的加工余量
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.5mm,鍛件尺寸公差為CT6級(jí)，加工余量為MA-E級(jí)。，表面粗糙度1.6，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-6知，需經(jīng)過(guò)粗車——半精車——精車方可滿足其精度要求。
粗車 單邊余量Z=2.0
半精車 單邊余量Z=0.4
精車 單邊余量Z=0.1
6. Φ69.5外圓面的加工余量
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.0mm,鍛件尺寸公差為CT8級(jí)，加工余量為MA-E級(jí)。，表面粗糙度6.3，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-6知，一步車削即可滿足其精度要求。
7. Φ116h6外圓面的加工余量
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.5mm,鍛件尺寸公差為CT8級(jí)，加工余量為MA-E級(jí)。，表面粗糙度1.6，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-6知，需經(jīng)過(guò)粗車——半精車——精車——磨方可滿足其精度要求。
粗車 單邊余量Z=2.0
半精車 單邊余量Z=0.4
精車 單邊余量Z=0.1
8. Φ67外圓面的加工余量
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.0mm,鍛件尺寸公差為CT8級(jí)，加工余量為MA-E級(jí)。，表面粗糙度12.5，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-6知，一步車削即可滿足其精度要求。
9. Φ60f6外圓面的加工余量
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.6mm,鍛件尺寸公差為CT8級(jí)，加工余量為MA-E級(jí)。，表面粗糙度0.32，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-6知，需經(jīng)過(guò)粗車——半精車——精車——磨方可滿足其精度要求。
粗車 單邊余量Z=2.0
半精車 單邊余量Z=0.4
精車 單邊余量Z=0.1
磨 單邊余量Z=0.1
10. Φ50m6外圓面的加工余量
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.5mm,鍛件尺寸公差為CT8級(jí)，加工余量為MA-E級(jí)。，表面粗糙度1.6，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-6知，需經(jīng)過(guò)粗車——半精車——精車——磨方可滿足其精度要求。
粗車 單邊余量Z=2.0
半精車 單邊余量Z=0.4
精車 單邊余量Z=0.1
10. Φ42h8外圓面的加工余量
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.6mm,鍛件尺寸公差為CT8級(jí)，加工余量為MA-E級(jí)。，表面粗糙度0.32，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-6知，需經(jīng)過(guò)粗車——半精車——精車——磨方可滿足其精度要求。
粗車 單邊余量Z=2.0
半精車 單邊余量Z=0.4
精車 單邊余量Z=0.1
磨 單邊余量Z=0.1
11. Φ35h6外圓面的加工余量
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.5mm,鍛件尺寸公差為CT8級(jí)，加工余量為MA-E級(jí)。，表面粗糙度1.6，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-6知，需經(jīng)過(guò)粗車——半精車——精車——磨方可滿足其精度要求。
粗車 單邊余量Z=2.0
半精車 單邊余量Z=0.4
精車 單邊余量Z=0.1
12. Φ32外圓面的加工余量
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.0mm,鍛件尺寸公差為CT8級(jí)，加工余量為MA-E級(jí)。，表面粗糙度12.5，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-6知，一步車削即可滿足其精度要求。
13. Φ25h9外圓面的加工余量
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.0mm,鍛件尺寸公差為CT8級(jí)，加工余量為MA-E級(jí)。，表面粗糙度6.3，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-6知，一步車削即可滿足其精度要求。
14. Φ20外圓面的加工余量
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.0mm,鍛件尺寸公差為CT8級(jí)，加工余量為MA-E級(jí)。，表面粗糙度6.3，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-6知，一步車削即可滿足其精度要求。
15. 839鍵槽的加工余量
因尺寸不大，故采用實(shí)心鍛造。表面粗糙度Ra6.3，一步銑削即可滿足其精度要求。
16. 840鍵槽的加工余量
因尺寸不大，故采用實(shí)心鍛造。表面粗糙度Ra6.3，一步銑削即可滿足其精度要求。
17. 625鍵槽的加工余量
因尺寸不大，故采用實(shí)心鍛造。表面粗糙度Ra6.3，一步銑削即可滿足其精度要求。
18. 外螺紋M351.5、M20，一步車削即可滿足其精度要求。
19．6-M8螺紋
因尺寸不大，采用實(shí)心鍛造，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.3-20知，先鉆6-M8螺紋的底孔Φ6.8，再用M8絲錐攻絲。
20．其他不加工表面，鍛造即可滿足其精度要求。
2．6定切削用量及基本工時(shí)
工序01：鍛造
工序02：調(diào)質(zhì)處理HB207-269
工序03：粗車Φ40H8端面；鉆中心孔；粗車Φ116h6左端所有外圓面和端面，包括Φ116h6外圓面和端面（Φ40H8端面除外）
工步一：粗車Φ40H8端面
1） 車削深度， ap=2.0mm。
2）機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》表3.5-12f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8，壽命T=180min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》表3.6-18，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,
則實(shí)際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,
實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》表4.3-2 ，Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=2.0mm，nc=475r/min，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(2.0+20)/（4750.16）min=0.289min=17.4s
工步二：鉆中心孔
工步三：粗車Φ116h6左端所有外圓面和端面，包括Φ116h6外圓面和端面（Φ40H8端面除外）
1） 車削深度， ap=2.0mm。
2）機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》表3.5-12f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8，壽命T=180min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》表3.6-18，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,
則實(shí)際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,
實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》表4.3-2 ，Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=2.0mm，nc=475r/min，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(2.0+12+19+25+15+23.5+8+46)/（4750.16）min=1.980min=118.8s
工序04：粗車Φ20端面：鉆中心孔；粗車Φ69.5右端所有外圓面和端面，包括Φ69.5端面（Φ20端面除外）
工步一：粗車Φ20端面
1） 車削深度， ap=2.0mm。
2）機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》表3.5-12f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8，壽命T=180min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》表3.6-18，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,
則實(shí)際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,
實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》表4.3-2 ，Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=2.0mm，nc=475r/min，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(2.0+10)/（4750.16）min=0.158min=9.5s
工步二：鉆中心孔
工步三：粗車Φ69.5右端所有外圓面和端面，包括Φ69.5端面（Φ20端面除外）
1） 車削深度， ap=2.0mm。
2）機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》表3.5-12f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8，壽命T=180min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》表3.6-18，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,
則實(shí)際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,
實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》表4.3-2 ，Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=2.0mm，nc=475r/min，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(2.0+27+13+136.5+35+29.5)/（4750.16）min=3.197min=191.8s
工序05：粗車彎曲部分Φ67、Φ60f6、Φ67外圓面及端面
1） 車削深度， ap=2.0mm。
2）機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》表3.5-12f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8，壽命T=180min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》表3.6-18，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,
則實(shí)際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,
實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》表4.3-2 ，Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=2.0mm，nc=475r/min，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(2.0+17+22+22)/（4750.16）min=0.829min=49.7s
工序06：半精車、精車彎曲部分左端Φ116h6、Φ50m6、Φ45h8外圓面
工步一：半精車彎曲部分左端Φ116h6、Φ50m6、Φ45h8外圓面
1） 車削深度， ap=0.4mm。
2）機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》表3.5-12f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8，壽命T=180min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》表3.6-18，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,
則實(shí)際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,
實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》表4.3-2 ，Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=0.4mm，nc=475r/min，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(0.4+12+25+8)/（4750.16）min=0.597min=35.8s
工步二：精車彎曲部分左端Φ116h6、Φ50m6、Φ45h8外圓面
1） 車削深度， ap=0.1mm。
2）機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》表3.5-12f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8，壽命T=180min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》表3.6-18，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,
則實(shí)際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,
實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》表4.3-2 ，Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=0.1mm，nc=475r/min，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(0.1+12+25+8)/（4750.16）min=0.593min=35.6s
工序07：半精車、精車彎曲部分右端Φ50m6、Φ42h8、Φ35h6外圓面；車外螺紋M351.5；車外螺紋M20
工步一：半精車彎曲部分右端Φ50m6、Φ42h8、Φ35h6外圓面
1） 車削深度， ap=0.4mm。
2）機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》表3.5-12f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8，壽命T=180min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》表3.6-18，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,
則實(shí)際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,
實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》表4.3-2 ，Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=0.4mm，nc=475r/min，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(0.4+27+13+110)/（4750.16）min=1.979min=118.7s
工步二：精車彎曲部分右端Φ50m6、Φ42h8、Φ35h6外圓面
1） 車削深度， ap=0.1mm。
2）機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》表3.5-12f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8，壽命T=180min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》表3.6-18，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,
則實(shí)際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,
實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》表4.3-2 ，Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=0.1mm，nc=475r/min，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(0.1+27+13+110)/（4750.16）min=1.975min=118.5s
工步三：車外螺紋M351.5
1） 車削深度， ap=1.5mm。
2）機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8，壽命T=180min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床
車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(1.5+21)/（4750.16）min=0.296min=17.8s
工步四：車外螺紋M20
1） 車削深度， ap=1.65mm。
2）機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8，壽命T=180min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床
車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=1.65mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3