資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 畢業(yè)設(shè)計用紙 摘 要 題目：溜板箱機(jī)械加工工藝規(guī)程及鏜孔夾具 摘要：溜板箱是將絲杠和光杠傳來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榱锇逑涞闹本€運(yùn)動并帶動刀架進(jìn)給，控制刀架運(yùn)動的接通、斷開和換向。當(dāng)機(jī)床過載時，能使刀架自動停止；還可以手動操縱刀架移動或?qū)崿F(xiàn)快速運(yùn)動等。固定在鞍座上，并懸掛在床身的前面。它包括齒輪、離合器及手動和自動進(jìn)給床鞍用的手柄。溜板箱上有一個小齒輪。而小齒輪又與床身前下面的齒條相嚙合，可用手轉(zhuǎn)動溜扳箱手輪，可使床鞍縱向移動。溜板箱包括自動進(jìn)給用的摩擦離合器和開合螺母,開合螺母?？吭诮z杠螺紋的上方，僅在車螺紋時使用。 Abstract：The apron is transmits the guide screw and the feed rod turns on lathe the transportation to turn becomes the apron the translation and the impetus tool rest enters gives, controls the tool rest movement to put through, the separation and the commutation. When the engine bed overloads, can cause the tool rest automatically to stop; Also may the hand operated tool rest move or the realization quick movement and so on. Fixes in the saddle place, and is hanging in lathe bed front. It including the gear, the coupling and manual and automatically enters the handle which uses for the bed saddle. Slides pulls in the box to have a pinion. But the pinion the under rack meshes with the lathe bed in front of, may use the hand starting or cranking to slide pulls the box handwheel, may cause the bed saddle longitudinal shift. The apron including automatically enters for the friction clutch and opens and closes the nut with,Opens and closes the nut to anchor in the guide screw thread place above, only when cutting thread uses. 目 錄 引言………………………………………………………………………1 第一章 零件的分析……………………………………………………2 1.1零件的作用……………………………………………………3 1.2毛坯選擇和零件工藝路線……………………………………4 1.3 零件工藝路線…………………………………………………5 第二章 具體的加工設(shè)計和過程………………………………………6 2.1 定位基準(zhǔn)的選擇…………………………………………………7 2.2 制定工藝路線……………………………………………………8 2.3選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具……………………………9 2.4加工程序及零件圖…………………………………………………10 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………11 外文翻譯…………………………………………………………………12 中文…………………………………………………………………13 英文……………………………………………………………………14 致謝………………………………………………………………………15 引言 1946年世界上誕生了第一臺電子計算機(jī)，標(biāo)志著人類創(chuàng)造了可代替腦力勞動的工具。它與人類在生產(chǎn)活動中創(chuàng)造的那些只是改善或減輕體力勞動的工具相比 有了飛躍，它為人類進(jìn)入信息社會奠定了基礎(chǔ)。 第一章、零件的分析 1.1、零件的作用 溜板箱是將絲和光杠傳來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榱锇逑涞闹本€運(yùn)動并帶動刀架進(jìn)給，控制刀架運(yùn)動的接通、斷開和換向。當(dāng)機(jī)床過載時，能使刀架自動停止；還可以手動操縱刀架移動或?qū)崿F(xiàn)快速運(yùn)動等。因此，溜板箱通常設(shè)有以下幾種機(jī)構(gòu)：接通絲杠傳動的開合螺母機(jī)構(gòu)。將光杠的運(yùn)動傳至縱向齒輪齒條和橫向進(jìn)給絲杠的傳動機(jī)構(gòu)，接通、斷開和轉(zhuǎn)換縱橫進(jìn)給的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，保證機(jī)床工作安全的過載保險裝置，絲杠、光杠互鎖機(jī)以及控制刀架縱、橫向機(jī)動進(jìn)給的操縱機(jī)構(gòu)。此外，有些機(jī)床的溜板箱中還具有改變縱、橫機(jī)動進(jìn)給運(yùn)動方向的換向機(jī)構(gòu)，以及快速空行程傳動機(jī)構(gòu)等。固定在鞍座上，并懸掛在床身的前面。它包括齒輪、離合器及手動和自動進(jìn)給床鞍用的手柄。溜扳箱上有一個小齒輪。而小齒輪又與床身前下面的齒條相嚙合，可用手轉(zhuǎn)動溜扳箱手輪，可使床鞍縱向移動。溜板箱包括自動進(jìn)給用的摩擦離合器和開合螺母,開合螺母?？吭诮z杠螺紋的上方，僅在車螺紋時使用。 1.2、毛坯選擇 毛坯選擇：由零件圖可知，其材料為HT200。該材料具有較高的強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性及減震性，適用于承受較大應(yīng)力、要求耐磨的零件。 而毛坯主要用到我們學(xué)過的知識所用的鑄造： 將熔融金屬澆注或壓射到鑄型腔中，待其凝固后得到具有一定形狀和性能的鑄件的方法。 鑄造成型方便且適應(yīng)性強(qiáng)。原材料大多來源廣泛，價格低廉，鑄造的形狀，尺寸與零件很接近可節(jié)省大量金屬的材料 所以我們選取了鑄造。又由題目已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為1000臺/年。其生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)。毛坯的鑄造方法選用砂型機(jī)器造型。機(jī)器造型：用機(jī)器全部完成操作的造型工序成為機(jī)器造型。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時效。 1.3、零件的工藝路線 工藝路線： 該零件的主要加工表面為 上下兩端面、左右兩端面、頂端面、底端面和A、B、C、D、E、F、G、H孔及各螺紋孔。 A、B、C、D、E、F、G和H孔的精度直接影響到溜板箱的功用，位置精度和形狀 精度應(yīng)嚴(yán)格要求，由以前的知識可知：它們的加工應(yīng)盡可能放在同一道工序中加 螺紋孔的位置精度和形狀精度也應(yīng)嚴(yán)格要求，它們直接影響溜板箱和機(jī)床的連接。從而影響溜板箱的功用。 由參考文獻(xiàn)（1），有關(guān)面和孔加工的經(jīng)濟(jì)精及機(jī)床能達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達(dá)到，零件的結(jié)構(gòu)工藝性是可行的。 參考文獻(xiàn)（1）表2.2-5，該種鑄件的尺寸公差等級CT為8~10級，加工余量等級MA為G級。故取CT為9級，MA為G級。 鑄件的分型面選擇通過C基準(zhǔn)孔，平行于M面和R面的面。澆冒口位置分別位于C基準(zhǔn)孔凸臺的兩側(cè)。 參考文獻(xiàn)（1）表2.2-4，用查表法確定個表面的總余量如下表所示 加工表面 基本尺寸（mm） 加工余量等級 加工余量數(shù)值（mm） 說明 上端面 410 G 5.0 雙側(cè)加工 下端面 410 G 5.0 雙側(cè)加工 143 G 3.0 雙側(cè)加工 213 G 4.0 雙側(cè)加工 105 G 3.0 雙側(cè)加工 95 G 2.5 雙側(cè)加工 14 G 2.5 雙側(cè)加工 82 G 3.0 雙側(cè)加工 86 G 2.5 單側(cè)加工 A孔 Φ32 H 3.0 孔降一級，雙側(cè)加工 B孔 Φ30 H 3.0 孔降一級，雙側(cè)加工 C孔 Φ47 H 3.0 孔降一級，雙側(cè)加工 E孔 Φ35 H 3.0 孔降一級，雙側(cè)加工 F孔 Φ50 H 3.0 孔降一級，雙側(cè)加工 G孔 Φ35 H 3.0 孔降一級，雙側(cè)加工 H孔 Φ42 H 3.0 孔降一級，雙側(cè)加工 A孔中心到N面的尺寸 99 G 3.0 單側(cè)加工 C孔中心到N面的尺寸 98.47 G 3.0 單側(cè)加工 B孔中心到N面的尺寸 161 G 4.5 單側(cè)加工 B孔中心到R面的尺寸 249 G 4.5 單側(cè)加工 E孔中心到N面的尺寸 60 G 3.0 單側(cè)加工 E孔中心到R面的尺寸 143 G 3.5 單側(cè)加工 參考文獻(xiàn)（1）表2.2-1，可得鑄件主要尺寸的公差，如下表所示。（mm） 主要面尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT 上端面的輪廓尺寸 410 10 420 3.6 下端面的輪廓尺寸 410 10 420 3.6 143 6.0 149 2.5 213 8.0 221 2.8 105 3.0 111 2.5 95 2.5+3 100.5 2.5 14 2.5+5 21.5 1.7 82 2.5+3 87.5 2.2 86 2.5 83.5 2.2 A孔 Φ32 6.0 Φ26 1.8 B孔 Φ30 6.0 Φ24 1.7 C孔 Φ47 6.0 Φ41 2.0 E孔 Φ35 6.0 Φ29 1.8 F孔 Φ50 6.0 Φ44 2.0 G孔 Φ35 6.0 Φ29 1.8 H孔 Φ42 6.0 Φ36 1.8 A孔中心到N面的尺寸 99 3.0 102 2.2 C孔中心到N面的尺寸 98.47 3.0 101.5 2.5 B孔中心到N面的尺寸 161 4.5 165.5 2.8 B孔中心到R面的尺寸 249 4.5 253.5 3.2 E孔中心到N面的尺寸 60 3.0 63 2.0 E孔中心到R面的尺寸 143 3.5 146.5 2.5 第二章、 具體加工設(shè)計和過程 2.1、定位基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇：溜板箱的各加工過的表面既是裝配基準(zhǔn)，又是設(shè)計基準(zhǔn)，用它們作精基準(zhǔn)，能使加工遵循“基準(zhǔn)重合”的原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。 這樣它的面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單、可靠、操作方便。 粗基準(zhǔn)的選擇：考慮到以下幾點要求，選擇箱體零件的重要孔的毛坯空與箱體內(nèi)壁做粗基準(zhǔn)：第一，在保證各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工 余量盡量均勻；第二，裝入箱體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)零件與箱體有足夠的間隙；此外，還應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。 2.2、制訂工藝路線 根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，確定各表面的加工方法如下： 上下兩端面：粗銑—精銑—磨; 其余各加工面：粗銑—精銑; A、B、C、E、F、G和H孔：粗鏜—半精鏜—精鏜； 7級到9級精度的未鑄出孔：鉆—擴(kuò)—粗鉸—精鉸； 螺紋孔：鉆孔—鉸—攻螺紋。 A、B、C、E、F、G和H孔的位置要求較高，它們的加工宜采用工序集中的原則，即分別在一次裝夾下將孔同時加工出來，以保證其位置精度。 根據(jù)先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原則， 加工階段粗、精分開。將各面的加工和孔的粗加工放在前面，精加工放在后面。 初步擬訂加工工藝路線如下： 工序號 工序內(nèi)容 鑄造 時效 涂漆 10 粗銑Q面 20 粗銑O面 30 粗銑M、R面 40 粗銑N面 50 粗銑K、L面 60 粗銑I面 70 粗銑S面 80 粗銑與S面成60°的面 90 精銑Q面 100 精銑O面 110 精銑M、R面 120 精銑N面 130 精銑K、L面 140 精銑I面 150 精銑S面 160 精銑與S面成60°的面 170 粗鏜A、B、C、E和F孔 180 粗鏜G和H孔 190 鉆擴(kuò)鉸Φ20mm的D孔 200 半精鏜A、B、C、E和F孔 210 半精鏜G和H孔 220 精鏜A、B、C、E和F孔 230 精鏜G和H孔 240 精鉸Φ20mm的D孔 250 N面：鉆4-M4螺紋底孔，孔深12mm，鉆17-M4螺紋底孔，鉆Φ3.3孔，鉆 M12的螺紋底孔。 攻螺紋4-M4-9H,17-M4-7H,M12-7H 260 O面：鉆2-Φ8的孔，鉆4-M10螺紋底孔，孔深35mm。 攻螺紋4-M10-7H 270 鉆3-M6螺紋底孔，孔深20，鉆2-M8螺紋底孔。 攻螺紋3-M6-7H,2-M8-7H。 280 Q面：鉆9-M6螺紋底孔。 攻螺紋9-M6-7H。 290 鉆2-M6螺紋底孔，孔深12，鉆4-M6螺紋底孔。 攻螺紋2-M6-7H,4-M6-7H 300 U-U:鉆Φ6.5孔，深52mm。 310 I:鉆M6螺紋底孔，孔深13mm。 攻螺紋，深9mm 320 清洗，去毛刺 330 檢驗 340 入庫 上述方案遵循了工藝路線擬定的一般原則，我考慮的是先將面加工好，以它來定位，加工各孔，本來我考慮的是先將面和主要孔的粗加工完成之后，再進(jìn)行面和孔的精加工，但是考慮到，孔的位置精度更加準(zhǔn)確，我就將面先加工好，在以這些面來定位加工孔，這樣孔的精度就更好，夾具的設(shè)計也是由加工好的面來定位工件。螺紋孔和一些次要孔的加工就放在后面，這樣它們的位置精度也更加準(zhǔn)確了。這些孔和螺紋的加工和定位是由專用夾具來定位的。攻螺紋和鉆螺紋孔分開來加工是考慮到，工作地的變換，攻螺紋不需要用夾具了。 但是由于原來零件圖沒有注明這些面,所以應(yīng)不要這些字母表示,而應(yīng)該用一些語言來表示這些面,因為這是中批生產(chǎn),工序可以劃分細(xì)一點,也可以劃分粗一點,但是考 慮到實際生產(chǎn)中的需要,把能合在一起的應(yīng)該放在一起,這樣可以減少工作的重復(fù)操作,提高生產(chǎn)的效率,工序也減少了.修改后的工藝如下所示: 工序號 工序內(nèi)容 鑄造 時效 涂漆 10 粗、精銑大端面 20 粗、精銑上端面 30 粗、精銑下端面 40 粗、精銑左右端面 50 粗、精銑A、C兩孔所在面 60 粗、精銑燕尾槽 70 磨上、下兩端面 80 粗鏜、半精鏜、精鏜A、B、C、E、F孔 90 鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸D孔 100 粗鏜、半精鏜、精鏜G、H孔 110 大端面：鉆4-M4螺紋底孔，孔深12mm，鉆17-M4螺紋底孔，鉆Φ3.3孔，鉆M12的螺紋底孔。 攻螺紋4-M4-9H,17-M4-7H,M12-7H 120 下端面：鉆2-Φ8的孔，鉆4-M10螺紋底孔，孔深35mm。 攻螺紋4-M10-7H 130 頂端面：鉆3-M6螺紋底孔，孔深20，鉆2-M8螺紋底孔。 攻螺紋3-M6-7H,2-M8-7H 140 Q面：鉆9-M6螺紋底孔，攻螺紋9-M6-7H。 150 左端面：鉆2-M6螺紋底孔，孔深12，鉆4-M6螺紋底孔。 攻螺紋2-M6-7H,4-M6-7H 160 U-U:鉆Φ6.5孔，深52mm。 170 I:鉆M6螺紋底孔，孔深13mm，攻螺紋，深9mm 180 清洗，去毛刺 190 檢驗 200 入庫 2.3、選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具 由于生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)。其生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床加專用家具為主，輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由工人完成。 粗、精銑A、C孔所在的面：考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，采用立銑，選擇X52K立式銑床。選擇刀具直徑D為Φ200mm的面銑刀、專用夾具和游標(biāo)卡尺。 粗、精銑左右兩端面，由于定位基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換，宜采用臥銑，選擇X62W臥式銑床。選擇刀具直徑D為Φ200mm的面銑刀、專用夾具和游標(biāo)卡尺。 粗、精銑頂端面?？紤]到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，采用立銑，選擇X52K立式銑床。選擇刀具直徑D為Φ100mm的面銑刀、專用夾具和游標(biāo)卡尺。 粗、精銑頂端面的其余面?？紤]到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，采用立銑，選擇X52K立式銑床。選擇刀具直徑D為Φ50mm的面銑刀、專用夾具和游標(biāo)卡尺。 粗、精銑燕尾槽：由于它的加工的面積比較少，位置精度要求比較高，宜采用立式銑床X52K，刀具直徑D為Φ40mm的圓柱形銑刀、專用夾具和游標(biāo)卡尺。 鏜A、B、C、E、F、G、H孔宜采用臥式雙面組合鏜床，選擇功率為1.5KW的1TA20的鏜削頭，選擇鏜通孔的鏜刀、專用夾具、游標(biāo)卡尺。 磨上下兩端面用M1450A的磨床，工件的加工長度都考慮到了。 未鑄造出來的孔選擇搖臂鉆床Z3025，刀具選擇鉆頭、鉸刀，專用夾具，游標(biāo)卡尺，塞規(guī)。 螺紋底孔的加工，先鉆孔用搖臂鉆床Z3025，刀具用錐柄復(fù)合麻花鉆及錐柄機(jī)用鉸刀。采用專用夾具。選擇游標(biāo)卡尺和塞規(guī)檢查孔徑。 螺紋攻絲選用折臂式攻絲機(jī)，采用機(jī)用絲錐，絲錐夾頭，專用夾具和螺紋塞規(guī)。 2.3、溜板箱前端面鏜孔程序與圖紙 數(shù)控編程就是把被加工的零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數(shù)、機(jī)床的運(yùn)動以及到位的位移等內(nèi)容，按照數(shù)控機(jī)床的編程格式和能識別的語言記錄在程序單上的全過程。加工程序的編制是數(shù)控機(jī)床使用中最重要的環(huán)節(jié)，因為程序的好壞直接影響到數(shù)控機(jī)床的正確使用和數(shù)控加工特點的發(fā)揮。在實際工作中，編程人員應(yīng)該不斷積累編程經(jīng)驗和編程技巧，提高編程效率。 數(shù)控編程分為手工編程和自動編程。手工編程不需要專門的編程設(shè)備，只要有合格的編程人員就可以完成。但是，它在客觀上要求編程人員熟悉工藝，了解機(jī)床，掌握編程知識，所以效率較低，尤其對于輪廓復(fù)雜的工件，計算相當(dāng)困難，因此手工編程所取代。自動編程時，程序的編制大部分或全過程是計算機(jī)完成的，它效率高，并且正確性好。 指令說明： 主要指令G85 固定循環(huán)通用參數(shù)： FFR 進(jìn)給速度 RFF退回進(jìn)給速度 刀具卡片 序號 刀具編號 刀 具 規(guī) 格 名 稱 數(shù)量 加 工 表 面 備注 1 T1 Ф8的鏜刀 1 2 T2 Ф40的鏜刀 1 3 T3 Ф25鏜刀刀 1 4 T4 Ф20鏜刀 1 編制 喬真 01111 G54 G90 G21 G17 G49 M3 S1000 G43 G0 Z20 H1 G1 Z5 F100 G0 X-153 Y310 M8 G85 X-153 Y310 Z-25 R5 F50 G91 X-233 X-313 X-363 X-393 Y255 X-313 X-233 X-183 X-153 X-133 Y175 X-498 Y135 X-462 Y165 X-402 X-342 X-301 X-241 X-181 X-133 Y95 X-462 X-426 Y167 X-432 X-357 X-252 X-147 Y97 X-177 X-252 X-357 X-426 G49 G0 Z200 M9 MO M6 T2 G49 G0 Z20 H2 M3 S1000 M8 G0 X-469 Y277 Z5 G85 X-469 Y277 Z-25 R5 F50 X-167 Y240 G49 G0 Z200 M9 M0 M6 T3 G43 G0 Z20 H3 M8 GO X-557 Y145 G85 X-557 Y145 Z-25 R5 F50 G49 G0 Z200 M9 M0 M6 T4 G43 G0 Z20 H4 G0 X-577 Y214 M8 G85 X-557 Y214 Z-25 R5 F50 X-100 X-449 Y192 X-165 G49 G0 Z200 M9 M30 參 考 文 獻(xiàn) 1.李益民主編 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993 2.王紹俊主編 機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 1987 3.李洪主編 機(jī)械加工工藝手冊 北京：北京出版社， 1990 4.揚(yáng)黎明 機(jī)床夾具設(shè)計手冊 北京：國防工業(yè)出版社，1996 致謝 經(jīng)過近半年的實踐學(xué)習(xí)，我在這這半年的時間把我的實習(xí)報告給搞好了，這中間離不開實習(xí)單位給我這個學(xué)習(xí)的機(jī)會和學(xué)校老師的輔導(dǎo)還有我們小組成員給予我的幫助。 總的來說在實習(xí)的半年中間，使我的專業(yè)知識和對社會認(rèn)識有了很大提高。感謝所有給予我?guī)椭娜恕? 在做畢業(yè)設(shè)計的時候，由于自己的能力有限，在做畢業(yè)設(shè)計的時候，有好多不足和缺點，感謝原實習(xí)單位給與我的所有幫助。 共 19 頁 第 19 頁 夾具夾緊力的優(yōu)化及對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，美國研究所 由于夾緊和加工，在工件和夾具的接觸部位會產(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)可通過最小化夾具設(shè)計優(yōu)化，夾緊力是一個重要的設(shè)計變量，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)化對工件定位精度的影響通過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關(guān)鍵因素。要實現(xiàn)夾具的這些功能，需將工件定位到一個合適的基準(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程中產(chǎn)生的移動。然而，過度的夾緊力可誘導(dǎo)工件產(chǎn)生更大的彈性變形 ，這會影響它的位置精度，并反過來影響零件質(zhì)量。所以有必要確定最佳夾緊力，來減小由于彈性變形對工件的定位誤差，同時滿足加工的要求。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算成本。同時，多數(shù)的有限元基礎(chǔ)研究人員一直重點關(guān)注的夾具布局優(yōu)化和夾緊力的優(yōu)化還沒有得到充分討論，也有少數(shù)的研究人員通過對剛性模型[9-11]對夾緊力進(jìn)行了優(yōu)化，剛型模型幾乎被近似為一個規(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，總的問題是制定一個線性規(guī)劃，其目的是盡量減少在每個定位點調(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，因為它較法線接觸力相對較小，由于這種方法是基于剛體假設(shè)，獨特的三維夾具可以處理超過6個自由度的裝夾，復(fù)和倪[14]也提出迭代搜索方法，通過假設(shè)已知摩擦力的方向來推導(dǎo)計算最小夾緊力，該剛體分析的主要限制因素是當(dāng)出現(xiàn)六個以上的接觸力是使其靜力不確定，因此，這種方法無法確定工件移位的唯一性。 這種限制可以通過計算夾具——工件系統(tǒng)[15]的彈性來克服，對于一個相對嚴(yán)格的工件，該夾具在機(jī)械加工工件的位置會受夾具點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設(shè)計參數(shù)的影響[17]。桂 [18] 等 通過工件的夾緊力的優(yōu)化定位精度彈性接觸模型對報告做了改善，然而，他們沒有處理計算夾具與工件的接觸剛度的方法，此外，其算法的應(yīng)用沒有討論機(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)及其對工件精度影響的夾緊力的優(yōu)化并沒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，這個問題被作為多目標(biāo)約束優(yōu)化問題提出和解決。通過兩個例子分析工件夾緊力的優(yōu)化對定位精度的影響，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程中保持不變，這個假設(shè)是有效的，在對液壓或氣動夾具使用。在實際中，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 18 頁 共 15 頁 圖1 彈簧夾具—— 工件接觸模型。 表示在第i個 接觸處的坐標(biāo)系 （j=x，y，z）是對應(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 集中遵守一個球形尖端定位，夾具和工件的接觸并不是線性的，因為接觸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)一個球體彈性半空間的問題。對于這個問題， 是法線的變形，在[文獻(xiàn)23 第93頁]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] （3） 其中、 分別是工件和夾具剪切模量 一個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)動過程中，局部的夾緊和加工負(fù)荷引起的彈性變形，同時保持在準(zhǔn)靜態(tài)加工過程中夾具——工件系統(tǒng)平衡，工件的位移減少，從而減少定位誤差。實現(xiàn)這個目標(biāo)是通過制定一個多目標(biāo)約束優(yōu)化問題的問題，如下描述。 2.1 目標(biāo)函數(shù)配方 工件旋轉(zhuǎn)，由于部隊輪換往往是相當(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，和三個正交組件（見圖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)計算如下： （6） 其中表示一個向量二級標(biāo)準(zhǔn)。 但是作用在工件的夾緊力會影響定位誤差。當(dāng)多個夾緊力作用于工件，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個夾緊點夾緊力在、和方向上的向量角度（i=1、2、3...,C）。 在這個文件中，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，接觸的摩擦力相對較小，并在進(jìn)行分析時忽略了加緊力對工件的定位誤差的影響。意指正常接觸剛度比，是通過（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算得出（見圖3），工件剛體運(yùn)動，歸于夾緊行動現(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盡量減少產(chǎn)生的夾緊力向量 范數(shù)。因此，第一個目標(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，對接觸問題和產(chǎn)生的“真正”剛體位移，而且工件保持在靜態(tài)平衡，通過夾緊力的隨時調(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，是遵守對角矩陣的， 和是所有接觸力的載體。 如圖3 加權(quán)系數(shù)計算確定的基礎(chǔ) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（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接觸處的靜摩擦力約束。庫侖摩擦力的法律規(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，在一個法線的接觸壓力不能超過壓工件材料的屈服強(qiáng)度（）。這個約束可寫為： （i=1，2，…,L+C） (14) 如果是在第i個工件——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)化問題可以通過求解約束[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)換成一個約束對。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。對為主要目標(biāo)的選擇，確保選中一套獨特可行的夾緊力，因此，工件——夾具系統(tǒng)驅(qū)動到一個穩(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，要確定一個合適的。在定位和夾緊點的接觸力的計算只考慮第一個目標(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“真正的”可行的解決彈性力學(xué)問題辦法，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)，通過計算并作為初始值與比較，因此，夾緊力式（15）的優(yōu)化問題可改寫為: 最小化 （16） 由： (11)–(14) 得。 類似的算法尋找一個方程根的二分法來確定最低的上的約束, 通過盡可能降低上限，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． 加工過程中的夾緊力的優(yōu)化及測定 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刀具軌跡 ，用保守的辦法來解決下面將被討論的問題，考慮一個有限的數(shù)目（例如m）沿相應(yīng)的刀具路徑設(shè)置的產(chǎn)生m個最佳夾緊力，選擇記為， ， …,在每個采樣點，考慮以下四個最壞加工負(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分別代替對應(yīng)的和另外兩個正交切削分力，而且有： 雖然4個最壞情況加工負(fù)荷向量不會在工件加工的同一時刻出現(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，在這項工作中，四個載體負(fù)載適用于同一位置，（但不是同時）對工件進(jìn)行的采樣 ，夾緊力的優(yōu)化算法圖4，對應(yīng)于每個采樣點計算最佳的夾緊力。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情況下的加工負(fù)荷載體，(C=1，2，…C)是每個相應(yīng)的夾具在第i個樣本點和第j負(fù)荷情況下力的大小。是計算每個負(fù)載點之后的結(jié)果，一套簡單的“最佳”夾緊力必須從所有的樣本點和裝載條件里發(fā)現(xiàn)，并在所有的最佳夾緊力中選擇。這是通過在所有負(fù)載情況和采樣點排序，并選擇夾緊點的最高值的最佳的夾緊力，見于式 （20）： （k=1，2，…，C） （20） 只要這些具備，就得到一套優(yōu)化的夾緊力，驗證這些力，以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡。否則，會出現(xiàn)更多采樣點和重復(fù)上述程序。在這種方式中，可為整個刀具路徑確定“最佳”夾緊力 ，圖5總結(jié)了剛才所描述的算法。請注意，雖然這種方法是保守的，它提供了一個確定的夾緊力，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價夾緊力的算法對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)動的定義是由它在、和方向上的移位和自轉(zhuǎn)（見圖2）， 如前所述，工件剛體位移產(chǎn)生于在每個夾緊處的局部變形，假設(shè)為相對于工件的質(zhì)量中心的第i個位置矢量定位點，坐標(biāo)變換定理可以用來表達(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)系和是一個旋轉(zhuǎn)矩陣確定工件相對于全球的坐標(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有拉力的可能。因此，在第i裝夾點接觸力可能與的關(guān)系如下： （24） 其中是在第i個接觸點由于夾緊和加工負(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個接觸剛度矩陣，是單位向量. 在這項研究中假定液壓/氣動夾具，根據(jù)對外加工負(fù)荷，故在法線方向的夾緊力的強(qiáng)度保持不變，因此，必須對方程（24）的夾緊點進(jìn)行修改為： （25） 其中是在第i個夾緊點的夾緊力，讓表示一個對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，q可通過求解式（26）得到。工件的定位誤差向量， （見圖6）， 現(xiàn)在可以計算如下： （27） 其中是考慮工件中心加工點的位置向量，且 6．模擬工作 較早前提出的算法是用來確定最佳夾緊力及其對兩例工件精度的影響例如： 1．適用于工件單點力。 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系數(shù)為0.25。使用伊利諾伊大學(xué)開發(fā)EMSIM程序[參考文獻(xiàn)26] 對加工瞬時銑削力條件進(jìn)行了計算，如表2給出例（1），應(yīng)用工件在點（109.2毫米，25.4毫米，34.3毫米）瞬時加工力，圖4中表3和表4列出了初級夾緊力和最佳夾緊力的算法 。該算法如圖5所示 ，一個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（127.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）四種情況下加工負(fù)荷載體， （見圖8）。模擬計算銑削力數(shù)據(jù)在表5中給出。 圖8最終銑削過程模擬例如2。 表6中5個坐標(biāo)列出了為模擬抽樣調(diào)查點。最佳夾緊力是用前面討論過的排序算法計算每個采樣點和負(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 對于固定夾緊裝置在圖示例假設(shè)（見圖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，加工點減少錯誤從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，因為從最初通過互補(bǔ)勢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)載一個序列。最佳的夾緊力，，對應(yīng)列表6每個樣本點，隨著最后的最佳夾緊力，在每個采樣點的加權(quán)范數(shù)和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖10，在每個采樣點的加權(quán)范數(shù)的，，和繪制。 結(jié)果表明，由于每個組成部分是各相應(yīng)的最大夾緊力，它具有最高的加權(quán)范數(shù)。如圖10所示，如果在每個夾緊點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，制定一個雙目標(biāo)約束優(yōu)化問題，使用-約束的方法解決。該算法通過兩個模擬表明，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： 1、J. 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