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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯 系 別： 機(jī)電信息系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 外文出處： 機(jī)器人和計(jì)算機(jī)集成制造 21（2005）368-378 附 件： 1. 原文； 2. 譯文 2013年3月 夾具定位規(guī)劃中完整性評(píng)估和修訂 CAM實(shí)驗(yàn)室，機(jī)械工程學(xué)系，伍斯特理工學(xué)院研究院，100路，伍斯特，碩士01609，美國(guó) 2004年9月14日收稿;2004年11月9日修訂;2004年11月10日發(fā)表 摘 要 幾何約束是夾具設(shè)計(jì)中最重要的考慮因素之一。確定位置的解析擬訂已發(fā)達(dá)。然而，如何分析和修改在實(shí)際夾具設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程中的一個(gè)非確定性的定位計(jì)劃尚未深入研究。在本文中，提出了一種方法來(lái)描述在限制約束下的重點(diǎn)夾具系統(tǒng)的幾何約束狀態(tài)。一種限制約束下?tīng)顟B(tài)，如果它存在，可以識(shí)別給定定位計(jì)劃?？梢宰詣?dòng)識(shí)別工件的所有限制約束下約束狀態(tài)的提案。這有助于改善逆差定位計(jì)劃，并為修訂提供指引，以最終實(shí)現(xiàn)確定性的定位。 關(guān)鍵詞：夾具設(shè)計(jì);幾何約束;確定性定位;限制約束;過(guò)約束 1.介紹 夾具是用于制造工業(yè)進(jìn)行工件牢固定位的一種機(jī)制。在零件加工過(guò)程中規(guī)劃一個(gè)關(guān)鍵的第一步，夾具設(shè)計(jì)需要，以確保定位精度和三維工件的精度。 3-2-1原則，在一般情況下，是最廣泛使用的指導(dǎo)原則發(fā)展的位置計(jì)劃。 V型塊和銷孔定位原則也常用。 一個(gè)加工夾具定位方案必須滿足一些要求。最基本的要求是，必須提供工件確定的位置。這種觀點(diǎn)指出，定位計(jì)劃生產(chǎn)的確定位置，工件不能移動(dòng)，而至少有一個(gè)定位不會(huì)失去聯(lián)系。這一直是夾具設(shè)計(jì)的最根本的準(zhǔn)則之一，許多研究人員關(guān)于幾何約束狀態(tài)的研究表明，工件在任何定位計(jì)劃分為以下三個(gè)類別： 1、良好的約束（確定性）：工件在一個(gè)獨(dú)特的位置進(jìn)行配合，工件表面與6個(gè)定位器取得聯(lián)系。 2、限制約束：不完全約束工件的自由度。 3、過(guò)約束：工件自由度超過(guò)6定位的制約。 在1985年,淺田[1]提出了滿秩為準(zhǔn)則雅可比矩陣的約束方程,基于分析形成了調(diào)研后,確定定位。周等[2]在1989年制定了在確定性定位問(wèn)題上使用螺旋理論。結(jié)果表明,定位矩陣的定位需要壓力滿秩達(dá)到確定的位置。該方法的確定通過(guò)無(wú)數(shù)的研究。王等[3]考慮定位工件的接觸的影響，而采用點(diǎn)接觸面積。他們介紹了接觸矩陣，并指出，兩個(gè)接觸的機(jī)構(gòu)不應(yīng)該有平等的，但在接觸點(diǎn)曲率相反?？柹璠4]認(rèn)為，可能沒(méi)有足夠的應(yīng)用，如一些不是非棱柱的表面或相對(duì)誤差近似的非小線性。他提出一個(gè)二階泰勒展開(kāi)，其中也考慮到定位誤差相互作用。馬林和費(fèi)雷拉[5]應(yīng)用周對(duì)3-2-1的位置擬訂，制定若干按照規(guī)則的規(guī)劃。盡管眾多的位置上的確定分析研究很少注意非確定性分析的位置。 在淺田的擬定方案中,他們假設(shè)工件夾具元件和點(diǎn)之間的聯(lián)絡(luò)無(wú)阻力。理想的位置q*,而應(yīng)放置工件表面和分片，可微函數(shù)是gi(見(jiàn)圖1)。 表面函數(shù)定義為:gi(q*)=0是確定的,應(yīng)該有一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的解決方案為下列所有定位方程組。 gi(q)=0,i=1,2,...,n (1) 其中n是定位器的位置與方向,代表了工件的定位和方向。 只有考慮到目標(biāo)位置q*附近在處: 淺田表明 (2) hi是幾何函數(shù)的雅可比矩陣，矩陣式所示（3）。確定定位 如果雅可比矩陣滿秩，可滿足要求。 (2)只有q=q*一個(gè)解決辦法 (3) 在1個(gè)3-2-1定位計(jì)劃中，一個(gè)約束方程的雅可比矩陣的滿秩的約束狀態(tài)如表1所示。如果定位是小于6，工件是限制約束的，即存在至少有一個(gè)工件自由定位議案不受限制的。如果矩陣滿秩，但定位大于6定位，工件是過(guò)約束，這表明存在至少一個(gè)定位等;而幾何約束工件被刪除不影響的狀態(tài)。找出一個(gè)模型除了3-2-1,可以建立基準(zhǔn)框架提取等效的定位點(diǎn)。胡等[6]已經(jīng)發(fā)展出一種系統(tǒng)的方法,對(duì)這個(gè)用途。因此,這則能適用于所有的定位方案。 圖1 .夾具系統(tǒng)模型。 表1 等級(jí) 數(shù)量的定位 地位 <6 - 在受限 =6 =6 約束 =6 >6 過(guò)分約束 康等[7]遵循這些方法和他們實(shí)施制定的幾何約束分析模塊其自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的核查制度。他們的CAFDV系統(tǒng)可以計(jì)算出雅可比矩陣和它的排名來(lái)確定定位的完整性。它也可以分析工件的位移和靈敏度定位錯(cuò)誤。熊等人[8]提出的等級(jí)檢查方法的定位矩陣WL(見(jiàn)附件)。他們還介紹了左/右邊的定位矩陣廣義逆理論,分析了工件的幾何誤差。結(jié)果表明,定位及發(fā)展方向誤差ΔX和位置誤差Δr的工件定位相關(guān)如下: 在受限:ΔX=WLΔr, (4) 約束:ΔX=(WTLWL)-1WLTΔr, (5) 過(guò)分約束:ΔX=WLT(WTLWL)-1Δr+(I6*6-WLT(WTLWL)-1WL)λ, (6) λ是任意一個(gè)向量。 他們還介紹了從這些矩陣的幾個(gè)指標(biāo)，評(píng)價(jià)定位配置，其次是通過(guò)約束非線性規(guī)劃的優(yōu)化。然而，他們的研究分析，不涉及非確定性定位的修訂。目前，還沒(méi)有就如何處理與提供確定的位置的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究。 2.定位完整性評(píng)價(jià) 如果不確定性的位置達(dá)到夾具系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)師知道約束狀態(tài)是什么，以如何改善設(shè)計(jì)是非常重要的條件。如果夾具系統(tǒng)是過(guò)度約束，是理想定位需要的不必要的信息。而下約束時(shí)，所有有關(guān)知識(shí)約束工件的議案，可以引導(dǎo)設(shè)計(jì)師選擇額外的定位或使得修改定位計(jì)劃更有效。的總體戰(zhàn)略定位計(jì)劃表征幾何約束的狀態(tài)描述圖 2。 在本文中,定位矩陣秩的幾何約束的施加評(píng)價(jià)狀態(tài)(見(jiàn)附件為獲得的定位矩陣)。確定需要六個(gè)定位器定位提供矩陣的滿秩定位WL: 如圖3所示,在給定的定位器數(shù)量n,定位法向量[ai,bi,ci]和定位的位置[xi,yi,zi] 每一個(gè)定位器,i=1,2,.....,n,n*6定位矩陣可以確定如下: （7） 當(dāng)?shù)燃?jí)（WL）=6，n=6時(shí)，是工件良好約束。 當(dāng)?shù)燃?jí)（WL）=6，n>6時(shí);是工件過(guò)約束。 這意味著（n-6）有不必要的定位在定位方案上。工件將不存在限制（n-6）定位器。這種狀態(tài)的數(shù)學(xué)表示方法,那就是（n-6）在定位向量矩陣,可表示為線性組合的其他六行向量。 圖2 幾何約束狀態(tài)描述 圖3一個(gè)簡(jiǎn)化的定位方案。 定位方案，提供了確定性的位置。發(fā)達(dá)國(guó)家的算法使用下列方法確定不必要的定位： 1、找到所有的（n-6）組合定位的。 2、為每個(gè)組合,從（n-6）定位器確定定位方案。 3、重新計(jì)算矩陣秩的定位為左六個(gè)定位器。 4、如果等級(jí)不變,被刪除的(n-6)定位器是負(fù)責(zé)過(guò)約束狀態(tài)。 這種方法可能會(huì)產(chǎn)生多種解決方案，并要求設(shè)計(jì)師來(lái)決定哪一套不必要的定位應(yīng)該被刪除以最佳定位性能。 當(dāng)?shù)燃?jí)（WL）<6,工件的限制約束。 3。算法的開(kāi)發(fā)和實(shí)施 在這里待開(kāi)發(fā)的算法，將致力于提供信息的不受限運(yùn)動(dòng)工件在不足的約束狀態(tài)。假設(shè)有n個(gè)定位器之間的關(guān)系的工件的位置/定向誤差和定位誤差可以表示為如下 其中，DX; DY，DZ，AX，AY，AZ沿X，Y，Z軸和X，Y，Z軸的旋轉(zhuǎn)，分別是位移。直接還原鐵 第i個(gè)定位器的幾何誤差。 WIJ的定義是正確的廣義逆的定位矩陣WR?WTL eWLWTL 為了找出所有未受限運(yùn)動(dòng)的工件，V =dxi ; dyi ; dzi; daxi; dayi; dazi介紹了V DX = 0. 由于 rank（△X）＜6必須存在有非零V滿足式，每個(gè)非零的解決方案的V代表一個(gè)無(wú)約束 運(yùn)動(dòng)。每學(xué)期的V代表該運(yùn)動(dòng)的一個(gè)組成部分。例如，[0; 0; 0; 3; 0; 0] 說(shuō)繞x軸的旋轉(zhuǎn)不約束裝置 ，[0; 1; 1; 0; 0; 0 ] 工件可以沿著由下式給出的方向向量[0; 1; 1 ] 有可能是無(wú)限的解決方案。解空間，然而，可以構(gòu)造6- rank（WL）基本的解決方案，致力于以下分析，找出基本的解決方案。 示出，Wr的行向量之間的依賴關(guān)系：在特殊情況下，例如，所有W1J等于零， V具有一個(gè)明顯的解決方案，[1，0，0，0，0，0]，表示沿x軸的位移還沒(méi)有限制。這是很容易理解，因?yàn)椤?0在此情況下，這意味著相應(yīng)的工件的位置誤差是不依賴任何定位錯(cuò)誤。因此，相關(guān)的動(dòng)議未約束的定位器。此外，結(jié)合動(dòng)議不約束，如果是△X的元素之一，可以作為其他元素的線性組合表示。然而，它 可以移動(dòng)向量定義的x-和y-軸之間的沿對(duì)角線 為了找到解決辦法一般情況下，以下策略： 1. 在定位矩陣消除依賴的行（S）。 2。計(jì)算6不正確的修改后的定位矩陣的廣義逆 3 4規(guī)范的自由運(yùn)動(dòng)空間。 5計(jì)算未定的V 6. 基于該算法，一個(gè)C ++程序的目的是為了查明受限的狀態(tài)下，不受約束的 運(yùn)動(dòng)。 實(shí)施例1。在一個(gè)表面的磨削操作中，位于一個(gè)工件的夾具系統(tǒng)上，如示于圖。 正常矢量和每個(gè)定位器的位置如下： 因此，定位矩陣被確定。 在有限的定位方案 這種定位系統(tǒng)提供了根據(jù)有限的定位因?yàn)閞ank（WL）=5＜6，該程序，然后計(jì)算 正確的定位矩陣的廣義逆 第一行是公認(rèn)的依賴行，因?yàn)檫@一行的去除不影響矩陣的秩?！捌渌迮攀仟?dú)立的行。發(fā)現(xiàn)根據(jù)獨(dú)立的行的線性組合規(guī)定下約束狀態(tài)的程序的步驟5。這種特殊情況下的解決方案是顯而易見(jiàn)的，所有系數(shù)均為零。因此，所述un-約束運(yùn)動(dòng)的工件可以被確定為V=[100000]這表明，工件可沿x方向移動(dòng)?；谶@個(gè)結(jié)果，一個(gè)額外的定位器應(yīng)該是采用約束沿x軸的工件位移。 實(shí)施例2。圖5示出了鉸接3-2-1定位系統(tǒng)。的法線矢量和每個(gè)定位器的位置，在這最初的設(shè)計(jì)如下： 這種配置的定位矩陣是 610真正的設(shè)計(jì)修改 修改定位矩陣變?yōu)? 修改后的定位矩陣是正確的廣義逆 檢查的程序依賴行，每一行是依賴其它五個(gè)行。不失概括性的，第一行被視為依賴行。 5×5改進(jìn)的逆矩陣 根據(jù)第5步中，計(jì)算五個(gè)未確定的V條件 該矢量表示的位移的組合定義的自由運(yùn)動(dòng)，沿[1，0，1.713]方向結(jié)合旋轉(zhuǎn)[0.0432，0.0706，0.04]。要修改這個(gè)定位的配置，另一種定位器被添加到限制這種自由運(yùn)動(dòng)的工件，假設(shè)定位L1刪除在步驟1中。該程序可以也算自由運(yùn)動(dòng)的工件，如果一個(gè)定位器以外L1刪除在步驟1中。這提供了多的設(shè)計(jì)師的修訂選項(xiàng)。 4.總結(jié) 確定性的位置是一個(gè)重要的要求夾具定位方案設(shè)計(jì)。分析標(biāo)準(zhǔn)決定性的地位已經(jīng)確立。為了進(jìn)一步研究非確定性狀態(tài)，提出了一種用于檢查幾何約束的狀態(tài)已經(jīng)研制成功。該算法可以識(shí)別欠約束狀態(tài)，并指示不受限運(yùn)動(dòng)的工件。它也承認(rèn)過(guò)約束的狀態(tài)和不必要的定位器。輸出信息，可以幫助設(shè)計(jì)師來(lái)分析和改進(jìn)現(xiàn)有的定位方案。 參考文獻(xiàn) [1] Asada H, By AB.。自動(dòng)重構(gòu)夾具的柔性裝配夾具的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。 IEEE J機(jī)器人autom1985; RA-1:86-93。 [2] zhou YC，Chandru V，Barash MM。加工裝置的自動(dòng)配置的數(shù)學(xué)方法分析和綜合。反ASME J英工業(yè)1989;111:299-306。 [3] Wang MY, Liu T, Pelinescu DM.。夾具運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)上充分接觸剛體模型。 J制造業(yè)│科學(xué)與工程2003;125：316-24。 [4] Carlson JS。剛性零件的裝夾和定位計(jì)劃的二次靈敏度分析“。 ASME J制造業(yè)│2001年科學(xué)與工程;123（3）：462-72。 [5] Marin R, Ferreira P.確定性3-2-1定位計(jì)劃的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和綜合加工裝置。 ASME 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每臺(tái)件數(shù) 1 備注 工序號(hào) 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設(shè)備 工藝裝備 工時(shí) 準(zhǔn)終 單件 1 粗車 粗車Φ62外圓和兩端面 金工 CA6140 2 粗、半精車 粗車、半精車Φ62外圓和Φ52外圓 金工 CA6140 3 精車 精車Φ62和Φ52外圓 金工 CA6140 4 粗、精鏜 粗鏜、精鏜Φ31.5內(nèi)孔，倒角 金工 CA6140 5 粗車梯形螺紋 粗車梯形螺紋 金工 CA6140 6 精鉸梯形螺紋 精鉸梯形螺紋 金工 CA6140 7 切斷 切斷 金工 X63 8 精銑 精銑R23圓弧，去除毛刺 金工 X63 9 鉆孔 鉆孔M6螺紋孔，去除毛刺 金工 Z35 0.62min 10 攻螺紋 攻M6螺紋 金工 Z35 11 終檢 終檢 質(zhì)檢室 編制 （日期） 審核 （日期） 會(huì)簽 （日期） 、 處 數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 課程設(shè)計(jì) 機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 設(shè)計(jì)題目： 制定開(kāi)和螺母零件的加工工藝， 設(shè)計(jì)鉆螺紋底孔鉆床夾具 序言 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)。 就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，了解并認(rèn)識(shí)一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過(guò)程，鞏固和加深已學(xué)過(guò)的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)大好基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指教。 I 目錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書 I 序言 II 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書正文： 第1章 零件的分析 1 1.1 零件的作用 1 1.2 零件的工藝分析 1 第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2 2.1 確定毛坯的制造形式 2 2.2 幾面選擇 2 2.3 制定工藝路線 2 2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 3 2.5 確定切削用量及基本工時(shí) 3 第3章 專用夾具設(shè)計(jì) 5 3.1 設(shè)計(jì)主旨 5 3.2 夾具設(shè)計(jì) 5 3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 5 3.2.2 切削力和加緊力計(jì)算 5 3.2.3 定位誤差分析 5 3.2.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 6 參考文獻(xiàn) 7 致謝 8 第1章 零件的分析 1.1 零件的作用 題目所給定的零件是CA6140車床上的對(duì)開(kāi)螺母，也稱開(kāi)合螺母。其作用是為了傳遞機(jī)床梯形絲杠的動(dòng)力。當(dāng)開(kāi)合螺母處于“開(kāi)”的位置（即其手柄在上方）時(shí)，絲杠（或稱“絲桿”）的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將無(wú)法傳遞給溜板箱；反之，則絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將傳遞給溜板箱，由溜板箱將其轉(zhuǎn)換成溜板的直線運(yùn)動(dòng)，完成刀具的縱向移動(dòng)，平時(shí)機(jī)床溜板用光杠傳動(dòng)的，車螺紋的時(shí)候?qū)﹂_(kāi)螺母閉合，用梯形絲杠傳動(dòng)，從而完成諸如車削螺紋等工作。 1.2 零件的工藝分析 該零件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其主要加工的面只有Φ62、Φ52外圓柱面，M41.5的梯形螺紋。因此先將零件當(dāng)做軸類零件進(jìn)行加工，再擴(kuò)孔，進(jìn)行螺紋加工，鉆4個(gè)螺紋孔，最后再將零件切開(kāi)一分為二。零件精度及表面粗糙度要求較高，因此要合理安排精加工，以保證達(dá)到要求。 零件圖： 第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為球墨鑄鐵,考慮到球墨鑄鐵的抗缺口敏感性，減震性和耐優(yōu)良等特點(diǎn),因此應(yīng)該選用鑄件,以便使開(kāi)合螺母在使用中耐磨性良好,保證零件工作可靠。將融化了的金屬澆注到旋轉(zhuǎn)著的模型中，由于離心力的作用，金屬液粘貼于模型的內(nèi)壁上，凝結(jié)后所得鑄件外形與模型內(nèi)壁的形狀相同，使用這種方法可以毋需澆注口，故能顯著地減少金屬的消耗。由于免除了砂型和制模的設(shè)備，以及減少了鑄工車間的面積，生產(chǎn)成本就有了降低；這樣得來(lái)的鑄件具有緊密與微細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)及較好的機(jī)械性能。因此采用離心鑄造,這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度來(lái)考慮也是應(yīng)該的。 2.2 幾面選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證、生產(chǎn)率得到提高。否則不但加工工藝過(guò)程中的問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。 粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)于一般軸類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。因此對(duì)本零件來(lái)說(shuō)，選擇以Φ62外圓柱面作為粗基準(zhǔn)面加工Φ62外圓柱面和右端面。 精基準(zhǔn)的選擇：使用經(jīng)過(guò)加工的表面作為定位基準(zhǔn)，采用加工了的Φ62外圓柱面和右端面作為精基準(zhǔn)。 2.3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，是應(yīng)該使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到妥善的保證。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)能性機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工藝路線方案 工序1：粗車Φ62外圓及端面。 工序2：粗車、半精車Φ62和Φ52外圓。 工序3：精車Φ62和Φ52外圓。 工序4：粗鏜、精鏜Φ31.5。 工序5：粗車梯形螺紋。 工序6：精鉸梯形螺紋。 工序7：切斷。 工序8：精銑R23圓弧，去除毛刺。 工序9：鉆孔M6螺紋底孔孔，去除毛刺。 工序10：攻M6螺紋底孔。 工序11：終檢。 2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 由機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)表2.2-3、2.2-5、2.2-4、2.2-1可確定毛坯尺寸及公差。 根據(jù)上述原始材料及加工工藝，分別對(duì)各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸確定如下： 一端面 粗車至113 l=2； Φ62外圓 粗車至Φ62 2z=3； 另一端面 粗車至111 l=2； Φ62外圓 粗車至Φ62 2z=3； Φ52外圓 精車至Φ52 2z=0.3； 半精車至Φ52.3 2z=1.1； 粗車至Φ53.4 2z=1.6； Φ62左軸肩面 精車至103 l=0.3； 半精車至102.7 l=0.7； 粗車至102 l=1； Φ62右軸肩面 精車至8 l=0.3； 半精車至8.3 l=0.7； 粗車至9 l=1； Φ31.5 精鏜至Φ31.5 2z=1； 粗鏜至Φ30.5 2z=2； 2.5 確定切削用量及基本工時(shí) 工序7：鉆2XΦ5孔并加工螺紋孔2XM6。本工序采用計(jì)算法確定切削用量。 （1）機(jī)床：搖臂鉆床Z35 （2）刀具選擇：選用高速鋼,錐柄標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆Φ5，M6絲錐。 （3）確定切削用量： 2個(gè)孔共走2次刀,由切削手冊(cè)表11-2， f=0.13mm/r, V=18m/min， n=1000*18/(3.14*5)=1146.5 r/min， 根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-12， 取n機(jī)=1320r/min, 所以 V =3.14×1320×5/1000=20.7m/min 。 （4）計(jì)算基本工時(shí)： 鉆孔工時(shí)： tm1= 2*l/fn=2(3+16+3)/(0.13*1320) =0.26?min。 攻絲工時(shí)： t= (l+l1+l2)/fn+(l+l1+l2)/fn0 l1=(1--3)p, l2 =(2--3)p n0為絲錐或工件回程的轉(zhuǎn)速，p為加工螺紋的螺距。 根據(jù)機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表2.3-20， P=1 所以tm2=2*2(16+2+2)/(0.13*1000)=0.62 min。 最后，將以上各工序切削用量、工時(shí)定額的計(jì)算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填如機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片和機(jī)械加工工序卡片中。 第3章 專用夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，通常要設(shè)計(jì)專用夾具。 經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第9、10道工序—鉆2M6螺紋底孔的鉆床專用夾具。 3.1 設(shè)計(jì)主旨 本夾具主要用來(lái)鉆φ5mm孔、攻M6螺紋底孔。 3.2 夾具設(shè)計(jì) 3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 出于定位簡(jiǎn)單和快速的考慮，選擇底面、側(cè)面和曲面與底面相交的線為定位基準(zhǔn)，保證加工基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，再使用手動(dòng)偏心輪夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊。 3.2.2 切削力和加緊力計(jì)算 本步加工按鉆削估算夾緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的夾緊。 鉆削軸向力 ： 扭矩 ： 夾緊力為 取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 則實(shí)際夾緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=24.1N 使用偏心輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行人工夾緊，調(diào)節(jié)偏心輪手柄，即可滿足所需的夾緊力。 3.2.3 定位誤差分析 由于加工基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，所以能很好的保證了加工精度。 3.2.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 所加工的零件尺寸不大，并且所需夾緊力不是很大，為使夾具簡(jiǎn)單，操作方便靈活，故使用手動(dòng)偏心輪夾緊機(jī)構(gòu)夾緊。 裝配圖： 參考文獻(xiàn) [1]吳 拓主編．機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010 [2]艾興、肖詩(shī)綱主編．切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社. [3]李益民主編.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993 [4]孟少農(nóng)主編.機(jī)械加工工藝手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1991 [5]王 棟主編.機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 [6]梅 伶主編.模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010 [7]王衛(wèi)衛(wèi)主編.材料成形設(shè)備．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010 [8]甘永立主編.幾何公差與檢測(cè)．上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2008 [9]孫 桓、陳作模、葛文杰主編.《機(jī)械原理》．北京：高等教育出版社，2006 [10]崇 凱主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).化學(xué)工業(yè)出版社，1993 [11]王紹俊主編.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1987 [12]黃如林主編.切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [13]薛源順主編.機(jī)床夾具設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，1995 [14]陳于萍、高曉康主編.互換性與測(cè)量技術(shù).北京高等教育出版社，2005. [15]司乃鈞，許德珠主編.熱加工工藝基礎(chǔ). 高等教育出版社，1991 [16]張龍勛主編.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)及習(xí)題.機(jī)械工業(yè)出版社，1999.11 致謝 課程設(shè)計(jì)是我們機(jī)械專業(yè)學(xué)生在校學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)性的理論和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)環(huán)節(jié)，是綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能的具體實(shí)踐過(guò)程。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了更深刻的理解和認(rèn)識(shí)，并為我今后從事機(jī)械相關(guān)工作樹立了堅(jiān)定的信心。 我這次課程設(shè)計(jì)的題目是CA6140開(kāi)合螺母的工藝工裝設(shè)計(jì)，其中涉及到了很多曾經(jīng)學(xué)過(guò)的計(jì)算，驗(yàn)算等以及相關(guān)專業(yè)方面的知識(shí)。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)把自己幾年來(lái)所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合，并運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，我順利完成了課程設(shè)計(jì)的各項(xiàng)任務(wù)。但在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我對(duì)一些理論問(wèn)題掌握的不夠充足，經(jīng)過(guò)多次向指導(dǎo)老師請(qǐng)教最后才得以解決。在今后的學(xué)習(xí)和工作中，我會(huì)更多的吸取相關(guān)方面的知識(shí)，不斷提高自己的專業(yè)水平和能力。 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我了解和掌握了機(jī)械工藝等方面的諸多知識(shí)，鍛煉了自己分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但由于時(shí)間緊，任務(wù)重，再加上本人的知識(shí)水平和能力有限，以及經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中難免存在一些缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，望老師給予批評(píng)指正。 9- 課程設(shè)計(jì) 機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 設(shè)計(jì)題目： 制定開(kāi)和螺母零件的加工工藝， 設(shè)計(jì)鉆螺紋底孔鉆床夾具 序言 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)。 就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，了解并認(rèn)識(shí)一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過(guò)程，鞏固和加深已學(xué)過(guò)的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)大好基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指教。 I 目錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書 I 序言 II 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書正文： 第1章 零件的分析 1 1.1 零件的作用 1 1.2 零件的工藝分析 1 第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2 2.1 確定毛坯的制造形式 2 2.2 幾面選擇 2 2.3 制定工藝路線 2 2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 3 2.5 確定切削用量及基本工時(shí) 3 第3章 專用夾具設(shè)計(jì) 5 3.1 設(shè)計(jì)主旨 5 3.2 夾具設(shè)計(jì) 5 3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 5 3.2.2 切削力和加緊力計(jì)算 5 3.2.3 定位誤差分析 5 3.2.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 6 參考文獻(xiàn) 7 致謝 8 第1章 零件的分析 1.1 零件的作用 題目所給定的零件是CA6140車床上的對(duì)開(kāi)螺母，也稱開(kāi)合螺母。其作用是為了傳遞機(jī)床梯形絲杠的動(dòng)力。當(dāng)開(kāi)合螺母處于“開(kāi)”的位置（即其手柄在上方）時(shí)，絲杠（或稱“絲桿”）的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將無(wú)法傳遞給溜板箱；反之，則絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將傳遞給溜板箱，由溜板箱將其轉(zhuǎn)換成溜板的直線運(yùn)動(dòng)，完成刀具的縱向移動(dòng)，平時(shí)機(jī)床溜板用光杠傳動(dòng)的，車螺紋的時(shí)候?qū)﹂_(kāi)螺母閉合，用梯形絲杠傳動(dòng)，從而完成諸如車削螺紋等工作。 1.2 零件的工藝分析 該零件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其主要加工的面只有Φ62、Φ52外圓柱面，M41.5的梯形螺紋。因此先將零件當(dāng)做軸類零件進(jìn)行加工，再擴(kuò)孔，進(jìn)行螺紋加工，鉆4個(gè)螺紋孔，最后再將零件切開(kāi)一分為二。零件精度及表面粗糙度要求較高，因此要合理安排精加工，以保證達(dá)到要求。 零件圖： 第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為球墨鑄鐵,考慮到球墨鑄鐵的抗缺口敏感性，減震性和耐優(yōu)良等特點(diǎn),因此應(yīng)該選用鑄件,以便使開(kāi)合螺母在使用中耐磨性良好,保證零件工作可靠。將融化了的金屬澆注到旋轉(zhuǎn)著的模型中，由于離心力的作用，金屬液粘貼于模型的內(nèi)壁上，凝結(jié)后所得鑄件外形與模型內(nèi)壁的形狀相同，使用這種方法可以毋需澆注口，故能顯著地減少金屬的消耗。由于免除了砂型和制模的設(shè)備，以及減少了鑄工車間的面積，生產(chǎn)成本就有了降低；這樣得來(lái)的鑄件具有緊密與微細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)及較好的機(jī)械性能。因此采用離心鑄造,這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度來(lái)考慮也是應(yīng)該的。 2.2 幾面選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證、生產(chǎn)率得到提高。否則不但加工工藝過(guò)程中的問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。 粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)于一般軸類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。因此對(duì)本零件來(lái)說(shuō)，選擇以Φ62外圓柱面作為粗基準(zhǔn)面加工Φ62外圓柱面和右端面。 精基準(zhǔn)的選擇：使用經(jīng)過(guò)加工的表面作為定位基準(zhǔn)，采用加工了的Φ62外圓柱面和右端面作為精基準(zhǔn)。 2.3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，是應(yīng)該使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到妥善的保證。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)能性機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工藝路線方案 工序1：粗車Φ62外圓及端面。 工序2：粗車、半精車Φ62和Φ52外圓。 工序3：精車Φ62和Φ52外圓。 工序4：粗鏜、精鏜Φ31.5。 工序5：粗車梯形螺紋。 工序6：精鉸梯形螺紋。 工序7：切斷。 工序8：精銑R23圓弧，去除毛刺。 工序9：鉆孔M6螺紋底孔孔，去除毛刺。 工序10：攻M6螺紋底孔。 工序11：終檢。 2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 由機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)表2.2-3、2.2-5、2.2-4、2.2-1可確定毛坯尺寸及公差。 根據(jù)上述原始材料及加工工藝，分別對(duì)各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸確定如下： 一端面 粗車至113 l=2； Φ62外圓 粗車至Φ62 2z=3； 另一端面 粗車至111 l=2； Φ62外圓 粗車至Φ62 2z=3； Φ52外圓 精車至Φ52 2z=0.3； 半精車至Φ52.3 2z=1.1； 粗車至Φ53.4 2z=1.6； Φ62左軸肩面 精車至103 l=0.3； 半精車至102.7 l=0.7； 粗車至102 l=1； Φ62右軸肩面 精車至8 l=0.3； 半精車至8.3 l=0.7； 粗車至9 l=1； Φ31.5 精鏜至Φ31.5 2z=1； 粗鏜至Φ30.5 2z=2； 2.5 確定切削用量及基本工時(shí) 工序7：鉆2XΦ5孔并加工螺紋孔2XM6。本工序采用計(jì)算法確定切削用量。 （1）機(jī)床：搖臂鉆床Z35 （2）刀具選擇：選用高速鋼,錐柄標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆Φ5，M6絲錐。 （3）確定切削用量： 2個(gè)孔共走2次刀,由切削手冊(cè)表11-2， f=0.13mm/r, V=18m/min， n=1000*18/(3.14*5)=1146.5 r/min， 根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-12， 取n機(jī)=1320r/min, 所以 V =3.14×1320×5/1000=20.7m/min 。 （4）計(jì)算基本工時(shí)： 鉆孔工時(shí)： tm1= 2*l/fn=2(3+16+3)/(0.13*1320) =0.26?min。 攻絲工時(shí)： t= (l+l1+l2)/fn+(l+l1+l2)/fn0 l1=(1--3)p, l2 =(2--3)p n0為絲錐或工件回程的轉(zhuǎn)速，p為加工螺紋的螺距。 根據(jù)機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表2.3-20， P=1 所以tm2=2*2(16+2+2)/(0.13*1000)=0.62 min。 最后，將以上各工序切削用量、工時(shí)定額的計(jì)算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填如機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片和機(jī)械加工工序卡片中。 第3章 專用夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，通常要設(shè)計(jì)專用夾具。 經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第9、10道工序—鉆2M6螺紋底孔的鉆床專用夾具。 3.1 設(shè)計(jì)主旨 本夾具主要用來(lái)鉆φ5mm孔、攻M6螺紋底孔。 3.2 夾具設(shè)計(jì) 3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 出于定位簡(jiǎn)單和快速的考慮，選擇底面、側(cè)面和曲面與底面相交的線為定位基準(zhǔn)，保證加工基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，再使用手動(dòng)偏心輪夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊。 3.2.2 切削力和加緊力計(jì)算 本步加工按鉆削估算夾緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的夾緊。 鉆削軸向力 ： 扭矩 ： 夾緊力為 取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 則實(shí)際夾緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=24.1N 使用偏心輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行人工夾緊，調(diào)節(jié)偏心輪手柄，即可滿足所需的夾緊力。 3.2.3 定位誤差分析 由于加工基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，所以能很好的保證了加工精度。 3.2.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 所加工的零件尺寸不大，并且所需夾緊力不是很大，為使夾具簡(jiǎn)單，操作方便靈活，故使用手動(dòng)偏心輪夾緊機(jī)構(gòu)夾緊。 裝配圖： 參考文獻(xiàn) [1]吳 拓主編．機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010 [2]艾興、肖詩(shī)綱主編．切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 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[15]司乃鈞，許德珠主編.熱加工工藝基礎(chǔ). 高等教育出版社，1991 [16]張龍勛主編.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)及習(xí)題.機(jī)械工業(yè)出版社，1999.11 致謝 課程設(shè)計(jì)是我們機(jī)械專業(yè)學(xué)生在校學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)性的理論和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)環(huán)節(jié)，是綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能的具體實(shí)踐過(guò)程。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了更深刻的理解和認(rèn)識(shí)，并為我今后從事機(jī)械相關(guān)工作樹立了堅(jiān)定的信心。 我這次課程設(shè)計(jì)的題目是CA6140開(kāi)合螺母的工藝工裝設(shè)計(jì)，其中涉及到了很多曾經(jīng)學(xué)過(guò)的計(jì)算，驗(yàn)算等以及相關(guān)專業(yè)方面的知識(shí)。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)把自己幾年來(lái)所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合，并運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，我順利完成了課程設(shè)計(jì)的各項(xiàng)任務(wù)。但在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我對(duì)一些理論問(wèn)題掌握的不夠充足，經(jīng)過(guò)多次向指導(dǎo)老師請(qǐng)教最后才得以解決。在今后的學(xué)習(xí)和工作中，我會(huì)更多的吸取相關(guān)方面的知識(shí)，不斷提高自己的專業(yè)水平和能力。 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我了解和掌握了機(jī)械工藝等方面的諸多知識(shí)，鍛煉了自己分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但由于時(shí)間緊，任務(wù)重，再加上本人的知識(shí)水平和能力有限，以及經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中難免存在一些缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，望老師給予批評(píng)指正。 9-