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畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯 系 別： 機電信息系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 外文出處： 機器人和計算機集成制造 21（2005）368-378 附 件： 1. 原文； 2. 譯文 2013年3月 夾具定位規(guī)劃中完整性評估和修訂 CAM實驗室，機械工程學(xué)系，伍斯特理工學(xué)院研究院，100路，伍斯特，碩士01609，美國 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)計中最重要的考慮因素之一。確定位置的解析擬訂已發(fā)達。然而，如何分析和修改在實際夾具設(shè)計實踐過程中的一個非確定性的定位計劃尚未深入研究。在本文中，提出了一種方法來描述在限制約束下的重點夾具系統(tǒng)的幾何約束狀態(tài)。一種限制約束下狀態(tài)，如果它存在，可以識別給定定位計劃?？梢宰詣幼R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劃，并為修訂提供指引，以最終實現(xiàn)確定性的定位。 關(guān)鍵詞：夾具設(shè)計;幾何約束;確定性定位;限制約束;過約束 1.介紹 夾具是用于制造工業(yè)進行工件牢固定位的一種機制。在零件加工過程中規(guī)劃一個關(guān)鍵的第一步，夾具設(shè)計需要，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)展的位置計劃。 V型塊和銷孔定位原則也常用。 一個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。這種觀點指出，定位計劃生產(chǎn)的確定位置，工件不能移動，而至少有一個定位不會失去聯(lián)系。這一直是夾具設(shè)計的最根本的準則之一，許多研究人員關(guān)于幾何約束狀態(tài)的研究表明，工件在任何定位計劃分為以下三個類別： 1、良好的約束（確定性）：工件在一個獨特的位置進行配合，工件表面與6個定位器取得聯(lián)系。 2、限制約束：不完全約束工件的自由度。 3、過約束：工件自由度超過6定位的制約。 在1985年,淺田[1]提出了滿秩為準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到確定的位置。該方法的確定通過無數(shù)的研究。王等[3]考慮定位工件的接觸的影響，而采用點接觸面積。他們介紹了接觸矩陣，并指出，兩個接觸的機構(gòu)不應(yīng)該有平等的，但在接觸點曲率相反?？柹璠4]認為，可能沒有足夠的應(yīng)用，如一些不是非棱柱的表面或相對誤差近似的非小線性。他提出一個二階泰勒展開，其中也考慮到定位誤差相互作用。馬林和費雷拉[5]應(yīng)用周對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)工件夾具元件和點之間的聯(lián)絡(luò)無阻力。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(見圖1)。 表面函數(shù)定義為:gi(q*)=0是確定的,應(yīng)該有一個獨一無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*一個解決辦法 (3) 在1個3-2-1定位計劃中，一個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，工件是過約束，這表明存在至少一個定位等;而幾何約束工件被刪除不影響的狀態(tài)。找出一個模型除了3-2-1,可以建立基準框架提取等效的定位點。胡等[6]已經(jīng)發(fā)展出一種系統(tǒng)的方法,對這個用途。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 數(shù)量的定位 地位 <6 - 在受限 =6 =6 約束 =6 >6 過分約束 康等[7]遵循這些方法和他們實施制定的幾何約束分析模塊其自動化的計算機輔助夾具設(shè)計的核查制度。他們的CAFDV系統(tǒng)可以計算出雅可比矩陣和它的排名來確定定位的完整性。它也可以分析工件的位移和靈敏度定位錯誤。熊等人[8]提出的等級檢查方法的定位矩陣WL(見附件)。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) 過分約束:ΔX=WLT(WTLWL)-1Δr+(I6*6-WLT(WTLWL)-1WL)λ, (6) λ是任意一個向量。 他們還介紹了從這些矩陣的幾個指標，評價定位配置，其次是通過約束非線性規(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，還沒有就如何處理與提供確定的位置的夾具設(shè)計系統(tǒng)的研究。 2.定位完整性評價 如果不確定性的位置達到夾具系統(tǒng)設(shè)計的要求，設(shè)計師知道約束狀態(tài)是什么，以如何改善設(shè)計是非常重要的條件。如果夾具系統(tǒng)是過度約束，是理想定位需要的不必要的信息。而下約束時，所有有關(guān)知識約束工件的議案，可以引導(dǎo)設(shè)計師選擇額外的定位或使得修改定位計劃更有效。的總體戰(zhàn)略定位計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價狀態(tài)(見附件為獲得的定位矩陣)。確定需要六個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] 每一個定位器,i=1,2,.....,n,n*6定位矩陣可以確定如下: （7） 當(dāng)?shù)燃墸╓L）=6，n=6時，是工件良好約束。 當(dāng)?shù)燃墸╓L）=6，n>6時;是工件過約束。 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3一個簡化的定位方案。 定位方案，提供了確定性的位置。發(fā)達國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、為每個組合,從（n-6）定位器確定定位方案。 3、重新計算矩陣秩的定位為左六個定位器。 4、如果等級不變,被刪除的(n-6)定位器是負責(zé)過約束狀態(tài)。 這種方法可能會產(chǎn)生多種解決方案，并要求設(shè)計師來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)燃墸╓L）<6,工件的限制約束。 3。算法的開發(fā)和實施 在這里待開發(fā)的算法，將致力于提供信息的不受限運動工件在不足的約束狀態(tài)。假設(shè)有n個定位器之間的關(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動的工件，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，每個非零的解決方案的V代表一個無約束 運動。每學(xué)期的V代表該運動的一個組成部分。例如，[0; 0; 0; 3; 0; 0] 說繞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具有一個明顯的解決方案，[1，0，0，0，0，0]，表示沿x軸的位移還沒有限制。這是很容易理解，因為△=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誤。因此，相關(guān)的動議未約束的定位器。此外，結(jié)合動議不約束，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 可以移動向量定義的x-和y-軸之間的沿對角線 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)范的自由運動空間。 5計算未定的V 6. 基于該算法，一個C ++程序的目的是為了查明受限的狀態(tài)下，不受約束的 運動。 實施例1。在一個表面的磨削操作中，位于一個工件的夾具系統(tǒng)上，如示于圖。 正常矢量和每個定位器的位置如下： 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)有限的定位因為rank（WL）=5＜6，該程序，然后計算 正確的定位矩陣的廣義逆 第一行是公認的依賴行，因為這一行的去除不影響矩陣的秩。“其他五排是獨立的行。發(fā)現(xiàn)根據(jù)獨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的，所有系數(shù)均為零。因此，所述un-約束運動的工件可以被確定為V=[100000]這表明，工件可沿x方向移動。基于這個結(jié)果，一個額外的定位器應(yīng)該是采用約束沿x軸的工件位移。 實施例2。圖5示出了鉸接3-2-1定位系統(tǒng)。的法線矢量和每個定位器的位置，在這最初的設(shè)計如下： 這種配置的定位矩陣是 610真正的設(shè)計修改 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行。不失概括性的，第一行被視為依賴行。 5×5改進的逆矩陣 根據(jù)第5步中，計算五個未確定的V條件 該矢量表示的位移的組合定義的自由運動，沿[1，0，1.713]方向結(jié)合旋轉(zhuǎn)[0.0432，0.0706，0.04]。要修改這個定位的配置，另一種定位器被添加到限制這種自由運動的工件，假設(shè)定位L1刪除在步驟1中。該程序可以也算自由運動的工件，如果一個定位器以外L1刪除在步驟1中。這提供了多的設(shè)計師的修訂選項。 4.總結(jié) 確定性的位置是一個重要的要求夾具定位方案設(shè)計。分析標準決定性的地位已經(jīng)確立。為了進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。該算法可以識別欠約束狀態(tài)，并指示不受限運動的工件。它也承認過約束的狀態(tài)和不必要的定位器。輸出信息，可以幫助設(shè)計師來分析和改進現(xiàn)有的定位方案。 參考文獻 [1] Asada H, By AB.。自動重構(gòu)夾具的柔性裝配夾具的運動學(xué)分析。 IEEE J機器人autom1985; RA-1:86-93。 [2] zhou YC，Chandru V，Barash MM。加工裝置的自動配置的數(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.。夾具運動學(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定位計劃的運動學(xué)分析和綜合加工裝置。 ASME J制造業(yè)│科學(xué)與工程2001年;123:708-19。 [6] Hu W.設(shè)置規(guī)劃和公差分析。博士論文中，伍斯特理工學(xué)院;2001年。 [7] Kang Y, Rong Y, Yang J, Ma W.計算機輔助夾具設(shè)計驗證。大會Autom2002;22:350-9。 [8] Rong KY, Huang SH, Hou Z.先進的計算機輔助夾具設(shè)計。波士頓：愛思唯爾;2005年。 機 械 加 工 工 序 卡 產(chǎn)品型號 4 零（部）件圖號 共1 頁 產(chǎn)品名稱 開和螺母 零（部）件名稱 M6 第 1 頁 車 間 工序號 工序名稱 材料牌號 金工 9 鉆M6螺紋孔 球墨鑄鐵 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 夾 具 編 號 夾 具 名 稱 切 削 液 工序工時 準終 單件 序號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸 轉(zhuǎn)速 (r/min) 切削 速度 (m/min) 進給 量 (mm/r) 切削 深度 (mm) 走刀次數(shù) 時間定額 機動 輔助 1 鉆M6螺紋孔Φ5 搖臂鉆床Z35 1320 20.7 0.13 30 2 2 攻M6螺紋 搖臂鉆床Z35 1320 20.7 0.13 30 1 編制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 更改文件號 簽字 日期 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 片1 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 第 1 頁 產(chǎn)品名稱 開和螺母 零（部）件名稱 共 1 頁 材料牌號 球墨鑄鐵 毛坯種類 鑄件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 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 工時 準終 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） 會簽 （日期） 、 處 數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 課程設(shè)計 機械制造技術(shù)課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目： 制定開和螺母零件的加工工藝， 設(shè)計鉆螺紋底孔鉆床夾具 序言 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是我們學(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)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計，了解并認識一般機器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實際，對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良好的基礎(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)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。 I 目錄 設(shè)計任務(wù)書 I 序言 II 課程設(shè)計說明書正文： 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 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 3 第3章 專用夾具設(shè)計 5 3.1 設(shè)計主旨 5 3.2 夾具設(shè)計 5 3.2.1 定位基準的選擇 5 3.2.2 切削力和加緊力計算 5 3.2.3 定位誤差分析 5 3.2.4 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 6 參考文獻 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車床上的對開螺母，也稱開合螺母。其作用是為了傳遞機床梯形絲杠的動力。當(dāng)開合螺母處于“開”的位置（即其手柄在上方）時，絲杠（或稱“絲桿”）的旋轉(zhuǎn)運動將無法傳遞給溜板箱；反之，則絲杠的旋轉(zhuǎn)運動將傳遞給溜板箱，由溜板箱將其轉(zhuǎn)換成溜板的直線運動，完成刀具的縱向移動，平時機床溜板用光杠傳動的，車螺紋的時候?qū)﹂_螺母閉合，用梯形絲杠傳動，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)做軸類零件進行加工，再擴孔，進行螺紋加工，鉆4個螺紋孔，最后再將零件切開一分為二。零件精度及表面粗糙度要求較高，因此要合理安排精加工，以保證達到要求。 零件圖： 第2章 工藝規(guī)程設(shè)計 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,因此應(yīng)該選用鑄件,以便使開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；這樣得來的鑄件具有緊密與微細的顆粒結(jié)構(gòu)及較好的機械性能。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)計中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，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程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 粗基準的選擇：對于一般軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。因此對本零件來說，選擇以Φ62外圓柱面作為粗基準面加工Φ62外圓柱面和右端面。 精基準的選擇：使用經(jīng)過加工的表面作為定位基準，采用加工了的Φ62外圓柱面和右端面作為精基準。 2.3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，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，可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，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 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 由機械制造工藝簡明手冊表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，分別對各加工表面的機械加工余量、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 工序7：鉆2XΦ5孔并加工螺紋孔2XM6。本工序采用計算法確定切削用量。 （1）機床：搖臂鉆床Z35 （2）刀具選擇：選用高速鋼,錐柄標準麻花鉆Φ5，M6絲錐。 （3）確定切削用量： 2個孔共走2次刀,由切削手冊表11-2， f=0.13mm/r, V=18m/min， n=1000*18/(3.14*5)=1146.5 r/min， 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表4.2-12， 取n機=1320r/min, 所以 V =3.14×1320×5/1000=20.7m/min 。 （4）計算基本工時： 鉆孔工時： tm1= 2*l/fn=2(3+16+3)/(0.13*1320) =0.26?min。 攻絲工時： 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)機械加工工藝設(shè)計簡明手冊表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、工時定額的計算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填如機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片中。 第3章 專用夾具設(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，通常要設(shè)計專用夾具。 經(jīng)過與指導(dǎo)師協(xié)商，決定設(shè)計第9、10道工序—鉆2M6螺紋底孔的鉆床專用夾具。 3.1 設(shè)計主旨 本夾具主要用來鉆φ5mm孔、攻M6螺紋底孔。 3.2 夾具設(shè)計 3.2.1 定位基準的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選擇底面、側(cè)面和曲面與底面相交的線為定位基準，保證加工基準和設(shè)計基準重合，再使用手動偏心輪夾緊機構(gòu)進行夾緊。 3.2.2 切削力和加緊力計算 本步加工按鉆削估算夾緊力。實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 則實際夾緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=24.1N 使用偏心輪機構(gòu)進行人工夾緊，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 由于加工基準和設(shè)計基準重合，所以能很好的保證了加工精度。 3.2.4 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 所加工的零件尺寸不大，并且所需夾緊力不是很大，為使夾具簡單，操作方便靈活，故使用手動偏心輪夾緊機構(gòu)夾緊。 裝配圖： 參考文獻 [1]吳 拓主編．機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導(dǎo).北京：機械工業(yè)出版社，2010 [2]艾興、肖詩綱主編．切削用量簡明手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社. [3]李益民主編.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊[M] .北京：機械工業(yè)出版社，1993 [4]孟少農(nóng)主編.機械加工工藝手冊.機械工業(yè)出版社，1991 [5]王 棟主編.機械制造工藝課程設(shè)計指導(dǎo)書[M].北京：機械工業(yè)出版社 [6]梅 伶主編.模具課程設(shè)計指導(dǎo)．北京：機械工業(yè)出版社，2010 [7]王衛(wèi)衛(wèi)主編.材料成形設(shè)備．北京：機械工業(yè)出版社，2010 [8]甘永立主編.幾何公差與檢測．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2008 [9]孫 桓、陳作模、葛文杰主編.《機械原理》．北京：高等教育出版社，2006 [10]崇 凱主編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ).化學(xué)工業(yè)出版社，1993 [11]王紹俊主編.機械制造工藝設(shè)計手冊.機械工業(yè)出版社，1987 [12]黃如林主編.切削加工簡明實用手冊.化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [13]薛源順主編.機床夾具設(shè)計.機械工業(yè)出版社，1995 [14]陳于萍、高曉康主編.互換性與測量技術(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.機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)及習(xí)題.機械工業(yè)出版社，1999.11 致謝 課程設(shè)計是我們機械專業(yè)學(xué)生在校學(xué)習(xí)的一個總結(jié)性的理論和實踐相結(jié)合的教學(xué)環(huán)節(jié)，是綜合運用所學(xué)知識和技能的具體實踐過程。通過這次課程設(shè)計，使我對所學(xué)的專業(yè)知識有了更深刻的理解和認識，并為我今后從事機械相關(guān)工作樹立了堅定的信心。 我這次課程設(shè)計的題目是CA6140開合螺母的工藝工裝設(shè)計，其中涉及到了很多曾經(jīng)學(xué)過的計算，驗算等以及相關(guān)專業(yè)方面的知識。 在設(shè)計的過程中，通過把自己幾年來所學(xué)到的專業(yè)知識和實踐相結(jié)合，并運用到設(shè)計中，我順利完成了課程設(shè)計的各項任務(wù)。但在設(shè)計過程中，我對一些理論問題掌握的不夠充足，經(jīng)過多次向指導(dǎo)老師請教最后才得以解決。在今后的學(xué)習(xí)和工作中，我會更多的吸取相關(guān)方面的知識，不斷提高自己的專業(yè)水平和能力。 通過本次課程設(shè)計，我了解和掌握了機械工藝等方面的諸多知識，鍛煉了自己分析問題和解決問題的能力，并積累了一定的實踐經(jīng)驗，為今后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。但由于時間緊，任務(wù)重，再加上本人的知識水平和能力有限，以及經(jīng)驗不足，設(shè)計中難免存在一些缺點和錯誤，望老師給予批評指正。 9- 課程設(shè)計 機械制造技術(shù)課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目： 制定開和螺母零件的加工工藝， 設(shè)計鉆螺紋底孔鉆床夾具 序言 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是我們學(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)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計，了解并認識一般機器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實際，對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良好的基礎(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)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。 I 目錄 設(shè)計任務(wù)書 I 序言 II 課程設(shè)計說明書正文： 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 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 3 第3章 專用夾具設(shè)計 5 3.1 設(shè)計主旨 5 3.2 夾具設(shè)計 5 3.2.1 定位基準的選擇 5 3.2.2 切削力和加緊力計算 5 3.2.3 定位誤差分析 5 3.2.4 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 6 參考文獻 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車床上的對開螺母，也稱開合螺母。其作用是為了傳遞機床梯形絲杠的動力。當(dāng)開合螺母處于“開”的位置（即其手柄在上方）時，絲杠（或稱“絲桿”）的旋轉(zhuǎn)運動將無法傳遞給溜板箱；反之，則絲杠的旋轉(zhuǎn)運動將傳遞給溜板箱，由溜板箱將其轉(zhuǎn)換成溜板的直線運動，完成刀具的縱向移動，平時機床溜板用光杠傳動的，車螺紋的時候?qū)﹂_螺母閉合，用梯形絲杠傳動，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)做軸類零件進行加工，再擴孔，進行螺紋加工，鉆4個螺紋孔，最后再將零件切開一分為二。零件精度及表面粗糙度要求較高，因此要合理安排精加工，以保證達到要求。 零件圖： 第2章 工藝規(guī)程設(shè)計 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,因此應(yīng)該選用鑄件,以便使開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；這樣得來的鑄件具有緊密與微細的顆粒結(jié)構(gòu)及較好的機械性能。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程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 粗基準的選擇：對于一般軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。因此對本零件來說，選擇以Φ62外圓柱面作為粗基準面加工Φ62外圓柱面和右端面。 精基準的選擇：使用經(jīng)過加工的表面作為定位基準，采用加工了的Φ62外圓柱面和右端面作為精基準。 2.3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，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，可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，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 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 由機械制造工藝簡明手冊表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，分別對各加工表面的機械加工余量、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 工序7：鉆2XΦ5孔并加工螺紋孔2XM6。本工序采用計算法確定切削用量。 （1）機床：搖臂鉆床Z35 （2）刀具選擇：選用高速鋼,錐柄標準麻花鉆Φ5，M6絲錐。 （3）確定切削用量： 2個孔共走2次刀,由切削手冊表11-2， f=0.13mm/r, V=18m/min， n=1000*18/(3.14*5)=1146.5 r/min， 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表4.2-12， 取n機=1320r/min, 所以 V =3.14×1320×5/1000=20.7m/min 。 （4）計算基本工時： 鉆孔工時： tm1= 2*l/fn=2(3+16+3)/(0.13*1320) =0.26?min。 攻絲工時： 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)機械加工工藝設(shè)計簡明手冊表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、工時定額的計算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填如機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片中。 第3章 專用夾具設(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，通常要設(shè)計專用夾具。 經(jīng)過與指導(dǎo)師協(xié)商，決定設(shè)計第9、10道工序—鉆2M6螺紋底孔的鉆床專用夾具。 3.1 設(shè)計主旨 本夾具主要用來鉆φ5mm孔、攻M6螺紋底孔。 3.2 夾具設(shè)計 3.2.1 定位基準的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選擇底面、側(cè)面和曲面與底面相交的線為定位基準，保證加工基準和設(shè)計基準重合，再使用手動偏心輪夾緊機構(gòu)進行夾緊。 3.2.2 切削力和加緊力計算 本步加工按鉆削估算夾緊力。實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 則實際夾緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=24.1N 使用偏心輪機構(gòu)進行人工夾緊，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 由于加工基準和設(shè)計基準重合，所以能很好的保證了加工精度。 3.2.4 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 所加工的零件尺寸不大，并且所需夾緊力不是很大，為使夾具簡單，操作方便靈活，故使用手動偏心輪夾緊機構(gòu)夾緊。 裝配圖： 參考文獻 [1]吳 拓主編．機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導(dǎo).北京：機械工業(yè)出版社，2010 [2]艾興、肖詩綱主編．切削用量簡明手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社. [3]李益民主編.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊[M] .北京：機械工業(yè)出版社，1993 [4]孟少農(nóng)主編.機械加工工藝手冊.機械工業(yè)出版社，1991 [5]王 棟主編.機械制造工藝課程設(shè)計指導(dǎo)書[M].北京：機械工業(yè)出版社 [6]梅 伶主編.模具課程設(shè)計指導(dǎo)．北京：機械工業(yè)出版社，2010 [7]王衛(wèi)衛(wèi)主編.材料成形設(shè)備．北京：機械工業(yè)出版社，2010 [8]甘永立主編.幾何公差與檢測．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2008 [9]孫 桓、陳作模、葛文杰主編.《機械原理》．北京：高等教育出版社，2006 [10]崇 凱主編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ).化學(xué)工業(yè)出版社，1993 [11]王紹俊主編.機械制造工藝設(shè)計手冊.機械工業(yè)出版社，1987 [12]黃如林主編.切削加工簡明實用手冊.化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [13]薛源順主編.機床夾具設(shè)計.機械工業(yè)出版社，1995 [14]陳于萍、高曉康主編.互換性與測量技術(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.機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)及習(xí)題.機械工業(yè)出版社，1999.11 致謝 課程設(shè)計是我們機械專業(yè)學(xué)生在校學(xué)習(xí)的一個總結(jié)性的理論和實踐相結(jié)合的教學(xué)環(huán)節(jié)，是綜合運用所學(xué)知識和技能的具體實踐過程。通過這次課程設(shè)計，使我對所學(xué)的專業(yè)知識有了更深刻的理解和認識，并為我今后從事機械相關(guān)工作樹立了堅定的信心。 我這次課程設(shè)計的題目是CA6140開合螺母的工藝工裝設(shè)計，其中涉及到了很多曾經(jīng)學(xué)過的計算，驗算等以及相關(guān)專業(yè)方面的知識。 在設(shè)計的過程中，通過把自己幾年來所學(xué)到的專業(yè)知識和實踐相結(jié)合，并運用到設(shè)計中，我順利完成了課程設(shè)計的各項任務(wù)。但在設(shè)計過程中，我對一些理論問題掌握的不夠充足，經(jīng)過多次向指導(dǎo)老師請教最后才得以解決。在今后的學(xué)習(xí)和工作中，我會更多的吸取相關(guān)方面的知識，不斷提高自己的專業(yè)水平和能力。 通過本次課程設(shè)計，我了解和掌握了機械工藝等方面的諸多知識，鍛煉了自己分析問題和解決問題的能力，并積累了一定的實踐經(jīng)驗，為今后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。但由于時間緊，任務(wù)重，再加上本人的知識水平和能力有限，以及經(jīng)驗不足，設(shè)計中難免存在一些缺點和錯誤，望老師給予批評指正。 9-