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目 錄
1 緒論…………………………………………………………………………………… 1
2 零件的分析…………………………………………………………………………… 2
2.1零件的作用………………………………………………………………………… 2
2.2零件的工藝分析…………………………………………………………………… 2
3 工藝規(guī)程設計………………………………………………………………………… 3
3.1確定毛坯的制造形式……………………………………………………………… 3
3.2基面的選擇………………………………………………………………………… 3
3.2.1粗基準的選擇…………………………………………………………………3
3.2.2精基準的選擇…………………………………………………………………3
3.3制定工藝路線……………………………………………………………………… 3
3.3.1工藝路線方案一………………………………………………………………4
3.3.2工藝路線方案二………………………………………………………………4
3.3.3工藝路線方案的比較與分析…………………………………………………4
3.3.4最終確定的工藝路線方案……………………………………………………5
3.4機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定…………………………………… 5
3.4.1軸承座表面…………………………………………………………………… 5
3.4.2銑底平面上的孔……………………………………………………………… 5
3.4.3銑兩個Φ78左右兩端面，共四個……………………………………………6
3.4.4鏜Φ52的孔……………………………………………………………………6
3.4.5銑Φ15mm圓臺的上表面………………………………………………………6
3.4.6車Φ6mm的螺紋……………………………………………………………… 6
3.4.7車Φ78mm兩外端面上的螺紋孔………………………………………………6
3.5確立切削用量及基本工時…………………………………………………………6
3.5.1工序一…………………………………………………………………………6
3.5.2工序二…………………………………………………………………………8
3.5.3工序三…………………………………………………………………………8
3.5.4工序四…………………………………………………………………………10
3.5.5工序五…………………………………………………………………………13
3,5.6工序六…………………………………………………………………………14
4夾具設計………………………………………………………………………………… 16
4.1問題的提出……………………………………………………………………………16
4.1.1應用場合……………………………………………………………………… 16
4.1.2工序尺寸及要求……………………………………………………………… 16
4.1.3生產類型，時間定額………………………………………………………… 16
4.2設計過程……………………………………………………………………………… 16
4.2.1工作原理過程………………………………………………………………… 16
4.2.2定位基準選擇………………………………………………………………… 17
4.2.3定位誤差分析………………………………………………………………… 17
4.2.4切削力及夾緊力計算………………………………………………………… 18
4.2.5夾緊機構設計………………………………………………………………… 19
4.2.6定位元件選擇………………………………………………………………… 19
4.2.7導向元件……………………………………………………………………… 20
4.3設計結果………………………………………………………………………………22
結論…………………………………………………………………………………………23
致謝…………………………………………………………………………………………24
參考文獻……………………………………………………………………………………25
1 緒論
2零件的分析
2.1零件的作用
2.2零件的工藝分析
2.2.1以的中心加工表面
2.2.2以的矩形表面加工表面
3工藝規(guī)程設計
3.1確定毛坯的制造形式
3.2基面的選擇
3.2.1粗基準的選擇
3.2.2精基準的選擇
3.3制定工藝路線
3.3.1工藝路線方案一
3.3.2工藝路線方案二
3.3.3工藝路線方案的比較與分析
3.3.4最終確定的工藝路線方案
3.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
3.4.1軸承底座表面
3.4.2銑底平面上的方孔
3.4.3銑左右兩端面，共四個
3.4.4鏜的孔
3.4.5銑圓臺的上表面
3.4.6車的螺紋
3.4.7車兩外端面上的螺紋孔
3.5確立切削用量及基本工時
3.5.1工序一
3.5.2工序二
3.5.3工序三
3.5.4工序四
3.5.5工序五
3.5.6工序六
4夾具設計
4.1設計背景
4.1.1應用場合
4.1.2工序尺寸及要求
4.1.3生產類型，時間定額
4.2設計過程
4.2.1工作原理過程
4.2.2定位基準選擇
4.2.3定位誤差分析
4.2.4切削力及夾緊力計算
4.2.5夾緊機構設計
4.2.6定位元件選擇
4.2.7導向元件
4.3設計結果
機械制造技術基礎課程設計是在學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的.是進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。
升降桿軸承座的加工工藝規(guī)程及其鏜孔的工裝夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計等進行課程設計之后的下一個教學環(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，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。
希望能通過這次課程設計對我們未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉我們的分析問題、解決問題的能力，為今后參加工作打下一個良好的基礎。
題目所給的零件是升降桿的支承部件——升降桿軸承座。該零件適用范圍廣，主要用于支承軸類的零件。使軸類零件能獲得所需的同軸度和很高的回轉精度，能保證運動的可靠性。
軸承座有三組加工表面，并有一定位置要求，其中尺寸要求較高的有，具體分述如下：
這一組加工表面包括：一個的矩形表面及長寬各為深度為的矩形槽。其中，主要加工表面為的矩形表面。
這一組加工表面包括：兩個 圓柱的左右表面及表面外的螺紋孔；兩個 圓柱的內表面；兩圓柱上的兩個孔。
這兩組加工表面之間有著一定位置要求，主要是：
兩個孔相對底平面之間的平行度公差為0.21。
由以上分析可知，對于這幾組加工表面而言，加工時可以先加工下表面，然后以下表面為粗基準，借助于專用夾具加工其它組的表面。
零件材料為HT200，零件為升降桿軸承座。主要是支撐軸在工作時承受軸的軸向力和徑向力。由于軸在工作中比較平穩(wěn)，所以軸承座所受的其它沖擊力較小，由于升降桿軸承座在機械工作中應用比較廣泛，屬于大批量生產，零件結構又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。
基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產無法正常進行。
對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。但對本零件來說，如果以外圓表面作基準，則可能這一組的表面不平行。按照有關粗基準的選擇原則，以為粗基準，利用一個圓錐銷和一個菱形銷固定內表面作為定位面，以消除、、、、、五個自由度，在用一個銷釘頂住肋板，消除 一個自由度，達到完全定位。
主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。
制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大批生產的條件下，可以考慮才用通用機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。
工序一 粗、精銑軸承座尺寸端面及長寬各為，深度為的矩形槽。
工序二 銑底座的方孔。
工序三 粗、精銑軸承孔左右的兩個表面，共四個。
工序四 粗、精鏜一對尺寸為的孔，然后锪孔，深度為1mm。
工序五 粗銑兩個的端面。
工序六 鉆，擴的孔，然后車螺紋。
工序七 鉆，擴兩外面上的孔并車螺紋，各六個。
工序八 檢查。
工序一 粗、精銑軸承座尺寸端面及長寬各為，深度為的矩形槽。
工序二 粗、精銑軸承孔左右的兩個表面，共四個；并鉆，擴兩外面上的孔并車螺紋，各六個。
工序三 粗、精鏜一對尺寸為的孔，然后锪孔，深度為。
工序四 粗洗兩個的端面，并鉆，擴的孔，然后車螺紋。
工序五 銑底座的方孔。
工序六 檢查。
上面工序加工效率較高，但同時洗平面并車螺紋工序比較復雜，不易實現通用機床。
兩種工藝路線方案都是一樣的，只是加工工序不一樣。在第二個方案中的工序二中 粗、精銑軸承孔左右的兩個表面，共四個；并鉆，擴兩外面上的孔并車螺紋，各六個。工序比較復雜，工藝性不好。而工藝方案一正好規(guī)避了這一個問題。并且裝夾次數并沒有增多，能得到很好的工藝性和較高的加工效率。所以，我最終確定了的工藝路線方案。
工序一 以的內孔為粗基準，加工零件的底平面及底平面上的槽。
工序二 以的外表面為粗基準，加工零件底平面上的方孔。
工序三 以底平面為精基準，加工孔左右的兩個表面，共四個。
工序四 以底平面為精基準，粗、精鏜一對尺寸為的孔，然后锪孔，深度為。
工序五 以底平面為精基準，粗洗兩個的端面。
工序六 以底平面為基準，鉆，車的螺紋。
工序七 以內孔為基準，鉆，擴六個孔并車的螺紋
工序八 檢查。
升降桿軸承座零件材料為HT200，硬度190--241HB，生產類型大批量，采用鑄造毛坯。
據以上原始資料及加工路線，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
考慮其長度為，寬，高。
查文獻[1]表(2.2—2到2.2--5),取高度方向的余量為,即鑄造尺寸長度為，寬度為，高度為。
查文獻[1]表(2.2--2~~2.2--5),取余量為。
參照文獻[1]表2.3—21確定工序尺寸及余量如下:
(從實際情況考慮取粗銑后雙邊余量為)
粗銑： 留余量為： (雙邊加工)
精銑：
即鑄造尺寸為。
查文獻[1]表(2.2--2~2.2--5),取余量為,既鑄造尺寸就為。
參照文獻1表2.3—15確定工序尺寸及余量如下:
鏜刀,量具游標卡尺，及其它。
粗鏜 留余量為：
半精鏜 留余量為：
精鏜 留余量為：
由于該表面沒有要求，所以采用粗銑，即鑄造尺寸為。
先鉆的孔，然后進行車螺紋，尺寸為。
外端面各有6個且均部,要分兩次才能完成,因為是兩個對稱面,所以加工余量相同。先鉆的孔，然后進行車螺紋，尺寸為。
以的內孔為粗基準，加工零件的底平面及底平面上的槽。得到尺寸為高的底平面和深的槽，平面度誤差為Ra6.3。
工件材料：HT200， HB=210，銑削加工。
加工要求：粗銑，半精銑到尺寸,表面粗糙度為Ｒa３.２。
1. 工序尺寸：端面圓長。
2. 加工要求：以為定位面用銑刀銑削余量，在半精銑，銑削余量為1mm，達到粗糙度：Ｒa３.２
3. 選用機床：TX618式臥式銑鏜床 P輸=5.5KW
4. 選用刀具：YG8硬質端銑刀、（根據加工而選表（21-35））
5. 銑刀形狀
6. 刀具壽命：查文獻[2]表30-12
7、選擇切削用量
（1）、背吃刀量
由切削余量可知采用一次切削
（2）、切削進給量：
因為是粗銑采用較大進給量
（3）、切削速度：
由于是粗銑采用較小速度
計算主軸轉速：
按機床說明書見文獻[2]表11—3可知道機床分18級選主軸轉速為
所以實際速度為：
8、 檢驗機床功率
8、檢驗機床功率
由以上切削量檢驗功率 由公式：
所以說明上述所選切削深度,進給量,切削速度都符合要求
9、 計算工時：
以的外表面為粗基準，加工零件底平面上的方孔。
1、工件材料：HT200，HB=190~241，鍛造
2、加工要求：精銑方孔使輪廓尺寸為，表面粗糙度為
3、選用戶機床：式臥式銑鏜床
4、選用刀具：高速鋼立銑刀，
5、切削用量：
（1） 背吃刀量：切削量較小，，一次走刀即可完成
（2） 切削進給量：查文獻[3]表5-8，
（3） 切削速度：采用較小切削速度
6、 主軸轉速：
查文獻[3]表4-19，主軸轉速確定為
則實際速度為
7、 檢驗機床功率：
由以上切削量檢驗攻略由公式：
符合
8、 計算工時：
以底平面為精基準，加工 孔左右的兩個表面，共四個。
機床：X53K立式銑床。
刀具： 高速鋼端銑刀,銑削寬度40,深度,齒數,故據文獻[4]表5-34取刀具直徑, 查文獻[5]。
2. 切削用量
（1） 銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇，進行粗銑，第二次走刀即可完成所需長度，選擇達到表面粗糙度要求。
（2） 每齒進給量 機床功率為7.5kw。查文獻[4]表3-28得出進給量，由于是對稱銑，選較小進給量。
（3）查后刀面最大磨損及壽命
查文獻[5]表3.7，后刀面最大磨損為。
查文獻[5]表3.8，壽命
（4) 計算切削速度 按文獻[4]表3-28，查得，
查文獻[4]表4-16-1據X53K銑床參數取實際主軸轉速,則實際切削速
（5）校驗機床功率
查文獻[4]表得公式
查文獻[4]表3-25得灰鑄鐵的F 的修正系數計算公式為
實際
已知,則
查文獻[4]得公式
而查文獻[4]續(xù)表4-17得X53K的機床主軸電機所能提供功率為。故校驗合格。
（6）計算基本工時
已知， （由查表取得）
查文獻[1]表6.2-7有公式
以底平面為精基準，粗、精鏜一對尺寸為的孔。
粗鏜
1、加工要求：粗鏜軸孔，以底面為定位基準，根據文獻[6]表5.8內孔表面加工方案及其經濟精度可得到：粗鏜時其加工經濟精度可達到IT11~IT13,表面粗糙度Ra為12.5~6.3。具體余量如下：
單邊余量
由以上精度查文獻[7]表2—3可以知道其孔加工的上下偏差為：
=mm（留余量）
2、選用機床：查文獻[2]表10—2臥式鏜床型號及技術參數選用TX618臥式銑鏜床
3、選用刀具：因為主軸Ⅰ上有階梯孔，查文獻[2]選用900單刃鏜刀即可，這種鏜刀適合鏜階梯孔還能鏜削圓柱端面。
4、選擇切削用量
①決定切削深度
由切削余量可知道 （單邊）
查文獻[2]表29—14可知道粗鏜時，所以采用一次切削。
②決定切削進給量
查文獻[2]表30—26 工件是鑄鐵時，刀頭是刀頭時 因為粗鏜所以采用較大進給量
③、決定切削速度
查文獻[2]表30-26工件是鑄鐵時，刀頭是刀頭時 因為粗鏜所以采用較小速度
計算主軸轉速
按機床說明書見文獻[2]表11—3可知道機床分18級8~1000r/min選主軸轉速為
所以實際速度為：
計算各孔加工工時
=
半精鏜
1、加工要求：半精鏜 孔，以底面為定位基準，根據文獻[6]表5.8內孔表面加工方案及其經濟精度可得到：鏜精時其加工經濟精度可達到IT7~IT8,表面粗糙度Ra為3.2~1.6。
52-51= 單邊余量
由以上精度查文獻[7]表2—3可以知道：其孔加工的上下偏差為：
=
2、選用機床：查文獻[2]表10—2臥式鏜床型號及技術參數選用TX618臥式銑鏜床
3、選用刀具：查文獻[2]選用900單刃鏜刀即可，能鏜削圓柱端面，使圓 柱端面達到相應精度。
4、選擇切削用量
①決定切削深度
由切削余量可知道
查文獻[2]表29—14可知道精鏜采用一次切削。
②決定切削進給量
查文獻[2]表30—26 工件是鑄鐵時，刀頭是刀頭時 因為精鏜所以采用較小進給量
③、決定切削速度
查文獻[2]表30-26工件是鑄鐵時，刀頭是刀頭時因為精鏜所以采用較大速度
計算主軸轉速
按機床說明書見文獻[2]表11—3可知道機床分18級8~1000r/min選主軸轉速為490r/min
所以實際速度為：
5、計算各孔加工工時
=
精鏜
1、加工要求：精鏜 孔,以底面為定位基準，根據文獻[6]表5.8內孔表面加工方案及其經濟精度可得到：鏜精時其加工經濟精度可達到IT7~IT8,表面粗糙度Ra為3.2~1.6。
52-51= 2Z= 單邊余量
由以上精度查文獻[7]表2—3可以知道：其孔加工的上下偏差為：
=
2、選用機床：查文獻[2]表10—2臥式鏜床型號及技術參數選用TX618臥式銑鏜床
3、選用刀具：查文獻[2]選用900單刃鏜刀即可，能鏜削圓柱端面，使圓 柱端面達到相應精度。
4、選擇切削用量
①決定切削深度
由切削余量可知道
查文獻[2]表29—14可知道精鏜采用一次切削。
②決定切削進給量
查文獻[2]表30—26 工件是鑄鐵時，刀頭是刀頭時 因為精鏜所以采用較小進給量
③、決定切削速度
查文獻[2]表30-26工件是鑄鐵時，刀頭是刀頭時 因為精鏜所以采用較大速度
計算主軸轉速
按機床說明書見文獻[2]表11—3可知道機床分18級8~1000r/min選主軸轉速為380r/min
所以實際速度為：
5、計算各孔加工工時
=
以底平面為精基準，粗銑兩個的端面。
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
機床：XA5032臥式銑床。
刀具：W18Cr4V硬質合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度,深度,齒數,故據文獻[5]取刀具直徑。
2. 切削用量
1） 銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇，一次走刀即可完成所需長度。
2） 每齒進給量 機床功率為7.5kw。查文獻[5]選。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查文獻[5]表3.7，后刀面最大磨損為。
查文獻[5]表3.8，壽命
4） 計算切削速度 按文獻[5]，將f降一級為查得 ，,
據XA6132銑床參數，選擇, ,則實際切削速度,實際進給量為。
5)校驗機床功率 查文獻[5],而機床所能提供功率為。故校驗合格。
6）計算基本工時
.
結果
以Φ52 的內孔為基準，鉆，擴六個孔并車 的螺紋。
1. 選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時，后角，二重刃長度 ° ° °
2.選擇切削用量
（1）決定進給量
查文獻[5]
按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇
最終決定選擇機床已有的進給量 經校驗校驗成功。
（2）鉆頭磨鈍標準及壽命
后刀面最大磨損限度（查文獻[5]）為，壽命
?。?）切削速度
查文獻[5] 修正系數
故。
查文獻[5]機床實際轉速為
故實際的切削速度
（4）校驗扭矩功率
故滿足條件，校驗成立。
３.計算工時
設計工序四夾具——以底平面為基準，粗精鏜一對尺寸為的孔夾具。本夾具將用于TX618臥式銑鏜床，刀具90°單刃鏜刀。
為了提高生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需設計作用夾具。
以底面為定位基準，根據文獻[6]表5.8內孔表面加工方案及其經濟精度可得到：精鏜時其加工經濟精度可達到IT7~IT8,表面粗糙度Ra為3.2~1.6。
52-51= 2Z= 單邊余量Z=0.5
由以上精度查文獻[7]表2—3可以知道：其孔加工的上下偏差為：
=
以底平面為精基準，粗、精鏜一對尺寸為的孔。
計算各孔加工工時
=
采用一面兩銷定位。由于其它的橫向移動和縱向移動均不會影響到上平面，所以可以不用考慮該方向上的定位。而且此平面的銑削的加工余量不大，所需的夾緊力也不太大，使用螺旋壓緊壓板進行卡緊。這樣一來夾具的結構也簡單，所夾持部位也不會變形，工人安裝也比較方便快捷。
本工序采用一面兩銷定位和壓板壓緊會產生一定的定位誤差，但是由于加工是自由公差，故應當能滿足定位要求。
出于定位簡單和快速的考慮，選擇內孔基準，即以工件高度尺寸15上各加一塊壓板壓主（自由度限制數：3），再配合底平面根據三點定位原則用一面兩銷定位（自由度限制數：3）。
一面兩銷定位誤差
(1)移動時基準位移誤差
（式5-5）
式中： ———— 圓柱銷孔的最大偏差
———— 圓柱銷孔的最小偏差
————圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙
代入（式5-5）得： =
=
(2) 轉角誤差
（式5-6）
式中： ———— 圓柱銷孔的最大偏差
———— 圓柱銷孔的最小偏差
———— 圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙
———— 削邊銷孔的最大偏差
———— 削邊銷孔的最小偏差
———— 削邊銷定位孔與定位銷最小配合間隙
其中：
則代入（式5-6）得：
則：
經檢驗合格。
由夾具裝配圖可以看出,由于水平方向上有兩個定位銷,所以水平方向上不需要考慮夾緊力是否合適,只用考慮Z軸上的夾緊力就可以了.
查文獻[8]表1-2-3得:
式中:
==
所以,
在計算切削力時,必須把安全系數也考慮在內.
查文獻[8],表1-2-1可知:
所以,
因本夾具主要夾緊力是螺母夾緊,
查文獻[2]表17-30得:
夾緊力
此時,實際夾緊力已大于所需的加緊力了,所以本夾具可安全工作.
夾具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高生產力，使用快速螺旋卡緊機構。
以為基準，利用一個圓柱銷和一個菱形銷固定內表面作為定位面，以消除、、、、、五個自由度，在用一個銷釘頂住肋板，消除 一個自由度，達到完全定位。
（1）菱形銷 材料：45鋼 熱處理：45~50HRC
尺寸：
（2）圓柱銷 材料：45鋼 熱處理：45~50HRC
尺寸：
方形對刀快 GB2240-80
查文獻[8]P311 頁
（1）. 材料: 20按GB699-65。
（２）. 熱處理：滲碳深度0.8~1.2mm,HRC58~64。
（３）. 其他技術條件按GB2259-80。
標記為：
對刀塊 GB2241-80 長*寬*高=60*16*78
零件圖形如附圖（夾具體圖）所示。
圖4.2對 刀 快
壓板A16*80 JB/T8070.2-1999
（1）. 材料: 45按GB/T 699-1999
（２）. 熱處理：HRC35~40。
（３）. 其他技術條件按GB2259-80
標記：公稱直徑= ，的A型壓板。
壓板A16*200 GB2185-80
夾具體
查文獻[8] 222 到225 頁
在選擇夾具體結構時,應以合理性、工藝性、經濟性、標準化的可能性以及工廠的具體條件為綜合依據考慮。
標記為：長*寬*高=300*120*40
材料為HT150。
零件圖形如附圖（夾具體圖）所示。
圖4.3夾具體
結論
本次課程設計是升降桿軸承座，從零件的毛坯生產到最終成品，中間經過了銑、鏜、鉆、車螺紋等工序。因為是中批量生產，工序就分得很集中，中間就可省去換刀具和調試的時間。在每道工序中都有計算切削用量和工時。
在夾具設計中，先確定工件的基準，然后通過“一面兩銷”，即一個底面，一個圓柱銷和一個菱形銷定位，將工件固定夾緊在夾具上。
在本次設計中已無大的問題，基本達到了要求。只是在夾具的設計中沒有能提出多種方案進行分析比較，有所不足，希望郭老師和劉老師能給予我一些建議。
致謝
三個星期的課程設計即將結束，我向所有幫助過我的老師和同學說一聲，謝謝！如果沒有他們的幫助，我的課程設計就會做得很困難。
這次課程設計是郭華鋒老師和劉文君老師帶我們的，這兩位老師不僅學識淵博，工作嚴謹，而且對我們很負責任，郭老師定期讓我們去辦公室，幫我們分析夾具設計思路，劉老師耐心而且詳細地指導我們畫圖，指出我們的錯誤之處。在做課程設計的過程中我也遇到了不少的問題，但不管什么問題，劉老師都給了我許多幫助，讓我受益匪淺。
在做課程設計的過程中我也得到了09機設2班的一位同學的指導，有時候老師不在的情況下，我會向他請教，在此對他表示衷心的感謝。
最后，在即將完成課程設計之時，我再次感謝對我指導、關心和幫助過的老師和同學們，謝謝你們，我會繼續(xù)努力的！
參考文獻
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Z=0.51mm
t=0.42min
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F=587.5N
F=2062.1N
畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯
系 別： 機電信息系
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化專業(yè)
班 級：
姓 名：
學 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，機械工程學系，伍斯特理工學院研究院，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，以最終實現確定性的定位。
關鍵詞：夾具設計;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)劃一個關鍵的第一步，夾具設計需要，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。這一直是夾具設計的最根本的準則之一，許多研究人員關于幾何約束狀態(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，兩個接觸的機構不應該有平等的，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,他們假設工件夾具元件和點之間的聯(lián)絡無阻力。理想的位置q*,而應放置工件表面和分片，可微函數是gi(見圖1)。
表面函數定義為:gi(q*)=0是確定的,應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)設計的要求，設計師知道約束狀態(tài)是什么，以如何改善設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，所有有關知識約束工件的議案，可以引導設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）
當等級（WL）=6，n=6時，是工件良好約束。
當等級（WL）=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)的數學表示方法,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)定位器是負責過約束狀態(tài)。
這種方法可能會產生多種解決方案，并要求設計師來決定哪一套不必要的定位應該被刪除以最佳定位性能。
當等級（WL）<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)。假設有n個定位器之間的關系的工件的位置/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，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，這意味著相應的工件的位置誤差是不依賴任何定位錯誤。因此，相關的動議未約束的定位器。此外，結合動議不約束，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?！捌渌迮攀仟毩⒌男?。發(fā)現根據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?；谶@個結果，一個額外的定位器應該是采用約束沿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，在這最初的設計如下：
這種配置的定位矩陣是
610真正的設計修改
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]方向結合旋轉[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。這提供了多的設計師的修訂選項。
4.總結
確定性的位置是一個重要的要求夾具定位方案設計。分析標準決定性的地位已經確立。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，可以幫助設計師來分析和改進現有的定位方案。
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