皮帶輪加工工藝及精車皮帶輪槽工裝夾具設(shè)計（全套含CAD圖紙）,皮帶輪,加工,工藝,車皮,帶輪槽,工裝,夾具,設(shè)計,全套,cad,圖紙 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(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(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 - Under-constrained =6 =6 Well-constrained =6 >6 Over-constrained 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: Under-constrained:ΔX=WLΔr, (4) Well-constrained :ΔX=(WTLWL)-1WLTΔr, (5) Over-constrained: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?shù)燃墸╓L）=6，n=6時，是工件良好約束。 當?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(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該被刪除以最佳定位性能。 當?shù)燃墸╓L）<6,工件的限制約束。 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.。夾具運動學分析的基礎(chǔ)上充分接觸剛體模型。 J制造業(yè)│科學與工程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定位計劃的運動學分析和綜合加工裝置。 ASME J制造業(yè)│科學與工程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。 學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 皮帶輪 共 7 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 1 檢查 9Cr18 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 棒料 Ф163X88 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪自定心卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 可轉(zhuǎn)位車刀 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 檢查毛坯是否有裂紋 學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 皮帶輪 零件名稱 皮帶輪 共 7 頁 第 2 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 1 粗車 9Cr18 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 棒料 Ф163X88 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 臥式車床 CA6140 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪自定心卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 可轉(zhuǎn)位車刀 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 2 夾毛坯外圓，車Ф157端面 CA6140 200 16 0.5 12 1 17.7 3 夾毛坯外圓，粗車Ф157外圓，留1mm加工余量 CA6140 200 16 0.5 12 1 17.7 4 夾毛坯外圓，車Ф157端面 CA6140 200 16 0.5 12 1 17.7 5 夾毛坯外圓，粗車Ф157外圓，留1mm加工余量 CA6140 200 16 0.5 1.1 1 64.2 學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 車床 零件名稱 皮帶輪 共 7 頁 第 3 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 1 精車 9Cr18 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 棒料 Ф163X88 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 臥式車床 CA6140 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪自定心卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 可轉(zhuǎn)位車刀 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 7 掉頭，夾Ф157外圓，車另一端面 CA6140 200 16 0.5 12 1 17.7 技術(shù)學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 車床 零件名稱 皮帶輪 共 7 頁 第 4 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 2 磨削 9Cr18 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 棒料 Ф163X88 1 1 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 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 高速鋼 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 8 鉆Ф17的底孔Ф10 CA6140 200 16 0.5 12 1 17.7 9 精車Ф157外圓，達到圖紙尺寸公差要求 CA6140 200 16 0.5 12 1 17.7 學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 皮帶輪 共 7 頁 第 5 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 3 銑槽 9Cr18 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鍛鐵 Ф163X88 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 鉆床 Z550 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 可轉(zhuǎn)位車刀 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 13 鉆中心孔 鉆床 800 500 2 200 16 0.5 12 1 14 預鉆中心孔Ф45的底孔Ф42 鉆床 200 100 0.5 200 16 0.5 12 1 15 擴中心孔Ф45的底孔至Ф44 鉆床 800 500 2 200 16 0.5 12 1 17.7 16 鉸孔Ф45 鉆床 200 100 0.5 200 16 0.5 10 1 17.7 學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 皮帶輪 共 7 頁 第 6 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 4 鉆孔 9Cr18 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 棒料 Ф163X88 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 插床 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 可轉(zhuǎn)位車刀 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 17 插鍵槽 插床 200 16 0.5 12 1 17.7 職業(yè) 技術(shù)學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 皮帶輪 共 7 頁 第 7 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 5 9Cr18 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 棒料 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 車床 Ф163X88 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 粗車皮帶輪V形槽 車床 200 16 0.5 12 1 17.7 精車皮帶輪V形槽 車床 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 共2頁 產(chǎn)品名稱 皮帶輪 零（部）件名稱 皮帶輪 第1頁 材料牌號 HT200 毛坯種類 鑄造 毛坯外形尺寸 Ф163X88 每毛坯件數(shù) 1 每臺 件數(shù) 1 備注 序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 車間 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工時 準終 單件 1 檢查 檢查毛坯是否有裂紋 檢 目測 2 車端面 夾毛坯外圓，車Ф157端面 金 車床 三爪自定心卡盤 3 粗車 夾毛坯外圓，粗車Ф157外圓，留1mm加工余量 金 車床 三爪自定心卡盤 4 精車 精車Ф157外圓，達到圖紙尺寸公差要求 金 車床 三爪自定心卡盤 5 車端面 掉頭，夾Ф157外圓，車另一端面 金 車床 三爪自定心卡盤 6 鉆孔 鉆中心孔 金 鉆床 專用夾具 7 鉆孔 預鉆中心孔Ф45的底孔Ф42 金 鉆床 專用夾具 8 擴孔 擴中心孔Ф45的底孔至Ф44 金 鉆床 專用夾具 9 鉸孔 鉸孔Ф45 金 鉆床 專用夾具 10 插鍵槽 插鍵槽 金 插床 專用夾具 11 熱處理 熱處理RCRC 熱 淬火爐 12 粗車 粗車皮帶輪V形槽 金 車床 專用夾具 13 精車 精車皮帶輪V形槽 金 車床 專用夾具 14 檢驗 檢驗 檢 游標卡尺 編 制 日 期 標記 處記 更改文件號 簽字 日期 學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 皮帶輪 共 7 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 1 檢查 9Cr18 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 棒料 Ф163X88 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪自定心卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 可轉(zhuǎn)位車刀 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 檢查毛坯是否有裂紋 學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 皮帶輪 零件名稱 皮帶輪 共 7 頁 第 2 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 1 粗車 9Cr18 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 棒料 Ф163X88 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 臥式車床 CA6140 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪自定心卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 可轉(zhuǎn)位車刀 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 2 夾毛坯外圓，車Ф157端面 CA6140 200 16 0.5 12 1 17.7 3 夾毛坯外圓，粗車Ф157外圓，留1mm加工余量 CA6140 200 16 0.5 12 1 17.7 4 夾毛坯外圓，車Ф157端面 CA6140 200 16 0.5 12 1 17.7 5 夾毛坯外圓，粗車Ф157外圓，留1mm加工余量 CA6140 200 16 0.5 1.1 1 64.2 學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 車床 零件名稱 皮帶輪 共 7 頁 第 3 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 1 精車 9Cr18 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 棒料 Ф163X88 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 臥式車床 CA6140 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪自定心卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 可轉(zhuǎn)位車刀 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 7 掉頭，夾Ф157外圓，車另一端面 CA6140 200 16 0.5 12 1 17.7 技術(shù)學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 車床 零件名稱 皮帶輪 共 7 頁 第 4 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 2 磨削 9Cr18 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 棒料 Ф163X88 1 1 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 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 高速鋼 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 8 鉆Ф17的底孔Ф10 CA6140 200 16 0.5 12 1 17.7 9 精車Ф157外圓，達到圖紙尺寸公差要求 CA6140 200 16 0.5 12 1 17.7 學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 皮帶輪 共 7 頁 第 5 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 3 銑槽 9Cr18 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鍛鐵 Ф163X88 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 鉆床 Z550 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 可轉(zhuǎn)位車刀 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 13 鉆中心孔 鉆床 800 500 2 200 16 0.5 12 1 14 預鉆中心孔Ф45的底孔Ф42 鉆床 200 100 0.5 200 16 0.5 12 1 15 擴中心孔Ф45的底孔至Ф44 鉆床 800 500 2 200 16 0.5 12 1 17.7 16 鉸孔Ф45 鉆床 200 100 0.5 200 16 0.5 10 1 17.7 學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 皮帶輪 共 7 頁 第 6 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 4 鉆孔 9Cr18 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 棒料 Ф163X88 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 插床 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 可轉(zhuǎn)位車刀 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 17 插鍵槽 插床 200 16 0.5 12 1 17.7 職業(yè) 技術(shù)學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 皮帶輪 共 7 頁 第 7 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 5 9Cr18 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 棒料 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 車床 Ф163X88 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 粗車皮帶輪V形槽 車床 200 16 0.5 12 1 17.7 精車皮帶輪V形槽 車床 設(shè) 計 說 明 書 題目：皮帶輪加工工藝及 精車皮帶輪槽工裝夾具設(shè)計 班 級： 姓 名： 指導教師： 摘 要 目 錄 第一章 概述 1.1皮帶輪的用途 1.2零件的圖樣及說明 第二章 零件加工工藝的制訂 2.1 零件圖樣分析 2.2 零件工序和裝夾方式的確定 2.3 加工順序的確定 2.4進給路線的確定 2.5 夾具的選擇 2.6 刀具的選擇 2.7 切削用量的選擇 2.8 加工所需工、量具 第三章 工藝卡片的制訂及程序的編寫 3.0 加工前的分析及應選的加工機器 3.1 加工工序卡片 3.2 加工刀具卡片 3.3 加工程序的編制 第4章 設(shè)計小結(jié) 致謝 參考文獻 第一章 概述 1.1皮帶輪的用途 生活中，皮帶輪對我們來說很常見，它的應用很廣泛，機械傳動常見的類型有摩擦輪傳動、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動、螺旋傳動等類型。 帶傳動根據(jù)橫截面形狀不同可分為平帶傳動、V帶傳動、多楔帶、圓形帶、齒形帶等類型的帶傳動。 帶傳動中用于安裝傳動帶的輪子就叫做帶輪。俗稱皮帶輪。帶輪是成對安裝和使用的，一個是主動輪，另一個是從動輪。 機械傳動按傳動的工作原理分類可分為嚙合傳動和摩擦傳動兩類。 嚙合傳動的優(yōu)點是工作可靠、壽命長，傳動比準確、傳遞功率大，效率高（蝸桿傳動除外），速度范圍廣。缺點是對加工制造安裝的精度要求較高。 摩擦傳動工作平穩(wěn)、噪聲低、結(jié)構(gòu)簡單、造價低，具有過載保護能力，缺點是外廓尺寸較大、傳動比不準確、傳動效率較低、元件壽命較短。 帶傳動就是摩擦傳動中的一個種類。 帶傳動的工作原理是帶緊套在主動輪和從動輪上，因而帶與輪的接觸表面存在著正壓力，當原動機驅(qū)動主動輪回轉(zhuǎn)時，在帶與主動輪接觸表面間便產(chǎn)生摩擦力，使主動輪牽動帶，繼而帶又牽動從動輪，將主動軸上的轉(zhuǎn)矩和運動傳給從動軸。 從帶傳動的原理可知道帶輪的作用是通過傳動帶傳遞轉(zhuǎn)矩和運動。 1.2零件的圖樣及說明 皮帶輪的外形圖 車削是加工中用得最多的加工方法之一。由于車床具有加工精度高、能作直線和圓弧插補以及在加工過程中能自動變速的特點，因此，其工藝范圍較普通機床寬得多。凡是能在車床上裝夾的回轉(zhuǎn)體零件都能在車床上加工。針對車床的特點，下列幾種零件最適合車削加工： 1 精度要求較高的回轉(zhuǎn)體零件； 2 表面粗糙度要求高的回轉(zhuǎn)體零件； 3 表面形狀復雜的回轉(zhuǎn)體零件； 4 帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件； 銑削是機械加工中最常用和最主要的加工方法之一，它除了能銑削普通銑床所能銑削的各種零件表面外，還能銑削普通銑床不能銑削的需2~5坐標聯(lián)動的各種平面輪廓和立體輪廓。根據(jù)銑床的特點，從銑削加工角度來考慮，適合銑削的主要加工對象有以下幾類： 1平面類零件； 2變斜角類零件； 3曲面類零件； 第二章 零件加工工藝的制訂 2.1 零件圖樣分析 皮帶輪如下圖： 圖紙中所選的材料為HT200。 經(jīng)分析：該零件圖結(jié)構(gòu)合理；輪廓幾何要素所給定的條件充分；精度及各項技術(shù)要求齊全、合理； 由圖紙得出，該零件的加工精度要求不是很高，加工方法也就根據(jù)所生產(chǎn)批量的不同而有所不同，當然，要考慮到經(jīng)濟性時，用普通機床就可以加工出來，要是考慮到時間及中批量方面的話，可以選用車床。在這里我選用加工。 其位置精度有三處，基準都是A基準，加工時要考慮它們跟孔一起進行加工；中心孔的尺寸公差等級為六級公差帶，在車床上加工難達到此種精度，需要進行精磨，精磨的時候要以右端面為定位基準，這樣才能保證位置度的正確性，關(guān)于磨床著方面，就不做介紹了。磨削時要以右端面為定位基準。 對于內(nèi)孔槽的加工是：在本設(shè)計中，我選用插床加工的方法來加工內(nèi)孔槽，方便快捷。 2.2 零件工序和裝夾方式的確定 對皮帶輪的加工工序，可以分為五個 裝夾是指將工件在機床上或夾具中定位、夾緊的過程，可采用三角卡盤等方式裝夾。在確定定位基準與夾緊方案時應注意如下3點： （1）力求設(shè)計、工藝與編程計算的基準統(tǒng)一。 （2）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能做到在一次裝夾定位后就能加工出全部待加工的部位。 （3）夾具要開暢，其定位、夾緊機構(gòu)不能影響加工中的走刀，避免刀具與夾緊機構(gòu)碰撞。遇到此類情況時，可采用用虎鉗或加底板抽螺絲的方式裝夾。 2.3 加工順序的確定 在分析了零件圖樣和確定了工序、裝夾方式之后，接下來即要確定零件的加工順序。 制定零件車削加工順序一般遵循下列原則： 1 先粗后精 按照粗車 ----半精車 ----精車的順序進行，逐步提高加工精度。粗車將在較短的時間內(nèi)將工件表面上的大部分加工余量切掉，一方面提高金屬切削率，另一方面滿足精車的余量均勻性要求。若粗車后所留余量的均勻性滿足不了精加工的要求時，則要安排半精車，以此為精車做準備。精車要保證加工精度，按圖樣尺寸，一刀切出零件輪廓。 2 先近后遠 這里所說的遠與近，是按加工部位相對于對到的距離大小而言的。在一般情況下，離對刀點遠的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。對于車削而言，先近后遠還有利于保持坯件或半成品的剛性，改善其切削條件。 3 內(nèi)外交叉 對既有內(nèi)表面，又有外表面需要加工的零件，安排加工順序時，應先進行內(nèi)外表面粗加工，后進行內(nèi)外表面精加工。切不可將零件上一部分表面加工完后，再加工其它表面。 2.4進給路線的確定 在加工中，刀具好刀位點相對于工件運動軌跡稱為加工路線。編程時，加工路線的確定原則主要有以下幾點： （1）加工路線應保證被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高； （2）使數(shù)值計算簡單，以減少編程工作量； （3）應使加工路線最短，這樣既可減少程序段，又可減少空行程時間。 （4）確定加路線時，還要考慮工件的加工余量和機床、刀具的剛度等情況，確定一次走刀，還是多次走刀來完成所有加工表面，具體綜合上面進給線的特點再根據(jù)具體零件具體分析確定進給路線的工作重點，主要在于確定粗加工及空行程的進給路線，因精加工切削過程的進給路線基本上都是沿其零件輪廓順序進行的。 對于銑削加工時，當工件表面無硬皮，機床進給機構(gòu)無間隙時，應選用順銑，按照順銑安排進給路線。當工件表面有硬皮，機床的進給機構(gòu)有間隙時，應選用逆銑，按照逆銑安排進給路線。因為逆銑時，刀齒是從已加工表面切入，不會崩刃。對該方案，粗加工時用逆銑，精加工時用順銑。 銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時，刀具不能沿輪廓曲線的法向切入和切出。此時刀具可以沿一過渡圓弧切入和切出工件輪廓。 2.5 夾具的選擇 由圖紙可得出，該零件的尺寸精度及粗糙度都屬于IT8∽IT10公差等級，夾具的選擇都采用機床通用的夾具就可以達到圖紙要求了。 2.6 刀具的選擇 刀具的選擇是加工工藝設(shè)計中的重要內(nèi)容之一。刀具選擇合理與否不僅影響機床的加工效率，而且還直接影響加工質(zhì)量。選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。 與傳統(tǒng)的車削方法相比，車削對刀具的要求更高。不僅要求精度高、剛度好耐用度高、而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。這就要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造加工刀具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。 車刀和刀片的種類有焊接式與機械夾固式兩大類。 （1）焊接式車刀 將硬質(zhì)合金刀片用焊接的方法固定在刀體上稱為焊接式車刀。這種車刀的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，剛性較好。缺點是由于存在焊接應力，是刀具材料的使用性能受到影響，甚至出現(xiàn)裂紋。另外，刀桿不能重復使用，硬質(zhì)合金刀片不能充分回收利用，造成刀具材料的浪費。 我們在實習期間就是用的這種刀具，所以對這種刀具還是比較了解的，在本設(shè)計中，用到的就是該類刀具。 （2） 機夾可轉(zhuǎn)位刀具 機械夾固式可轉(zhuǎn)為車刀由刀桿、刀片、刀墊以及夾緊元件組成。刀片每邊都有切削刃，當某切削刃磨損鈍化后，只需松開夾緊元件，將刀片轉(zhuǎn)一個位置便可繼續(xù)使用。 經(jīng)分析圖紙得出加工該零件時要用到外端面90°車刀內(nèi)孔刀以及成型刀1下圖2.1和成型刀2下圖2.2。銑刀要一把底角半徑為3mm長度大于43mm直徑為12mm的銑刀。直徑為12mm平底銑刀長度為30mm左右。Φ40mm的磨刀，精磨內(nèi)孔。 型刀1 成型刀2 2.7 切削用量的選擇 車床加工中的切削用量包括：背吃刀量、主軸轉(zhuǎn)速或切削速度（用于恒線速切削）、進給速度或進給量。上述切削用量應在機床說明書給定的允許范圍內(nèi)選取。實習中背吃刀量為1mm主軸轉(zhuǎn)速選擇車每分鐘600轉(zhuǎn)，進給速度為80mm/min。 銑床的刀具選用高速鋼鉆頭，其切削用量包括：切削速度、進給速度、背吃刀量和側(cè)吃到量，從刀具耐用度出發(fā)，切削用量的選擇方法是：先選取背吃刀量或側(cè)吃刀量，其次確定進給速度，最后確定切削速度。 由于圖紙上工件表面粗糙度值要求是6.3，則需分粗銑和半精銑兩步進行。粗銑是背吃刀量或側(cè)吃刀量選取同前。粗銑后留0.6的余量，在半精銑時切除。 進給速度是單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進給方向的相對位移，單位為mm/min。它與轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)Z及每齒進給量f（單位為mm/z）的關(guān)系為： V=fZn 刀具是硬質(zhì)合金銑刀，查表得出粗銑時f取0.18，精銑時f取0.13 切削速度經(jīng)查表得取Vc為80m/min。 2.8加工所需工、量具 種類 序號 名稱 規(guī)格 精度 單位 數(shù)量 工具 1 三抓自定心卡盤 個 1 2 卡盤扳手 副 1 3 刀架扳手 副 1 4 墊刀片 塊 若干 量具 1 游標卡尺 0～250mm 0.02mm 把 1 2 內(nèi)孔千分尺 25mm～50mm 0.01mm 把 1 第三章 工藝卡片的制訂 3.1 加工工序卡片 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 共2頁 產(chǎn)品名稱 皮帶輪 零（部）件名稱 皮帶輪 第1頁 材料牌號 HT200 毛坯種類 鑄造 毛坯外形尺寸 Ф163X88 每毛坯件數(shù) 1 每臺 件數(shù) 1 備注 序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 車間 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工時 準終 單件 1 檢查 檢查毛坯是否有裂紋 檢 目測 2 車端面 夾毛坯外圓，車Ф157端面 金 車床 三爪自定心卡盤 3 粗車 夾毛坯外圓，粗車Ф157外圓，留1mm加工余量 金 車床 三爪自定心卡盤 4 精車 精車Ф157外圓，達到圖紙尺寸公差要求 金 車床 三爪自定心卡盤 5 車端面 掉頭，夾Ф157外圓，車另一端面 金 車床 三爪自定心卡盤 6 鉆孔 鉆中心孔 金 鉆床 專用夾具 7 鉆孔 預鉆中心孔Ф45的底孔Ф42 金 鉆床 專用夾具 8 擴孔 擴中心孔Ф45的底孔至Ф44 金 鉆床 專用夾具 9 鉸孔 鉸孔Ф45 金 鉆床 專用夾具 10 插鍵槽 插鍵槽 金 插床 專用夾具 11 熱處理 熱處理RCRC 熱 淬火爐 12 粗車 粗車皮帶輪V形槽 金 車床 專用夾具 13 精車 精車皮帶輪V形槽 金 車床 專用夾具 14 檢驗 檢驗 檢 游標卡尺 編 制 日 期 標記 處記 更改文件號 簽字 日期 夾具的設(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。在加工零件曲柄時，需要設(shè)計專用夾具。機床夾具（夾具）是在機械加工中使用的一種工藝裝備，它的主要功能是實現(xiàn)對被加工工件的定位和夾緊。通過定位，使被加工工件在夾具中占有同一個正確的加工位置；通過夾緊，克服加工中存在的各種作用力，使這一正確的位置得到保證，從而使加工過程得以順利進行。本夾具是工序鏜孔Φ50H7而設(shè)計的專用夾具，加工曲柄零件小孔的夾具，根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)要求中的設(shè)計內(nèi)容設(shè)計鉆床，需要設(shè)計加工精車皮帶輪槽工裝夾具一套。 6.1確定定位方案，選擇定位元件 每道工序的定位方案需要根據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)、加工方法和具體的加工要素等情況來確定。見《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表得：加工平面上的通孔必須限制的自由度是X、Y方向的移動自由度和轉(zhuǎn)動自由度；內(nèi)孔為工件定位基準，短心軸限制X、Y的移動自由度；長心軸限制Y、X的移動自由度和轉(zhuǎn)動自由度。結(jié)合本零件的實際情況，考慮工件的加工結(jié)構(gòu)，可以采用“一面兩銷”的定位方式。采用根據(jù)基準重合的原則，選擇大孔為主要的定位基準，零件圖上規(guī)定的定位基準是恰當?shù)模ㄎ辉x擇長銷，限制四個自由度，一個小斷面限制一個自由度，和一個活動V型塊，限制一個自由度，從而實現(xiàn)6個自由度的全面定位 6.2確定導向裝置 加工要求比較高，采用一次裝夾完成鉆，粗膛，半精鏜，精鏜四個工步的加工，故此夾具選用快換鉆套作為導向元件，相應的機床上采用快換夾頭。 6.3確定夾緊機構(gòu) 針對成批生產(chǎn)的工藝特征，此夾具選用螺旋夾緊機構(gòu)壓夾工件，在定位銷商直接做出一段螺桿。裝夾工件時，先將工件定位孔裝入帶有螺母的定位銷上，接著向右移動V型塊使之于工件小頭外圍相靠實現(xiàn)定位，然后工件與螺母之間插上開口墊圈，擰緊螺母壓緊工件。 6.4確定其他裝置 為減小工件加工時的變形，保證加工時工藝系統(tǒng)的剛度，靠近工件的加工部位增加輔助支撐，設(shè)計活動V型塊的矩形導向和螺桿驅(qū)動裝置。 6.5設(shè)計夾具體 夾具體的設(shè)置應該綜合考慮，使各個部分通過夾具體能夠有機的聯(lián)系在一起，形成一個整體 設(shè)計小結(jié) 關(guān)于夾具的設(shè)計方法及其步驟。 （1）、定位方案的設(shè)計：主要確定工件的定位基準及定位基面；工件的六點定位原則；定位元件的選用等。 （2）、導向及對刀裝置的設(shè)計：由于本設(shè)計主要設(shè)計的是擴大頭孔夾具和銑結(jié)合面夾具，所以主要考慮的是選用鉆套的類型及排屑問題，以及對刀塊的類型，從而確定鉆套和對刀塊的位置尺寸及公差。 （3）、夾緊裝置的設(shè)計：針對的加工特點及加工的批量，對夾緊裝置應滿足裝卸工件方便、迅速的特點，所以一般都采用自動夾緊裝置。 （4）、夾具體設(shè)計：皮帶輪的結(jié)構(gòu)特點是比較小，設(shè)計時應注意夾具體結(jié)構(gòu)尺寸的大小。夾具體的作用是將定位及夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機床上，加工時能承受一部分切削力。所以夾具體的材料一般采用鑄鐵。 （5）、定位精度和定位誤差的計算：對用于粗加工的夾具，都應該進行定位誤差和穩(wěn)定性的計算，以及設(shè)計的夾具能否滿足零件加工的各項尺寸要求。 參考文獻 [1]孟少農(nóng). 機械加工工藝手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1991. 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