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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，該夾具在機械加工工件的位置會受夾具點的局部彈性變形的強烈影響。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 19 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參考文獻[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）
其中代表機構(gòu)的彈性變形應(yīng)變能互補，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[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度保持不變，因此，必須對方程（24）的夾緊點進行修改為：
（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26] 對加工瞬時銑削力條件進行了計算，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。
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I 說明書 設(shè)計題目：CA6140 車床拔叉加工工藝及夾具設(shè)計 II 摘 要 這篇文章是 CA6140 車床撥叉加工工藝及夾具設(shè)計，包括分析 CA6140 車床撥叉 零件圖，毛坯的選擇，制定夾具，零部件的工藝路線，刀具選擇，切割的確定方法填 充工藝文件的數(shù)量。選擇正確的加工方法，加工工藝的合理設(shè)計。此外，兩個流程加 工件填充蓋設(shè)計了專用夾具。 許多類型的夾具，夾具，其中最廣泛使用的通用夾具，尺寸和更加標(biāo)準(zhǔn)化，以及 專業(yè)工廠進行生產(chǎn)。在大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用廣泛，適用于工件的加工流程服務(wù)專用夾具， 你需要來設(shè)計和制造自己的工廠加工的工件。本文的主要內(nèi)容是設(shè)計和加工夾具設(shè)計 軸承孔夾具。 關(guān)鍵詞：車床，CA6140 車床撥叉，處理，加工方法，工藝文件 III ABSTRACT THIS ARTICLE IS FOR PROCESSING APPLICATIONS CA6140 LATHE FORK PARTS AND MACHINING PROCESS ANALYSIS, INCLUDING ANALYSIS OF THE PARTS DIAGRAM, ROUGH CHOICE, FORMULATE FIXTURE, PROCESS ROUTE OF PARTS, TOOL SELECTION, CUTTING THE AMOUNT OF DETERMINATION PROCESS FILL PROCESS DOCUMENTS. SELECT THE CORRECT PROCESSING METHODS, THE RATIONAL DESIGN OF MACHINING PROCESSES. IN ADDITION, TWO PROCESSES FOR MACHINING PARTS FILLER LID DESIGNED A SPECIAL FIXTURE. MANY TYPES OF JIGS AND FIXTURES, IN WHICH THE MOST WIDELY USED GENERIC FIXTURE, SIZE AND MORE STANDARDIZED, AND A PROFESSIONAL FACTORY FOR PRODUCTION. WIDELY USED IN MASS PRODUCTION, SPECIAL FIXTURES DESIGNED FOR A WORKPIECE MACHINING PROCESS SERVICE, ALL YOU NEED TO DESIGN AND MANUFACTURE THEIR OWN FACTORIES PROCESSING THE WORKPIECE. THE MAIN CONTENT OF THIS PAPER IS TO DESIGN AND PROCESSING FIXTURE DESIGN BEARING BORE FIXTURE. KEYWORDS: LATHE ,PROCESSING, PROCESSING METHODS, PROCESS DOCUMENTS, FIXTURES IV 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................................................II ABSTRACT .....................................................................................................................................................III 第 1 章 緒論 ......................................................................................................................................................1 1.1 研究課題的意義及現(xiàn)狀 ..........................................................................................................................1 1.2 課題主要研究內(nèi)容 ..................................................................................................................................1 1.3 研究方法和手段 ......................................................................................................................................2 1.4 研究目標(biāo) ..................................................................................................................................................2 1.5 方案可行性分析 ......................................................................................................................................2 第 2 章 CA6140 車床撥叉的分析 ....................................................................................................................3 2.1 分析 CA6140 車床撥叉圖 .......................................................................................................................3 2.2 確定生產(chǎn)類型 ..........................................................................................................................................3 2.3 確定毛坯 ..................................................................................................................................................3 第 3 章 CA6140 車床撥叉零件的機械加工工藝過程設(shè)計 ............................................................................6 3.1CA6140 車床撥叉零件基準(zhǔn)的選擇 .........................................................................................................6 3.1.1CA6140 車床撥叉粗基準(zhǔn)的選擇 ............................................................................................6 3.1.2CA6140 車床撥叉精基準(zhǔn)的選擇 ............................................................................................6 3.2 加工主要工序安排 ..................................................................................................................................6 3.3 選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備 ......................................................................................................................8 3.4 確定工序尺寸 ..........................................................................................................................................9 3.5 切削用量 ................................................................................................................................................11 3.6 時間定額計算及生產(chǎn)安排 ....................................................................................................................13 第 4 章 CA6140 車床撥叉 加工工藝及鉆鉸 22孔氣動夾具設(shè)計 ...........................................................18 4.1 基本夾具設(shè)計原理 ................................................................................................................................18 4.2 夾具定位基準(zhǔn)的選擇 ............................................................................................................................18 4.3 確定夾具結(jié)構(gòu)，確定夾緊機構(gòu)（氣壓夾緊）方案 ............................................................................19 4.4 設(shè)計 CA6140 車床撥叉夾具裝配圖 .....................................................................................................21 4.5 切削力及夾緊力的計算 ........................................................................................................................21 4.6 誤差分析與計算 ....................................................................................................................................22 4.7 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 ........................................................................................................23 4.8 確定 CA6140 車床撥叉鉆鉸孔夾具的夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) ........................................................25 4.9 CA6140 車床撥叉夾具的鉆鉸孔夾具設(shè)計及操作的簡要說明 ..........................................................26 總 結(jié) ................................................................................................................................................................27 參考文獻 ..........................................................................................................................................................28 致 謝 ................................................................................................................................................................29 1 第 1 章 緒論 1.1 研究課題的意義及現(xiàn)狀 目前，我們的小 CA6140 車床撥叉機械行業(yè)是一個成熟，穩(wěn)定的發(fā)展，進口設(shè)備 的統(tǒng)治已經(jīng)結(jié)束，國內(nèi)機械已成為主要成分。主要表現(xiàn)如下： 一，國內(nèi)機械技術(shù)水平接近或達到世界先進水平 二，行業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化。一個著名機械企業(yè)設(shè)廠在中國，改變了機械制 造企業(yè)的結(jié)構(gòu)。他們有機械雄厚的技術(shù)和經(jīng)濟實力，代表了世界的未來領(lǐng)先水平將會 對中國的機械行業(yè)生產(chǎn)格局產(chǎn)生深遠的影響。在許多方面，其產(chǎn)品的研發(fā)，制造和知 識產(chǎn)權(quán)，為中國企業(yè)的保護提供學(xué)習(xí)的機會。其次，國內(nèi)知名大公司成功介入機械生 產(chǎn)，并開發(fā)多品種的方向，具有巨大的力量在經(jīng)驗，技術(shù)，經(jīng)濟，制造業(yè)和機械產(chǎn)品 的銷售市場已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位。 三，民營中小企業(yè)數(shù)量迅速增長，大大提高了規(guī)模和技術(shù)實力。仍有待解決的問 題。首先，我國大多數(shù)機械企業(yè)規(guī)模小，能力抵御有限風(fēng)險，低回報的資金，流動性 不足。其次，也像其他產(chǎn)品，機械零部件存在投入不足，科技，低創(chuàng)新能力等問題。 在基礎(chǔ)研究和小，用挖人才開發(fā)投入， “偷”技術(shù)的方式非常普遍。因此，每款產(chǎn)品都 非常相似，有技術(shù)的跡象，創(chuàng)新很少原創(chuàng)。 識別發(fā)展趨勢。針對這些問題，企業(yè)應(yīng)注重創(chuàng)新，在技術(shù)上積極投資;樹立尊重知 識，尊重知識產(chǎn)權(quán)的法律保護意識;技術(shù)骨干企業(yè)要留人和反掏方法 ;在市場可接受的范 圍內(nèi)可用，適當(dāng)進行價格，以促進生產(chǎn)的發(fā)展。 1.2 課題主要研究內(nèi)容 軸承 CA6140 車床撥叉的分析包括：CA6140 車床撥叉的分析使用，安裝和使用， 加工 CA6140 車床撥叉圖紙，材料和粗糙的技術(shù)要求。確定處理方法，完整的加工過 程。 1，按照 JB/ T2562-2007，對開四螺栓滑動軸承的類型和大小，JB/ T2564-2007，滑動 軸承技術(shù)條件下，根據(jù)需要，以紀(jì)念軸承裝配圖的尺寸公差，形狀和位置公差; 2，根據(jù)軸承裝配圖，畫出軸承蓋和基座部件的圖。需要標(biāo)注的尺寸公差，形位公差和 表面粗糙度的基礎(chǔ)上表面的部分; 3，綜合使用的知識，參考信息，根據(jù)大量生產(chǎn)，產(chǎn)品加工安排;設(shè)計和加工軸承孔夾具。 2 。 1.3 研究方法和手段 （1）調(diào)研、消化原始資料； 關(guān)于機械 CA6140 車床撥叉，組裝過程中，在加工過程中，制造技術(shù)，設(shè)計用于 設(shè)計收集的信息;圖消化份份，使用該部分的理解，該過程分析的一部分，其他的技術(shù) 要求的尺寸精度;分析過程，以便更好地理解材料，零部件的特性和工藝參數(shù)的屬性。 （2）完善軸承 CA6140 車床撥叉圖和裝配圖; （3）確定工藝方案，制定處理文檔; （4）軸承孔夾具設(shè)計與加工; （5）在完成第一 CA6140 車床撥叉圖和多軸裝配圖制作。 1.4 研究目標(biāo) 根據(jù)設(shè)計的運動和發(fā)展自己的能力，處理文檔準(zhǔn)備的話題，熟悉常用的材料，正 確選用材料的性能;掌握基本的程序和方法，夾具設(shè)計的基本方法和機械 CA6140 車床 撥叉設(shè)計;主制作工藝加工過程中一般制造工藝和方法有了初步的了解，理解共同組成 的設(shè)計軟件，并能熟練運用二維和三維設(shè)計軟件。鑒于加工工藝加工的產(chǎn)品符合圖紙 的技術(shù)要求。讓自己學(xué)到的知識在大學(xué)四年獲得以前學(xué)過的知識進行全面的總結(jié)和鞏 固溫故而知新，更好地掌握所學(xué)的知識來為今后工作奠定了良好的基礎(chǔ)。 。 1.5 方案可行性分析 1）查閱相關(guān)文件，收集相關(guān)信息。 2）了解所述軸承結(jié)構(gòu)和理解的工作原理，和固定裝置的結(jié)構(gòu)的理解; 3）指導(dǎo)老師，學(xué)生討論，確定方案。 4）根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品設(shè)計 3 第 2 章 車床變速箱撥叉的分析 2.1 分析車床變速箱撥叉圖 （一）車床變速箱撥叉作用 CA6140 車床撥叉撥叉是用來撥動滑移齒輪，得以體現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)速、轉(zhuǎn)向的 CA6140 車床撥叉。小頭通過與軸的過盈配合來傳遞凸輪曲線槽傳來的運動；大頭的內(nèi)部突起 處與滑移齒輪的凹槽配合。 （二）車床變速箱撥叉的工藝分析 1、CA6140 車床撥叉選用材料為 HT200，俗稱灰口鑄鐵。 2、該 CA6140 車床撥叉主要加工表面及技術(shù)要求分析如下： (1)、CA6140 車床撥叉上端面及孔 50H13的上下端面與孔 22H7的垂直度公差 等級為 9-10 級。 (2)、尺寸 30、20、65、50、70 都有其公差要求，加工時需要保證這些尺寸。 (3)、22H7 孔內(nèi)表面 Ra1.6，需要進行精鉸。 (4)、M8 的孔只需要鉆孔與攻絲，可放在后期工序中。 (5)、8 錐銷孔只要求加工一半，故可以與 M8 孔同時鉆出。 (6)、花鍵方向保持與圖樣一致。兩件鑄在一起表面應(yīng)無夾渣、氣孔。 2.2 確定生產(chǎn)類型 100,000 個已知的叉 CA6140 車床撥叉年生產(chǎn)能力， 1.0 公斤的質(zhì)量，可以確定生 產(chǎn)的大規(guī)模生產(chǎn)的類型。因此，基本傾向初步安排，以確定過程如下：分割處理階段; 構(gòu)思適當(dāng)?shù)臐舛?主要加工設(shè)備已通用設(shè)備;大量使用特殊的工具。 2.3 確定毛坯 選擇毛坯時候應(yīng)該考慮一下幾點因素： (1)CA6140 車床撥叉的力學(xué)性能要求：相同的材料具有不同的毛坯的制造方法， 機械性能而變化。離心鑄造鑄件，鑄件的壓力鑄造，金屬鑄件鑄造，砂型鑄造澆注， 一旦降低機械性能。 （2）CA6140 車床撥叉叉結(jié)構(gòu)形狀和外形尺寸：直徑小于階梯軸宜采用棒，其差 額應(yīng)當(dāng)在大型鍛件使用;形狀復(fù)雜，鋼鑄件的機械性能可能不太苛刻，復(fù)雜形狀和薄壁 4 金屬鑄造毛坯不宜采用;較大的尺寸不應(yīng)該使用粗鍛造，鑄造和鑄造，砂型鑄造和使用 更多自由鍛造;小叉 CA6140 車床撥叉形狀復(fù)雜的精密鍛造方法應(yīng)采取以避免加工。 （3）計劃和批量生產(chǎn)：生產(chǎn)計劃大的毛坯制造方法時，應(yīng)用高精確度和高生產(chǎn)率， 生產(chǎn)綱領(lǐng)小時應(yīng)采取裝備的空白制造方法。 （4）現(xiàn)場生產(chǎn)條件要求：此條受到技術(shù)經(jīng)濟分析和論證。 后分析的考慮，材料選擇叉 CA6140 車床撥叉 HT200，CA6140 車床撥叉由于叉結(jié)構(gòu) 一般，進行生產(chǎn)，小批量生產(chǎn)的類型，在操作過程中遭受的影響不大，機械性能要求 的機器，考慮叉在機器 CA6140 車床撥叉遭受小操作過程中的影響，結(jié)構(gòu)相對簡單的 叉 CA6140 車床撥叉 CA6140 車床撥叉屬于批量叉，叉尺寸小外形 CA6140 車床撥叉， 根據(jù)參考文獻。 8表 3-1 選擇的金屬型鑄造鑄件毛坯。查書第 41 頁表 2.2-5，鑄件尺 寸公差等級為 9 的選擇。 1.確定的那種粗糙 根據(jù)叉 CA6140 車床撥叉確定毛坯鑄造材料。并根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)和形狀，尺寸和 生產(chǎn)類型，粗糙的金屬模鑄造方法中所選擇的機械砂。表 15-5 使用九號貨柜碼頭級鑄 件尺寸公差等級。 2，確定鑄件和平衡的形狀 根據(jù)表 15-7，以對 MA-G 級的津貼。 15-8 查找表，以確定每個表面上的鑄造機 械津貼。分型面澆注的選擇，各種鑄件加工表面加工余量如下： 表 面 代 號 基本尺 寸 （mm ） 加工 余量 等級 加工余 量 （mm ） 說 明 5 T1 T2 T3 D1 D2 D3 D4 40 70 70 22 50 70 70 H H H H H H H 3.5 3.0 3.0 1.0 3.0 3.0 3.0 頂面，降一級，單 側(cè)加工 頂面，單側(cè)加工 底面，單側(cè)加工 孔徑過小，保證鑄 造，余量減小孔， 降一級，雙側(cè)加工 孔，降一級，單側(cè) 加工 孔，降一級，單側(cè) 加工 3、畫 CA6140 車床撥叉毛坯圖(圖附后) 6 第 3 章 車床變速箱撥叉零件的機械加工工藝過程設(shè)計 3.1 車床變速箱撥叉零件基準(zhǔn)的選擇 CA6140 車床撥叉撥叉零件定位選擇是重中之重的設(shè)計工作，選擇合理的定位可以 保證生產(chǎn)的質(zhì)量，生產(chǎn)效率大大提高，相反將有加工過程中問題的，更是雪上加霜， 將導(dǎo)致 CA6140 車床撥叉大量報廢，使生產(chǎn)無法進行。 3.1.1CA6140 車床撥叉粗基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)主要要求，以確保所有加工表面有足夠的余量，使加工表面之間不符合設(shè)計 要求的工作平面的位置。 （1）當(dāng)基準(zhǔn)原油加工事業(yè)部側(cè)上蓋的表面上覆蓋選拔過程軸承蓋螺栓孔。房屋蓋 螺栓只在表面上不需要鉆孔，選擇不符合加工表面粗糙基準(zhǔn)的原則;津貼至少制造粗糙 表面停留的時間，在表面選擇津貼原則原油基準(zhǔn)的最低金額線;表面上方便的位置，以 滿足需求的加劇，滿足選擇更加平整，光滑，比表面積大的加工原油基準(zhǔn)原則;僅使用 一次的螺栓孔的表面上，加工精平面并不需要使用，符合基準(zhǔn)原油在同一只可以在原 則維方向一次被使用。 （2）根據(jù)選擇的基準(zhǔn)原油，同情的原則，我們可以選擇基本的粗略參考底面處理 的表面外殼底座的底部。 3.1.2CA6140 車床撥叉精基準(zhǔn)的選擇 精心挑選的參考應(yīng)該確保精度叉 CA6140 車床撥叉出發(fā)，采取夾緊方便，簡單的 夾具結(jié)構(gòu)。 （1）選擇表面之上的劃分和基準(zhǔn)精煉，加工壓力杯蓋面及螺紋孔我選擇按以下基準(zhǔn):. 精細提到“基線巧合” （2）按照精基準(zhǔn)選擇的原理，選擇底部的底座精細，面部及孔表面加工師基地。 （3）按照精基準(zhǔn)選擇的原理，選擇的基細的底面，孔軸承座進行處理。 3.2 加工主要工序安排 對于大批量生產(chǎn)叉 CA6140 車床撥叉的，幾乎總是處理第一個統(tǒng)一的標(biāo)桿。第一 個步驟是軋輥軸承座加工過程統(tǒng)一的參考。具體安排在第一定位孔粗，精加工的平面 的上面。第二步驟是定位中使用的兩個孔加工的過程。因為飛機的加工后的頂部已經(jīng) 完成迄今軸承加工完成后，除個別流程，但是應(yīng)作為用于定位的參考。因此，在上表 7 面的螺絲孔也應(yīng)在加工過程中的步驟 2 加工孔。 后續(xù)安排應(yīng)遵循的程序和原則在第一洞后分離粗，細面。首先粗糙面，粗加工孔。 對于軸承，需要整理平坦年底前支持孔。因此，實際使用的技術(shù)方案的是完成支撐孔， 再以支持?jǐn)U展心軸孔可被定位以處理的端面，所以容易確保該叉的端面的規(guī)定繪制 CA6140 車床撥叉總跳動寬容。自攻螺釘孔中，由于切割力小，可以安排在分散粗加工 和精加工階段。 后的加工過程完成后，對工件的清潔。清洗由含有 0.4-1.1-0.5的蘇打和 0.25亞硝酸鈉的溶液進行。清洗后用壓縮空氣吹干凈。確保內(nèi)部 CA6140 車床撥叉殘 余雜質(zhì)含量，鐵屑，毛刺，砂等不大于 。mg20 （一）選擇定位基準(zhǔn) （1） ，以便選擇粗基準(zhǔn)，以便夾緊原理，而不是基準(zhǔn)和粗糙表面，用于更好的質(zhì) 量的人作為參考的基礎(chǔ)上的加工表面，選擇的底表面是粗糙的基準(zhǔn)。 （2）選擇的參考基準(zhǔn)重合原則的基礎(chǔ)上的精細，應(yīng)使用統(tǒng)一的參考，將有助于確 保叉 CA6140 車床撥叉的準(zhǔn)確性。多用“一面兩孔 ”的定位. （二）制訂工藝過程 1、根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法所能達到的經(jīng)濟精度經(jīng)查表選取以下方法： （1）上端面 T1：粗銑精糙度 R6.3精銑精糙度 R3.2 （2）上端面 T2：粗銑精糙度 R6.3精銑精糙度 R3.2 （3）底端面 T3：粗銑精糙度 R6.3精銑精糙度 R3.2 （4）切斷面 T4：粗銑精糙度 R6.2 （5）小端頭孔 D1：擴孔精糙度 R6.3、IT10鉸孔精糙度 R1.6、IT7 （6）中間孔 D2：粗鏜精糙度 R6.3半精鏜精糙度 R3.2、IT7 （7）中間孔 D3：粗鏜精糙度 R6.3、IT13 2、工藝過程的確定: 工序號 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 8 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100 110 120 130 140 鑄坯 粗銑小頭孔的兩端 粗銑中間孔上端面 粗銑中間孔下端面 擴兩小端頭孔 精鏜中間孔 精鏜小頭孔上端面 半精鏜中間孔 精銑中間孔上端面 精銑中間孔下端面 精鉸兩端小頭孔 銑斷 鉆 2X8、M8 螺紋孔，攻 M8 螺紋 去毛刺 檢驗 D1、T5 D1、T1 D1、T1 D2、D5、T 5 D1、D5、T 5 D1、T5 D1、T5 D1、T5 D1、T1 D2、T5 、D 5 D1、T5 D1、D2、T 5 3.3 選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備 （一） 、選擇機床 1、工序 010 是銑端面、020 是銑端面、030 是銑端面、060 是銑端面、080 是銑端 面、090 都為銑端面，立式升降臺銑床：XQ5025A 。 2、工序 040 鉆、擴孔工藝、100、120 同樣為鉆、擴孔工藝，使用搖臂鉆床 Z3025B。 3、工序 050、070 為鏜孔，采用 T68 鏜床。 （二） 、選擇夾具 采用專用夾具。在鉆孔 M8 時，方便采用一面兩空來定位。 （三） 、選擇刀具 1、用于銑床的工序時，用硬質(zhì)合金銑刀合適。 2、加工孔 22H7時，工序 040 可用擴孔刀具加工。而工序 100 精鉸 22H7，因 9 加工余量小，使用高速鋼鉸刀。 3、鏜孔 50H13時，用硬質(zhì)合金鏜刀。 （四） 、選擇量具 1、對端面的尺寸精度要求不高，采用通用量具即可。 2、對孔 22H7，為精度，工序 100 專用塞規(guī)來測量。保證 30-0.24+0.084、20- 0.21-0.07 的尺寸精度，用極限量規(guī)測量。為保證各端面的垂直度，用千分表。 3.4 確定工序尺寸 （一） 、孔類加工工藝尺寸 孔類加工的設(shè)計基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)重合，尺寸計算較簡單。 圓柱表面工序尺寸及公差： 10 工序余量 加工表 面 加工內(nèi) 容 加工余 量 （mm ） 精度等 級 表面粗 糙度 Ra（um ） 工序尺寸 最小 最大 22H7 鑄件 精鉸 擴孔 2 0.2 1.8 CT9 IT7 IT10 1.6 3.2 20-+0.8 220+0.021 210+0.052 0.148 1 1.021 2.652 50H13 鑄件 粗鏜 半精鏜 6 4 2 CT9 IT13 IT9 6.3 3.2 44-0+1.0 480+0.46 500+0.074 2.9 1.54 5.6 2.074 70H13 鑄件 粗鏜 6 6 CT9 IT13 6.3 64-+1.1 700+0.046 4.9 7.146 8 鑄件 鉆孔 精鉸 8 7.8 0.2 IT12 IT8 12.5 1.6 7.80+0.15 80+0.022 7.8 0.05 7.95 0.222 M8 鑄件 鉆孔 攻絲 8 6.8 1.2 IT13 IT7 12.5 3.2 6.80+0.18 80+0.012 6.8 0.82 6.98 1.012 （二） 、端面類加工工序 各端面加工定位基準(zhǔn)多次相互轉(zhuǎn)換，余量核算也較復(fù)雜?，F(xiàn)用工序尺寸聯(lián)系圖表 法確定其工序尺寸。 1、按規(guī)定符號建立工序尺寸聯(lián)系圖。 2、查表確定工序基本余量。 3、由最終工序向前推算工序基本尺寸及毛坯尺寸。 4、查表 15-32 及表 15-33 確定工序尺寸的經(jīng)濟加工精度。 5、由各加工方法的經(jīng)濟精度確定工序尺寸偏差。 6、校核設(shè)計尺寸。 11 3.5 切削用量 工序 以底面為粗基準(zhǔn)，粗銑小頭孔端面， 齒/05.mfz 對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用機械加工工藝 手冊查出銑削速度： in/18v 采用立粗齒銑刀， 。則2,50ZmDi/10rnsn69152.zfsm 計算工時 i3.0mflt 工序 粗銑中間孔上端面 齒/05.fz 對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用機械加工工藝 手冊查出銑削速度： in/18mv 采用立粗齒銑刀， 。則2,50ZD 12 min/150810rDvns 692.zfsm 計算工時 i3.7mflt 工序 粗銑中間孔下端面?zhèn)?齒/05.fz 對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用機械加工工藝 手冊查出銑削速度： in/18v 采用錯齒三面刃銑刀， 。則14,,50,6ZmLDmdi/3101rdnsn251845.zfsm 計算工時 i6.0mflt 工序 VI 精銑小頭孔上端面 齒/05.fz 銑削速度其值： in/23v 采用鑲齒三面刃銑刀， 。則30,12,50,48齒 數(shù)mLDmdi/1501rdnsin/293.zfsm 計算工時 i87.0mflt 工序 VII 半精鏜中間的孔 需要鏜至 650+0.074，單邊余量 ，查余量 。mZ3map1 切削速度 ，進給量in/3vrf/6.0in/421rDnw 13 鏜一次所以需要工時： min3.0648fnltwm 完成整個加工需要的工時就為 i1.3mt 3.6 時間定額計算及生產(chǎn)安排 根據(jù)設(shè)計任務(wù)年產(chǎn)量為 100000 件。1 年按二佰肆拾個工作日算，每天的產(chǎn)量應(yīng)不 低于肆佰壹拾柒件。假如設(shè)定 DAILY 產(chǎn)量為 420PCS。以每天 8H 工作時間計算，則 每個工件的生產(chǎn)時間應(yīng)小于 1.14min。 對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用機械加工工藝 手冊表 2.5.2，單件加工時間算得： （大量生產(chǎn)時 ）Ntktt zfjd /%)1( 0/Ntz 單件時間算得： ttfjd 其中： 加工單件的時間量值 基本時間jt 輔助時間。ft k休息占比值 工序 1：粗、精銑頂面 機動時間 ：jtmin73.1j 輔助時間 ：對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用f 機械加工工藝手冊表 2.5.43，取工步輔助時間為 。因裝卸時間限制的很少，min15.0 因此時間定為 。則in1.0i2.105.ftk ：對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用機械加工 工藝手冊表 2.5.48， 3k 單間時間定額 ： dt min14.i2.%)13)(25.0731(%)( fj 當(dāng)布置兩臺機床時， n4.mi.4.2dt 即能滿足生產(chǎn)要求 工序 2：鉆頂面孔、鉸定位孔 14 機動時間 ：jtmin3.0j 輔助時間 ：對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用f 機械加工工藝手冊表 2.5.41，取工步輔助時間為 。因裝卸時間限制的很少，min4.0 因此時間定為 。則in1.0i5.104.ftk ：對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用機械加工 工藝手冊表 2.5.43， .2k 單間時間定額 ： dt min14.i98.0%)14.2)(5.03(%)1( fj 因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。 工序 4：鉆兩側(cè)面孔 機動時間 ：jtmin17.0j 輔助時間 ：對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用f 機械加工工藝手冊表 2.5.41，取工步輔助時間為 。因裝卸時間限制的很少，min4.0 因此時間定為 。則in1.0i5.104.ftk ：對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用機械加工 工藝手冊表 2.5.43， .2k 單間時間定額 ： dt min14.i80.%)14.2)(5.017.(%)( fj 因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。 工序 5：粗銑前后端面 機動時間 ：jtmin53.0j 輔助時間 ：對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用f 機械加工工藝手冊表 2.5.45，取工步輔助時間為 。因裝卸時間限制的很少，min31.0 因此時間定為 。則in1.0i4.103.ftk ：對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用機械加工 工藝手冊表 2.5.48， k 15 單間時間定額 ： dt min14.i06.%)13)(4.053(%)1( kfj 因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。 工序 6：半精銑前后端面 機動時間 ：jtmin53.0j 輔助時間 ：對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用f 機械加工工藝手冊表 2.5.45，取工步輔助時間為 。因裝卸時間限制的很少，min31.0 因此時間定為 。則in1.0i4.ftk ：對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用機械加工 工藝手冊表 2.5.48， 3k 單間時間定額 ： dt min14.i06.%)13)(4.053(%)1( fj 因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。 工序 9：粗鏜前后端面支承孔 機動時間 ：jtmin97.0j 輔助時間 ：對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用f 機械加工工藝手冊表 2.5.37，取工步輔助時間為 。因裝卸時間限制的很少，min80. 因此時間定為 。則in15.0951.08.ftk ：對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用機械加工 工藝手冊表 2.5.39， 3.4k 單間時間定額 ： dt min14.i20.%)83.14)(95.07.(%)1( fj 所以需要用二臺機床同個時間完成加工任務(wù)，算得， in.mi.2.dt 即能滿足生產(chǎn)要求 工序 11：精鏜支承孔 16 機動時間 ：jtmin86.0j 輔助時間 ：對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用f 機械加工工藝手冊表 2.5.37，取工步輔助時間為 。因裝卸時間限制的很少，min80. 因此時間定為 。則in15.0951.08.ftk ：對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用機械加工 工藝手冊表 2.5.39， 3.4k 單間時間定額 ： dt min14.i09.2%)83.14)(95.086.(%)1( tfjd 所以需要用二臺機床同個時間完成加工任務(wù)，算得， i.min.2.dt 即能滿足生產(chǎn)要求 工序 12：前后端面螺紋孔攻絲 機動時間 ：jtmin1.0j 輔助時間 ：取 ，工步輔助時間 。則f min4.0min5.014.ft ：參照鉆孔 值，取kk.2 單間時間定額 ： dt in14.i68.0%)14.)(5.01(%)( tfjd 因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。 工序 14：精銑前后端面 機動時間 ：jtmin16.j 輔助時間 ：對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用f 機械加工工藝手冊表 2.5.45，取工步輔助時間為 。因裝卸時間限制的很少，min41.0 因此時間定為 。則in1.0i5.104.ftk ：對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用機械加工 工藝手冊表 2.5.48， 3k 單間時間定額 ： dt 17 min14.i89.%)13)(5.016.(%)( kttfjd 所以需要用二臺機床同個時間完成加工任務(wù)，算得， min4.i95.028.1dt 即能滿足生產(chǎn)要求 工序 15：精銑兩側(cè)面 機動時間 ：jtin28.1j 輔助時間 ：對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用f 機械加工工藝手冊表 2.5.45，取工步輔助時間為 。因裝卸時間限制的很少，min41.0 因此時間定為 。則min1.0i5.104.ftk ：對照 Mr.Chen HongYun 主編的由 China Machine Press 出版的實用機械加工 工藝手冊表 2.5.48， 3k 單間時間定額 ： dt min14.i02.%)13)(5.028.1(%)( tfjd 所以需要用二臺機床同個時間完成加工任務(wù)，算得， min4.i0.2.dt 即能滿足生產(chǎn)要求 工序 17：螺紋孔攻絲 機動時間 ：jtin13.0j 輔助時間 ：參照鉆孔輔助時間，取裝卸工件輔助時間為 ，工步輔助時間f min1.0 為 。則min4.0mi5.4.ft ：參照鉆孔 值，取kk142 單間時間定額 ： dt min14.i7.0%).)(5.03(%)1( tfjd 因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。 18 第 4 章 車床變速箱撥叉 加工工藝及鉆鉸 22 孔氣動夾具設(shè)計 4.1 基本夾具設(shè)計原理 下面具體夾具精心設(shè)計原則： （1）6 定位原理 通過理論力學(xué)在具有六個自由度，平移和旋轉(zhuǎn)的三個軸的，沿 X，Y ，Z 圍繞三個 軸，即鋼體的自由狀態(tài)的理解，在該空間，如圖所示。與 X，Y ，Z 和 X，Y ，Z 分別 沿運動的三條軸線和圍繞自由的三個軸的旋轉(zhuǎn)。在夾具上，用 6 錨與工件分別適當(dāng)接 觸，并限制六度工件的自由的原則，稱為 6 定位原理。 定位的幾起案件的原則， （2） ，應(yīng)用程序 1 完全定位是指所有六度工件自由度受到限制 2 部分的定位 當(dāng)工件的定位，而不是所有的情況下都完全定位為在工件上。 3 在位置（復(fù)位） 重復(fù)幾個支撐點位限制了一個自由度，叫過定位。 A，一般情況下，你應(yīng)該避免使用的定位。 B，也有合理的定位應(yīng)用 而在夾具定位工件，通常以避免“過度定位” ，但在某些條件下， “過度定位” ，但良好 的結(jié)果可以得到一個合理的使用。此剛性弱，高精度航天，儀表工件更顯著。我們都 熟悉的安裝轉(zhuǎn)動長軸，工件進三爪卡盤和尾座支持的尖端另一端的長軸結(jié)束的時候。 這是一個“過度定位”定位。剛好在所述工件能夠定位不同的基準(zhǔn)和工具（夾具）嚴(yán) 格控制的缺點的定位可以省略的形式和位置誤差。工件支撐件的剛性的，因為被增強， 以支持幫助實現(xiàn)工件以便易于安裝的一個穩(wěn)定的，可靠的定位，加工質(zhì)量和效率大大 提高。 。 4.2 夾具定位基準(zhǔn)的選擇 為了提高加工效率和加工的方便，決定選擇高速鋼材料，制備手動夾緊。 由 CA6140 車床撥叉如圖所示：定位，夾緊方案是： 解決方案：選擇帶有夾緊位置的平面 V 型塊的底部和側(cè)面簡單，通用性較強的板塊夾 19 緊螺釘機制。 通過比較分析符合要求，孔的軸線之間的孔具有其加工和尺寸公差，選擇外和橫向支 撐來定位釘，從而保證了它的尺寸公差。 為了達到所要求的范圍內(nèi)的定位誤差，這樣的定位是結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。 4.3 確定夾具結(jié)構(gòu)，確定夾緊機構(gòu)（氣壓夾緊）方案 1夾緊裝置的組成 夾緊裝置組成如下： 1）動力裝置：產(chǎn)生鎖模力單位。 2）夾持元件：直接元件用于夾持工件。 3）在中間傳力指：在一定尺寸的方向上的驅(qū)動力，并傳遞到夾緊元件的機構(gòu)。 夾緊方式 2.要求 1）不得損壞工件裝夾過程中占有夾位置的位置。 2）夾緊力是合適的，這是必要的，以確保工件定位的過程中的穩(wěn)定性，同時也防止在 工件表面的損壞或過度夾緊變形過大的夾緊力。 3）操作安全，省力。 4）的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是簡單且易于制造，便于維修。 典型夾緊機構(gòu) 1.楔夾緊機構(gòu) 楔形夾緊機構(gòu)是最基本的形式中，它是時產(chǎn)生的坡道夾緊工件，在氣動和氣動夾具常 用的運動的力。在手動夾緊，楔通常用于與其它機構(gòu)結(jié)合使用。 缺點楔緊機制夾緊小中風(fēng)，不方便手動操作。在氣動和氣動夾緊裝置中使用楔形夾緊 機構(gòu)，那么楔形夾緊機構(gòu)不要求自鎖。 2.螺絲夾緊機構(gòu) 因為螺旋角是小的，自鎖性能螺釘夾緊機構(gòu)，夾緊力和夾緊沖程是在手動夾具更 大，更多的應(yīng)用。螺釘夾緊機構(gòu)可以被看作是纏繞在傾斜面的圓筒面，擴大它相當(dāng)于 一個楔子。 3.偏心夾緊機構(gòu) 偏心夾緊機構(gòu)是楔形夾緊機構(gòu)，它是直接由偏心夾緊工件或與其他元件，夾緊工件組 合的變體。通常使用的圓形偏心偏心偏心和曲線，圓偏心夾緊機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，快 20 速夾緊的優(yōu)點;合模行程，但它小，功率因數(shù)小幅增加，不良自鎖性能，所以一般只抓 到緊面尺寸變化不大，并在切割過程中震動較小的場合。 4.定心夾緊機構(gòu) 定心夾緊機構(gòu)元件與所述工件定位的基座表面接觸，這兩個定位部件，而且所述 夾緊元件。 5.鉸鏈夾緊機構(gòu) 鉸鏈夾緊機構(gòu)是一個升壓裝置，其具有激勵因素是更大，更小的摩擦損耗被廣泛應(yīng)用 于氣動夾具。 6.聯(lián)動夾緊機構(gòu) 圖 23 雙向作用固定式活塞氣缸圖 1前蓋 2氣缸體 3活塞桿 4活塞 5密封圈 6后蓋 聯(lián)動夾緊機構(gòu)是其可以是操作手柄或一個動力單元，多個工件夾持點夾持的實施方 案中，或同時夾持多個工件的有效夾緊機構(gòu)。 夾緊電廠 在大批大量生產(chǎn)，以提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度，大部分燈具均采用機動夾緊裝置。 驅(qū)動氣動，液壓，氣 - 液關(guān)節(jié)驅(qū)動，電（磁的）驅(qū)動器，真空和其它形式。 1.氣動夾緊裝置 氣缸活塞汽缸夾緊裝置按照固定的，擺動和旋轉(zhuǎn) 3 的分類，根據(jù)該工作方法是單作用 和雙作用兩個分類中，最廣泛使用的是雙作用液壓缸的固定。 21 2.氣動夾緊裝置 具有以下優(yōu)點： 驅(qū)動力大的夾具結(jié)構(gòu)是比較小; 不可壓縮流體壓力，夾緊可靠，光滑; 噪音。其缺點是需要設(shè)立專門的氣動系統(tǒng)，應(yīng)用范圍有限。 4.4 設(shè)計車床變速箱撥叉夾具裝配圖 圖中示出了叉 CA6140 車床撥叉：使用的底面作為粗定位基準(zhǔn)來設(shè)計固定裝置， 從而保證了它的尺寸公差。 據(jù)“鉗手冊”知道定位基準(zhǔn)應(yīng)與過程作為參考重合，在同一塊的每個過程中，并 應(yīng)使用相同的定位基準(zhǔn)進行處理。因此，我們應(yīng)該根據(jù)叉 CA6140 車床撥叉圖的技術(shù) 要求，從 CA6140 車床撥叉，以保證視加工精度叉，定位基準(zhǔn)的合理選擇。這個數(shù)字 不分叉 CA6140 車床撥叉更高的技術(shù)要求，也沒有更高的并行性和對稱性的要求，所 以我們應(yīng)該考慮如何提高工作效率，減輕了勞動強度，提高加工精度。圓柱形圓桌和 兩個端表面已經(jīng)運作良好，以減少定位誤差，選擇定位精度加工端面作為基準(zhǔn)來設(shè)計 夾具此過程的端面已加工作為定位夾具。 氣缸進氣壓力離開該室時，活塞和缸以分別移動的側(cè)面，每個鉸鏈和桿的運動，所以 工件夾持板頭向下;權(quán)當(dāng)氣動缸進氣壓力室，活塞和汽缸移動工件的內(nèi)側(cè)壓印頭向上釋 放。 4.5 切削力及夾緊力的計算 刀具：高速鋼麻花鉆頭。 則軸向力：對照 Mr. Chen Wenliang 主編的由 China Machine Press 出版的 機械加工工藝師手冊知道表 28.4 F=C d f k 3.1F0zFy 式中： C =420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35F k =(F07.1)92()103.FnHB F=420 )(.5.8.. N 22 轉(zhuǎn)矩 T=C d f kT0ZTy 式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TT T=0.206 )(34.17.35..18.02 MN 功率 P =mKWdV26.0.90 K=K K K K1234 式中 K 1.5; K 加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;2 K 1.1;3 K 1.14 則 F =KF=1.5/ )(42391.1. N 出于這個原因，你應(yīng)該關(guān)注的手動步進電機鉗位代替。因為這是提高勞動生產(chǎn)率的 重要途徑。該過程夾具上的氣動夾緊的選擇。因此，首先降低切削力。目前有三個措 施：一是提高制造精度空白，使切割的最大深度，以減少降低切削力;第二個是，選擇 一個理想的桿夾持機構(gòu);第三，如果可能，在壓縮空氣的工作壓力，適當(dāng)提高（從 0.4MPa 時為 0.6MPa 增大） ，以增加氣壓缸的推力。結(jié)果該燈具的整體感覺還是比較緊 湊的18，以滿足要求。 4.6 誤差分析與計算 為了滿足工序的加工要求，要滿足以下尺寸公差。 gwj 與機床夾具有關(guān)的加工誤差 ，一般可用下式表示：j MjjWDAZWj 由參考文獻5可得： 定位誤差 ： 11minDWd 23 1 21min2min.DdDdJWarctgL 其中： ，10.52Dm20D ，d.3d ， inin4 夾緊誤差 ： cos)(minaxyj 其中接觸變形位移值： 1()(9.62nHBZyRaZkNcl 查5表 12 15 有 。 10.4,0,.4,0.7zKCcos8jym 磨損誤差： 要小于Mj 5. 夾具相對刀具位置誤差： 取AD01. 誤差總和： 0.83jw 經(jīng)分析，所設(shè)計的夾具完全能滿足 CA6140 車床撥叉要求的加工精度要求。 4.7 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 為了減少輔助時間采用可換鉆套，以來滿足達到孔的加工的要求。 24 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差 F7 基 本 極限 偏差 D6 01 3 +0.010 +0.004 6 11.8 4 7 1.82 .6 5 8 6 9 -- 2.63 +0.016 +0.006 33.3 6 +0.016 +0.008 9 3.34 7 10 45 8 11 8 12 16 56 +0.022 +0.010 10 +0.019 +0.010 13 68 12 15 10 16 20 810 +0.02 8 +0.013 15 18 101 2 18 +0.023 +0.012 22 12 20 2 5 121 5 22 26 0.008 151 8 +0.034 +0.016 26 30 16 28 3 6 182 2 30 +0.028 +0.015 34 222 6 35 39 20 36 H T200 263 0 +0.041 +0.020 42 +0.033 +0.017 46 25 HT200 56 0.012 25 303 5 48 52 354 2 55 59 424 8 62 66 485 0 +0.050 +0.