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零件圖 1 張 毛坯圖 1 張 工藝過程卡 1 張 工藝卡片 默認(rèn)一套 夾具裝配圖 1 張 夾具體 1 2 張 設(shè)計說明書 1 份 注意 夾具是任意 2 個典型工序 一鉆一銑就可以 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(jī)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(jìn)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(jìn)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(xiàn) 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(jìn)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(qiáng)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 第 1 頁 共 15 頁 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(jī)械加工工件的位置會受夾具點的局部彈性變形的強(qiáng) 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(jī)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 iijjFkd 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ij 第 2 頁 共 15 頁 圖1 彈簧夾具 工件接觸模型 表示在第i個ixyz 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ijd 和 切向力接觸 法線力接觸 ixFiyizF 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iPiR 面工件表面之間 這可從封閉赫茲的辦法解決縮進(jìn)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(xiàn) 23 第 93 頁 中給出如下 in 2 1 3296 iiniPRE 其中 式中 和 是工件和夾具的彈性模量 22 11fw wEf w 分別是工件和材料的泊松比 f 切向變形 沿著 和 切線方向 硅業(yè)切力距ity iittx 或 者 ixiy 有以下形式 文獻(xiàn) 23 第 217 頁 iyQiix或 者 3 t28 ifi wiaG 其中 分別是工件和夾具剪切模量 1 3134ifi wPRE fGw 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 第 3 頁 共 15 頁 4 1 32 68 9iizREk 5 1 24jii iwxy zf kG 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TwwdXYZ wX wY 是 沿 和 三個正交組件 見圖 2 Zxgygz 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 2L 第 4 頁 共 15 頁 6 222wwwdXYZ 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 TRRCXYZP 7 RC 其中夾緊力 是矢量 夾緊力的方向 矩陣 1 TLCC 1 TCLCRn 是夾緊力是矢量的方向余弦 和 coscosLiLiiin i i Li 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 gXYgZ 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(jìn)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zkii 的所有定位器正常剛度 相乘 并假設(shè)工件 取決于 zks xNyzgXY 的方向 各自的等效接觸剛度可有下式 計算gZ 111 XYZNNssszizizikk 和 得出 見圖 3 工件剛體運動 歸于夾緊行動現(xiàn)在可以寫成 wd 8 111XYZ TRRRwNNNsssziziziPPdkk 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 2L 最小化 XYZ 222RRERCNNw111PP iii 9 第 5 頁 共 15 頁 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gXYgZ 過使用最低總能量互補參考文獻(xiàn) 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 222iiiL CL CL Cx 111FFUW kkyziii TQ 其中 代表機(jī)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 W 完成 是遵守對角矩陣的 和Q1 LCxyzxyzcc 1iijjck 是所有接觸力的載體 TxyzzFF 如圖 3 加權(quán)系數(shù) 計算確定的基礎(chǔ)2L 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 22iiixyszFF is 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 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 外文翻譯 第 6 頁 共 15 頁 11 iiixyszF 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 0F 0M 其中包括在法線和切線方向的力和力矩的機(jī)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iP 以下的 的約束表 i 1 2 L C 13 iP0i 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(qiáng)度 這個約束可寫為 yS i 1 2 L C 14 iyiPSA 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i 模型 可以寫成 最小化 15 12fTRCwQP 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1f 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2f 2L1f 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 2Lf 2L 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f 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1f 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 外文翻譯 第 7 頁 共 15 頁 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2L 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 12TfQ 由 11 14 得 RCwP 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RCwP 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 2L 索取決于所需的預(yù)測精度 和 有參考文獻(xiàn) 15 TwxyzTiiiziidrXYZ 2Klog 17 其中 表示上限的功能 完整的算法在如圖 4 中給出 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 外文翻譯 第 8 頁 共 15 頁 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 外文翻譯 第 9 頁 共 15 頁 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 1optP2t3optPopt 考慮以下四個最壞加工負(fù)荷向量 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 外文翻譯 第 10 頁 共 15 頁 max1axTXYZF 2maxaxTYXYZF 3maxaxTXYZF 4aTrXYZF 18 和 表示在 和 方向上的最大值 和 上gg 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maxXYmaxZ 有 222maxrXYZFF 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(jìn)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(jìn) 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 max12 TiiijjcjPC 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ij ikjC 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)maxijP 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 maxkC k 1 2 C 20 maxikkjC 只要這些具備 就得到一套優(yōu)化的夾緊力 驗證這Tmaxax12C optP 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)optP 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 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 外文翻譯 第 11 頁 共 15 頁 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gXY 方向上的移位 和自轉(zhuǎn) 見圖 2 gZTdwwXYZ Twxyz 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)Tiiixyzd 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 TiirXYZ 可以用來表達(dá)在工件的位移 以及工件自轉(zhuǎn)idwwXYZ 如下 21 wxyz 1Tii iiRrd 其中 表示旋轉(zhuǎn)矩陣 描述當(dāng)?shù)卦诘?i 幀相聯(lián)系的全球坐標(biāo)系和 是一個1iR wcR 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 w wcR 22 w 1R1zyzxyx 方程 21 現(xiàn)在可以改寫為 23 TiiidRBq 其中 是經(jīng)方程 21 重新編排后變換得到的矩 ii ii10YBZ0Xi 陣式 是夾緊和加工導(dǎo)致的工件剛體運動矢量 yqTwwxzX 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 iFid 24 0 iiiKdzFotherws 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 Tiz 0iz 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)iixyzKdagk 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 外文翻譯 第 12 頁 共 15 頁 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 01Tze 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(qiáng)度保持不變 因此 必須對方程 24 的夾緊點進(jìn)行修改為 25 TyiiixFp 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 1i EF 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 1L C1 0iEiiiRFfr 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 rrTXYZmm 現(xiàn)在可以計算如下 27 rmBq 其中 是考慮工件中心加工點的位置向量 且rTmXYZ 100mmYBX 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 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 外文翻譯 第 13 頁 共 15 頁 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 16L 和 全球坐標(biāo)系 gXYgZ 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(xiàn) 26 對加工瞬時銑削力條件進(jìn)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(jìn)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 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 外文翻譯 第 14 頁 共 15 頁 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 外文翻譯 第 15 頁 共 15 頁 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 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 外文翻譯 第 16 頁 共 15 頁 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2L 下形式 結(jié)果表明 最佳夾緊力所述加工 222 3RRRCXYZPP 條件下有比初步夾緊力強(qiáng)度低得多的加權(quán)范數(shù) 最初的夾緊力是通過減少工2L 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 maxaxmax iiiiij yzrPP 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opt 2L 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 外文翻譯 第 17 頁 共 15 頁 點的加權(quán)范數(shù) 的 和 繪制 2LmaxiPaxiymaxizaxirP 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opt 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2 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inPopt 2LoptP 完整的刀具路徑改進(jìn)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(qiáng)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2 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2L 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 9 參考資料 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 外文翻譯 第 18 頁 共 15 頁 1 J D Lee 和 L S Haynes 柔性夾具系統(tǒng)的有限元分析 交易美國 ASME 工程雜志工業(yè) 134 139 頁 2 W Cai S J Hu 和 J X Yuan 柔性鈑金夾具 原理 算法和模擬 交 易美國 ASME 制造科學(xué)與工程雜志 1996 318 324 頁 3 P Chandra S M Athavale R E DeVor 和 S G Kapoor 負(fù)載對表面平 整度的影響 工件夾具制造科學(xué)研討會論文集 1996 第一卷 146 152 頁 4 R J Menassa 和 V R DeVries 適用于選拔夾具設(shè)計與優(yōu)化方法 美國 ASME 工業(yè)工程雜志 113 412 414 1991 5 A J C Trappey C Su 和 J Hou 計算機(jī)輔助夾具分析中的應(yīng)用有限元 分析和數(shù)學(xué)優(yōu)化模型 1995 ASME 程序 MED 777 787 頁 6 S N Melkote S M Athavale R E DeVor S G Kapoor 和 J Burkey 基于加工過程仿真的加工裝置作用力系統(tǒng)研究 NAMRI SME 207 214 頁 1995 7 考慮工件夾具 夾具接觸相互作用布局優(yōu)化模擬的結(jié)果 341 346 1998 8 E C DeMeter 快速支持布局優(yōu)化 國際機(jī)床制造 碩士論文 1998 9 Y C Chou V Chandru M M Barash 加工夾具機(jī)械構(gòu)造的數(shù)學(xué)算法 分析和合成 美國 ASME 工程學(xué)報工業(yè) 1989 299 306 頁 10 S H Lee 和 M R Cutkosky 具有摩擦性的夾具規(guī)劃 美國 ASME 工業(yè)工程學(xué)報 1991 320 327 頁 11 S Jeng L Chen 和 W Chieng 最小夾緊力分析 國際機(jī)床制造 碩 士論文 1995 年 12 E C DeMeter 加工夾具的性能的最小 最大負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn) 美國 ASME 工業(yè)工程雜志 1994 13 E C DeMeter 加工夾具最大負(fù)荷的性能優(yōu)化模型 美國 ASME 工 業(yè)工程雜志 1995 14 JH 復(fù)和 AYC 倪 核查和工件夾持的夾具設(shè)計 方案優(yōu)化 設(shè)計和制 造 4 碩士論文 307 318 1994 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 外文翻譯 第 19 頁 共 15 頁 15 T H Richards 埃利斯 霍伍德 1977 應(yīng)力能量方法分析 1977 16 M J Hockenberger and E C DeMeter 對工件準(zhǔn)靜態(tài)分析功能位移在加 工夾具的應(yīng)用程序 制造科學(xué)雜志與工程 325 331 頁 1996 1 產(chǎn)品型號 零件圖號蘇州科技 學(xué)院 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 零件名稱 軸承座 共 7 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 3 銑工件底面 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X51 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工序工時 分工位器具編號 工位器具名稱 準(zhǔn)終 單件 主軸轉(zhuǎn) 速 切削速 度 進(jìn)給量 背吃刀 量 工步工時工步號 工步內(nèi)容 工藝設(shè)備 r min m min mm r mm 進(jìn)給 次數(shù) 機(jī)動 輔助 1 銑工件底面 YG6 硬質(zhì)合金端 銑刀 1200 301 4 0 2 2 0 1 0 638 0 096 設(shè)計日期 審核 標(biāo)準(zhǔn)化 會簽 標(biāo)記 處數(shù) 簽字 更改文件號 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 2 產(chǎn)品型號 零件圖號蘇州科技 學(xué)院 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 零件名稱 軸承座 共 7 頁 第 2 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 4 銑工件頂面 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X51 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工序工時 分工位器具編號 工位器具名稱 準(zhǔn)終 單件 主軸轉(zhuǎn) 速 切削速 度 進(jìn)給量 背吃刀 量 工步工時工步號 工步內(nèi)容 工藝設(shè)備 r min m min mm r mm 進(jìn)給 次數(shù) 機(jī)動 輔助 1 銑工件底面 YG6 硬質(zhì)合金端 銑刀 1200 301 4 0 2 2 0 1 0 138 0 021 設(shè)計日期 審核 標(biāo)準(zhǔn)化 會簽 標(biāo)記 處數(shù) 簽字 更改文件號 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 3 產(chǎn)品型號 零件圖號蘇州科技 學(xué)院 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 零件名稱 軸承座 共 7 頁 第 3 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 5 銑 90的槽054 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 臥式銑床 X62 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工序工時 分工位器具編號 工位器具名稱 準(zhǔn)終 單件 主軸轉(zhuǎn) 速 切削速 度 進(jìn)給量 背吃刀 量 工步工時工步號 工步內(nèi)容 工藝設(shè)備 r min m min mm r mm 進(jìn)給 次數(shù) 機(jī)動 輔助 1 銑工件底面 YG6 硬質(zhì)合金三面 刃銑刀 1000 314 0 2 2 0 1 0 390 0 058 設(shè)計日期 審核 標(biāo)準(zhǔn)化 會簽 標(biāo)記 處數(shù) 簽字 更改文件號 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 4 產(chǎn)品型號 零件圖號蘇州科技 學(xué)院 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 零件名稱 軸承座 共 7 頁 第 4 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 6 鉆 2 13 孔 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 立式鉆床 Z525 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工序工時 分工位器具編號 工位器具名稱 準(zhǔn)終 單件 主軸轉(zhuǎn) 速 切削速 度 進(jìn)給量 背吃刀 量 工步工時工步號 工步內(nèi)容 工藝設(shè)備 r min m min mm r mm 進(jìn)給 次數(shù) 機(jī)動 輔助 1 鉆 2 13 孔 13 高速鋼麻花 鉆 1200 49 0 0 2 6 5 2 0 261 0 039 設(shè)計日期 審核 標(biāo)準(zhǔn)化 會簽 標(biāo)記 處數(shù) 簽字 更改文件號 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 5 產(chǎn)品型號 零件圖號蘇州科技 學(xué)院 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 零件名稱 軸承座 共 7 頁 第 5 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 7 銑 65 兩端014 面 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X51 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工序工時 分工位器具編號 工位器具名稱 準(zhǔn)終 單件 主軸轉(zhuǎn) 速 切削速 度 進(jìn)給量 背吃刀 量 工步工時工步號 工步內(nèi)容 工藝設(shè)備 r min m min mm r mm 進(jìn)給 次數(shù) 機(jī)動 輔助 1 銑 65 兩端面014 YG6 硬質(zhì)合金端 銑刀 1200 301 4 0 2 2 0 2 0 276 0 042 設(shè)計日期 審核 標(biāo)準(zhǔn)化 會簽 標(biāo)記 處數(shù) 簽字 更改文件號 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 6 產(chǎn)品型號 零件圖號蘇州科技 學(xué)院 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 零件名稱 軸承座 共 7 頁 第 6 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 8 銑 17 的兩個槽 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X51 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工序工時 分工位器具編號 工位器具名稱 準(zhǔn)終 單件 主軸轉(zhuǎn) 速 切削速 度 進(jìn)給量 背吃刀 量 工步工時工步號 工步內(nèi)容 工藝設(shè)備 r min m min mm r mm 進(jìn)給 次數(shù) 機(jī)動 輔助 1 銑 17 的兩個槽 YG6 硬質(zhì)合金立 銑刀 1000 53 4 0 2 8 5 2 0 235 0 035 設(shè)計日期 審核 標(biāo)準(zhǔn)化 會簽 7 標(biāo)記 處數(shù) 簽字 更改文件號 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 產(chǎn)品型號 零件圖號蘇州科技 學(xué)院 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 零件名稱 軸承座 共 7 頁 第 7 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 8 粗銑 半精銑 精銑 60 圓046 弧 倒角 C2 5 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 臥式銑床 X62 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工序工時 分工位器具編號 工位器具名稱 準(zhǔn)終 單件 主軸轉(zhuǎn) 速 切削速 度 進(jìn)給量 背吃刀 量 工步工時工步號 工步內(nèi)容 工藝設(shè)備 r min m min mm r mm 進(jìn)給 次數(shù) 機(jī)動 輔助 1 粗銑 半精銑 精銑 60 圓弧 046 倒角 C2 5 YG6 硬質(zhì)合金成形銑刀 1000 188 4 0 2 2 0 3 0 685 0 103 設(shè)計日期 審核 標(biāo)準(zhǔn)化 會簽 8 標(biāo)記 處數(shù) 簽字 更改文件號 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 附錄 A 機(jī)械加工工藝過程卡 66 專 業(yè) 產(chǎn)品型號 零 部 件圖 號 共 1 頁 機(jī)械設(shè)計及其自動化 機(jī)械加工工藝過程卡 產(chǎn)品名稱 零 部 件名 稱 軸承座 第 1 頁 材料牌號 HT200 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 時工 序 號 工序 名稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 工 段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 準(zhǔn) 終 單 件 01 備料 鑄造 機(jī)加 02 熱處理 人工時效 機(jī)加 03 銑削 銑工件底面 機(jī)加 X51 YG6 硬質(zhì)合金端面銑刀和專用夾具 04 銑削 銑工件頂面 機(jī)加 X51 YG6 硬質(zhì)合金端面銑刀和專用夾具 05 銑削 銑 90 的槽054 機(jī)加 X62 YG6 硬質(zhì)合金三面刃銑刀和專用夾具 06 鉆削 鉆 2 13 孔 機(jī)加 Z525 13 高速鋼麻花鉆和專用夾具 07 銑削 銑 65 兩端面014 機(jī)加 X51 YG6 硬質(zhì)合金端面銑刀和專用夾具 08 銑削 銑 17 的兩個槽 機(jī)加 X51 YG6 硬質(zhì)合金立銑刀和專用夾具 09 銑削 粗銑 半精銑 精銑 60 圓弧 倒角 C2 5046 機(jī)加 X62 YG6 硬質(zhì)合金成形銑刀和專用夾具 10 去毛刺 去毛刺 蘇 州 科 技 學(xué) 院 11 質(zhì)檢入庫 檢驗至圖紙要求 入庫 描 圖 描 校 底圖號 編制日期 審核日期 會簽日期 班 級 姓 名 附錄 A 機(jī)械加工工藝過程卡 67 裝訂號 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 I 軸承座工藝規(guī)程制定與夾具設(shè)計 摘 要 本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計 金屬切削機(jī)床 公差 配合與測量等多方面的知識 軸承座加工工藝規(guī)程及其鉆 2 13 孔 銑 60 圓弧的夾具設(shè)計是包括零件 加工的工藝設(shè)計 工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分 在工藝設(shè)計中要首先 對零件進(jìn)行分析 了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu) 并選擇好零件的加工 基準(zhǔn) 設(shè)計出零件的工藝路線 接著對零件各個工步的工序進(jìn)行尺寸計算 關(guān) 鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量 然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計 選擇 設(shè)計出夾具的各個組成部件 如定位元件 夾緊元件 引導(dǎo)元件 夾具體與機(jī) 床的連接部件以及其它部件 計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差 分析夾具結(jié) 構(gòu)的合理性與不足之處 并在以后設(shè)計中注意改進(jìn) 關(guān)鍵字 軸承座 加工工藝 專用夾具 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 II The Establishment of the Technical Schedule of the Gear Shift Fork and the Fixture Design Abstract This design involves the machinery manufacturing process and fixture design metal cutting machine tool tolerance and measurement and other aspects of knowledge Fixture design process planning for bearing seat and drill 13 holes 60 arc milling is designed to include part machining process design process design and fixture three In the process of design should first of all parts for analysis to understand the parts of the process to design blank structure and choose the good parts machining datum design a part of the process route then the parts of each step of the process dimension calculation is the key to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design then the special fixture fixture design selection of the various components such as the connecting part positioning element clamping elements guiding elements fixture and machine tools and other components the positioning errors calculated fixture positioning analysis the rationality and shortcoming of the fixture structure pay attention to improve and design in later Key words bearings manufacturing technology special fixture 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 III 目錄 第一章 緒論 1 1 1 引言 1 1 2 研究內(nèi)容 1 1 3 軸承座常見問題及解決 2 1 4 機(jī)械加工工藝規(guī)程 2 1 5 機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計原則 3 1 6 機(jī)床夾具的工作原理及設(shè)計步驟 3 1 6 1 機(jī)床夾具的工作原理 3 1 6 2 機(jī)床夾具的設(shè)計步驟 3 第二章 工藝規(guī)程制定 4 2 1 毛坯的制造 4 2 2 零件的加工分析 4 2 3 定位基準(zhǔn)的選擇 4 2 3 1 精基準(zhǔn)的選擇 4 2 3 2 粗基準(zhǔn)的選擇 5 2 4 擬定工藝路線 5 2 5 加工余量 工序尺寸 公差和毛坯尺寸的確定 7 2 6 確定切削用量及基本工時 8 2 7 本章小結(jié) 17 第三章 軸承座的專用夾具設(shè)計 18 3 1 鉆床夾具設(shè)計 18 3 2 銑床夾具設(shè)計 22 3 3 本章小結(jié) 24 結(jié) 論 25 致 謝 26 參考文獻(xiàn) 27 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 1 第一章 緒論 1 1 引言 軸承座引是一種可以接受綜合載荷 構(gòu)造特別的大型和特大型軸承座 請求具 有構(gòu)造緊湊 回轉(zhuǎn)靈敏 裝置維護(hù)方便等特點 軸承座有下列明顯特征 1 外形尺寸 直徑通常為 0 4cm 10m 最大可達(dá) 40cm 2 承載才能高 普通可一同接受軸向載荷 徑向載荷和傾覆力矩載荷 3 轉(zhuǎn)速低 任務(wù)轉(zhuǎn)速低于 10r min 而且少數(shù)狀況下不做陸續(xù)回轉(zhuǎn) 僅在一定角度內(nèi)轉(zhuǎn)動 做擺動運動 4 帶有軸承座裝置孔 可用螺釘將其緊固在上 下支座上 5 無中樞軸 內(nèi)圈或外圈上帶有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動用齒輪 6 帶光滑油孔和密封安裝 1 2 研究內(nèi)容 機(jī)械加工工藝規(guī)程是指規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造工藝過程和操作方法等的工 藝文件 制訂工藝規(guī)程的原則是保證圖樣上規(guī)定的各項技術(shù)要求 有較高的生產(chǎn)效 率 技術(shù)先進(jìn) 經(jīng)濟(jì)效益高 勞動條件良好 制訂工藝規(guī)程的程序 1 計算生產(chǎn)綱領(lǐng) 確定生產(chǎn)類型 2 分析產(chǎn)品裝配圖 對零件圖樣進(jìn)行工藝審查 3 確定毛坯種類 形狀 尺寸及精度 4 制訂工藝路線 5 進(jìn)行工序設(shè)計 確定各工序加工余量 切削用量 工序尺寸及公差 選擇工藝裝備 計算時間定額等 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 2 1 3 軸承座常見問題及解決 磨損問題 磨損作為軸承座最為常見的問題 軸承座磨損現(xiàn)象也時常發(fā)生 修復(fù)方法 傳統(tǒng)的方法一般采用堆焊后機(jī)加工來進(jìn)行修復(fù) 而堆焊會使部件表面達(dá)到 很高溫度 造成部件變形或產(chǎn)生裂紋 通過機(jī)加工獲取尺寸造成停機(jī)時間的大 大延長 而采用高分子復(fù)合材料進(jìn)行現(xiàn)場修復(fù) 既無熱影響 修復(fù)厚度也不受 限制 產(chǎn)品所具有的耐磨性及金屬材料不具備的退讓性 確保修復(fù)部位百分百 的接觸配合 降低設(shè)備的沖擊震動 避免磨損的可能性 現(xiàn)場修復(fù) 避免機(jī)加 工的方法 為企業(yè)節(jié)省大量的停機(jī)時間 創(chuàng)造巨大的生產(chǎn)產(chǎn)值 修復(fù)過程 非常簡單 一般只需四步 1 表面處理 將需修復(fù)軸承座表面除油污 除潮氣 2 調(diào)和修復(fù)材料 3 等待材料固化 可適當(dāng)加熱材料表面加速材料固化 一般的軸承座磨損在 3 6 小時即可修復(fù)完成 操作簡單易學(xué) 無需特殊設(shè) 備和專門訓(xùn)練 相比激光焊 冷焊等 先進(jìn) 技術(shù)省時省力 費用僅為一 般修復(fù)費用的 1 5 1 10 現(xiàn)場修復(fù)更是減少了設(shè)備維修時間和運輸費用 1 4 機(jī)械加工工藝規(guī)程 制訂工藝規(guī)程的原則是保證圖樣上規(guī)定的各項技術(shù)要求 有較高的生產(chǎn)效 率 技術(shù)先進(jìn) 經(jīng)濟(jì)效益高 勞動條件良好 制訂工藝規(guī)程的程序 6 計算生產(chǎn)綱領(lǐng) 確定生產(chǎn)類型 7 分析產(chǎn)品裝配圖 對零件圖樣進(jìn)行工藝審查 8 確定毛坯種類 形狀 尺寸及精度 9 制訂工藝路線 10 進(jìn)行工序設(shè)計 確定各工序加工余量 切削用量 工序尺寸及 公差 選擇工藝裝備 計算時間定額等 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 3 1 5 機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計原則 設(shè)計機(jī)械加工工藝規(guī)程應(yīng)遵循如下原則 1 可靠地保證零件圖樣上所有技術(shù)要求的實現(xiàn) 在設(shè)計機(jī)械加工工藝規(guī) 程時 如果發(fā)現(xiàn)圖樣上某一技術(shù)要求規(guī)定得不適當(dāng) 只能向有關(guān)部門提出建議 不得擅自修改圖樣或不按圖樣上的要求去做 2 必須能滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求 3 在滿足技術(shù)要求和生產(chǎn)綱領(lǐng)要求的前提下 一般要求工藝成本最低 4 盡量減輕工人的勞動強(qiáng)度 保障生產(chǎn)安全 1 6 機(jī)床夾具的工作原理及設(shè)計步驟 1 6 1 機(jī)床夾具的工作原理 工件通過定位元件在夾具中占有正確位置 工件和夾具通過連接元件在機(jī) 床上占有正確位置 工件和夾具通過對刀 引導(dǎo)元件相對刀具占有正確位置 從而保證工件相對機(jī)床位置正確 工件相對刀具位置正確 最終保證滿足工件 加工要求 1 6 2 機(jī)床夾具的設(shè)計步驟 1 明確設(shè)計任務(wù) 收集研究設(shè)計的原始資料 2 確定夾具結(jié)構(gòu)方案 繪制結(jié)構(gòu)草圖 3 繪制夾具總圖 4 標(biāo)注總圖尺寸 公差與配合和技術(shù)條件 5 編寫零件明細(xì)表 6 繪制夾具零件圖 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 4 第二章 工藝規(guī)程制定 2 1 毛坯的制造 零件材料為 HT200 由于零件成批生產(chǎn) 而且零件的輪廓尺寸不大 選用 砂型鑄造 采用機(jī)械翻砂造型 鑄造精度為 2 級 能保證鑄件的尺寸要求 這 從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的 2 2 零件的加工分析 要對該零件的槽 平面和孔進(jìn)行加工 具體加工要求如下 90 mm 的槽 粗糙度 6 3054 aR 60 mm 的圓弧槽 粗糙度 1 66 0 65 mm 的兩端面 粗糙度 6 314 a 工件底面 粗糙度 12 5R 工件頂面 粗糙度 12 5a 2 13mm 的孔 粗糙度 12 5 寬 17 的兩個槽 粗糙度 12 5aR 對其加工的技術(shù)要求 1 未注圓角半徑 R2 R5 2 鑄件上的型砂 芯砂和芯骨應(yīng)清除干凈 3 零件加工表面上 不應(yīng)有劃痕 擦傷等損傷零件表面的缺陷 4 銳角倒鈍 2 3 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn) 通常先確定精基準(zhǔn) 然后再確定粗基準(zhǔn) 2 3 1 精基準(zhǔn)的選擇 選擇精基準(zhǔn)時要考慮的主要問題是如何保證設(shè)計技術(shù)要求的實現(xiàn)以及裝夾 準(zhǔn)確 可靠 方便 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 5 1 用設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn) 實現(xiàn) 基準(zhǔn)重合 以免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤 差 2 當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以較方便地加工很多表面時 應(yīng)盡可能采 用此組精基準(zhǔn)定位 實現(xiàn) 基準(zhǔn)統(tǒng)一 以免生產(chǎn)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差 3 當(dāng)精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時 應(yīng)選擇加工表 面本身作為精基準(zhǔn) 即遵循 自為基準(zhǔn) 原則 該加工表面與其他表面 間的位置精度要求由先行工序保證 4 為獲得均勻的加工余量或較高 的位置精度 可遵循 互為基準(zhǔn) 反復(fù) 加工的原則 5 有多種方案可供選擇時應(yīng)選擇定位準(zhǔn)確 穩(wěn)定 夾緊可靠 可使夾具結(jié) 構(gòu)簡單的表面作為精基準(zhǔn) 根據(jù)該軸承座零件的技術(shù)要求和裝配要求 選擇軸承座的 2 13mm 孔作 為精基準(zhǔn) 零件上有很多表面都可以采用它作為基準(zhǔn)進(jìn)行加工 即遵循 基準(zhǔn) 統(tǒng)一 原則 2 3 2 粗基準(zhǔn)的選擇 1 如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面 之間的位置要求 應(yīng) 以不加工表面作為粗基準(zhǔn) 如果在工件上有很多不需加工的表面 則應(yīng)以其中 與加工面位置精度要求較高的表面作粗基準(zhǔn) 2 如果必須首先保證工件某重要表面的加工余量均勻 應(yīng)選擇該表面作精 基準(zhǔn) 3 如需保證各加工表面都有足夠的加工余量 應(yīng)選加工余量較小的表面作 粗基準(zhǔn) 4 選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整 沒有澆口 冒口 飛邊等缺陷 以便定位可 靠 5 粗基準(zhǔn)一般只能使用一次 特別是主要定位基準(zhǔn) 以免產(chǎn)生較大的位置 誤差 此設(shè)計選擇軸承座頂面 及其兩側(cè)面作為粗基準(zhǔn) 2 4 擬定工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點 應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀 尺寸精度及位置精度 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 6 等技術(shù)要求能得到合理的保證 在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下 可以 考慮采用萬能型機(jī)床配以專用夾具 并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率 除此以 外 還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果 以便使生產(chǎn)成本盡量降下來 工藝方案一 工序 1 鑄造 工序 2 人工時效 工序 3 銑工件底面 工序 4 銑工件頂面 工序 5 銑 90 mm 的槽 054 工序 6 鉆 2 13mm 孔 工序 7 銑 65 兩端面014 工序 8 銑兩個寬 17 的槽 工序 9 粗銑 半精銑 精銑 60 圓弧 倒角 C2 5046 工序 10 去毛刺 工序 11 檢驗至圖紙要求并入庫 工藝方案二 工序 1 鑄造 工序 2 人工時效 工序 3 銑工件底面 工序 4 銑工件頂面 工序 5 銑 90 mm 的槽 054 工序 6 銑 65 兩端面104 工序 7 銑兩個寬 17 的槽 工序 8 粗銑 半精銑 精銑 60 圓弧 倒角 C2 5046 工序 9 鉆 2 13mm 孔 工序 10 去毛刺 工序 11 檢驗至圖紙要求并入庫 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 7 工藝方案的比較與分析 上述兩個方案的差別在于 方案一把 2 13mm 孔的加工放得相對靠前 方案二則相反 采用方案一的好處在于 2 13mm 孔早早加工出來 為后面 工序的加工 提供了定位基準(zhǔn) 節(jié)約了后序加工的工時及夾具設(shè)計的難度 故 采用方案一 2 5 加工余量 工序尺寸 公差和毛坯尺寸的確定 軸承座 零件材料為 HT200 重量為 1 5Kg 生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn) 采用砂型機(jī)鑄造毛坯 根據(jù)上述原始資料及加工工藝 分別確定各個加工表面的機(jī)械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸如下 1 90 mm 的槽054 槽的寬度為 90 mm 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 2 2 4 確054 定其精度等級為 CT9 加工余量等級 MA E 再查表 1 4 8 確定其加工方案為 粗銑 所以此槽的余量 Z 2 0mm 已能滿足加工要求 2 60 mm 的圓弧槽046 槽的寬度為 60 mm 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 2 2 4 確046 定其精度等級為 CT9 加工余量等級 MA E 再查表 1 4 8 確定其加工方案為 粗銑 半精銑 精銑 所以此槽的余量 Z 2 0mm 已能滿足加工要求 粗銑 加工余量 Z 1 5mm 半精銑 加工余量 Z 0 4mm 精銑 加工余量 Z 0 1mm 3 65 mm 的兩端面014 65 mm 的兩端面 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 2 2 4 確定0 其精度等級為 CT9 加工余量等級 MA E 再查表 1 4 8 確定其加工方案為粗 銑 所以 65 mm 的兩端面的余量 Z 2 0mm 已能滿足加工要求 014 4 工件底面 工件底面 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 2 2 4 確定其精度等 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 8 級為 CT9 加工余量等級 MA E 再查表 1 4 8 確定其加工方案為粗銑 所以 此工件底面的余量 Z 2 0mm 已能滿足加工要求 5 工件頂面 工件頂面 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 2 2 4 確定其精度等 級為 CT9 加工余量等級 MA E 再查表 1 4 8 確定其加工方案為粗銑 所以 此工件頂面的余量 Z 2 0mm 已能滿足加工要求 6 2 13mm 的孔 孔的尺寸不大于 30 很難鑄造成型 采用實心鑄造 7 寬 17 的兩個槽 寬 17 的兩個槽 尺寸不大 采用實心鑄造 8 其他不加工表面 不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差 由鑄造可直接獲得 2 6 確定切削用量及基本工時 工序 1 鑄造 工序 2 人工時效 工序 3 銑工件底面 1 計算切削用量 1 背吃刀量的確定 選取 2mm pa 2 進(jìn)給量的確定 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 查表 1 4 8 按表明粗糙度 6 3umaR 的條件進(jìn)行選取 該工序的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 取為 0 2mm z f 3 銑削速度的計算 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 查表 5 9 根據(jù) YG6 硬質(zhì)合金端面銑 刀 0 2mm z 的條件選取 銑削速度 v 選取為Zd1480Zf 300m min 將選取的切削速度 v 代入公式 1000 可以求的銑刀轉(zhuǎn)速ndv 1000 300m min 80mm 1194 3r min 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計n 簡明手冊 表 4 14 選取 X51 型立式銑床 查找表 4 15 立式銑床主軸轉(zhuǎn)速中 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 9 所列出的 X51 型立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速 與 1194 3r min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為 1000r min 和 1200r min 現(xiàn)選取轉(zhuǎn)速 1200r min 將此轉(zhuǎn)速代入公式n 1000 求出該工序的實際銑削速度 v n d 1000 1200r ndv min 80mm 1000 301 4m min 2 時間定額的計算 1 基本時間 的計算 mt 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 5 43 中的 YG6 硬質(zhì)合金端面銑刀 的基本時間計算公式 可以求出該工序的基本時間 基本時間計算公式 jtMZfl21 式中 當(dāng)主偏角 90 時 0 5 1 3 rk1ld2ea 1 3 n Z n2MZf f 式中 55 40 55 150mm 1 3mm 選取 2mml l2l 0 5 1 3 0 5 80 1 1d2ea 25 1980 mm 1 2mm n Z n 0 2mm r 1200r min 240mm min MZf f 將上述結(jié)果代入公式 jtMZfl21 算出該工序的基本時間 0 638minjt40 5 2 輔助時間 的計算at 輔助時間 與基本時間 之間的關(guān)系為 0 15 0 2 這邊選取ftjtftjt 0 15 所以此工序的輔助時間為 0 15 0 15 0 638min 0 096minftj fj 總結(jié) 經(jīng)過以上的計算 得出背吃刀量 2mm 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量pa 0 2mm z 機(jī)床轉(zhuǎn)速 n 1200r min 實際銑削速度 v 301 4m min 基本時間f 0 638 輔助時間 0 096min jt ft 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 10 工序 4 銑工件頂面 1 計算切削用量 1 背吃刀量的確定 選取 2mm pa 2 進(jìn)給量的確定 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 查表 1 4 8 按表明粗糙度 6 3umaR 的條件進(jìn)行選取 該工序的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 取為 0 2mm z f 3 銑削速度的計算 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 查表 5 9 根據(jù) YG6 硬質(zhì)合金端面銑 刀 0 2mm z 的條件選取 銑削速度 v 選取為Zd1480Zf 300m min 將選取的切削速度 v 代入公式 1000 可以求的銑刀轉(zhuǎn)速ndv 1000 300m min 80mm 1194 3r min 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計n 簡明手冊 表 4 14 選取 X51 型立式銑床 查找表 4 15 立式銑床主軸轉(zhuǎn)速中 所列出的 X51 型立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速 與 1194 3r min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為 1000r min 和 1200r min 現(xiàn)選取轉(zhuǎn)速 1200r min 將此轉(zhuǎn)速代入公式n 1000 求出該工序的實際銑削速度 v n d 1000 1200r ndv min 80mm 1000 301 4m min 2 時間定額的計算 1 基本時間 的計算 mt 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 5 43 中的 YG6 硬質(zhì)合金端面銑刀 的基本時間計算公式 可以求出該工序的基本時間 基本時間計算公式 jtMZfl21 式中 當(dāng)主偏角 90 時 0 5 1 3 rk1ld2ea 1 3 n Z n2MZf f 式中 120 90 30mm 1 3mm 選取 2mml2l2l 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 11 0 5 1 3 0 5 80 1 1ld2ea 25 1980 mm 1 2mm n Z n 0 2mm r 1200r min 240mm min MZf f 將上述結(jié)果代入公式 jtMZfl21 算出該工序的基本時間 0 138minjt40 3 2 輔助時間 的計算at 輔助時間 與基本時間 之間的關(guān)系為 0 15 0 2 這邊選取ftjtftjt 0 15 所以此工序的輔助時間為 0 15 0 15 0 138min 0 021minftj fj 總結(jié) 經(jīng)過以上的計算 得出背吃刀量 2mm 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量pa 0 2mm z 機(jī)床轉(zhuǎn)速 n 1200r min 實際銑削速度 v 301 4m min 基本時間f 0 138 輔助時間 0 021min jt ft 工序 5 銑 90 mm 的槽 054 1 計算切削用量 1 背吃刀量的確定 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 查表 2 2 4 選取加工余量 2mm a 故背吃刀量 2mm pa 2 進(jìn)給量的確定 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 查表 1 4 8 按表明粗糙度 6 3umaR 的條件進(jìn)行選取 該工序的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 取為 0 2mm z f 3 銑削速度的計算 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 查表 5 9 根據(jù) YG6 硬質(zhì)合金三面刃 銑刀 的條件選取 銑削速度 v 選取為 300m min 將選取的切削Zd140 速度 v 代入公式 1000 可以求的銑刀轉(zhuǎn)速 1000 300 ndv n 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 12 m min 100mm 955 4r min 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 4 14 選取 X62 型臥式銑床 查找表 4 15 臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速中所列出的 X62 型 臥式銑床的主軸轉(zhuǎn)速 與 955 4r min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為 850r min 和 1000r min 現(xiàn)選取轉(zhuǎn)速 1000r min 將此轉(zhuǎn)速代入公式 1000 求出nndv 該工序的實際銑削速度 v n d 1000 1000r min 100mm 1000 314m min 2 時間定額的計算 1 基本時間 的計算 mt 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 5 43 中的三面刃銑刀的基本時間 計算公式 可以求出該工序的基本時間 基本時間計算公式 jtiflMZ21 式中 1 3 2 51l eead 2l n Z n 1 即一次銑削刀規(guī)定深度MZf fi 式中 65 2 5mm 選取 2mml2l2l 1 3 1 10 95mm1 eead 10 n 0 2mm 1000r min 200mm min MZf 將上述結(jié)果代入公式 jtiflMZ21 算出該工序的基本時間 0 390minjt1095 6 2 輔助時間 的計算at 輔助時間 與基本時間 之間的關(guān)系為 0 15 0 2 這邊選取ftjtftjt 0 15 所以此工序的輔助時間為 0 15 0 15 0 390min 0 058minftj fj 總結(jié) 經(jīng)過以上的計算 得出背吃刀量 2mm 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量pa 0 2mm z 機(jī)床轉(zhuǎn)速 n 1000r min 實際銑削速度 v 314m min 基本時間f 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 13 0 390min 輔助時間 0 058minjt ft 工序 6 鉆 2 13mm 孔 1 計算切削用量 1 背吃刀量的確定 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 查表 2 28 鉆孔直徑 13mm 所D 以背吃刀量 13mm pa 2 進(jìn)給量的確定 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 查表 5 22 選取此工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給 量 0 2mm r f 3 切削速度的計算 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 查表 5 22 按工件材料為 HT200 的 條件選取 切削速度可以取為 50m min 將此速度代入公式 1000 可以ndv 算出該工序的鉆頭轉(zhuǎn)速 50 m min 1000 13mm 1224 9r min 參照n 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 4 10 根據(jù) 0 2mm r 的條件選取型號為f Z525 的立式鉆床 再查表 4 9 所列出的 Z525 型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速 與 1224 9r min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為 1200r min 和 1500r min 現(xiàn)選取轉(zhuǎn)速n 1200r min 再將此轉(zhuǎn)速代入公式 1000 可以求出該工序的實際鉆削ndv 速度 v n 1000 1200r min 13mm 1000 49 0m min d 2 時間定額的計算 1 基本時間 的計算 mt 1 鉆孔工步 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 5 41 中的鉆孔和鉆 中心孔的基本時間計算公式 可以求出該工序的基本時間 基本時間計算公式 jtfnLfl21 式中 cot 1 2 1 41lDrk2l 其中 55mm 2mm cot 1 2 cot54 llDrk3m 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 14 1mm 5 7mm 0 2mm r n 1200r min f 將上述結(jié)果代入公式 jtfnLfl21 則該工序的基本時間 0 261minjt min 0 07 5r 2 輔助時間 的計算a 輔助時間 與基本時間 之間的關(guān)系為 0 15 0 2 這邊選取ftjtftjt 0 15 所以此工序的輔助時間為 0 15 0 15 0 261min 0 039minftj fj 總結(jié) 經(jīng)過以上的計算 得出單邊背吃刀量 6 5 mm 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量pa 0 2mm z 機(jī)床轉(zhuǎn)速 n 1200r min 實際銑削速度 v 49 0m min 基本時間f 0 261min 輔助時間 0 039minjt ft 工序 7 銑兩個寬 17 的槽 1 計算切削用量 1 背吃刀量的確定 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 查表 2 2 4 選取加工余量 2mm a 故背吃刀量 2mm pa 2 進(jìn)給量的確定 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 查表 1 4 8 按表明粗糙度 6 3umaR 的條件進(jìn)行選取 該工序的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 取為 0 2mm z f 3 銑削速度的計算 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 查表 5 9 根據(jù) YG6 硬質(zhì)合金立銑刀 的條件選取 銑削速度 v 選取為 50m min 將選取的切削速度 v 代入Zd417 公式 1000 可以求的銑刀轉(zhuǎn)速 1000 50 m min 17mm nv n 936 6r min 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 4 14 選取 X51 型立式銑 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 15 床 查找表 4 15 立式銑床主軸轉(zhuǎn)速中所列出的 X51 型立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速 與 936 6r min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為 850r min 和 1000r min 現(xiàn)選取轉(zhuǎn)速 1000r n min 將此轉(zhuǎn)速代入公式 1000 求出該工序的實際銑削速度ndv v n d 1000 1000r min 17mm 1000 53 4m min 2 時間定額的計算 1 基本時間 的計算 mt 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 5 43 中的 YG6 硬質(zhì)合金立銑刀的 基本時間計算公式 可以求出該工序的基本時間 基本時間計算公式 jtiflMZ21 式中 1 3 2 51l eead 2l n Z n n 即多次銑削刀規(guī)定深度MZf fi 式中 40 2 5mm 選取 2mml2l2l 1 3 1 5mm1 eead 17 n 0 2mm 1000r min 200mm min MZf 將上述結(jié)果代入公式 jtiflMZ21 算出該工序的基本時間 0 235minjt054 2 輔助時間 的計算at 輔助時間 與基本時間 之間的關(guān)系為 0 15 0 2 這邊選取ftjtftjt 0 15 所以此工序的輔助時間為 0 15 0 15 0 235min 0 035minftj fj 總結(jié) 經(jīng)過以上的計算 得出背吃刀量 2mm 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量pa 0 2mm z 機(jī)床轉(zhuǎn)速 n 1000r min 實際銑削速度 v 53 4m min 基本時間f 0 235min 輔助時間 0 035minjt ft 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 16 工序 8 粗銑 半精銑 精銑 60 圓弧 倒角 C2 5046 1 計算切削用量 1 背吃刀量的確定 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 查表 2 2 4 選取加工余量 2mm a 故背吃刀量 2mm pa 2 進(jìn)給量的確定 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 查表 1 4 8 按表明粗糙度 6 3umaR 的條件進(jìn)行選取 該工序的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 取為 0 2mm z f 3 銑削速度的計算 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 查表 5 9 根據(jù) YG6 硬質(zhì)合金立銑刀 的條件選取 銑削速度 v 選取為 200m min 將選取的切削速度 v 代Zd460 入公式 1000 可以求的銑刀轉(zhuǎn)速 1000 200 m min 60mm nv n 1061 6r min 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 4 14 選取 X62 型臥式 銑床 查找表 4 15 臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速中所列出的 X62 型臥式銑床的主軸轉(zhuǎn)速 與 1061 6r min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為 1000r min 和 1200r min 現(xiàn)選取轉(zhuǎn)速 1000r min 將此轉(zhuǎn)速代入公式 1000 求出該工序的實際銑削速度nndv v n d 1000 1000r min 60mm 1000 188 4m min 2 時間定額的計算 1 基本時間 的計算 mt 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 5 43 中的 YG6 硬質(zhì)合金成形銑刀 的基本時間計算公式 可以求出該工序的基本時間 基本時間計算公式 jtiflMZ21 式中 1 3 2 51l eead 2l n Z n n 即多次銑削刀規(guī)定深度MZf fi 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 17 式中 17 5mm 17 5mm 35mm 2 5mm 選取 2mml 2l2l 1 3 1 8 68mm1 eead 160 n 0 2mm 1000r min 200mm min MZf 將上述結(jié)果代入公式 jtiflMZ21 算出該工序的基本時間 0 685minjt3068 35 2 輔助時間 的計算at 輔助時間 與基本時間 之間的關(guān)系為 0 15 0 2 這邊選取ftjtftjt 0 15 所以此工序的輔助時間為 0 15 0 15 0 685min 0 103minftj fj 總結(jié) 經(jīng)過以上的計算 得出背吃刀量 2mm 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量pa 0 2mm z 機(jī)床轉(zhuǎn)速 n 1000r min 實際銑削速度 v 188 4m min 基本時間f 0 685min 輔助時間 0 103minjt ft 工序 9 去毛刺 工序 10 檢驗至圖紙要求并入庫 2 7 本章小結(jié) 本章主要是對軸承座的加工工藝進(jìn)行制定 首先 要明確毛坯的形狀 需 要加工的工序及技術(shù)要求 明確加工時工序定位基準(zhǔn)的原則 然后擬定工件加 工的工藝路線 制定多套方案 然后進(jìn)行比較選擇最優(yōu)的一套 接著就可以確 定工件的加工余量 工序尺寸 公差和時間定額 并且制作機(jī)械加工工序卡片 加工工藝是否合理 直接影響著最后工件的質(zhì)量 所以對加工工藝的制定是十 分重要的 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 18 第三章 軸承座的專用夾具設(shè)計 機(jī)床夾具的作用 1 保證加工精度 機(jī)床專用夾具可以準(zhǔn)確的確定工件 刀具和機(jī)床之 間的相對位置 可以保證零件的加工精度 2 提高生產(chǎn)效率 機(jī)床專用夾具可以快速的將工件進(jìn)行定位和夾緊 減少加工時的輔助時間 3 減輕勞動強(qiáng)度 采用機(jī)械 氣動 液動等夾緊機(jī)構(gòu) 可以減輕工人 的勞動強(qiáng)度 4 擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍 利用機(jī)床專用夾具 可以擴(kuò)大機(jī)床的加工范 圍 專用機(jī)床夾具的組成 專用機(jī)床夾具由定位元件 夾緊裝置 對刀導(dǎo)向元 件 夾具聯(lián)接元件 其他元件及裝置和夾具體組成 機(jī)床專用夾具設(shè)計的步驟 1 明確設(shè)計任務(wù) 收集研究設(shè)計的原始資料 1 分析零件圖和工序圖 2 了解本工序使用的機(jī)床和刀具 3 熟悉夾具設(shè)計用的國家標(biāo)準(zhǔn) 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 4 了解夾具的典型結(jié)構(gòu) 2 確定夾具結(jié)構(gòu)方案 繪制結(jié)構(gòu)草圖 3 繪制夾具總圖 4 標(biāo)注總圖尺寸 公差與配合和技術(shù)條件 5 編寫零件明細(xì)表 6 繪制夾具零件圖 3 1 鉆床夾具設(shè)計 需要設(shè)計加工 2 13 孔的專用夾具 為使所設(shè)計的夾具能保證加工要求和 獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果 需要研究解決下列問題 1 工件的加工工藝分析 該工件結(jié)構(gòu)形狀比較的不規(guī)則 待加工的孔 的表面粗糙度比較低 且其中 13 為孔深 L D 4 23 故工藝規(guī)程中只需一步鉆 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 19 削即可滿足加工要求 依靠所設(shè)計的鉆模來保證孔的位置精度如下 1 待加工的 2 13 孔中心線距為 85mm 2 待加工的 13 孔距工件底面的距離為 20mm 2 定位方案和定位元件的設(shè)計 在進(jìn)入本工序加工前 上端的槽和工 件底面 頂面均已達(dá)到加工要求 故為定位基準(zhǔn)的選擇提供了有利條件 由于 待加工兩孔的位置精度在 X Y Z 坐標(biāo)上有要求 所以應(yīng)該采用完全定位方法 來限制工件的自由度 故兩種定位方案如下 圖 3 1 軸承座零件圖 以工件底面及兩個側(cè)面作為定位基準(zhǔn) 限制工件的六個自由度 實現(xiàn)完全 定位 優(yōu)點是工件安裝穩(wěn)定 且定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)重合 3 夾緊方案及夾緊裝置的設(shè)計 根據(jù)夾緊力應(yīng)朝向主要定位基準(zhǔn) 并 使其作用點落在工件剛性較好的部位的原則 可選用鉤形壓板 使夾緊力作用 在 R20 端面上 夾緊力方向與 2 13 孔中心線方向相同 工件底面放在夾具體 上面 來承受鉆孔時的軸向分力 對于鉆削時所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩 一方面依靠鉤形 壓板的夾緊力所產(chǎn)生的摩擦阻力矩來平衡 另一方面則由擋銷的阻擋作用來抵 消 以上兩組元件共同承受鉆削時的轉(zhuǎn)矩 4 導(dǎo)向元件 夾具體及鉆模整體設(shè)計 由于待加工孔精度不高 只需 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 20 一步鉆削即可滿足要求 生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn) 故鉆套選用可換鉆套 鉆模 板和夾具體是兩件 通過銷釘固定在夾具體上 在裝配時要注意保證鉆套軸線 與定位元件的位置尺寸關(guān)系 以上各種元件的結(jié)構(gòu)和布置 基本上解決了夾具體和鉆模整體結(jié)構(gòu)形成框 架式 剛性較好 5 誤差分析 1 定位誤差 工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)都是工件底面 基準(zhǔn)重合 所以定位 誤差 0 D 2 對刀誤差 23212 xeLT 鉆模板底孔至定位元件的尺寸公差 0mmL 鉆套內(nèi)外圓的同軸度 0 0151e 刀具與鉆套的最大配合間隙 0 02mm2x 刀具在鉆套中的偏斜值 3 223HSBx B 工件孔的長度 S 鉆模板與工件表面的距離 H 鉆模板的高度 0 041mm 223SBx 因孔沒有任何位置度要求 以上誤差分析說明此夾具保證加工精度 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 21 圖 3 2 鉆軸承座孔鉆模 6 確定夾具總圖的技術(shù)要求 夾具總圖上須標(biāo)注夾具外形的最大輪廓 尺寸 400mm 250mm 156mm 工件輪廓線及加工部位網(wǎng)狀線以及重要配合和 行位公差要求等 必要時可用誤差不等式對鉆孔精度進(jìn)行分析 圖 3 3 鉆軸承座孔裝配圖 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 22 3 2 銑床夾具設(shè)計 1 工件加工工藝分析 根據(jù)加工工藝規(guī)程銑 60 mm 圓弧 其他定046 位表面都已經(jīng)加工好了 本工序的加工要求是 1 圓弧尺寸 60 mm 046 2 加工后的表面粗糙度要達(dá)到 Ra1 6 2 定位方案及定位元件的設(shè)計 工件以 2 13mm 孔及工件底面作為定位基準(zhǔn) 也即是經(jīng)典的一面兩銷定 位 工件被限制六個自由度 完全定位 優(yōu)點是工件安裝穩(wěn)定 且定位基準(zhǔn)和 設(shè)計基準(zhǔn)重合 3 夾緊方案及夾緊裝置的設(shè)計 根據(jù)夾緊力方向和作用點確定的原則 要使工件在夾具體上夾緊 須設(shè)計如圖 3 4 所示的裝置 來對工件進(jìn)行壓緊 圖 3 4 工件的夾緊方案 4 導(dǎo)向?qū)Φ斗桨讣皧A具總體設(shè)計 1 對刀方案 采用直角對刀塊 配以 3mm 塞尺對好銑刀位置 2 夾具體及其在機(jī)床上的安裝 當(dāng)進(jìn)行夾具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計時 在滿足銑 切加工要求的前提下應(yīng)盡量使各種裝置布置的緊湊些 為了提高銑床夾具在機(jī) 床上安裝的穩(wěn)固性 應(yīng)盡量降低夾具的重心 并防止變形和振動 5 夾具總圖上的尺寸 公差和技術(shù)要求 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 23 圖 3 5 銑軸承座 60 mm 圓弧的夾具圖046 1 夾具最大輪廓尺寸為 420mm 200mm 83mm 6 誤差分析 1 移動時基準(zhǔn)位移誤差 yj 式 min11XDd 5 5 式中 圓柱銷孔的最大偏差1d 圓柱銷孔的最小偏差D 圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙1min 代入 式 5 5 得 yj min11XDd 0 9 16 25 2 轉(zhuǎn)角誤差 式 5 Lddtg2min2min11 6 式中 圓柱銷孔的最大偏差1 圓柱銷孔的最小偏差D 圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙1min 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 24 削邊銷孔的最大偏差2d 削邊銷孔的最小偏差D 削邊銷定位孔與定位銷最小配合間隙2minX 其中 2 min1i XLgx 則代入 式 5 6 得 0 9 60 9 04 6235tg 則 21 為了使夾具體與機(jī)床有一個正確的位置 必須要有定位裝置 這個夾具體 用兩個定位鍵來保證他們之間的位置 3 3 本章小結(jié) 本章節(jié)是對工件加工時所需的專用夾具的設(shè)計 包括一個鉆床夾具和一個 銑床夾具 對每個夾具的設(shè)計 首先都要對工件進(jìn)行分析 明確工件的尺寸 公差和技術(shù)要求 明確工件在此夾具上的定位方案 夾緊方案 并對夾緊裝置 進(jìn)行設(shè)計 銑床夾具和鉆床夾具中 還要分別對對刀塊和鉆套 鉆模板進(jìn)行選 擇 并且畫出夾具的三視圖 最后還要對專用夾具的精度進(jìn)行分析 確定夾具 能夠保證工件加工時的精度 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 25 結(jié) 論 畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束了 時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的 通過這次 的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論 不再是紙上談兵 而是將理論和 實踐相結(jié)合進(jìn)行實實在在的設(shè)計 使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計 的步驟和要領(lǐng) 使我們更好的利用圖書館的資料 更好的更熟練的利用我們手 中的各種設(shè)計手冊和 AUTOCAD 等制圖軟件 為我們踏入社會打下了好的基礎(chǔ) 畢業(yè)設(shè)計使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的 還應(yīng)該更 好的做到理論和實踐的結(jié)合 因此同學(xué)們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo) 使 我們學(xué)到了好多 也非常珍惜學(xué)院給我們的這次設(shè)計的機(jī)會 它將是我們踏入 社會的關(guān)鍵一步 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 26 致 謝 這次畢業(yè)設(shè)計使我收益不小 為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實和良好的 基礎(chǔ) 但是 查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時 數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和 重疊 由于經(jīng)驗不足 在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題 不過我的指導(dǎo)老師每次都 很有耐心地幫我提出寶貴的意見 在我遇到難題時給我指明了方向 最終我很 順利的完成了畢業(yè)設(shè)計 這次設(shè)計成績的取得 與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的 在此 我衷心 感謝我的指導(dǎo)老師 特別是每次都放下他的休息時間 耐心地幫助我解決技術(shù) 上的一些難題 他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神 精益求精的工作作風(fēng) 深深地感染和激勵著我 從課題的選擇到項目的最終完成 他都始終給予我細(xì) 心的指導(dǎo)和不懈的支持 多少個日日夜夜 他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo) 同時還在思想 生活上給我以無微不至的關(guān)懷 除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平 外 他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣 并將積極影響我 今后的學(xué)習(xí)和工作 在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 27 參 考 文 獻(xiàn) 1 周宏甫 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 北京 高等教育出版社 2004 2 張普禮 機(jī)械加工工藝裝備 南京 東南大學(xué)出版社 1995 3 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 上海工業(yè)大學(xué) 機(jī)床夾具設(shè)計 上海 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1989 4 劉友才 肖繼德 機(jī)床夾具設(shè)計 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1997 5 劉茂元 機(jī)械制造技術(shù) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 6 鄭修本 機(jī)械制造工藝學(xué) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 7 李慶余 機(jī)械制造裝備設(shè)計 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 8 黃鶴汀 機(jī)械制造裝備 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 9 劉守勇 機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 10 王先逵 機(jī)械加工工藝手冊 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 11 李昌年 機(jī)床夾具設(shè)計與制造 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 12 張德泉 機(jī)械制造裝備及其設(shè)計 天津 天津大學(xué)出版社 13 鄒青 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 14 吳拓 方瓊珊 機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計指導(dǎo) 北京 機(jī)械工業(yè)出版 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 28