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夾具定位規(guī)劃中完整性評估和修訂 CAM實驗室，機械工程學(xué)系，伍斯特理工學(xué)院研究院，100路，伍斯特，碩士01609，美國 2004年9月14日收稿;2004年11月9日修訂;2004年11月10日發(fā)表 摘 要 幾何約束是夾具設(shè)計中最重要的考慮因素之一。確定位置的解析擬訂已發(fā)達(dá)。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(jìn)行工件牢固定位的一種機制。在零件加工過程中規(guī)劃一個關(guān)鍵的第一步，夾具設(shè)計需要，以確保定位精度和三維工件的精度。 3-2-1原則，在一般情況下，是最廣泛使用的指導(dǎo)原則發(fā)展的位置計劃。 V型塊和銷孔定位原則也常用。 一個加工夾具定位方案必須滿足一些要求。最基本的要求是，必須提供工件確定的位置。這種觀點指出，定位計劃生產(chǎn)的確定位置，工件不能移動，而至少有一個定位不會失去聯(lián)系。這一直是夾具設(shè)計的最根本的準(zhǔn)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(jìn)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(zhǔn)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(dá)到確定的位置。該方法的確定通過無數(shù)的研究。王等[3]考慮定位工件的接觸的影響，而采用點接觸面積。他們介紹了接觸矩陣，并指出，兩個接觸的機構(gòu)不應(yīng)該有平等的，但在接觸點曲率相反。卡爾森[4]認(rèn)為，可能沒有足夠的應(yīng)用，如一些不是非棱柱的表面或相對誤差近似的非小線性。他提出一個二階泰勒展開，其中也考慮到定位誤差相互作用。馬林和費雷拉[5]應(yīng)用周對3-2-1的位置擬訂，制定若干按照規(guī)則的規(guī)劃。盡管眾多的位置上的確定分析研究很少注意非確定性分析的位置。 在淺田的擬定方案中,他們假設(shè)工件夾具元件和點之間的聯(lián)絡(luò)無阻力。理想的位置q*,而應(yīng)放置工件表面和分片，可微函數(shù)是gi(見圖1)。 表面函數(shù)定義為:gi(q*)=0是確定的,應(yīng)該有一個獨一無二的解決方案為下列所有定位方程組。 gi(q)=0,i=1,2,...,n (1) 其中n是定位器的位置與方向,代表了工件的定位和方向。 只有考慮到目標(biāo)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(zhǔn)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(biāo)，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(dá)到夾具系統(tǒng)設(shè)計的要求，設(shè)計師知道約束狀態(tài)是什么，以如何改善設(shè)計是非常重要的條件。如果夾具系統(tǒng)是過度約束，是理想定位需要的不必要的信息。而下約束時，所有有關(guān)知識約束工件的議案，可以引導(dǎo)設(shè)計師選擇額外的定位或使得修改定位計劃更有效。的總體戰(zhàn)略定位計劃表征幾何約束的狀態(tài)描述圖 2。 在本文中,定位矩陣秩的幾何約束的施加評價狀態(tài)(見附件為獲得的定位矩陣)。確定需要六個定位器定位提供矩陣的滿秩定位WL: 如圖3所示,在給定的定位器數(shù)量n,定位法向量[ai,bi,ci]和定位的位置[xi,yi,zi] 每一個定位器,i=1,2,.....,n,n*6定位矩陣可以確定如下: （7） 當(dāng)?shù)燃墸╓L）=6，n=6時，是工件良好約束。 當(dāng)?shù)燃墸╓L）=6，n>6時;是工件過約束。 這意味著（n-6）有不必要的定位在定位方案上。工件將不存在限制（n-6）定位器。這種狀態(tài)的數(shù)學(xué)表示方法,那就是（n-6）在定位向量矩陣,可表示為線性組合的其他六行向量。 圖2 幾何約束狀態(tài)描述 圖3一個簡化的定位方案。 定位方案，提供了確定性的位置。發(fā)達(dá)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(fù)責(zé)過約束狀態(tài)。 這種方法可能會產(chǎn)生多種解決方案，并要求設(shè)計師來決定哪一套不必要的定位應(yīng)該被刪除以最佳定位性能。 當(dāng)?shù)燃墸╓L）<6,工件的限制約束。 參考文獻(xiàn) [1] Asada H, By AB.。自動重構(gòu)夾具的柔性裝配夾具的運動學(xué)分析。 IEEE J機器人autom1985; RA-1:86-93。 [2] zhou YC，Chandru V，Barash MM。加工裝置的自動配置的數(shù)學(xué)方法分析和綜合。反ASME J英工業(yè)1989;111:299-306。 [3] Wang MY, Liu T, Pelinescu DM.。夾具運動學(xué)分析的基礎(chǔ)上充分接觸剛體模型。 J制造業(yè)│科學(xué)與工程2003;125：316-24。 [4] Carlson JS。剛性零件的裝夾和定位計劃的二次靈敏度分析“。 ASME J制造業(yè)│2001年科學(xué)與工程;123（3）：462-72。 [5] Marin R, Ferreira P.確定性3-2-1定位計劃的運動學(xué)分析和綜合加工裝置。 ASME J制造業(yè)│科學(xué)與工程2001年;123:708-19。 [6] Hu W.設(shè)置規(guī)劃和公差分析。博士論文中，伍斯特理工學(xué)院;2001年。 [7] Kang Y, Rong Y, Yang J, Ma W.計算機輔助夾具設(shè)計驗證。大會Autom2002;22:350-9。 [8] Rong KY, Huang SH, Hou Z.先進(jìn)的計算機輔助夾具設(shè)計。波士頓：愛思唯爾;2005年。 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報告 題目：尾座體零件加工工藝及其典型夾具設(shè)計 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 姓 名 學(xué) 號 導(dǎo) 師 2013年 3 月 18 日 1設(shè)計（論文）進(jìn)展?fàn)顩r 1.1零件分析確定材料、毛坯 尾座體是機床不可缺少的一部分，起著帶動頂尖在工作臺上移動，夾緊和松開工件的作用。 由于尾座體要求有較高的強度和剛度，以及良好的耐磨性和疲勞強度，材料選擇鑄鋼。因為零件在工作中承受靜載荷以及小量的動載荷，為了使金屬纖維盡量不被切斷，非加工表面對稱均勻，使零件工作可靠，并且鑄件的鑄造性能較好，。由于該零件的輪廓尺寸不大，生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，又考慮零件的加工條件要求較高。為了保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本、減少工人的勞動強度，確定采用鑄造成型。 1.2基面選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出。 粗基準(zhǔn)的選擇：對尾座這樣的箱體零件來說通常以不加工的面作為粗基準(zhǔn)。 精基準(zhǔn)的選擇：精基準(zhǔn)的選擇要考慮基準(zhǔn)重合的原則，設(shè)計基準(zhǔn)要和工藝基準(zhǔn)重合。因此采用底面和側(cè)面做為精基準(zhǔn)。 1.3加工工藝 工序Ⅰ：鑄造 工序Ⅱ：時效處理 工序Ⅲ：粗精銑左右端面 工序Ⅳ：粗銑，半精銑，精銑下底面 工序Ⅴ：粗銑，半精銑，精銑左端底側(cè)面 工序Ⅵ：粗鏜，精鏜Φ80H7孔 工序Ⅶ：去毛刺 工序Ⅷ：質(zhì)檢 工序IX：入庫 1.4夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。 專用夾具是為某工序而特定設(shè)計制造的夾具。它優(yōu)點是針對性強，結(jié)構(gòu)簡單，剛性好，操作容易，裝夾容易，生產(chǎn)率高。缺點是設(shè)計周期長，產(chǎn)品更新?lián)Q代后往往不能繼續(xù)使用，適應(yīng)性差；費用較高。 機床夾具一般由功能相互獨立而又相互聯(lián)系的以下六部分組成：1.定位元件。2.夾緊元件。3.對刀或引導(dǎo)元件，它是保證夾具相對刀具的正確的位置。4.夾具體，它與機床有關(guān)部件相連接，以確定夾具相對于機床的位置。5.連接元件，確定夾具在機床上的正確位置等。6.其它元件或裝置，適用于有特殊要求的元件。 根據(jù)本設(shè)計所要加工零件的特點，查閱相關(guān)資料設(shè)計出加工要求的夾具。本設(shè)計中選粗精銑左右端面作為設(shè)計夾具的參照物。完成如圖1夾具： 圖1 尾座體夾具裝配圖 2存在問題及解決措施 本課題主要研究尾座體的工藝規(guī)程和夾具設(shè)計，主要難點就在于不太熟悉的夾具設(shè)計、刀具的選擇、加工工藝的計算。 解決措施：認(rèn)真下功夫進(jìn)行軟件的學(xué)習(xí)并進(jìn)行多次的模擬實踐，和老師進(jìn)行溝通，自己查閱書籍，對刀具和切削用量進(jìn)行更深一步的了解，借鑒別人經(jīng)驗進(jìn)行對自己的尾座體加工方案進(jìn)行的修改。 3后期工作安排 3.1進(jìn)一步完善加工工藝和夾具。 3.2繪制個夾具的裝配圖、部分零件工程圖。 3.3完成畢業(yè)論文，準(zhǔn)備終期答辯。 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 機械加工過程卡片 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 共（6）頁 產(chǎn)品名稱 機床尾座體 零（部）件名稱 尾座體 第（1）頁 材料牌號 HT150 毛坯種類 鑄件 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 車間 工段 設(shè)備 工藝裝備 工時 準(zhǔn)終 單件 10 鑄造 鑄造毛坯 鑄 20 時效處理 時效處理 鑄 30 銑 粗銑上頂面 金工 立銑床X51 YG8硬質(zhì)合金套式面銑刀、游標(biāo)卡尺 40 銑 粗銑精銑240x240面 金工 立銑床X51 YG8硬質(zhì)合金套式面銑刀、游標(biāo)卡尺 50 銑 粗銑精銑左右端底側(cè)面 金工 臥銑床X6140 YG8硬質(zhì)合金套式面銑刀、游標(biāo)卡尺 60 銑 粗銑精銑120x120端面 金工 臥銑床X6140 YG8硬質(zhì)合金套式面銑刀、游標(biāo)卡尺 70 鏜 粗鏜精鏜Φ80孔 金工 臥式鏜床T68 高速鋼鏜刀 80 去毛刺 倒角和毛刺 金工 90 質(zhì)檢 按圖紙要求檢驗 100 入庫 設(shè)計 （日期） 審核 （日期） 標(biāo)準(zhǔn) （日期） 會簽 （日期） 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 2013.5.1 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 共（6）頁 產(chǎn)品名稱 機床尾座體 零件名稱 尾座體 第（2）頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金 30 銑端面 HT150 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(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 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準(zhǔn)終 單件 0.55 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 進(jìn)給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 粗銑上頂面 YG8硬質(zhì)合金套式面銑刀、游標(biāo)卡尺 750 141.3 2 3 1 0.55 設(shè) 計 （日 期） 校 對 （日期） 審 核 （日期） 標(biāo)準(zhǔn)化 （日期） 會簽 （日期） 標(biāo)記 數(shù)量 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 2013.5.1 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 共（6）頁 產(chǎn)品名稱 機床尾座體 零件名稱 尾座體 第（3）頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金 40 銑端面 HT150 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(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 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準(zhǔn)終 單件 2.6 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 進(jìn)給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 粗銑240x240端面 YG8硬質(zhì)合金套式面銑刀、游標(biāo)卡尺 200 150.7 3 2.5 1 1.0 2 精銑240x240端面 YG8硬質(zhì)合金套式面銑刀、游標(biāo)卡尺 200 150.7 2 0.5 1 1.6 設(shè) 計 （日 期） 校 對 （日期） 審 核 （日期） 標(biāo)準(zhǔn)化 （日期） 會簽 （日期） 標(biāo)記 數(shù)量 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 2013.5.1 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 共（6）頁 產(chǎn)品名稱 機床尾座體 零件名稱 尾座體 第（4）頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金 50 銑端面 HT150 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(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 X6140 1 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(zhǔn)終 單件 1.0 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 進(jìn)給次數(shù) 工步工時 r/min m/s mm/r mm 機動 輔助 1 粗銑左端底側(cè)面 YG8硬質(zhì)合金套式面銑刀、游標(biāo)卡尺 750 141.3 3 2 1 0.3 2 精銑左端底側(cè)面 YG8硬質(zhì)合金套式面銑刀、游標(biāo)卡尺 1000 157 2 0.5 1 0.21 3 粗銑右端底側(cè)面 YG8硬質(zhì)合金套式面銑刀、游標(biāo)卡尺 750 141.3 3 2 1 0.28 4 精銑右端底側(cè)面 YG8硬質(zhì)合金套式面銑刀、游標(biāo)卡尺 1000 157 2 0.5 1 0.21 設(shè) 計 （日 期） 校 對 （日期） 審 核 （日期） 標(biāo)準(zhǔn)化 （日期） 會簽 （日期） 標(biāo)記 數(shù)量 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 2013.5.1 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 共（6）頁 產(chǎn)品名稱 車床尾座體 零件名稱 尾座體 第（5）頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金 60 銑端面 HT150 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(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 X6140 1 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(zhǔn)終 單件 0.65 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 進(jìn)給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 粗銑120x120端面 YG8硬質(zhì)合金套式面銑刀、游標(biāo)卡尺 480 180.9 3 2 1 0.22 2 精銑120x120端面 YG8硬質(zhì)合金套式面銑刀、游標(biāo)卡尺 480 180.9 2 0.5 1 0.43 設(shè) 計 （日 期） 校 對 （日期） 審 核 （日期） 標(biāo)準(zhǔn)化 （日期） 會簽 （日期） 標(biāo)記 數(shù)量 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 2013.5.1 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 共（6）頁 產(chǎn)品名稱 車床尾座體 零件名稱 尾座體 第（6）頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金 70 鏜孔 HT150 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(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) 臥式鏜床 T68 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 亞硝酸鈉 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準(zhǔn)終 單件 24.8 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 進(jìn)給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 粗鏜φ80孔 高速鋼鏜刀 125 31 0.5 2 1 11 2 精鏜φ80孔 高速鋼鏜刀 80 20 0.4 0.5 1 13.8 設(shè) 計 （日 期） 校 對 （日期） 審 核 （日期） 標(biāo)準(zhǔn)化 （日期） 會簽 （日期） 標(biāo)記 數(shù)量 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 2013.5.1 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題目：尾座體零件機械加工工藝及其典型夾具設(shè)計 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 姓 名 學(xué) 號 導(dǎo) 師 2012 年 12 月 20 日 1畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況） 尾座體是各種機床中不可缺少的一部分它有著特別的作用。尾座安裝在機床的導(dǎo)軌上，尾座上的套筒可以安裝頂尖，以支承較長的工件的右端（即頂持工件的中心孔）、安裝鉆頭、鉸刀，進(jìn)行孔加工，也可以安裝絲錐攻螺紋工具、圓析牙套螺紋工具加工內(nèi)、外螺紋。尾座可以沿尾座導(dǎo)軌作縱向調(diào)整移動，然后壓下尾座緊固手輪將尾座夾緊在所需位置，搖動尾座手輪可以實現(xiàn)對工件的頂緊、松開或工件進(jìn)行切削的縱向進(jìn)給。 機械加工工藝就是在加工流程的基礎(chǔ)上， 改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細(xì)說明。因此機械加工工藝是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件，他直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟效益，可見加工工藝的編制好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質(zhì)量的重要保證。在編制工藝師須保證其合理性、科學(xué)性、完善性。 當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達(dá)國家對機床工業(yè)高度重視，競相發(fā)展機電一體化、高精、高效、高自動化先進(jìn)機床，以加速工業(yè)和國民經(jīng)濟的發(fā)展。數(shù)控機床出現(xiàn)至今的50年，隨科技、特別是微電子、計算機技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展.成為先進(jìn)制造技術(shù)的核心技術(shù)，它的整體水平標(biāo)志著一個國家產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的水平和綜合國力的強弱，具有超越其經(jīng)濟價值的戰(zhàn)略物資地位。美、德、日三國是當(dāng)今世上在數(shù)控機床科研、設(shè)計、制造和使用上，技術(shù)最先進(jìn)、經(jīng)驗最多的國家，因其社會條件不同，各具特點，因此機床工業(yè)最是發(fā)達(dá)。目前我國企業(yè)機械 制造整體水平與發(fā)達(dá)國家相比還有很大的差距。由于我國企業(yè)大部分?jǐn)?shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)依靠進(jìn)口，企業(yè)承受不了巨額購置費，且易受國外的控制，另外數(shù)控機械設(shè)備維修氣力薄弱，進(jìn)口的備件維修本錢高，設(shè)備完好率低，大部分進(jìn)口機床數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)崩潰，有的甚至在進(jìn)口后還沒使用就已不能使用等等。因此 目前我國企業(yè)機床數(shù)控化比例極低，不到5%，各企業(yè)使用的盡大部分為傳統(tǒng)老式機床，很難滿足企業(yè)高技術(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)需求和生產(chǎn)效率。為節(jié)約本錢，進(jìn)一步發(fā)揮老式傳統(tǒng)機床的功效和潛伏價值，將大批傳統(tǒng)老式機床改造為數(shù)控機床是一種必然性和趨勢。 2本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 2.1零件分析 所給零件如圖1所示，為機床尾座體，起作用就是帶動頂尖在工作臺上移動，實現(xiàn)工件的夾緊和松開。Φ80孔是主要加工面，其尺寸誤差和粗糙度要求是加工工藝需 要重點考慮的問題。 圖1 尾座體 2.2確定毛坯 由于軸承座套要求有較高的強度和剛度，以及良好的耐磨性和疲勞強度，材料選擇鑄鋼。因為零件在工作中承受靜載荷以及小量的動載荷，為了使金屬纖維盡量不被切斷，非加工表面對稱均勻，使零件工作可靠，并且鑄件的鑄造性能較好。由于該零件的輪廓尺寸不大，生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，又考慮零件的加工條件要求較高。為了保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本、減少工人的勞動強度，確定采用鑄造成型。 2.3基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證、生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程會問題百出。 粗基準(zhǔn)的選擇：對尾座體這樣的箱體零件來說。選擇好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要。對箱體類零件通常以不加工的面做粗基準(zhǔn)。 精基準(zhǔn)的選擇：精基準(zhǔn)的選擇要考慮基準(zhǔn)重合的原則，設(shè)計基準(zhǔn)要和工藝基準(zhǔn)重合。因此采用底面和側(cè)面做為精基準(zhǔn)。 2.4工藝過程的安排 在尾座體零件加工中，影響加工精度的主要因素有： 1零件本身的剛度比較底，在外力（切削力、夾緊力）的作用下，容易變形。2零件本身是鑄件，孔壁較薄，切削時將產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力，并引起應(yīng)力重新分布。因此，在安排工藝過程中，就需要把各主要表面的粗精加工工序分開，既把粗加工安排在前，半精加工安排在中間，精加工安排在后面。這是由于粗加工工序的切削余量大，因此，切削力、夾緊力必然大，加工后容易變形。粗精加工分開后，粗加工產(chǎn)生的變形，可以在半精加工修正，半精加工中產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正。這樣逐步減少加工余量，切削力及內(nèi)應(yīng)力作用。逐步修正加工的變形就能最后達(dá)到零件的技術(shù)要求。 2.5夾具設(shè)計 夾具是機械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置。夾具的設(shè)計是為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量的同時提高生產(chǎn)的效率、改善工人的勞動強度、降低生產(chǎn)成本，因此在大批量生產(chǎn)中，常采用專用夾具。在夾具的設(shè)計中，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、夾具體與機床的連接部件以及其他部件；計算出夾具定位是產(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)。 3本課題研究的重點及難點，前期已開展工作 本課題的重點是尾座體的加工工藝，它是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件，只有正確完成加工工藝后續(xù)的工作在可以正常、順利的進(jìn)行。前期先進(jìn)行專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和積累，了解編寫加工工藝的步驟以及注意事項，為后期的設(shè)計打好基礎(chǔ)。 4完成本課題的工作方案及進(jìn)度計劃（按周次填寫） 第1－3 周：查閱資料，完成基礎(chǔ)知識的積累和開題報告。 第4－6 周：典型工件的工藝分析，計算、編寫各工件加工工藝。 第7－8 周：各夾具的設(shè)計計算，定位分析，設(shè)計中存在的問題。 第 9 周 ：中期檢查。 第10－13周：繪制各夾具的裝配圖、部分零件工程圖。 第 14 周：完成畢業(yè)論文。 第 15 周：答辯。 5 指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導(dǎo)教師： 年 月 日 6 所在系審查意見： 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 參考文獻(xiàn) [1] 李昌年. 機床夾具設(shè)計與制造. 北京：機械工業(yè)出版社，2007 [2] 李慶壽。機床夾具設(shè)計［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，1991。 [3] 張進(jìn)生。機械制造工藝與夾具設(shè)計指導(dǎo)［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，1995。 [4] 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會。金屬切削手冊［Ｍ］。上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2004。 [5] 黃如林，劉新佳，汪群。切削加工簡明實用手冊［Ｍ］?；瘜W(xué)工業(yè)出版社，2004。 [6] 王光斗，王春福。機床夾具設(shè)計手冊［Ｍ］。上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002。 [7] 周永強，高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2002。 [8] 劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊[M]，哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1987。 [9] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設(shè)計[M]，重慶：重慶大學(xué)出版社，1995。 [10] 東北重型機械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)，機床夾具設(shè)計手冊[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1980。 [11] 李慶壽，機械制造工藝裝備設(shè)計適用手冊[M]，銀州：寧夏人民出版社，1991。 [12] 廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術(shù)測量[M]，中國計量出版社，2000：9-19。 [13] 王光斗，王春福，機床夾具設(shè)計手冊[M]，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000。 [14] Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984 [15] Machine Tools N.chernor 1984. [16] Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973. 本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 題目：尾座體零件機械加工工藝及其典型夾具設(shè)計 系 別： 機電信息系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 學(xué) 生： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 2013年5月10日 尾座體零件機械加工工藝及其典型夾具設(shè)計 摘要 機械制造技術(shù)的發(fā)達(dá)程度突出反應(yīng)了一個國家或地區(qū)的經(jīng)濟實力和綜合國力，是一個國家生存、發(fā)展與繁榮所依賴的重要基礎(chǔ)。本文對一尾座體零件進(jìn)行加工工藝分析，并對相關(guān)工序設(shè)計專用夾具。本設(shè)計的基本思路是，首先對零件圖進(jìn)行分析，選擇毛坯形式、公差及余量。再次是確定加工基準(zhǔn)、工藝路線，選擇工藝裝備，設(shè)計各個工序的具體內(nèi)容，確定切削用量及時間定額等。最后設(shè)計關(guān)鍵工序的夾具。合理選擇加工基準(zhǔn)，加工方法，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)。設(shè)計的夾具應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單，省時省力，裝夾方便，并且對相似的零件的加工有通用性。 關(guān)鍵詞：工藝；工序；切削用量；夾緊；定位；誤差 Ⅰ The Tailstock Body Parts Machining Process and Its Typical Fixture Design Abstract The level of the development of the manufacturing technology is strongly respect the economic strength and national strength of a country. The existence and the development of a country depends on the manufacturing technology.This paper mainly discusses the machining technology of a flange and designes these tools used for machining the flange. The basic prodcer of the paper is that first analying the detail drawing of the flange,choosing the blank,the sizesand the basis,second, choosing the machine routing, choosing tools for machining the flange，designing details of erevy procedure，third，design the fixture. All these chooses must be right to make sure the flange meeting the technical requirements. The level of the development of the manufacturing technology is the response of the economic strength and national strength of a country. The existence and the development of a country depends on the manufacturing technology. All these chooses must be right to make sure the flange meeting the technical requirements. The fixture should save time and force，and should has generality. The fixture should save time and force，and should has generality. Key Words: The procers； the working procedure； the cutting specifications,clamp； the localization；the error Ⅱ 目 錄 1 緒論 1 1.1題目背景和研究意義 1 1.2本課題研究的主要內(nèi)容 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(shè)計 3 3.1確定零件的生產(chǎn)類型 3 3.2確定毛坯的制造形式 3 3.3基面的選擇的選擇 3 3.4制定工藝路線 4 3.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5 3.6切削用量及基本時間的確定 6 3.6.1工序Ⅲ的設(shè)計 6 3.6.2工序Ⅳ的設(shè)計 8 3.6.3工序Ⅴ的設(shè)計 10 3.6.4工序Ⅵ的設(shè)計 15 3.6.5工序Ⅶ的設(shè)計 18 4 夾具的設(shè)計 21 4.1夾具的概述 21 4.2夾緊裝置的組成及設(shè)計要求 21 4.2.1動力源 21 4.2.2中間傳力機構(gòu) 21 4.2.3夾緊元件 22 4.3定位誤差的分析與計算 23 4.4夾具設(shè)計與操作的簡要說明 23 4.4.1夾具體方式的確定 23 4.4.2夾具的精度要求 24 4.4.3夾具使用注意事項、保養(yǎng)及維護(hù) 24 4.5問題的提出 24 4.6夾具的設(shè)計 24 4.6.1定位基準(zhǔn)的選擇 25 Ⅲ 4.6.2銑削力計算 25 4.6.3.定位誤差與分析 25 4.6.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明 25 4.6.5夾具體的選擇 25 4.6.6夾具體槽形 26 4.6.7夾緊裝置及夾具體設(shè)計 27 5 結(jié)論 29 參考文獻(xiàn) 30 致謝 31 畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 32 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 33 Ⅳ 1緒論 1 緒論 1.1題目背景和研究意義 機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代制造業(yè)正在改變著人們的生產(chǎn)方式、生活方式、經(jīng)營管理模式乃至社會的組織結(jié)構(gòu)和文化。生產(chǎn)的發(fā)展和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，對生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量提出了越來越高的要求，也就對機械加工工藝等提出了要求。在實際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類型、形狀、尺寸和技術(shù)要求等條件不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機床上用某一種加工方法就能完成的，而是需要經(jīng)過一定的工藝過程。因此，我們不僅要根據(jù)零件具體要求，還要合理地安排加工順序，一步一步地把零件加工出來。[1] 機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術(shù)保證。夾具是能夠使產(chǎn)品按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝置，它主要用于保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量、減輕勞動強度、輔助產(chǎn)品檢測、展示、運輸?shù)萚2]。夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。在當(dāng)今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求下，企業(yè)對夾具的設(shè)計及制造提出了更高的要求[3]。 工件的工藝分析及夾具設(shè)計是工藝工程師必備的專業(yè)素質(zhì)。本課題的目的是通過完成畢業(yè)設(shè)計，使學(xué)生掌握機械加工的流程，對培養(yǎng)學(xué)生盡早成為合格工藝工程師具有重要的實踐意義 [4] 。 1.2本課題研究的主要內(nèi)容 本畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容是尾座體零件機械加工工藝以及專用夾具設(shè)計，詳細(xì)討論尾座體從毛坯到成品的機械加工工藝過程，分析總結(jié)推動架零件的結(jié)構(gòu)特點、主要加工表面，并制定相應(yīng)的機械加工工藝規(guī)程；針對推動架零件的主要技術(shù)要求，設(shè)計專用夾具。 35 2零件的分析 2 零件的分析 2.1零件的作用 題目所給定的零件是機床上的“尾座體”（見附圖2.1），是各種機床中不可缺少的一部分它有著特別的作用。尾座安裝在機床的導(dǎo)軌上，尾座上的套筒可以安裝頂尖，以支承較長的工件的右端（即頂持工件的中心孔）、安裝鉆頭、鉸刀，進(jìn)行孔加工，也可以安裝絲錐攻螺紋工具、圓析牙套螺紋工具加工內(nèi)、外螺紋。尾座可以沿尾座導(dǎo)軌作縱向調(diào)整移動，然后壓下尾座緊固手輪將尾座夾緊在所需位置，搖動尾座手輪可以實現(xiàn)對工件的頂緊、松開或工件進(jìn)行切削的縱向進(jìn)給。 2.2零件的工藝分析 圖2.1 尾座體零件 尾座體有3組加工面 1．以頂面為基準(zhǔn)加工下底面。 2．以基準(zhǔn)面A為基準(zhǔn)工面左右端側(cè)面。 3．以底面和左端側(cè)面為基準(zhǔn)加工Φ80孔。 其中Φ80H7的孔，相對于基準(zhǔn)A和B的平行度誤差是0.05。 Φ80H7孔自身的圓柱度誤差為0.005。 Φ80H7的中心線的直線度誤差為0.01。 3工藝規(guī)程設(shè)計 3 工藝規(guī)程設(shè)計 3.1確定零件的生產(chǎn)類型 生產(chǎn)綱領(lǐng)的確定： (3.1) 式中：N零：零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)； Q：產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)，Q=5000臺/年； n:每一產(chǎn)品中包含該零件的數(shù)量 n=1； α：零件的備品率，一般情況下為α=3%～5% 取4% β：零件的平均廢品率，取β=1； ∴ 件/年 根據(jù)任務(wù)書可知零件為大量生產(chǎn)。 3.2確定毛坯的制造形式 影響毛坯選擇的因素通常包括： 1．零件材料的工藝性及對材料組織的要求。 2．零件的結(jié)構(gòu)形狀和外形尺寸。 3．零件對毛坯精度，表面粗糙度和表面層性能的要求。 4．零件生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小。 5．現(xiàn)有生產(chǎn)能力和發(fā)展前途。 由于軸承座套要求有較高的強度和剛度，以及良好的耐磨性和疲勞強度，材料選擇鑄鋼。 因為零件在工作中承受靜載荷以及小量的動載荷，為了使金屬纖維盡量不被切斷，非加工表面對稱均勻，使零件工作可靠，并且鑄件的鑄造性能較好。由于該零件的輪廓尺寸不大，生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，又考慮零件的加工條件要求較高。為了保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本、減少工人的勞動強度，確定采用鑄造成型。 3.3基面的選擇的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以 畢業(yè)設(shè)計（論文） 使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出。 粗基準(zhǔn)的選擇：對尾座這樣的箱體零件來說，選擇好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要。對箱體類這樣的零件我們通常以不加工的面作為粗基準(zhǔn)。 精基準(zhǔn)的選擇：精基準(zhǔn) 的選擇要考慮基準(zhǔn)重合的原則，設(shè)計基準(zhǔn)要和工藝基準(zhǔn)重合。因此我們采用底面和側(cè)面做為精基準(zhǔn)。 3.4制定工藝路線 在尾座體零件加工中，影響加工精度的主要因素有： 1．零件本身的剛度比較底，在外力的作用下，容易變形。 2．零件本身是鑄件，孔壁較薄，切削時將產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力，并引起應(yīng)力重新分布。 因此，在安排工藝過程中，就需要把各主要表面的粗精加工工序分開，既把粗加工安排在前，半精加工安排在中間，精加工安排在后面。 這是由于粗加工工序的切削余量大，因此，切削力、夾緊力必然大，加工后容易變形。粗精加工分開后，粗加工產(chǎn)生的變形，可以在半精加工修正，半精加工中產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正。這樣逐步減少加工余量，切削力及內(nèi)應(yīng)力作用。逐步修正加工的變形就能最后達(dá)到零件的技術(shù)要求。 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等技術(shù)要求能得到合理的保證。通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求后，制定以下兩種工藝方案： 方案一 工序Ⅰ：鑄造 工序Ⅱ：時效處理 工序Ⅲ：銑頂面 工序Ⅳ：銑240X240面 工序Ⅴ：銑左右端底側(cè)面 工序Ⅵ：銑120X120端面 工序Ⅶ：鏜Φ80孔 工序Ⅷ：去毛刺 工序IX：質(zhì)檢 工序X: 入庫 方案二 工序Ⅰ：鑄造 工序Ⅱ：時效處理 畢業(yè)設(shè)計（論文） 工序Ⅲ：銑頂面 工序Ⅳ：鏜Φ80孔 工序Ⅴ：銑240X240面 工序Ⅵ：銑左右端底側(cè)面 工序Ⅶ：銑120X120端面 工序Ⅷ：去毛刺 工序IX：質(zhì)檢 工序X: 入庫 工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一先銑面，然后在鏜Φ80孔，而方案二是先鏜Φ80孔，再銑面，這樣就使得在鏜Φ80孔時的定位難以得到很好的保證。因此我們選擇方案一 具體的工藝路線如下 方案一 工序Ⅰ：鑄造 工序Ⅱ：時效處理 工序Ⅲ：銑頂面 工序Ⅳ：銑240X240面 工序Ⅴ：銑左右端底側(cè)面 工序Ⅵ：銑120X120端面 工序Ⅶ：鏜Φ80孔 工序Ⅷ：去毛刺 工序IX：質(zhì)檢 工序X: 入庫 3.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 機械加工余量對工藝過程有一定的影響，余量不夠，不能保證零件的加工質(zhì)量。余量過大，不但增加機械加工的勞動量，而且增加了成本。所以，必須合理地安排加工余量。 本設(shè)計采用查表法確定各表面的加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸及公差等級。 銑削加工加工余量依據(jù)《機械加工工藝手冊設(shè)計實用手冊》表8—31以及表15—50查得、公差依據(jù)《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》表3—2查得表面粗糙度以及經(jīng)濟精度由《機械制造工藝學(xué)》表1—15查得。 鏜孔加工加工余量依據(jù)《機械加工工藝手冊設(shè)計實用手冊》表8—18查得公差依據(jù)《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》表3—2查得表面粗糙度以及經(jīng)濟精度由《機械制造工藝學(xué)》表1—15查得。 “尾座體”零件材料為HT150，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂模鑄造根據(jù)上述原始資料及加工工藝，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： 尾座體基準(zhǔn)面A。據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表5-6，鑄件偏差±1.0mm。表面粗糙度Ra=1.6μm,要求粗加工和精加工。參照《實用金屬切削加工工藝手冊》第414頁可知，加工余量為：粗銑：Z=2mm，精銑：Z=0.5mm。粗銑削的加工精度IT11級，因此偏差±0.11。精銑削偏差即為零件偏差。 基準(zhǔn)面B和基準(zhǔn)面A。Ra=1.6μm,要求粗加工和精加工。參照《人員手冊》表5-72，粗銑Z=2mm,精銑Z=0. 5mm。刨削公差即為零件公差： 0.5mm。 圓柱體形左右端面。Ra=6.3μm。要求粗加工和精加工。參照《切削手冊》可知，粗銑Z=1.3mm，精銑Z=0.7mm。 Φ80H7孔。要求粗加工和精加工。參照《切削手冊》可知，粗銑Z=1.5mm，精銑Z=0.5mm。公差+0.011mm（見《互換性與測量技術(shù)》表1-8）。 由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所定的加工余量其實只是名義上的加工余量。實際上，加工余量有最大和最小之分。本設(shè)計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此在計算最大、最小加工余量時，應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。 基準(zhǔn)面A與Φ80H7孔的中心線之間的尺寸加工余量和工序間余量及公差分布圖如下： 基準(zhǔn)面A與Φ80H7孔的中心線之間的尺寸公差分布圖(調(diào)整法) 毛坯名義尺寸：120+2.5=122.5(mm) 毛坯最大尺寸：120+5=125(mm) 毛坯最小尺寸：125-5=120(mm) 粗銑后最大尺寸：120+0.61=120.61(mm) 粗銑后最小尺寸：120.61-0.22=120.39(mm) 精銑后尺寸即達(dá)到120 (mm) 3.6切削用量及基本時間的確定 3.6.1工序Ⅲ的設(shè)計 本工序為銑頂面，因為頂面只是用作基面，故粗銑即可。已知工件材料為HT150，選擇硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8，，齒數(shù) 。機床選用X51立式銑床。 (1) 切削深度:取. (2) 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)參考文獻(xiàn)資料《機械加工工藝手冊》表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度。 (3) 確定切削速度 依據(jù)銑刀直徑，齒數(shù)，銑削寬度，銑削深度，耐用度時查《機械加工工藝手冊》表2.4-84,切削速度v取。 機床主軸轉(zhuǎn)速n: (3.2) 根據(jù)X51立式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取， 則實際切削速度v，： (3.3) (4) 確定每齒進(jìn)給量,進(jìn)給量，進(jìn)給速度 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，X51型立式銑床的功率為7.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查《機械加工工藝手冊》表2.4-73 每齒進(jìn)給量,現(xiàn)取。 則 (3.4) (3.5) (5) 校驗機床功率 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當(dāng) ,, 時由切削功率的修正系數(shù)，則 ,.。 根據(jù)X51型立式銑床說明書可知，機床主軸主電動機允許的功率 (3.6) 因此機床功率能滿足要求。 (6) 基本時間 tj (3.7) 被切削層長度： 刀具切入長度： (3.8) 刀具切出長度：，取 所以 3.6.2工序Ⅳ的設(shè)計 本工序為銑240x240端面，要求粗糙度為1.6.故需粗銑和精銑。 工步1.粗銑240x240端面 已知工件材料為HT150，選擇硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8，，齒數(shù) 。機床選用X51立式銑床。 (1) 切削深度:取 (2) 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)參考文獻(xiàn)資料《機械加工工藝手冊》表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度。 (3) 確定切削速度 依據(jù)銑刀直徑，齒數(shù)，銑削寬度，銑削深度，耐用度時查《機械加工工藝手冊》表2.4-84,切削速度v取。 機床主軸轉(zhuǎn)速n: 根據(jù)X51立式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取， 則實際切削速度v，： (4) 確定每齒進(jìn)給量,進(jìn)給量，進(jìn)給速度 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，X51型立式銑床的功率為7.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查《機械加工工藝手冊》表2.4-73每齒進(jìn)給量,現(xiàn)取。 則 (5) 校驗機床功率 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當(dāng) ,,時由切削功率的修正系數(shù)，則 , 。 根據(jù)X51型立式銑床說明書可知，機床主軸主電動機允許的功率 因此機床功率能滿足要求。 (6) 基本時間tj 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度：，取 所以 工步2.精銑240x240端面 已知工件材料為HT150，選擇硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8，，齒數(shù) 。機床選用X51立式銑床。 (1) 切削深度:取， (2) 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)參考文獻(xiàn)資料《機械加工工藝手冊》表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度。 (3) 確定切削速度 依據(jù)銑刀直徑，齒數(shù)，銑削寬度，銑削深度，耐用度時查《機械加工工藝手冊》表2.4-84,切削速度v取。 機床主軸轉(zhuǎn)速n: 根據(jù)X51立式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取， 則實際切削速度v，： (4) 確定每齒進(jìn)給量,進(jìn)給量，進(jìn)給速度 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，X51型立式銑床的功率為7.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查《機械加工工藝手冊》表2.4-73每齒進(jìn)給量,現(xiàn)取。 則 (5) 校驗機床功率 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當(dāng),,,時由切削功率的修正系數(shù)，則 ,。 根據(jù)X51型立式銑床說明書可知，機床主軸主電動機允許的功率 因此機床功率能滿足要求。 (6) 基本時間 tj 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度：，取 所以 3.6.3工序Ⅴ的設(shè)計 本工序為銑左右底側(cè)面，要求粗糙度為1.6.故需粗銑和精銑。 工步1.粗銑左端底側(cè)面 已知工件材料為HT150，選擇硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8，，齒數(shù) 。機床選用X6140臥式銑床。 (1) 切削深度:取， (2) 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)參考文獻(xiàn)資料《機械加工工藝手冊》表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度。 (3) 確定切削速度 依據(jù)銑刀直徑，齒數(shù)，銑削寬度，銑削深度，耐用度時查《機械加工工藝手冊》表2.4-84,切削速度v取。 機床主軸轉(zhuǎn)速n: 根據(jù)X6040臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取, 則實際切削速度v，： (4) 確定每齒進(jìn)給量,進(jìn)給量，進(jìn)給速度 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，X6140型臥式銑床的功率為4.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查《機械加工工藝手冊》表2.4-7每齒進(jìn)給量,現(xiàn)取。 則 (5) 校驗機床功率 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當(dāng),v, 時由切削功率的修正系數(shù)，則 ,。 根據(jù)X6140型臥式銑床說明書可知，機床主軸主電動機允許的功率 因此機床功率能滿足要求。 (6) 基本時間tj 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度：，取 所以 工步2.精銑左端底側(cè)面 已知工件材料為HT150，選擇硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8，，齒數(shù) 。機床選用X6140臥式銑床。 (1) 切削深度:取， (2) 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)參考文獻(xiàn)資料《機械加工工藝手冊》表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度。 (3) 確定切削速度 依據(jù)銑刀直徑，齒數(shù)，銑削寬度，銑削深度，耐用度時查《機械加工工藝手冊》表2.4-84,切削速度v取。 機床主軸轉(zhuǎn)速n: 根據(jù)X6140臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取， 則實際切削速度v，： (4) 確定每齒進(jìn)給量,進(jìn)給量，進(jìn)給速度 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，X6140型臥式銑床的功率為4.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查《機械加工工藝手冊》表2.4-7每齒進(jìn)給量,現(xiàn)取。 則 (5) 校驗機床功率 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當(dāng) ,,時由切削功率的修正系數(shù)，則 ,。 根據(jù)X6140型臥式銑床說明書可知，機床主軸主電動機允許的功率 因此機床功率能滿足要求。 (6) 基本時間 tj 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度：，取 所以 工步3.粗銑右端底側(cè)面 已知工件材料為HT150，選擇硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8，，齒數(shù) 。機床選用X6140臥式銑床。 (1) 切削深度a:取， (2) 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)參考文獻(xiàn)資料《機械加工工藝手冊》表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度。 (3) 確定切削速度 依據(jù)銑刀直徑，齒數(shù)，銑削寬度，銑削深度，耐用度時查《機械加工工藝手冊》表2.4-84,切削速度v取。 機床主軸轉(zhuǎn)速n: n=1000v/∏d=（1000×125）/（3.14×50）=663.5r/min 根據(jù)X6140臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，n=750r/min 則實際切削速度v，： (4) 確定每齒進(jìn)給量,進(jìn)給量，進(jìn)給速度 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，X6140型臥式銑床的功率為4.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查《機械加工工藝手冊》表2.4-7每齒進(jìn)給量,現(xiàn)取。 則 (5) 校驗機床功率 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當(dāng) , ,時由切削功率的修正系數(shù)，則 ,。 根據(jù)X6140型臥式銑床說明書可知，機床主軸主電動機允許的功率 因此機床功率能滿足要求。 (6) 基本時間 tj 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度：，取 所以 工步4.精銑右端底側(cè)面 已知工件材料為HT150，選擇硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8，，齒數(shù) 。機床選用X6140臥式銑床。 (1) 切削深度:取， (2) 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)參考文獻(xiàn)資料《機械加工工藝手冊》表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度。 (3) 確定切削速度 依據(jù)銑刀直徑，齒數(shù)，銑削寬度，銑削深度，耐用度時查《機械加工工藝手冊》表2.4-84,切削速度v取。 機床主軸轉(zhuǎn)速n: 根據(jù)X6140臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取， 則實際切削速度v，： (4) 確定每齒進(jìn)給量,進(jìn)給量，進(jìn)給速度 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，X6140型臥式銑床的功率為4.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查《機械加工工藝手冊》表2.4-7每齒進(jìn)給量,現(xiàn)取。 則 (5) 校驗機床功率 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當(dāng),, 時由切削功率的修正系數(shù)，則 ,。 根據(jù)X6140型臥式銑床說明書可知，機床主軸主電動機允許的功率 因此機床功率能滿足要求。 (6) 基本時間 tj 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度：，取 所以 3.6.4工序Ⅵ的設(shè)計 本工序為銑120x120端面，要求粗糙度為6.3.故需粗銑和精銑。 工步1.粗銑120x120端面 已知工件材料為HT150，選擇硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8，，齒數(shù) 。機床選用X6140臥式銑床。 (1) 切削深度:取， (2) 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)參考文獻(xiàn)資料《機械加工工藝手冊》表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度。 (3) 確定切削速度 依據(jù)銑刀直徑，齒數(shù)，銑削寬度，銑削深度，耐用度時查《機械加工工藝手冊》表2.4-84,切削速度v取。 機床主軸轉(zhuǎn)速n: 根據(jù)X6140臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取， 則實際切削速度v，： (4) 確定每齒進(jìn)給量,進(jìn)給量，進(jìn)給速度 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，X6140型臥式銑床的功率為4.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查《機械加工工藝手冊》表2.4-7每齒進(jìn)給量,現(xiàn)。 則 (5) 校驗機床功率 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當(dāng)af=0.3mm/z,, , 時由切削功率的修正系數(shù),則 ,。 根據(jù)X6140型臥式銑床說明書可知，機床主軸主電動機允許的功率 因此機床功率能滿足要求。 (6) 基本時間 tj 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度：，取 所以 工步2.精銑120x120端面 已知工件材料為HT150，選擇硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8，，齒數(shù) 。機床選用X6140臥式銑床。 (1) 切削深度:取， (2) 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)參考文獻(xiàn)資料《機械加工工藝手冊》表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度。 (3) 確定切削速度 依據(jù)銑刀直徑，齒數(shù)，銑削寬度，銑削深度，耐用度時查《機械加工工藝手冊》表2.4-84,切削速度v取。 機床主軸轉(zhuǎn)速n: 根據(jù)X6140臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取， 則實際切削速度v，： (4) 確定每齒進(jìn)給量,進(jìn)給量，進(jìn)給速度 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，X6140型臥式銑床的功率為4.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查《機械加工工藝手冊》表2.4-7每齒進(jìn)給量,現(xiàn)取。 則 (5) 校驗機床功率 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當(dāng)af=0.2mm/z, ,,時由切削功率的修正系數(shù)，則 ,.。 根據(jù)X6140型臥式銑床說明書可知，機床主軸主電動機允許的功率 因此機床功率能滿足要求。 (6) 基本時間 tj 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度：，取 所以 3.6.5工序Ⅶ的設(shè)計 本工序為鏜Φ80孔，要求粗糙度為1.6.故需粗鏜和精鏜. 工步1：粗鏜Φ80H7孔 已知工件材料為HT150，選擇高速鋼刀具，機床選用T68臥式堂鏜床。 (1) 切削深度:取， (2) 選擇鏜刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)參考文獻(xiàn)資料《機械加工工藝手冊》表2.71和2.72所知，鏜刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度。 (3) 確定切削速度 參照《機械加工工藝手冊》表2.4-66，切削速度v取。 機床主軸轉(zhuǎn)速n: 根據(jù)T68臥式鏜床主軸轉(zhuǎn)速表查取， 則實際切削速度v，： (4) 確定進(jìn)給量，進(jìn)給速度 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，T68型臥式鏜床的功率為6.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查《機械加工工藝手冊》表2.4-66，刀桿伸出長度取，因此確定進(jìn)給量 (5) 基本時間 tj 被切削層長度： 刀具切入長度： 式中： ————切削深度 ————鏜刀的主偏角 則代入得： 刀具切出長度： ， 取 行程次數(shù)： 機動時間： 工步2：精鏜Φ80H7孔 已知工件材料為HT150，選擇高速鋼刀具，機床選用T68臥式堂鏜床。 (1) 切削深度:取， (2) 選擇鏜刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)參考文獻(xiàn)資料《機械加工工藝手冊》表2.71和2.72所知，鏜刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度。 (3) 確定切削速度 參照《機械加工工藝手冊》表2.4-66，切削速度v取。 機床主軸轉(zhuǎn)速n: 根據(jù)T68臥式鏜床主軸轉(zhuǎn)速表查取， 則實際切削速度v，： (4) 確定進(jìn)給量，進(jìn)給速度 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]資料所知，T68型臥式鏜床的功率為6.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查《機械加工工藝手冊》表2.4-66，刀桿伸出長度取，因此確定進(jìn)給量 (5) 基本時間 tj 被切削層長度： 刀具切入長度： 式中： ————切削深度 ————鏜刀的主偏角 則代入得： 刀具切出長度： ， 取 行程次數(shù)： 機動時間： 4夾具的設(shè)計 4 夾具的設(shè)計 4.1夾具的概述 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。 專用夾具是為某工序而特定設(shè)計制造的夾具。它優(yōu)點是針對性強，結(jié)構(gòu)簡單，剛性好，操作容易，裝夾容易，生產(chǎn)率高。缺點是設(shè)計周期長，產(chǎn)品更新?lián)Q代后往往不能繼續(xù)使用，適應(yīng)性差；費用較高。 機床夾具一般由功能相互獨立而又相互聯(lián)系的以下六部分組成：1.定位元件或定位裝置。如支承釘、定位鍵、定位銷等。2.夾緊元件或夾禁裝置，它一般由動力裝置（油缸、汽缸等）、中間傳力機構(gòu)和夾緊元件（壓板、鉤板等）組成。3.對刀或引導(dǎo)元件，它是保證夾具相對刀具的正確的位置，如對刀塊、鉆套、鏜套等。4.夾具體，它與機床有關(guān)部件相連接，以確定夾具相對于機床的位置。5.連接元件，確定夾具在機床上的正確位置，如定位鍵、定位銷、螺釘、螺栓等。6.其它元件或裝置，適用于有特殊要求的元件，如分度裝置、上下料裝置等。 工件的定位原理 自由物體在空間直角坐標(biāo)系中有六個自由度，即沿OX,OY,OZ三個軸向的平動自由度和三個繞軸的轉(zhuǎn)動自由度。要使工件在夾具體中具有準(zhǔn)確和確定不變的位置，則必須限制六個自由度。工件的六個自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于六個，但仍然能保證加工要求的定位叫不完全定位。在生產(chǎn)中，為了調(diào)整和控制不可避免產(chǎn)生的應(yīng)力和變形，有些自由度是不必要限制的，故可采用不完全定位的方法。 4.2夾緊裝置的組成及設(shè)計要求 夾緊工件的方式是多種多樣的，因而夾緊裝置的結(jié)構(gòu)也是千變?nèi)f化的。夾緊裝置一般分為簡單夾緊裝置與復(fù)合夾緊裝置兩類。夾緊裝置一般由以下三大部分組成： 4.2.1動力源 在夾具中產(chǎn)生原始作用力的機構(gòu)稱為動力源。有手動與機動兩類，由于加工工件不大所以本夾具采用手動夾緊。 4.2.2中間傳力機構(gòu) 它是將動力源產(chǎn)生的原始作用力傳遞給夾緊元件的機構(gòu)稱為傳力機構(gòu)。有螺 畢業(yè)設(shè)計（論文） 旋機構(gòu)、鉸鏈機構(gòu)、偏心機構(gòu)等。本夾具采用螺旋機構(gòu)。 4.2.3夾緊元件 夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件。它通過與工件被夾表面直接接觸來實現(xiàn)夾緊的功能，如壓板、壓頭等。 確定一個機構(gòu)的夾緊力,即確定夾緊力的大小,方向和作用點。它必須通過綜合分析工件的結(jié)構(gòu)特征、加工要求、工件的定位方案以及工件在加工過程中所受外力來確定。 1．確定夾緊力作用方向原則 夾緊力的作用方向不僅影響工件的加工精度，而且還影響工件夾緊的實際效果。確定夾緊力方向應(yīng)考慮以下三點：一是夾緊力的作用方向不應(yīng)破壞工件的即定位置；二是夾緊力的作用方向應(yīng)使夾緊力盡可能最小。 本夾具作用方向為向下。 2．確定夾緊力作用點的原則 夾緊力作用點是夾緊元件與工件接觸點處的面積。確定夾緊力作用點是指夾緊力方向已經(jīng)確定后，來確定作用點的位置、數(shù)目及面積。 本夾具的作用點為兩個點。 3．夾緊力大小的確定 夾緊力的大小關(guān)系到夾具使用的可靠性、安全性及工件的變形量。夾緊力過小加工過程中工件位置將發(fā)生變動，夾緊力過大將使將使工件產(chǎn)生變形。因此也不能過大。 一套夾具的實際所需夾緊力的計算是一個很復(fù)雜的問題，為了簡化計算，一般只考慮切削力對夾緊力的影響，并假定工藝系統(tǒng)是剛性的，切削過程是連續(xù)穩(wěn)定的。 根據(jù)靜力平衡原理計算出理論夾緊力W，在乘上安全系數(shù) K即的實際夾緊力數(shù)值。 在計算夾緊力時,必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù)，其中為1.5—2 —粗加工取1.2，精加工取1 —刀具鈍化系數(shù)；取1.1—1.3 —斷續(xù)切削系數(shù)，連續(xù)取1 則粗加工安全系數(shù)K=1.2×1.7×1.2×1=2.45 方向所需夾緊力 (4.1) 方向所需夾緊力 (4.2) 方向所需夾緊力 (4.3) 則 (4.4) W（即為運動方向所需夾緊力總和） 4.3 定位誤差的分析與計算 由于工件定位所造成的加工面相對其工序基準(zhǔn)的位置誤差簡稱定位誤差，以表示。對夾具設(shè)計中采用的某一定位方案,只要其可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相關(guān)尺寸或位置公差的1/3,見書《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》P163；即可認(rèn)為該定位方案符合加工精度的要求.在加工時夾具相對刀具及切削成形運動的位置經(jīng)調(diào)整后不在變動，因此可以認(rèn)為加工面的位置是固定的，在這種情況下，加工面對其工序基準(zhǔn)位置誤差必然是工序基準(zhǔn)的位置變動所造成的。造成定位誤差的原因是基準(zhǔn)位置誤差與不重合誤差。 本工件是以底面及側(cè)面為定位基準(zhǔn)，消除五個自由度，再用移動壓板壓緊消除6個自由度。 4.4夾具設(shè)計與操作的簡要說明 4.4.1夾具體方式的確定 夾具體是夾具的基本件，它既要把夾具的各種元件、機構(gòu)、裝置連接成一個整體，而且還要考慮工件裝卸的方便。因此，夾具體的形狀和尺寸主要取決于夾具各組成件的分布位置、工件的外形輪廓尺寸以及加工的條件等。在設(shè)計夾具體時應(yīng)滿足以下基本要求。 1．具有足夠的強度和剛度。 2．結(jié)構(gòu)簡單、輕便，在保證強度和剛度前提下結(jié)構(gòu)盡可能簡單緊湊，體積小、質(zhì)量輕和便于工件裝卸。 3．安裝穩(wěn)定牢靠。 4．結(jié)構(gòu)的工藝性好，便于制造、裝配和檢驗 5．尺寸要穩(wěn)定且具有一定精度。 夾具體毛坯制造方法的選擇：綜合考慮結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng)濟型、標(biāo)準(zhǔn)化以及各種夾具體的優(yōu)缺點等，選擇夾具體毛坯制造方法為鑄造夾具體； 夾具體的外形尺寸：在繪制夾具總圖時，根據(jù)工件、定位元件、夾緊裝置及其輔助機構(gòu)在總體上的配置，夾具體的外形尺寸便已大體確定。然后進(jìn)行造型設(shè)計，再根據(jù)強度和剛度要求選擇斷面的結(jié)構(gòu)形狀和壁厚尺寸。 4.4.2夾具的精度要求 夾具的精度都應(yīng)比工件要求的精度高，才能加工出合格的工件。精度高出的部分稱為夾具的精度儲備或精度裕度。精度裕度用來補償加工中的各項誤差及定位、導(dǎo)向元件的磨損。當(dāng)然精度裕度越大，加工工件的質(zhì)量越穩(wěn)定，夾具的易損件的使用壽命也越長。但從另一方面看，精度裕度越大，必須要求夾具的制造精度越高，從而會急劇增加夾具的制造成本，工件的加工成本也隨之增加；反之，夾具制造的精度越小，將會使夾具在夾具中易損件(主要是定位、導(dǎo)向元件)需頻繁地更換，維修周期短，增加維修費用，從而增加了工件的加工成本。所以夾具精度的設(shè)計準(zhǔn)則是：應(yīng)使夾具的設(shè)計精度與工件的加工精度要求相適應(yīng)，不可盲目地提高夾具的精度要求。從原則上講對加工精度要求高的工件，夾具的精度只能略高于工件要求的加工精度，即減小夾具的經(jīng)濟裕度。這雖然會使易損件使用期限縮短，更換頻繁，但仍比提高夾具的制造精度經(jīng)濟、合理。對加工精度要求不高的工件，夾具的設(shè)計精度要求應(yīng)以夾具制造車間的平均經(jīng)濟精度為下限而不必過低。 4.4.3夾具使用注意事項、保養(yǎng)及維護(hù) 1．使用前對限位尺寸檢查是否還保持正確位置； 2．如果擋銷磨損超差，可以進(jìn)行打磨修復(fù)；如果擋板、插銷、支承釘磨損超差，可以重新組裝，錯開磨損部位后繼續(xù)使用。 3．使用后需注意保養(yǎng)。 4.5問題的提出 本夾具主要用于鏜孔，和其他面有精度要求，為此，不僅要考慮如何提高生產(chǎn)效率上，而且要考慮精度，我們采用一側(cè)面和一底面和后端面定位，然后采用一手柄把工件壓緊從而限制空間的6個自由度。 4.6 夾具的設(shè)計 4.6.1定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知, 基準(zhǔn)面A和B與Φ80H7孔中心線的有平行度的要求,其設(shè)計基準(zhǔn)為Φ80H7孔為定位粗基準(zhǔn).為使定位誤差為零,應(yīng)該與設(shè)計基準(zhǔn)重合。加工因此我們選擇基準(zhǔn)面A和基準(zhǔn)面B作為定位基準(zhǔn)。 4.6.2銑削力計算 本步加工按銑削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。 銑削軸向力 ： (4.5) 扭矩 (4.6) 取系數(shù)S1=1.5,S2=S3=S4=1.1 則實際卡緊力為F'=S1×S2×S3×S4×F=24.1N 使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。 4.6.3定位誤差與分析 1．定位元件尺寸與公差的確定：夾具的主要定位元件為底面的夾具體定位及側(cè)面的定位塊定位。 2．在設(shè)計此夾具時,應(yīng)注意降低勞動強度,提高經(jīng)濟效益.因此,我們采用標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)準(zhǔn)件相結(jié)合。 4.6.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述,在設(shè)計夾具時,應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率.為此,應(yīng)首先著眼于快速夾緊而不采用慢速夾緊.因為這是提高生產(chǎn)率的重要途徑.本工序夾具我們采用螺旋夾緊，采用手柄轉(zhuǎn)動實現(xiàn)螺旋夾緊。這樣就大大提高了生產(chǎn)效率。 4.6.5夾具體的選擇 1．考慮到鑄件結(jié)構(gòu)工藝性好，且容易獲得形狀復(fù)雜的內(nèi)外輪廓，及具有較好的強度，剛度和抗震性。我決定采用鑄件。鑄件材料選HT200。鑄件材料有利于減輕重量。而鑄件一般需要時效處理。 2．本夾具選用標(biāo)準(zhǔn)件及非標(biāo)準(zhǔn)件拼裝而成，拆裝方便，可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本。同時，還可以實現(xiàn)夾具的專業(yè)化生產(chǎn)，降低夾具制造成本，適宜于大批量生產(chǎn)。 4.6.6夾具體槽形 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺U形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]定向鍵的結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖4.2所： 圖4.1 定向鍵 圖4.2 U型槽 4.6.7夾緊裝置及夾具體設(shè)計 夾緊裝置采用轉(zhuǎn)動的手柄的壓頭來夾緊工件，采用的手柄的好處就是加工完成后，可以將手柄松開，然后退后一定距離把工件取出。 夾具體的設(shè)計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設(shè)計好后即可畫出夾具的設(shè)計裝配草圖。 整個夾具的結(jié)構(gòu)夾具裝配圖如圖4.3所示。 圖4.3 夾具裝配圖 夾具體附圖如圖4.4所示 圖4.4 夾具體 5結(jié)論 5 結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束了，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。 我的是尾座體的設(shè)計，在剛拿到這個課題時，的確心里很沒底，看這零件圖不知從和落手，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和組員之間的討論下，經(jīng)過認(rèn)真分析和查有關(guān)資料才有了點頭緒。隨著對零件圖的全面理解，設(shè)計工作也全面展開，在本次設(shè)計過程中我也大量查閱了 與此次設(shè)計的有關(guān)課程書：如機械制圖、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械制造技術(shù)等。在設(shè)計過程中只憑教科書是不夠的，我還大量查看一些有關(guān)設(shè)計的參考書和資料。 在設(shè)計當(dāng)中必須考慮到了專用夾具，而本次的專用夾具有其優(yōu)點：定位準(zhǔn)確，夾緊較穩(wěn)定可靠，夾具操作方便，成本低等特點。但也有相應(yīng)的缺點：夾緊力需要靠經(jīng)驗和控制來協(xié)調(diào)，否則不是夾緊力過大，引起箱體的局部變形，就是夾緊力過小，導(dǎo)致工件不夠穩(wěn)定和準(zhǔn)確。 此次設(shè)計是我們所許的理論知識和實踐知識的一次實地驗證，培養(yǎng)我們綜合運用已學(xué)理論知識和技能、分析問題、解決問題的能力。通過編制工藝規(guī)程和擬定工藝路線，使我們科學(xué)的理解，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率 、經(jīng)濟性、社會性得以統(tǒng)一。也培養(yǎng)我們調(diào)查研究，收集圖表和資料的能力培養(yǎng)我們的結(jié)構(gòu)設(shè)計能力和繪圖能力；培養(yǎng)我們對機械加工的各類機床的了解，更好的了解各類機床的特性及應(yīng)用范圍，讓我們今后能更好的、靈活的選擇適合的某類機床來加工。 總而言之，由于我的專業(yè)基礎(chǔ)比較差，實踐經(jīng)驗太小，實踐和理論知識結(jié)合不夠緊密，錯誤和不足之處肯定很多，請各位老師批評和指正。最后，感謝本次夾具設(shè)計的指導(dǎo)老師，在本次設(shè)計中，老師多次來給我們答疑，并且給我的提供了具有極大參考價值的工藝規(guī)程，使得經(jīng)驗不足的我們節(jié)省了大量的時間，按時完成了任務(wù)。同時給了我們一個清晰的概念，好的方案是要通過比較得出來的。通過了本次的設(shè)計，感覺自己對所學(xué)知識的重要性，也發(fā)現(xiàn)自己學(xué)的知識在綜合運用能力還差得遠(yuǎn)，但總體在完成這次上也有了一點進(jìn)步，使所學(xué)的知識和實踐知識融合在一起，也在處理問題上有了提高，同時也鞏固了所學(xué)的知識和技能，為今后參加工作及進(jìn)一步學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1] 趙家其. 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書 [M] . 北京：機械工業(yè)出版社，2004. 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