0081-工藝夾具-壓縮機箱體加工工藝及鉆床夾具設(shè)計,工藝,夾具,壓縮機,箱體,加工,鉆床,設(shè)計 四川理工學(xué)院 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 共 頁 產(chǎn)品名稱 壓縮機 零（部）件名稱 壓縮機箱體 第 頁 材料牌號 HT20-40 毛坯種類 鑄件 毛坯外型尺寸 558×481×408 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 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 1 鑄 鑄造毛坯 鑄造 2 銑 以箱體下底面為粗基準(zhǔn)，銑削上表面R160的平面 機加 X53T YG6銑刀，游標(biāo)卡尺 3 銑 以R160上表面為精基準(zhǔn)，加工銑削箱體底面：寬27.5cm平面，寬25cm平面，以及寬60cm平面 機加 X53T YG6銑刀，游標(biāo)卡尺 4 磨 以箱體下底面為基準(zhǔn)，磨削上表面R160的平面 機加 M7140 炭化硅磨具，游標(biāo)卡尺 5 銑 以上表面為精基準(zhǔn)，銑削Φ200的端面 機加 X53T YG6銑刀，游標(biāo)卡尺 6 銑 以上表面為精基準(zhǔn)，銑削Φ150的端面 機加 X53T YG6銑刀，游標(biāo)卡尺 7 銑 用專用夾具銑削加工兩斜面 機加 X53T YG6銑刀，游標(biāo)卡尺 8 鏜 以下表面為精基準(zhǔn)，鏜削加工孔2×Φ180以及加工下表面的孔Φ120以及Φ140的階臺 機加 T612 高速鋼鏜刀，游標(biāo)卡尺 9 鏜 以上表面為精基準(zhǔn)，鏜削加工孔Φ260，孔口倒角 機加 T612 高速鋼鏜刀，游標(biāo)卡尺 10 鉆 上表面為精基準(zhǔn)，鉆削加工孔Φ150 機加 Z535 高速鋼麻花鉆 11 鏜 上表面為精基準(zhǔn)，鏜削加工孔Φ150，孔口倒角， 機加 T612 高速鋼鏜刀，游標(biāo)卡尺 設(shè)計（日期） 審核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會簽（日期） 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件名 簽字 日期 學(xué)位論文 附錄二 ：中文翻譯 通過夾具布局設(shè)計和夾緊力的優(yōu)化控制變形 摘 要 工件變形必須控制在數(shù)值控制機械加工過程之中。夾具布局和夾緊力是影響加工變形程度和分布的兩個主要方面。在本文提出了一種多目標(biāo)模型的建立，以減低變形的程度和增加均勻變形分布。有限元方法應(yīng)用于分析變形。遺傳算法發(fā)展是為了解決優(yōu)化模型。最后舉了一個例子說明，一個令人滿意的結(jié)果被求得， 這是遠優(yōu)于經(jīng)驗之一的。多目標(biāo)模型可以減少加工變形有效地改善分布狀況。 關(guān)鍵詞：夾具布局；夾緊力； 遺傳算法；有限元方法 1 引言 夾具設(shè)計在制造工程中是一項重要的程序。這對于加工精度是至關(guān)重要。一個工件應(yīng)約束在一個帶有夾具元件，如定位元件，夾緊裝置，以及支撐元件的夾具中加工。定位的位置和夾具的支力，應(yīng)該從戰(zhàn)略的設(shè)計，并且適當(dāng)?shù)膴A緊力應(yīng)適用。該夾具元件可以放在工件表面的任何可選位置。夾緊力必須大到足以進行工件加工。通常情況下，它在很大程度上取決于設(shè)計師的經(jīng)驗，選擇該夾具元件的方案，并確定夾緊力。因此，不能保證由此產(chǎn)生的解決方案是某一特定的工件的最優(yōu)或接近最優(yōu)的方案。因此，夾具布局和夾緊力優(yōu)化成為夾具設(shè)計方案的兩個主要方面。 定位和夾緊裝置和夾緊力的值都應(yīng)適當(dāng)?shù)倪x擇和計算，使由于夾緊力和切削力產(chǎn)生的工件變形盡量減少和非正式化。 夾具設(shè)計的目的是要找到夾具元件關(guān)于工件和最優(yōu)的夾緊力的一個最優(yōu)布局或方案。在這篇論文里， 多目標(biāo)優(yōu)化方法是代表了夾具布局設(shè)計和夾緊力的優(yōu)化的方法。 這個觀點是具有兩面性的。一，是盡量減少加工表面最大的彈性變形； 另一個是盡量均勻變形。 ANSYS軟件包是用來計算工件由于夾緊力和切削力下產(chǎn)生的變形。遺傳算法是MATLAB的發(fā)達且直接的搜索工具箱，并且被應(yīng)用于解決優(yōu)化問題。最后還給出了一個案例的研究，以闡述對所提算法的應(yīng)用。 2 文獻回顧 隨著優(yōu)化方法在工業(yè)中的廣泛運用，近幾年夾具設(shè)計優(yōu)化已獲得了更多的利益。夾具設(shè)計優(yōu)化包括夾具布局優(yōu)化和夾緊力優(yōu)化。King 和 Hutter提出了一種使用剛體模型的夾具-工件系統(tǒng)來優(yōu)化夾具布局設(shè)計的方法。DeMeter也用了一個剛性體模型，為最優(yōu)夾具布局和最低的夾緊力進行分析和綜合。他提出了基于支持布局優(yōu)化的程序與計算質(zhì)量的有限元計算法。李和melkote用了一個非線性編程方法和一個聯(lián)絡(luò)彈性模型解決布局優(yōu)化問題。兩年后， 他們提交了一份確定關(guān)于多鉗夾具受到準(zhǔn)靜態(tài)加工力的夾緊力優(yōu)化的方法。他們還提出了一關(guān)于夾具布置和夾緊力的最優(yōu)的合成方法，認為工件在加工過程中處于動態(tài)。相結(jié)合的夾具布局和夾緊力優(yōu)化程序被提出，其他研究人員用有限元法進行夾具設(shè)計與分析。蔡等對menassa和devries包括合成的夾具布局的金屬板材大會的理論進行了拓展。秦等人建立了一個與夾具和工件之間彈性接觸的模型作為參考物來優(yōu)化夾緊力與，以盡量減少工件的位置誤差。Deng和melkote 提交了一份基于模型的框架以確定所需的最低限度夾緊力，保證了被夾緊工件在加工的動態(tài)穩(wěn)定。 大部分的上述研究使用的是非線性規(guī)劃方法，很少有全面的或近全面的最優(yōu)解決辦法。所有的夾具布局優(yōu)化程序必須從一個可行布局開始。此外，還得到了對這些模型都非常敏感的初步可行夾具布局的解決方案。夾具優(yōu)化設(shè)計的問題是非線性的，因為目標(biāo)的功能和設(shè)計變量之間沒有直接分析的關(guān)系。例如加工表面誤差和夾具的參數(shù)之間（定位、夾具和夾緊力）。 以前的研究表明，遺傳算法（ GA ）在解決這類優(yōu)化問題中是一種有用的技術(shù)。吳和陳用遺傳算法確定最穩(wěn)定的靜態(tài)夾具布局。石川和青山應(yīng)用遺傳算法確定最佳夾緊條件彈性工件。vallapuzha在基于優(yōu)化夾具布局的遺傳算法中使用空間坐標(biāo)編碼。他們還提出了針對主要競爭夾具優(yōu)化方法相對有效性的廣泛調(diào)查的方法和結(jié)果。這表明連續(xù)遺傳算法取得最優(yōu)質(zhì)的解決方案。krishnakumar和melkote 發(fā)展了一個夾具布局優(yōu)化技術(shù)，用遺傳算法找到夾具布局，盡量減少由于在整個刀具路徑的夾緊和切削力造成的加工表面的變形。定位器和夾具位置被節(jié)點號碼所指定。krishnakumar等人還提出了一種迭代算法，盡量減少工件在整個切削過程之中由不同的夾具布局和夾緊力造成的彈性變形。Lai等人建成了一個分析模型，認為定位和夾緊裝置為同一夾具布局的要素靈活的一部分。Hamedi 討論了混合學(xué)習(xí)系統(tǒng)用來非線性有限元分析與支持相結(jié)合的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ ANN ）和GA。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被用來計算工件的最大彈性變形，遺傳算法被用來確定最佳鎖模力。Kumar建議將迭代算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來發(fā)展夾具設(shè)計系統(tǒng)。Kaya用迭代算法和有限元分析，在二維工件中找到最佳定位和夾緊位置，并且把碎片的效果考慮進去。周等人。提出了基于遺傳算法的方法，認為優(yōu)化夾具布局和夾緊力的同時，一些研究沒有考慮為整個刀具路徑優(yōu)化布局。一些研究使用節(jié)點數(shù)目作為設(shè)計參數(shù)。一些研究解決夾具布局或夾緊力優(yōu)化方法，但不能兩者都同時進行。 有幾項研究摩擦和碎片考慮進去了。 碎片的移動和摩擦接觸的影響對于實現(xiàn)更為現(xiàn)實和準(zhǔn)確的工件夾具布局校核分析來說是不可忽視的。因此將碎片的去除效果和摩擦考慮在內(nèi)以實現(xiàn)更好的加工精度是必須的。 在這篇論文中，將摩擦和碎片移除考慮在內(nèi)，以達到加工表面在夾緊和切削力下最低程度的變形。一多目標(biāo)優(yōu)化模型被建立了。一個優(yōu)化的過程中基于GA和有限元法提交找到最佳的布局和夾具夾緊力。最后，結(jié)果多目標(biāo)優(yōu)化模型對低剛度工件而言是比較單一的目標(biāo)優(yōu)化方法、經(jīng)驗和方法。 3 多目標(biāo)優(yōu)化模型夾具設(shè)計 一個可行的夾具布局必須滿足三限制。首先，定位和夾緊裝置不能將拉伸勢力應(yīng)用到工件；第二，庫侖摩擦約束必須施加在所有夾具-工件的接觸點。夾具元件-工件接觸點的位置必須在候選位置。為一個問題涉及夾具元件-工件接觸和加工負荷步驟，優(yōu)化問題可以在數(shù)學(xué)上仿照如下： 這里的△表示加工區(qū)域在加工當(dāng)中j次步驟的最高彈性變形。 其中 是△的平均值； 是正常力在i次的接觸點； μ是靜態(tài)摩擦系數(shù)； fhi是切向力在i次的接觸點； pos(i)是i次的接觸點； 是可選區(qū)域的i次接觸點； 整體過程如圖1所示，一要設(shè)計一套可行的夾具布局和優(yōu)化的夾緊力。最大切削力在切削模型和切削力發(fā)送到有限元分析模型中被計算出來。優(yōu)化程序造成一些夾具布局和夾緊力，同時也是被發(fā)送到有限元模型中。在有限元分析座內(nèi)，加工變形下，切削力和夾緊力的計算方法采用有限元方法。根據(jù)某夾具布局和變形，然后發(fā)送給優(yōu)化程序，以搜索為一優(yōu)化夾具方案。 圖1 夾具布局和夾緊力優(yōu)化過程 4 夾具布局設(shè)計和夾緊力的優(yōu)化 4.1 遺傳算法 遺傳算法（ GA ）是基于生物再生產(chǎn)過程的強勁，隨機和啟發(fā)式的優(yōu)化方法。基本思路背后的遺傳算法是模擬“生存的優(yōu)勝劣汰“的現(xiàn)象。每一個人口中的候選個體指派一個健身的價值，通過一個功能的調(diào)整，以適應(yīng)特定的問題。遺傳算法，然后進行復(fù)制，交叉和變異過程消除不適宜的個人和人口的演進給下一代。人口足夠數(shù)目的演變基于這些經(jīng)營者引起全球健身人口的增加和優(yōu)勝個體代表全最好的方法。 遺傳算法程序在優(yōu)化夾具設(shè)計時需夾具布局和夾緊力作為設(shè)計變量，以生成字符串代表不同的布置。字符串相比染色體的自然演變，以及字符串，它和遺傳算法尋找最優(yōu)，是映射到最優(yōu)的夾具設(shè)計計劃。在這項研究里，遺傳算法和MATLAB的直接搜索工具箱是被運用的。 收斂性遺傳算法是被人口大小、交叉的概率和概率突變所控制的 。只有當(dāng)在一個人口中功能最薄弱功能的最優(yōu)值沒有變化時，nchg達到一個預(yù)先定義的價值ncmax ，或有多少幾代氮，到達演化的指定數(shù)量上限nmax， 沒有遺傳算法停止。有五個主要因素，遺傳算法，編碼，健身功能，遺傳算子，控制參數(shù)和制約因素。 在這篇論文中，這些因素都被選出如表1所列。 表1 遺傳算法參數(shù)的選擇 由于遺傳算法可能產(chǎn)生夾具設(shè)計字符串，當(dāng)受到加工負荷時不完全限制夾具。這些解決方案被認為是不可行的，且被罰的方法是用來驅(qū)動遺傳算法，以實現(xiàn)一個可行的解決辦法。1夾具設(shè)計的計劃被認為是不可行的或無約束，如果反應(yīng)在定位是否定的。在換句話說，它不符合方程（2）和（3）的限制。罰的方法基本上包含指定計劃的高目標(biāo)函數(shù)值時不可行的。因此，驅(qū)動它在連續(xù)迭代算法中的可行區(qū)域。對于約束（4），當(dāng)遺傳算子產(chǎn)生新個體或此個體已經(jīng)產(chǎn)生，檢查它們是否符合條件是必要的。真正的候選區(qū)域是那些不包括無效的區(qū)域。在為了簡化檢查，多邊形是用來代表候選區(qū)域和無效區(qū)域的。多邊形的頂點是用于檢查。“inpolygon ”在MATLAB的功能可被用來幫助檢查。 4.2 有限元分析 ANSYS軟件包是用于在這方面的研究有限元分析計算。有限元模型是一個考慮摩擦效應(yīng)的半彈性接觸模型，如果材料是假定線彈性。如圖2所示，每個位置或支持，是代表三個正交彈簧提供的制約。 圖2 考慮到摩擦的半彈性接觸模型 在x ， y和z 方向和每個夾具類似，但定位夾緊力在正常的方向。彈力在自然的方向即所謂自然彈力，其余兩個彈力即為所謂的切向彈力。接觸彈簧剛度可以根據(jù)向赫茲接觸理論計算如下： 隨著夾緊力和夾具布局的變化，接觸剛度也不同，一個合理的線性逼近的接觸剛度可以從適合上述方程的最小二乘法得到。連續(xù)插值，這是用來申請工件的有限元分析模型的邊界條件。在圖3中說明了夾具元件的位置，顯示為黑色界線。每個元素的位置被其它四或六最接近的鄰近節(jié)點所包圍。 圖3 連續(xù)插值 這系列節(jié)點，如黑色正方形所示，是（37，38，31和30 ），（9，10 ，11 ， 18，17號和16號）和（ 26，27 ，34 ， 41，40和33 ）。這一系列彈簧單元，與這些每一個節(jié)點相關(guān)聯(lián)。對任何一套節(jié)點，彈簧常數(shù)是： 這里， kij 是彈簧剛度在的j -次節(jié)點周圍i次夾具元件， Dij 是i次夾具元件和的J -次節(jié)點周圍之間的距離， ki是彈簧剛度在一次夾具元件位置, ηi 是周圍的i次夾具元素周圍的節(jié)點數(shù)量 為每個加工負荷的一步，適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件將適用于工件的有限元模型。在這個工作里，正常的彈簧約束在這三個方向（X ， Y ， Z ）的和在切方向切向彈簧約束，（X ， Y ）。夾緊力是適用于正常方向（Z）的夾緊點。整個刀具路徑是模擬為每個夾具設(shè)計計劃所產(chǎn)生的遺傳算法應(yīng)用的高峰期的X ，Y ，z切削力順序到元曲面，其中刀具通行證。在這工作中，從刀具路徑中歐盟和去除碎片已經(jīng)被考慮進去。在機床改變幾何數(shù)值過程中，材料被去除，工件的結(jié)構(gòu)剛度也改變。 因此，這是需要考慮碎片移除的影響。有限元分析模型，分析與重點的工具運動和碎片移除使用的元素死亡技術(shù)。在為了計算健身價值，對于給定夾具設(shè)計方案，位移存儲為每個負載的一步。那么，最大位移是選定為夾具設(shè)計計劃的健身價值。 遺傳算法的程序和ANSYS之間的互動實施如下。定位和夾具的位置以及夾緊力這些參數(shù)寫入到一個文本文件。那個輸入批處理文件ANSYS軟件可以讀取這些參數(shù)和計算加工表面的變形。 因此， 健身價值觀，在遺傳算法程序，也可以寫到當(dāng)前夾具設(shè)計計劃的一個文本文件。 當(dāng)有大量的節(jié)點在一個有限元模型時，計算健身價值是很昂貴的。因此，有必要加快計算遺傳算法程序。作為這一代的推移，染色體在人口中取得類似情況。在這項工作中，計算健身價值和染色體存放在一個SQL Server數(shù)據(jù)庫。遺傳算法的程序，如果目前的染色體的健身價值已計算之前，先檢查；如果不，夾具設(shè)計計劃發(fā)送到ANSYS，否則健身價值觀是直接從數(shù)據(jù)庫中取出。嚙合的工件有限元模型，在每一個計算時間保持不變。每計算模型間的差異是邊界條件，因此，網(wǎng)狀工件的有限元模型可以用來反復(fù)“恢復(fù)”ANSYS 命令。 5 案例研究 一個關(guān)于低剛度工件的銑削夾具設(shè)計優(yōu)化問題是被顯示在前面的論文中，并在以下各節(jié)加以表述。 5.1 工件的幾何形狀和性能 工件的幾何形狀和特點顯示在圖4中，空心工件的材料是鋁390與泊松比0.3和71Gpa的楊氏模量。外廓尺寸152.4mm×127mm*76.2mm.該工件頂端內(nèi)壁的三分之一是經(jīng)銑削及其刀具軌跡，如圖4 所示。夾具元件中應(yīng)用到的材料泊松比0.3和楊氏模量的220的合金鋼。 圖4 空心工件 5.2 模擬和加工的運作 舉例將工件進行周邊銑削，加工參數(shù)在表2中給出?；谶@些參數(shù)，切削力的最高值被作為工件內(nèi)壁受到的表面載荷而被計算和應(yīng)用，當(dāng)工件處于330.94 n（切）、398.11 N （下徑向）和22.84 N （下軸） 的切削位置時。整個刀具路徑被26個工步所分開，切削力的方向被刀具位置所確定 表2加工參數(shù)和條件 。 5.3 夾具設(shè)計方案 夾具在加工過程中夾緊工件的規(guī)劃如圖5所示。 圖5 定位和夾緊裝置的可選區(qū)域 一般來說， 3-2-1定位原則是夾具設(shè)計中常用的。夾具底板限制三個自由度，在側(cè)邊控制兩個自由度。這里，在Y=0mm截面上使用了4個定點（L1，L2 ， L3和14 ），以定位工件并限制2自由度；并且在Y=127mm的相反面上，兩個壓板（C1,C2）夾緊工件。在正交面上，需要一個定位元件限制其余的一個自由度，這在優(yōu)化模型中是被忽略的。在表3中給出了定位加緊點的坐標(biāo)范圍。 表3 設(shè)計變量的約束 由于沒有一個簡單的一體化程序確定夾緊力，夾緊力很大部分（6673.2N）在初始階段被假設(shè)為每一個夾板上作用的力。且從符合例5的最小二乘法，分別由4.43×107 N/m 和5.47×107 N/m得到了正常切向剛度。 5.4 遺傳控制參數(shù)和懲罰函數(shù) 在這個例子中，用到了下列參數(shù)值：Ps=30, Pc=0.85, Pm=0.01, Nmax=100和Ncmax=20.關(guān)于f1和σ的懲罰函數(shù)是 這里fv可以被F1或σ代表。當(dāng)nchg達到6時，交叉和變異的概率將分別改變成0.6和0.1. 5.5 優(yōu)化結(jié)果 連續(xù)優(yōu)化的收斂過程如圖6所示。且收斂過程的相應(yīng)功能（1）和（2）如圖7、圖8所示。優(yōu)化設(shè)計方案在表4中給出。 圖6 夾具布局和夾緊力優(yōu)化程序的收斂性遺傳算法 圖7 第一個函數(shù)值的收斂 圖8第二個函數(shù)值的收斂性 表4 多目標(biāo)優(yōu)化模型的結(jié)果 表5 各種夾具設(shè)計方案結(jié)果進行比較， 5.6 結(jié)果的比較 從單一目標(biāo)優(yōu)化和經(jīng)驗設(shè)計中得到的夾具設(shè)計的設(shè)計變量和目標(biāo)函數(shù)值，如表5所示。單一目標(biāo)優(yōu)化的結(jié)果，在論文中引做比較。在例子中，與經(jīng)驗設(shè)計相比較，單一目標(biāo)優(yōu)化方法有其優(yōu)勢。最高變形減少了57.5 ％，均勻變形增強了60.4 ％。最高夾緊力的值也減少了49.4 ％ 。從多目標(biāo)優(yōu)化方法和單目標(biāo)優(yōu)化方法的比較中可以得出什么呢？最大變形減少了50.2％ ，均勻變形量增加了52.9 ％，最高夾緊力的值減少了69.6 ％ 。加工表面沿刀具軌跡的變形分布如圖9所示。很明顯，在三種方法中，多目標(biāo)優(yōu)化方法產(chǎn)生的變形分布最均勻。 與結(jié)果比較，我們確信運用最佳定位點分布和最優(yōu)夾緊力來減少工件的變形。圖10示出了一實例夾具的裝配。 圖9沿刀具軌跡的變形分布 圖10 夾具配置實例 6 結(jié)論 本文介紹了基于GA和有限元的夾具布局設(shè)計和夾緊力的優(yōu)化程序設(shè)計。優(yōu)化程序是多目標(biāo)的：最大限度地減少加工表面的最高變形和最大限度地均勻變形。ANSYS軟件包已經(jīng)被用于 健身價值的有限元計算。對于夾具設(shè)計優(yōu)化的問題，GA和有限元分析的結(jié)合被證明是一種很有用的方法。 在這項研究中，摩擦的影響和碎片移動都被考慮到了。為了減少計算的時間，建立了一個染色體的健身數(shù)值的數(shù)據(jù)庫，且網(wǎng)狀工件的有限元模型是優(yōu)化過程中多次使用的。 傳統(tǒng)的夾具設(shè)計方法是單一目標(biāo)優(yōu)化方法或經(jīng)驗。此研究結(jié)果表明，多目標(biāo)優(yōu)化方法比起其他兩種方法更有效地減少變形和均勻變形。這對于在數(shù)控加工中控制加工變形是很有意義的。 參考文獻 1、 King LS，Hutter（ 1993年） 自動化裝配線上棱柱工件最佳裝夾定位生成的理論方法。De Meter EC (1995) 優(yōu)化機床夾具表現(xiàn)的Min - Max負荷模型。 2、 De Meter EC (1998) 快速支持布局優(yōu)化。Li B, Melkote SN (1999) 通過夾具布局優(yōu)化改善工件的定位精度。 3、 Li B, Melkote SN (2001) 夾具夾緊力的優(yōu)化和其對工件的定位精度的影響。 4、 Li B, Melkote SN (1999) 通過夾具布局優(yōu)化改善工件的定位精度。 5、 Li B, Melkote SN (2001) 夾具夾緊力的優(yōu)化和其對工件定位精度的影響。 6、 Li B, Melkote SN (2001) 最優(yōu)夾具設(shè)計計算工件動態(tài)的影響。 7、 Lee JD, 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N, ?ztürk F (2003) 碎片位移和摩擦接觸的運用對工件夾具布局的校核。 62 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 產(chǎn)品名稱 壓縮機 零（部）件名稱 壓縮機箱體 共 頁 第 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 4 HT20-40 毛坯種類 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 558×481×408 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 鉆床 Z535 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 乳化液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準(zhǔn)終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工藝裝備（含：刀具、量具、專用工具） 主軸轉(zhuǎn)速 r/min 切削速度 m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給次數(shù) 工 步 工 時 機動 輔助 1 鉆孔到Φ7 高速鋼麻花鉆 530 14 0.43 3.5 1 2 攻螺紋M8 絲錐 68 6 0.57 0.5 1 設(shè)計（日期） 審核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（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) 更改文件名 簽字 日期 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）說 明 書 題 目 壓縮機箱體加工工藝及夾具設(shè)計 27 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 設(shè)計（論文）題目：壓縮機箱體加工工藝及夾具設(shè)計 1．畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 1）繪制并審核零件圖、毛坯圖； 2）設(shè)計加工工藝并繪制工藝規(guī)程卡、工序卡； 3）設(shè)計裝配圖； 4）編制安裝調(diào)整及使用維護說明書； 5）編制設(shè)計說明書。 2．原始資料 1）零件圖一張； 2）生產(chǎn)批量10000件/年。 3.指定查閱的主要參考文獻 1）機械設(shè)計手冊 2）機械加工工藝設(shè)計手冊 3）夾具設(shè)計手冊 4）機床圖冊 5）其他相關(guān)資料 4．進度安排 設(shè)計（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 查閱和收集設(shè)計資料、繪制零件圖 3月05日至3月15日 2 進行壓縮機箱體加工工藝及夾具設(shè)計并繪制毛坯圖 3月16日至4月16日 3 填寫機械加工工藝過程卡片和工序卡片 4月17日至5月21日 4 設(shè)計壓縮機箱體加工工藝及夾具設(shè)計繪制零件圖、裝配圖 4月24日5至月19日 5 編寫設(shè)計說明書 5月20日至6月05日 6 畢業(yè)設(shè)計（論文）的修改、答辯的準(zhǔn)備時間 6月06日至6月24日 注：本表一式三份，系、指導(dǎo)教師、學(xué)生各一份 摘要 零件的加工工藝編制，在機械加工中占有非常重要的地位，零件工藝編制得合不合理，這直接關(guān)系到零件最終能否達到質(zhì)量要求；夾具的設(shè)計也是不可缺少的一部分，它關(guān)系到能否提高其加工效率的問題。因此這兩者在機械加工行業(yè)中是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。 本次設(shè)計的是壓縮機箱體加工工藝以及夾具的設(shè)計，壓縮機主要作用是把低壓冷媒汽體吸進壓縮成高壓汽體----冷卻循環(huán)，使部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能從而提高汽體的壓力。壓縮機箱體則是承載這個壓力和連接各零部件，因此要求箱體能夠承受壓力，以及箱體與其他零部件的密封性，在編制加工工藝時，要考慮到各個接觸面的各項精度以及形狀與位置公差等。 在設(shè)計加工箱體斜面上的螺紋孔專用夾具時，由于孔是自由公差，所以為了縮短加工時間，采用兩個斜面擋塊來使箱體工件定位，再使用兩鉸鏈支座，使得裝夾工件就方便了，斜面擋塊的與水平位置傾斜14°，保證了被加工斜面在水平位置，使用鉆模以及鉆模套來準(zhǔn)確的定孔的加工位置，有鉆模套加工孔無需畫線定位，直接就可以加工，提高了加工效率。 關(guān)鍵詞：工藝、基準(zhǔn)、切削用量、定位基準(zhǔn)、定位誤差。 ABSTRACT The part treating handicraft establishment, occupies very important position in machine work , part handicraft weaves such that this is related to ultimate being able to reach a quality requirement or not of part whether rationally or not, directly; The clamp design is also an essential part , the problem whether can improve whose treating efficiency it is related to. This both are all-important links therefore in machine work industry. Designing that originally time is that the compression engine box experiences and observes the design processing handicraft and the clamp , the main effect of compression engine is that the cryogen vapor body inhales the high-handed vapor compressing Cheng in experiences and observes- - - - the circulation cooling down , makes part kinetic energy change the pressure being that pressure can improve the vapor body thereby with low pressure. Then, the compression engine box body is to bear the weight of this pressure and links every component and part, Require that the box body is able to bear pressure therefore, and box body comparing with other component and part hermetic sealing, before work out when processing handicraft , ask accuracy and form and location common difference etc. to consider various arriving at each contact surfaces. During the period of the clamp designing the special use processing the upper box body inclined plane screwed hole, adopt two inclined planes to make box body workpiece fix position coming the stop dog , use two hinge abutments again , can be used pretending to grip workpiece having gone to the lavatory since the hole is that the free common difference , reason why process time for curtailing,the inclined plane blocks a piece and horizontal position tilts 14', Have ensured that the inclined plane being processed is in horizontal position , have used drill model to process location as well as drill model cover comes to accurate fixing, have drill model the allocation processing a hole set drawing a line unnecessarily, is direct not bad the efficiency having processed , improving treating. Keywords: Handicraft , criterion, cut dosages , the criterion fixing position , the error fixing position. . 目 錄 中文摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅱ 前言 1 第1章 零件的分析 1 1.1 零件的作用 1 1.2 零件的工藝分析 1 第2章 工藝規(guī)程的設(shè)計 2 2.1 確定毛坯的制造形式 2 2.2 基準(zhǔn)的選擇 2 2.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 2 2.2.1 精基準(zhǔn)的選擇 2 2.3 制定工藝路線 3 2.3.1 機械加工余量、工序尺寸及毛坯的確定 3 2.3.2 確定切削用量及基本工時 5 第3章 專用夾具的設(shè)計 16 3.1 問題的指出 16 3.2 夾具的設(shè)計 17 3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 17 3.2.2切削力及夾緊力的計算 17 3.2.3定位誤差的分析 17 3.2.4夾具安裝及操作的簡要說明 21 第4章 結(jié)論 22 參考文獻 23 致謝 24 前言 就目前而言“復(fù)合、高速、智能、精密、環(huán)?！币殉蔀楫?dāng)今機床工業(yè)技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。其中，高速加工可以有效地提高機床的加工效率、縮短工件的加工周期。這就要求機床主軸及其相關(guān)部件要適應(yīng)高速加工的需求?；瑒虞S承在彈性流體力學(xué)潤滑理論的研究，流體動壓滑動軸承油膜剛度阻尼特性測定方法的研究、鐵譜技術(shù)研究和電磁鐵譜儀、論摩擦學(xué)數(shù)據(jù)庫、固體變形等因素對滑動軸承流體動力潤滑的影響、具有非線性油膜力的滑動軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動特性研究等等方面有了更進一步的發(fā)展。 壓縮機主要作用是把低壓冷媒汽體吸進壓縮成高壓汽體----冷卻循環(huán)，使部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能從而提高汽體的壓力。壓縮機箱體則是承載這個壓力和連接各零部件，因此要求箱體能夠承受壓力，以及箱體與其他零部件的密封性，生活各處都有使用壓縮機的機器，因此，在生活以及工程上獲得廣泛的應(yīng)用。 壓縮機箱體要達到其性能要求，就得在機械加工方面得到保證，機械加工行業(yè)現(xiàn)在有了高速的發(fā)展，特別是數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，提高了高精密零件的加工精度以及加工效率。鑄造技術(shù)也有極大的提高，各式樣的鑄造方式使得鑄件達到很高的要求。 本次設(shè)計是對壓縮機箱體工藝編制，以及某一道工序夾具的設(shè)計，其設(shè)計的目的在于回顧自己大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識，提高自身的專業(yè)知識的理論水平，在工作之前就有一次自己獨自搞一個題目的鍛煉，從中提高自己分析問題、解決問題的能力，為以后工作打下一定的基礎(chǔ)。我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的設(shè)計.這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。 畢業(yè)設(shè)計 第一章 零件的分析 1、1零件的作用 壓縮機主要作用是把低壓冷媒汽體吸進壓縮成高壓汽體----冷卻循環(huán)，使部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能從而提高汽體的壓力。壓縮機箱體則是承載這個壓力和連接各零部件，因此要求箱體能夠承受壓力，以及箱體與其他零部件的密封性。 1、2零件的工藝分析 壓縮機箱體的加工表面共5組： 1.以R160上表面為中心的，2×Φ180孔的加工有一定的位置要求，孔的表面有一定餓粗糙度要求；圓2×R139上的6個M18的螺紋孔；R 156上的4個M18的螺紋孔；以及Φ220圓上8個Φ10的通孔，有一定的精度要求；磨削R160表面時候保證它的厚度16cm； 2.以550×524的底表面為中心的，寬27.5cm臺階和寬25cm臺階的磨削加工；以及底表面寬60cm的磨削加工；加工2×Φ120的孔有一定的位置要求，以及孔上的2×Φ140的階臺，及階臺上的12個均勻分布的M6的螺紋孔；寬27.5cm臺階和寬25cm臺階上的4個M8的螺紋孔有一定的位置要求；寬60cm表面上的6個Φ21的孔有一定的精度要求。 3.以Φ260孔為加工中心的，Φ260孔的鏜削，并保證一定的精度；Φ310階臺面的磨削，以及臺面上8-M12螺紋孔； 4.以Φ150孔為加工中心的，Φ150孔的鏜削，并保證一定的精度；Φ200階臺面的磨削，以及臺面上6-M12螺紋孔； 5.以2×寬265cm斜面為加工中心的，斜面的磨削，以及265cm階臺上20-M8螺紋孔的加工； 具體加工時應(yīng)加工好一組表面后以這個表面為基準(zhǔn)來加工另一表面，選擇基準(zhǔn)時考慮基準(zhǔn)重合誤差，盡量使用同一個基準(zhǔn)進行加工。 第2章 工藝規(guī)程的設(shè)計 2.1確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200，鑄件壁厚大于10mm小于20mm，硬度148-222HB，大批量生產(chǎn)8000件，毛坯質(zhì)量92kg小于100kg，零件結(jié)構(gòu)一般，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.3-1毛坯的制造采用金屬型澆注,加工余量等級F。 2.2基準(zhǔn)的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 2.2.1粗基準(zhǔn)的選擇 對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。對于軸類零件而言，以外圓為粗基準(zhǔn)是完全合理的，此零件采用車床自定心三爪卡盤裝夾，限制四個自由度，是不完全定位，然后進行車削。 2.2.2精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇重要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算。 2.3制訂工藝路線 制定工藝路線的出發(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,由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故采用萬能機床配以專用工夾具，并使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)降低生產(chǎn)成本。 工藝路線如下： 工序一 以箱體下底面為粗基準(zhǔn)，半精銑削上表面R160的平面；選用X53T立式銑床。 工序二 以加工好的上表面為精基準(zhǔn)，粗精銑削下表面各面，加工銑削箱體底面：寬27.5cm平面，寬25cm平面，以及寬60cm平面；選用X53T立式銑床。 工序三 以箱體下底面為基準(zhǔn)，粗，精磨削上表面R160的平面達到表面粗糙度要求；選用M7140臥軸矩臺平面磨床。 工序四 以上表面為精基準(zhǔn)，粗，精銑削Φ310端面；使用X53T立式銑床。 工序五 以上表面為精基準(zhǔn)，粗，精銑削Φ200的端面；使用X53T立式銑床。 工序六 用專用夾具粗，精銑削加工兩斜面；使用X53T立式銑床。 工序七 下表面為精基準(zhǔn)，鏜削加工孔2×Φ180，達到表面粗糙度要求；加工下表面的孔Φ120以及Φ140的階臺，保證Φ120和孔Φ180的中心線在同一直線上，加工端面孔Φ260和Φ150保證他們的位置精度； 工序八 上表面為精基準(zhǔn)，鏜削加工孔Φ260，達到表面粗糙度要求； 工序九 上表面為精基準(zhǔn)，鉆削加工孔Φ150，達到表面粗糙度要求； 工序十 下表面為定位基準(zhǔn)，鉆削加工上表面10×M18的螺紋孔并鉸孔達到要求；鉆削加工上表面8×Φ10的通孔；鉆削加工Φ140階臺上的M6的螺紋孔。 工序十一 左端面為定位基準(zhǔn)，鉆削加工Φ285右端面上8×M12并鉸孔達到要求； 工序十二 右端面為定位基準(zhǔn)，鉆削加工Φ175左端面上6×M12的螺紋孔；并鉸孔達到要求； 工序十三 使用專用夾具分別加工兩斜面上的螺紋孔20×M8，達到精度要求； 工序十四 刮平Φ43mm； 工序十五 終檢。 以上工藝過程詳見機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片。 2.3.1機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 零件材料為HT200，鑄件壁厚大于10mm小于20mm，硬度148-222HB，大批量生產(chǎn)8000件，毛坯質(zhì)量92kg小于100kg，零件結(jié)構(gòu)一般，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.3-1毛坯的制造采用金屬型澆注,表2.2-3公差等級CT7-9，取CT9，表2.2-5加工余量等級F。 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： （1）. 箱體的上下表面,高度尺寸為402mm。 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表(2.2--4)，（具體出版社和作者詳見最后頁——參考書目，以下不做注明。）,取高度方向的余量為4mm，即鑄造尺寸為410mm。 由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實只是名義上的加工余量。實際上，加工余量有最大及最小之分。 由于本設(shè)計規(guī)定零件是大批生產(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。 上表面的尺寸加工余量和工序間余量及公差計算如下： 毛坯的名義尺寸是：402+4=406mm 毛坯的最小尺寸是：402+3.5=405.5mm 毛坯的最大尺寸是：402+5=407mm 半精銑后的最小尺寸：405.5-2.5=403mm 半精銑后的最大尺寸：407-2.5=404.5mm 精磨后尺寸與零件圖尺寸相同，厚度尺寸16mm。 （2）. 左右端面,長度尺寸為550mm。 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表(2.2--4), 右端面取余量4mm，左端面4mm，即鑄造尺寸為558mm，厚度為76mm。 左端面加工余量和工序間余量及公差計算如下： 毛坯的名義尺寸是：550+3.5=553.5mm 毛坯的最小尺寸是：550+3.0=553mm 毛坯的最大尺寸是：550+4.5=554.5mm 半精銑后的最小尺寸：553-2.5=551.5mm 半精銑后的最大尺寸：554.5-2.5=552mm 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，孔的厚度尺寸72mm。 右端面加工余量和工序間余量和左端面相同，精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，右端面于保證長度方向尺寸550mm。 （3）底面寬25mm，27.5mm，60mm面。 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表(2.2--4)，取余量為2.0，即鑄造尺寸為392mm。銑削一次性加工完成。銑后尺寸與零件圖尺寸相同。 （4）兩斜面的寬度265mm。 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表(2.2--4)，取余量為3.5，即鑄造尺寸為268.5mm，銑削一次完成，銑后尺寸與零件圖尺寸相同，寬度265mm。 （5）右端面Φ260mm通孔選用預(yù)先鑄造加工孔。 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表(2.2--4)，取加工余量3.0，選鑄造尺寸為250mm。鏜削加工。 加工余量計算表： 孔的直徑 加工后的直徑 Φ260 粗鏜 精鏜 粗鉸 精鉸 254 257 259.3 260 （6）上表面Φ180mm通孔選用預(yù)先鑄造加工孔。 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表(2.2--4)，取加工余量3.0，選鑄造尺寸為170mm。鏜削加工。 加工余量計算表： 孔的直徑 加工后的直徑 Φ180 粗鏜 精鏜 粗鉸 精鉸 178 179.3 179.8 180 2.3.2確定切削用量及基本工時 工序一：以箱體下底面為粗基準(zhǔn)，半精銑削上表面R160的平面。選用X53T立式銑床。 （1）加工條件 工件材料：HT200，=195MPa，HBS=148-222鑄件。 加工要求：半精銑削上表面R160的平面，銑削深度ap=3.35mm，銑削寬度ae=320mm。 機床：X53T立式銑床。 刀具： ①YG6硬質(zhì)合金刀片，查《切削用量簡明手冊》表3.1，3.16銑刀的直徑為d=400mm，齒數(shù)Z=28。 ②銑刀的幾何形狀：查《切削用量簡明手冊》表3.2，前角r0=0；后角=6--8；副后角=8—10，刀齒斜角=-20，主刃=20—75，過度刃=10—40，k=5，過度刃寬度1—1.5mm。 （2）計算切削用量 半精銑削上表面： 切削深度：已知毛坯長度方向的加工余量為4mm，考慮到工序三的精磨時的加工余量，故此時最大加工余量為=3.35mm，銑削一次加工，=3.35mm計。 確定進給量z：根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第3版）表3.5，機床功率等于10KW： z=0.14--0.24mm/z 因采用不對稱端銑，故取： z=0.24mm/z 選擇磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：按《切削用量簡明手冊》表3.8，壽命選T=420min，后刀面最大磨損量0.50mm 確定切削速度和每分鐘進給量： 按《切削用量簡明手冊》表3.16，當(dāng)d0=400mm，=3.353.5，Z=28，z0.26mm時，=59m/min，=47r/min，=287mm/min。 各修正系數(shù)為： =59×1.0×0.8=47.2m/min n=47×1.0×0.8=37.6r/min =287×1.0×0.8=229.6mm/min 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表.2-35，4.2-36，4.2-37，X53T選擇=35r/min，=220mm/min。 因此實際切削速度，每齒進給量為： = 檢驗機床功率：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.24，當(dāng)=195MPa，=320mm，=3.35mm，d=400mm，Z=28，=220mm/min，功率近似為7.8kw，由于小于機床本身功率，因此所選擇的切削用量可采用。 即：=3.35mm，=220mm/min，=35r/min，=43.96m/min，=0.22mm/z。 計算切削工時： 式中L=+，取超切量y+=40mm， 工序二： 以加工好的上表面為精基準(zhǔn)，粗精銑削下表面各面，加工銑削箱 體底面：寬27.5cm平面，寬25cm平面，以及寬60cm平面；選用X53T立式銑床。 （1）加工條件 工件材料：HT200，=195MPa，HBS=148-222鑄件。 加工要求：粗精銑下表面各面達到粗糙度要求以及高度尺寸要求，銑削深度=2mm，銑削寬度分別為=27.5mm，=25mm，=60mm。 機床：X53T立式銑床。 刀具： ①YG6硬質(zhì)合金刀片，查《切削用量簡明手冊》表3.1，3.16銑刀的直徑為d=80mm，齒數(shù)Z=10。 ②銑刀的幾何形狀：查《切削用量簡明手冊》表3.2，前角r0=0；后角=6--8；副后角=8—10，刀齒斜角=-20，主刃=20—75，過度刃=10—40，k=5，過度刃寬度1—1.5mm。 （2）計算切削用量： ①精銑寬60mm表面 切削深度：已知高度方向余量為2mm，采用一次銑削加工，即=2mm。 確定進給量z：根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第3版）表3.5，機床功率等于10KW： z=0.14--0.24mm/z 查表3.16，故?。? z=0.13mm/z 選擇磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：按《切削用量簡明手冊》表3.8，壽命選T=180min，后刀面最大磨損量0.50mm 確定切削速度和每分鐘進給量：按《切削用量簡明手冊》表3.16，當(dāng)d0=80mm，=23.5，Z=10，z0.13mm時，=110m/min，=439r/min，=492mm/min。 各修正系數(shù)為： =110×1.0×0.8=88m/min n=439×1.0×0.8=351.2r/min =492×1.0×0.8=393.6mm/min 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-35，4.2-36，4.2-37，X53T選擇=355r/min，=450mm/min。 因此實際切削速度，每齒進給量為： = 檢驗機床功率：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.24，當(dāng)=195MPa，=60mm，=2mm，d=80mm，Z=10，=450mm/min，功率近似為3.3kw，由于小于機床本身功率，因此所選擇的切削用量可采用。 即：=2mm，=450mm/min，=355r/min，=89.18m/min，=0.13mm/z。 計算切削工時： 式中 L=+，取超切量y+=40mm， ②銑削寬27.5mm和寬25mm， 由于兩面都在底面，且和寬60mm的尺寸相差不多，所以的要求也同樣，所以采用加工寬60mm的切削用量，使用同樣的機床和刀具。 計算切削工時： + 式中 L=+，取超切量y+=40mm， 工序三 以箱體下底面為基準(zhǔn)，粗，精磨削上表面R160的平面達到表面粗糙度要求； 選用M7140臥軸矩臺平面磨床。 （1）加工條件 工件材料：HT200，=195MPa，HBS=148-222鑄件。 加工要求：磨削上表面R160的平面，磨削深度ap=0.65mm，銑削寬度ae=320mm。 機床：M7140臥軸矩臺平面磨床。 刀具：材料黑炭化硅，代號C，粒度60-90，硬度等級中1，代號M，使用樹脂結(jié)合劑，平型砂輪，代號P，砂輪尺寸外徑×寬度×內(nèi)徑375×60×305。 （2）計算切削用量 磨削上表面： 切削深度：已知毛坯長度方向的加工余量為0.65mm，磨削一次加工，=0.65mm計。 確定進給量：=0.10mm/r 切削速度 ： =0.5m/min 主軸轉(zhuǎn)速 ： =1440r/min 計算切削工時： 式中L=+，取超切量y+=40mm， 工序四 以上表面為精基準(zhǔn)，粗，精銑削Φ310端面；選用X53T立式銑床。 （1）加工條件 工件材料：HT200，=195MPa，HBS=148-222鑄件。 加工要求：粗，精銑削Φ310的端面，銑削深度=4mm，銑削寬度=310mm。 機床：X53T立式銑床。 刀具： ①YG6硬質(zhì)合金刀片，查《切削用量簡明手冊》表3.1，3.16銑刀的直徑為d=400mm，齒數(shù)Z=28。 ②銑刀的幾何形狀：查《切削用量簡明手冊》表3.2，前角r0=0；后角=6--8；副后角=8—10，刀齒斜角=-20，主刃=20—75，過度刃=10—40，k=5，過度刃寬度1—1.5mm。 （2）計算切削用量 粗精銑削右端表面： 切削深度：已知毛坯長度方向的加工余量為4mm，銑削一次加工，=4mm。 確定進給量z：根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第3版）表3.5，機床功率等于10KW： z=0.14--0.24mm/z 因采用不對稱端銑，故?。? z=0.24mm/z 選擇磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：按《切削用量簡明手冊》表3.8，壽命選T=420min，后刀面最大磨損量0.50mm 確定切削速度和每分鐘進給量： 按《切削用量簡明手冊》表3.16，當(dāng)d0=400mm，=47.5，Z=28，z0.26mm時，=52m/min，=41r/min，=256mm/min。 各修正系數(shù)為： =52×1.0×0.8=41.6m/min n=41×1.0×0.8=32.8r/min =256×1.0×0.8=204.8mm/min 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表.2-35，4.2-36，4.2-37，X53T選擇=35r/min，=220mm/min。 因此實際切削速度，每齒進給量為： = 檢驗機床功率：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.24，當(dāng)=195MPa，=310mm，=4mm，d=400mm，Z=28，=220mm/min，功率近似為7.8kw，由于小于機床本身功率，因此所選擇的切削用量可采用。 即：=3.35mm，=220mm/min，=35r/min，=43.96m/min，=0.22mm/z。 計算切削工時： 式中L=+，取超切量y+=40mm， 工序五 以上表面為精基準(zhǔn)，粗，精銑削Φ200的端面；使用X53T立式銑床。 （1）加工條件 工件材料：HT200，=195MPa，HBS=148-222鑄件。 加工要求：粗，精銑削Φ310的端面，銑削深度=4mm，銑削寬度=200mm。 機床：X53T立式銑床。 刀具： ①YG6硬質(zhì)合金刀片，查《切削用量簡明手冊》表3.1，3.16銑刀的直徑為d=400mm，齒數(shù)Z=28。 ②銑刀的幾何形狀：查《切削用量簡明手冊》表3.2，前角r0=0；后角=6--8；副后角=8—10，刀齒斜角=-20，主刃=20—75，過度刃=10—40，k=5，過度刃寬度1—1.5mm。 （2）計算切削用量 粗精銑削左端表面： 切削深度：已知毛坯長度方向的加工余量為4mm，銑削一次加工，=4mm。 確定進給量z：根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第3版）表3.5，機床功率等于10KW： z=0.14--0.24mm/z 因采用不對稱端銑，故?。? z=0.24mm/z 選擇磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：按《切削用量簡明手冊》表3.8，壽命選T=420min，后刀面最大磨損量0.50mm 確定切削速度和每分鐘進給量： 按《切削用量簡明手冊》表3.16，當(dāng)d0=400mm，=47.5，Z=28，z0.26mm時，=52m/min，=41r/min，=256mm/min。 各修正系數(shù)為： =52×1.0×0.8=41.6m/min n=41×1.0×0.8=32.8r/min =256×1.0×0.8=204.8mm/min 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表.2-35，4.2-36，4.2-37，X53T選擇=35r/min，=220mm/min。 因此實際切削速度，每齒進給量為： = 檢驗機床功率：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.24，當(dāng)=195MPa，=310mm，=4mm，d=400mm，Z=28，=220mm/min，功率近似為7.8kw，由于小于機床本身功率，因此所選擇的切削用量可采用。 即：=3.35mm，=220mm/min，=35r/min，=43.96m/min，=0.22mm/z。 計算切削工時： 式中L=+，取超切量y+=40mm， 工序六 用專用夾具粗，精銑削加工兩斜面；使用X53T立式銑床（計算加工一斜面） （1）加工條件 工件材料：HT200，=195MPa，HBS=148-222鑄件。 加工要求：粗，精銑削Φ310的端面，銑削深度=3.5mm，銑削寬度=265mm。 機床：X53T立式銑床。 刀具： ①YG6硬質(zhì)合金刀片，查《切削用量簡明手冊》表3.1，3.16銑刀的直徑為d=400mm，齒數(shù)Z=28。 ②銑刀的幾何形狀：查《切削用量簡明手冊》表3.2，前角r0=0；后角=6--8；副后角=8—10，刀齒斜角=-20，主刃=20—75，過度刃=10—40，k=5，過度刃寬度1—1.5mm。 （2）計算切削用量 粗，精銑削斜面： 切削深度：已知毛坯厚度方向的加工余量為3.5mm，銑削一次加工，=3.5mm。 確定進給量z：根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第3版）表3.5，機床功率等于10KW： z=0.14--0.24mm/z 因采用不對稱端銑，故?。? z=0.24mm/z 選擇磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：按《切削用量簡明手冊》表3.8，壽命選T=420min，后刀面最大磨損量0.50mm 確定切削速度和每分鐘進給量： 按《切削用量簡明手冊》表3.16，當(dāng)d0=400mm，=3.53.5，Z=28，z0.26mm時，=59m/min，=47r/min，=287mm/min。 各修正系數(shù)為： =59×1.0×0.8=47.2m/min n=47×1.0×0.8=37.6r/min =287×1.0×0.8=229.6mm/min 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表.2-35，4.2-36，4.2-37，X53T選擇=35r/min，=220mm/min。 因此實際切削速度，每齒進給量為： = 檢驗機床功率：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.24，當(dāng)=195MPa，=320mm，=3.35mm，d=400mm，Z=28，=220mm/min，功率近似為7.8kw，由于小于機床本身功率，因此所選擇的切削用量可采用。 即：=3.5mm，=220mm/min，=35r/min，=43.96m/min，=0.22mm/z。 計算切削工時： 式中L=+，取超切量y+=40mm， 工序七 下表面為精基準(zhǔn)，鏜削加工孔2×Φ180，達到表面粗糙度要求；加工下表 面的孔Φ120以及Φ140的階臺，保證Φ120和孔Φ180的中心線在同一直線上，加工端面孔Φ260和Φ150保證他們的位置精度； （1）加工條件 工件材料：HT200，=195MPa，HBS=148-222鑄件。 加工要求：鏜削加工上表面Φ180的孔， 以及同時加工Φ120的孔以及Φ140的階臺，保證他們的同軸度。 機床： T612臥式銑鏜床。 刀具：材料高速鋼，刀身為125×20。 （2）計算切削用量 粗，精銑削斜面： 切削深度：已知毛坯厚度方向的加工余量為5mm，由于表面粗糙度要求不高，故作一次加工，=5mm。 確定進給量z： z=0.24mm/r 選擇磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：按《切削用量簡明手冊》表3.8，壽命選T=420min，后刀面最大磨損量0.50mm 確定切削速度和每分鐘進給量： 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-20. 4.2-21，T612選擇=30r/min， 工序八和工序九使用同樣的機床，根據(jù)實際情況選擇刀具。 工序十 下表面為定位基準(zhǔn)，鉆削加工上表面10×M18的螺紋孔并鉸孔達到要求鉆 削加工上表面8×Φ10的通孔；鉆削加工Φ140階臺上的M6的螺紋孔。 （1）加工條件 工件材料：HT200，=195MPa，HBS=148-222鑄件。 加工要求：鉆削加工上表面單孔M18的螺紋孔達到要求，孔深l=26mm 機床： Z535立式鉆床 刀具：高速鋼麻花鉆，d=17mm，L=184 mm， l=125mm。刀具的幾何形狀：后角=11度，前角=25度。 選擇切削用量 決定進給量f： ①按加工要求決定進給量，查《切削用量簡明手冊》表2.7，材料HBS200 ，d=17mm時，f=0.7—0.86mm/r。 因為l/d=26/17=1.53，所以孔深的修正系數(shù)=1.0 則f=0.7—0.86mm/r ②按鉆頭強度決定進給量，查《切削用量簡明手冊》表2.8，材料=195MPa，d=17mm，鉆頭強度允許的進給量f=1.45mm/r。 綜合上兩點再查《機械制造工藝設(shè)計手冊》表4.2-16，決定f=0.72mm/r。 決定鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和壽命：由《切削用量簡明手冊》表2.12，當(dāng)d=17mm時鉆頭的后刀面最大的磨損量為0.8，壽命T=60min。 決定切削速度：材料 =195MPa，鉆頭直徑d=17mm，進給量f=0.72mm，由《切削用量簡明手冊》表2.15，=16m/min，切削速度的修正系數(shù)： 故： v=·=16×1.0×1.0×0.85×1.0=13.6m/min =254.8r/min 查《機械制造工藝設(shè)計手冊》表4.2-15，取n=275r/min。 檢驗機床扭矩及功率：由《切削用量簡明手冊》表2.21，f=0.72mm/r，d=17mm時，扭矩為=51.98N·m，扭矩的修正系數(shù)為1.0，所以=51.98N·m，當(dāng)n=275r/min時，機床的扭矩=123.5N·m。 由《切削用量簡明手冊》表2.23，HBS=200，d=17mm，v=16m/min，f=0.72mm/r時，=1.1kw。機床功率=4.5kw， 由于＜，＜故選擇的切削用量可用，即 f=0.72mm/r，n=275r/min，v=16m/min 計算基本工時： 式中，l=26mm，查出超切量=10mm，所以： =0.18min （2）攻M18的孔的螺紋， 工件材料：HT200，=195MPa，HBS=148-222鑄件。 加工要求：攻上表面10×M18的螺紋孔達到要求， 機床： Z535立式鉆床 1. 10×M18根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.8，進給量；根據(jù)《切削用量簡明手冊》2.15，。 所以，按機床要求，取故。 切削公式， （3）鉆削加工Φ140階臺上的M6的螺紋孔， 工件材料：HT200，=195MPa，HBS=148-222鑄件。 加工要求：鉆削加工Φ140階臺上的單孔M6的螺紋通孔 機床： Z535立式鉆床 鉆頭：d=5mm，高速鋼麻花鉆， L=86mm， l=52mm。刀具的幾何形狀：后角=11度，前角=25度。 選擇切削用量 決定進給量f： ①按加工要求決定進給量，查《切削用量簡明手冊》表2.7，材料HBS200 ，d=17mm時，f=0.27—0.33mm/r。 孔深的修正系數(shù)=1.0 則f=0.27—0.33mm/r ②按鉆頭強度決定進給量，查《切削用量簡明手冊》表2.8，材料=195MPa，d=5mm，鉆頭強度允許的進給量f=0.30mm/r。 綜合上兩點再查《機械制造工藝設(shè)計手冊》表4.2-16，決定f=0.30mm/r。 決定鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和壽命：由《切削用量簡明手冊》表2.12，當(dāng)d=5mm時鉆頭的后刀面最大的磨損量為0.8，壽命T=20min。 決定切削速度：材料 =195MPa，鉆頭直徑d=5mm，進給量f=0.30mm，由《切削用量簡明手冊》表2.15，=14m/min，切削速度的修正系數(shù)： 故： v=·=14×1.0×1.0×0.85×1.0=11.9m/min =757r/min 查《機械制造工藝設(shè)計手冊》表4.2-15，取n=750r/min。 檢驗機床扭矩及功率：由《切削用量簡明手冊》表2.21，f=0.30mm/r，d=5mm時，扭矩為=10.49N·m，扭矩的修正系數(shù)為1.0，所以=10.49N·m，當(dāng)n=275r/min時，機床的扭矩=80.57N·m。 由《切削用量簡明手冊》表2.23，HBS=200，d=5mm，v=14m/min，f=0.30mm/r時，=2.1kw。機床功率=4.5kw， 由于＜，＜故選擇的切削用量可用，即 f=0.30mm/r，n=750r/min，v=14m/min 計算基本工時： 式中，l=26mm，查出超切量=10mm，所以： =0.15min （4）攻M6的孔的螺紋， 工件材料：HT200，=195MPa，HBS=148-222鑄件。 加工要求：攻下表面12×M6的螺紋孔達到要求， 機床： Z535立式鉆床 1. 10×M18根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.8，進給量；根據(jù)《切削用量簡明手冊》2.15，。 所以，按機床要求，取故。 切削公式， 工序十一 左端面為定位基準(zhǔn)，鉆削加工Φ285右端面上8×M12并鉸孔達到要求； 工序十二 右端面為定位基準(zhǔn)，鉆削加工Φ175左端面上6×M12的螺紋孔；并鉸孔達到要求； 兩工序的加工工序相同故只寫一個工序的加工切削用量。 （1）鉆削加工單孔M12的螺紋孔， 工件材料：HT200，=195MPa，HBS=148-222鑄件。 加工要求：鉆削加工M12的螺紋通孔 機床： Z535立式鉆床 鉆頭：d=11mm，高速鋼麻花鉆， L=142mm， l=94mm。刀具的幾何形狀：后角=11度，前角=25度。 選擇切削用量 決定進給量f： ①按加工要求決定進給量，查《切削用量簡明手冊》表2.7，材料HBS200 ，d=11mm時，f=0.52—0.64mm/r。 孔深的修正系數(shù)=1.0 則f=0.52—0.64mm/r ②按鉆頭強度決定進給量，查《切削用量簡明手冊》表2.8，材料=195MPa，d=11mm，鉆頭強度允許的進給量f=0.50mm/r。 綜合上兩點再查《機械制造工藝設(shè)計手冊》表4.2-16，決定f=0.57mm/r。 決定鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和壽命：由《切削用量簡明手冊》表2.12，當(dāng)d=11mm時鉆頭的后刀面最大的磨損量為0.8，壽命T=60min。 決定切削速度：材料 =195MPa，鉆頭直徑d=11mm，進給量f=0.57mm，由《切削用量簡明手冊》表2.15，=13m/min，切削速度的修正系數(shù)： 故： v=·=14×1.0×1.0×0.85×1.0=11.05m/min =319.9r/min 查《機械制造工藝設(shè)計手冊》表4.2-15，取n=400r/min。 檢驗機床扭矩及功率：由《切削用量簡明手冊》表2.21，f=0.57mm/r，d=11mm時，扭矩為=15N·m，扭矩的修正系數(shù)為1.0，所以=15N·m，當(dāng)n=400r/min時，機床的扭矩=89.15N·m。 由《切削用量簡明手冊》表2.23，HBS=200，d=11mm，v=15m/min，f=0.57mm/r時，=1.0kw。機床功率=4.5kw， 由于＜，＜故選擇的切削用量可用，即 f=0.57mm/r，n=400r/min，v=15m/min 計算基本工時： 式中，l=26mm，查出超切量=10mm，所以： =0.24min （2）攻M12的孔的螺紋， 工件材料：HT200，=195MPa，HBS=148-222鑄件。 加工要求：攻M12的螺紋孔達到要求， 機床： Z535立式鉆床 1. M12根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.8，進給量；根據(jù)《切削用量簡明手冊》2.15，。 所以 ， 按機床要求，取 故 工序十三 使用專用夾具分別加工兩斜面上的螺紋孔20×M8，達到精度要求； （1）鉆削加工單孔M8的螺紋孔， 工件材料：HT200，=195MPa，HBS=148-222鑄件。 加工要求：鉆削加工M18的螺紋通孔 機床： Z535立式鉆床 鉆頭：d=7mm，高速鋼麻花鉆， L=109mm， l=69mm。刀具的幾何形狀：后角=11度，前角=25度。 選擇切削用量 決定進給量f： ①按加工要求決定進給量，查《切削用量簡明手冊》表2.7，材料HBS200 ，d=7mm時，f=0.36—0.44mm/r。 孔深的修正系數(shù)=1.0 則f=0.36—0.44mm/r ②按鉆頭強度決定進給量，查《切削用量簡明手冊》表2.8，材料=195MPa，d=7mm，鉆頭強度允許的進給量f=0.72mm/r。 綜合上兩點再查《機械制造工藝設(shè)計手冊》表4.2-16，決定f=0.43mm/r。 決定鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和壽命：由《切削用量簡明手冊》表2.12，當(dāng)d=7mm時鉆頭的后刀面最大的磨損量為0.8，壽命T=35min。 決定切削速度：材料 =195MPa，鉆頭直徑d=7mm，進給量f=0.43mm，由《切削用量簡明手冊》表2.15，=14m/min，切削速度的修正系數(shù)： 故： v=·=14×1.0×1.0×0.85×1.0=11.05m/min =502.73r/min 查《機械制造工藝設(shè)計手冊》表4.2-15，取n=530r/min。 檢驗機床扭矩及功率：由《切削用量簡明手冊》表2.21，f=0.43mm/r，d=7mm時，扭矩為=12.55N·m，扭矩的修正系數(shù)為1.0，所以=12.55N·m，當(dāng)n=530r/min時，機床的扭矩=75.19N·m。 由《切削用量簡明手冊》表2.23，HBS=200，d=7mm，v=14m/min，f=0.43mm/r時，=1.5kw。機床功率=4.5kw， 由于＜，＜故選擇的切削用量可用，即 f=0.43mm/r，n=530r/min，v=14m/min 計算基本工時： 式中，l=26mm，查出超切量=10mm，所以： =0.11min 工序十四 刮平Φ43mm，達到表面粗糙度要求； 工序十五 終檢。 第3章 專用夾具設(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，需用專用夾具。 經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計第13道工序——使用專用夾具分別加工兩斜面上的螺紋孔20×M8，達到精度要求；使用Z535立式鉆床，以及專用夾具。 3.1.問題的指出 本夾具主要用來支撐斜面，以至于使斜面在工作臺面上達到水平位置，斜面與水平面的夾角是，各孔的要求一般，位置要求也不高，對本工序加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本步的重點應(yīng)在卡緊的方便與快速性上。 3.2.夾具的設(shè)計 3.2.1定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，本道工序的斜面的位置要求水平，是自由公差，采用底面寬60mm的已加工面作為定位，用一斜面支撐。 3.2.2切削力及加緊力的計算 1.根據(jù)《切削手冊》表1.29中切削力公式為 主切削力 式中：=405=1.0，=0.66，=0，=0.3。修正系數(shù)，由于是加工的是HT200，因此修正系數(shù)對切削力沒有影響可忽略。徑向切削力，進給力在表1.29中得知也可忽略不算。 =41（N） 在計算切削力的時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)