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夾具定位規(guī)劃中完整性評估和修訂 CAM實(shí)驗(yàn)室，機(jī)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(jì)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(shí)際夾具設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中的一個非確定性的定位計(jì)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(diǎn)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(jì)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(jì)劃，并為修訂提供指引，以最終實(shí)現(xiàn)確定性的定位。 關(guān)鍵詞：夾具設(shè)計(jì);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(jī)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(jì)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(jì)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(diǎn)指出，定位計(jì)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(jì)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(jì)劃分為以下三個類別： 1、良好的約束（確定性）：工件在一個獨(dú)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(diǎn)接觸面積。他們介紹了接觸矩陣，并指出，兩個接觸的機(jī)構(gòu)不應(yīng)該有平等的，但在接觸點(diǎn)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(fèi)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(diǎn)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(dú)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(jì)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(diǎn)。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(shí)施制定的幾何約束分析模塊其自動化的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的核查制度。他們的CAFDV系統(tǒng)可以計(jì)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(jì)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(jì)的要求，設(shè)計(jì)師知道約束狀態(tài)是什么，以如何改善設(shè)計(jì)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(jì)師選擇額外的定位或使得修改定位計(jì)劃更有效。的總體戰(zhàn)略定位計(jì)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(jì)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(jì)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(yùn)動學(xué)分析。 IEEE J機(jī)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(yùn)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(jì)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(jì)劃的運(yùn)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 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將109一端Φ25.5±0.02×28裝入彎板，用壓板壓緊定位，車另一端面保證對稱度 車Φ25至Φ25.2±0.02長29.9±0.02倒鈍 普通車床CA6140 小彎板 YW1 45° 游標(biāo)卡尺 3min 4 車另一端面將Φ25.2±0.02×29.9裝入壓板孔內(nèi)用壓板壓緊，車Φ25至Φ25.2±0.02×29.9保軸頸形位公差的要求 普通車床CA6140 小彎板 YW1 45° 游標(biāo)卡尺 3min 5 松開壓板調(diào)頭，將另一端裝入Φ25.2孔內(nèi)壓緊，車Φ25至Φ25.2±0.02×29.9保108的要求 松開壓板車另外一端至尺寸Φ25.2±0.02長29.9±0.02 普通車床CA6140 小彎板 YW1 45° 游標(biāo)卡尺 3min 6 鉆車M8絲孔， Φ23×60°深4，倒角60° 普通車床CA6140 四爪夾盤 鉆頭 游標(biāo)卡尺、千分尺 5min 7 鉆4×Φ6孔,鉆4×Φ8深26孔，倒角60° 臺鉆 鉆模 鉆頭 卡尺 9min 8 熱處理，淬火Φ25四個軸頸上，硬度保證HRC58-63 1000件/30min 9 以雙向60°為基準(zhǔn)磨削Φ25×30長至尺寸要求，保證四軸頸圓柱度要求 1431外圓模 砂輪 千分尺、游標(biāo)卡尺 12min 10 按圖紙要求檢查 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) I 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 題 目：十字軸機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè) 計(jì) 班 級： 機(jī)械工程及自動化 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) II 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、設(shè)計(jì)題目 十 字 軸 機(jī) 械 加 工 工 藝 規(guī) 程 及 工 藝 裝 備 設(shè) 計(jì) 二、原始資料 (1) 被 加 工 零 件 的 零 件 圖 1 張 (2) 生 產(chǎn) 類 型 :大 批 生 產(chǎn) 三、上交材料 (1) 被 加 工 工 件 的 零 件 圖 1 張 (2) 工 件 的 毛 坯 圖 1 張 (3) 機(jī) 械 加 工 工 藝 過 程 卡 片 1 張 (4) 與 所 設(shè) 計(jì) 夾 具 對 應(yīng) 那 道 工 序 的 工 序 卡 片 1 張 (5) 夾 具 裝 配 圖 1 張 (6) 夾 具 體 圖 1 張 (7) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 (6000～ 8000 字 ) 1 份 說 明 書 主 要 包 括 以 下 內(nèi) 容 （ 章 節(jié) ） ① 目 錄 ② 摘 要 （ 中 外 文 對 照 的 ， 各 占 一 頁 ） ③ 零 件 工 藝 性 分 析 ④ 機(jī) 械 加 工 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計(jì) ⑤ 指 定 工 序 的 專 用 機(jī) 床 夾 具 設(shè) 計(jì) ⑥ 方 案 綜 合 評 價 與 結(jié) 論 ⑦ 體 會 與 展 望 ⑧ 參 考 文 獻(xiàn) 列 出 參 考 文 獻(xiàn) (包 括 書 、 期 刊 、 報(bào) 告 等 ， 10 條 以 上 ) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 一 律 用 A4 紙 、 縱 向 打 印 . 四、進(jìn)度安排(參考) (1) 熟 悉 零 件 ,畫 零 件 圖 2 天 (2) 選 擇 工 藝 方 案 ,確 定 工 藝 路 線 ,填 寫 工 藝 過 程 綜 合 卡 片 5 天 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) III (3) 工 藝 裝 備 設(shè) 計(jì) (畫 夾 具 裝 配 圖 及 夾 具 體 圖 ) 9 天 (4) 編 寫 說 明 書 3 天 (5) 準(zhǔn) 備 及 答 辯 2 天 五、指導(dǎo)教師評語 成 績： 指導(dǎo)教師 日 期 成績評定 采 用 五 級 分 制 ， 即 優(yōu) 秀 、 良 好 、 中 等 、 及 格 和 不 及 格 。 優(yōu) 秀 ： 設(shè) 計(jì) 方 案 合 理 并 新 穎 ， 設(shè) 計(jì) 說 明 書 及 設(shè) 計(jì) 圖 紙 規(guī) 范 、 內(nèi) 容 豐 富 。 在 設(shè) 計(jì) 過 程 中 勤 奮 好 學(xué) 、 有 創(chuàng) 新 思 想 ； 良 好 ： 設(shè) 計(jì) 方 案 合 理 ， 設(shè) 計(jì) 說 明 書 及 設(shè) 計(jì) 圖 紙 比 較 規(guī) 范 、 內(nèi) 容 比 較 豐 富 。 在 設(shè) 計(jì) 過 程 中 勤 奮 好 學(xué) 、 有 創(chuàng) 新 思 想 ； 中 等 ： 設(shè) 計(jì) 方 案 一 般 ， 設(shè) 計(jì) 說 明 書 及 設(shè) 計(jì) 圖 紙 欠 規(guī) 范 、 內(nèi) 容 一 般 。 在 設(shè) 計(jì) 過 程 中 比 較 勤 奮 、 創(chuàng) 新 思 想 不 明 顯 ； 及 格 ： 設(shè) 計(jì) 方 案 不 完 善 ， 存 在 一 些 小 錯 誤 ， 說 明 書 及 設(shè) 計(jì) 圖 紙 欠 規(guī) 范 、 內(nèi) 容 一 般 。 在 設(shè) 計(jì) 過 程 中 勤 奮 精 神 不 夠 ： 不 及 格 ： 設(shè) 計(jì) 方 案 有 嚴(yán) 重 錯 誤 ， 設(shè) 計(jì) 說 明 書 及 設(shè) 計(jì) 圖 紙 不 規(guī) 范 、 內(nèi) 容 淺 薄 。 在 設(shè) 計(jì) 過 程 中 勤 奮 好 學(xué) 精 神 不 夠 。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) IV 摘 要 這 次 設(shè) 計(jì) 的 是 十 字 軸 機(jī) 械 加 工 工 藝 規(guī) 程 及 工 藝 裝 備 設(shè) 計(jì) ， 包 括 零 件 圖 、 毛 坯 圖 、 裝 配 圖 各 一 張 ， 機(jī) 械 加 工 工 藝 過 程 卡 片 和 與 工 序 卡 片 各 一 張 。 首 先 我 們 要 熟 悉 零 件 和 了 解 其 作 用 ， 它 位 于 車 床 變 速 機(jī) 構(gòu) 中 ， 主 要 起 換 檔 作 用 。 然 后 ， 根 據(jù) 零 件 的 性 質(zhì) 和 零 件 圖 上 各 端 面 的 粗 糙 度 確 定 毛 坯 的 尺 寸 和 械 加 工 余 量 。 最 后 擬 定 撥 差 的 工 藝 路 線 圖 ， 制 定 該 工 件 的 夾 緊 方 案 ， 畫 出 夾 具 裝 配 圖 。 就 我 個 人 而 言 ， 我 希 望 能 通 過 這 次 課 程 設(shè) 計(jì) ， 了 解 并 認(rèn) 識 一 般 機(jī) 器 零 件 的 生 產(chǎn) 工 藝 過 程 ， 鞏 固 和 加 深 已 學(xué) 過 的 技 術(shù) 基 礎(chǔ) 課 和 專 業(yè) 課 的 知 識 ， 理 論 聯(lián) 系 實(shí) 際 ， 從 中 鍛 煉 自 己 分 析 問 題 、 解 決 問 題 的 能 力 ， 為 今 后 的 工 作 打 下 一 個 良 好 的 基 礎(chǔ) ， 并 且 為 后 續(xù) 課 程 的 學(xué) 習(xí) 打 好 基 礎(chǔ) 。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) V Abstract This time I design the lathes of the shift forks CA6140(831005), including that the part pursuing , the blank pursues , assembling pursues , the machine work procedure card the working procedure card every sheet .We should know the part very well and know its effect first , it is worked in the organization which is used for change the speed in a lathe, and the mainly role of the part is alter the speed. Then, we design the dimension of the blank and instrument process a margin of the part according to part character and the harshness of each face .Finally, I design the handicrafts route picture of the shift forks, work out the fastening motion scheme being workpiece's turn , draw up clamp assembling picture. As far as my individual be concerned, I want to knowing the general productive technology of machine part , consolidating and deepening the knowledge of basic course and specialized course what I have already learned , integrates theory with practice, and improve the ability to solve problems, what’s more , striking the basis for the future work and the following course’s studying . 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) VI 目 錄 一 、 零 件 的 工 藝 分 析 ............................................................1 二 .機(jī) 械 加 工 工 藝 設(shè) 計(jì) ..........................................................2 1、 確 定 生 產(chǎn) 類 型 .................................2 2、 確 定 毛 坯 .....................................2 2.1、 確 定 毛 坯 種 類 ： ..........................2 2.2、 確 定 鍛 件 加 工 余 量 及 形 狀 ： ................2 三 、 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計(jì) ...............................................................4 3.1 選 擇 定 位 基 準(zhǔn) ： ..............................4 3.2 制 定 工 藝 路 線 : ...............................4 3.3 表 面 加 工 方 法 的 確 定 ..........................5 3.4 加 工 階 段 的 劃 分 ..............................5 3.5 工 序 順 序 的 安 排 ..............................5 3.6 確 定 工 藝 路 線 ................................6 四 .機(jī) 械 加 工 余 量 、 工 序 尺 寸 及 公 差 的 確 定 ..........................7 4.1 鉆 鉸 Φ 8 絲 孔 的 工 序 尺 寸 ......................7 4.1.1.鉆 Φ 5 絲 孔 ， 以 φ 25 軸 線 為 基 準(zhǔn) 。 ........7 4.2.2 鉆 孔 工 步 ...............................7 4.3 時 間 定 額 的 計(jì) 算 ： ............................7 4.4 其 它 時 間 計(jì) 算 ................................8 五 、 夾 具 設(shè) 計(jì) ......................................................................9 5.1 夾 具 選 擇 ....................................9 5.1.1 問 題 的 提 出 .............................9 5.1.2 夾 具 設(shè) 計(jì) ..............................10 5.2、 定 位 誤 差 分 析 ..............................10 5.3、 夾 具 設(shè) 計(jì) 及 操 作 的 簡 要 說 明 ..................11 六 .參 考 文 獻(xiàn) ......................................................................12 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) VII 十字軸機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì): 序言 機(jī) 械 制 造 工 藝 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 是 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(jìn) 行 的 .這 是 我 們 在 進(jìn) 行 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 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(shí) 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 。 就 我 個 人 而 言 ， 我 希 望 能 通 過 這 次 課 程 設(shè) 計(jì) ， 了 解 并 認(rèn) 識 一 般 機(jī) 器 零 件 的 生 產(chǎn) 工 藝 過 程 ， 鞏 固 和 加 深 已 學(xué) 過 的 技 術(shù) 基 礎(chǔ) 課 和 專 業(yè) 課 的 知 識 ， 理 論 聯(lián) 系 實(shí) 際 ， 對 自 己 未 來 將 從 事 的 工 作 進(jìn) 行 一 次 適 應(yīng) 性 訓(xùn) 練 ， 從 中 鍛 煉 自 己 分 析 問 題 、 解 決 問 題 的 能 力 ， 為 今 后 的 工 作 打 下 一 個 良 好 的 基 礎(chǔ) ， 并 且 為 后 續(xù) 課 程 的 學(xué) 習(xí) 大 好 基 礎(chǔ) 。 由 于 能 力 所 限 ， 設(shè) 計(jì) 尚 有 許 多 不 足 之 處 ， 懇 請 各 位 老 師 給 予 指 導(dǎo) 。 一、零件的工藝分析 零 件 的 材 料 為 20GrMoTi， 需 要 模 鍛 ， 模 鍛 性 能 優(yōu) 良 ， 工 藝 較 復(fù) 雜 ， 但 尺 寸 精 確 ， 加 工 余 量 少 ， 為 此 以 下 是 十 字 軸 需 要 加 工 的 表 面 以 及 加 工 表 面 之 間 的 位 置 要 求 ： 1、 四 處 Φ 25 外 圓 及 四 個 Φ 8、 Φ 4 的 內(nèi) 孔 、 2、 右 端 面 Φ 50×60°內(nèi) 孔 及 M8 絲 孔 。 3、 Φ 25 外 圓 的 同 軸 度 為 0.007， 位 置 度 為 Φ 0.02， 兩 端 的 對 稱 度 均 為 0.05. 由 上 面 分 析 可 知 ， 可 以 先 上 四 爪 卡 盤 粗 車 ， 然 后 上 彎 板 采 用 專 用 夾 具 壓 緊 、 找 正 進(jìn) 行 加 工 ， 并 且 保 證 形 位 公 差 精 度 要 求 。 并 且 此 零 件 沒 有 復(fù) 雜 的 加 工 曲 面 ， 所 以 根 據(jù) 上 述 技 術(shù) 要 求 采 用 常 規(guī) 的 加 工 工 藝 均 可 保 證 。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) VIII 二.機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì) 1、確定生產(chǎn)類型 已 知 此 十 字 軸 零 件 的 生 產(chǎn) 綱 領(lǐng) 為 5000 件 /年 ， 零 件 的 質(zhì) 量 是 083Kg/個 ， 查 《 機(jī) 械 制 造 工 藝 設(shè) 計(jì) 簡 明 手 冊 》 第 2 頁 表 1.1-2， 可 確 定 該 撥 叉 生 產(chǎn) 類 型 為 中 批 生 產(chǎn) ， 所 以 初 步 確 定 工 藝 安 排 為 ： 加 工 過 程 劃 分 階 段 ； 工 序 適 當(dāng) 集 中 ； 加 工 設(shè) 備 以 通 用 設(shè) 備 為 主 ， 大 量 采 用 專 用 工 裝 。 2、確定毛坯 2.1、確定毛坯種類： 零 件 結(jié) 構(gòu) 又 比 較 簡 單 ， 生 產(chǎn) 類 型 為 中 批 生 產(chǎn) ， 故 選 擇 鍛 模 鍛 造 毛 坯 。 查 《 機(jī) 械 制 造 工 藝 設(shè) 計(jì) 簡 明 手 冊 》 第 41 頁 表 2.2-5,選 用 鑄 鍛 件 尺 寸 公 差 等 級 為 CT-10。 2.2、確定鍛件加工余量及形狀： 查 《 機(jī) 械 制 造 工 藝 設(shè) 計(jì) 簡 明 手 冊 》 第 41 頁 表 2.2-5， 選 用 加 工 余 量 為 MA-H 級 ， 并 查 表 2.2-4 確 定 各 個 加 工 面 的 鍛 件 機(jī) 械 加 工 余 量 ， 如 下 表 所 示 ： 簡 圖 加工 面代 號 基 本 尺 寸 加工 余量 等級 加工 余量 說 明 a 25 H 2 雙側(cè)加工 b 25 H 雙側(cè)加工 c 25 H 5 雙側(cè)加工 d 25 H 5 雙側(cè)加工 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) IX 三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1 選擇定位基準(zhǔn)： 1 粗 基 準(zhǔn) 的 選 擇 ： 作 為 粗 基 準(zhǔn) 的 表 面 應(yīng) 平 整 ， 沒 有 飛 邊 、 毛 刺 或 其 他 表 面 缺 欠 。 該 工 件 選 擇 φ 25 外 圓 面 和 左 端 面 作 為 粗 基 準(zhǔn) 。 采 用 左 端 面 作 粗 基 準(zhǔn) 加 工 右 端 面 ， 可 以 為 后 續(xù) 工 序 準(zhǔn) 備 好 精 基 準(zhǔn) 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) X 2 精 基 準(zhǔn) 的 選 擇 ： 考 慮 要 保 證 零 件 的 加 工 精 度 和 裝 夾 準(zhǔn) 確 方 便 ， 依 據(jù) “基 準(zhǔn) 重 合 ”原 則 和 “基 準(zhǔn) 統(tǒng) 一 ”原 則 ， 以 粗 加 工 后 φ 25 的 軸 線 為 主 要 的 定 位 精 基 準(zhǔn) ， 采 用 小 彎 板 為 輔 助 的 定 位 精 基 準(zhǔn) 。 3.2 制定工藝路線: 生 產(chǎn) 過 程 是 指 將 原 材 料 轉(zhuǎn) 變 為 成 品 的 全 過 程 。 它 包 括 原 材 料 的 準(zhǔn) 備 、 運(yùn) 輸 和 保 存 ， 生 產(chǎn) 的 準(zhǔn) 備 ， 毛 坯 的 制 造 ， 毛 坯 經(jīng) 過 加 工 、 熱 處 理 而 成 為 零 件 ， 零 件 、 部 件 經(jīng) 裝 配 成 為 產(chǎn) 品 ， 機(jī) 械 的 質(zhì) 量 檢 查 及 其 運(yùn) 行 試 驗(yàn) 、 調(diào) 試 ， 機(jī) 械 的 油 漆 與 包 裝 等 。 工 藝 過 程 是 指 在 生 產(chǎn) 過 程 中 ， 通 過 改 變 生 產(chǎn) 對 象 的 形 狀 、 相 互 位 置 和 性 質(zhì) 等 ， 使 其 成 為 成 品 或 半 成 品 的 過 程 。 機(jī) 械 產(chǎn) 品 的 工 藝 過 程 又 可 分 為 鑄 造 、 鍛 造 、 沖 壓 、 焊 接 、 機(jī) 械 加 工 、 熱 處 理 、 裝 配 、 涂 裝 等 工 藝 過 程 。 其 中 與 原 材 料 變 為 成 品 直 接 有 關(guān) 的 過 程 ， 稱 為 直 接 生 產(chǎn) 過 程 ， 是 生 產(chǎn) 過 程 的 主 要 部 分 。 而 與 原 材 料 變 為 產(chǎn) 品 間 接 有 關(guān) 的 過 程 ， 如 生 產(chǎn) 準(zhǔn) 備 、 運(yùn) 輸 、 保 管 、 機(jī) 床 與 工 藝 裝 備 的 維 修 等 ， 稱 為 輔 助 生 由 于 零 件 加 工 表 面 的 多 樣 性 、 生 產(chǎn) 設(shè) 備 和 加 工 手 段 的 加 工 范 圍 的 局 限 性 、 零 件 精 度 要 求 及 產(chǎn) 量 的 不 同 ， 通 常 零 件 的 加 工 過 程 是 由 若 干 個 順 次 排 列 的 工 序 組 成 的 。 工 序 是 加 工 過 程 的 基 本 組 成 單 元 。 每 一 個 工 序 又 可 分 為 一 個 或 若 干 個 安 裝 、 工 位 、 工 步 或 走 刀 。 毛 坯 依 次 通 過 這 些 工 序 而 變 成 零 件 。 1. 工 序 工 序 是 一 個 或 一 組 工 人 ， 在 相 同 的 工 作 地 對 同 一 個 或 同 時 對 幾 個 工 件 連 續(xù) 完 成 的 那 一 部 分 工 藝 過 程 。 工 序 是 組 成 工 藝 過 程 的 基 本 單 元 ， 也 是 生 產(chǎn) 計(jì) 劃 、 成 本 核 算 的 基 本 單 元 。 一 個 零 件 的 加 工 過 程 需 要 包 括 哪 些 工 序 ， 由 被 加 工 零 件 的 復(fù) 雜 程 度 、 加 工 精 度 要 求 及 其 產(chǎn) 量 等 因 素 決 定 3.3 表面加工方法的確定 根 據(jù) 零 件 的 幾 何 形 狀 、 尺 寸 精 度 及 位 置 精 度 等 技 術(shù) 要 求 ， 以 及 加 工 方 法 所 能 達(dá) 到 的 經(jīng) 濟(jì) 精 度 ， 在 生 產(chǎn) 綱 領(lǐng) 已 確 定 的 情 況 下 ,可 以 考 慮 采 用 萬 能 性 機(jī) 床 配 以 專 用 工 卡 具 ,并 盡 量 使 工 序 集 中 來 提 高 生 產(chǎn) 率 。 除 此 之 外 ， 還 應(yīng) 當(dāng) 考 慮 經(jīng) 濟(jì) 效 果 ， 以 便 使 生 產(chǎn) 成 本 盡 量 下 降 。 查 《 機(jī) 械 制 造 課 程 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) XI 設(shè) 計(jì) 指 導(dǎo) 書 》 10 頁 表 1-6、 1-7、 1-8， 選 擇 零 件 的 加 工 方 法 及 工 藝 路 線 方 案 如 下 ： 十字軸零件加工方案 加工項(xiàng)目 尺寸公差等級 粗糙度 加工方案 備注 Φ25 外圓 IT8 6.3 粗車-半精車 表 1-6 左右端面 IT10 12.5 粗 車 表 1-6 Φ25 外圓 IT8 6.3 粗車-半精車 表 1-8 上下端面 IT10 12.5 粗 車 表 1-7 Φ 23、孔 IT9 3.2 鉆---鉸 表 1-7、 內(nèi)螺紋 M8 IT6 3.2 攻螺紋 表 1-10 Φ 4 孔 IT12 12.5 鉆 表 1-7 Φ8 孔 IT12 12.5 鉆 表 1-7 3.4 加工階段的劃分 在 粗 加 工 階 段 。 首 先 將 精 基 準(zhǔn) 準(zhǔn) 備 好 ， 使 后 續(xù) 工 序 都 可 以 采 用 精 基 準(zhǔn) 定 位 加 工 ， 保 證 其 他 加 工 表 面 的 精 度 要 求 ； 首 先 φ 25 圓 面 作 為 粗 基 準(zhǔn) 粗 車 右 端 面 及 φ 25， 然 后 以 此 圓 軸 線 及 端 面 為 精 基 準(zhǔn) 加 工 其 他 面 和 孔 。 在 采 用 小 彎 板 加 工 另 一 部 分 ， 以 保 證 其 形 位 公 差 之 要 求 。 選 用 工 序 集 中 原 則 安 排 十 字 軸 的 加 工 工 序 。 該 零 件 的 生 產(chǎn) 類 型 為 大 批 生 產(chǎn) ， 可 以 采 用 萬 能 型 機(jī) 床 配 以 專 用 工 、 夾 具 ， 以 提 高 生 產(chǎn) 率 ； 而 且 運(yùn) 用 工 序 集 中 原 則 使 工 件 的 裝 夾 次 數(shù) 少 ， 不 但 可 以 縮 短 輔 助 時 間 ， 而 且 由 于 與 一 次 裝 夾 中 加 工 了 許 多 表 面 ， 有 利 于 保 證 各 種 加 工 表 面 之 間 的 相 對 位 置 精 度 要 求 。 3.5 工序順序的安排 機(jī) 械 加 工 工 序 （ 1） 遵 循 “先 基 準(zhǔn) 后 其 他 ”原 則 ， 首 先 加 工 基 準(zhǔn) ——φ 25 外 圓 軸 線 及 端 面 。 （ 2） 遵 循 “先 粗 后 精 ”原 則 ， 先 安 排 粗 加 工 工 序 ， 后 安 排 精 加 工 工 序 。 （ 3） 遵 循 “先 主 后 次 ”原 則 ， 先 加 工 主 要 表 面 （ 4） 遵 循 “先 面 后 孔 ”原 則 ， 先 加 工 外 圓 面 、 端 面 ， 再 加 工 孔 ， 確 定 工 藝 路 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) XII 3.6 確定工藝路線 工序號 工序名稱 機(jī)床裝備 刀具 量具 1 粗-半精車 φ25 兩處 車床 車刀 游標(biāo)卡尺 2 粗車左右端面 車床 車刀 游標(biāo)卡尺 3 粗-半精車 φ25 兩處 車床 車刀 游標(biāo)卡尺 4 粗車上下端面 車床 車刀 游標(biāo)卡尺 5 鉆鉸 φ8 絲孔φ23×60°內(nèi)孔， 車床 鉆頭鉸刀 塞規(guī).卡尺 6 攻螺紋 M8 車床 絲錐 塞規(guī).卡尺 7 鉆 φ4、φ8 孔 鉆床 鉆頭錐度鉸刀 游標(biāo)卡尺 8 中檢 游標(biāo)卡尺 10 熱處理 淬火機(jī)等 12 終檢 塞規(guī)、百分表、 卡尺等 加 工 設(shè) 備 和 工 藝 設(shè) 備 1 機(jī) 床 的 選 擇 ： 采 用 CA6140 普 通 車 床 、 鉆 床 。 磨 床 2 選 擇 夾 具 ： 該 零 件 的 生 產(chǎn) 綱 領(lǐng) 為 大 批 生 產(chǎn) ， 所 以 采 用 專 用 夾 具 。 3 選 擇 量 具 ： 采 用 塞 規(guī) .雙 用 游 標(biāo) 卡 尺 。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) XIII 四.機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定 4.1 鉆鉸 φ8 絲孔 的工序尺寸 由 表 2-28 課 查 得 ， 精 鉸 余 量 Z=0.2mm， 加 工 等 級 為 IT8， 公 差 為 0.015 鉆 孔 余 量 為 Z 鉆 =4.8mm， 加 工 等 級 為 IT12， 公 差 為 0.15。 鉆鉸 φ8 孔加工工序的加工余量 項(xiàng)目 內(nèi)容 精度等級 工序尺寸 粗糙度 工序余量 公差 鉆 IT12 Φ7.8 12.5 4.8 0.15 Φ8 絲孔 鉸 IT8 Φ8 3.2 0.2 0.015 主軸轉(zhuǎn)速的確定 4.1.1.鉆 Φ5 絲孔，以 φ25 軸線為基準(zhǔn)。 刀 具 ： 鉆 頭 直 徑 為 7.8mm 的 高 速 鋼 鉆 頭 ， 絲 錐 直 徑 為 8mm 。 機(jī) 床 ： CA6140 4.2.2 鉆孔工步 ⑴ 背 刀 吃 量 а p 的 選 擇 粗 加 工 時 根 據(jù) 加 工 余 量 和 工 藝 系 統(tǒng) 剛 度 確 定 а p=7.8mm。 ⑵ 進(jìn) 給 量 的 確 定 由 表 5-22， 選 取 該 工 步 得 進(jìn) 量 f=0.1mm/r。 ⑶ 切 削 速 度 的 計(jì) 算 由 表 5-31， 按 工 件 材 料 為 鑄 鐵 的 條 件 選 取 ， 切 削 速 度 v=20m/min 選 取 。 由 公 式 n=1000v/ d 可 求 得 該 工 序 鉆 頭 鉆 速? n=1326r/min,參 照 表 4-9 所 列 CA6140 得 主 軸 轉(zhuǎn) 速 ， 取 轉(zhuǎn) 速 n=1360r/min。 再 將 此 轉(zhuǎn) 速 代 入 公 式 v=n d/1000=20.5m/min。 4.3 時間定額的計(jì)算： 工 序 6： 鉆 Φ 8 絲 孔 鉆 孔 工 步 根 據(jù) 表 5-51， 鉆 孔 的 基 本 時 間 可 由 公 式 求12t=/()/Lfnlfn?? 得 。 , ;f=0.1mm/r;n=1360r/min。0;cot/2(1).4rlmlDk????2l 則 該 工 步 的 基 本 時 間 t=(22+2.4+2)/0.1mm/r x 1360r/min=10.8s 攻 絲 孔 工 步 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) XIV 根 據(jù) 表 5-41， 鉸 孔 基 本 時 間 可 由 公 式 t=L*i/fn=(LP+l1)*i/fn, LP=(D-d)/2*tankr, kr=15°， l1=1mm， f=1mm/r， n=195r/min 則 該 工 步 的 基 本 時 間 t=20s。 輔 助 時 間 的 計(jì) 算 tf 輔 助 時 間 tf 基 本 時 間 t 之 間 的 關(guān) 系 為 tf=（ 0.15-0.2） t 鉆 孔 輔 助 時 間 tf=0.2×10.8=2.2s 鉸 孔 輔 助 時 間 tf=0.2×20=4s 4.4 其它時間計(jì)算 除 了 作 業(yè) 時 間 以 外 ， 每 道 工 序 的 單 件 時 間 還 包 括 布 置 工 作 時 間 、 休 息 與 生 理 需 要 時 間 和 準(zhǔn) 備 與 終 結(jié) 時 間 。 由 于 該 設(shè) 計(jì) 的 生 產(chǎn) 類 型 為 大 批 量 生 產(chǎn) ， 分 攤 到 每 個 工 件 上 的 準(zhǔn) 備 與 終 結(jié) 時 間 甚 微 ， 可 忽 略 不 計(jì) 。 布 置 工 作 地 時 間 tb 是 作 業(yè) 時 間 的 2%-7%， 休 息 與 生 理 時 間 tx 是 作 業(yè) 時 間 的 2%-4%， 本 設(shè) 計(jì) 均 取 3%， 則 工 序 的 其 他 時 間 （ tb +tx） 可 按 關(guān) 系 式 （ 3%+3%） ×（ tf+t） 計(jì) 算 。 工 序 6 的 其 他 時 間 ： tb +tx=6%×（ 10.8s+20s+4s） =2s 單 件 計(jì) 算 時 間 td=2s+10.8s+20s+4s=36.8s 。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) XV 五、夾具設(shè)計(jì) 為 了 提 高 勞 動 生 產(chǎn) 率 ， 保 證 加 工 質(zhì) 量 ， 降 低 勞 動 強(qiáng) 度 ， 需 要 設(shè) 計(jì) 專 用 夾 具 。 并 設(shè) 計(jì) 工 序 7——鉆 φ 6 通 孔 的 夾 具 。 本 夾 具 將 用 于 Z525 立 式 鉆 床 ， 刀 具 為 高 速 鋼 麻 花 鉆 。 5.1 夾具選擇 夾 具 是 一 種 能 夠 使 工 件 按 一 定 的 技 術(shù) 要 求 準(zhǔn) 確 定 位 和 牢 固 夾 緊 的 工 藝 裝 備 ， 它 廣 泛 地 運(yùn) 用 于 機(jī) 械 加 工 ， 檢 測 和 裝 配 等 整 個 工 藝 過 程 中 。 在 現(xiàn) 代 化 的 機(jī) 械 和 儀 器 的 制 造 業(yè) 中 ， 提 高 加 工 精 度 和 生 產(chǎn) 率 ， 降 低 制 造 成 本 ， 一 直 都 是 生 產(chǎn) 廠 家 所 追 求 的 目 標(biāo) 。 正 確 地 設(shè) 計(jì) 并 合 理 的 使 用 夾 具 ， 是 保 證 加 工 質(zhì) 量 和 提 高 生 產(chǎn) 率 ， 從 而 降 低 生 產(chǎn) 成 本 的 重 要 技 術(shù) 環(huán) 節(jié) 之 一 。 同 時 也 擴(kuò) 大 各 種 機(jī) 床 使 用 范 圍 必 不 可 少 重 要 手 段 。 5.1.1 問題的提出 本 夾 具 主 要 用 來 鉆 6 孔 ， 該 孔 為 通 孔 ， 沒 有 技 術(shù) 要 求 ， 在 本 工 序 加 工 時 還 應(yīng) 考 慮 如 何 提 高 勞 動 生 產(chǎn) 率 ， 降 低 勞 動 強(qiáng) 度 ， 而 其 位 置 尺 寸 為 自 由 公 差 ， 精 度 不 是 主 要 問 題 。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) XVI 5.1.2 夾具設(shè)計(jì) 1、 定 位 基 準(zhǔn) 選 擇 由 零 件 圖 可 知 ， 4×φ 6 孔 ， 沒 有 技 術(shù) 要 求 ， 為 使 定 位 誤 差 為 零 ， 應(yīng) 該 選 擇 軸 線 為 定 位 基 準(zhǔn) 保 證 該 角 度 。 為 了 提 高 加 工 效 率 ， 現(xiàn) 決 定 采 用 手 動 夾 緊 工 件 快 換 裝 置 ， 2、 切 削 力 及 夾 緊 力 計(jì) 算 刀 具 ： 硬 質(zhì) 合 金 麻 花 鉆 ， d=5.8mm。 由 實(shí) 際 加 工 的 經(jīng) 驗(yàn) 可 知 ,鉆 削 時 的 主 要 切 削 力 為 鉆 頭 的 切 削 方 向 , 即 垂 直 于 工 作 臺 ,查 《 切 削 手 冊 》 表 2.3， 切 削 力 計(jì) 算 公 式 為 ： FkfdCF yZf0? 其 中 ： ， ， ， ， d=5.8mm。 ，41.7.0?2.0?f ， 與 加 工 材 料 有 關(guān) ,取 0.94； 與 刀 具 刃 磨 形 狀 有kkhxMF??MkxF 關(guān) ,取 1.33； 與 刀 具 磨 鈍 標(biāo) 準(zhǔn) 有 關(guān) ,取 1.0， 則 ：F N2..08.41752??? 5.2、定位誤差分析 （ 1） 定 位 元 件 尺 寸 及 公 差 的 確 定 。 夾 具 的 主 要 定 位 元 件 為 六 個 定 位 銷 ， 這 六 個 定 位 銷 的 尺 寸 與 公 差 規(guī) 定 為 與 本 零 件 在 工 作 時 與 其 相 匹 配 軸 的 尺 寸 與 公 差 相 同 ， 。 此 外 ， 這 六 定 位 銷 共 同 保 證 加 工 孔 ， （ 2） 計(jì) 算 鉆 套 中 心 線 與 工 作 臺 的 垂 直 度 誤 差 。 鉆 套 外 徑 36 與 襯 套 孔 25 的 最 大 間 隙 為 ：06.)1.(05.max???? ： 則 鉆 套 中 心 與 工 作 臺 平 面 的 垂 直 度 誤 差 為 ： 0.026- 0.005=0.021。 （ 3） 計(jì) 算 定 位 銷 軸 與 工 作 臺 的 平 行 度 誤 差 。 定 位 銷 軸 與 夾 具 體 孔 的 最 大 間 隙 為 ：034...max???? 夾 具 體 孔 的 長 度 為 14mm， 則 上 述 間 隙 引 起 的 最 大 平 行 度 誤 差 為 ： 0.034/14， 即 0.24/100。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) XVII 5.3、夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 如 前 所 述 ， 在 設(shè) 計(jì) 夾 具 時 ， 應(yīng) 該 考 慮 提 高 勞 動 生 產(chǎn) 率 。 為 此 ， 設(shè) 計(jì) 采 用 了 快 換 裝 置 。 拆 卸 時 ， 松 開 夾 緊 螺 母 1~2 扣 ， 拔 下 開 口 墊 圈 ， 實(shí) 現(xiàn) 工 件 的 快 換 。 攻 螺 紋 時 ， 松 開 壓 緊 螺 母 即 可 替 換 可 換 鉆 套 ， 進(jìn) 行 攻 螺 紋 加 工 。 十 字 軸 零 件 圖 : 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) XVIII 六.參考文獻(xiàn) 1、 趙 家 奇 ,機(jī) 械 制 造 工 藝 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 指 導(dǎo) 書 (2 版 ),機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ,2006 年 . 2、 曾 志 新 ,呂 明 主 編 ,機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ) ,:武 漢 理 工 大 學(xué) 出 版 社 , 2001 年 . 3、 李 益 明 主 編 ,機(jī) 械 制 造 工 藝 設(shè) 計(jì) 簡 明 手 冊 ,機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 , 1993 年 . 4、 肖 詩 綱 主 編 ,切 削 用 量 手 冊 ,機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ,1993 年 . 5、 金 屬 切 削 機(jī) 床 夾 具 設(shè) 計(jì) 手 冊 .上 海 柴 油 機(jī) 廠 工 藝 設(shè) 備 研 究 所 編 ,機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 1987 年 .