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哈爾濱理工大學(xué) 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱(chēng)及型號(hào) 零件名稱(chēng) 零件圖號(hào) 工序名稱(chēng) 工序號(hào) 第 頁(yè) 杠桿 粗精銑 II 共 頁(yè) 車(chē)間 工段 材料名稱(chēng) 材料牌號(hào) 力學(xué)性能 HT200 同時(shí)加工 件數(shù) 每料件數(shù) 技術(shù)等級(jí) 單件時(shí)間 （min） 準(zhǔn)備—終結(jié) 時(shí)間（min） 中批 0.09 設(shè)備名稱(chēng) 設(shè)備編號(hào) 夾具名稱(chēng) 夾具編號(hào) 工作液 臥式銑床 X5021 組合夾具 更 改 內(nèi) 容 工 步 號(hào) 工 步 內(nèi) 容 計(jì)算數(shù)據(jù)（mm） 走 刀 次 數(shù) 切 削 用 量 工時(shí)定額（min） 刀具、量具 及輔助工具 直 徑 或 長(zhǎng) 度 進(jìn) 給 長(zhǎng) 度 單 邊 余 量 背吃 刀量 （mm） 進(jìn)給量 （mm/r） 或 （mm/min） 切削速度 （r/min） 或雙行程數(shù) （mm/min） 切削 速度 (m/min) 基 本 時(shí) 間 輔 助 時(shí) 間 工 作 地 服 務(wù) 時(shí) 間 工 步 號(hào) 名 稱(chēng) 規(guī) 格 編 號(hào) 數(shù) 量 1 粗銑 18 2 1 20 30 0.1 180000 180 0.07 II 2 精銑 16 1 0 10 30 0.1 300000 300 0.02 II 編 制 武偉 抄寫(xiě) 武偉 校對(duì) 武偉 審核 史紅 批準(zhǔn) 哈爾濱理工大學(xué) 機(jī)械加工 工藝過(guò)程 卡片 產(chǎn)品名稱(chēng) 及型號(hào) CA6140車(chē)床 零件名稱(chēng) 杠桿 零件圖號(hào) 1 材料 名稱(chēng) 灰鑄鐵 毛坯 種類(lèi) 零件重量 （kg） 毛重 第 頁(yè) 牌號(hào) HT200 尺寸 凈重 共 頁(yè) 性能 每料件數(shù) 中批 每臺(tái)件數(shù) 每批件數(shù) 工序號(hào) 工序內(nèi)容 加工車(chē)間 設(shè)備名稱(chēng)及編號(hào) 工藝裝備名稱(chēng)及編號(hào) 技術(shù)等級(jí) 時(shí)間定額（min） 夾具 刀具 量具 單件 準(zhǔn)備—終結(jié) 工序Ⅰ 工序Ⅱ 工序Ⅲ 工序Ⅳ 工序Ⅴ 工序Ⅵ 工序Ⅶ 工序Ⅷ 工序Ⅸ 工序X 工序XI 序XII 鑄造 時(shí)效處理 涂底漆 粗銑精銑φ40上下端面和寬度為30的平臺(tái)面 粗精銑15凸臺(tái)面 鉆Φ25（H9）孔 擴(kuò)鉆Φ25（H9）孔 鉸φ25(H9)孔 鉆Φ10（H7）孔 粗鉸Φ10（H7）孔 精鉸Φ10（H7）孔 鉆2×Φ8（H7）孔 粗鉸φ8（H7）孔 精鉸φ8（H7）孔 檢查、入庫(kù) 銑削 銑削 鉆床 鉆床 鉆床 質(zhì)檢 立式銑床X5201 臥式銑床X5201 立式鉆床Z535 立式鉆床Z535 立式鉆床Z535 立式銑床Z518 立式銑床Z518 立式銑床Z518 立式銑床Z518 立式銑床Z518 立式銑床Z518 專(zhuān)用夾具 組合夾具 專(zhuān)用夾具 專(zhuān)用夾具 專(zhuān)用夾具 專(zhuān)用夾具 專(zhuān)用夾具 專(zhuān)用夾具 專(zhuān)用夾具 專(zhuān)用夾具 專(zhuān)用夾具 削平型銑刀D=2 削平型銑刀D=2 莫氏錐柄麻花鉆D=23 錐柄擴(kuò)孔鉆D=24.7 錐柄機(jī)用鉸刀 D=25 直柄麻花鉆 D=9.8 直柄機(jī)用鉸刀 D=9.98 精鉸刀D=10 直柄麻花鉆D=7.8 直 D=8 柄 機(jī)用鉸刀 游標(biāo)卡尺和卡板 游標(biāo)卡尺 游標(biāo)卡尺 卡規(guī) 卡規(guī) 卡規(guī) 專(zhuān)用量具 專(zhuān)用量具 卡規(guī) 專(zhuān)用量具 專(zhuān)用量具 6．99 0.09 0.28 0.45 0.7 1 0.8 0．9 0.54 0．2 5.7s 更改 內(nèi)容 編制 抄寫(xiě) 校對(duì) 審核 批準(zhǔn) 一、零件分析 （一）零件的作用 題目給出的零件是杠桿。它的主要的作用是用來(lái)支承、固定的。要求零件的配合是符合要求。 (二)零件的工藝分析 杠桿的Φ25+0.052mm孔的軸線和兩個(gè)端面有著垂直度的要求?，F(xiàn)分述如下： 本夾具用于在臥式銑床上，加工杠桿的15上下端面。工件以Φ25H9孔及其Ra3.2端面和水平面底為定位基準(zhǔn)。在長(zhǎng)銷(xiāo)大平面、支承釘和可調(diào)V形擋塊上實(shí)現(xiàn)完全定位。要加工的主要工序包括：粗精銑寬度為Φ40mm的上下平臺(tái)、鉆Φ10(H7)孔、鉆2×Ф8+0.015的小孔 、粗精銑15端面的上下表面。加工要求有：Φ40mm的平臺(tái)的表面粗糙度各為Ra6.3um（上平臺(tái)）、Ra3.2（下平臺(tái)）、Φ10(H7)孔為Ra1.6um、Φ25（H9）孔為Ra3.2um、15端面的上下表面粗糙度如圖和Φ8（H7）孔表面粗糙度都為Ra1.6um。2×Φ8（H7）孔有平行度分別為0.1um（A）、0.15um(A)。Φ10(H7)孔的平行度為0.1um（A）。杠桿有過(guò)渡圓角為R5，則其他的過(guò)渡圓角則為R3。其中主要的加工表面是15端面的上下表面。 二、工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) (一)、確定毛坯的制造形式。 零件的材料HT200?？紤]到零件在工作中處于潤(rùn)滑狀態(tài)，采用潤(rùn)滑效果較好的鑄鐵。由于年產(chǎn)量為中批生產(chǎn)水平，而且零件的輪廓尺寸不大，鑄造表面質(zhì)量的要求高，故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的，適合中批生產(chǎn)的金屬模鑄造。又由于零件的對(duì)稱(chēng)特性，故采取兩件鑄造在一起的方法，便于鑄造和加工工藝過(guò)程，而且還可以提高生產(chǎn)率。 查參考文獻(xiàn)（機(jī)械加工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)）得： 各加工表面表面總余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級(jí) 加工余量數(shù)/mm 說(shuō)明 Ф40mm的上下平臺(tái) 54 G 4 加工上下底面 寬度30mm的平臺(tái) 25 H 3 加工上表面 15mm端面的上下面 15 H 3 加工端面上下面 Φ10H7孔 10 H 3 加工內(nèi)孔 Φ8H7孔 8 H 3 加工內(nèi)孔 Φ25H9孔 25 G 4 加工內(nèi)孔 又由參考文獻(xiàn)得出： 主要毛坯尺寸及公差 主要尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT 2×Φ8（H7）之間的中心距離 168 — 168 4 Φ10（H7）孔尺寸 10 2.0 7 3 Φ25（H9）孔尺寸 25 3.0 21 4 Φ8（H7）孔尺寸 8 2.0 5 3 15端面的上下表面尺寸 15 — 18 — Ф40mm的上下平臺(tái) 寬度30mm的平臺(tái) 54 25 — — 58 28 — — (二)、基面的選擇 （1）粗基準(zhǔn)的選擇。對(duì)于本零件而言，按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，選擇本零件的加工表面就是寬度為Ф40mm的肩面表面作為加工的粗基準(zhǔn)，可用壓板對(duì)肩臺(tái)進(jìn)行加緊，利用一組V形塊支承Φ40mm的外輪廓作主要定位，以消除z、z、y、y四個(gè)自由度。再以一面定位消除x、x兩個(gè)自由度，達(dá)到完全定位,就可加工Φ25（H7）的孔。 （2）精基準(zhǔn)的選擇。主要考慮到基準(zhǔn)重合的問(wèn)題，和便于裝夾，采用Φ25(H7)的孔作為精基準(zhǔn)。 （三）、工件表面加工方法的選擇 本零件的加工表面有：粗精銑Φ40mm的上下平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái)面、鉆Φ10(H7)孔、鉆2×Ф8+0.015的小孔 、粗精銑Φ30凸臺(tái)的平臺(tái)。材料為HT200，加工方法選擇如下： 1、 Φ40mm圓柱的上平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái)面：公差等級(jí)為IT8～I(xiàn)T10,表面粗糙度為Ra6.3，采用粗銑→精銑的加工方法，并倒R3圓角。 2、 Φ40mm圓柱的下平臺(tái)：公差等級(jí)為IT8～I(xiàn)T10,表面粗糙度為Ra3.2，采用采用粗銑→精銑的加工方法，并倒R3圓角。 3、 15mm的上下表面：公差等級(jí)為IT13，表面粗糙度為Ra6.3，采用粗銑→精銑的加工方法。 4、 鉆Φ10(H7)內(nèi)孔：公差等級(jí)為IT7～I(xiàn)T8，表面粗糙度為Ra1.6，平行度為0.1μm（A），采用鉆孔→粗鉸→精鉸的加工方法。 5、 鉆Φ25（H9）內(nèi)孔：公差等級(jí)為IT6～I(xiàn)T8，表面粗糙度為Ra3.2，采用鉆孔→擴(kuò)孔鉆鉆孔→精鉸的加工方法，并倒1×45°內(nèi)角。 6、 鉆Φ8（H7）內(nèi)孔：公差等級(jí)為IT6～I(xiàn)T8,表面粗糙度為Ra1.6，采用鉆孔→粗鉸→精鉸的加工方法。 (四)、確定工藝路線 1、工藝路線方案一： 鑄造 時(shí)效 涂底漆 工序Ⅰ：粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái) 工序Ⅱ：粗精銑15mm的上下表面 工序Ⅲ：鉆孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф23mm。 工序Ⅳ：擴(kuò)孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達(dá)到Ф24.8mm。 工序Ⅴ：鉸孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф25(H9)。 工序Ⅵ ：鉆Φ10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.8mm。 工序Ⅶ：粗鉸Φ10(H7)內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.96mm。 工序Ⅷ：精鉸Φ10（H7）內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ10（H7）mm。 工序Ⅸ：鉆、粗、精鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達(dá)到Φ8（H7）。 工序Ⅹ：檢驗(yàn)入庫(kù)。 2、工藝路線方案二： 鑄造 時(shí)效 涂底漆 工序Ⅰ：粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái)。 工序Ⅱ：粗精銑寬度為Φ30mm的凸臺(tái)表面 工序Ⅲ：鉆孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф23mm。 工序Ⅳ：鉆2×Ф8(H7)的小孔使尺寸。 工序Ⅴ：擴(kuò)孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達(dá)到Ф24.8mm。 工序Ⅵ：鉸孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф25(H9)。 工序Ⅶ ：鉆Φ10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.8mm。 工序Ⅷ：粗鉸Φ10(H7)內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.96mm。 工序Ⅸ：精鉸Φ10（H7）內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ10（H7）mm。 工序Ⅹ：粗鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達(dá)到7.96mm。 工序Ⅺ：精鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達(dá)到Φ8（H7）。 工序Ⅻ：檢驗(yàn)入庫(kù)。 （五）：工藝方案的比較和分析： 上述兩種工藝方案的特點(diǎn)是：方案一是根據(jù)寬度為40mm的上下肩面作為粗基準(zhǔn)，Ф25（H7）孔作為精基準(zhǔn)，所以就要加工Ф25孔時(shí)期尺寸達(dá)到要求的尺寸，那樣就保證了2×Ф8小孔的圓跳動(dòng)誤差精度等。而方案二則先粗加工孔Ф25，而不進(jìn)一步加工就鉆Ф8（H7），那樣就很難保證2×Ф8的圓度跳動(dòng)誤差精度。所以決定選擇方案一作為加工工藝路線比較合理。 （六）：選擇加工設(shè)備及刀、量、夾具 由于生產(chǎn)類(lèi)型為中批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以采用通用機(jī)床為主，輔以少量專(zhuān)用機(jī)床。其生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床加專(zhuān)用夾具為主，輔以少量專(zhuān)用機(jī)床的流水生產(chǎn)線。工件在各級(jí)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完后。 粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái)?？紤]到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問(wèn)題，采用立銑，選擇X5012立式銑床（參考文獻(xiàn)：機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，主編：李益民，機(jī)械工業(yè)出版社出版社），刀具選D=2mm的削平型立銑刀（參考文獻(xiàn)：機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，主編：李益民，機(jī)械工業(yè)出版社出版）、專(zhuān)用夾具、專(zhuān)用量具和游標(biāo)卡尺。 粗精銑15mm的上下表面。采用X5021臥式銑床，刀具選D=2mm的削平型銑刀，專(zhuān)用夾具、專(zhuān)用量檢具和游標(biāo)卡尺。 鉆孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф23mm。采用Z535型鉆床，刀具選莫氏錐柄麻花鉆（莫氏錐柄2號(hào)刀）D=23mm，專(zhuān)用鉆夾具，專(zhuān)用檢具。 擴(kuò)孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達(dá)到Ф24.8mm。采用立式Z535型鉆床，刀具選D=24.7mm的錐柄擴(kuò)孔鉆（莫氏錐度3號(hào)刀），專(zhuān)用鉆夾具和專(zhuān)用檢具。 鉸孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф25(H9)。采用立式Z535型鉆床，刀具選D=25mm的錐柄機(jī)用鉸刀，并倒1×45°的倒角鉆用鉸夾具和專(zhuān)用檢量具。 鉆Φ10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ9.8mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=9.8mm的直柄麻花鉆，專(zhuān)用的鉆夾具和量檢具。 粗鉸Φ10(H7)內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ9.96mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=10mm的直柄機(jī)用鉸刀，專(zhuān)用夾具和專(zhuān)用量檢具。 精鉸Φ10（H7）內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ10（H7）mm。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具D=10mm的精鉸刀，使用專(zhuān)用夾具和量檢具。 鉆2×Ф8(H7)的小孔使尺寸達(dá)到7.8mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=7.8mm的直柄麻花鉆，專(zhuān)用鉆夾具和專(zhuān)用檢量具。 粗鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達(dá)到Φ7.96mm。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具為D=8mm直柄機(jī)用鉸刀，使用專(zhuān)用夾具和專(zhuān)用量檢具。 精鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達(dá)到Φ8（H7）。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具為D=8mm的直柄機(jī)用鉸刀，使用專(zhuān)用的夾具和專(zhuān)用的量檢具。 （參考資料和文獻(xiàn)均來(lái)自：機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，主編：李益民，機(jī)械工業(yè)出版社出版） （七）：加工工序設(shè)計(jì) 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，工序設(shè)計(jì)只設(shè)計(jì)老師所給出工序的計(jì)算。下面是對(duì)Φ8（H7）內(nèi)孔的加工設(shè)計(jì)。 各工步余量和工序尺寸及公差 （mm） 加工表面 加工方法 余量 公差等級(jí) 工序尺寸 15的上下表面 粗銑 1 — 16 15的上下表面 精銑 0 — 15 1、 粗銑15端面使尺寸達(dá)到16。 2、 精銑15端面使尺寸達(dá)到15。 這兩部工序全都采用X5021機(jī)床來(lái)進(jìn)行加工的，故： （1）參考文獻(xiàn)：機(jī)械設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)，并參考X5021機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)，f=0.1mm,v=200m/min,L=30mm n=1000v/(2L)=3333r/min 按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=3000r/min，則實(shí)際切削速度為v≈180m/min. 從參考文獻(xiàn)得知： Ff=9.81×42.7×2Lf0.8KF(N)=22600N M=9.81×0.021×2L×2Lf0.8KF(N.m)=667N*m 根據(jù)所得出數(shù)據(jù)，它們均少于機(jī)床的最大扭轉(zhuǎn)力矩和最大進(jìn)給力，故滿足機(jī)床剛度需求。 基本工時(shí)t=2/(0.1×3000)=0.07min （2）參考文獻(xiàn)：機(jī)械設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)，并參考X5021機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)，取精銑f=0.1mm,v=300m/min,n=5000r/min 基本工時(shí)t=1/(0.1×5000)=0.02min 三、夾具的設(shè)計(jì) 本次的夾具為—工序II：粗精銑15mm的上下表面而設(shè)計(jì)的。　本工序所加工的面是位于Φ30凸臺(tái)平面內(nèi)，尺寸不大，工件重量較輕、輪廓尺寸以及生產(chǎn)量不是很大等原因，采用臥式定位、立式銑刀側(cè)銑的方法。 1、 確定設(shè)計(jì)方案 這道工序所加工的面在Φ30凸臺(tái)平面內(nèi)。 根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其定位方案有： 工件以Φ25＋0.052mm 孔及端面Ra3.2和水平面底、V形擋塊分別在長(zhǎng)銷(xiāo)小平面、可調(diào)支承釘和可調(diào)螺釘上實(shí)現(xiàn)完全定位。銑15端面時(shí)，為防止工件加工時(shí)旋轉(zhuǎn)，采用了可調(diào)支承釘。 2 、選擇定位元件 （1）選擇長(zhǎng)銷(xiāo)大平面，作為以φ 25H9孔及其端面的定位元件。 （2）選擇可調(diào)支承釘和可調(diào)V形塊，防止在加工孔時(shí)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，限制工件六個(gè)自由度。 3、計(jì)算夾緊力 參考文獻(xiàn)（機(jī)械加工工藝手冊(cè)），因夾具的的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力F夾與切削力F之間的關(guān)系為： F夾=KF，式中的K為安全系數(shù)。由參考文獻(xiàn)得，當(dāng)夾緊力與切削力方向相反時(shí)，取K=3。 由前面的計(jì)算可知F=22600N。所以，F(xiàn)夾=KF=67800N. 4、定位誤差計(jì)算 （1）加工φ8H7時(shí)孔距尺寸 84± 0.2mm的定位誤差計(jì)算，由于基準(zhǔn)重合，故 ：0.015+0.2=0.215mm，0.015-0.2=-0.185mm，上下偏差為：0.215-（-0.185）=0.4mm，符合尺寸要求。 而基準(zhǔn)位移誤差為定位孔 (φ25H9 )與定位銷(xiāo)的最大間隙，故：定位銷(xiāo)取直徑為φ25H9，盡量減少位移誤差。故：25-25=0，上偏差：0.052-0.052=0mm，下偏差：0-0=0mm。其基準(zhǔn)也符合設(shè)計(jì)要求。由此可知此定位方案能滿足尺寸 84± 0.2mm的定位要求。 （2）加工表面距基準(zhǔn)面為58+0.74mm,則定位誤差為0.74mm. 　　此方案能滿足定位要求。 四、設(shè)計(jì)心得 兩個(gè)星期的機(jī)械設(shè)計(jì)到今天已經(jīng)劃上句號(hào)，經(jīng)過(guò)著兩個(gè)星期的努力，不僅順利完成了課程設(shè)計(jì)這個(gè)任務(wù)，而且從中一方面鞏固了之前的理論學(xué)習(xí)，另一方面也發(fā)現(xiàn)了自 己在學(xué)習(xí)工程中存在的薄弱環(huán)節(jié)。經(jīng)過(guò)老師的知道，和自己的認(rèn)真學(xué)習(xí)，自己把一些沒(méi)有掌握好的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)一步加深理解，把在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，作為今后學(xué)習(xí)過(guò)程中努力的方向。課程設(shè)計(jì)，是一個(gè)系統(tǒng)性、知識(shí)點(diǎn)廣泛的學(xué)習(xí)過(guò)程。通過(guò)這樣一個(gè)系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)和結(jié)合，使自己把學(xué)過(guò)的知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，運(yùn)用在各個(gè)方面上去。同時(shí)，廣泛地運(yùn)用設(shè)計(jì)手冊(cè)，學(xué)會(huì)了在實(shí)際中運(yùn)用工具書(shū)，和獨(dú)立完成每一步查找工作；在整個(gè)零件的加工過(guò)程是和其他同學(xué)分工完成，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要和同學(xué)一起討論分析，在夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中也想同學(xué)征求了意見(jiàn)，是設(shè)計(jì)更加符合實(shí)際要求。 五、參考文獻(xiàn) 1、《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)及習(xí)題》 2、《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 3、《機(jī)床夾具圖冊(cè)》 4、《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 5、《機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》 目錄 1、 零件分析................................... ... 2、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì).................................. 3、 夾具設(shè)計(jì)....................................... 四、設(shè)計(jì)心得....................................... 五、參考文獻(xiàn)....................................... 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目：銑杠桿的端面夾具設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師：史 紅 設(shè) 計(jì) 者：賈 利 班 級(jí)：機(jī)械05-4班25號(hào) 哈爾濱理工大學(xué) 二○○八年九月二十五日 一、零件分析 （一）零件的作用 題目給出的零件是杠桿。它的主要的作用是用來(lái)支承、固定的。要求零件的配合是符合要求。 (二)零件的工藝分析 杠桿的Φ25+0.052mm孔的軸線和兩個(gè)端面有著垂直度的要求?，F(xiàn)分述如下： 本夾具用于在臥式銑床上，加工杠桿的15上下端面。工件以Φ25H9孔及其Ra3.2端面和水平面底為定位基準(zhǔn)。在長(zhǎng)銷(xiāo)大平面、支承釘和可調(diào)V形擋塊上實(shí)現(xiàn)完全定位。要加工的主要工序包括：粗精銑寬度為Φ40mm的上下平臺(tái)、鉆Φ10(H7)孔、鉆2×Ф8+0.015的小孔 、粗精銑15端面的上下表面。加工要求有：Φ40mm的平臺(tái)的表面粗糙度各為Ra6.3um（上平臺(tái)）、Ra3.2（下平臺(tái)）、Φ10(H7)孔為Ra1.6um、Φ25（H9）孔為Ra3.2um、15端面的上下表面粗糙度如圖和Φ8（H7）孔表面粗糙度都為Ra1.6um。2×Φ8（H7）孔有平行度分別為0.1um（A）、0.15um(A)。Φ10(H7)孔的平行度為0.1um（A）。杠桿有過(guò)渡圓角為R5，則其他的過(guò)渡圓角則為R3。其中主要的加工表面是15端面的上下表面。 二、工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) (一)、確定毛坯的制造形式。 零件的材料HT200。考慮到零件在工作中處于潤(rùn)滑狀態(tài)，采用潤(rùn)滑效果較好的鑄鐵。由于年產(chǎn)量為中批生產(chǎn)水平，而且零件的輪廓尺寸不大，鑄造表面質(zhì)量的要求高，故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的，適合中批生產(chǎn)的金屬模鑄造。又由于零件的對(duì)稱(chēng)特性，故采取兩件鑄造在一起的方法，便于鑄造和加工工藝過(guò)程，而且還可以提高生產(chǎn)率。 查參考文獻(xiàn)（機(jī)械加工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)）得： 各加工表面表面總余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級(jí) 加工余量數(shù)/mm 說(shuō)明 Ф40mm的上下平臺(tái) 54 G 4 加工上下底面 寬度30mm的平臺(tái) 25 H 3 加工上表面 15mm端面的上下面 15 H 3 加工端面上下面 Φ10H7孔 10 H 3 加工內(nèi)孔 Φ8H7孔 8 H 3 加工內(nèi)孔 Φ25H9孔 25 G 4 加工內(nèi)孔 又由參考文獻(xiàn)得出： 主要毛坯尺寸及公差 主要尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT 2×Φ8（H7）之間的中心距離 168 — 168 4 Φ10（H7）孔尺寸 10 2.0 7 3 Φ25（H9）孔尺寸 25 3.0 21 4 Φ8（H7）孔尺寸 8 2.0 5 3 15端面的上下表面尺寸 15 — 18 — Ф40mm的上下平臺(tái) 寬度30mm的平臺(tái) 54 25 — — 58 28 — — (二)、基面的選擇 （1）粗基準(zhǔn)的選擇。對(duì)于本零件而言，按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，選擇本零件的加工表面就是寬度為Ф40mm的肩面表面作為加工的粗基準(zhǔn)，可用壓板對(duì)肩臺(tái)進(jìn)行加緊，利用一組V形塊支承Φ40mm的外輪廓作主要定位，以消除z、z、y、y四個(gè)自由度。再以一面定位消除x、x兩個(gè)自由度，達(dá)到完全定位,就可加工Φ25（H7）的孔。 （2）精基準(zhǔn)的選擇。主要考慮到基準(zhǔn)重合的問(wèn)題，和便于裝夾，采用Φ25(H7)的孔作為精基準(zhǔn)。 （三）、工件表面加工方法的選擇 本零件的加工表面有：粗精銑Φ40mm的上下平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái)面、鉆Φ10(H7)孔、鉆2×Ф8+0.015的小孔 、粗精銑Φ30凸臺(tái)的平臺(tái)。材料為HT200，加工方法選擇如下： 1、 Φ40mm圓柱的上平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái)面：公差等級(jí)為IT8～I(xiàn)T10,表面粗糙度為Ra6.3，采用粗銑→精銑的加工方法，并倒R3圓角。 2、 Φ40mm圓柱的下平臺(tái)：公差等級(jí)為IT8～I(xiàn)T10,表面粗糙度為Ra3.2，采用采用粗銑→精銑的加工方法，并倒R3圓角。 3、 15mm的上下表面：公差等級(jí)為IT13，表面粗糙度為Ra6.3，采用粗銑→精銑的加工方法。 4、 鉆Φ10(H7)內(nèi)孔：公差等級(jí)為IT7～I(xiàn)T8，表面粗糙度為Ra1.6，平行度為0.1μm（A），采用鉆孔→粗鉸→精鉸的加工方法。 5、 鉆Φ25（H9）內(nèi)孔：公差等級(jí)為IT6～I(xiàn)T8，表面粗糙度為Ra3.2，采用鉆孔→擴(kuò)孔鉆鉆孔→精鉸的加工方法，并倒1×45°內(nèi)角。 6、 鉆Φ8（H7）內(nèi)孔：公差等級(jí)為IT6～I(xiàn)T8,表面粗糙度為Ra1.6，采用鉆孔→粗鉸→精鉸的加工方法。 (四)、確定工藝路線 1、工藝路線方案一： 鑄造 時(shí)效 涂底漆 工序Ⅰ：粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái) 工序Ⅱ：粗精銑15mm的上下表面 工序Ⅲ：鉆孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф23mm。 工序Ⅳ：擴(kuò)孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達(dá)到Ф24.8mm。 工序Ⅴ：鉸孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф25(H9)。 工序Ⅵ ：鉆Φ10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.8mm。 工序Ⅶ：粗鉸Φ10(H7)內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.96mm。 工序Ⅷ：精鉸Φ10（H7）內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ10（H7）mm。 工序Ⅸ：鉆、粗、精鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達(dá)到Φ8（H7）。 工序Ⅹ：檢驗(yàn)入庫(kù)。 2、工藝路線方案二： 鑄造 時(shí)效 涂底漆 工序Ⅰ：粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái)。 工序Ⅱ：粗精銑寬度為Φ30mm的凸臺(tái)表面 工序Ⅲ：鉆孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф23mm。 工序Ⅳ：鉆2×Ф8(H7)的小孔使尺寸。 工序Ⅴ：擴(kuò)孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達(dá)到Ф24.8mm。 工序Ⅵ：鉸孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф25(H9)。 工序Ⅶ ：鉆Φ10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.8mm。 工序Ⅷ：粗鉸Φ10(H7)內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.96mm。 工序Ⅸ：精鉸Φ10（H7）內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ10（H7）mm。 工序Ⅹ：粗鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達(dá)到7.96mm。 工序Ⅺ：精鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達(dá)到Φ8（H7）。 工序Ⅻ：檢驗(yàn)入庫(kù)。 （五）：工藝方案的比較和分析： 上述兩種工藝方案的特點(diǎn)是：方案一是根據(jù)寬度為40mm的上下肩面作為粗基準(zhǔn)，Ф25（H7）孔作為精基準(zhǔn)，所以就要加工Ф25孔時(shí)期尺寸達(dá)到要求的尺寸，那樣就保證了2×Ф8小孔的圓跳動(dòng)誤差精度等。而方案二則先粗加工孔Ф25，而不進(jìn)一步加工就鉆Ф8（H7），那樣就很難保證2×Ф8的圓度跳動(dòng)誤差精度。所以決定選擇方案一作為加工工藝路線比較合理。 （六）：選擇加工設(shè)備及刀、量、夾具 由于生產(chǎn)類(lèi)型為中批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以采用通用機(jī)床為主，輔以少量專(zhuān)用機(jī)床。其生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床加專(zhuān)用夾具為主，輔以少量專(zhuān)用機(jī)床的流水生產(chǎn)線。工件在各級(jí)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完后。 粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái)。考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問(wèn)題，采用立銑，選擇X5012立式銑床（參考文獻(xiàn)：機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，主編：李益民，機(jī)械工業(yè)出版社出版社），刀具選D=2mm的削平型立銑刀（參考文獻(xiàn)：機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，主編：李益民，機(jī)械工業(yè)出版社出版）、專(zhuān)用夾具、專(zhuān)用量具和游標(biāo)卡尺。 粗精銑15mm的上下表面。采用X5021臥式銑床，刀具選D=2mm的削平型銑刀，專(zhuān)用夾具、專(zhuān)用量檢具和游標(biāo)卡尺。 鉆孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф23mm。采用Z535型鉆床，刀具選莫氏錐柄麻花鉆（莫氏錐柄2號(hào)刀）D=23mm，專(zhuān)用鉆夾具，專(zhuān)用檢具。 擴(kuò)孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達(dá)到Ф24.8mm。采用立式Z535型鉆床，刀具選D=24.7mm的錐柄擴(kuò)孔鉆（莫氏錐度3號(hào)刀），專(zhuān)用鉆夾具和專(zhuān)用檢具。 鉸孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф25(H9)。采用立式Z535型鉆床，刀具選D=25mm的錐柄機(jī)用鉸刀，并倒1×45°的倒角鉆用鉸夾具和專(zhuān)用檢量具。 鉆Φ10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ9.8mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=9.8mm的直柄麻花鉆，專(zhuān)用的鉆夾具和量檢具。 粗鉸Φ10(H7)內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ9.96mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=10mm的直柄機(jī)用鉸刀，專(zhuān)用夾具和專(zhuān)用量檢具。 精鉸Φ10（H7）內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ10（H7）mm。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具D=10mm的精鉸刀，使用專(zhuān)用夾具和量檢具。 鉆2×Ф8(H7)的小孔使尺寸達(dá)到7.8mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=7.8mm的直柄麻花鉆，專(zhuān)用鉆夾具和專(zhuān)用檢量具。 粗鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達(dá)到Φ7.96mm。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具為D=8mm直柄機(jī)用鉸刀，使用專(zhuān)用夾具和專(zhuān)用量檢具。 精鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達(dá)到Φ8（H7）。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具為D=8mm的直柄機(jī)用鉸刀，使用專(zhuān)用的夾具和專(zhuān)用的量檢具。 （參考資料和文獻(xiàn)均來(lái)自：機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，主編：李益民，機(jī)械工業(yè)出版社出版） （七）：加工工序設(shè)計(jì) 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，工序設(shè)計(jì)只設(shè)計(jì)老師所給出工序的計(jì)算。下面是對(duì)Φ8（H7）內(nèi)孔的加工設(shè)計(jì)。 各工步余量和工序尺寸及公差 （mm） 加工表面 加工方法 余量 公差等級(jí) 工序尺寸 15的上下表面 粗銑 1 — 16 15的上下表面 精銑 0 — 15 1、 粗銑15端面使尺寸達(dá)到16。 2、 精銑15端面使尺寸達(dá)到15。 這兩部工序全都采用X5021機(jī)床來(lái)進(jìn)行加工的，故： （1）參考文獻(xiàn)：機(jī)械設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)，并參考X5021機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)，f=0.1mm,v=200m/min,L=30mm n=1000v/(2L)=3333r/min 按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=3000r/min，則實(shí)際切削速度為v≈180m/min. 從參考文獻(xiàn)得知： Ff=9.81×42.7×2Lf0.8KF(N)=22600N M=9.81×0.021×2L×2Lf0.8KF(N.m)=667N*m 根據(jù)所得出數(shù)據(jù)，它們均少于機(jī)床的最大扭轉(zhuǎn)力矩和最大進(jìn)給力，故滿足機(jī)床剛度需求。 基本工時(shí)t=2/(0.1×3000)=0.07min （2）參考文獻(xiàn)：機(jī)械設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)，并參考X5021機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)，取精銑f=0.1mm,v=300m/min,n=5000r/min 基本工時(shí)t=1/(0.1×5000)=0.02min 三、夾具的設(shè)計(jì) 本次的夾具為—工序II：粗精銑15mm的上下表面而設(shè)計(jì)的?！”竟ば蛩庸さ拿媸俏挥讦?0凸臺(tái)平面內(nèi)，尺寸不大，工件重量較輕、輪廓尺寸以及生產(chǎn)量不是很大等原因，采用臥式定位、立式銑刀側(cè)銑的方法。 1、 確定設(shè)計(jì)方案 這道工序所加工的面在Φ30凸臺(tái)平面內(nèi)。 根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其定位方案有： 工件以Φ25＋0.052mm 孔及端面Ra3.2和水平面底、V形擋塊分別在長(zhǎng)銷(xiāo)小平面、可調(diào)支承釘和可調(diào)螺釘上實(shí)現(xiàn)完全定位。銑15端面時(shí)，為防止工件加工時(shí)旋轉(zhuǎn)，采用了可調(diào)支承釘。 2 、選擇定位元件 （1）選擇長(zhǎng)銷(xiāo)大平面，作為以φ 25H9孔及其端面的定位元件。 （2）選擇可調(diào)支承釘和可調(diào)V形塊，防止在加工孔時(shí)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，限制工件六個(gè)自由度。 3、計(jì)算夾緊力 參考文獻(xiàn)（機(jī)械加工工藝手冊(cè)），因夾具的的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力F夾與切削力F之間的關(guān)系為： F夾=KF，式中的K為安全系數(shù)。由參考文獻(xiàn)得，當(dāng)夾緊力與切削力方向相反時(shí)，取K=3。 由前面的計(jì)算可知F=22600N。所以，F(xiàn)夾=KF=67800N. 4、定位誤差計(jì)算 （1）加工φ8H7時(shí)孔距尺寸 84± 0.2mm的定位誤差計(jì)算，由于基準(zhǔn)重合，故 ：0.015+0.2=0.215mm，0.015-0.2=-0.185mm，上下偏差為：0.215-（-0.185）=0.4mm，符合尺寸要求。 而基準(zhǔn)位移誤差為定位孔 (φ25H9 )與定位銷(xiāo)的最大間隙，故：定位銷(xiāo)取直徑為φ25H9，盡量減少位移誤差。故：25-25=0，上偏差：0.052-0.052=0mm，下偏差：0-0=0mm。其基準(zhǔn)也符合設(shè)計(jì)要求。由此可知此定位方案能滿足尺寸 84± 0.2mm的定位要求。 （2）加工表面距基準(zhǔn)面為58+0.74mm,則定位誤差為0.74mm. 　　此方案能滿足定位要求。 四、設(shè)計(jì)心得 兩個(gè)星期的機(jī)械設(shè)計(jì)到今天已經(jīng)劃上句號(hào)，經(jīng)過(guò)著兩個(gè)星期的努力，不僅順利完成了課程設(shè)計(jì)這個(gè)任務(wù)，而且從中一方面鞏固了之前的理論學(xué)習(xí)，另一方面也發(fā)現(xiàn)了自 己在學(xué)習(xí)工程中存在的薄弱環(huán)節(jié)。經(jīng)過(guò)老師的知道，和自己的認(rèn)真學(xué)習(xí)，自己把一些沒(méi)有掌握好的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)一步加深理解，把在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，作為今后學(xué)習(xí)過(guò)程中努力的方向。課程設(shè)計(jì)，是一個(gè)系統(tǒng)性、知識(shí)點(diǎn)廣泛的學(xué)習(xí)過(guò)程。通過(guò)這樣一個(gè)系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)和結(jié)合，使自己把學(xué)過(guò)的知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，運(yùn)用在各個(gè)方面上去。同時(shí)，廣泛地運(yùn)用設(shè)計(jì)手冊(cè)，學(xué)會(huì)了在實(shí)際中運(yùn)用工具書(shū)，和獨(dú)立完成每一步查找工作；在整個(gè)零件的加工過(guò)程是和其他同學(xué)分工完成，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要和同學(xué)一起討論分析，在夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中也想同學(xué)征求了意見(jiàn)，是設(shè)計(jì)更加符合實(shí)際要求。 五、參考文獻(xiàn) 1、《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)及習(xí)題》 2、《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 3、《機(jī)床夾具圖冊(cè)》 4、《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 5、《機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》 目錄 1、 零件分析................................... ... 2、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì).................................. 3、 夾具設(shè)計(jì)....................................... 四、設(shè)計(jì)心得....................................... 五、參考文獻(xiàn)....................................... 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目：銑杠桿的端面夾具設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師：史 紅 設(shè) 計(jì) 者：賈 利 班 級(jí)：機(jī)械05-4班25號(hào) 哈爾濱理工大學(xué) 二○○八年九月二十五日 外文翻譯 譯文題目 一種自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)方法 原稿題目A Clamping Design Approach for Automated Fixture Design 原稿出處 Int J Adv Manuf Technol (2001)18:784–789 一種自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)方法 塞西爾 美國(guó)，拉斯克魯塞斯，新墨西哥州立大學(xué)，，工業(yè)工程系，虛擬企業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室（VEEL） 在這片論文里，描述了一種新的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)方法。對(duì)于一個(gè)給定的工件，這種夾具設(shè)計(jì)方法包含了識(shí)別加緊表面和夾緊位置點(diǎn)。通過(guò)使用一種定位設(shè)計(jì)方法去夾緊和支撐工件，并且當(dāng)機(jī)器正在運(yùn)行的時(shí)候，可以根據(jù)刀具來(lái)正確定位工件。該論文還給出了自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟。幾何推理技術(shù)被用來(lái)確定可行的夾緊面和位置。要識(shí)別所完成工件和定位點(diǎn)就還需要一些輸入量包括CAD模型的技術(shù)要求、特征。 關(guān)鍵詞：夾緊；夾具設(shè)計(jì) 1. 動(dòng)機(jī)和目標(biāo) 夾具設(shè)計(jì)是連接設(shè)計(jì)與制造間的一項(xiàng)重要任務(wù)。自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)（夾具CAD）是下一代制造系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的關(guān)鍵。在這片論文里，討論了一種夾具設(shè)計(jì)的方法，這種方法有利于在目前環(huán)境下夾具設(shè)計(jì)的自動(dòng)化。 夾具設(shè)計(jì)方法的研究已成為國(guó)內(nèi)多家科研工作的重點(diǎn)。作者：周在[1]中對(duì)工件的穩(wěn)定和總需求約束了雙重標(biāo)準(zhǔn)，突出重點(diǎn)的工作。在夾具設(shè)計(jì)中廣泛的運(yùn)用了人工智能（AI）以及專(zhuān)家系統(tǒng)。部分CAD模型幾何信息也被用于夾具設(shè)計(jì)。Bidanda [4]描述了一個(gè)基于規(guī)則的專(zhuān)家系統(tǒng)，以確定回轉(zhuǎn)體零件的定位和夾緊。夾緊機(jī)制同時(shí)用于執(zhí)行定位和夾緊功能。其他研究者（如DeVor等，[5,6]）分析了切削力鉆井機(jī)械和建筑模型及其他金屬切削加工?？涤袨榈仍赱2]中定義了裝配約束建模的模塊化與夾具元件之間的空間關(guān)系。一些研究人員采用模塊化夾具設(shè)計(jì)原則，用以生成[2,7-11]，另一些夾具設(shè)計(jì)工作者已經(jīng)報(bào)告了[1,3,9,12-23]?？梢栽赱21,24]中找到夾具設(shè)計(jì)相關(guān)的大量的審查工作。 在第二節(jié)中，對(duì)夾具設(shè)計(jì)任務(wù)中各種步驟進(jìn)行了概述。在第3節(jié)和第四節(jié)中描述了工件的加工過(guò)程，要夾緊工件表面，否則將面臨工件的全面自動(dòng)測(cè)定。第5節(jié)討論了對(duì)工件的夾緊點(diǎn)的測(cè)定。 2. 夾具設(shè)計(jì)的整體方法 在本節(jié)中，描述了整體夾緊的設(shè)計(jì)方法。通常對(duì)較理想的位置的那一部分進(jìn)行夾緊，并減低切削力的影響。夾緊的位置和夾具設(shè)計(jì)中定位的位置是高度相關(guān)的。通常，夾緊和定位可以通過(guò)同樣的方法來(lái)完成。但是，不明白這兩個(gè)是夾具設(shè)計(jì)中不同的方面，可能導(dǎo)致夾具設(shè)計(jì)的失敗。多數(shù)人的在規(guī)劃過(guò)程中首先解決定位問(wèn)題，這樣可以使開(kāi)發(fā)的定位與設(shè)計(jì)的定位相契合。不過(guò)，整體定位及設(shè)計(jì)方法不在本文討論范文內(nèi)。 除了零件的設(shè)計(jì)（為此夾具設(shè)計(jì)有待開(kāi)發(fā)），公差規(guī)格，過(guò)程序列，定位點(diǎn)和設(shè)計(jì)等因素外，還應(yīng)投入CAD模型到夾具設(shè)計(jì)方法中。這樣的夾具可以?shī)A緊并支撐定位器。指導(dǎo)使用的主要內(nèi)容應(yīng)盡量不抵制切割或加工過(guò)程和中所涉及的操作。相反，應(yīng)定位夾具，使切削力在正確的方向，這將有助于保持在一個(gè)特定的部分加工操作安全。通過(guò)引導(dǎo)對(duì)定位器的切割力量，部分（或工件）被固定，固定定位點(diǎn)，因此不能移動(dòng)的定位器。 在這里討論的夾具的設(shè)計(jì)方法必須在整體夾具設(shè)計(jì)方法的范圍內(nèi)。在此之前進(jìn)行定位器/支撐和夾具設(shè)計(jì)的初步階段，涉及到的分析和識(shí)別的功能、相關(guān)的公差和其他規(guī)范是必要的。根據(jù)初步的評(píng)估和測(cè)定，定位/支撐設(shè)計(jì)與夾具設(shè)計(jì)結(jié)果的在此基礎(chǔ)上可以同時(shí)進(jìn)行。本文對(duì)所描述夾具設(shè)計(jì)的方法討論基于定位器/支撐設(shè)計(jì)與先前已經(jīng)確定的假設(shè)（包括適當(dāng)?shù)亩ㄎ缓椭С譁y(cè)定一個(gè)工件的定位，以及識(shí)別和夾具，如V元素的支持面塊，基礎(chǔ)板，定位銷(xiāo)等）。 （1） 夾具設(shè)計(jì)的輸入 輸入包括對(duì)特定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)翼邊模型，公差信息，提取的特征，過(guò)程順序和部分在給定的每一個(gè)設(shè)計(jì)的相關(guān)特性的加工方向，面向的位置和定位裝置，以及加工過(guò)程中的各種工序，須出示每個(gè)相應(yīng)的功能。 （2）夾具設(shè)計(jì)的方法 圖一是自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)主要步驟總結(jié)圖。對(duì)這些步驟概述如下： 第1步：設(shè)置配置清單以及相關(guān)的[進(jìn)程_功能]條目。 第2步：確定方向和夾緊力。輸入必要的加工方向向量mdv1，mdv2……mdvn，面對(duì)nvs的支持力，并確定法向量。如果加工方向向下（對(duì)應(yīng)的方向向量[0，0，-1]），和面的支持向量平行于加工方向，那么，夾緊力方向平行向下加工方向[0，0，-1]。如果必需要側(cè)面夾緊并沒(méi)有可夾緊的地方，那么在其中放置一個(gè)夾具夾緊下調(diào)，然后邊鉗方向計(jì)算如下。讓sv和tv輔助常規(guī)的向量代替次要的和三級(jí)定位孔。然后，使用夾緊機(jī)構(gòu)夾緊一個(gè)方向，例如，av應(yīng)平行于這兩個(gè)法向量，即，正常向量應(yīng)分別與每塊表面的sv和tv向量平行。側(cè)面夾緊面應(yīng)該是一對(duì)分別平行于面sv和tv的平面孔。 第三步：從列表中選出最大有效加工力。這樣能夠有效的平衡各加工力。 第四步：利用計(jì)算出的最高有效加工力，才能確定用來(lái)支撐工件加工的面積的夾具尺寸（例如，一個(gè)帶夾子可以作為一個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)使用）。 第五步：確定給定工件的夾緊面。這一步在第4步中所述過(guò)。 第六步：該夾具的夾緊面的實(shí)際位置自動(dòng)在第5節(jié)中確定?？紤]接下來(lái)的步驟并返回第一步。 3. 判斷夾具尺寸 在這項(xiàng)工作中所用到的夾具都來(lái)自一個(gè)系列。夾具的原理與圖二相同。在這一節(jié)里，描述了一個(gè)自動(dòng)化夾具。鎖模力所需的有關(guān)螺桿的螺紋裝置大小或保存到位鉗。夾緊力平衡加工工件使工件保持恰當(dāng)?shù)奈恢谩Ｗ屾i模力為W和螺桿直徑為D。各種螺絲夾緊力大小，可以按以下方式確定：最初，極限拉伸強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度）和該夾具的材料（供應(yīng)情況而定）可以從數(shù)據(jù)檢索庫(kù)檢索。各種材料有不同的拉伸強(qiáng)度。該夾具材料的選擇，也可直接采用啟發(fā)式規(guī)則進(jìn)行。例如，如果部分材料是低碳鋼，那么鉗材料可低碳鋼或機(jī)器鋼。為了確定設(shè)計(jì)應(yīng)力，抗拉強(qiáng)度值應(yīng)除以安全系數(shù)（如4或5）。根區(qū)的螺絲格A1（如一個(gè)螺絲鉗）可以被確定：[鎖模力/設(shè)計(jì)應(yīng)力]。隨后，螺栓截面全面積可以計(jì)算為等于{格A1 /（65％），}（因?yàn)槁萁z的地方可能會(huì)發(fā)生根切面積約為65％螺栓的總面積） 。螺釘?shù)闹睆紻可以被確定等同于（D2的3.14 / 4）。另一項(xiàng)涉及可用于方程有關(guān)的寬度B，高度H和跨度的鉗L的螺絲直徑為D（B，H和L可以為不同的值計(jì)算D）：d2 =4/3 BH2/L. 4. 判斷夾緊表面 確定夾具經(jīng)常出現(xiàn)的相關(guān)參數(shù)包括了產(chǎn)品的CAD模型，提取的特征信息，特征尺寸，定位面和定位器的選擇?？紤]所有潛在的加緊面，如圖3。最關(guān)鍵的是夾緊表面不應(yīng)重疊或與該面相交，如圖4所示。夾緊面積是與工件表面（或PCF）接觸的是一個(gè)二維輪廓線段組成的（見(jiàn)圖6）。利用線段相交測(cè)試，可以測(cè)定在給定的光子晶體光纖的任何范圍內(nèi)是否可能有接觸面夾緊面重疊。 夾緊面的確定可以如下所示： 第1步：鑒別平行于二級(jí)和三級(jí)定位面（lf1和lf2）是分別到lf1和tcj最遠(yuǎn)的距離的面。如下所示：（一）鑒別面tci,tcj,使面tci和 tcj平行l(wèi)f1和tcj平行l(wèi)f2。（二）在TCF中列出面對(duì)tci的面。（三）通過(guò)檢查所有TCF中面對(duì)tci的面，確定的面對(duì)tci和tcj的面是到lf1和lf2分別最遠(yuǎn)的面，并舍棄所有其他TCF中的面。 第2步：鑒別平行面的位置，除了不相鄰的附加面。最好是選擇一個(gè)不與其他定位面垂直相鄰的面。這一步如下所示： (a) 考慮TCF列表中的tci面，獲得與每個(gè)tci面垂直或相鄰的面然后，在FCF列表中插入每個(gè)fci面。 (b) 檢查每個(gè)FCI面，并執(zhí)行以下測(cè)試：如果FCI是相鄰、垂直于lf1或lf2，然后從列表中舍棄它并插入NTCF列表中。 第3步:確定加緊面都在有效的加緊面上，如下所述夾緊面： 例1:如果沒(méi)有條目在列表NTCF中，就使用TCF中的面并繼續(xù)執(zhí)行步驟4。如果任何面發(fā)現(xiàn)，垂直于第二，第三位置的面孔lf1和lf2，這將要面臨的是下次選擇可行的夾具。在這種情況下，唯一剩下的選擇是重新審視在列表NTCF的面。 例2：如果列表中NTCF條目數(shù)為1時(shí)，可行夾緊面為FCI。與TCI的法向量垂直相鄰的相應(yīng)軸是夾緊軸。 例3：如果在列表NTCF項(xiàng)數(shù)大于1，確定最大的TCI加緊面再進(jìn)行步驟4。 例4：:夾緊力的方向可以是[1，0，0]或[0，1，0]，可以?shī)A緊TCI面的中心位置。 在其他幾何位置可確定使用零件幾何形狀和拓?fù)湫畔?，這在下一節(jié)中描述。 5. 判斷夾緊表面上的夾緊點(diǎn) 確定夾緊面后，必須確定實(shí)際夾緊位置。輸入夾具側(cè)面積，沿著[x，Y，Z]和潛在的夾緊面CF方向。容下使用CF幾何獲得夾具側(cè)面積： 第一步是確定一個(gè)箱體的大小，這是用來(lái)測(cè)試它是否包含在它里面的任何部分。相交測(cè)試也可以在前面介紹的方法使用。如果相交測(cè)試返回一個(gè)負(fù)的結(jié)果，那么有部分箱體與夾具相交，如圖4所示。如果相交測(cè)試返回一個(gè)正的結(jié)果，可以執(zhí)行下列步驟： 1． 劃分成更小的矩形大小條（1 W）夾框輪廓(圖5和圖6)。 2． 執(zhí)行指定與功能配置文件出現(xiàn)在CF面的零件設(shè)計(jì)的相交測(cè)試。 3． 沒(méi)有功能相交的條形區(qū)域，都是可行夾緊區(qū)域。如果有一個(gè)以上的長(zhǎng)方形候選 面，矩形配置文件，向中沿軸夾緊CF面點(diǎn)的是夾緊配置文件（夾點(diǎn)）。 如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)配置文件，夾具寬度可減少一半，夾具數(shù)可以增加兩個(gè)。使用這些修改過(guò)的夾具尺寸，執(zhí)行前面描述的特征相交測(cè)試。如果此測(cè)試也失敗了，那么可以用相鄰的面作為夾緊面用于執(zhí)行端夾緊。這面可以重復(fù)進(jìn)行PCF和功能相交測(cè)試。 : 5.1試驗(yàn)曲線的交點(diǎn) 輸入需要的二維輪廓P1、P2，使用下列方法可以自動(dòng)確定該配置文件的交集。每一個(gè)輸入的資料組成一個(gè)封閉環(huán)。此配置文件測(cè)試的步驟如下： (T1) 考慮P1線段中的L（i，1）和P2線段中的L（2，j）。 (T2) 采用L（i，1）線段和L（2，j）線段的相交段。如果邊緣相交測(cè)試返回一個(gè)正值，那么特征面和潛在面相交。如果它返回一個(gè)負(fù)值，繼續(xù)執(zhí)行步驟3。 （T3）重復(fù)與步驟（T1）相同的部分或者緩慢走過(guò)其余P1中的(Li,1)段直到P2中的 [(L2, j+1) till j =n–1]段。 (T4) 其余部分邊和P1中的L12、L13到L1n段重復(fù)（T1）和（T2）步驟。 如果特征面與夾緊面重復(fù)，線相交測(cè)試將決定該事件。相交的邊可以進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)兩個(gè)面是否相互交叉。輸入所需的邊L12{連接 (x1, y1) 和 (x2, y2)}和L34{連接 (x3, y3) 和(x4, y4)}。 L12型方程的可表示為： F(x,y) =0 (1) L34型方程的可表示為： H(x,y) =0 (2) . 第一步：使用等式（1）計(jì)算R3 =F(x3, y3)，用X和Y取代X3和Y3;計(jì)算R4 =F(x4, y4)，用X和Y取代X4和Y4。 第二步：如果R3和R4都與0不相等，但R3與R4結(jié)果相同（R1與R2在相同的一邊），則邊L12與L34不相交。如果這樣不滿足條件，那么進(jìn)行第三步。 第三步：使用等式（2）計(jì)算R1 =H(x1, y1)。接著，計(jì)算R2 =G(x2, y2)再進(jìn)行第四步。 第四步：如果R1與R2都不等于0，且R1與R2的結(jié)果相同，那么把R1與R2放在相同的一邊并輸入不相交。如果，這個(gè)也不滿足條件，那么進(jìn)行第五步。 第五步：給定相交線段。這樣就完成了測(cè)試?？紤]如圖7所示的一部分樣品。將要生產(chǎn)一個(gè)盲孔。起初，完成定位設(shè)計(jì)。定位器的（或主要定位器）是一個(gè)基盤(pán)（放在F4面）和二級(jí)和三級(jí)定位器面臨F6和F5（對(duì)應(yīng)到定位面lf1和lf2在第4節(jié)中討論）。一個(gè)輔助定位器也被使用，這是一個(gè)V型塊（對(duì)F3和F5面輔助定位），如圖8所示。在前面討論的夾具設(shè)計(jì)方法中所述的步驟的基礎(chǔ)上，候選面孔（這是平行的，并在從lf1和lf2最遙遠(yuǎn)的距離）是面對(duì)F3和F5面。沒(méi)有面孔，這是平行到定位面，但他們不相鄰。在這種情況下使用的優(yōu)先權(quán)規(guī)則（如步驟3第4步討論），剩余的候選面面對(duì)的是F2面。夾具方向向下的V型塊徑向定位器和其他與對(duì)工件夾緊底面提供所需位置。 根據(jù)第五步選擇夾具的位置。如果沒(méi)有功能發(fā)生在面F2上，那么也沒(méi)有必要進(jìn)行相交測(cè)試確定夾具優(yōu)美加緊。夾具位置應(yīng)遠(yuǎn)離V型定位器（這是輔助定位位置）的夾緊面毗鄰輔助定位面（這確保了更好的快速夾緊）。最終位置和夾具的設(shè)計(jì)如圖8所示。 本文討論的方法，毫不遜色于其他夾具設(shè)計(jì)文獻(xiàn)中討論的方法。本文所討論的方法的獨(dú)特性是零件的夾緊面的幾何形狀，拓?fù)浜凸δ馨l(fā)生了被加工為基礎(chǔ)的系統(tǒng)鑒定。其他方法都沒(méi)有利用了定位器的位置，該方法使用定位器在對(duì)持有一級(jí)，二級(jí)和三級(jí)定位器加工的工件。這種方法的另一個(gè)好處是在可行的候選面上確定在面上用夾具面交點(diǎn)測(cè)試（如前所述），并迅速和有效地確定潛在的下游過(guò)程中可能出現(xiàn)問(wèn)題，夾緊和加工的功能檢測(cè)。 6. 總結(jié) 在這篇論文中，對(duì)在一個(gè)夾具設(shè)計(jì)方法的總體框架內(nèi)進(jìn)行了夾具設(shè)計(jì)方面的討論。 設(shè)計(jì)定位器，規(guī)范零件設(shè)計(jì)，和其他相關(guān)被用來(lái)確定夾緊面和夾緊方向。并討論了各種自動(dòng)化步驟。