（通過答辯全套含CAD圖紙）接頭加工工藝及夾具設(shè)計

（通過答辯全套含CAD圖紙）接頭加工工藝及夾具設(shè)計,通過,答辯,全套,cad,圖紙,接頭,加工,工藝,夾具,設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯 系 別： 機電信息系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 外文出處： 機器人和計算機集成制造 21（2005）368-378 附 件： 1. 原文； 2. 譯文 2013年3月 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。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。可以自動識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?？柹璠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 - 在受限 =6 =6 約束 =6 >6 過分約束 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: 在受限:ΔX=WLΔr, (4) 約束:ΔX=(WTLWL)-1WLTΔr, (5) 過分約束: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。 3。算法的開發(fā)和實施 在這里待開發(fā)的算法，將致力于提供信息的不受限運動工件在不足的約束狀態(tài)。假設(shè)有n個定位器之間的關(guān)系的工件的位置/定向誤差和定位誤差可以表示為如下 其中，DX; DY，DZ，AX，AY，AZ沿X，Y，Z軸和X，Y，Z軸的旋轉(zhuǎn)，分別是位移。直接還原鐵 第i個定位器的幾何誤差。 WIJ的定義是正確的廣義逆的定位矩陣WR?WTL eWLWTL 為了找出所有未受限運動的工件，V =dxi ; dyi ; dzi; daxi; dayi; dazi介紹了V DX = 0. 由于 rank（△X）＜6必須存在有非零V滿足式，每個非零的解決方案的V代表一個無約束 運動。每學(xué)期的V代表該運動的一個組成部分。例如，[0; 0; 0; 3; 0; 0] 說繞x軸的旋轉(zhuǎn)不約束裝置 ，[0; 1; 1; 0; 0; 0 ] 工件可以沿著由下式給出的方向向量[0; 1; 1 ] 有可能是無限的解決方案。解空間，然而，可以構(gòu)造6- rank（WL）基本的解決方案，致力于以下分析，找出基本的解決方案。 示出，Wr的行向量之間的依賴關(guān)系：在特殊情況下，例如，所有W1J等于零， V具有一個明顯的解決方案，[1，0，0，0，0，0]，表示沿x軸的位移還沒有限制。這是很容易理解，因為△=0在此情況下，這意味著相應(yīng)的工件的位置誤差是不依賴任何定位錯誤。因此，相關(guān)的動議未約束的定位器。此外，結(jié)合動議不約束，如果是△X的元素之一，可以作為其他元素的線性組合表示。然而，它 可以移動向量定義的x-和y-軸之間的沿對角線 為了找到解決辦法一般情況下，以下策略： 1. 在定位矩陣消除依賴的行（S）。 2。計算6不正確的修改后的定位矩陣的廣義逆 3 4規(guī)范的自由運動空間。 5計算未定的V 6. 基于該算法，一個C ++程序的目的是為了查明受限的狀態(tài)下，不受約束的 運動。 實施例1。在一個表面的磨削操作中，位于一個工件的夾具系統(tǒng)上，如示于圖。 正常矢量和每個定位器的位置如下： 因此，定位矩陣被確定。 在有限的定位方案 這種定位系統(tǒng)提供了根據(jù)有限的定位因為rank（WL）=5＜6，該程序，然后計算 正確的定位矩陣的廣義逆 第一行是公認(rèn)的依賴行，因為這一行的去除不影響矩陣的秩?！捌渌迮攀仟毩⒌男?。發(fā)現(xiàn)根據(jù)獨立的行的線性組合規(guī)定下約束狀態(tài)的程序的步驟5。這種特殊情況下的解決方案是顯而易見的，所有系數(shù)均為零。因此，所述un-約束運動的工件可以被確定為V=[100000]這表明，工件可沿x方向移動?；谶@個結(jié)果，一個額外的定位器應(yīng)該是采用約束沿x軸的工件位移。 實施例2。圖5示出了鉸接3-2-1定位系統(tǒng)。的法線矢量和每個定位器的位置，在這最初的設(shè)計如下： 這種配置的定位矩陣是 610真正的設(shè)計修改 修改定位矩陣變?yōu)? 修改后的定位矩陣是正確的廣義逆 檢查的程序依賴行，每一行是依賴其它五個行。不失概括性的，第一行被視為依賴行。 5×5改進的逆矩陣 根據(jù)第5步中，計算五個未確定的V條件 該矢量表示的位移的組合定義的自由運動，沿[1，0，1.713]方向結(jié)合旋轉(zhuǎn)[0.0432，0.0706，0.04]。要修改這個定位的配置，另一種定位器被添加到限制這種自由運動的工件，假設(shè)定位L1刪除在步驟1中。該程序可以也算自由運動的工件，如果一個定位器以外L1刪除在步驟1中。這提供了多的設(shè)計師的修訂選項。 4.總結(jié) 確定性的位置是一個重要的要求夾具定位方案設(shè)計。分析標(biāo)準(zhǔn)決定性的地位已經(jīng)確立。為了進一步研究非確定性狀態(tài)，提出了一種用于檢查幾何約束的狀態(tài)已經(jīng)研制成功。該算法可以識別欠約束狀態(tài)，并指示不受限運動的工件。它也承認(rèn)過約束的狀態(tài)和不必要的定位器。輸出信息，可以幫助設(shè)計師來分析和改進現(xiàn)有的定位方案。 參考文獻 [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.先進的計算機輔助夾具設(shè)計。波士頓：愛思唯爾;2005年。 江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 接頭 零件名稱 接頭 共 7 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金工 30 銑 42CrMo 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鍛件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X51 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 銑床夾具 乳化液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準(zhǔn)終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 粗銑上端面(包括R30端面及R12.5端面)，留1mm的加工余量 專用夾具YG6硬質(zhì)合金端面銑刀，游標(biāo)卡尺0~125/0.02 200 15 0.2 3.4 1 3.6 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 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 江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 接頭 零件名稱 接頭 共 7 頁 第 2 頁 3 2 1 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金工 40 銑 42CrMo 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鍛件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X51 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 銑床夾具 乳化液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準(zhǔn)終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 翻面，粗銑下端面(包括R30端面及R12.5端面)，留1mm的加工余量 專用夾具YG6硬質(zhì)合金端面銑刀，游標(biāo)卡尺0~125/0.02 200 15 0.2 3.4 1 3.6 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 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 江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 接頭 零件名稱 接頭 共 7 頁 第 3 頁 3 2 1 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金工 50 銑 42CrMo 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鍛件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X51 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 銑床夾具 乳化液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準(zhǔn)終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 精銑上端面(包括R30端面及R12.5端面)，加工到尺寸公差要求 專用夾具YG6硬質(zhì)合金端面銑刀，游標(biāo)卡尺0~125/0.02 540 40 0.2 0.6 1 1.35 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 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 江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 接頭 零件名稱 接頭 共 7 頁 第 4 頁 3 2 1 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金工 60 銑 42CrMo 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鍛件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X51 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 銑床夾具 乳化液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準(zhǔn)終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 翻面，精銑下端面(包括R30端面及R12.5端面)，加工到尺寸公差要求 專用夾具YG6硬質(zhì)合金端面銑刀，游標(biāo)卡尺0~125/0.02 540 40 0.2 0.6 1 1.35 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 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 江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 接頭 零件名稱 接頭 共 7 頁 第 5 頁 3 2 1 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金工 70 鉆擴鉸 42CrMo 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鍛件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 鉆床 Z525 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 鉆床夾具 乳化液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準(zhǔn)終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 鉆，擴，鉸mm孔，并進行孔口倒角 YG6鉆頭，擴孔刀，鉸刀，游標(biāo)卡尺0~125/0.02 960 17 0.17 5 1 0.074 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 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 江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 接頭 零件名稱 接頭 共 7 頁 第 6 頁 3 2 1 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金工 80 鉆鉸 42CrMo 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鍛件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 鉆床 Z525 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 鉆床夾具 乳化液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準(zhǔn)終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 鉆，鉸mm孔 YG6鉆頭，鉸刀，游標(biāo)卡尺0~125/0.02 960 17 0.17 5 1 0.074 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 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 江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 接頭 零件名稱 接頭 共 7 頁 第 7 頁 3 2 1 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金工 90、100 銑 42CrMo 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鍛件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X51 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 銑床夾具 乳化液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準(zhǔn)終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 粗銑槽 專用夾具，的立銑刀，游標(biāo)卡尺0~125/0.02 200 15 0.2 3.4 1 3.6 2 精銑槽至圖紙尺寸 專用夾具，的立銑刀，游標(biāo)卡尺0~125/0.02 540 40 0.2 0.6 1 1.35 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 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 江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 接頭 零件名稱 接頭 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 42CrMo 毛 坯 種 類 鍛件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工 序 號 工 名 序 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 鍛 選擇毛坯，鍛件 鍛 20 時效 正火 鍛 30 銑 粗銑上端面(包括R30端面及R12.5端面)，留1mm的加工余量 金工 X51 專用夾具YG6硬質(zhì)合金端面銑刀，游標(biāo)卡尺0~125/0.02 40 銑 翻面，粗銑下端面(包括R30端面及R12.5端面)，留1mm的加工余量 金工 X51 專用夾具YG6硬質(zhì)合金端面銑刀，游標(biāo)卡尺0~125/0.02 50 銑 精銑上端面(包括R30端面及R12.5端面)，加工到尺寸公差要求 金工 X51 專用夾具YG6硬質(zhì)合金端面銑刀，游標(biāo)卡尺0~125/0.02 60 銑 翻面，精銑下端面(包括R30端面及R12.5端面)，加工到尺寸公差要求 金工 X51 專用夾具YG6硬質(zhì)合金端面銑刀，游標(biāo)卡尺0~125/0.02 70 鉆擴鉸 鉆，擴，鉸mm孔，并進行孔口倒角 金工 Z525 YG6鉆頭，擴孔刀，鉸刀，游標(biāo)卡尺0~125/0.02 80 鉆鉸 鉆，鉸mm孔 金工 Z525 YG6鉆頭，鉸刀，游標(biāo)卡尺0~125/0.02 90 銑 粗銑槽 金工 X51 專用夾具，的立銑刀，游標(biāo)卡尺0~125/0.02 100 銑 精銑槽至圖紙尺寸 金工 X51 專用夾具，的立銑刀，游標(biāo)卡尺0~125/0.02 110 去毛刺 去毛刺 120 檢驗 按圖紙要求檢驗各部尺寸及形位公差 130 入庫 清洗，加工表面涂防銹油，入庫 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 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 江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 接頭加工工藝及夾具設(shè)計 班 級： 專 業(yè)： 教學(xué)學(xué)院： 機電工程學(xué)院 指導(dǎo)老師： 完成時間2014年10月7日至2015年5月23日 畢業(yè)設(shè)計（論文）中文摘要 接頭零件加工工藝及鉆床夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機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。 關(guān)鍵詞 工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差 畢業(yè)設(shè)計（論文）外文摘要 Title： The deflector rod and the fixture design process Abstract： The deflector rod parts processing technology and drilling fixture design is the design of process design, including machining process design and fixture three. In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in. Keywords：process, cutting dosage, clamping, positioning I 目 錄 目 錄 II 1 序 言 4 2 零件的分析 5 2.1零件的形狀 5 2.2零件的工藝分析 5 3 工藝規(guī)程設(shè)計 6 3.1 確定毛坯的制造形式 6 3.2 基面的選擇 6 3.3 制定工藝路線 6 3.3.1 工藝路線方案一 7 3.3.2 工藝路線方案二 7 3.3.3 工藝方案的比較與分析 8 3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 8 3.4.1 機床選用 8 3.4.2 選擇刀具 8 3.4.3 選擇量具 9 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 9 3.6確定切削用量及基本工時 11 4 鉆孔專用夾具設(shè)計 17 4.1問題的指出 17 4.2定位基準(zhǔn)的選擇 17 4.3夾具方案的設(shè)計 17 4.4.切削力和夾緊力計算 18 4.5夾緊力的計算 19 4.6定位誤差分析 20 4.5 零、部件的設(shè)計與選用 21 4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 22 總 結(jié) 24 致 謝 25 參 考 文 獻 26 1 序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。 接頭零件加工工藝及鉆床夾具設(shè)計是在學(xué)完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等的基礎(chǔ)下，進行的一個全面的考核。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。 本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 2 零件的分析 2.1零件的形狀 題目給的零件是接頭零件，主要作用是起傳動連接作用。 零件的實際形狀如上圖所示，?從零件圖上看，該零件是典型的零件，結(jié)構(gòu)比較簡單。具體尺寸，公差如下圖所示。 2.2零件的工藝分析 由零件圖可知，其材料為42CRMO，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件。 接頭零件主要加工表面為：1.銑端面，表面粗糙度值為3.2。2.銑端面，表面粗糙度值3.2。3.銑配合面，表面粗糙度值3.2。4.兩側(cè)面粗糙度值、12.5，臺階面粗糙度值6.3。 接頭共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求。現(xiàn)分述如下： (1)．左端的加工表面： ? ? 這一組加工表面包括：左端面。這一部份只有端面有6.3的粗糙度要求。其要求并不高，粗銑后半精銑就可以達到精度要求。 (2).右端面的加工表面： 這一組加工表面包括：右端面；粗糙度為12.5；其要求也不高，粗銑可以達到精度要求。 3 工藝規(guī)程設(shè)計 本接頭來自假設(shè)年產(chǎn)量為12000臺，每臺需要該零件1個，備品率為19%，廢品率為0.25%，每日工作班次為1班。 該零件材料為42CRMO，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鑄鐵鑄造。依據(jù)設(shè)計要求Q=12000件/年，n=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率α和 廢品率β分別取19%和0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng) N=Qn(1+α)（1+β)=17850件/年 3.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為42CRMO，鑄件的特點是液態(tài)成形，其主要優(yōu)點是適應(yīng)性強，即適用于不同重量、不同壁厚的鑄件，也適用于不同的金屬，還特別適應(yīng)制造形狀復(fù)雜的鑄件。考慮到零件在使用過程中起連接作用，分析其在工作過程中所受載荷，最后選用鑄件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用砂型鑄造，這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，減少生產(chǎn)成本上考慮，也是應(yīng)該的。 3.2 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 粗基準(zhǔn)的選擇，對像接頭這樣的零件來說，選好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的。對本零件來說，如果外圓的端面做基準(zhǔn)，則可能造成這一組內(nèi)外圓的面與零件的外形不對稱，按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則(即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面做粗基準(zhǔn)，若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對應(yīng)位置精度較高的不加工表面做為粗基準(zhǔn))。 對于精基準(zhǔn)而言，主要應(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，這在以后還要專門計算，此處不在重復(fù)。 3.3 制定工藝路線 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。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 3.3.1 工藝路線方案一 10 鍛 選擇毛坯，鍛件 20 時效 正火 30 銑 粗銑上端面(包括R30端面及R12.5端面)，留1mm的加工余量 40 銑 翻面，粗銑下端面(包括R30端面及R12.5端面)，留1mm的加工余量 50 銑 精銑上端面(包括R30端面及R12.5端面)，加工到尺寸公差要求 60 銑 翻面，精銑下端面(包括R30端面及R12.5端面)，加工到尺寸公差要求 70 鉆擴鉸 鉆，擴，鉸mm孔，并進行孔口倒角 80 鉆鉸 鉆，鉸mm孔 90 銑 粗銑槽 100 銑 精銑槽至圖紙尺寸 110 去毛刺 去毛刺 120 檢驗 按圖紙要求檢驗各部尺寸及形位公差 130 入庫 清洗，加工表面涂防銹油，入庫 3.3.2 工藝路線方案二 10 鍛 選擇毛坯，鍛件 20 時效 正火 30 銑 粗銑、精銑上端面(包括R30端面及R12.5端面)，留1mm的加工余量 40 銑 翻面，粗銑、精銑下端面(包括R30端面及R12.5端面)，留1mm的加工余量 50 鉆擴鉸 鉆，擴，鉸mm孔，并進行孔口倒角 60 鉆鉸 鉆，鉸mm孔 70 銑 粗銑槽 80 銑 精銑槽至圖紙尺寸 90 去毛刺 去毛刺 120 檢驗 按圖紙要求檢驗各部尺寸及形位公差 130 入庫 清洗，加工表面涂防銹油，入庫 3.3.3 工藝方案的比較與分析 上述兩個方案的特點在于：方案一的定位和裝夾等都比較方便，但是要更換多臺設(shè)備。方案二減少了裝夾次數(shù)，但是要及時更換刀具，因為有些工序在銑床上也可以加工等等，需要換上相應(yīng)的刀具。因此綜合兩個工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下： 10 鍛 選擇毛坯，鍛件 20 時效 正火 30 銑 粗銑上端面(包括R30端面及R12.5端面)，留1mm的加工余量 40 銑 翻面，粗銑下端面(包括R30端面及R12.5端面)，留1mm的加工余量 50 銑 精銑上端面(包括R30端面及R12.5端面)，加工到尺寸公差要求 60 銑 翻面，精銑下端面(包括R30端面及R12.5端面)，加工到尺寸公差要求 70 鉆擴鉸 鉆，擴，鉸mm孔，并進行孔口倒角 80 鉆鉸 鉆，鉸mm孔 90 銑 粗銑槽 100 銑 精銑槽至圖紙尺寸 110 去毛刺 去毛刺 120 檢驗 按圖紙要求檢驗各部尺寸及形位公差 130 入庫 清洗，加工表面涂防銹油，入庫 3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 3.4.1 機床選用 ①.工序30、40、50、60、70是粗銑、精銑。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，故選用臥式銑床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的CA6140１型臥式銑床。參考根據(jù)《機械制造設(shè)計工工藝簡明手冊》表4.2-7。 ②.工序80、90是鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。 3.4.2 選擇刀具 ①.在銑床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金銑刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質(zhì)合金銑刀，它的主要應(yīng)用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性,可選用可轉(zhuǎn)位銑刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。 ②.鉆孔時選用高速鋼麻花鉆，參考《機械加工工藝手冊》（主編 孟少農(nóng)），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。 3.4.3 選擇量具 本零件屬于成批量生產(chǎn)，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “接頭” 零件材料為42CRMO，查《機械加工工藝手冊》（以后簡稱《工藝手冊》），表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，灰鑄鐵的硬度HB為143～269，表2.2-23 灰鑄鐵的物理性能，42CRMO密度ρ=7.2～7.3（），計算零件毛坯的重量約為2。 表3-1 機械加工銑間的生產(chǎn)性質(zhì) 生產(chǎn)類別 同類零件的年產(chǎn)量[件] 重型 （零件重>2000kg） 中型 （零件重100~2000kg） 輕型 （零件重<100kg） 單件生產(chǎn) 5以下 10以下 100以下 小批生產(chǎn) 5~100 10~200 100~500 中批生產(chǎn) 100~300 200~500 500~5000 大批生產(chǎn) 300~1000 500~5000 5000~50000 大量生產(chǎn) 1000以上 5000以上 50000以上 根據(jù)所發(fā)的任務(wù)書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產(chǎn)。 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇鑄造類型的主要特點要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，查《工藝手冊》表3.1-19 特種鑄造的類別、特點和應(yīng)用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟合理性，采用機器砂模造型鑄件。 表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級 鑄造方法 公差等級CT 灰鑄鐵 砂型手工造型 11~13 砂型機器造型及殼型 8~10 金屬型 7~9 低壓鑄造 7~9 熔模鑄造 5~7 根據(jù)上表選擇金屬型公差等級為7級。 3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值 鑄件基本尺寸 公差等級CT 大于 至 8 63 100 160 100 160 250 1.6 1.8 2.0 根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160，公差等級為8級的公差數(shù)值為1.8。 表3-4 鑄鐵件機械加工余量（JB2854-80）如下 鑄件基本尺寸 加工余量等級 6 澆注時位置 >120~250 6.0 4.0 頂、側(cè)面 底 面 鑄孔的機械加工余量一般按澆注時位置處于頂面的機械加工余量選擇。 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。 2.6 確定機械加工余量、工序尺寸及公差 確定加工余量是為適應(yīng)機床的性能、刀具的切削刃所能承受的切削力，有利于保證設(shè)備的最大利用化，同時還能保證加工精度，在粗加工階段加工余量較大，所達到的加工精度較低，精加工階段加工余量較小，所達到的加工精度較高，能到達到所要求的精度。 表3 粗銑—精銑 上端面 工序名稱 工序加工余量 工序加工精度等級 工序尺寸 精銑 1 0.033（IT8） 33 粗銑 2 0.13（IT11） 34 毛坯 3 —— 36 表4 粗銑—精銑下端面下 工序名稱 工序加工余量 工序加工精度等級 工序尺寸 半精車 1 0.039（IT8） 30 粗銑 2 0.16（IT11） 31 毛坯 3 —— 33 3.6確定切削用量及基本工時 工序30 粗銑上端面(包括R30端面及R12.5端面)，留1mm的加工余量 機床：立式銑床 X51 刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度： 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，?。焊鶕?jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度 每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，取根據(jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度 機床主軸轉(zhuǎn)速： 按照參考文獻[3]表3.1～74，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～81,取 切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 機動時間： 所以該工序總機動時間 工序40 ：翻面，粗銑下端面(包括R30端面及R12.5端面)，留1mm的加工余量 機床：立式銑床 X51 刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)8，此為細(xì)齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度： 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，取根據(jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度 每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，?。焊鶕?jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度 機床主軸轉(zhuǎn)速： 按照參考文獻[3]表3.1～31，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 機動時間： 所以該工序總機動時間 工序3：鉆、擴、鉸孔。 機床：立式鉆床Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～9選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 ⑴ 鉆孔 鉆孔時先采取的是鉆孔，再擴到，所以。 切削深度： 進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～38，取。 切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～41，取。 機床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照參考文獻[3]表3.1～31，取 所以實際切削速度： 切削工時 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 機動時間： ⑵ 擴孔 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～31選擇硬質(zhì)合金錐柄麻花擴孔鉆頭。 片型號：E403 切削深度： 進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～52，取。 切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～53，取。 機床主軸轉(zhuǎn)速： 按照參考文獻[3]表3.1～31，取 所以實際切削速度： 切削工時 被切削層長度： 刀具切入長度有： 刀具切出長度： ，取 走刀次數(shù)為1 機動時間： ⑶ 鉸孔 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～54，選擇硬質(zhì)合金錐柄機用鉸刀。 切削深度：，且。 進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～58，取。 切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～60，取。 機床主軸轉(zhuǎn)速： 按照參考文獻[3]表3.1～31取 實際切削速度： 切削工時 被切削層長度： 刀具切入長度， 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 該工序的加工機動時間的總和是： 工序7鉆，鉸mm孔 鉆孔選用機床為Z525搖臂機床，刀具選用GB1436-85直柄短麻花鉆，《機械加工工藝手冊》第2卷。 根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進給量為0.20～0.35。 則取 確定切削速度，根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-9 切削速度計算公式為 （3-20） 查得參數(shù)為，刀具耐用度T=35 則 ==1.6 所以 ==72 選取 所以實際切削速度為=2.64 確定切削時間（一個孔） = 工序90：粗銑槽 機床：立式銑床 X51 刀具：錯齒三面刃銑刀 切削深度： 根據(jù)參考文獻[3]表查得：進給量,根據(jù)參考文獻[1]表查得切削速度。 機床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照參考文獻[3]表3.1～74，取 實際切削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： =63mm 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 工序100：精銑槽至圖紙尺寸 機床：立式銑床 X51 切削深度： 根據(jù)參考文獻[3]表查得：進給量,根據(jù)參考文獻[1]表查得切削速度， 機床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照參考文獻[3]表3.1～74，取。 實際切削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 本工序機動時間： 4 鉆孔專用夾具設(shè)計 4.1問題的指出 由于生產(chǎn)類型為成批，大批生產(chǎn)，要考慮生產(chǎn)效率，降低勞動強度，保證加工質(zhì)量，故需設(shè)計專用夾具。 由于對加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工時，主要考慮如何降低降低生產(chǎn)成本和降低勞動強度。 本次設(shè)計選擇設(shè)計是針對鉆孔，它將用于Z525鉆床。 4.2定位基準(zhǔn)的選擇 該工序要求中心線與端面（有位置要求，因此可以得出該孔在兩個側(cè)面的正中心上，并且還要求其孔為通孔，由于端面經(jīng)過精銑，精度比較高，因而工序基準(zhǔn)為端面A，為了便于加工，選取適當(dāng)?shù)亩ㄎ换鶞?zhǔn)，保證其加工要求。夾具設(shè)計應(yīng)首先滿足這些要求，在保證較高的生產(chǎn)效率的前提下，還應(yīng)考慮夾具體制造工藝性和生產(chǎn)經(jīng)濟性。加工過程中夾具的操作應(yīng)方便，定位夾緊穩(wěn)定可靠，并且夾具體應(yīng)具有較好的剛性。 據(jù)《夾具手冊》知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進行加工。擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。圓臺外圓及兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的端面作為定位精基準(zhǔn)，來設(shè)計本道工序的夾具，以已加工好的端面作為定位夾具。 4.3夾具方案的設(shè)計 如圖所示，為了加工通孔，必須使其完全定位。因此初步的設(shè)計方案如下, 方案： 首先必須明確其加工時應(yīng)如圖所示，這樣水平放置，便于鉆床加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定V型塊和滑動V型塊定位，這樣既簡單又方便。如上圖所示，一底面限制的自由度有3個，一個固定V型塊限制兩個自由度，一個滑動V型塊限制限制一個自由度，為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設(shè)計的定位方案，總共限制了工件的全部6個自由度，屬于完全定位。 在該定位方案中，一個支撐面頂住，限制了z軸的移動，z軸的旋轉(zhuǎn)，y軸的旋轉(zhuǎn)三個移動自由度。一個固定V型塊限制了y軸的移動，x軸的移動，一個滑動V型塊限制了z軸的旋轉(zhuǎn)，這樣6個自由度全部被限制 根據(jù)上面敘述選擇方案。 4.4.切削力和夾緊力計算 （1）刀具：刀具用高速鋼刀具鉆頭 機床： Z525機床 切削力公式： 式中 D=10 查表得： 其中：, 即： 實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表得： 有： 安全系數(shù)K可按下式計算有： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[5]表 可得： 所以 4.5夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料鋁合金鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅： 許用應(yīng)力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應(yīng)力為 [s]=2.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 4.6定位誤差分析 （1）定位元件尺寸及公差確定。 夾具的主要定位元件為一平面和V型塊間隙配合。 （2） 工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻[5]可得： ⑴ 兩V型塊定位誤差 ： 其中： ， ， ， ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 4.5 零、部件的設(shè)計與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。 .尺寸表 d D D1 H t 基本尺寸 極限偏差F7 基本尺寸 極限偏差D6 ＞0～1 +0.016 +0.006 3 +0.010 +0.004 6 6 9 -- 0.008 ＞1～1.8 4 +0.016 +0.008 7 ＞1.8～2.6 5 8 ＞2.6～3 6 9 8 12 16 ＞3～3.3 +0.022 +0.010 ＞3.3～4 7 +0.019 +0.010 10 ＞4～5 8 11 ＞5～6 10 13 10 16 20 ＞6～8 +0.028 +0.013 12 +0.023 +0.012 15 ＞8～10 15 18 12 20 25 ＞10～12 +0.034 +0.016 18 22 ＞12～15 22 +0.028 +0.015 26 16 28 36 ＞15～18 26 30 0.012 ＞18～22 +0.041 +0.020 30 34 20 36 鋁合金 ＞22～26 35 +0.033 +0.017 39 ＞26～30 42 46 25 鋁合金 56 ＞30～35 +0.050 +0.025 48 52 ＞35～42 55 +0.039 +0.020 59 30 56 67 ＞42～48 62 66 ＞48～50 70 74 0.040 鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 夾具體：夾具的定位、引導(dǎo)、夾緊裝置裝在夾具體上，使其成為一體，并能正確的安裝在機床上。夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體的最大最復(fù)雜的基礎(chǔ)件。夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機床的連接，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削加工過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊，因此設(shè)計夾具體時，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于排屑。此外，夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性、經(jīng)濟性以及操作和裝拆的便捷性等，在設(shè)計時也應(yīng)加以考慮。 夾具體設(shè)計的基本要求 （1）應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹龋鼈冎g應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取? 為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。 （2）應(yīng)有足夠的強度和剛度 為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強筋。 （3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。 （4）應(yīng)便于排除切屑 在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。 （5）在機床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠 夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。 工件裝夾方案確定以后，根據(jù)定位元件及夾緊機構(gòu)所需要的空間范圍及機床工作臺的尺寸，確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。 本章小結(jié): 如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為銑余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。 本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構(gòu)。 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎(chǔ)。 畢業(yè)設(shè)計使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了很多，也非常珍惜大學(xué)給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我們畢業(yè)設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。 致 謝 這次畢業(yè)設(shè)計使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。 這次畢業(yè)設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從題目的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻 [1] 東北重型機械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學(xué)院，長春汽銑廠工人大學(xué)，機床夾具設(shè)計手冊[M]，上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1980。 [2] 張進生。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。 [3] 李慶壽。機床夾具設(shè)計［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，1991。 [4] 李洪。機械加工工藝手冊［Ｍ］。北京出版社，1996。 [5] 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會。金屬切削手冊［Ｍ］。上海科學(xué)技術(shù)出版社，2544。 [6] 黃如林，劉新佳，汪群。切削加工簡明實用手冊［Ｍ］。化學(xué)工業(yè)出版社，2544。 [7] 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。 [8] [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，2542。 [9]?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。 [10] 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，2542。 [11] 東北重型機械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學(xué)院，長春汽銑廠工人大學(xué)。機床夾具設(shè)計手冊［Ｍ］.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1984。 [12] 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。 [13] 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，2540：9-19。 [14] [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，2540。 [15] 樂兌謙，金屬切削刀具，機械工業(yè)出版社，2545：4-17