平切口連桿工藝和精銑大頭孔兩端面工裝夾具設(shè)計(jì)【含7張CAD圖紙、工藝工序卡、說(shuō)明書(shū)】

下載后包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún) Q 197216396 或 119709851目 錄目 錄 .1緒 論 .31 連桿加工工藝 .41.1 連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) .41.2 連桿的主要技術(shù)要求 .41.2.1 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度 .51.2.2 大、小頭孔軸心線(xiàn)在兩個(gè)互相垂直方向的平行度 .51.2.3 大、小頭孔中心距 .51.2.4 連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔中心線(xiàn)的垂直度 .51.2.5 大、小頭孔兩端面的技術(shù)要求 .61.2.6 2-15 螺栓孔的技術(shù)要求 .61.2.7 有關(guān) 2-15 螺栓孔兩端面的技術(shù)要求 .61.3 連桿的材料和毛坯 .61.4 連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程 .81.5 連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析 .91.5.1 工藝過(guò)程的安排 .91.5.2 定位基準(zhǔn)的選擇 .101.5.3 確定合理的夾緊方法 .101.5.4 連桿兩端面的加工 .111.5.5 連桿大、小頭孔的加工 .111.5.6 連桿 2-15 螺栓孔的加工 .111.6 確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差 .111.7 工時(shí)定額的計(jì)算 .131.7.1粗銑連桿大小頭上端面 .131.7.2粗銑連桿大小頭下端面 .141.7.3粗鏜、半精鏜 70H7 孔、46H7 孔 .141.7.4 精銑連桿大頭 70H7 孔兩端面 .151.7.5、粗銑、精銑 2-15 螺栓孔兩端面 .161.7.6 銑寬 60兩側(cè)面 .171.7.7 銑寬 64兩側(cè)面 .171.7.8 鉆、擴(kuò)、鉸 2-15H8 螺栓孔并倒角 C1、C1.5 .181.7.9 鉆 2-7 孔 .191.7.10 鉆 2-5 孔（頭部 10，角度 90） .191.7.11精鏜 70H7 孔、46H7 孔 .201.7.12半精鏜、精鏜 40H7 銅套孔 .201.8 連桿的檢驗(yàn) .211.8.1 觀察外表缺陷及目測(cè)表面粗糙度 .211.8.2 連桿大頭孔圓柱度的檢驗(yàn) .211.8.3 連桿體、連桿上蓋對(duì)大頭孔中心線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)度的檢驗(yàn) .211.8.4 連桿大小頭孔平行度的檢驗(yàn) .22下載后包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún) Q 197216396 或 1197098522 夾具設(shè)計(jì) .232.1 問(wèn)題的指出 .232.2 夾具設(shè)計(jì) .231) 定位基準(zhǔn)的選擇 .232) 夾緊方案 .233) 夾具體設(shè)計(jì) .234) 切削力及夾緊力的計(jì)算 .235) 定位誤差分析 .24結(jié) 論 .25致 謝 .26參考文獻(xiàn) .27下載后包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún) Q 197216396 或 119709853緒 論制造業(yè)是國(guó)家或者地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標(biāo)志著該國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)勢(shì)力、科技水平、 生活水平和國(guó)防勢(shì)力。國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)歸根到底是各國(guó)制造生產(chǎn)能力的競(jìng)爭(zhēng)。機(jī)械制造業(yè)是制造業(yè)的核心，是制造機(jī)械產(chǎn)品的工業(yè)部門(mén)，也是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)提供裝備的部門(mén)。機(jī)械制造也的生產(chǎn)能力和發(fā)展水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家或地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的程度。而機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力主要取決于機(jī)械制造裝備的先進(jìn)程度。裝備制造業(yè)是國(guó)家國(guó)家綜合制造能力的集中體現(xiàn)。重大裝備研制能力是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)準(zhǔn)。作為新世紀(jì)的大學(xué)生，有義務(wù)為自己國(guó)家社會(huì)建設(shè)盡一份力，為制造業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量，我們要以高度的責(zé)任感和使命感，克服發(fā)展中存在的問(wèn)題，推動(dòng)?xùn)|北老工業(yè)基地的振興畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們四年學(xué)習(xí)和知識(shí)的融匯、運(yùn)用和貫通，是迅速提高我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的一條重要途徑。在實(shí)踐中教導(dǎo)我們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，以及怎樣分析問(wèn)題并最終解決問(wèn)題。讓我們的綜合能力有所提高，扎實(shí)鞏固專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)學(xué)生進(jìn)行工程師基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)我們能鞏固，熟悉并綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)；培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)；掌握零件機(jī)械加工工藝規(guī)程編制，專(zhuān)用工藝裝備及組合機(jī)床的基本技能；學(xué)會(huì)查閱，運(yùn)用各種技術(shù)資料，手冊(cè)。初步掌握對(duì)專(zhuān)業(yè)范圍的生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行分析綜合研究的能力；使學(xué)生受到比較全面的訓(xùn)練就個(gè)人而言，我希望通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一方面能進(jìn)一步培養(yǎng)我獨(dú)立思考的能力，另一方面能提高我與同學(xué)們互助協(xié)作的能力，為以后工作打下良好基礎(chǔ)，為偉大祖國(guó)建設(shè)貢獻(xiàn)我的力量。由于本人能力有限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)過(guò)程中有不足之處，希望各位老師給予指教。下載后包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún) Q 197216396 或 119709854下載后包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún) Q 197216396 或 1197098551 連桿加工工藝1.1 連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)連桿是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要傳動(dòng)部件之一，它在柴油機(jī)中，把作用于活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，又受曲軸的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿在工作中承受著急劇變化的動(dòng)載荷。為了減少磨損和便于維修，連桿的大頭孔內(nèi)裝有薄壁金屬軸瓦。軸瓦有鋼質(zhì)的底，底的內(nèi)表面澆有一層耐磨巴氏合金軸瓦金屬。連桿小頭用活塞銷(xiāo)與活塞連接。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷(xiāo)的磨損，同時(shí)便于在磨損后進(jìn)行修理和更換。在柴油機(jī)工作過(guò)程中，連桿受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用，連桿除應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)盡量減小連桿自身的質(zhì)量，以減小慣性力的作用。連桿桿身一般都采用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形狀。為了保證柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)均衡，同一柴油機(jī)中各連桿的質(zhì)量不能相差太大，因此，在連桿部件的大、小頭兩端設(shè)置了去不平衡質(zhì)量的凸塊，以便在稱(chēng)量后切除不平衡質(zhì)量。連桿大、小頭兩端對(duì)稱(chēng)分布在連桿中截面的兩側(cè)?？紤]到裝夾、安放、搬運(yùn)等要求，連桿大、小頭的厚度相等( 基本尺寸相同)。在連桿小頭的頂端設(shè)有油孔(或油槽)，柴油機(jī)工作時(shí)，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，把氣缸體下部的潤(rùn)滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤(rùn)滑連桿小頭襯套與活塞銷(xiāo)之間的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)副。連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來(lái)，使活塞的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出動(dòng)力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機(jī)的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素。反映連桿精度的參數(shù)主要有 5 個(gè)：（1）連桿大端中心面和小端中心面相對(duì)連桿桿身中心面的對(duì)稱(chēng)度；（2）連桿大、小頭孔中心距尺寸精度；（3）連桿大、小頭孔平行度；（4）連桿大、小頭孔尺寸精度、形狀精度；（5）連桿大頭 2-15 孔與 2-15 孔端面的垂直度。1.2 連桿的主要技術(shù)要求連桿上需進(jìn)行機(jī)械加工的主要表面為：大、小頭孔及其兩端面，連桿大頭 2-15 孔和 2- 15 孔端面等。連桿零件圖的主要技術(shù)要求（圖 1.2-1）如下。下載后包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún) Q 197216396 或 119709856圖 1.2-1 連桿零件圖1.2.1 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度為了使大頭孔與軸瓦及曲軸、小頭孔與活塞銷(xiāo)能密切配合，減少?zèng)_擊的不良影響和便于傳熱。大頭孔公差等級(jí)為 IT7，表面粗糙度 Ra=1.6m；小頭孔公差等級(jí)為 IT7，表面粗糙度 Ra=3.2m。1.2.2 大、小頭孔軸心線(xiàn)在兩個(gè)互相垂直方向的平行度兩孔軸心線(xiàn)在連桿軸線(xiàn)方向的平行度誤差會(huì)使活塞在汽缸中傾斜，從而造成汽缸壁磨損不均勻，同時(shí)使曲軸的連桿軸頸產(chǎn)生邊緣磨損，所以?xún)煽纵S心線(xiàn)在連桿軸線(xiàn)方向的平行度公差較??；而兩孔軸心線(xiàn)在垂直于連桿軸線(xiàn)方向的平行度誤差對(duì)不均勻磨損影響較小，因而其公差值較大。兩孔軸心線(xiàn)在連桿的軸線(xiàn)方向的平行度在100 mm 長(zhǎng)度上公差為 0.015 mm；在垂直與連桿軸心線(xiàn)方向的平行度在 100 mm 長(zhǎng)度上公差為 0.06 mm。1.2.3 大、小頭孔中心距大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，即影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，所以規(guī)定了比較高的要求：2751 mm。1.2.4 連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔中心線(xiàn)的垂直度連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔中心線(xiàn)的垂直度，影響到軸瓦的安裝和磨損，甚至下載后包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún) Q 197216396 或 119709857引起燒傷；所以對(duì)它也提出了一定的要求：規(guī)定其垂直度公差等級(jí)應(yīng)不低于IT9（大頭孔兩端面對(duì)大頭孔的軸心線(xiàn)的垂直度在 100 mm 長(zhǎng)度上公差為 0.06 mm） 。1.2.5 大、小頭孔兩端面的技術(shù)要求連桿大、小頭孔兩端面間距離的基本尺寸相同，但從技術(shù)要求是不同的，大頭兩端面的尺寸公差等級(jí)為 IT9，表面粗糙度 Ra=3.2m, 小頭兩端面的尺寸公差等級(jí)為 IT10，表面粗糙度 Ra=12.5m。這是因?yàn)檫B桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩軸肩端面間有配合要求，而連桿小頭兩端面與活塞銷(xiāo)孔座內(nèi)檔之間沒(méi)有配合要求。連桿大頭端面間距離尺寸的公差帶正好落在連桿小頭端面間距離尺寸的公差帶中，這給連桿的加工帶來(lái)許多方便。1.2.6 2-15 螺栓孔的技術(shù)要求在前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，連桿在工作過(guò)程中受到急劇的動(dòng)載荷的作用。這一動(dòng)載荷又傳遞到連桿的兩個(gè)螺栓及螺母上。因此除了對(duì)螺栓及螺母要提出高的技術(shù)要求外，對(duì)于安裝這兩個(gè)動(dòng)力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。規(guī)定：螺栓孔按 IT8 級(jí)公差等級(jí)和表面粗糙度 Ra=3.2m 加工。1.2.7 有關(guān) 2-15 螺栓孔兩端面的技術(shù)要求在連桿受動(dòng)載荷時(shí)，2-15 螺栓孔兩端面的歪斜使連桿沿著端面產(chǎn)生相對(duì)錯(cuò)位，影響到曲軸的連桿軸頸和軸瓦結(jié)合不良，從而產(chǎn)生不均勻磨損。結(jié)合面的平行度將影響到連桿貼合的緊密程度，因而也影響到螺栓的受力情況和曲軸、軸瓦的磨損。對(duì)于本連桿，要求 2-15 螺栓孔兩端面的垂直度的公差為 0.015 mm。1.3 連桿的材料和毛坯連桿在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強(qiáng)度。因此，連桿材料一般采用高強(qiáng)度碳鋼和合金鋼；如 Cr12、45 鋼、55 鋼、40CrMnB 等。近年來(lái)也有采用球墨鑄鐵的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料損耗少，成本低。隨著粉末冶金鍛造工藝的出現(xiàn)和應(yīng)用，使粉末冶金件的密度和強(qiáng)度大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個(gè)很有發(fā)展前途的制造方法。連桿毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對(duì)材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車(chē)間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進(jìn)的毛坯制造方法的可能性來(lái)確定毛坯的制造方法。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)為大量生產(chǎn)，連桿多用模鍛制造毛坯，由于鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、鍛造工時(shí)少、模具少等優(yōu)點(diǎn)，故用得越來(lái)越多，成為連桿毛坯的一種主要形式?？傊?，毛下載后包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún) Q 197216396 或 119709858坯的種類(lèi)和制造方法的選擇應(yīng)使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。目前我國(guó)有些生產(chǎn)連桿的工廠，采用了連桿輥鍛工藝。圖（1.3-1）為連桿輥鍛示意圖毛坯加熱后，通過(guò)上鍛輥模具 2 和下鍛輥模具 4 的型槽，毛壞產(chǎn)生塑性變形，從而得到所需要的形狀。用輥鍛法生產(chǎn)的連桿鍛件，在表面質(zhì)量、內(nèi)部金屬組織、金屬纖維方向以及機(jī)械強(qiáng)度等方面都可達(dá)到模鍛水平，并且設(shè)備簡(jiǎn)單，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)率較高，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，適于在大批大量生產(chǎn)中應(yīng)用。輥鍛需經(jīng)多次逐漸成形。圖(1-3)、圖(1-4)給出了連桿的鍛造工藝過(guò)程，將棒料在爐中加熱至 11401200C 0，先在輥鍛機(jī)上通過(guò)四個(gè)型槽進(jìn)行輥鍛制坯見(jiàn)圖(1-3)，然后在鍛壓機(jī)上進(jìn)行預(yù)鍛和終鍛，再在壓床上沖連桿大頭孔并切除飛邊見(jiàn)圖(1-4)。鍛好后的連桿毛坯需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，使之得到細(xì)致均勻的回火索氏體組織，以改善性能，減少毛坯內(nèi)應(yīng)力。為了提高毛坯精度，連桿的毛坯尚需進(jìn)行熱校正。連桿必須經(jīng)過(guò)外觀缺陷、內(nèi)部探傷、毛坯尺寸及質(zhì)量等的全面檢查，方能進(jìn)入機(jī)械加工生產(chǎn)線(xiàn)。圖 1.3-1 連桿輥鍛示意圖下載后包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún) Q 197216396 或 1197098591.4 連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程由上述技術(shù)條件的分析可知，連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，但是連桿的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，這就給連桿的機(jī)械加工帶來(lái)了很多困難，必須充分的重視。連桿機(jī)械加工工藝過(guò)程如下表(11)所示：表 1.1 連桿機(jī)械加工工藝過(guò)程工序 工序名稱(chēng) 工序內(nèi)容 工藝裝備01 備料 鍛造02 熱處理 調(diào)質(zhì) RC222803 銑 粗銑連桿大小頭上端面 立式銑床04 銑 粗銑連桿大小頭下端面 立式銑床05 鏜 粗鏜、半精鏜 70H7 孔、46H7 孔 坐標(biāo)鏜床06 銑 精銑連桿大頭 70H7 孔兩端面 臥式銑床07 銑 粗銑、精銑 15 螺栓孔兩端面 臥式銑床08 銑 銑寬 60 兩側(cè)面 臥式銑床09 銑 銑寬 64 兩側(cè)面 臥式銑床10 鉆 鉆、擴(kuò)、鉸 2-15H8 螺栓孔并倒角 C1、C1.5 立式鉆床11 鉆 鉆 2-7 孔 搖臂鉆床下載后包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún) Q 197216396 或 119709851012 鉆 鉆 2-5 孔（頭部 10，角度 90） 搖臂鉆床13 鏜 精鏜大小頭孔至尺寸并倒角 坐標(biāo)鏜床14 稱(chēng)重 稱(chēng)量不平衡質(zhì)量 彈簧稱(chēng)15 鉗工 按規(guī)定值去重量16 壓銅套 小頭壓入銅套并擠壓銅套孔17 鏜 半精鏜、精鏜小頭軸套孔 坐標(biāo)鏜床18 質(zhì)檢 檢驗(yàn)至圖紙要求19 探傷 無(wú)損探傷及檢驗(yàn)硬度20 入庫(kù) 入庫(kù)連桿的主要加工表面為大、小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為大頭孔定位面，次要加工表面為小頭孔、2-15 螺栓孔及其兩端面及大頭兩側(cè)面等。連桿的機(jī)械加工路線(xiàn)是圍繞著主要表面的加工來(lái)安排的。連桿的加工路線(xiàn)可分為三個(gè)階段：第一階段的加工主要是為其后續(xù)加工準(zhǔn)備精基準(zhǔn)（端面、小頭孔和大頭外側(cè)面） ；第二階段主要是加工除精基準(zhǔn)以外的其它表面，包括大頭孔的粗加工，以及軸瓦鎖口槽的加工等；第三階段則主要是最終保證連桿各項(xiàng)技術(shù)要求的加工，包括連桿端面的精加工及大、小頭孔的精加工。1.5 連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析1.5.1 工藝過(guò)程的安排在連桿加工中有兩個(gè)主要因素影響加工精度：（1）連桿本身的剛度比較低，在外力（切削力、夾緊力）的作用下容易變形。（2）連桿是模鍛件，孔的加工余量大，切削時(shí)將產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力，并引起內(nèi)應(yīng)力重新分布。因此，在安排工藝進(jìn)程時(shí)，就要把各主要表面的粗、精加工工序分開(kāi)，即把粗加工安排在前，精加工安排在后面。這是由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、夾緊力必然大，加工后容易產(chǎn)生變形。粗、精加工分開(kāi)后，粗加工產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正。這樣逐步減少加工余量，切削力及內(nèi)應(yīng)力的作用，逐步修正加工后的變形，就能最后達(dá)到零件的技術(shù)條件。各主要表面的工序安排如下：（1）兩端面：粗銑、精銑（2）小頭孔：粗鏜、半精鏜、精鏜下載后包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún) Q 197216396 或 1197098511（3）大頭孔：粗鏜、半精鏜、精鏜一些次要表面的加工，則視需要和可能安排在工藝過(guò)程的中間或后面。1.5.2 定位基準(zhǔn)的選擇在連桿機(jī)械加工工藝過(guò)程中，大部分工序選用連桿的一個(gè)指定的端面和小頭孔作為主要基面，并用大頭處指定一側(cè)的外表面作為另一基面。這是由于：端面的面積大，定位比較穩(wěn)定，用小頭孔定位可直接控制大、小頭孔的中心距。這樣就使各工序中的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一起來(lái)，減少了定位誤差。具體的辦法是，在安裝工件時(shí)，注意將成套編號(hào)標(biāo)記的一面不與夾具的定位元件接觸（在設(shè)計(jì)夾具時(shí)亦作相應(yīng)的考慮） 。在精鏜小頭孔時(shí)，也用小頭孔作為基面，這時(shí)將定位銷(xiāo)做成活動(dòng)的稱(chēng)“假銷(xiāo)” 。當(dāng)連桿用小頭孔定位夾緊后，再?gòu)男☆^孔中抽出假銷(xiāo)進(jìn)行加工。為了不斷改善基面的精度，基面的加工與主要表面的加工要適當(dāng)配合：即在粗加工大、小頭孔前，先加工端面，在精鏜大、小頭孔前，先加工端面。由于用小頭孔和大頭孔外側(cè)面作基面，所以這些表面的加工安排得比較早。在小頭孔作為定位基面前的加工工序是粗鏜、半精鏜和精鏜，這些工序?qū)τ诰M后的孔與端面的垂直度不易保證，有時(shí)會(huì)影響到后續(xù)工序的加工精度。在第一道工序中，工件的各個(gè)表面都是毛坯表面，定位和夾緊的條件都較差，而加工余量和切削力都較大，如果再遇上工件本身的剛性差，則對(duì)加工精度會(huì)有很大影響。因此，第一道工序的定位和夾緊方法的選擇，對(duì)于整個(gè)工藝過(guò)程的加工精度常有深遠(yuǎn)的影響。連桿的加工就是如此，在連桿加工工藝路線(xiàn)中，在精加工主要表面開(kāi)始前，先銑兩個(gè)端面。因此，粗銑就是關(guān)鍵工序。在粗銑中工件如何定位呢？一個(gè)方法是以毛坯端面定位，在側(cè)面和端部夾緊，銑一個(gè)端面后，翻身以銑好的面定位，銑另一個(gè)毛坯面。但是由于毛坯面不平整，連桿的剛性差，定位夾緊時(shí)工件可能變形，銑后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢復(fù)變形，影響后續(xù)工序的定位精度。另一方面是以連桿的大頭外形及連桿身的對(duì)稱(chēng)面定位。這種定位方法使工件在夾緊時(shí)的變形較小，同時(shí)可以銑工件的端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度較好的平面。同時(shí)，由于是以對(duì)稱(chēng)面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比較小。1.5.3 確定合理的夾緊方法既然連桿是一個(gè)剛性比較差的工件，就應(yīng)該十分注意夾緊力的大小，作用力的方向及著力點(diǎn)的選擇，避免因受夾緊力的作用而產(chǎn)生變形，以影響加工精度。在加下載后包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún) Q 197216396 或 1197098512工連桿的夾具中，可以看出設(shè)計(jì)人員注意了夾緊力的作用方向和著力點(diǎn)的選擇。在銑兩端面的夾具中，夾緊力的方向與端面平行，在夾緊力的作用方向上，大頭端部與小頭端部的剛性高，變形小，既使有一些變形，亦產(chǎn)生在平行于端面的方向上，很少或不會(huì)影響端面的平面度。夾緊力通過(guò)工件直接作用在定位元件上，可避免工件產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。1.5.4 連桿兩端面的加工采用粗銑、半精銑、精銑三道工序，并將工序安排在加工大、小頭孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度。1.5.5 連桿大、小頭孔的加工連桿大、小頭孔的加工是連桿機(jī)械加工的重要工序，它的加工精度對(duì)連桿質(zhì)量有較大的影響。小頭孔是定位基面，在用作定位基面之前，它經(jīng)過(guò)了粗鏜、半精鏜、精鏜三道工序。鏜時(shí)以小頭孔外形定位，這樣可以保證加工后的孔與外圓的同軸度誤差較小。小頭孔在粗鏜、半精鏜、精鏜后，達(dá)到 IT7 級(jí)公差等級(jí)，然后壓入襯套，再以襯套內(nèi)孔定位粗鏜、半精鏜、精鏜大頭孔。由于襯套的內(nèi)孔與外圓存在同軸度誤差，這種定位方法有可能使精鏜后的襯套孔與大頭孔的中心距超差。大頭孔經(jīng)過(guò)粗鏜、半精鏜、精鏜達(dá)到 IT7 級(jí)公差等級(jí)。表面粗糙度 Ra =為 1.6m。1.5.6 連桿 2-15 螺栓孔的加工連桿的螺栓孔經(jīng)過(guò)鉆、擴(kuò)、鉸工序。加工時(shí)以大頭端面、小頭孔及大頭一側(cè)面定位。為了使兩螺栓孔在兩個(gè)互相垂直方向平行度保持在公差范圍內(nèi)，在擴(kuò)和鉸兩個(gè)工步中用上下雙導(dǎo)向套導(dǎo)向。從而達(dá)到所需要的技術(shù)要求。粗銑螺栓孔端面采用工件翻身的方法，這樣銑夾具沒(méi)有活動(dòng)部分，能保證承受較大的銑削力。精銑時(shí)，為了保證螺栓孔的兩個(gè)端面與連桿大頭端面垂直，使用兩工位夾具。連桿在夾具的工位上銑完一個(gè)螺栓孔的兩端面后，夾具上的定位板帶著工件旋轉(zhuǎn) 1800 ，銑另一個(gè)螺栓孔的兩端面。這樣，螺栓孔兩端面與大頭孔端面的垂直度就由夾具保證。1.6 確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差用查表法確定機(jī)械加工余量：下載后包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún) Q 197216396 或 1197098513根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.225（已知工件重 2.85+0.085 范圍內(nèi)）1、連桿大頭兩端面的加工余量查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.2-25 得鍛件的單邊加工余量 Z=2.2mm,鍛件尺寸公差為 CT7 級(jí)，表面粗糙度 Ra 為 3.2，加工余量為 MA-E 級(jí)。根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 1.4-8，兩步銑削即粗銑精銑方可滿(mǎn)足其精度要求。粗銑 單邊余量 Z=2.0mm精銑 單邊余量 Z=0.2mm2.連桿小頭兩端面的加工余量查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.2-25 得鍛件的單邊加工余量 Z=2.0mm,鍛件尺寸公差為 CT9 級(jí)，表面粗糙度 Ra 為 12.5，加工余量為 MA-E 級(jí)。根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 1.4-8，一步銑削即可滿(mǎn)足其精度要求。3.連桿大頭 70H7 孔的加工余量查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.2-25 得鍛件的單邊加工余量 Z=2.0mm,鍛件尺寸公差為 CT7 級(jí)，表面粗糙度 Ra 為 1.6，加工余量為 MA-E 級(jí)。根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 1.4-8，三步鏜削即粗鏜半精鏜精鏜方可滿(mǎn)足其精度要求。4.連桿小頭 46H7 孔的加工余量查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.2-25 得鍛件的單邊加工余量 Z=2.0mm,鍛件尺寸公差為 CT7 級(jí)，表面粗糙度 Ra 為 1.6，加工余量為 MA-E 級(jí)。根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 1.4-7，三步鏜削即粗鏜半精鏜精鏜方可滿(mǎn)足其精度要求。粗鏜 單邊余量 Z=1.5mm半精鏜 單邊余量 Z=0.4mm精鏜 單邊余量 Z=0.1mm5. 2- 15 螺栓孔兩端面的加工余量查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.2-25 得鍛件的單邊加工余量 Z=2.2mm,鍛件尺寸公差為 CT7 級(jí)，表面粗糙度 Ra 為 3.2，加工余量為 MA-E 級(jí)。根據(jù)機(jī)械下載后包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún) Q 197216396 或 1197098514制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 1.4-8，二步銑削即粗銑精銑方可滿(mǎn)足其精度要求。粗銑 單邊余量 Z=2.0mm精銑 單邊余量 Z=0.2mm6. 2- 15 螺栓孔兩端面的加工余量因孔的尺寸比較小，故采用實(shí)心鍛造，孔的表面粗糙度分別為 Ra6.3、Ra3.2 ，根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 1.4-7，三步加工即鉆擴(kuò)鉸方可滿(mǎn)足其精度要求。鉆孔 14擴(kuò)孔 14.8鉸孔 15H87.寬 60 兩側(cè)面的加工余量查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.2-25 得鍛件的單邊加工余量 Z=2.0mm,鍛件尺寸公差為 CT9 級(jí)，表面粗糙度 Ra 為 12.5，加工余量為 MA-E 級(jí)。根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 1.4-8，一步銑削即可滿(mǎn)足其精度要求。8.寬 64 兩側(cè)面的加工余量查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.2-25 得鍛件的單邊加工余量 Z=2.0mm,鍛件尺寸公差為 CT9 級(jí)，表面粗糙度 Ra 為 12.5，加工余量為 MA-E 級(jí)。根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 1.4-8，一步銑削即可滿(mǎn)足其精度要求。9. 2-7 孔的加工余量因孔的尺寸比較小，故采用實(shí)心鍛造，孔的表面粗糙度沒(méi)有特別要求，一步鉆削即可滿(mǎn)足其精度要求。10. 2-5 孔（頭部 10，角度 90 ）的加工余量0因孔的尺寸比較小，故采用實(shí)心鍛造，孔的表面粗糙度沒(méi)有特別要求，一步鉆削即可滿(mǎn)足其精度要求。11.其他不加工表面，鍛造即可滿(mǎn)足其精度要求。1.7 工時(shí)定額的計(jì)算1.7.1粗銑連桿大小頭上端面選用 X52K 立式銑床根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表 2.481 選取數(shù)據(jù)下載后包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún) Q 197216396 或 1197098515銑刀直徑 D = 100 mm 切削速度 Vf = 200 m/min切削寬度 a e= 85 mm 銑刀齒數(shù) Z = 6 切削深度 ap = 2.0 mm則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D = 637 r/min根據(jù)表 3.131 按機(jī)床選取 n = 600 /min則實(shí)際切削速度 V = Dn/1000=188.4 m/min 銑削工時(shí)為：按表 2.510 L= 1.0 mm L1 = +1.5 =37.2mm L2 = 3 mm)(eead基本時(shí)間 tj = L/fm z = (1.0+37.2+3) 2/(6000.186) = 0.064min=7.68s按表 2.546 輔助時(shí)間 ta = 0.47.68 = 3.1s 1.7.2粗銑連桿大小頭下端面選用 X52K 立式銑床根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表 2.481 選取數(shù)據(jù)銑刀直徑 D = 100 mm 切削速度 Vf = 200 m/min切削寬度 a e=85mm 銑刀齒數(shù) Z = 6 切削深度 ap = 2.0 mm則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D=637 r/min根據(jù)表 3.131 按機(jī)床選取 n = 600 /min則實(shí)際切削速度 V = Dn/1000=188.4 m/min 銑削工時(shí)為：按表 2.510 L= 1.0 mm L1 = +1.5 =37.2mm L2 = 3 mm)(eead基本時(shí)間 tj = L/fm z = (1.0+37.2+3) 2/(6000.186) = 0.064min=7.68s按表 2.546 輔助時(shí)間 ta = 0.47.68 = 3.10s 1.7.3粗鏜、半精鏜 70H7 孔、46H7 孔1.粗鏜 66 孔至 69選用坐標(biāo)鏜床根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表 2.466 選取數(shù)據(jù)鏜刀直徑 D = 69mm 切削速度 V = 12 m/min進(jìn)給量 f = 0.2 mm/r 切削深度 ap = 1.5 mm 根據(jù)表 3.139 按機(jī)床選取 n = 1000 r/min鏜削工時(shí)為： 按表 2.53L = 40 mm L1 = 1.5 mm L2 = 5 mm下載后包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún) Q 197216396 或 1197098516基本時(shí)間 tj= Li/fn = (40+1.5+5)/(0.21000) = 0.233 min=13.95s按表 2.546 輔助時(shí)間 ta = 0.413.95s= 5.58s2.半精鏜 69 孔至 69.8選用坐標(biāo)鏜床根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表 2.466 選取數(shù)據(jù)鏜刀直徑 D = 69.8mm 切削速度 V = 12 m/min進(jìn)給量 f = 0.2 mm/r 切削深度 ap = 0.4 mm 根據(jù)表 3.139 按機(jī)床選取 n = 1000 r/min鏜削工時(shí)為： 按表 2.53L = 40 mm L1 = 0.4 mm L2 = 5 mm基本時(shí)間 tj= Li/fn = (40+0.4+5)/(0.201000) = 0.227 min=13.62s按表 2.546 輔助時(shí)間 ta = 0.413.62s=5.45s3.粗鏜 42 孔至 45選用坐標(biāo)鏜床根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表 2.466 選取數(shù)據(jù)鏜刀直徑 D = 45mm 切削速度 V = 12 m/min進(jìn)給量 f = 0.2 mm/r 切削深度 ap = 1.5 mm 根據(jù)表 3.139 按機(jī)床選取 n = 1000 r/min鏜削工時(shí)為： 按表 2.53L = 40 mm L1 = 1.5 mm L2 = 5 mm基本時(shí)間 tj= Li/fn = (40+1.5+5)/(0.21000) = 0.233 min=13.95s按表 2.546 輔助時(shí)間 ta = 0.413.95s= 5.58s4.半精鏜 45 孔至 45.8選用坐標(biāo)鏜床根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表 2.466 選取數(shù)據(jù)鏜刀直徑 D = 45.8mm 切削速度 V = 12 m/min進(jìn)給量 f = 0.2 mm/r 切削深度 ap = 0.4 mm 根據(jù)表 3.139 按機(jī)床選取 n = 1000 r/min鏜削工時(shí)為： 按表 2.53L = 40 mm L1 = 0.4 mm L2 = 5 mm下載后包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún) Q 197216396 或 1197098517基本時(shí)間 tj= Li/fn = (40+0.4+5)/(0.201000) = 0.227 min=13.62s按表 2.546 輔助時(shí)間 ta = 0.413.62s=5.45s1.7.4 精銑連桿大頭 70H7 孔兩端面選用 X52K 立式銑床根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表 2.481 選取數(shù)據(jù)銑刀直徑 D = 100 mm 切削速度 Vf = 200 m/min切削寬度 ae= 85 mm 銑刀齒數(shù) Z = 6 切削深度 ap = 0.4 mm則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D = 637 r/min根據(jù)表 3.131 按機(jī)床選取 n = 600 /min則實(shí)際切削速度 V = Dn/1000 = 188.4 m/min銑削工時(shí)為：按表 2.510 L= 0.2 mm L1 = +1.5 =37.2mm L2 = 0 mm)(eead基本時(shí)間 tj = L/fm z = (0.2+37.2+0)/(6000.186) = 0.058 min=3.46s按表 2.546 輔助時(shí)間 ta = 0.43.46s =1.39s 1.7.5、粗銑、精銑 2-15 螺栓孔兩端面1. 粗銑 2-15 螺栓孔兩端面選用銑床 X62W根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表 2.477(88)選取數(shù)據(jù)銑刀直徑 D = 200 mm 切削速度 V = 500m/min銑刀齒數(shù) Z = 24 切削深度 ap = 2.0 mm af = 0.35mm/r則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D = 796 r/min根據(jù)表 3.174 按機(jī)床選取 n=800 r/min則實(shí)際切削速度 V = Dn/1000 =502.4m/min 銑削工時(shí)為：按表 2.510 L=40 mm L1= +1.5=81.5mm L2=2.0 mm)(eead基本時(shí)間 tj = L/fmz = (40+81.5+2.0) 2/(8000.35)=0.882 min=52.93s按表 2.546 輔助時(shí)間 ta = 0.452.93s= 21.17s2. 精銑 2-15 螺栓孔兩端面選用銑床 X62W根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表 2.477(88)選取數(shù)據(jù)下載后包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún) Q 197216396 或 1197098518銑刀直徑 D = 200 mm 切削速度 V = 500m/min銑刀齒數(shù) Z = 24 切削深度 ap = 0.2 mm af = 0.35mm/r則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D = 796 r/min根據(jù)表 3.174 按機(jī)床選取 n=800 r/min則實(shí)際切削速度 V = Dn/1000 =502.4m/min 銑削工時(shí)為：按表 2.510 L=40 mm L1= +1.5=81.5mm L2=0.2mm)(eead基本時(shí)間 tj = L/fmz = (40+81.5+0.2) 2/(8000.35)=0.869 min=52.16s按表 2.546 輔助時(shí)間 ta = 0.452.16s= 20.86s1.7.6 銑寬 60兩側(cè)面 選用銑床 X62W根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表 2.477(88)選取數(shù)據(jù)銑刀直徑 D = 100 mm 切削速度 V = 200m/min銑刀齒數(shù) Z = 24 切削深度 ap = 2.0 mm af = 0.35mm/r則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D =637 r/min根據(jù)表 3.174 按機(jī)床選取 n=600 r/min則實(shí)際切削速度 V = Dn/1000 =18.8m/min 銑削工時(shí)為：按表 2.510 L=40 mm L1= +1.5=50.5mm L2=2.0 mm)(eead基本時(shí)間 tj = L/fmz = (40+50.5+2.0) /(6000.35)=0.440 min=26.43s按表 2.546 輔助時(shí)間 ta = 0.4可持續(xù)夾具及固定裝置的高精度安裝的方法論J. Jamshidi，P.G. maropoulos英國(guó)巴斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)系摘要在夾具安裝階段，夾具組件的精確測(cè)量能力決定其精確性，尤其是對(duì)大尺寸的產(chǎn)品和應(yīng)用來(lái)說(shuō)。大量定制一些在設(shè)計(jì)上有多樣性的小批量產(chǎn)品和零部件是十分重要的。產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)該與迅速轉(zhuǎn)換理念相互協(xié)調(diào)，對(duì)于敏感元器件及組件而言，以犧牲產(chǎn)品質(zhì)量來(lái)提高速度是不明智的，例如在航空航天工業(yè)中所看到的那些零部件。提高精確性對(duì)于夾具的安裝是很有必要的，為了要盡量少用，這可取決于夾具和夾具定位變化的耐受性預(yù)算。在航空航天工業(yè)中，靈活和可重構(gòu)夾具的概念的發(fā)展及固定裝置是夾具的主要開(kāi)銷(xiāo)成本。吸引他們的是重構(gòu)夾具的可重用性，可持續(xù)使用是由于那些零部件也能夠被重新應(yīng)用到許多種產(chǎn)品和裝配中去。一直不佳的準(zhǔn)確性和可靠性為這類(lèi)夾具的缺點(diǎn)，這篇論文主要是研究可持續(xù)夾具主要零部件的精確定位，影響夾具性能的因素在安裝階段會(huì)得以審查。本文介紹了一種在靈活?yuàn)A具中為了最大限度地減少定位和夾緊的不確定性的方法。關(guān)鍵詞:可持續(xù)性?shī)A具；夾具安裝；校準(zhǔn)不確定性；夾具的監(jiān)測(cè)；計(jì)量；可重復(fù)使用的夾具1引言質(zhì)量和可靠性等因素早已經(jīng)轉(zhuǎn)換為新零件固有的特征。在他們的產(chǎn)品和服務(wù)范圍內(nèi)，近期市場(chǎng)趨勢(shì)已經(jīng)迫使制造業(yè)走向大規(guī)模定制。其次增加新陳品的多樣化設(shè)計(jì)在部件和組件級(jí)別上遵循第二次高幅度的變化。有先進(jìn)制造系統(tǒng)和技術(shù)的國(guó)家提供了更多的靈活性，能使設(shè)計(jì)師更加自由的發(fā)揮想象。例如在過(guò)去幾十年發(fā)展起來(lái)的一種新的大體積測(cè)量方法，就能測(cè)量及公丈的距離。用來(lái)檢測(cè)大尺寸零件的這些設(shè)備通常是由多個(gè)組裝部件所制造出來(lái)的。在重組和裝配期間，那些大尺寸產(chǎn)品的制造需要用到專(zhuān)用的夾具和固定裝置，以便于他們的零部件能夠被定位在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)上。對(duì)于大批量產(chǎn)品，在計(jì)算機(jī)輔助軟件上就能估算出其主要的花費(fèi)需求，否則，在某些情況下或以其他方式生產(chǎn)的產(chǎn)品成本可能會(huì)是非常高的。這個(gè)問(wèn)題與客戶(hù)不斷用錢(qián)來(lái)尋求具有更高價(jià)值的市場(chǎng)需求相互矛盾。用一種典型的變化產(chǎn)品可以創(chuàng)建一個(gè)更加具有持續(xù)性的商業(yè)，因?yàn)樗軌驖M(mǎn)足相對(duì)比較大地市場(chǎng)需求。由支持產(chǎn)品變化的不同形狀的產(chǎn)品而形成的靈活和可重構(gòu)夾具及固定裝置則是應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)關(guān)鍵的解決方案。靈活?yuàn)A具的概念已經(jīng)在研究領(lǐng)域存在了幾年 1。然而，它們?cè)诤艽蟪潭壬蠜](méi)有充分利用真正的生產(chǎn)設(shè)施，尤其是大尺寸產(chǎn)品的制造，如航空航天設(shè)備。這是由于關(guān)于它們的初始安裝、校準(zhǔn)困難和可重復(fù)性等挑戰(zhàn)往往超出公差要求。這些夾具和高品質(zhì)關(guān)鍵部件裝置的制造以及大量的集成計(jì)量系統(tǒng)，都可以減少上述限制。本文包括了有關(guān)安裝的計(jì)量問(wèn)題和靈活的夾具校準(zhǔn)以及檢測(cè)服務(wù)。2相關(guān)工作2.1大型零件的制造和裝配通常把要精密制造的機(jī)械零件移動(dòng)到機(jī)床工作臺(tái)是必需的，先進(jìn)行粗加工，然后精對(duì)準(zhǔn)和夾緊。在這個(gè)階段，一方面是準(zhǔn)備用于加工高精度的關(guān)鍵所在，然而，這對(duì)于一些大尺寸或重的零部件并不總是可以實(shí)現(xiàn)的。大型產(chǎn)品是指那些與一些不經(jīng)濟(jì)的可能需要處理或在工廠周?chē)苿?dòng)的的組件一起來(lái)達(dá)到制造和裝配的目的 2。制造業(yè)和這些部件的裝配工藝包括所需機(jī)器和系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)以及這些部件的位置和方向。這些零部件通常定位在大尺寸夾具及固定裝置上該定位的位置。如果這些部件以小批量生產(chǎn)，在航空航天工業(yè)、高開(kāi)銷(xiāo)的情況下，每個(gè)產(chǎn)品將會(huì)出現(xiàn)。在設(shè)計(jì)和制造夾具上，已經(jīng)有了許多嘗試，以便于能夠持有許多種組件的變種。然而，這方法是不可行的，因?yàn)槊舾谢蜿P(guān)鍵的零部件完全是由它們的高精度要求所決定的。與固定的夾具相比較，可調(diào)、可重構(gòu)夾具會(huì)產(chǎn)生更低的重復(fù)性。固定夾具有固定的方式，可以通過(guò)焊接或鉚接的接頭固定在一起來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些機(jī)械故障，例如夾具和固定裝置由于疲勞和塑料變形就是一個(gè)終止其服務(wù)的主要原因，發(fā)送它們?cè)龠M(jìn)行回收。小批量制造的需求是目前常見(jiàn)的淘汰不合格夾具，其使用壽命取決于產(chǎn)品的生命周期。換句話(huà)說(shuō)，在制造變種零件停止不久之后，與之有關(guān)聯(lián)的夾具和固定裝置將會(huì)變得多余。即使夾具有工作順序，但它們?nèi)匀挥袌?bào)廢并送往循環(huán)再造。這種方法會(huì)帶來(lái)高負(fù)擔(dān)回收的能耗。在大尺寸零件下的固定夾具和夾具的漂移以及夾具都能影響大尺寸零件組裝的精確性 5。對(duì)于大尺寸的夾具已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了幾種分析夾具剛性的方法，可用來(lái)評(píng)估振動(dòng)的影響因素。在任何情況下更加可持續(xù)生產(chǎn)要通過(guò)選擇性方案才能得以實(shí)現(xiàn)。如圖 2.1所示。圖 2.1 典型的大型夾具元件用于制造所延誤的時(shí)間是固定夾具的又一重大缺點(diǎn)，這些夾具應(yīng)該在制造前就被訂購(gòu)，在生產(chǎn)計(jì)劃和產(chǎn)品上市前還可以創(chuàng)建額外的復(fù)雜性。不管他們的類(lèi)型，大型夾具有一些共同的元素，包括一個(gè)主框架、內(nèi)在的框架，有可能有一個(gè)或數(shù)多個(gè)可移動(dòng)的機(jī)制或更小的組件，如鉗、套管、皮卡和可調(diào)螺絲 表 1。2.2柔性?shī)A具開(kāi)發(fā)的柔性?shī)A具的概念增加了其可持續(xù)性、快速轉(zhuǎn)換以及降低了成本?，F(xiàn)在可以使用現(xiàn)成的模塊來(lái)設(shè)計(jì)和組裝夾具。根據(jù)規(guī)定，只有極少數(shù)夾具的專(zhuān)用零件需要設(shè)計(jì)和制造。以這種概念看，大多數(shù)散裝部件、附件關(guān)節(jié)都應(yīng)用的很具體。一旦產(chǎn)品設(shè)計(jì)變異完全制造出來(lái)，然后就可以拆卸上述組件和重組成一種新的元件來(lái)與未來(lái)的設(shè)計(jì)變異相匹配。因?yàn)榻M裝和組件范圍上的設(shè)計(jì)都相當(dāng)接近，所以這種方法是最能降低夾具成本的。根據(jù)組件的變化水平和工作類(lèi)型的需求，每一個(gè)不同比例的柔性?shī)A具都需要被重新安排。為了增加使用這種類(lèi)型夾具的效益，這個(gè)問(wèn)題在設(shè)計(jì)階段考慮是十分重要的。例如，在可能的情況下，皮卡車(chē)的位置和三維定位夾具上的組件的不同變種，甚至完全不同的部分應(yīng)該是在靠近增加兼容性和夾具子系統(tǒng)間變性。夾具關(guān)鍵部件的收集在短期內(nèi)能保證所需夾具的可用性。另外，這些夾具的存儲(chǔ)需要很少空間，因?yàn)椴鸪心K是可能的，通常以腳手架的形式并把它們彼此放在一起。目前在一些汽車(chē)公司應(yīng)用到柔性?shī)A具，因?yàn)樗鼈兊木鹊燃?jí)是足夠滿(mǎn)足的。大尺寸制造的夾具設(shè)施盡管沒(méi)有許多柔性?shī)A具那樣操作靈活，比如航空航天設(shè)備。準(zhǔn)確性和定位銷(xiāo)的不確定性、夾具的可重復(fù)性以及夾具結(jié)構(gòu)的漂移都出現(xiàn)這樣一個(gè)事實(shí)，這些夾具在發(fā)電和航空航天等工業(yè)不能滿(mǎn)足公差要求。一旦它們的精度問(wèn)題得以解決，這些夾具在上述的工業(yè)中將會(huì)有很高的利用價(jià)值。圖 2.2 夾具與汽車(chē)行業(yè)中的可重構(gòu)組件大量的體積計(jì)量系統(tǒng)和技術(shù)一直有許多新的發(fā)展。依靠計(jì)量系統(tǒng)和技術(shù)的現(xiàn)代激光技術(shù)現(xiàn)在就能夠測(cè)量一些可接受精度的大尺寸產(chǎn)品甚至到幾公丈的產(chǎn)品。在安裝和初期安裝調(diào)試期間，這些系統(tǒng)能夠用來(lái)精確定位一些夾具的關(guān)鍵部件。夾具的安裝通常開(kāi)始形成機(jī)架或主要框架，然后是那些大的部件和像皮卡和夾具那樣逐漸更小的零部件。計(jì)量系統(tǒng)能夠用于柔性?shī)A具的主要框架和其內(nèi)部框架的安裝，從而來(lái)保證每個(gè)零部件彼此之間的準(zhǔn)確定位。表 1顯示了這些大規(guī)模的測(cè)量系統(tǒng)數(shù)。跟蹤系統(tǒng)能夠測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，它是實(shí)現(xiàn)這一目的的最合適的測(cè)量系統(tǒng)。一起跟蹤球式反射鏡在三維空間內(nèi)都可以認(rèn)準(zhǔn)所要記錄的位置。球式反射鏡可以直接練習(xí)目標(biāo)對(duì)象來(lái)提供幾何位置信息或可以在機(jī)械重復(fù)的球式反射鏡下應(yīng)用，從這個(gè)角度用激光來(lái)跟蹤目標(biāo)或短期目標(biāo)。像一些其他測(cè)量?jī)x器的激光跟蹤有時(shí)候不確定，在夾具的安裝過(guò)程中需要做以說(shuō)明。此外，激光跟蹤和目標(biāo)點(diǎn)之間的光線(xiàn)問(wèn)題還應(yīng)該考慮到。如果必要的話(huà)，多個(gè)跟蹤職位都可以使用，在實(shí)際測(cè)量活動(dòng)中，其結(jié)果必然是伴隨著一個(gè)不確定的說(shuō)明。經(jīng)過(guò)測(cè)量，這些給定的分散的特征值是合理的，這個(gè)問(wèn)題與一些夾具或夾具的安裝及以后的審核都是一樣的。這些知識(shí)闡明了一個(gè)給定的定位夾具的能力和裝配任務(wù)。換句話(huà)說(shuō)，它表示在其相關(guān)流程中一套夾具是否能夠滿(mǎn)足公差要求。2.3夾具理論比較為了用于多種生產(chǎn)裝置和組裝應(yīng)用，在不同的公司也有大量不同形狀和設(shè)計(jì)的夾具。這些夾具中的某一些的形式都是標(biāo)準(zhǔn)形式，然而另一些是經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)和制造的特殊零部件。后者可以說(shuō)是建立在產(chǎn)品的復(fù)雜性和大規(guī)模的基礎(chǔ)上的，所以可能會(huì)是非常昂貴的 9。無(wú)論成本和目的如何，制造和組裝過(guò)程都可以完成，要么不使用夾具，要么用固定幀夾具或用可重構(gòu)或柔性?shī)A具。表 2對(duì)它們的典型應(yīng)用的這些方法做出了比較。固定框夾具通常用于重型應(yīng)用上，它們更適合于應(yīng)用在能夠減輕花費(fèi)開(kāi)銷(xiāo)的大量產(chǎn)品上。對(duì)于制造業(yè)和大型組裝及復(fù)雜產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，柔性?shī)A具的應(yīng)用有很多好處。特別是在研究和發(fā)展工作中，以及低容量產(chǎn)品的情況下，制造柔性?shī)A具和夾具可能會(huì)是非常有益的。除了在時(shí)間和金錢(qián)上使利益均衡外，柔性?shī)A具還會(huì)有一個(gè)更加靈活的設(shè)計(jì)思路。由于在夾具的制造和裝配過(guò)程中，會(huì)直接和經(jīng)常改變夾具的拓?fù)涑杀尽Ｅc傳統(tǒng)夾具相比較，這種類(lèi)型的柔性?shī)A具的可重用性和可重構(gòu)性是一個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)。這一點(diǎn)尤為重要，因?yàn)樗诰G色制造方面符合行業(yè)的發(fā)展方向，通過(guò)回收使用系統(tǒng)的組成部件，為相關(guān)項(xiàng)目的工裝費(fèi)用降低了項(xiàng)目成本。表 2.1 用于驗(yàn)證夾具大量的例子、便攜式測(cè)量?jī)x器儀器 輔助部件測(cè)量類(lèi)型接觸式 非接觸式圖像賽立信探頭 是激光跟蹤儀T型探頭 是激光雷達(dá) 球形目標(biāo) 是目標(biāo) 是攝影光投影 是基于激光掃描頭 是關(guān)節(jié)臂三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)接觸探頭 是2.4 柔性?shī)A具的安裝本節(jié)中描述的夾具在安裝過(guò)程中需要考慮一些問(wèn)題。夾具元件安裝在合適位置可以說(shuō)是一種挑戰(zhàn)，尤其是當(dāng)定位公差比較小時(shí)，柔性?shī)A具也應(yīng)當(dāng)被監(jiān)測(cè)以便于開(kāi)發(fā)和與傳統(tǒng)夾具相比較它們的剛性。給出了一個(gè)通用的描述階段根據(jù)初步夾具安裝在仿真軟件環(huán)境和利用一些尺寸為 5m4m3m的大尺寸夾具的實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)測(cè)量指令階段。這是不論這個(gè)夾具是否是第一次安裝在夾具中還是對(duì)已經(jīng)存在的夾具只做外形上的更換，其都是為了定位不同的零部件。根據(jù)其復(fù)雜性，一種典型的大尺寸夾具具有三至五個(gè)結(jié)構(gòu)。通常除了有一個(gè)主框架之外，在每一個(gè)級(jí)別的基本水平，也可以由一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)用來(lái)作為參考以便于作為夾具基準(zhǔn)來(lái)定位。在一個(gè)自動(dòng)化固定的平臺(tái)上，機(jī)器系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行多項(xiàng)任務(wù)，比如定位、加工和進(jìn)行裝配。因此機(jī)器人的工作基準(zhǔn)與夾具的工作框架相聯(lián)系。仔細(xì)考慮夾具的綜合數(shù)據(jù)，會(huì)確保后續(xù)安裝達(dá)到預(yù)期的公差要求。2.4.1 測(cè)試輔助柔性?shī)A具的安裝柔性?shī)A具的安裝在第一次進(jìn)行模擬仿真時(shí)有幾個(gè)安裝階段。使用模擬演習(xí)，在這個(gè)工程中可以減少一些潛在的錯(cuò)誤和返工。測(cè)量輔助安裝過(guò)程是類(lèi)似的跟蹤對(duì)象位置的過(guò)程，是常見(jiàn)的大尺寸組件用到的。夾具的組件先用這種方法使其大致位置公差在 1mm以?xún)?nèi)，然后當(dāng)所有的夾具組件被放到所設(shè)計(jì)的位置時(shí)，在 0.1mm至 0.15mm公差內(nèi)，它們可以使用適當(dāng)?shù)呐ぞ厥站o。典型的計(jì)量協(xié)助柔性?shī)A具安裝階段如下：在出廠時(shí)設(shè)置初試參考結(jié)構(gòu)；測(cè)量初始參照系；安裝基地或其位置的主框架；安裝脫機(jī)內(nèi)結(jié)構(gòu)；安裝控股和定位；在內(nèi)框和主框架位置安裝鉗、套管和皮卡。底座上安裝內(nèi)框；重點(diǎn)定位元件的精細(xì)調(diào)整和緊固；核查參照系和夾具；對(duì)于夾具關(guān)鍵位置的服務(wù)監(jiān)測(cè)。這些階段是從無(wú)到有夾具的完整安裝。更不用說(shuō)，在設(shè)計(jì)變化略有變化的情況下，一些下面的操作將被忽略。表 2.2 不同夾具理念之間簡(jiǎn)明的比較典型特征 固定框架 柔性?shī)A具 夾具應(yīng)用 大批量產(chǎn)品 小批量產(chǎn)品 樣機(jī)唯一性 可重復(fù)性 可重構(gòu)性 成本效益耐用性 非常高 高 低優(yōu)點(diǎn)剛度 非常高 剛性不確定 低重量 重 中 低可移植性 不可移植 難以在每一個(gè)安裝中定位難以進(jìn)行成本 非常高 中等 低缺點(diǎn)生產(chǎn)時(shí)間 長(zhǎng) 中等 短2.4.2 柔性?shī)A具的安裝柔性?shī)A具安裝過(guò)程中采取了以下階段：安裝夾具的主框架；移動(dòng)單元和子系統(tǒng)組裝；夾具內(nèi)框架在夾具裝配中的安裝；皮卡和夾具的裝配。主框架通常是夾具的骨干。因此，它一般不會(huì)改變外形，和內(nèi)框架及較小的元素如襯套、皮卡和夾具一樣具有規(guī)律性。慎重考慮制造過(guò)程可以減少夾具元件較大元素的重新排列，也會(huì)更進(jìn)一步節(jié)約時(shí)間和成本。圖 3顯示了三組不同活動(dòng)小組對(duì)于柔性?shī)A具的安裝過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，假定夾具的標(biāo)準(zhǔn)件是從可供選擇的現(xiàn)成的部件和組件中選出來(lái)的，然后提前在大量的物理安裝測(cè)試和調(diào)試時(shí)以降低測(cè)量不確定度來(lái)進(jìn)行一次夾具安裝。一旦達(dá)到可接受水平的不確定性的物理安裝才能進(jìn)行。圖 2.3 柔性?shī)A具的測(cè)量輔助安裝程序在夾具安裝過(guò)程中，它可能需要用到多個(gè)測(cè)量系統(tǒng)或用到包括一套完整夾具安裝關(guān)鍵點(diǎn)的測(cè)量系統(tǒng)。這應(yīng)該包括在夾具維修期間放在工廠的地板和墻壁上的穩(wěn)定性及漂移檢查的目標(biāo)參考點(diǎn)。在夾具上定位的關(guān)鍵點(diǎn)、測(cè)量?jī)x器的不確定性應(yīng)該予以考慮。作為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)法則，每個(gè)夾具關(guān)鍵位置的定位的準(zhǔn)確性應(yīng)該是在 10倍，甚至比所需的耐受性更好。換句話(huà)說(shuō)，如果組件公差指定至 0.1mm，則夾具定位精度至少應(yīng)為0.01mm。柔性?shī)A具安裝的最佳做法如下：一個(gè)工廠的墻壁和地板上的初始參考點(diǎn)的位置是首選，以減少測(cè)量的不確定性；應(yīng)驗(yàn)證該儀器所在位置上經(jīng)常使用初始參考點(diǎn)的基地；在每個(gè)夾具的大節(jié)上，為更好地具有跟蹤和可重復(fù)性，可以附加多個(gè)球式反射跟蹤系統(tǒng)；夾具大型組件有關(guān)于彎曲或扭曲的測(cè)量應(yīng)集中在角梁的中央部分，以減少定位誤差；內(nèi)框架參考點(diǎn)應(yīng)選擇盡可能遠(yuǎn)的創(chuàng)建框的坐標(biāo)系統(tǒng)。這可能會(huì)導(dǎo)致在內(nèi)框坐標(biāo)系時(shí)的較小的不確定性。3.不確定性由于評(píng)估的結(jié)果旨在對(duì)于所描述物體真正價(jià)值范圍內(nèi)的評(píng)估定位，則不確定性被定義為膠 8。這里的不確定性來(lái)自?xún)煞矫娴膶彶?，首先是與測(cè)量過(guò)程中有關(guān)的，其次是與夾具定位的不確定性有關(guān)。測(cè)量不確定性的一些因素，如灰塵、重力、溫度、氣壓、濕度、測(cè)量?jī)x器和相關(guān)軟件中的系統(tǒng)誤差、操作人員的技能、接觸探針或球式反射跟蹤儀。基于膠 8的定義，測(cè)量結(jié)果應(yīng)伴隨著它的不確定性說(shuō)明，這些錯(cuò)誤詳細(xì)來(lái)源的討論超出了本文的范圍。已經(jīng)有多項(xiàng)研究來(lái)建立真正的不確定性的一些測(cè)量?jī)x器 10、11 。夾具關(guān)鍵點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果應(yīng)該包括相關(guān)的置信水平。除了最初的不確定性上升的測(cè)量?jī)x器，夾具的不確定性還有其他方面的影響。夾具框架方面的應(yīng)用由于產(chǎn)品重量以及制造工藝過(guò)程在夾具框架中能創(chuàng)建一些彈性變形。夾具有了集成化、自動(dòng)化和移動(dòng)部分，是這個(gè)問(wèn)題變得更加復(fù)雜。仔細(xì)考慮夾具設(shè)計(jì)階段不確定性的來(lái)源可以在一個(gè)給定的情況下減少過(guò)度使用公差預(yù)算的風(fēng)險(xiǎn)。夾具的精度和夾具的成本之間有著直接的關(guān)系。然而，整體的成本也應(yīng)該被考慮在內(nèi)。高數(shù)額的零部件有更長(zhǎng)的使用壽命。換句話(huà)說(shuō)，質(zhì)量特征接近平均值是，在使用過(guò)程中會(huì)很少失效。朝六個(gè)方向靠近在安裝時(shí)是很必要的，然后是在高精度夾具和敏感部位上的可重構(gòu)、柔性?shī)A具及夾具的監(jiān)測(cè)。4.討論柔性?shī)A具適用于組裝和在加工部分有不同的設(shè)計(jì)和幾何參數(shù)。尤其是當(dāng)這些部件之間的設(shè)計(jì)變化小時(shí)，這種類(lèi)型的夾具被證明是具有成本效益和快速的解決方案，這是因?yàn)樗赡軙?huì)通過(guò)夾具重新配置到一個(gè)新的產(chǎn)品或組件的變種上。然而，當(dāng)所需的零件盒裝配的設(shè)計(jì)完全不同時(shí)，可能需要不同尺寸夾具組件的完整地重排，因此，在設(shè)計(jì)一個(gè)新的零件和重組夾具的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)該考慮到要便于減少夾具的安裝和重新配置的時(shí)間以及成本，并最大限度的重用現(xiàn)在的組件在當(dāng)前的裝配中。一個(gè)柔性?shī)A具有許多種裝配方式，是由于其靈活性。在正確的安裝順序下選擇合適的組件，可以最大限度的節(jié)約成本和時(shí)間。本次選擇的過(guò)程中應(yīng)該對(duì)未來(lái)產(chǎn)品的夾具的潛在的重用予以考慮。在產(chǎn)品不斷變化的情況下，計(jì)劃和設(shè)計(jì)夾具框架是很重要的。使用定制的夾具、緊固件、軸套和其他夾具元件都是降低成本的關(guān)鍵問(wèn)題。仿真軟件和工具的廣泛使用，可以減少返工和浪費(fèi)夾具材料相關(guān)的成本。例如測(cè)量?jī)x器，其目標(biāo)點(diǎn)之間的視線(xiàn)檢查就會(huì)使用這些軟件來(lái)輔助。圖 4顯示了柔性?shī)A具安裝在測(cè)量仿真軟件中的第一個(gè)階段。由于夾具正在興建的模擬的效益越來(lái)越明顯，因此它可以突出儀器與目標(biāo)測(cè)量點(diǎn)的水平視線(xiàn)的問(wèn)題和不確定性。由于關(guān)于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形，則可以提前在仿真中分析以及在購(gòu)買(mǎi)夾具元件方面的財(cái)政。更重要的是，這種工具允許更好的裝配和制造等操作，因?yàn)樗鼈兡芴崆胺治龀鰥A具的長(zhǎng)處和弱點(diǎn)，揭示其物理設(shè)置。選擇合適的測(cè)量?jī)x器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計(jì)量。一個(gè)連貫的計(jì)量系統(tǒng)，其測(cè)量結(jié)果的不確定性能夠決定夾具的不確定性，也暴露了夾具和是否符合一個(gè)給定的公差范圍內(nèi)所需任務(wù)的能力。圖 4.1 測(cè)量輔助夾具安裝的模擬過(guò)程由于關(guān)于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形，則可以提前在仿真中分析以及在購(gòu)買(mǎi)夾具元件方面的財(cái)政。更重要的是，這種工具允許更好的裝配和制造等操作，因?yàn)樗鼈兡芴崆胺治龀鰥A具的長(zhǎng)處和弱點(diǎn)，揭示其物理設(shè)置。選擇合適的測(cè)量?jī)x器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計(jì)量。一個(gè)連貫的計(jì)量系統(tǒng)，其測(cè)量結(jié)果的不確定性能夠決定夾具的不確定性，也暴露了夾具和是否符合一個(gè)給定的公差范圍內(nèi)所需任務(wù)的能力?？偨Y(jié)零件和裝配體應(yīng)該以盡量減少夾具成本的方式來(lái)設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足使用標(biāo)準(zhǔn)組件。如果在夾具更新至下一產(chǎn)品時(shí)提前思考，則其速度和成本可能會(huì)增加。在夾具和固定裝置的設(shè)計(jì)上有強(qiáng)大的總成本、碳足跡及其可持續(xù)性。它往往要求生產(chǎn)出只有極少數(shù)的典型設(shè)計(jì)或產(chǎn)品，子系統(tǒng)或組件，以滿(mǎn)足產(chǎn)品的變化和客戶(hù)的需求。對(duì)于大型產(chǎn)品的幾何尺寸超出幾米夾具的可能會(huì)造成重大的開(kāi)銷(xiāo)。此外，一旦所需的零部件倍制造出來(lái)，這些夾具則會(huì)變得多余。常規(guī)回收多余夾具是不經(jīng)濟(jì)的。因此，找到增加夾具的靈活性才是所需求的方法。柔性?shī)A具和夾具的概念已存于二十余年。然而它們的潛能還沒(méi)有真正發(fā)揮，是由于其精度可可重復(fù)性的不確定性。高精度計(jì)量系統(tǒng)現(xiàn)在能夠用來(lái)對(duì)夾具進(jìn)行初始安裝和服務(wù)。然后使用該系統(tǒng)有可能重新設(shè)定夾具元素使其精確到一個(gè)新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以便于定位不同幾何位置的組件，允許幾次使用夾具。本文提出了一種對(duì)于大規(guī)模柔性?shī)A具及夾具初始定位和安裝的通用的算法。計(jì)量輔助夾具安裝的新概念被證明對(duì)復(fù)雜的設(shè)置和夾具的安裝是有益的。當(dāng)完全裝配好時(shí)，夾具的穩(wěn)定性可以通過(guò)慎重考慮和選擇夾具幾何位置上的關(guān)鍵點(diǎn)來(lái)予以保證。這種方法將應(yīng)用于大尺寸元件和產(chǎn)品的制造以及裝配件，尤其是應(yīng)用于航空航天和發(fā)電工業(yè)中。