搖桿零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)【中心距100】 連桿（含CAD圖紙?jiān)次募?/h1>

下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709850XX 學(xué) 院題 目: 搖桿的機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 專業(yè)_ 學(xué)號_ 班級 指導(dǎo)教師 下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985I摘要本文是在搖桿的圖樣分析后進(jìn)行搖桿的機(jī)械加工工藝路線的設(shè)計(jì)，同時(shí)按照其中的加工工序的要求設(shè)計(jì)夾具。搖桿的主要加工內(nèi)容是表面和孔。其加工路線長，加工時(shí)間多，加工成本高，零件的加工精度要求也高。按照機(jī)械加工工藝要求，遵循先面后孔的原則，并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度?；鶞?zhǔn)選擇以底面作為粗基準(zhǔn)，以底面與兩個(gè)工藝孔作為精基準(zhǔn)，確定了其加工的工藝路線和加工中所需要的各種工藝參數(shù)。在零件的夾具設(shè)計(jì)中，主要是根據(jù)零件加工工序要求，分析應(yīng)限的自由度數(shù)，進(jìn)而根據(jù)零件的表面特征選定定位元件，再分析所選定位元件能否限定應(yīng)限自由度。確定了定位元件后還需要選擇夾緊元件，最后就是確定專用夾具的結(jié)構(gòu)形式。關(guān)鍵詞：搖桿；加工工藝；工序；專用夾具下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985IIAbstractThis paper is the design of mechanical machining process route of rocker rocker in pattern analysis after, at the same time according to the design process requirements of the fixture.The main contents of the rocker is processing surface and the hole. The processing route long processing time, high processing cost, the machining precision is high. In accordance with the requirements of the machining process, follow the principle of the surface after the first hole, and the hole and the plane processing clearly divided into roughing and finishing stages of processing to ensure accuracy. Reference to the bottom as the benchmark crude, the bottom with two holes as a precision technology base, a variety of process parameters to theprocessing technology and processing were determined.In parts of fixture design, mainly according to the requirements of machining process, analysis of the degrees of freedom should be restricted, and then according to the characteristics of the selected surface parts of the positioning element, then analysis the selected location of components can be qualified shall be limited degrees of freedom. Determine the positioning components also need to select the clamping element, finally, is to determine the structure of fixture.Keywords: rocker; process; process; special fixture下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985III下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985IV下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985V下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709850目 錄摘要 .IAbstract.II1 序言 .12 零件的分析 .22.1 零件的作用 .22.2 零件圖 .22.3 零件的工藝分析 .32.4 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) .32.4.1 確定毛坯種類 .32.4.2 基面的選擇 .42.4.3 制定工藝路線 .62.4.4 機(jī)械加工余量工序尺寸及公差的確定 .62.4.5 確定切削用量及時(shí)間定額 .73 鉆孔專用夾具設(shè)計(jì) .133.1 問題的指出 .1332 定位基準(zhǔn)的選擇 .133.3 夾具方案的設(shè)計(jì) .133.4.切削力和夾緊力計(jì)算 .143.5 夾緊力的計(jì)算 .143.6 定位誤差分析 .153.7 零、部件的設(shè)計(jì)與選用 .163.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) .17總 結(jié) .19致 謝 .20參 考 文 獻(xiàn) .21下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098511 序言機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)是以機(jī)械制造中的工藝問題為研究對象，實(shí)踐性較強(qiáng)的一門學(xué)科，通過對此門學(xué)科的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我在下述各方面得到了鍛煉：能熟練運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識，正確的解決一個(gè)零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線的安排、工藝尺寸的確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。通過設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效、省力、既經(jīng)濟(jì)合理又能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。學(xué)會使用手冊及圖表資料。培養(yǎng)了一定的創(chuàng)新能力。通過對拔叉的工藝及夾具設(shè)計(jì)，匯總所學(xué)專業(yè)知識如一體(如互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) 、 機(jī)械設(shè)計(jì) 、 金屬切削機(jī)床概論 、機(jī)械制造工藝學(xué) 、 金屬切削原理與刀具等)。讓我們對所學(xué)的專業(yè)課得以鞏固、復(fù)習(xí)及實(shí)用，在理論與實(shí)踐上有機(jī)結(jié)合；使我們對各科的作用更加深刻的熟悉與理解，并為以后的實(shí)際工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)！下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098522 零件的分析2.1 零件的作用題目所給的零件是車床的搖桿銑床叉。它位于車床床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。2.2 零件圖下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098532.3 零件的工藝分析零件的材料為 HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是搖桿需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求1.小頭孔以及與此孔相通的鍵槽2.大頭圓孔 363.小頭孔端面、大頭圓孔上下 60 端面。由上面分析可知，可以粗加小頭孔端面，然后以此作為粗基準(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此搖桿零件沒有復(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2.4 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.4.1 確定毛坯種類1 零件材料為 HT200，零件結(jié)構(gòu)較簡單，中等批量生產(chǎn)，選擇砂型鑄造毛坯，查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊 ，表 2-2-5，選用鑄件尺寸公差等級為 CT-12。2 確定加工余量及形狀加工余量下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985436 上端面 336 下端面 360 上端面 360 下端面 336 孔 315 孔 實(shí)心3 繪制鑄件毛坯圖2.4.2 基面的選擇定位基準(zhǔn)是影響搖桿零件加工精度的關(guān)鍵因素?；鶞?zhǔn)選擇得合理下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709855可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工過程中將問題百出，更有甚者，造成零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。（1）粗基準(zhǔn)的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。（2）精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，應(yīng)該進(jìn)行尺寸互算。（3）加工階段的劃分該搖桿加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、精加工和精加工幾個(gè)階段。(4）工序的集中和分散本搖桿選用工序集中原則安排搖桿的加工工序。該搖桿的生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，可以采用萬能型機(jī)床配以專用工裝、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，不但可縮短輔助時(shí)間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證加工表面之間的相對位置精度要求。(5) 加工原則:1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工基準(zhǔn)搖桿下端面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。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098563）遵循“先主后次”原則. 4）遵循“先面后孔”原則.2.4.3 制定工藝路線制定工藝路線得出發(fā)點(diǎn),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)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具,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。工藝路線方案：01 粗銑下端面02 粗銑 25 外圓上端面03 粗銑 60 外圓上端面04 鉆、鉸 15 孔05 鉆、擴(kuò)、鉸 36 孔06 精銑 25 外圓下端面07 精銑 25 外圓上端面08 銑下端面09 插鍵槽10 去毛刺下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098572.4.4 機(jī)械加工余量工序尺寸及公差的確定圓柱表面工序尺寸：前面已確定各表面加工余量，現(xiàn)確定各表面多工序的加工余量表面工序尺寸加工表面加工內(nèi)容加工余量精度等級表面粗糙度粗銑 2.5 6.325 上下端面 精銑 0.5 3.2粗銑 2.5 6.360 上下端面 精銑 0.5 3.22.4.5 確定切削用量及時(shí)間定額工序 01 粗銑 60 外圓下端面1. 加工條件工件材料：HT200，=170260Mpa，鑄造，加工要求：粗銑 60 孔端面，加工余量 3mm，加工后表面粗糙度達(dá)到 6.3機(jī)床：X52K刀具：YG6 硬質(zhì)合金端面銑刀，刀桿尺寸 BxH=25x302. 切削用量下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098581） 切削深度因?yàn)橛嗔枯^小，選擇 =1，一次走刀完成pa2） 進(jìn)給量查切削用量簡明手冊表 1-4，有刀桿尺寸和工件直徑，選取f=1mm/n3） 確定刀具壽命和磨鈍標(biāo)準(zhǔn)查切削表 1.9，選后刀面最大磨損限度為 0.9mm，因?yàn)槭怯操|(zhì)合金普通銑刀，銑刀壽命 T=60min4） 計(jì)算切削速度 和每分鐘進(jìn)給量cvfv查切削表 1.15，由灰鑄鐵硬度和進(jìn)給量 =1，選取 =44pacv主軸轉(zhuǎn)速： = =cvwvdc10 min/3504*r每分鐘進(jìn)給量： nff /1355） 校檢機(jī)床攻率查切削表 1.31，主軸允許攻率為 7.5KW cp最終確定 =4.0mmPa=350mm/min =44m/minfvcv6） 計(jì)算基本工時(shí)查切削手冊表 1.26，入切量及超切量為 =12.5mmy= L=l+ =160+12.5=172.5mmmtfvLy= =tf min49.035172工序 02 粗銑 25 外圓上端面,加工后表面粗糙度達(dá)到 6.3，切削用下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709859量與粗銑 60 上端面相同計(jì)算基本工時(shí)，查切削表 1.26，入切量及超切量為=12.5mmy= = = =0.24minmtfvLt350.127工序 03 精銑 60 上端面，以下端面為基準(zhǔn)，加工后表面粗糙度達(dá)到 3.2，保證 36 上端面垂直度要求刀具：YG 硬質(zhì)合金銑刀機(jī)床：X52K加工要求：精度 60 上端面，加工余量 1mm，加工后表面粗糙度達(dá)到 3.2選擇 =1mm，兩次走刀pa查切削表 1.6，進(jìn)給量 f=0.250.4mm/r，取 f=0.4mm/r查切削表 1.15，查得 =90m/mincv= =717r/minwsdvn10410*查簡明手冊取 =700sn則實(shí)際切削速度 v= = 88m/min10swd07*4當(dāng) =600r/minsn每分鐘進(jìn)給量 =0.4x700=360mmfv工時(shí) = = =0.59mtfL128076工序 04 精銑 25, 60 下端面，以上端面為基準(zhǔn)下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098510切削用量及工時(shí)與工序 03 一樣，加工后滿足孔的公差要求工序 05 鉆、粗鉸 15 孔1. 選擇鉆頭查切削 ，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭， =10.5od鉆頭采用雙錐后磨橫刃，查切削表 2-1-2，取后角 =1250二重刃長度=3.5，橫刃長度 b=2，弧面長度 =4，棱帶長度 =3L1L查表 2-2 得 2 =125， =302. 選擇切削用量（1） 確定進(jìn)給量按加工要求確定進(jìn)給量，查切削表 2-7，f=0.430.53321840dL查切削表 2-7，修正系數(shù) k=1.0nmf /)53.04.(1*)5.04.(按鉆頭遷都選擇，查切削表 2-8，鉆頭允許進(jìn)給量為1.45mm/n，按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度選擇：查切削表 2-9，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許軸向力為 8330N 時(shí)，進(jìn)給偉 f=0.93mm/n以上三個(gè)進(jìn)給量比較得出，受限制的進(jìn)給量是加工要求，其值為0.430.53mm/n，最終選擇進(jìn)給量 f=0.48mm/n根據(jù)切削表 2-9，由進(jìn)給量和鉆頭直徑得鉆孔是軸線力=5880N，軸向修正系數(shù)為 1，故=5880，根據(jù) Z525 立式鉆床使用說明書，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的最大軸向力為 8830N，故所選進(jìn)給量可用.下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098511（2） 確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命查切削表 2-1-2，得后刀面最大磨損限度為 0.7mm，壽命T=50min（3） 切削速度查切削表 2.30，切削速度計(jì)算公式為：min)/(fyvdcvxpmaTzo其中 =15.1 =18 =0.25 =9 =0 =0.4 v0zvpaxvyv=0.48fm=0.125查得修正系數(shù) =0.85wk（4） 檢驗(yàn)機(jī)床扭矩及攻率查切削表 2.25，當(dāng) f=0.51, 21 時(shí)，odMNt.1643修正系數(shù)為 1.2 故 =43.16x1.2=51.8NMcM查機(jī)床說明書， =144.2NMm查切削表 2.23，鉆頭消耗攻率 =1.7KWcP查機(jī)床說明書， =2.8x0.81=2.26KWEP因?yàn)?, cMmc故切削用量可用，即 f=0.48，n=272， =13cv3. 計(jì)算工時(shí) nfylfLt下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098512查切削表 2.29 的 =10ymin4.08.*271t工序 06 鉆、擴(kuò)、鉸 36 孔刀具：鉆頭 35 37.5 鉸刀 36機(jī)床：Z525 立式鉆床確定進(jìn)給量：查切削表 2.7，f=0.150.26mm/r 現(xiàn)取 f=0.24mm/r查切削表 2.15，v=14m/min主軸轉(zhuǎn)速 = = =571r/minsnwdv108.714*取 =600r/minw則實(shí)際切削速度為 v= = =14.7m/min10wn06*.切削基本工時(shí) = =mtfvLmin7.24.6工序 10 去除毛刺下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985133 鉆孔專用夾具設(shè)計(jì)3.1 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(qiáng)度，保證加工質(zhì)量，故需設(shè)計(jì)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(shí)，主要考慮如何降低降低生產(chǎn)成本和降低勞動強(qiáng)度。本次設(shè)計(jì)選擇設(shè)計(jì)是針對鉆 15 孔，它將用于 Z525 鉆床。32 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(gè)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(jì)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(jì)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(jìn)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?；鶞?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(jì)更加困難甚至達(dá)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(qiáng)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(jì)本道工序的夾具，以已加工好的端面作為定位夾具。3.3 夾具方案的設(shè)計(jì)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(jì)方案如下,方案：首先必須明確其加工時(shí)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(gè)，一個(gè)固定 V 型塊限制兩個(gè)自由度，一個(gè)滑動 V 型塊限制限制一個(gè)自由度，為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設(shè)計(jì)的定位方案，總共限制了工件的全部 6 個(gè)自由度，屬于完全定位。在該定位方案中，一個(gè)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(gè)移動自由度。一個(gè)固定 V 型塊限制了 y 軸的移動，x 軸的移動，一個(gè)滑動 V 型塊限制了 z軸的旋轉(zhuǎn)，這樣 6 個(gè)自由度全部被限制根據(jù)上面敘述選擇方案。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985143.4.切削力和夾緊力計(jì)算（1）刀具：刀具用高速鋼刀具鉆頭機(jī)床： Z525 機(jī)床切削力公式： 1.2076f PFDfK式中 D=15 ./mr查表 得： 8210.75()36bp其中： ,0.b.48K即： 95()fFN實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)5表 得：1212KW有： 120.7,.6安全系數(shù) K 可按下式計(jì)算有： 6543210K式中： 為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)5 表 可得： 60 12.10.56所以 9586492()KfWFN3.5 夾緊力的計(jì)算選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由 FKfN21其中 f 為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 5.0F= +G G 為工件自重zPNf4.3121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MPaB06MPaBs4801螺釘疲勞極限： B9263.2.1 下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098515極限應(yīng)力幅： MPakma76.51li 許用應(yīng)力幅： Sa3.li螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 ss=2.54 取s=4得 MPa120滿足要求8.42cHdFPaNc153.2經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠，使用快速螺旋定位機(jī)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3.6 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(shí)，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(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)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(diǎn)和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差 ，一般可用下式表示：jMjjWDAZWj 由參考文獻(xiàn)5可得： 兩 V 型塊定位誤差 ： 11minDWd下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985161 21min2min.DdDdJWarctgL其中：，10.52D20D，d.3d， 1min2min4且：L=100mm ，得：0.63DW.2Jm 夾緊誤差 ： cos)(inmaxyj其中接觸變形位移值：1()(9.62nHBZyRaZkNl查5表 1215 有 。 10.4,0,.42,0.7zKCcos8jym 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj5. 夾具相對刀具位置誤差： 取AD01.誤差總和： 0.853jwm從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。3.7 零、部件的設(shè)計(jì)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(shí)間。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098517.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 D601 3 +0.010+0.004611.8 4 71.82.65 86 9 -2.63+0.016+0.00633.36+0.016+0.008 93.34 7 1045 8 118 12 1656+0.022+0.01010+0.019+0.010 1368 12 15 10 16 20810+0.028+0.013 15 181012 18+0.023+0.012 22 12 20 251215 22 260.0081518+0.034+0.016 26 30 16 28 361822 30+0.028+0.015 342226 35 39 20 36鋁合金2630+0.041+0.020 42 463035 48+0.033+0.017 52 25 鋁合 金 563542 55 594248 62 660.0124850+0.050+0.02570+0.039+0.020 74 30 56 67 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。3.8 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(jī)床上。夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個(gè)整體的最大最復(fù)雜的基礎(chǔ)件。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098518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(jī)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(qiáng)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(jì)夾具體時(shí)，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(jì)性以及操作和裝拆的便捷性等，在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)加以考慮。夾具體設(shè)計(jì)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?，它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁?。為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。（2）應(yīng)有足夠的強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(jī)械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時(shí)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(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠夾具在機(jī)床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺上安裝時(shí)，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(jī)構(gòu)所需要的空間范圍及機(jī)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(jì)夾具時(shí)，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(jià)比。本道工序?yàn)殂姶矈A具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序?yàn)殂娪嗔啃?，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達(dá)到本工序的要求。本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)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(jī)構(gòu)。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098519下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098520總 結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，時(shí)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(jì)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(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(shí)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(jì)的機(jī)會，它將是我們畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的更出色的關(guān)鍵一步。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098521致 謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)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(shí)，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗(yàn)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(shí)給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shí)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(lì)著我。從題目的選擇到項(xiàng)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(gè)日日夜夜，他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)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。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098522參 考 文 獻(xiàn)1 東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊M，上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1980。2 張進(jìn)生。機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 。機(jī)械工業(yè)出版社，1995。3 李慶壽。機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 。機(jī)械工業(yè)出版社，1991。4 李洪。機(jī)械加工工藝手冊 。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 。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(shí)用手冊 ?；瘜W(xué)工業(yè)出版社，2544。7 余光國，馬俊，張興發(fā)，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)M，重慶：重慶大學(xué)出版社，1995。8 周永強(qiáng)，高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊 。上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2542。11 東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊.上海科學(xué)技術(shù)出版社，1984。 12 李慶壽，機(jī)械制造工藝裝備設(shè)計(jì)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(jì)量出版社，2540：9-19。14 王光斗，王春福，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)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(jī)械工業(yè)出版社，2545：4-17夾具夾緊力的優(yōu)化及對工件定位精度的影響B(tài).Li 和 S.N.Mellkote布什伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院，佐治亞理工學(xué)院，格魯吉亞，美國研究所由于夾緊和加工，在工件和夾具的接觸部位會產(chǎn)生局部彈性變形，使工件尺寸發(fā)生變化，進(jìn)而影響工件的最終加工質(zhì)量。這種效應(yīng)可通過最小化夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化，夾緊力是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)變量，可以得到優(yōu)化，以減少工件的位移。本文提出了一種確定多夾緊夾具受到準(zhǔn)靜態(tài)加工部位的最佳夾緊力的新方法。該方法采用彈性接觸力學(xué)模型代表夾具與工件接觸，并涉及制定和解決方案的多目標(biāo)優(yōu)化模型的約束。夾緊力的最優(yōu)化對工件定位精度的影響通過 3-2-1 式銑夾具的例子進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：彈性 接觸 模型 夾具 夾緊力 優(yōu)化前言 定位和夾緊的工件加工中的兩個(gè)關(guān)鍵因素。要實(shí)現(xiàn)夾具的這些功能，需將工件定位到一個(gè)合適的基準(zhǔn)上并夾緊，采用的夾緊力必須足夠大，以抑制工件在加工過程中產(chǎn)生的移動。然而，過度的夾緊力可誘導(dǎo)工件產(chǎn)生更大的彈性變形 ，這會影響它的位置精度，并反過來影響零件質(zhì)量。所以有必要確定最佳夾緊力，來減小由于彈性變形對工件的定位誤差，同時(shí)滿足加工的要求。在夾具分析和綜合領(lǐng)域上的研究人員使用了有限元模型的方法或剛體模型的方法。大量的工作都以有限元方法為基礎(chǔ)被報(bào)道參考文獻(xiàn) 1-8。隨著得墨忒耳8，這種方法的限制是需要較大的模型和計(jì)算成本。同時(shí)，多數(shù)的有限元基礎(chǔ)研究人員一直重點(diǎn)關(guān)注的夾具布局優(yōu)化和夾緊力的優(yōu)化還沒有得到充分討論，也有少數(shù)的研究人員通過對剛性模型9-11 對夾緊力進(jìn)行了優(yōu)化，剛型模型幾乎被近似為一個(gè)規(guī)則完整的形狀。得墨忒耳12，13用螺釘理論解決的最低夾緊力，總的問題是制定一個(gè)線性規(guī)劃，其目的是盡量減少在每個(gè)定位點(diǎn)調(diào)整夾緊力強(qiáng)度的法線接觸力。接觸摩擦力的影響被忽視，因?yàn)樗^法線接觸力相對較小，由于這種方法是基于剛體假設(shè)，獨(dú)特的三維夾具可以處理超過 6 個(gè)自由度的裝夾，復(fù)和倪14也提出迭代搜索方法，通過假設(shè)已知摩擦力的方向來推導(dǎo)計(jì)算最小夾緊力，該剛體分析的主要限制因素是當(dāng)出現(xiàn)六個(gè)以上的接觸力是使其靜力不確定，因此，這種方法無法確定工件移位的唯一性。 第 1 頁 共 15 頁這種限制可以通過計(jì)算夾具工件系統(tǒng)15的彈性來克服，對于一個(gè)相對嚴(yán)格的工件，該夾具在機(jī)械加工工件的位置會受夾具點(diǎn)的局部彈性變形的強(qiáng)烈影響。Hockenberger 和得墨忒耳 16使用經(jīng)驗(yàn)的接觸力變形的關(guān)系（稱為元功能） ，解決由于夾緊和準(zhǔn)靜態(tài)加工力工件剛體位移。同一作者還考察了加工工件夾具位移對設(shè)計(jì)參數(shù)的影響17。桂 18 等 通過工件的夾緊力的優(yōu)化定位精度彈性接觸模型對報(bào)告做了改善，然而，他們沒有處理計(jì)算夾具與工件的接觸剛度的方法，此外，其算法的應(yīng)用沒有討論機(jī)械加工刀具路徑負(fù)載有限序列。李和 Melkote 19和烏爾塔多和 Melkote 20用接觸力學(xué)解決由于在加載夾具夾緊點(diǎn)彈性變形產(chǎn)生的接觸力和工件的位移，他們還使用此方法制定了優(yōu)化方法夾具布局21和夾緊力22 。但是，關(guān)于 multiclamp 系統(tǒng)及其對工件精度影響的夾緊力的優(yōu)化并沒有在這些文件中提到 。本文提出了一種新的算法，確定了 multiclamp 夾具工件系統(tǒng)受到準(zhǔn)靜態(tài)加載的最佳夾緊力為基礎(chǔ)的彈性方法。該法旨在盡量減少影響由于工件夾緊位移和加工荷載通過系統(tǒng)優(yōu)化夾緊力的一部分定位精度。接觸力學(xué)模型，用于確定接觸力和位移，然后再用做夾緊力優(yōu)化，這個(gè)問題被作為多目標(biāo)約束優(yōu)化問題提出和解決。通過兩個(gè)例子分析工件夾緊力的優(yōu)化對定位精度的影響，例子涉及的銑削夾具 3-2-1 布局。1 夾具工件聯(lián)系模型 11 模型假設(shè)該加工夾具由 L 定位器和帶有球形端的 c 形夾組成。工件和夾具接觸的地方是線性的彈性接觸，其他地方完全剛性。工件夾具系統(tǒng)由于夾緊和加工受到準(zhǔn)靜態(tài)負(fù)載。夾緊力可假定為在加工過程中保持不變，這個(gè)假設(shè)是有效的，在對液壓或氣動夾具使用。在實(shí)際中，夾具工件接觸區(qū)域是彈性分布，然而，這種模式的發(fā)展，假設(shè)總觸剛度（見圖 1）第 i 夾具接觸力局部變形如下：(1) iijjFkd其中 （j=x，y，z ）表示，在當(dāng)?shù)刈幼鴺?biāo)系切線和法線方向的接觸剛度ij第 2 頁 共 15 頁圖1 彈簧夾具工件接觸模型。表示在第i個(gè)ixyz接觸處的坐標(biāo)系（j=x ，y，z ）是對應(yīng)沿著 xyz方向的彈性變形，分別 （j= x，y，z）的代表ijd和 切向力接觸 ， 法線力接觸。ixFiyizF12 工件夾具的接觸剛度模型集中遵守一個(gè)球形尖端定位，夾具和工件的接觸并不是線性的，因?yàn)榻佑|半徑與隨法線力呈非線性變化 23。由于法線力 接觸變形作用于半徑 和平iPiR面工件表面之間，這可從封閉赫茲的辦法解決縮進(jìn)一個(gè)球體彈性半空間的問題。對于這個(gè)問題， 是法線的變形，在文獻(xiàn) 23 第 93 頁中給出如下：in（2）1/3296*iiniPRE其中 式中 和 是工件和夾具的彈性模量， 、22*11fwwEf w分別是工件和材料的泊松比。f切向變形 沿著 和 切線方向）硅業(yè)切力距ity(iittx或 者 ixiy有以下形式文獻(xiàn) 23 第 217 頁iyQiix或 者（3）t28ifi wiaG其中 、 分別是工件和夾具剪切模量1/3134ifi wPREfGw一個(gè)合理的接觸剛度的線性可以近似從最小二乘獲得適合式 （2），這就產(chǎn)生了以下線性化接觸剛度值：在計(jì)算上述的線性近似，第 3 頁 共 15 頁（4）1/32*68.9iizREk(5)1*24jii iwxy zf kG正常的力被假定為從 0 到 1000N，且最小二乘擬合相應(yīng)的 R2 值認(rèn)定是0.94。2夾緊力優(yōu)化我們的目標(biāo)是確定最優(yōu)夾緊力，將盡量減少由于工件剛體運(yùn)動過程中，局部的夾緊和加工負(fù)荷引起的彈性變形，同時(shí)保持在準(zhǔn)靜態(tài)加工過程中夾具工件系統(tǒng)平衡，工件的位移減少，從而減少定位誤差。實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)是通過制定一個(gè)多目標(biāo)約束優(yōu)化問題的問題，如下描述。2.1 目標(biāo)函數(shù)配方工件旋轉(zhuǎn)，由于部隊(duì)輪換往往是相當(dāng)小17的工件定位誤差假設(shè)為確定其剛體翻譯基本上，其中 、 、和TwwdXYZ wXwY是 沿 ， 和 三個(gè)正交組件（見圖 2） 。Zxgygz圖 2 工件剛體平移和旋轉(zhuǎn)工件的定位誤差歸于裝夾力，然后可以在該剛體位移的 范數(shù)計(jì)算如下：2L第 4 頁 共 15 頁（6）222wwwdXYZ其中 表示一個(gè)向量二級標(biāo)準(zhǔn)。但是作用在工件的夾緊力會影響定位誤差。當(dāng)多個(gè)夾緊力作用于工件，由此產(chǎn)生的夾緊力為 ,有如下形式：TRRCXYZP（7）RC其中夾緊力 是矢量，夾緊力的方向 矩陣，1.TLCC 1.TCLCRn是夾緊力是矢量的方向余弦， 、 和 coscosLiLiiin iiLi是第 i 個(gè)夾緊點(diǎn)夾緊力在 、 和 方向上的向量角度（ i=1、2、3.,C） 。gXYgZ在這個(gè)文件中，由于接觸區(qū)變形造成的工件的定位誤差，被假定為受的作用力是法線的，接觸的摩擦力相對較小，并在進(jìn)行分析時(shí)忽略了加緊力對工件的定位誤差的影響。意指正常接觸剛度比 ，是通過 （i=1，2L）和最小zkii的所有定位器正常剛度 相乘，并假設(shè)工件 、 、 取決于 、 、zks xNyzgXY的方向，各自的等效接觸剛度可有下式 計(jì)算gZ 111,XYZNNssszizizikk和得出（見圖 3） ，工件剛體運(yùn)動 ，歸于夾緊行動現(xiàn)在可以寫成：wd(8)111XYZTRRRwNNNsssziziziPPdkk 工件有位移，因此，定位誤差的減小可以通過盡量減少產(chǎn)生的夾緊力向量 范數(shù)。因此，第一個(gè)目標(biāo)函數(shù)可以寫為：2L最小化 XYZ222RRERCNNw111PP=+iii （9）第 5 頁 共 15 頁要注意，加權(quán)因素是與等效接觸剛度成正比的在 、 和 方向上。通gXYgZ過使用最低總能量互補(bǔ)參考文獻(xiàn)15，23的原則求解彈性力學(xué)接觸問題得出 A的組成部分是唯一確定的，這保證了夾緊力和相應(yīng)的定位反應(yīng)是“真正的”解決方案，對接觸問題和產(chǎn)生的“真正”剛體位移，而且工件保持在靜態(tài)平衡，通過夾緊力的隨時(shí)調(diào)整。因此，總能量最小化的形式為補(bǔ)充的夾緊力優(yōu)化的第二個(gè)目標(biāo)函數(shù)，并給出：最小化 （10）222iiiL+CL+CL+Cx*111FFUW=kkyziiiTQ其中 代表機(jī)構(gòu)的彈性變形應(yīng)變能互補(bǔ)， 代表由外部力量和力矩配合* *W完成， 是遵守對角矩陣的， 和Q1.LCxyzxyzcc1iijjck是所有接觸力的載體。TxyzzFF如圖 3 加權(quán)系數(shù) 計(jì)算確定的基礎(chǔ)2L2.2 摩擦和靜態(tài)平衡約束在（10）式優(yōu)化的目標(biāo)受到一定的限制和約束，他們中最重要的是在每個(gè)接觸處的靜摩擦力約束。庫侖摩擦力的法律規(guī)定 （ 是22iiixyszFFis靜態(tài)摩擦系數(shù)）,這方面的一個(gè)非線性約束和線性化版本可以使用，并且19有：內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（外文翻譯）第 6 頁 共 15 頁（11）iiixyszF假設(shè)準(zhǔn)靜態(tài)載荷，工件的靜力平衡由下列力和力矩平衡方程確保（向量形式）：(12)0F0M其中包括在法線和切線方向的力和力矩的機(jī)械加工力和工件重量。2.3 界接觸力由于夾具工件接觸是單側(cè)面的，法線的接觸力 只能被壓縮。這通過iP以下的 的約束表 （i=1，2,L+C） （13）iP0i它假設(shè)在工件上的法線力是確定的，此外，在一個(gè)法線的接觸壓力不能超過壓工件材料的屈服強(qiáng)度（ ） 。這個(gè)約束可寫為：yS（i=1，2 ，,L+C ） (14) iyiPSA如果 是在第 i 個(gè)工件夾具的接觸處的接觸面積，完整的夾緊力優(yōu)化i模型，可以寫成：最小化 (15)12fTRCwQP3模型算法求解式（15）多目標(biāo)優(yōu)化問題可以通過求解約束24。這種方法將確定的目標(biāo)作為首要職能之一，并將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)約束對。該補(bǔ)充（ ）的主要目的是處1f理功能，并由此得到夾緊力（ ）作為約束的加權(quán)范數(shù) 最小化。對 為主要2f 2L1f目標(biāo)的選擇，確保選中一套獨(dú)特可行的夾緊力，因此，工件夾具系統(tǒng)驅(qū)動到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)（即最低能量狀態(tài)） ，此狀態(tài)也表示有最小的夾緊力下的加權(quán)范數(shù) 。 的約束轉(zhuǎn)換涉及到一個(gè)指定的加權(quán)范數(shù) 小于或等于 ，其中 是 2Lf 2L的約束，假設(shè)最初所有夾緊力不明確，要確定一個(gè)合適的 。在定位和夾緊f點(diǎn)的接觸力的計(jì)算只考慮第一個(gè)目標(biāo)函數(shù)（即 ） 。雖然有這樣的接觸力，并不1f內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（外文翻譯）第 7 頁 共 15 頁一定產(chǎn)生最低的夾緊力，這是一個(gè)“真正的”可行的解決彈性力學(xué)問題辦法，可完全抑制工件在夾具中的位置。這些夾緊力的加權(quán)系數(shù) ，通過計(jì)算并作為2L初始值與 比較，因此，夾緊力式（15）的優(yōu)化問題可改寫為: 最小化 （16）12TfQ由： (11)(14) 得。RCwP類似的算法尋找一個(gè)方程根的二分法來確定最低的 上的約束, 通過盡RCwP可能降低 上限，由此產(chǎn)生的最小夾緊力的加權(quán)范數(shù) 。 迭代次數(shù) K，終止搜2L索取決于所需的預(yù)測精度 和 ，有參考文獻(xiàn)15 ：TwxyzTiiiziidrXYZ2Klog（17）其中 表示上限的功能，完整的算法在如圖 4 中給出。內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（外文翻譯）第 8 頁 共 15 頁內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（外文翻譯）第 9 頁 共 15 頁圖 4 夾緊力的優(yōu)化算法（在示例 1 中使用） 。 圖 5 該算法在示例 2 使用4 加工過程中的夾緊力的優(yōu)化及測定上一節(jié)介紹的算法可用于確定單負(fù)載作用于工件的載體的最佳夾緊力，然而，刀具路徑隨磨削量和切割點(diǎn)的不斷變化而變化。因此，相應(yīng)的夾緊力和最佳的加工負(fù)荷獲得將由圖 4 算法獲得，這大大增加了計(jì)算負(fù)擔(dān)，并要求為選擇的夾緊力提供標(biāo)準(zhǔn)， 將獲得滿意和適宜的整個(gè)刀具軌跡 ，用保守的辦法來解決下面將被討論的問題，考慮一個(gè)有限的數(shù)目（例如 m）沿相應(yīng)的刀具路徑設(shè)置的產(chǎn)生 m 個(gè)最佳夾緊力，選擇記為 ， ， ,在每個(gè)采樣點(diǎn)，1optP2t3optPopt考慮以下四個(gè)最壞加工負(fù)荷向量：內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（外文翻譯）第 10 頁 共 15 頁max1axTXYZF2maxaxTYXYZF3maxaxTXYZF4aTrXYZF(18) 、 和 表示在 、 和 方向上的最大值， 、 和 上gg的數(shù)字 1，2，3 分別代替對應(yīng)的 和 另外兩個(gè)正交切削分力，而且maxXYmaxZ有： 222maxrXYZFF雖然 4 個(gè)最壞情況加工負(fù)荷向量不會在工件加工的同一時(shí)刻出現(xiàn)，但在每次常規(guī)的進(jìn)給速度中，刀具旋轉(zhuǎn)一次出現(xiàn)一次，負(fù)載向量引入的誤差可忽略。因此，在這項(xiàng)工作中，四個(gè)載體負(fù)載適用于同一位置， （但不是同時(shí)）對工件進(jìn)行的采樣 ，夾緊力的優(yōu)化算法圖 4，對應(yīng)于每個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)算最佳的夾緊力。夾緊力的最佳形式有：(i=1,2,m) (j=x,y z,r) (19)max12.TiiijjcjPC其中 是最佳夾緊力的四個(gè)情況下的加工負(fù)荷載體， (C=1，2，C)是每ij ikjC個(gè)相應(yīng)的夾具在第 i 個(gè)樣本點(diǎn)和第 j 負(fù)荷情況下力的大小。 是計(jì)算每個(gè)負(fù)maxijP載點(diǎn)之后的結(jié)果，一套簡單的“最佳”夾緊力必須從所有的樣本點(diǎn)和裝載條件里發(fā)現(xiàn)，并在所有的最佳夾緊力中選擇。這是通過在所有負(fù)載情況和采樣點(diǎn)排序，并選擇夾緊點(diǎn)的最高值的最佳的夾緊力， 見于式 （20）：maxkC（k=1，2，C） （20）maxikkjC只要這些具備，就得到一套優(yōu)化的夾緊力 ，驗(yàn)證這Tmaxax12C.optP些力，以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡。否則，會出現(xiàn)更多采樣點(diǎn)和重復(fù)上述程序。在這種方式中，可為整個(gè)刀具路徑確定“最佳”夾緊力 ，圖 5 總結(jié)optP了剛才所描述的算法。請注意，雖然這種方法是保守的，它提供了一個(gè)確定的夾緊力，最大限度地減少工件的定位誤差的一套系統(tǒng)方法。5影響工件的定位精度它的興趣在于最早提出了評價(jià)夾緊力的算法對工件的定位精度的影響。工件首先放在與夾具接觸的基板上，然后夾緊力使工件接觸到夾具，因此，局部內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（外文翻譯）第 11 頁 共 15 頁變形發(fā)生在每個(gè)工件夾具接觸處，使工件在夾具上移位和旋轉(zhuǎn)。隨后，準(zhǔn)靜態(tài)加工負(fù)荷應(yīng)用造成工件在夾具的移位。工件剛體運(yùn)動的定義是由它在 、 和gXY方向上的移位 和自轉(zhuǎn) （見圖 2） ，gZTdwwXYZ Twxyz如前所述，工件剛體位移產(chǎn)生于在每個(gè)夾緊處的局部變形 ，假設(shè)Tiiixyzd為相對于工件的質(zhì)量中心的第 i 個(gè)位置矢量定位點(diǎn)，坐標(biāo)變換定理TiirXYZ可以用來表達(dá)在工件的位移 ， 以及工件自轉(zhuǎn)idwwXYZ如下: (21)wxyz1Tii iiRrd其中 表示旋轉(zhuǎn)矩陣,描述當(dāng)?shù)卦诘?i 幀相聯(lián)系的全球坐標(biāo)系和 是一個(gè)1iR wcR旋轉(zhuǎn)矩陣確定工件相對于全球的坐標(biāo)系的定位坐標(biāo)系。假設(shè)夾具夾緊工件旋轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn) 很小，故 也可近似為： wwcR（22） w1R1zyzxyx方程（21）現(xiàn)在可以改寫為： （23）TiiidRBq其中 是經(jīng)方程（21）重新編排后變換得到的矩ii ii10YBZ0Xi陣式， 是夾緊和加工導(dǎo)致的工件剛體運(yùn)動矢量。yqTwwxzX工件與夾具單方面接觸性質(zhì)意味著工件與夾具接觸處沒有拉力的可能。因此，在第 i 裝夾點(diǎn)接觸力 可能與 的關(guān)系如下：iFid（24）,0iiiKdzFotherws其中 是在第 i 個(gè)接觸點(diǎn)由于夾緊和加工負(fù)荷造成的變形， 意Tiz 0iz味著凈壓縮變形，而負(fù)數(shù)則代表拉伸變形; 是表示在本地坐標(biāo)iixyzKdagk內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（外文翻譯）第 12 頁 共 15 頁系第 i 個(gè)接觸剛度矩陣， 是單位向量 . 在這項(xiàng)研究中假定液壓/ 氣01Tze動夾具，根據(jù)對外加工負(fù)荷，故在法線方向的夾緊力的強(qiáng)度保持不變，因此，必須對方程（24）的夾緊點(diǎn)進(jìn)行修改為：（25）TyiiixFp其中 是在第 i 個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力，讓 表示一個(gè)對外加工力量和載體的 61i EF矢量。并結(jié)合方程（23）（25）與靜態(tài)平衡方程，得到下面的方程組：（26）1L+C1 0iEiiiRFfr其中，其中 表示相乘。由于夾緊和加工工件剛體移動，q 可通過求解式（26）得到。工件的定位誤差向量， （見圖 6） ，rrTXYZmm現(xiàn)在可以計(jì)算如下： （27） rmBq其中 是考慮工件中心加工點(diǎn)的位置向量，且rTmXYZ100mmYBX6模擬工作較早前提出的算法是用來確定最佳夾緊力及其對兩例工件精度的影響例如：1適用于工件單點(diǎn)力。2應(yīng)用于工件負(fù)載準(zhǔn)靜態(tài)銑削序列內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（外文翻譯）第 13 頁 共 15 頁如左圖 7 工件夾具配置中使用的模擬研究 工件夾具定位聯(lián)系; 16L、 和 全球坐標(biāo)系。 gXYgZ3-2-1 夾具圖 7 所示，是用來定位并控制 7075 - T6 鋁合金（127 毫米127 毫米38.1 毫米）的柱狀塊。假定為球形布局傾斜硬鋼定位器/夾具在表 1 中給出。工件夾具材料的摩擦靜電對系數(shù)為 0.25。使用伊利諾伊大學(xué)開發(fā) EMSIM程序參考文獻(xiàn) 26 對加工瞬時(shí)銑削力條件進(jìn)行了計(jì)算，如表 2 給出例（1） ，應(yīng)用工件在點(diǎn)（109.2 毫米，25.4 毫米，34.3 毫米）瞬時(shí)加工力，圖 4 中表 3 和表4 列出了初級夾緊力和最佳夾緊力的算法 。該算法如圖 5 所示 ，一個(gè) 25.4 毫米銑槽使用 EMSIM 進(jìn)行了數(shù)值模擬，以減少起步（0.0 毫米，25.4 毫米，34.3毫米）和結(jié)束時(shí)（127.0 毫米，25.4 毫米，34.3 毫米）四種情況下加工負(fù)荷載體，內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（外文翻譯）第 14 頁 共 15 頁內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（外文翻譯）第 15 頁 共 15 頁（見圖 8） 。模擬計(jì)算銑削力數(shù)據(jù)在表 5 中給出。圖 8 最終銑削過程模擬例如 2。內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（外文翻譯）第 16 頁 共 15 頁表 6 中 5 個(gè)坐標(biāo)列出了為模擬抽樣調(diào)查點(diǎn)。最佳夾緊力是用前面討論過的排序算法計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)和負(fù)載載體最后的夾緊力和負(fù)載。7結(jié)果與討論例如算法 1 的繪制最佳夾緊力收斂圖 9，圖 9對于固定夾緊裝置在圖示例假設(shè)（見圖 7） ，由此得到的夾緊力加權(quán)范數(shù) 有如2L下形式： .結(jié)果表明，最佳夾緊力所述加工222/3RRRCXYZPP條件下有比初步夾緊力強(qiáng)度低得多的加權(quán)范數(shù) ，最初的夾緊力是通過減少工2L件的夾具系統(tǒng)補(bǔ)充能量算法獲得。由于夾緊力和負(fù)載造成的工件的定位誤差，如表 7。結(jié)果表明工件旋轉(zhuǎn)小，加工點(diǎn)減少錯(cuò)誤從 13.1到 14.6不等。在這種情況下，所有加工條件改善不是很大，因?yàn)閺淖畛跬ㄟ^互補(bǔ)勢能確定的最小化的夾緊力值已接近最佳夾緊力。圖 5 算法是用第二例在一個(gè)序列應(yīng)用于銑削負(fù)載到工件，他應(yīng)用于工件銑削負(fù)載一個(gè)序列。最佳的夾緊力，對應(yīng)列表 6 每個(gè)樣本點(diǎn)，隨著最后的最佳夾緊maxaxmax,iiiiij yzrPP力 ，在每個(gè)采樣點(diǎn)的加權(quán)范數(shù) 和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖 10，在每個(gè)采樣opt 2L內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（外文翻譯）第 17 頁 共 15 頁點(diǎn)的加權(quán)范數(shù) 的 ， ， 和 繪制。2LmaxiPaxiymaxizaxirP結(jié)果表明，由于每個(gè) 組成部分是各相應(yīng)的最大夾緊力，它具有最高的加opt權(quán)范數(shù) 。如圖 10 所示，如果在每個(gè)夾緊點(diǎn)最大組成部分是用于確定初步夾2緊力，則夾緊力需相應(yīng)設(shè)置， 有比 相當(dāng)大的加權(quán)范數(shù) 。故 是一個(gè)inPopt 2LoptP完整的刀具路徑改進(jìn)方案。上述模擬結(jié)果表明，該方法可用于優(yōu)化夾緊力相對于初始夾緊力的強(qiáng)度，這種做法將減少所造成的夾緊力的加權(quán)范數(shù) ，因此將2提高工件的定位精度。圖 108結(jié)論該文件提出了關(guān)于確定多鉗夾具，工件受準(zhǔn)靜態(tài)加載系統(tǒng)的優(yōu)化加工夾緊力的新方法。夾緊力的優(yōu)化算法是基于接觸力學(xué)的夾具與工件系統(tǒng)模型，并尋求盡量減少應(yīng)用到所造成的工件夾緊力的加權(quán)范數(shù) ，得出工件的定位誤差。該2L整體模型，制定一個(gè)雙目標(biāo)約束優(yōu)化問題，使用 -約束的方法解決。該算法通過兩個(gè)模擬表明，涉及 3-2-1 型，二夾銑夾具的例子。今后的工作將解決在動態(tài)負(fù)載存在夾具與工件在系統(tǒng)的優(yōu)化，其中慣性，剛度和阻尼效應(yīng)在確定工件夾具系統(tǒng)的響應(yīng)特性具有重要作用。9參考資料：內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（外文翻譯）第 18 頁 共 15 頁1、J. 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