機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè) 尾座體零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)

尾座體零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)摘 要：近年來(lái), 機(jī)械行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈, 許多企業(yè)對(duì)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高的要求。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)既需要高質(zhì)量, 也需要低成本的產(chǎn)品。夾具的使用可以實(shí)現(xiàn)工件的快速夾緊, 減少輔助加工時(shí)間, 降低加工成本。本文設(shè)計(jì)了一套結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、省力、能保證加工精度高、生產(chǎn)效率高的小型車床尾座加工專用夾具。機(jī)床尾座是機(jī)床不可缺少的重要組成部分。尾座通常安裝在機(jī)床導(dǎo)軌的尾部。尾座上的內(nèi)套可用于在安裝頂部后支撐較長(zhǎng)的部件, 鉆頭和重新采樣器可用于加工孔, 螺紋可在安裝攻絲或板齒后進(jìn)行加工?？梢钥闯? 機(jī)床的尾座得到了廣泛的應(yīng)用, 其精度將直接影響零件的質(zhì)量。只有深入分析其工藝特點(diǎn), 采用正確的加工方案, 才能保證尾座的性能滿足應(yīng)用要求。基于一次性?shī)A緊和多方面加工的設(shè)計(jì)理念, 對(duì)車床尾座車身的六面旋轉(zhuǎn)鉆具進(jìn)行了三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 并對(duì)夾緊力和定位誤差進(jìn)行了分析。利用 SolidWorks 軟件的仿真插件, 用有限元法分析了六面旋轉(zhuǎn)鉆井夾具中力最大的旋轉(zhuǎn)座椅。該夾具可用于一次固定工件, 連續(xù)完成六個(gè)表面孔的加工, 保證了加工精度, 大大提高了批量生產(chǎn)的生產(chǎn)效率。 關(guān)鍵詞：尾座體；工藝 ；夾具；設(shè)計(jì)目 錄第一章 緒論21.1引言21.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀31.2.1 組合夾具管理系統(tǒng)的發(fā)展及研究41.2.2 CAFD 的發(fā)展及研究41.3 夾具設(shè)計(jì)規(guī)劃51.4 夾具性能評(píng)價(jià)6第二章 零件的工藝分析72.1 零件分析72.1.1 加工面確定82.1.2 位置度要求82.2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)82.3 確定毛坯制造形式92.4 機(jī)械加工余量及毛坯尺寸的確定92.4.1 機(jī)械加工余量的確定92.4.2 毛坯尺寸的確定102.5 基面的選擇112.5.1 粗基準(zhǔn)的選擇112.5.2 精基準(zhǔn)的選擇122.6 制定工藝路線122.6.1 工藝路線方案一122.6.2 工藝路線方案二132.6.3 工藝方案的分析與比較132.6.4 量具的選擇13第三章 夾具設(shè)計(jì)及其分析143.1 夾具設(shè)計(jì)分析143.2 定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)153.3 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)163.4 鉆模板設(shè)計(jì)183.5 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)193.6夾緊力的計(jì)算及定位誤差分析193.6.1 夾緊力分析計(jì)算193.6.2 定位誤差分析203.6.3 有限元分析203.7 夾具使用效果20第四章 結(jié)論21致 謝21參考文獻(xiàn)23第一章 緒論1.1引言尾座是車床的重要組成部分。尾座的主要部分是尾座。尾座的六個(gè)表面有需要加工的孔。使用傳統(tǒng)的加工方法時(shí), 需要許多夾具來(lái)加工各方面的孔。在批量生產(chǎn)中, 效率低, 精度差, 互換性差。為了保證產(chǎn)品加工的質(zhì)量, 當(dāng)生產(chǎn)批次大的時(shí)候, 需要特殊的夾具來(lái)保證尾體每個(gè)表面孔加工的準(zhǔn)確性。 夾具是一種用于準(zhǔn)確確定工件位置并在切割過(guò)程中牢固夾緊的技術(shù)設(shè)備。它是現(xiàn)代機(jī)械加工行業(yè)不可缺少的重要技術(shù)設(shè)備之一。夾具的使用可以提高工件加工的精度, 確保零件的互換性, 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率, 降低勞動(dòng)強(qiáng)度, 改善工人的工作條件。夾具的使用還可以擴(kuò)大現(xiàn)有機(jī)床的應(yīng)用范圍, 充分利用現(xiàn)有的設(shè)備資源。 小型車床的尾座是精密儀器和儀表車床的匹配裝置。在加工長(zhǎng)車床時(shí), 后座頂針可用于防止零件因長(zhǎng)度而被夾緊或在吃刀的側(cè)向力后掉落。另一個(gè)功能是安裝各種鉆具鉆孔或擊中車床的中心角度。 傳統(tǒng)的鉆孔夾具設(shè)計(jì)方法是定位工件的底部、凹槽或側(cè)面, 以限制工件的總自由度, 然后使用聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)擰緊夾緊螺絲, 使壓力板壓下工件底板和夾具。這種操作方式繁瑣, 要求操作人員較多, 且工件容易發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形, 剛度差。為了提高機(jī)床的生產(chǎn)率, 縮短工件的安裝時(shí)間, 提高夾具的剛度, 設(shè)計(jì)了一套新型的小型車床尾座鉆床專用夾具。 機(jī)床尾座廣泛應(yīng)用于車床、磨床、銑床等各類機(jī)床, 是機(jī)床不可缺少的配件之一。對(duì)于機(jī)械加工, 為了保證產(chǎn)品質(zhì)量, 提高生產(chǎn)效率, 降低廢品率, 有必要仔細(xì)分析產(chǎn)品的工藝特點(diǎn), 使其加工計(jì)劃科學(xué)化。機(jī)床尾座對(duì)于空白材料和夾具的選擇非常挑剔, 因?yàn)檫@些因素會(huì)直接影響機(jī)床尾座的質(zhì)量、服務(wù)性能和壽命, 從而影響機(jī)床的加工精度。機(jī)床。本文將選擇機(jī)床的尾座零件對(duì)加工工藝進(jìn)行深入分析。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在機(jī)械制造過(guò)程中, 夾具用于固定加工對(duì)象, 并將其保持在正確的位置, 以接受施工或檢查。它在整個(gè)機(jī)械制造行業(yè)中發(fā)揮著不可或缺的作用, 對(duì)企業(yè)的成本、效率和產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生了很大的影響。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù), 夾具的設(shè)計(jì)制造將占整個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備周期的 70-80%, 夾具的成本占總量的 10-20, 夾具的公差占總公差的30-50。在單一產(chǎn)品形式和大批量生產(chǎn)的背景下, 特殊夾具提高了加工效率, 降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度, 在很大程度上保證了產(chǎn)品質(zhì)量。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展和市場(chǎng)需求的變化, 滿足產(chǎn)品多樣性和新產(chǎn)品試生產(chǎn)的小批量生產(chǎn)需求不斷增加, 產(chǎn)品的迭代周期越來(lái)越短,特種夾具設(shè)計(jì)的生產(chǎn)成本較高, 制造周期長(zhǎng)、通用性差的問(wèn)題越來(lái)越突出, 不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要。與特殊夾具不同, 模塊化夾具是一套高度標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)制夾具組件和配件。它可以通過(guò)連續(xù)拆卸和組裝來(lái)滿足不同部件的夾緊需求, 直到模塊化夾具的組件及其部件磨損到極限, 然后報(bào)廢。模塊化夾具更符合 FMS 的設(shè)計(jì)理念, 滿足了適應(yīng)性強(qiáng)、通用性好、制造靈活性高的要求, 更符合當(dāng)今的現(xiàn)代生產(chǎn)。隨著數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用, 越來(lái)越多的機(jī)械制造企業(yè)采用模塊化夾具。 當(dāng)前, 制造業(yè)的發(fā)展更加面向信息化和智能化。制造企業(yè)信息化程度對(duì)企業(yè)未來(lái)的發(fā)展前景影響很大。因此, 計(jì)算機(jī)輔助制造 (CAD) 具有舉足輕重的地位。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì) (CAFD) 研究作為企業(yè)信息化的一部分, 也被提上了許多企業(yè)的議事日程。在 CAD 技術(shù)的支持下, CAFD 將 CAD 的幾何元素與 CAPP 的技術(shù)元素結(jié)合起來(lái), 設(shè)計(jì)夾具和夾具。CAFD 技術(shù)的研究主要包括幾個(gè)方面: 夾具規(guī)劃、夾具配置設(shè)計(jì)和夾具驗(yàn)證。目前, 計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)可分為三類: 交互式 CAFD 系統(tǒng)、變型 CAFD 系統(tǒng)和創(chuàng)新的 CAFD 系統(tǒng)。CAFD 的應(yīng)用大大縮短了模塊化夾具的實(shí)際裝配時(shí)間, 減少了裝配工人的經(jīng)驗(yàn)對(duì)模塊化夾具裝配效果的影響, 避免了由于夾具精度不合格而返工的可能性績(jī)效評(píng)估。 隨著柔性制造的不斷發(fā)展, 具有高靈活性和標(biāo)準(zhǔn)化的模塊化夾具得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)模塊化夾具模具管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和 CAFD 技術(shù)在模塊化夾具領(lǐng)域的應(yīng)用做了大量的研究工作。相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用可以顯著提高工作效率, 縮短工作周期, 適應(yīng)多樣化的產(chǎn)品需求和快速更換的情況。1.2.1 組合夾具管理系統(tǒng)的發(fā)展及研究 模塊化夾具管理的研究主要集中在過(guò)程信息、幾何信息和處理信息的管理上。2003年, T. Girish10 等人開(kāi)發(fā)了模塊化夾具組件資源管理系統(tǒng), 該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)維護(hù)和跟蹤管理組件的基本信息。2004年, 趙懷東11等人建立了8mm 凹槽模塊化夾具構(gòu)件庫(kù), 并構(gòu)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的管理系統(tǒng)。胡宏軍12等人在首頁(yè)2000平臺(tái)上開(kāi)發(fā)了基于 b1 結(jié)構(gòu)的機(jī)床夾具信息管理系統(tǒng), 只涉及簡(jiǎn)單的瀏覽和查詢功能。2006年, 康文立13等人在 Auto CAD 2000 環(huán)境下完成了采用 v c+ 和對(duì)象 ARX 技術(shù)的模塊化夾具組件管理模塊的設(shè)計(jì)。該模塊實(shí)現(xiàn)了夾具部件的增加、修改和刪除的基本管理功能。馬子琴14號(hào)等人研究了數(shù)學(xué)組合在夾具管理中的應(yīng)用, 并提出了相應(yīng)的理論, 并給出了實(shí)例。2007年, 王芳15 等人接受了。作為企業(yè)再開(kāi)發(fā)的平臺(tái), 設(shè)計(jì)并優(yōu)化了基于 SQL Server 2000 數(shù)據(jù)庫(kù)的模塊化夾具管理系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)周期的縮短。2011年, LQ Li 等人通過(guò)對(duì)生產(chǎn)管理流程的深入分析, 利用 J2EE 框架開(kāi)發(fā)了基于小批量生產(chǎn)的資源管理系統(tǒng)。它可以實(shí)現(xiàn)分層管理和協(xié)作, 具有良好的可擴(kuò)展性。還為該系統(tǒng)編寫了與 ERP 和 MES 系統(tǒng)的垂直接口以及與 CAPP 和 PDM 系統(tǒng)的水平接口。在2013年的 Solid Edge 環(huán)境中, 李群等人開(kāi)發(fā)了一個(gè)靈活的模塊化夾具管理平臺(tái), 具有更好的裝配仿真、數(shù)據(jù)保留和經(jīng)驗(yàn)繼承;楊丹描述了模塊化夾具裝配模型的層次模型和關(guān)系模型, 并在知識(shí)描述的基礎(chǔ)上完成了電力建設(shè)者9.0 平臺(tái)上夾具庫(kù)管理系統(tǒng)的構(gòu)建。1.2.2 CAFD 的發(fā)展及研究 20世紀(jì)70年代, 德國(guó)學(xué)者 Imhof 和 Grarl 涉足計(jì)算機(jī)輔助模塊化夾具設(shè)計(jì)領(lǐng)域, 但由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的局限性, 他們沒(méi)有取得好的效果。上世紀(jì) 8 0 年代, 歐洲學(xué)者率先提出了第一代 CAFD 系統(tǒng): 交互式 CAFD 系統(tǒng)?；趦?nèi)置技術(shù)的第二代 CAFD 系統(tǒng)是在上世紀(jì) 8 0 年代中后期開(kāi)發(fā)的。1984年, 馬庫(kù)斯開(kāi)發(fā)了基于箱式零件專家系統(tǒng)的模塊化夾具自動(dòng)裝配系統(tǒng)。1988年, Darvishi 和 Gill 在專家系統(tǒng)的知識(shí)表示和應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了探索性研究。從 1989 年到 1994 年 , 周鴻等人通過(guò)螺桿理論提出了數(shù)學(xué)理論 , 并得到了一種自動(dòng)配置設(shè)計(jì)方法。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后, j. c. Trappy 和 c. r. 劉提出了通過(guò)投影位置布置自動(dòng)確定工件定位夾緊點(diǎn)的方法。將遺傳算法應(yīng)用于模塊化夾具的推理設(shè)計(jì), 開(kāi)發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的交互式研究系統(tǒng)。Marco Ryll 等人研究了模塊化夾具的快速重構(gòu)技術(shù)。在面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基礎(chǔ)上, 采用快速重構(gòu)技術(shù), 提高了模塊化夾具系統(tǒng)的夾具定位能力, 具有平臺(tái)通用性的特點(diǎn)。 中國(guó) CAFD 的發(fā)展始于上世紀(jì) 8 0 年代。雖然起步較晚, 但有很好的發(fā)展趨勢(shì)。清華大學(xué)榮一明教授將理論與實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合, 開(kāi)發(fā)了帶孔的模塊化夾具自動(dòng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。系統(tǒng)提取模塊化夾具的裝配關(guān)系, 并將其存儲(chǔ)為裝配圖, 用裝配圖編寫相應(yīng)的算法來(lái)指導(dǎo)裝配。其團(tuán)隊(duì)成功地使用這項(xiàng)技術(shù)編寫了 Fix-Des 業(yè)務(wù)計(jì)劃。河北理工大學(xué)顧永茂等人提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng), 該系統(tǒng)將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模塊化思想集成到專家系統(tǒng)中, 使專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)庫(kù)得以學(xué)習(xí)從彼此的強(qiáng)項(xiàng)和弱項(xiàng), 并實(shí)現(xiàn)更智能的目標(biāo)。河北工業(yè)大學(xué)段國(guó)林等人提出了一種基于典型結(jié)構(gòu)的半智能模塊化夾具設(shè)計(jì)方法。該系統(tǒng)利用手工裝配和分組技術(shù)的裝配經(jīng)驗(yàn)對(duì)各種典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類, 然后自動(dòng)選擇和改進(jìn)。華中科技大學(xué)的王華橋和王耿云開(kāi)發(fā)了基于特征建模和基于 UG 平臺(tái)的參數(shù)化驅(qū)動(dòng)的 CAFD 系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括夾具庫(kù)管理、自動(dòng)裝配、功能檢查等多個(gè)模塊。它實(shí)現(xiàn)了集成的設(shè)計(jì)理念, 具有良好的應(yīng)用效果。1.3 夾具設(shè)計(jì)規(guī)劃夾具設(shè)計(jì)規(guī)劃是指夾具設(shè)計(jì)前夾緊面、緊固點(diǎn)、定位支撐方式、定位平面和定位點(diǎn)位置的確定。目前最常用的夾具設(shè)計(jì)規(guī)劃方法有基于規(guī)則的推理 (RBR)、遺傳算法、基于案例的推理 (CBR)、遺傳算法和有限元結(jié)構(gòu)分析方法。Nee 等人提出了一種基于規(guī)則推理的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng), 并采用數(shù)學(xué)分析方法確定了定位、夾緊和支撐的選擇方法。此外, 曾蔭權(quán)還對(duì)基于特征的夾具設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入研究。通過(guò)研究自由曲面工件最小范數(shù)原理, 提出了干涉的數(shù)學(xué)模型, 解決了定位點(diǎn)時(shí)的干擾預(yù)測(cè)和預(yù)防方法。Ppen33 等人利用 RBR 和 CBR 方法, 構(gòu)建了基于虛擬現(xiàn)實(shí) (VR) 技術(shù)的模塊化夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。Nasr34 等人提出了一種基于搜索策略的模塊化夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。CBR 方法無(wú)疑是應(yīng)用最廣泛、最成熟的方法之一。Sun35 等人在基于案例推理 (CBR) 的模塊化夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)中應(yīng)用分組技術(shù)對(duì)模塊化夾具進(jìn)行了分類和編碼。在獲取新任務(wù)時(shí), 他們首先比較了類似的成形示例, 并對(duì)這些示例進(jìn)行了修改。對(duì)夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的案例庫(kù)進(jìn)行了自動(dòng)補(bǔ)充, 并不斷提高系統(tǒng)的推理能力。Y. Zhen36 等人分析比較了隨機(jī)算法、交換算法和分支約束法在計(jì)算最大切線球體時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn), 并應(yīng)用相關(guān)算法對(duì)夾具布局進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)定位精度。分析了夾緊方案的穩(wěn)定性和碰撞約束, 提出了一種生成定位方案的智能算法。H Hashemi38 等人總結(jié)了近年來(lái)基于 CBR 方法的 cafd 的發(fā)展, 分析和解釋了其主要缺點(diǎn)和今后的研究方向。在中國(guó), 華中科技大學(xué)的趙紅星39在面向?qū)ο蟾拍畹?Visual c+ 6.0 開(kāi)發(fā)環(huán)境下開(kāi)發(fā)了 UG 二級(jí)開(kāi)發(fā)。開(kāi)發(fā)了模塊化夾具的計(jì)算機(jī)輔助虛擬裝配測(cè)試系統(tǒng) fix Assem。該系統(tǒng)包含交互式裝配、性能測(cè)試和基于案例推理 (CBR) 的模塊, 具有一定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)意義。四川大學(xué)徐磊40通過(guò)提出特征要素的概念, 完善了產(chǎn)品信息模型和構(gòu)建信息模型, 采用知識(shí)重用指標(biāo)模型構(gòu)建的方法, 提出了混合特征"規(guī)則 + 實(shí)例" 的推理方法和需求功能特征結(jié)構(gòu)的映射模型, 定義了組件裝配關(guān)系圖, 構(gòu)造了裝配關(guān)系庫(kù), 并在此基礎(chǔ)上對(duì)夾具進(jìn)行了研究。組件組裝算法。南京航空航天大學(xué)劉金山41號(hào)提出了將三維模型檢索技術(shù)與傳統(tǒng)幾何推理技術(shù)相結(jié)合的廣義三維幾何推理技術(shù)。三維幾何信息的提取方法、幾何推理策略、幾何模型的拓?fù)浔硎尽⑷诤瞎こ陶Z(yǔ)義的幾何模型相似性比較、基于幾何的智能變型設(shè)計(jì)對(duì)相似性和設(shè)計(jì)知識(shí)進(jìn)行了深入的研究。開(kāi)發(fā)了一個(gè)完整的 CAFD 提取和表示系統(tǒng)。浙江大學(xué)的鄭宏軍42采用通用 KADS 方法指導(dǎo) CAFD 任務(wù)的知識(shí)獲取, 用 CML 語(yǔ)言構(gòu)建夾具設(shè)計(jì)知識(shí)模型, 用 Kohonen 自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化夾具表面, 并通過(guò)以下方法優(yōu)化定位點(diǎn):遺傳算法, 并提出了地方結(jié)構(gòu)中的目標(biāo)導(dǎo)向規(guī)劃。南京航空航天大學(xué)的陸曉斌43通過(guò)二次開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)了基于 UG 平臺(tái)的模塊化夾具快速設(shè)計(jì)系統(tǒng), 支持知識(shí)的重用。通過(guò)對(duì)近年來(lái) CBR 研究的總結(jié), 在面向?qū)ο蠛筒⑿袡z索算法的基礎(chǔ)上, 應(yīng)用了統(tǒng)一建模語(yǔ)言 (UML), 計(jì)算了幾何形狀和位置拓?fù)潢P(guān)系的方法。零件幾何特征的相似性, 取得了較好的效果。1.4 夾具性能評(píng)價(jià)模塊化夾具設(shè)計(jì)后, 對(duì)模塊化夾具的夾緊穩(wěn)定性、定位精度、整體剛度、質(zhì)量和裝配復(fù)雜度進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)的過(guò)程稱為模塊化夾具的性能評(píng)價(jià)。此過(guò)程確定每個(gè)手指。標(biāo)準(zhǔn)是否符合標(biāo)準(zhǔn), 并根據(jù)權(quán)重進(jìn)行整體評(píng)價(jià)。夾具性能評(píng)價(jià)也稱為計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)評(píng)價(jià) (CAFD), 包括以下內(nèi)容: 誤差分析。誤差分析主要包括模塊化夾具的定位誤差和夾緊誤差分析。在誤差分析中采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、遺傳算法和幾何分析。干擾檢查。干擾檢測(cè)考慮靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩個(gè)方面, 重點(diǎn)是組裝和加工過(guò)程中的干擾。目前主要采用幾何分析方法。夾緊力和剛度分析。夾具系統(tǒng)的靜力分析主要采用有限元法, 以驗(yàn)證其剛度和夾緊力是否符合標(biāo)準(zhǔn)。這也是計(jì)算理論公式和經(jīng)驗(yàn)公式的一種簡(jiǎn)單方法。經(jīng)濟(jì)檢查。本項(xiàng)目主要用于夾具設(shè)計(jì)成本評(píng)估。在評(píng)價(jià)方法方面, 哈梅迪將非線性有限元法、遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成到模塊化夾具評(píng)價(jià)系統(tǒng)的構(gòu)建中。在此基礎(chǔ)上, 利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法對(duì)夾緊力進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)合 ANSYS 參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言有限元分析和遺傳算法, 提出了一種減少工件變形誤差的分析和優(yōu)化方法。采用有限元法建立了夾具的靜態(tài)模型, 分析了不同影響因素對(duì)工件變形的影響程度。Asada 構(gòu)建了三維空間夾具的雅可比矩陣模型, 并計(jì)算了其動(dòng)力學(xué)。 本文對(duì)其位置約束和其他問(wèn)題進(jìn)行了評(píng)價(jià)。在國(guó)內(nèi), 李敏波等人分析了并行工程中的夾具, 并通過(guò)模糊評(píng)價(jià)方法開(kāi)發(fā)了基于 Web 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的夾具評(píng)價(jià)系統(tǒng)。李惠平提出了一種極限位置分析方法, 以改進(jìn)機(jī)床專用夾具的定位誤差分析。彭和明等人分析了基準(zhǔn)對(duì)夾具約束的影響, 利用基準(zhǔn)的類型和位置關(guān)系對(duì)夾具約束進(jìn)行了評(píng)價(jià), 建立了精加工過(guò)程的基準(zhǔn)選擇和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。第二章 零件的工藝分析 2.1 零件分析尾座安裝在機(jī)床的右側(cè)導(dǎo)軌上, 尾座上的套筒可安裝在頂部, 以支持較長(zhǎng)工件的右端 (即工件的中心孔), 安裝鉆頭和改造機(jī)進(jìn)行孔加工, 并安裝攻絲螺絲工具和圓形齒套螺絲工具, 用于處理內(nèi)螺紋和外螺紋。尾座可以沿尾座導(dǎo)軌縱向調(diào)整和移動(dòng), 然后按下尾座緊固手輪, 將尾座固定在所需位置, 并晃動(dòng)尾座手輪, 以實(shí)現(xiàn)頂部擰緊、松動(dòng)或工件的縱向進(jìn)給。由數(shù)控銑床和鉆床加工從粗件到半成品的尾體。工件的材料是 HT200 灰鐵。該零件年產(chǎn)量為 10, 000件批量生產(chǎn)。為了提高勞動(dòng)效率, 降低成本, 應(yīng)設(shè)計(jì)專門的夾具來(lái)設(shè)計(jì)和加工本部分。 2.1.1 加工面確定 "尾體" 有三個(gè)主要的機(jī)加工表面: 1) 尾體 A 基的機(jī)加工表面;2) 尾體兩個(gè)凹槽 B 的加工表面;3) 62H7 孔內(nèi)壁加工表面 I;其中, 氣缸兩端的 D 和 F 為二次加工表面, 氣缸的非機(jī)加工表面被夾緊。 2.1.2 位置度要求 機(jī)加工表面具有位置公差要求, 如下所示: 62H7 孔圓度公差為 0.003 mm;62H7 孔圓柱度公差為 0.00 mm;62H7 孔中心線和參考平面 a 平行度公差為 0.005 mm;62H7 孔中心線和兩個(gè)凹槽表面 B 對(duì)稱公差為 0.005 mm;62H7 孔軸線和導(dǎo)軌表面位置誤差為 0-0.1 mm。如圖1所示, 尾座的加工表面和孔可以在圖 1) 底部 A、B、C 中看到;2) d、E、G、F;3) 末端 J, H;4) 頂部 i 和我表面孔 20;5) x 孔 (32 毫米);6) 8 毫米, 14 毫米步孔;7) 10mm, 20mm 工藝孔;8) 孔 4 * M8。2.2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 考慮到經(jīng)濟(jì)效益, 降低生產(chǎn)成本, 在保證零件尺寸公差、形狀公差和表面粗糙度的技術(shù)條件下, 制定了零件的加工工藝方案。該方案首先處理精確的基準(zhǔn), 然后使用精確的基準(zhǔn)定位來(lái)處理其他加工表面?；鶞?zhǔn)選擇合理, 定位可靠, 滿足加工的可行性。它符合集中分散加工程序的原則, 第一面、第一面、第一優(yōu)先、第一基準(zhǔn)、夾緊、可靠定位, 適用于大批量生產(chǎn)和加工。2.3 確定毛坯制造形式 由于機(jī)床尾座坯表面尺寸精度高, 產(chǎn)量大, 因此有必要設(shè)計(jì)金屬鑄造模型, 采用機(jī)器精密鑄造。根據(jù)毛坯的技術(shù)要求, 鑄件的質(zhì)量要求和結(jié)構(gòu)技術(shù)如下: 1) 鑄件壁厚應(yīng)均勻, 鑄件厚度不應(yīng)不同;2) 鑄造坯不應(yīng)有砂孔、裂縫、氣孔、疤痕、收縮、粘砂、砂夾雜物等鑄造缺陷;3) 鑄件圓度應(yīng)適當(dāng), 不應(yīng)發(fā)現(xiàn)鋒利的邊緣和尖角;4) 鑄件空白應(yīng)退火。為了消除內(nèi)應(yīng)力, 有必要在530-605攝氏度的情況下進(jìn)行爐膛冷卻處理 5. 在保證空白鑄件符合技術(shù)要求, 并應(yīng)提供合理的啟動(dòng)角度, 以方便模具的啟動(dòng);6) 鑄件中鋼筋肋的厚度和分布應(yīng)合理, 避免鑄件因淬火內(nèi)應(yīng)力不均勻而變形或產(chǎn)生。裂紋啟動(dòng);7) 鑄件的選材應(yīng)合理, 具有較好的澆注性。圖1 機(jī)床尾架簡(jiǎn)圖 機(jī)床尾架簡(jiǎn)圖2.4 機(jī)械加工余量及毛坯尺寸的確定 2.4.1 機(jī)械加工余量的確定 銑削津貼基于 "加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)" 表8-31 和表15-50。公差基于 "互換性和測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)" 表3-2。從 "加工技術(shù)" 表1-15 中獲得了表面粗糙度和經(jīng)濟(jì)精度。鉆孔、擴(kuò)展和擴(kuò)孔余量是根據(jù)加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)表8-18 編制的。尾座零件材料為 HT200 (珠光體灰鑄鐵)。根據(jù)上述要求, 確定了每個(gè)加工表面的加工余量、工藝尺寸和空白尺寸, 方法如下: 1) 尾座基準(zhǔn) a 和 B。因?yàn)檫@兩個(gè)曲面是基準(zhǔn)級(jí)別, 所以要求相對(duì)較高。檢查金屬加工技術(shù)員手冊(cè) (以下簡(jiǎn)稱力學(xué)手冊(cè)), 可以看出鑄件的尺寸偏差為 (+ 1 mm), 表面粗糙度 Ra 1.6 um。為了滿足公差和表面粗糙度的要求, 必須進(jìn)行粗加工和精加工。參照實(shí)用金屬切削加工手冊(cè) (以下簡(jiǎn)稱 "切割手冊(cè)"), 我們可以知道, 加工余量是: 粗 Z = 2 毫米, 精細(xì) Z = 0.85 毫米, 粗 Z = 2 毫米, 和精細(xì) Z = 0.85 毫米。粗銑削的精度為 IT11, 因此偏差為 (+ 0.11 mm)。精加工的偏差是零件圖紙上的尺寸公差, 平面公差為 0.3 mm。 2) 尾座凸面 C。由于精度要求不高, 參照切割手冊(cè), 我們可以知道只需要粗加工, 加工余量 Z = 2 毫米。 3) 尾體側(cè) d、E、G、F 和尾體左右的 D、E、g、f 要求相同。表面粗糙度為 Ra6.3 微米。提到切割手冊(cè), 可以看出, 只需要粗加工和半精加工。加工余量粗糙 z = 1.3 毫米, 半精加工 Z = 0.7 mm。 4) 尾座上的32H6 孔。由于該孔精度要求高, 根據(jù)加工工藝的要求, 參照 "互換性和測(cè)量技術(shù)", 我們可以看到, 該孔需要精細(xì)的鉸鏈和匹配。精細(xì)鉸鏈 2Z = 0.15 mm, 研磨 2Z = 0.05 mm。公差 (+ 0.011 mm)。由于在空白工藝和后續(xù)工藝 (或步驟) 中存在加工公差, 為了避免過(guò)多或較小的累積公差, 應(yīng)根據(jù)實(shí)際加工條件進(jìn)行調(diào)整。因此, 上述處理津貼只是名義處理津貼, 實(shí)際上, 處理余量可以分為最大和最小。本設(shè)計(jì)中指定的部件大量生產(chǎn)。因此, 在計(jì)算最大和最小加工余量時(shí), 應(yīng)根據(jù)調(diào)整方法確定。 2.4.2 毛坯尺寸的確定 根據(jù)機(jī)械人員手冊(cè) , 零件的加工余量確定為 5 - 7 , 空白尺寸如下 : (1) 底部 A 和 B 向下加厚 8 毫米 , 底部 C 向下加厚 3 毫米 , 頂部 i 是被發(fā)現(xiàn)3毫米向上。空白的總高度為 153 mm+8 mm+3 mm+3 mmmx167 毫米。 (2) 側(cè) D 和 E 分別添加3毫米的外部?？瞻椎撞康目傞L(zhǎng)度為 160 mm+3 mm+3 mmmxx166 mm。 (3) 側(cè) G 和 F 分別添加3毫米的外部?？瞻椎撞康目倢挾葹?125 mm+3 mm+3 mmmsx131 mm。 (4) 空白端面的總長(zhǎng)度為165毫米 + 3 毫米 + 3 毫米 + 3 毫米 = 171 毫米。 (5) 零件毛坯的孔直徑為 32 mm-5 mm-5 mm = 22 毫米, 臺(tái)式機(jī)床尾座的空白圖如圖2所示。圖 圖2 機(jī)床尾架毛坯圖2.5 基面的選擇 基面選擇是零件加工中最重要的任務(wù)之一?；A(chǔ)平面的選擇是否正確, 直接影響工件的加工精度和裝配精度。正確選擇基面可以使零件滿足技術(shù)要求, 否則會(huì)給加工和裝配帶來(lái)很大的問(wèn)題, 提高產(chǎn)品的廢品率, 導(dǎo)致加工和裝配過(guò)程無(wú)法完成正常進(jìn)行。 箱體零件的主要加工面是裝配基準(zhǔn)和軸承支撐孔。如何保證這些表面的尺寸精度和表面粗糙度、孔之間的位置精度、孔與裝配基準(zhǔn)之間的距離、尺寸精度和相互位置精度是主要的加工技術(shù)箱體零件的問(wèn)題。由于箱體零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 壁厚薄, 不均勻, 有必要合理選擇定位基準(zhǔn), 劃分加工階段, 安排加工順序, 消除加工過(guò)程中的內(nèi)應(yīng)力。制造。 2.5.1 粗基準(zhǔn)的選擇 在箱體加工中, 主要孔 (如主軸孔) 和遠(yuǎn)離它們的另一個(gè)孔通常被選擇為粗糙基準(zhǔn), 以確保箱體上重要孔的加工余量均勻。此外, 箱內(nèi)壁上也形成了其他支撐孔和泥芯, 將箱體打成空白, 并將其作為一個(gè)整體進(jìn)行包裝。因此, 以重要孔作為粗略的基準(zhǔn), 也有助于確保其他支撐孔的加工余量均勻。對(duì)于本設(shè)計(jì)中的尾座零件, 選擇粗基準(zhǔn)是非常重要的。由于該零件的內(nèi)孔需要加工, 根據(jù)粗糙基準(zhǔn)選擇的原理, 粗基準(zhǔn)為 M 和 N。 2.5.2 精基準(zhǔn)的選擇 箱體各支撐孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)通常是箱體底部 (裝配基準(zhǔn))。軸線和箱體兩端在底部表面有一定的位置精度要求。因此, 應(yīng)將底面作為精確基準(zhǔn), 使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一致。在每個(gè)支承孔的加工中, 底部以其為主定位基準(zhǔn), 不僅符合基準(zhǔn)重合原則, 而且符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則, 有利于保證取孔加工精度。箱。同時(shí), 為了消除工件的旋轉(zhuǎn), 保證支撐孔的軸線與箱體端面之間的垂直性, 還需要定位兩個(gè)針孔 (工藝孔) 或?qū)? 這是 在底部 (或頂部) 表面上專門制作的箱體的裝配基準(zhǔn)。 對(duì)于本設(shè)計(jì)中的尾座零件, 為了保證零件的同軸性和垂直性, 并符合 "參考重疊" 的原則, 應(yīng)在同一夾具中完成幾個(gè)過(guò)程。在非加工曲面 m 和 N 的粗糙基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上對(duì)曲面 a 和 b 進(jìn)行處理, 作為精確基準(zhǔn), 以保證這些要求。在處理其他表面孔時(shí), 選擇更合適的精確基準(zhǔn)。在選擇基平面時(shí), 應(yīng)盡可能地選擇重疊基準(zhǔn), 以避免一些不必要的誤差, 減少設(shè)計(jì)過(guò)程中累積的誤差。如果設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)不一致, 必須進(jìn)行誤差分析和計(jì)算。 2.6 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)應(yīng)能保證零件幾何形狀、尺寸精度和位置精度的技術(shù)要求。在生產(chǎn)方案已確定為批量生產(chǎn)的條件下, 可以考慮特殊夾具, 并盡可能集中工藝, 提高生產(chǎn)率。此外, 還應(yīng)考慮到經(jīng)濟(jì)效益, 以盡量減少生產(chǎn)成本。 2.6.1 工藝路線方案一 過(guò)程 I 鑄造;第二程序砂清洗;第三程序人工老化處理 (低溫退火);第四程序底漆涂層;程序 V 銑削兩側(cè) D, E, 銑削兩側(cè) G, F;程序 VI 銑削底部 A, B, c, 銑削頂 I;程序七銑削端 j, H. 過(guò)程八鉆孔、擴(kuò)孔、reaming_8mm and_14mm 步進(jìn)孔;第九程序鉆孔、擴(kuò)孔、reaming_10mm and_20mm 工藝孔;工藝鉆孔, reaming_20mm 工藝孔;工藝粗加工、半精加工鉆孔、精細(xì)擴(kuò)孔、磨削 x 孔 32mm;工藝鉆井, 攻絲 4 * M8;程序十三去毛刺和修剪;第十五程序清潔;根據(jù)圖紙要求進(jìn)行第十六程序檢查;程序十六倉(cāng)儲(chǔ)。 2.6.2 工藝路線方案二 過(guò)程 I 鑄造;第二程序砂清洗;第三程序人工老化處理 (低溫退火);第四程序底漆涂層;程序 V 銑削底面 a, B, C;程序 VI 銑削兩側(cè) G, F;第七程序銑削兩側(cè) d, E;第八程序銑削頂面 i;程序九銑削端面 j, H;工藝 X 鉆井 D 表面技術(shù) hole_20mm, hole_20mm d 表面 hole_10mm 同軸;10毫米;程序十一。粗鉆、半精密鉆孔、精密鉆孔、精密擴(kuò)孔、磨削匹配 x 孔 to_32mm;hole_20mm 工藝十二鉆井的頂部表面 I;工藝十三鉆孔的 D 和 E 表面上的兩步孔14mm 和 8mm;十四鉆井攻絲 4*M8;工藝十五去毛刺和修剪;工藝十六清洗;根據(jù)圖紙要求進(jìn)行十七道檢驗(yàn);進(jìn)程十八存儲(chǔ)。2.6.3 工藝方案的分析與比較 上述兩種工藝方案的特點(diǎn)如下: 一是雙面 d 和 E 銑削;銑削兩側(cè) G 和 F, 然后將底部 A、B 和 C 定位在側(cè)面, 然后在底部加工 X 孔;第二, 選擇底部 A、B、C 作為基礎(chǔ), 然后在底部的基礎(chǔ)上處理側(cè)面和 X 孔及其他要處理的表面。通過(guò)對(duì)兩種方案的比較, 通過(guò)先處理底面, 然后用引腳定位平面和其他孔, 可以很容易地保證平面和其他孔的定位精度, 定位和夾緊更加方便, 工藝也比較方便。集中, 從而減少夾緊時(shí)間。從加工精度要求的角度來(lái)看, 選擇第二種工藝路線更為合理。 2.6.4 量具的選擇 當(dāng)使用不同的測(cè)量工具和方法時(shí), 可以獲得不同的測(cè)量精度。合理選擇測(cè)量工具是正確分析零件加工工藝、采取措施防止廢品的關(guān)鍵。由于零件主要是加工面和孔, 尺寸主要由操作人員的技術(shù)水平保證, 因此采用 175-200 mm 的千分尺測(cè)量銑削底部、側(cè)面和端面。當(dāng)鉆孔 x 孔 32mm, 由于要求高, 它應(yīng)該測(cè)量?jī)?nèi)徑百分位計(jì)。其余只需要使用 0 150 毫米特殊游標(biāo)卡尺。插頭儀表用于確保加工其他孔, 螺紋表也用于處理螺紋。(請(qǐng)注意, 一般規(guī)則和法規(guī)用于檢查批量生產(chǎn)中的固定裝置) 。第三章 夾具設(shè)計(jì)及其分析夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是指確定制造夾具所需部件的設(shè)計(jì)過(guò)程, 包括定位元件、緊固元件、底板等, 以及用上述元件組裝最終的模塊化夾具。在自動(dòng)編程的研究中, 馬先生采用幾何分析的方法, 分析了模塊化夾具的幾何特性以及夾具與工件之間的幾何關(guān)系。李等人將有限元法應(yīng)用于夾具配置設(shè)計(jì)規(guī)劃。Roy 將一般黑板模型應(yīng)用于模塊化夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì), 取得了較好的效果。在國(guó)內(nèi), 王琦等人構(gòu)建了一個(gè)以知識(shí)為基礎(chǔ)的 CF-CAFix 設(shè)計(jì)系統(tǒng), 并利用框架與規(guī)則相結(jié)合的知識(shí)表示方法, 建立了具有大小和特征雙重屬性的參數(shù)化模型庫(kù)。通過(guò)引入有效表面和有效路徑的概念, 陳濰坊等人建立了模塊化夾具的快速裝配平臺(tái)。王軍等人利用基于特征的調(diào)用方法對(duì)整個(gè)夾具庫(kù)進(jìn)行調(diào)用, 實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助夾具調(diào)用方法。秦國(guó)華等人利用加權(quán)幾何相關(guān)度和過(guò)程匹配度建立了定位元件的匹配數(shù)學(xué)模型和匹配函數(shù), 實(shí)現(xiàn)了元件的自動(dòng)選擇。3.1 夾具設(shè)計(jì)分析 本設(shè)計(jì)的尾座主體主要是主軸孔的加工精度。其技術(shù)要求是, 前部和后部中心線與前部和前部之間的平行度不超過(guò) 0.04:200 mm;左、右定位鍵與鉆孔套筒中心軸之間的對(duì)稱性不超過(guò) 0.005:100 mm;而鉆孔和磨削支承的前后中心線之間的同軸性不超過(guò) 0.025:100 mm。 為了解決上述問(wèn)題, 設(shè)計(jì)了一套鉆孔夾具。上述精度主要取決于鉆孔模具的精度和安裝質(zhì)量。鉆孔時(shí), 導(dǎo)軌支架直接固定在夾具上, 提高了夾具的剛性, 保證了支撐孔的尺寸和位置精度。鉆孔夾具簡(jiǎn)稱為鉆孔模具, 主要用于處理殼體零件上的精密孔或孔。它類似于鉆井夾具。鉆孔套筒用于引導(dǎo)和支撐鉆桿, 以確保孔和孔的加工精度。采用鉆孔模具后, 鉆孔的精度不受鉆孔機(jī)精度的影響, 但主要取決于鉆孔模具的精度。鉆孔模具不僅廣泛應(yīng)用于普通鉆床和高效組合鉆床, 而且在沒(méi)有這種設(shè)備的情況下, 還可用于加工普通機(jī)床上的高精度孔 (如搖桿鉆頭、車床和銑床)機(jī))。它主要由鉆孔底座、鉆孔支撐、鉆孔套筒、鉆桿以及必要的定位和夾緊裝置組成。3.2 定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 為了確保所有表面上的鉆孔擴(kuò)孔都能同時(shí)安裝和加工, 夾具結(jié)構(gòu)必須實(shí)現(xiàn)六面旋轉(zhuǎn)?？紤]到起始基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)的一致性, 并盡可能保證加工精度, 以尾座基座為主定位面, 限制三自由度, 兩自由度為限制與導(dǎo)軌的長(zhǎng)修剪銷的定位準(zhǔn)55H6 孔, 和下垂在45度凹槽底部的推力定位在直表面上限制一個(gè)程度的自由度。充分定位考慮到了定位方案和加工過(guò)程中切削力的實(shí)現(xiàn)、夾緊和旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)以及工件裝卸的便利性。夾具體的上平面為主要定位面, 長(zhǎng)切削刃銷為導(dǎo)向定位, 推進(jìn)器定位采用蝸桿和齒條驅(qū)動(dòng)提升結(jié)構(gòu), 方便工件。裝卸。 定位元件用于確定工件的正確位置。工件的定位基座直接接觸或與夾具定位元件匹配。根據(jù)參考曲面的不同條件, 定位方法和定位元件也不同。當(dāng)工件放置在平面上時(shí), 常用的定位元件為固定支撐、可調(diào)支撐、自支撐和輔助支撐。除了輔助支架外, 它們都對(duì)工件起到定位作用。本設(shè)計(jì)的組合定位方法是以平面為主要定位基準(zhǔn), 支撐板用于限制工件的三度自由度。兩個(gè)插槽由定位鍵定位, 以限制工件的兩個(gè)自由度。兩個(gè) b 型支撐板主要用于支撐工件的側(cè)面和底部。所稱支撐板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 易于制造。支撐元件由四個(gè)支撐釘組成。支撐釘與夾具主體 H7/6 匹配。在定位零件時(shí), 必須滿足六點(diǎn)定位的原則, 使工件相對(duì)于機(jī)床和機(jī)床的相對(duì)位置正確。然而, 這六個(gè)自由度不一定是有限的, 只要工件完全定位, 但定位不足時(shí)不會(huì)發(fā)生。只有當(dāng)工件系統(tǒng)的剛度需要提高, 定位平面具有更高的允許過(guò)定位方案時(shí)。 這套鉆孔夾具的定位主要是在底部平面上固定三個(gè)點(diǎn), 在定位鍵上固定兩個(gè)點(diǎn)。尾座的底部是一個(gè)重要的表面。它作為滿足參考重合和極限 z、X 和 y 原理的基準(zhǔn)。支撐板通過(guò)螺絲固定在夾具體的凸臺(tái)上。由于兩個(gè)支撐板兩側(cè)接近, 為了防止切削力變形和定位不可靠, 在工作周圍增加了四個(gè)支撐釘, 以適合夾具體, 并對(duì) h7r6 或 H7 n6 的干擾配合。用來(lái)按壓。安裝支撐件后, 為了保證支撐部件上表面的平整度, 安裝后的研磨確保一定的平整度。3.3 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 由于夾具本身是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的六面旋轉(zhuǎn)夾具, 因此在工作時(shí)通常需要反轉(zhuǎn)夾具, 因此不方便使用氣動(dòng)或液壓夾緊方式, 但手動(dòng)夾緊方式可以大大簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)。夾具, 因此主要和輔助夾緊方式是手動(dòng)夾緊模式。主夾緊是通過(guò)在尾體前面的凹部凸面邊緣移動(dòng)頭部寬的壓板來(lái)實(shí)現(xiàn)的;輔助夾緊通過(guò)輔助夾緊實(shí)現(xiàn)。手部螺釘可以在尾座體左端面的下推力定位點(diǎn)夾緊、定位元件和夾緊機(jī)構(gòu)。 有兩個(gè)夾具, 一個(gè)主要夾在尾座體前面凹面部分的凸緣上, 另一個(gè)夾緊尾座體底部45度槽的垂直定位點(diǎn)尾座體左端面下部正面對(duì)相應(yīng)的尾體。最終的定位夾緊方案如圖3所示。圖 3 尾座體三維零件圖及定位夾緊方案圖4顯示了本設(shè)計(jì)中使用的夾緊裝置。當(dāng)螺絲釘螺母通過(guò)壓力板在工件表面壓緊時(shí), 將螺桿鉸鏈壓力板與弧形壓力板結(jié)合在一起, 對(duì)工件進(jìn)行夾緊, 因此壓力板的位置不能一直保持水平。夾緊表面的高度大小的誤差。右側(cè)采用球形肩螺母和錐形墊圈, 主要是在夾緊面高度錯(cuò)誤的情況下。球面與錐形面的組合可以自動(dòng)調(diào)整, 防止壓力板傾斜時(shí)螺栓彎曲變形, 以免被彎矩?fù)p壞。為了增加夾板與工件之間的接觸面積, 確保夾緊的可靠性, 圖形中的夾板是弧形夾板。夾緊過(guò)程如下: 工件在夾具中正確定位后, 電弧壓板使壓板調(diào)整對(duì)工件的支撐, 使壓板與工件表面接觸, 并與螺母鎖定,然后將球面肩螺母擰緊, 通過(guò)壓板將工件表面壓入, 鉸鏈壓板擺動(dòng), 直到另一個(gè)壓板均勻地接觸工件并擰緊工件。圖 4 夾緊裝置為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率, 降低勞動(dòng)強(qiáng)度, 保證零件加工精度, 設(shè)計(jì)了一種適用于尾架車身加工的專用夾具。該特殊夾具可用于處理 hole_20mm 在 I 和 I 上, 孔32H6 在 x, hole_20mm 在末端 j, h 和 D, hole_10mm 同軸與 d 平面上的 hole_20mm, 和兩個(gè)步驟 holes_14mm, _8Mm d 和 E 平面上的, 以及鉆孔和攻絲4*M8。由于對(duì)工件的 X 孔32H 的精度要求高, 而且與 A 和 B 平面的平行度較高, 因此, 根據(jù)這些技術(shù)要求, 應(yīng)準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)以導(dǎo)軌和燕子尾為主要定位點(diǎn)的夾具, 如圖5。圖5 夾具圖1.夾具體； 2.螺母； 3.支架； 4.支承板； 5.螺釘； 6.對(duì)刀塊； 7.螺桿； 8.壓板； 9.彈簧墊圈 ； 10.工件3.4 鉆模板設(shè)計(jì) 為了提高尾座的加工精度, 在不影響工件定位、夾緊、裝卸、旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的情況下, 盡可能采用固定鉆制模板?？紤]到尾座在夾具上的定位和加工前后的裝卸因素, 一些鉆井模板不方便固定類型的使用, 最后將固定鉆井模板與鉸鏈 (翻轉(zhuǎn)) 鉆井結(jié)合起來(lái)采用模板。根據(jù)加工工藝的要求, 快速更換鉆井模板上的鉆套, 如圖6所示。圖 6 鉆模板設(shè)計(jì)3.5 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)座椅和夾具主體之間有兩個(gè)相對(duì)安裝的圓錐滾子軸承。該夾具不僅可以通過(guò)索引裝置圍繞旋轉(zhuǎn)中心90度旋轉(zhuǎn), 而且還可以承受軸向和徑向力。如圖7所示。該夾具可同時(shí)通過(guò)旋轉(zhuǎn)座上的四個(gè)插槽, 將螺栓與水平軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)連接并旋轉(zhuǎn)分度, 實(shí)現(xiàn)六面旋轉(zhuǎn), 連接水平軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)并安裝工件如圖8所示。圖7 回轉(zhuǎn)對(duì)定機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 8 已與臥軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)聯(lián)接并安裝工件后的夾具3.6夾緊力的計(jì)算及定位誤差分析 3.6.1 夾緊力分析計(jì)算 在鉆夾具時(shí), 會(huì)產(chǎn)生軸向切削力和切削扭矩, 在六面旋轉(zhuǎn)夾具的每個(gè)工作位置, 軸向切削力和切削扭矩會(huì)因加工孔直徑不同而不同。其次, 對(duì)產(chǎn)生最大切削力和切削力矩的準(zhǔn)35H7 孔 (準(zhǔn) 33位) 的夾緊力進(jìn)行了分析和計(jì)算。如果夾緊力能夠滿足要求, 也可以滿足夾具其他位置的加工要求。鉆孔力 P = 425.3D s 0.8 n 鉆孔扭矩 M = d 位直徑, 毫米 0.21D2S0.8Nm;S-per 進(jìn)料, mm/r. P=425.3*33*0.50.8=8 057.76 n M=0.21*332*0.50.8=131.124 n m 時(shí)鉆準(zhǔn) 35 H7 孔 (準(zhǔn) 33位), 因?yàn)閵A具在這個(gè)時(shí)候工作, 軸向切削力由夾具體承擔(dān), 扭矩由夾緊扭矩。分析計(jì)算表明, 摩擦扭矩滿足要求?？梢钥闯? 該夾具采用的夾緊方法所產(chǎn)生的夾緊力和夾緊扭矩能夠滿足整個(gè)鉆井過(guò)程中每一步的要求。 3.6.2 定位誤差分析 尾座主體中只有一個(gè)維度公差。準(zhǔn)35H7 孔中心線與準(zhǔn)55H6 孔中心線之間的距離為 41 + 0.07。其他距離尺寸公差是自由公差。根據(jù)夾具公差確定原理, 確定了準(zhǔn)35H7 孔中心線與準(zhǔn)55H6 孔中心線的夾具之間的尺寸公差40.93±0.04。 3.6.3 有限元分析 由于六面旋轉(zhuǎn)鉆具的所有機(jī)構(gòu)和尾座都安裝在旋轉(zhuǎn)閥座上, 并且切割載荷也由旋轉(zhuǎn)閥座承擔(dān), 為了使夾具安全可靠, 旋轉(zhuǎn)閥座的最大力在利用 SolidWorks 軟件中的仿真插件對(duì)六面旋轉(zhuǎn)鉆井夾具進(jìn)行了分析。當(dāng)旋轉(zhuǎn)座椅為鑄造結(jié)構(gòu), 材料為 HT200 時(shí), 旋轉(zhuǎn)座和水平軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)通過(guò)螺栓連接。轉(zhuǎn)臺(tái)上的最大載荷是整個(gè)機(jī)構(gòu)的重量和切割載荷。因?yàn)楫?dāng)尾座處于正向位置時(shí), 夾具的力最大, 而準(zhǔn)35H7 孔加工時(shí), 切削力也是最大的?？紤]到切削載荷穩(wěn)定, 對(duì)這種情況下的轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行了靜態(tài)有限元分析。通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)座進(jìn)行嚙合, 得到了與旋轉(zhuǎn)座的最大應(yīng)力、最大應(yīng)變、最大位移和最小安全系數(shù)相對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的位置。與材料的允許應(yīng)力、應(yīng)變和位移相比, 分析得到的最小安全系數(shù)為 2.1, 也滿足設(shè)計(jì)要求。3.7 夾具使用效果 模具加工后, 不僅位置準(zhǔn)確, 而且?jiàn)A緊面是面對(duì)面接觸, 使夾緊可靠, 有效地保護(hù)了工件的加工表面, 從而大大提高了加工效率。工件的質(zhì)量。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多批零件的實(shí)際加工檢驗(yàn), 設(shè)備完全滿足工件的加工精度要求, 合格率為100%。采用專用夾具后, 工件定位和夾緊操作簡(jiǎn)單快捷, 顯著縮短了輔助工作時(shí)間;夾具夾緊工件提高了工件的剛性, 提高了切削參數(shù);此外, 使用夾具后, 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定, 廢品率降低, 可以安排技術(shù)水平較低的工人, 大大降低生產(chǎn)成本;對(duì)能源、安全、舒適運(yùn)行的要求, 大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度。第四章 結(jié)論套筒部分屬于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸大、難以滿足要求的特殊夾具。因此, 根據(jù)實(shí)際情況, 設(shè)計(jì)了特殊夾具。該夾具可實(shí)現(xiàn)工件的快速夾緊, 減少輔助加工時(shí)間, 降低加工成本。而且, 該夾具使用方便, 易于制造和加工, 成本不高, 產(chǎn)品質(zhì)量也能很好地保證。 SolidWorks 軟件用于設(shè)計(jì)尾座六面旋轉(zhuǎn)鉆井夾具的三維結(jié)構(gòu)和通過(guò)仿真插件對(duì)主要部件進(jìn)行有限元分析, 確保了該裝置結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和合理性。夾具。夾具操作方便, 夾具的夾緊力和定位精度滿足旋轉(zhuǎn)加工的要求。一個(gè)夾具后可連續(xù)加工6個(gè)表面孔, 提高了加工精度, 保證了零件的互換性, 降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度, 大大提高了生產(chǎn)效率, 并已廣泛應(yīng)用于批量生產(chǎn)。機(jī)床尾座是機(jī)床的重要配件。它的主要功能是集中、支撐、加工孔和一些螺紋。因此, 機(jī)床的尾座對(duì)零件的加工有著重要的影響。為了保證機(jī)床尾座的準(zhǔn)確性, 有必要保證空白材料、尺寸、加工工藝以及操作人員的技術(shù)水平。本文根據(jù)尾座加工技術(shù)的要求, 合理設(shè)計(jì)了尾座加工方案, 并根據(jù)加工工藝的要求設(shè)計(jì)了合理的夾具。這對(duì)于保證尾座的準(zhǔn)確性、提高生產(chǎn)效率、降低廢品率具有重要意義。致 謝時(shí)光飛逝，終于到了論文定稿的這一刻。雖然文章顯得有些粗糙，但畢竟凝聚了自己的心血，在此謹(jǐn)向曾經(jīng)關(guān)心、幫助、支持和鼓勵(lì)我的老師、同事、同學(xué)、親人和朋友們致以最誠(chéng)摯的謝意和最衷心的祝福衷心感謝我的導(dǎo)師謝鐵兔。老師對(duì)我兩年來(lái)的學(xué)習(xí)、生活給予了悉心的關(guān)懷，在本論文的開(kāi)題、寫作、修改、定稿方面更是給予了悉心指導(dǎo)和匠心點(diǎn)撥，論文凝結(jié)著導(dǎo)師的汗水和心血。在這兩年多的學(xué)習(xí)和生活過(guò)程中，我要向老師們表示衷心的感謝是他們給了我熱情的關(guān)懷、支持和幫助，使我得以順利完成學(xué)業(yè)。同時(shí)，衷心感謝我的父母、家人以及和我一起學(xué)習(xí)的各位同學(xué)，是他們?cè)谖覍W(xué)習(xí)和論文寫作過(guò)程中，給予我了莫大的支持和鼓勵(lì)。最后，再一次感謝所有關(guān)心和支持我的人們，我一定會(huì)用所學(xué)知識(shí)更好地做好本職工作來(lái)報(bào)答你們。參考文獻(xiàn)1 趙如福.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)M.第四版.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2006. 2 陳家芳.實(shí)用金屬切削加工工藝手冊(cè)M.第二版.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2005. 3 屈波.互換性與技術(shù)測(cè)量M.第四版.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2006.4 盧秉恒主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M.西安交通大學(xué)出版社. 5 王啟平.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)M哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版 社，1995 6 吳維敏.數(shù)控模具零件的銑夾具設(shè)計(jì)J.金屬加工，2009.7 王光斗，王春福. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)K. 3 版. 上海：上?？茖W(xué)技 術(shù)出版社，2000. 8 田培棠，石曉輝，米林. 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)K. 北京：國(guó)防工業(yè)出 版社，2011. 9 周開(kāi)勤. 機(jī)械零件手冊(cè)K. 北京：高等教育出版社，2001. 10 陳宏鈞. 機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)員手冊(cè)K. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009. 11 江洪，陳燎，王智，等. 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