極限開關(guān)座機械加工工藝規(guī)程及119.5底面銑削夾具設(shè)計【銑前端面B平面夾具+優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計+含4張CAD圖紙+帶19頁加正文7500字】-jjsj04

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夾具體零件圖.dwg

夾具裝配圖.dwg

工序卡片.dwg

工藝過程卡片.doc

文件清單.txt

機械加工工序卡片 14張.doc

極限開關(guān)座-銑削119.5底面夾具設(shè)計.doc

極限開關(guān)座毛坯.dwg

極限開關(guān)座零件圖.dwg

設(shè)計說明書.doc

說明書封面.doc

目 錄

一 設(shè)計任務(wù)書………………………………………………………………………………… 2

1 設(shè)計題目………………………………………………………………………………… 2

2 課程設(shè)計目的…………………………………………………………………………… 3

3 設(shè)計內(nèi)容要求…………………………………………………………………………… 4

二 有關(guān)零件說明……………………………………………………………………………… 5

1 零件的作用及工作條件………………………………………………………………… 5

2零件的結(jié)構(gòu)及工藝特點………………………………………………………………… 5

3零件技術(shù)要求分析及主加工面的確定………………………………………………… 5

4零件結(jié)構(gòu)工藝性及選材分析…………………………………………………………… 6

三 有關(guān)設(shè)計條件的說明……………………………………………………………………… 6

四 毛坯的確定………………………………………………………………………………… 6

1 確定毛坯…………………………………………………………………… 6

2 毛坯精度等級……………………………………………………………… 6

3 估計加工表面的機械加工總余量………………………………………… 6

4 毛坯技術(shù)要求……………………………………………………………… 6

五 有關(guān)基準選擇說明………………………………………………………………………… 7

1 正確選擇定位基準……………………………………………………………………… 7

六 擬定工藝路線及重點工序的說明………………………………………………………… 8

1確定各加工表面的加工方法機加工方案……………………………………………… 8

2 確定工序集中與分散…………………………………………………………………… 9

3 加工工藝方案的擬定…………………………………………………………………… 9

七 確定加工余量，工序尺寸和公差………………………………………………………… 11

1 確定各粗銑表面的加工余量及工序尺寸………………………………………………11

2 確定各須精加工面的加工余量及工序尺寸……………………………………………11

3 根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪制零件毛坯圖?！?2

八 確定一個工序的切削用量…………………………………………………………………13

1 確定刀具…………………………………………………………………………………13

2 確定進給量………………………………………………………………………………13

3 確定轉(zhuǎn)速和銑削速度……………………………………………………………………13

九 時間定額的確定……………………………………………………………………………13

1 計算機動工時……………………………………………………………………………13

2 計算工序輔助工時………………………………………………………………………14

3 計算工序作業(yè)工時………………………………………………………………………14

十 夾具設(shè)計……………………………………………………………………………………15

1 定位基準的選擇…………………………………………………………………………15

2 定位元件與夾緊機構(gòu)的確定……………………………………………………………15

十一 切削力和夾緊力（包括油、氣缸直徑）的計算………………………………………15

1 切屑力的計算……………………………………………………………………………15

2 計算夾緊力………………………………………………………………………………16

3 確定夾具體機構(gòu)（見附圖）……………………………………………………………17

附參考書和資料目錄………………………………………………………………………… 18

一 設(shè)計任務(wù)書

1 設(shè)計題目

(1)任務(wù)：極限開關(guān)座機械加工工藝規(guī)程及119.5底面銑削夾具設(shè)計。

(2)被加工零件零件圖：

極限開關(guān)座零件圖

2 課程設(shè)計目的

機械制造工藝學是以機械制造中的工藝問題為研究對象，實踐性較強的一門學科，學生在學完了工藝課后并完成了生產(chǎn)實習的基礎(chǔ)上，還應(yīng)通過課程設(shè)計受到一次理論聯(lián)系實際的綜合訓練，培養(yǎng)運用所學知識分析和解決機械制造工藝技術(shù)問題的能力。通過課程設(shè)計，學生應(yīng)在下述各方面得到鍛煉：

(1) 能熟練運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確的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，保證零件的加工質(zhì)量。

夾具夾緊力的優(yōu)化及對工件定位精度的影響 什伍德拉夫機械工程學院，佐治亞理工學院，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 優(yōu)化 ， 夾緊力 是一個重要的設(shè)計變量，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銑夾具的例子進行了分析。 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關(guān)鍵因素。 要實現(xiàn)夾具的這些功能，需將工件定位到一個合適的基準上 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)被報道 [參考文獻 1隨著得墨忒耳 [8]，這種方法 的限制是 需要 較大的模型和計算成本。 同時 ， 多數(shù)的 有限元 基礎(chǔ) 研究人員一直 重點 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夾緊力進行了優(yōu)化， 剛型模型幾乎被近似為一個規(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 定一個線性規(guī)劃，其目的是盡量減少在每個定位點調(diào)整夾緊力強度的法線接觸力。接觸摩擦力的影響被忽視，因為它較法線 接觸力 相對較小 ， 由于這種方法是基于剛體假設(shè)， 獨特的三維夾具可以處理超過 6 個自由度的裝夾，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) 計算最 小 夾緊力 ，該剛體分析的主要限制因素是當出現(xiàn)六個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算夾具 —— 工件系統(tǒng) [15]的彈性來克服，對于一個相對嚴格的工件，該夾具在機械加工工件的位置 會受夾具點的局部彈性變形的 強烈影響。 得墨忒耳 [16]使用經(jīng)驗的接觸力變形的關(guān)系（稱為元功能），解決 由于夾緊和 準靜態(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告做了改善，然而，他們沒有處理計算夾具與工件的接觸剛度的方法，此外，其算法 的應(yīng)用沒有討論機械加工刀具路徑負載有限序列。李和 19]和烏爾塔多和 20]用接觸力學解決由于在加載夾具夾緊點彈性變形產(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 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 具工件系統(tǒng)受到準靜態(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 ，這個問題被作為多目標約束優(yōu)化問題提出和解決。 通過兩個 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局 。 1． 夾具 —— 工件聯(lián)系模型 1． 1 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靜態(tài)負載。夾緊力可假定為在加工過程中保持不變， 這個假設(shè)是有效的 ，在對液壓或氣動夾具使用。 在實際 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： i i ij j jF k d?(1) 其中 j=x， y， z）表示，在當?shù)刈幼鴺讼登芯€和法線方向的接觸剛度 第 2 頁 共 15 頁 圖 1 彈簧夾具 —— 工件接觸模型。 i i 接觸處的坐標系 j=x， y， z）是對應(yīng)沿著 別 （ j= x， y， z）的代表 ， 1． 2 工件 —— 夾具的接觸剛度模型 集中遵守 一個球形尖端定位 ， 夾具和工件的接觸并 不是線性的， 因為接觸半徑 與隨法線力呈 非線性變化 [23]。 由于 法線 力 觸變形 作用于 半徑 平面工件表面之間，這可從封閉 赫茲的辦法解決縮進一個球體彈性半空間 的 問題 。對于這個問題， 法線 的變形 ， 在 [文獻 23 第 93 頁 ]中 給出如下： ? ?? ?1 / 32291 6 *??????（ 2） 其中 22*111 E?? ????式中 和 工件和夾具的彈性模量， w? 、 f?分別是工件和材料的泊松比。 切向變形 ? ? ?或 者沿著硅業(yè)切力距 ? ?或 者有以下形式 [文獻 23 第 217 頁 ] 8i wi f G? ???? ?? ? ?????（ 3） 其中 1 / 31314i ?????? ???????????fG、一個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：在計算上述的線性近似， 第 3 頁 共 15 頁 ? ? 1 / 32*168 . 8 29??????（ 4） 1*2 24 ji i y k G? ????? ?? ? ?????(5) 正常的力 被假定為從 0到 1000N，且最小二乘擬合相應(yīng)的 2． 夾緊 力優(yōu)化 我們的目標是確定最優(yōu) 夾緊 力，將盡量減少 由于工件剛體運動過程中，局部的夾緊和加工負荷引起的彈性變 形，同時保持在準靜態(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。實現(xiàn)這個目標是通過制定一個多目標約束優(yōu)化問題的問題，如下描述。 標函數(shù)配方 工件旋轉(zhuǎn) ， 由 于 部 隊 輪 換 往 往 是 相 當 小 [17] 的 工 件 定 位 誤 差Tw w w Y Z??? ? ? ? ???假設(shè)為確定其剛體翻譯基本上 ，其中 、 、 和 是 沿 xg，圖 2）。 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2 第 4 頁 共 15 頁 ? ? ? ? ? ?? ?2 2 2ww w Y Z? ? ? ? ? ? ? （ 6） 其中 表示一個向量二級標準。 但是作用在工件的夾緊力會影響定位誤差。 當多個夾緊力作用于工件，由此產(chǎn)生的夾緊力為 R Y P P??? ??,有如下形式： P? （ 7） 其中夾緊力 1 ... P????? ??是矢量， 夾緊力的方向 ? ?1 ... L CR n n???矩陣，? ?c o s c o s c o s TL i L i L i L ? ?? ? ? ?? 是 夾緊力是矢量的方向余弦， 、 和 是第 i 個夾緊點夾緊力 在gX、向量角度 （ i=1、 2、 3...,C） 。 在這個文件 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，并在進行分析時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?（ i=1， 2… L）和 最小的所有定位器正常 剛度并假設(shè)工件xN、yN、gY、自的 等效接觸剛度 可有下式1 1 1,,X Y Ns s sz i z i z ii i ik k k? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?和計算得出（見 圖3），工件剛體運動 ，歸于夾緊行動現(xiàn)在可以寫成： 111X Y Y i z i z ??????????? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??????(8) 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 2因此，第一個目標函數(shù)可以寫為： 最小化 X Y Y N + +??????? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??????（ 9） 要注意，加權(quán)因素是與等效 接觸剛度成正比的在gX、通 第 5 頁 共 15 頁 過使用最低總能量互補 參考文獻 [15， 23]的原則求解彈性力學接觸問題得出 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，通過夾緊力的隨時調(diào)整。因此，總能量最小化的形式為補充的夾緊力優(yōu)化的第二個目標函數(shù)，并給出： 最小化 ? ? ? ? ? ? ? ?2 2 2i i C L + C L + 1 1 1F F =2 k k i ii i ix y z? ? ?????? ? ???? ? ?12 ? （ 10） 其中 *U 代表機構(gòu)的彈性變形應(yīng)變能互補， *W 代表由外部力量和力矩配合完成， Q? 1 1 1... L C L C L Cx y z x y zc c c c c c???????是 遵 守 對 角 矩 陣 的 ， ? ? 1和111 ... L C L Cx y z x y F F F F? ???? 是所有接觸力的載體。如圖 3 擦和靜態(tài)平衡約束 在（ 10）式優(yōu)化的目標受到一定的限制和約束， 他們中最重要的是在每個接觸處的 靜摩擦力約束。 庫侖摩擦力的法律規(guī)定 ? ? ? ?? ?22i i i ix y s F???（ 靜態(tài)摩擦系數(shù)） ,這方面的一個非線性約束 和線性化版本可以使用，并且 [19]有： i i i ix y s F??? （ 11） 假設(shè)準靜態(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）： 內(nèi)蒙古科技大學 本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯） 第 6 頁 共 15 頁 0F ?? 0M?? (12) 其中包括 在法線和切線方向的力和力矩的機械加工力 和工件重量。 接觸力 由于夾具 —— 工件接觸是單側(cè)面的，法 線的接觸力 能被壓縮。 這通過以下的 約束表 0（ i=1， 2… ,L+C） （ 13） 它假設(shè) 在 工件 上的法線力 是 確定的，此外，在一個法線的接觸壓 力不能超過壓 工件材料的 屈服強度（ 。 這個約束可寫為： i A? （ i=1， 2， … ,L+C） (14) 如果i 個工件 —— 夾具的接觸處的接觸面積，完整的夾緊力優(yōu)化模型，可以寫成： 最小化 1212?????? ????? ? ? ??? ????(15) 3． 模型 算法求解 式 （ 15） 多目標優(yōu)化問題 可以通過 求解約束 [24]。 這種方法將確定的目標作為首要職能之一，并將其轉(zhuǎn)換成一個約束對 。 該補充（1f）的主要目的是處理功能，并由此得到夾緊 力（2f）作為約束 的加權(quán)范數(shù)2對1保選中一套獨特可行的夾緊力 ， 因此，工件 —— 夾具系統(tǒng)驅(qū)動到一個穩(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)2L。2個指定的加權(quán)范數(shù)2 ， 其中 ? 是 2假設(shè) 最初所有夾緊力不明確，要確定一個合適的 ? 。在定位和夾緊點的接觸力的計算只考慮第一個目標函數(shù)（即1f）。雖 然有這樣的接觸力，并不一定產(chǎn)生最低的夾緊力， 這是一個“真正的”可行的解決彈性力學問題辦法，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)2L， 通過計算并作為 初始值 與 ? 比較 ，因此，夾緊力式（ 15）的優(yōu)化問題可改寫為 : 內(nèi)蒙古科技大學 本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯） 第 7 頁 共 15 頁 最小化1 12 ?（ 16） 由： RC ?(11)–(14) 得。 類似的算法尋找一個方程根的二分法來確定最低的 RC 通過盡可能降低 ? 上限，由此產(chǎn)生的最小夾緊力的加權(quán)范數(shù)2L。 迭代次數(shù) K，終止搜索取決于所需的預(yù)測精度 ? 和 ? ，有 參考文獻 [15]： ? ?y i i ix y i id d d Y Z? ? ? ???? ? ? ? ?????? ???2K lo g ???? ? ?? ????????（ 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 本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯） 第 8 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的不斷變 化而變化。因此，相應(yīng) 的夾緊力和最佳的加工負荷獲得將 由圖 4 算法獲得 ， 這大大增加了 計算負擔，并要求為選擇的夾緊 力提供標準， 將獲得滿意和適宜的整個刀具軌跡 ，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 個最佳夾緊 力 ， 選擇記為 123每個采樣點， 考慮 以下四個最壞加工負荷向量： 內(nèi)蒙古科技大學 本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯） 第 9 頁 共 15 頁 m a x 1 1m a x Y F F??? ?? 2 m a x 2m a x Y F F??? ?? 3 3 m a xm a x Y F F??? ?? 444m a x Y F F??? ?? (18) gX、大 值 ，， 2， 3 分別代替對應(yīng)的 且有： ? ? ? ? ? ?? ?2 2 2m a x m a Y F F??? ? ????? 雖然 4 個 最壞情況加工負荷向量不會 在 工件 加工的 同一時刻出現(xiàn) ， 但 在每 次常規(guī)的進給速度中 ，刀具旋轉(zhuǎn)一次出現(xiàn)一次，負載向量引入的 誤 差可忽略 。 因此，在這項工作中，四個載體負載適用于同一 位置， （但不是同時）對工件 進行 的采樣 ， 夾緊力的優(yōu)化算法 圖 4，對應(yīng)于每個采樣點 計算最佳的夾緊力。夾緊力的最佳形式有： m a x 1 2 ... Ti i i ij j j c C C??? ??(i=1,2,… ,m) (j=x,y z,r) (19) 其中體， =1， 2， … C)是每個相應(yīng)的夾具在第 i 個樣本點和第 j 負荷情況下力的大小。后 的結(jié)果， 一套 簡單的 “最佳”夾緊力必須從所有的樣本點和裝載條件里發(fā)現(xiàn)，并在 所有的最佳夾緊力中選擇。 這是通過 在所有負載情況和采樣點 排序，并選擇夾緊點的最高值的最佳的 夾緊 力 ， 式 （ 20）： ik （ k=1， 2， … ， C） （ 20） 只要這些具備，就得到一套 優(yōu)化的夾緊力 Tm a x m a x m a C.. C C??? ??， 驗證這些力，以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡。否則， 會出現(xiàn) 更多采樣點和重復(fù)上述程序。 在這種方式中，可為整個刀具路徑確定“最佳”夾緊力 5 總結(jié)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，局部變形發(fā)生在每個工件夾具接觸處，使工件在夾具上移位和旋轉(zhuǎn)。隨后，準靜態(tài)加工負內(nèi)蒙古科技大學 本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯） 第 10 頁 共 15 頁 荷應(yīng)用造成工件在夾具的移位。 工 件剛體運動的定義是由它 在gX、 移位 Td w w w Z??? ? ? ? ???和自轉(zhuǎn) y z? ? ? ???? ? ? ? ???（見圖 2）， 如前所述，工件剛體位移產(chǎn)生于在每個夾緊處的局部變形 Ti i i ix y zd d d d??? ??，假設(shè)? ?Ti i i Y Z? 為相對于工件的質(zhì)量中心的第 i 個位置矢量 定位點， 坐標變換定理可 以 用 來 表 達 在 工 件 的 位 移 d w w w Z??? ? ? ? ???以 及 工 件 自 轉(zhuǎn)x y z? ? ? ???? ? ? ? ???如下 : ? ? ? ?1d Ti w wi i r d r?? ? ? ? ? (21) 其中 1描述當?shù)卦诘? ??是一個旋轉(zhuǎn)矩陣確定工件 相對于全球的坐標系 的定位 坐標系。 假設(shè)夾具夾緊工件旋轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn) w?? 很小，故 ? ??也可近似為： ? ?w ? ? ?????? ? ???? ? ? ? ?? ? ???（ 22） 方程（ 21）現(xiàn)在可以改寫為： ? ?1 B q?（ 23） 其中 0 0 1 0 Z 0 1 Y X 0?????????是 經(jīng)方程 （ 21） 重新編排后 變換得到 的 矩陣式， Z Tw w w w w ????? ? ? ? ? ? ???是夾緊和加工導(dǎo)致的工件剛體運動矢量 。 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 裝夾點接觸力 能與 關(guān)系如下： ,00,i i d t h e r w i s e?? ??? ??（ 24） 其中 ? ??是在第 i 個 接觸點由于 夾緊和加工負荷 造成的變形 ， 0? 意味著凈壓縮變形，而負數(shù)則代表拉伸變形 ; i i i ix y zK d i a g k k k??? ??是表示在本地坐標系第 i 個接觸剛度矩陣， ? ?0 0 1 是單位向量 . 在這項研究中假定液壓 /氣動夾具，根據(jù)對外加工負荷，故在法線方向的夾緊力的強度保持不變，因此， 必須內(nèi)蒙古科技大學 本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯） 第 11 頁 共 15 頁 對方程 （ 24） 的 夾緊點 進行修改 為： i i F p??? ?? （ 25） 其中 在第 i 個夾緊點的夾緊力，讓× 1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： ? ?? ?1L + i i F??????????????? （ 26） 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， r r r r Zm m m m??? ? ? ? ???（見圖 6）， 現(xiàn)在可以計算如下： r q??（ 27） 其中 r Tm m Y Z??? ??是 考 慮 工 件 中 心 加 工 點 的 位 置 向 量 ， 且1 0 0 00 1 0 00 0 1 Y 0 ????????6．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． 適用于工件單點力。 2． 應(yīng)用于工件負 載準靜態(tài)銑削序列 內(nèi)蒙古科技大學 本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯） 第 12 頁 共 15 頁 如左圖 7 工件夾具配置中使用的模擬研究 16L ~ gX、 3具 圖 7 所示，是用來定位 并控制 7075 - 合金（ 127 毫 米 × 127 毫 米× 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 使用伊利諾伊大學開發(fā) 序 [參考文獻 26] 對 加工瞬時銑削力條件進行了計算 ， 如表 2 給出 例（ 1），應(yīng)用工件在點（ 米， 米， 米）瞬時加工力， 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 米銑槽使用 行了數(shù)值模擬， 以減少 起 步 （ 米， 米， 米）和結(jié)束時（ 米， 米， 米）四種情況下加工負荷載體 ， 內(nèi)蒙古科技大學 本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯） 第 13 頁 共 15 頁 內(nèi)蒙古科技大學 本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯） 第 14 頁 共 15 頁 （見圖 8）。 模擬計算銑削力 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 本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯） 第 15 頁 共 15 頁 表 6 中 5 個 坐標列出了為模擬抽樣調(diào)查點。 最佳 夾緊力 是 用前面討論過的排序算法計算每個采樣點和負載載體 最后的 夾緊力 和負載 。 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)2? ? ? ? ? ?? ?2 2 2/ 2 / 3R R R Y P P? ? ?佳夾緊 力 所述加工條件下有比初步夾緊力強度低得多的加權(quán) 范數(shù)2L， 最初的夾緊 力是通過減少工件的夾具系統(tǒng)補充能量算法 獲得 。 由于夾緊 力和 負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， 加工點減少錯誤從 等。在這種情況下， 所有加工條件 改善不是很大，因為從最初 通過互補勢能 確定的最小化的夾緊力值已接近最佳夾緊力。 圖 5 算法 是用第二例在一個序列應(yīng)用于銑削負載到工件， 他 應(yīng) 用 于 工 件 銑 削 負 載 一 個 序 列 。 最 佳 的 夾 緊 力，? ?m a x m a x m a x m a x m a x, , ,i i i i ij x y z P P P? ，對應(yīng)列 表 6 每個樣本點，隨著最后的最佳夾緊力每個采樣點的加權(quán)范數(shù)2 10， 在每個采樣點的內(nèi)蒙古科技大學 本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯） 第 16 頁 共 15 頁 加權(quán)范數(shù)2 結(jié)果表明，由于每個具有最高的加權(quán)范數(shù)2L。 如圖 10 所示，如果在每個夾緊點最大組成部分是用于確定初步夾緊力，則夾緊力需相應(yīng)設(shè)置，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度，這種做法將減少所造成的夾緊力的加權(quán)范數(shù)2L，因此將提高工件的定位精度。 圖 10 8．結(jié)論 該文件提出了關(guān)于確定多鉗夾具，工件受準靜態(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)2L，得出工件的定位誤差。該整體模型，制定一個雙目標約束優(yōu)化問題，使用 ? 算法通過兩個模擬表明，涉及 3，二夾銑夾具的例子。今后的工作將解決在動態(tài)負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 本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯） 第 17 頁 共 15 頁 1、 J. D. L. S. 《 柔性夾具系統(tǒng)的有限元分析 》 交易美國 程雜志工業(yè) ： 134 。 2、 W. S. J. J. X. “柔性鈑金夾具：原理，算法和模擬”，交易美國 造科學與工程雜志 ： 1996 318。 3、 P. S. M. R. E. S. G. 負載對表面平整度的影響”工件夾具 制造科學研討會論文集 1996，第一卷 ： 146。 4、 R. J. V. R. 適用于選拔夾具設(shè)計與 優(yōu)化方法 ， 美國業(yè)工程雜志： 113 、 4121991。 5、 A. J. C. C. J. 計算機輔助夾具分析中的應(yīng)用有限元分析和數(shù)學優(yōu)化模型》 ， 1995 序， 777 。 6、 S. N. S. M. R. E. S. G. J. “基于 加工過程仿真 的加工裝置作用 力系統(tǒng) 研究” ， 207–214 頁 , 1995 7、“考慮工件夾具，夾具接觸相互作用布局優(yōu)化 模擬的結(jié)果” 3411998。 8、 E. C. 《快速支持布局優(yōu)化》 ，國際機床制造， 碩士論文 1998。 9、 Y. V. M. M. 《加工夾具機械構(gòu)造的數(shù)學算法：分析和合成》， 美國 程學報工業(yè) “： 1989 299 。 10、 S. H. M. R. 《具有摩擦性的夾具規(guī)劃》 美國 業(yè)工程學報 ： 1991， 320–327 頁。 11、 S. L. W. 最小夾緊 力分析”，國際機床制造， 碩士論文 1995 年。 12、 E. C. 加工夾具的性能的 最小 —— 最大 負荷標準 》 美國 業(yè)工程雜志 ： 1994 13、 E. C. 《 加工夾具最大 負荷 的性能優(yōu)化 模型 》 美國 業(yè)工程雜志 1995。 14、 和 .“核查和工件夾持的夾具設(shè)計”方案優(yōu)化，設(shè)計和制造，4，碩士論文： 3071994。 15、 T. H. 埃利斯 霍伍德 應(yīng)力能量方法分析 》， 1977。 16、 M. J. . C. 對工件準靜態(tài)分析功能位移 在加工夾具 的 應(yīng)用程序 ， 制造科學雜志與工程 ： 325–331 頁 , 1996。 附件一 湖南農(nóng)業(yè)大學機制教研室 極限開關(guān)座 加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 01 產(chǎn)品名稱 銑床 零件名稱 極限開關(guān)座 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 坯 種 類 鑄件 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 準終 單 件 鑄造 鑄 時效 熱 涂底漆 表 01 粗銑 粗銑 127*55 表面（后表面） 銑床 專用卡具 、 Φ30 端銑刀、 游標卡尺 02 精銑 精銑 127*55 表面（后表面） 銑床 專用卡具、 Φ30 端銑刀、游標卡尺 03 粗銑 粗銑 127*70 表面（下表面） 銑床 專用卡具、 Φ30 麻花鉆、 游標卡尺 04 粗銑 粗銑 89*70 表面（上表面） 銑床 專用卡具、 Φ30 端銑刀、游標卡尺 05 精銑 精銑 127*70 表面（下表面） 銑床 專用卡具、 Φ30 端銑刀、游標卡尺 06 精銑 精銑 89*70 表面（上表面） 銑床 專用卡具、 Φ30 盤銑刀、游標卡尺 07 锪 锪平 Φ13*2 銑床 專用卡具、 Φ30 盤銑刀、游標卡尺 08 銑槽 銑寬為 7 的槽 *2 銑床 專用卡具、 Φ30 盤銑刀、游標卡尺 09 鉆 鉆銷孔 Φ5*2 鉆 床 專用卡具、 Φ5 麻花鉆、游標卡尺 010 鉆 鉆 Φ36 的孔 銑床 專用卡具、 Φ30 麻花鉆、游標卡尺 011 擴孔 擴 Φ36 的孔 鉆 床 專用卡具、 Φ30 麻花鉆、游標卡尺 012 鉆 鉆 Φ5 的孔 銑床 專用卡具、 Φ5 麻花鉆、游標卡尺 013 攻 攻 螺紋 鉆床 專用卡具、 用絲錐 、游標卡尺 014 锪 锪平 Φ25 銑床 專用卡具、 Φ30 端銑刀、游標卡尺 附件一 015 鉆 鉆 Φ12 的孔 鉆床 專用卡具、 Φ10 麻花鉆、游標卡尺 016 擴 擴 Φ13 的孔 鉆床 專用卡具、 Φ10 麻花鉆、游標卡尺 檢驗 檢驗 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 湖南農(nóng)業(yè)大學 機制教研室 機械加工工序卡片 車間 工序號 工序名稱 零件號 零件名稱 毛坯種類 03 粗銑 B 面 極限開關(guān)座 備名稱及型號 夾具名稱及編號 極限開關(guān)座銑床夾具 材料 牌號 規(guī)格 毛重公斤 凈重 硬度 工時定額 （分） 機動 輔助 合計 卻潤滑液 高速鋼銑刀（無冷卻液） 上道工序 下道工序 粗銑 A 面 工歩號 工歩內(nèi)容 刀具 輔助工具 量具 轉(zhuǎn)數(shù) /分 走刀次數(shù) 走刀量 切削深度 03 粗銑 B 面 （ 面銑刀 ） 游標卡尺 95 1 定 日期 導(dǎo) 日期 第 頁 共 頁 湖南農(nóng)業(yè)大學 機制教研室 機械加工工序卡片 車間 工序號 工序名稱 零件號 零件名稱 毛坯種類 04 粗銑 A 面 極限開關(guān)座 備名稱及型號 夾具名稱及編號 材料 牌號 規(guī)格 毛重公斤 凈重 硬度 工時定額 （分） 機動 輔助 合計 冷卻潤滑液 上道工序 粗銑 B 面 下道工序 粗銑面 工歩號 工歩內(nèi)容 刀具 輔助工具 量具 轉(zhuǎn)數(shù) /分 走刀次數(shù) 走刀量 切削深度 04 粗銑 A 面 （ 面銑刀 ） 游標卡尺 95 1 定 日期 導(dǎo) 日期 第 頁 共 頁 湖南農(nóng)業(yè)大學 機制教研室 機械加工工序卡片 車間 工序號 工序名稱 零件 號 零件名稱 毛坯種類 05 粗細面 極限開關(guān)座 備名稱及型號 夾具名稱及編號 材料 牌號 規(guī)格 毛重公斤 凈重 硬度 工時定額 （分） 機動 輔助 合計 冷卻潤滑液 上道工序 粗銑 A 面 下道工序 粗銑 D 面 工歩號 工歩內(nèi)容 刀具 輔助工具 量具 轉(zhuǎn)數(shù) /分 走刀次數(shù) 走刀量 切削深度 05 粗銑面 （ 面銑刀 ） 游標卡尺 95 1 定 日期 導(dǎo) 日期 第 頁 共 頁 湖南農(nóng)業(yè)大學 機制教研室 機械加工工序卡片 車間 工序號 工序名稱 零件號 零件名稱 毛坯種類 06 粗銑 D 面 極限開關(guān)座 備名稱及型號 夾具名稱及編號 材料 牌號 規(guī)格 毛重公斤 凈重 硬度 工時定額 （分） 機動 輔助 合計 冷卻潤滑液 上道工序 粗銑 D 面 下道工序 粗銑 F 面 工歩號 工歩內(nèi)容 刀具 輔助工具 量具 轉(zhuǎn)數(shù) /分 走刀次數(shù) 走刀量 切削深度 06 粗銑 面 （ 面銑刀 ） 游標卡尺 95 1 定 日期 導(dǎo) 日期 第 頁 共 頁 湖南農(nóng)業(yè)大學 機制教研室 機械加工工序卡片 車間 工序號 工序名稱 零件號 零件名稱 毛坯種類 07 粗銑 F 面 極限開關(guān)座 備名稱及型號 夾具名稱及編號 材料 牌號 規(guī)格 毛重公斤 凈重 硬度 工時定額 （分） 機動 輔助 合計 冷卻潤滑液 上道工序 粗銑 F 面 下道工序 粗銑 H 面 工歩號 工歩內(nèi)容 刀具 輔助工具 量具 轉(zhuǎn)數(shù) /分 走刀次數(shù) 走刀量 切削深度 07 粗銑 F 面 （ 面銑刀 ） 游標卡尺 95 1 定 日期 導(dǎo) 日期 第 頁 共 頁 湖南農(nóng)業(yè)大學 機制教研室 機械加工工序卡片 車間 工序號 工序名稱 零件號 零件名稱 毛坯種類 08 粗銑 E 面 極限開關(guān)座 備名稱及型號 夾具名稱及編號 材料 牌號 規(guī)格 毛重公斤 凈重 硬度 工時定額 （分） 機動 輔助 合計 冷卻潤滑液 上道工序 粗銑 F 面 下道工序 粗銑 H 面 工歩號 工歩內(nèi)容 刀具 輔助工具 量具 轉(zhuǎn)數(shù) /分 走刀次數(shù) 走刀量 切削深度 08 粗銑 E 面 （ 面銑刀 ） 游標卡尺 95 1 定 日期 導(dǎo) 日期 第 頁 共 頁 湖南農(nóng)業(yè)大學 機制教研室 機械加工工序卡片 車間 工序號 工序名稱 零件號 零件名稱 毛坯種類 09 粗銑 H 面 極限開關(guān)座 備名稱及型號 夾具名稱及編號 材料 牌號 規(guī)格 毛重公斤 凈重 硬度 工時定額 （分） 機動 輔助 合計 冷卻潤滑液 上 道工序 粗銑 E 面 下道工序 粗銑 G 面 工歩號 工歩內(nèi)容 刀具 輔助工具 量具 轉(zhuǎn)數(shù) /分 走刀次數(shù) 走刀量 切削深度 09 粗銑 H 面 （ 面銑刀 ） 游標卡尺 95 1 定 日期 導(dǎo) 日期 第 頁 共 頁 湖南農(nóng)業(yè)大學 機制教研室 機械加工工序卡片 車間 工序號 工序名稱 零件號 零件名稱 毛坯種類 10 粗銑 G 面 極限開關(guān)座 備名稱及型號 夾具名稱及編號 材料 牌號 規(guī)格 毛重公斤 凈重 硬度 工時定額 （分） 機動 輔助 合計 冷卻潤滑液 上道工序 粗銑 H 面 下道工序 倒角 工歩號 工歩內(nèi)容 刀具 輔助工具 量具 轉(zhuǎn)數(shù) /分 走刀次數(shù) 走刀量 切削深度 10 粗銑 G 面 （ 面銑刀 ） 游標卡尺 95 1 定 日期 導(dǎo) 日期 第 頁 共 頁 湖南農(nóng)業(yè)大學 機制教研室 機械加工工序卡片 車間 工序號 工序名稱 零件號 零件名稱 毛坯種類 11 倒角 極限開關(guān)座 備名稱及型號 夾具名稱及編號 材料 牌號 規(guī)格 毛重公斤 凈重 硬度 工時定額 （分） 機動 輔助 合計 冷卻潤滑液 上道工序 粗銑 G 面 下道工序 鉆銷孔及槽孔 工歩號 工歩內(nèi)容 刀具 輔助工具 量具 轉(zhuǎn)數(shù) /分 走刀次數(shù) 走刀量 切削深度 11 倒 角 游標卡尺 擬定 日期 導(dǎo) 日期 第 頁 共 頁 湖南農(nóng)業(yè)大學 機制教研室 機械加工工序卡片 車間 工序號 工序名稱 零件號 零件名稱 毛坯種類 12 鉆銷孔及槽孔 極限開關(guān)座 備名稱及型號 夾具名稱及編號 材料 牌號 規(guī)格 毛重公斤 凈重 硬度 工時定額 （分） 機動 輔助 合計 冷卻潤 滑液 上道工序 倒角 下道工序 鉆孔 工歩號 工歩內(nèi)容 刀具 輔助工具 量具 轉(zhuǎn)數(shù) /分 走刀次數(shù) 走刀量 切削深度 12 鉆銷孔 鉆槽孔（直徑 7 锪槽孔（直徑 13 擬定 日期 指導(dǎo) 日期 第 頁 共 頁 湖南農(nóng)業(yè)大學 機制教研室 機械加工工序卡片 車間 工序號 工序名稱 零件號 零件名稱 毛坯種類 13 鉆孔（直徑 36 極限開關(guān)座 備名稱 及型號 夾具名稱及編號 材料 牌號 規(guī)格 毛重公斤 凈重 硬度 工時定額 （分） 機動 輔助 合計 冷卻潤滑液 上道工序 鉆銷孔及 槽孔 下道工序 鉆螺紋孔 工歩號 工歩內(nèi)容 刀具 輔助工具 量具 轉(zhuǎn)數(shù) /分 走刀次數(shù) 走刀量 切削深度 13 鉆孔（直徑 36 游標卡尺 擬定 日期 導(dǎo) 日期 第 頁 共 頁 湖 南農(nóng)業(yè)大學 機制教研室 機械加工工序卡片 車間 工序號 工序名稱 零件號 零件名稱 毛坯種類 14 精銑 A 面 極限開關(guān)座 備名稱及型號 夾具名稱及編號 材料 牌號 規(guī)格 毛重公斤 凈重 硬度 工時定額 （分） 機動 輔助 合計 冷卻潤滑液 上道工序 鉆孔 下道工序 精銑 B 面 工歩號 工歩內(nèi)容 刀具 輔助工具 量具 轉(zhuǎn)數(shù) /分 走刀次數(shù) 走刀量 切削深度 14 精銑 A 面 游標卡尺 擬定 日期 導(dǎo) 日期 第 頁 共 頁 湖南農(nóng)業(yè)大學機制教研室 機械加工工序卡片車間 工序號 工序名稱 零件號 零件名稱 毛坯種類15 精銑 B 面 極限開關(guān)座設(shè)備名稱及型號夾具名稱及編號材料 牌號 規(guī)格毛重公斤 凈重硬度工時定額（分）機動 輔助 合計冷卻潤滑液上道工序 精銑 A 面 下道工序 鉆螺紋孔 工歩 號 工歩內(nèi)容 刀具 輔助工具 量具 轉(zhuǎn)數(shù) /分 走刀次數(shù) 走刀量 切削深度 15 精銑 B 面 游標卡尺 擬定 日期 導(dǎo) 日期 第 頁 共 頁 湖南農(nóng)業(yè)大學 機制教研室 機械加工工序卡片 車間 工序號 工序名稱 零件號 零件名稱 毛坯種類 16 鉆螺紋孔 極限開關(guān)座 備名稱及型號 夾具名稱及編號 材料 牌號 規(guī)格 毛重公斤 凈重 硬度 工時定額 （分） 機動 輔助 合計 冷卻潤滑液 上道工序 鉆孔 下道工序 工歩號 工歩內(nèi)容 刀具 輔助工具 量具 轉(zhuǎn)數(shù) /分 走刀次數(shù) 走刀量 切削深度 16 鉆圓孔（直徑 游標卡尺 攻絲 擬定 日期 導(dǎo) 日期 第 頁 共 頁