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機械加工工序卡片 工 序 名 稱 車 140 端面 粗車 68H9 孔 90 孔 半 精車 68H9 孔 工序號 03 零件數(shù)量 1 零件號 零件名稱 葉輪座 材 料 毛 坯 牌號 硬度 形 式 重 量 HT200 鑄件 設(shè) 備 夾 具 工序工時 min 名稱 型號 準(zhǔn)終 單件 臥式車 床 C650 三瓜卡 盤 工步工時 min 工步 工 步 內(nèi) 容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn) 速 r min 切削速 度 m min 進(jìn)給量 mm r 背吃刀 量 mm 進(jìn)給 次數(shù) 機動 輔助 1 車 140 端面 端面車刀 游標(biāo)卡尺 475 119 3 0 16 3 0 1 0 961 2 粗車 68H9 孔 90 孔 內(nèi)孔車刀 游標(biāo)卡尺 275 77 7 0 35 2 0 1 1 797 3 半精車 68H9 孔 內(nèi)孔車刀 游標(biāo)卡尺 275 77 7 0 35 0 5 1 0 731 設(shè)計者 指導(dǎo)老師 共 5 頁 第 1 頁 機械加工工序卡片 工 序 名 稱 車 216 端面 車 172孔 工序號 04 零件數(shù)量 1 零件號 零件名稱 葉輪座 材 料 毛 坯 牌號 硬度 形 式 重 量 HT200 鑄件 設(shè) 備 夾 具 工序工時 min 名稱 型號 準(zhǔn)終 單件 臥式車 床 C650 三瓜卡 盤 工步工時 min 工步 工 步 內(nèi) 容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn) 速 r min 切削速 度 m min 進(jìn)給量 mm r 背吃刀 量 mm 進(jìn)給 次數(shù) 機動 輔助 1 車 216 端面 端面車刀 游標(biāo)卡尺 475 119 3 0 16 3 0 1 1 461 2 車 172 孔 內(nèi)孔車刀 游標(biāo)卡尺 275 148 5 0 35 3 0 1 0 198 設(shè)計者 指導(dǎo)老師 共 5 頁 第 2 頁 機械加工工序卡片 工 序 名 稱 插寬 18 的鍵槽 工序號 05 零件數(shù)量 1 零件號 零件名稱 葉輪座 材 料 毛 坯 牌號 硬度 形 式 重 量 HT200 鑄件 設(shè) 備 夾 具 工序工時 min 名稱 型號 準(zhǔn)終 單件 插床 B5020 專用夾 具 工步工時 min 工步 工 步 內(nèi) 容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn) 速 r min 切削速 度 m min 進(jìn)給量 mm r 背吃刀 量 mm 進(jìn)給 次數(shù) 機動 輔助 1 插寬 18 的鍵槽 鍵槽插刀 游標(biāo)卡尺 51 15 0 15 5 0 1 0 784 設(shè)計者 指導(dǎo)老師 共 5 頁 第 3 頁 機械加工工序卡片 工 序 名 稱 銑 4 110 孔端面保證尺寸 108 工序號 06 零件數(shù)量 1 零件號 零件名稱 葉輪座 材 料 毛 坯 牌號 硬度 形 式 重 量 HT200 鑄件 設(shè) 備 夾 具 工序工時 min 名稱 型號 準(zhǔn)終 單件 立式銑 床 X51 專用夾 具 工步工時 min 工步 工 步 內(nèi) 容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn) 速 r min 切削速 度 m min 進(jìn)給量 mm r 背吃刀 量 mm 進(jìn)給 次數(shù) 機動 輔助 1 銑 4 110 孔端面保證尺寸 108 立銑刀 游標(biāo)卡尺 800 251 2 0 2 3 0 4 3 325 設(shè)計者 指導(dǎo)老師 共 5 頁 第 4 頁 機械加工工序卡片 工 序 名 稱 粗車 半精車 4 42H10 4 110H10 孔 車倒角 C3 工序號 07 零件數(shù)量 1 零件號 零件名稱 葉輪座 材 料 毛 坯 牌號 硬度 形 式 重 量 HT200 鑄件 設(shè) 備 夾 具 工序工時 min 名稱 型號 準(zhǔn)終 單件 臥式車 床 C650 專用夾 具 工步工時 min 工步 工 步 內(nèi) 容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn) 速 r min 切削速 度 m min 進(jìn)給量 mm r 背吃刀 量 mm 進(jìn)給 次數(shù) 機動 輔助 1 粗車 4 42H10 4 110H10 孔 內(nèi)孔車刀 游標(biāo)卡尺 475 164 1 0 35 2 0 4 1 588 2 半精車 4 42H10 4 110H10 孔 內(nèi)孔車刀 游標(biāo)卡尺 475 164 1 0 35 0 5 4 1 552 3 車倒角 C3 倒角車刀 游標(biāo)卡尺 41 17 0 64 3 0 4 0 05 設(shè)計者 指導(dǎo)老師 共 5 頁 第 5 頁 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書 課 題 名 稱 葉輪座工藝編制和車孔4x 42H7夾具設(shè)計 指 導(dǎo) 教 師 冷 璞 職 稱 工 程 師 指 導(dǎo) 教 師 馬俊峰 職 稱 講 師 專 業(yè) 名 稱 機械制造與自動化 班 級 機制11031 學(xué) 生 姓 名 楊喬喬 學(xué) 號 1020103137 課題需要完成的任務(wù) 1 繪制葉輪座零件圖一份 2 繪制葉輪座毛坯圖一份 3 制定葉輪座加工工藝路線 工序卡及車孔4x 42H7 夾具裝配圖和夾具零 件圖一份 4 編寫設(shè)計說明書 25 30頁 5 專業(yè)英文資料翻譯 大于3000字符 課題計劃 1 2月25日 3月1日 布置課題 收集相關(guān)資料 2 3月4日 3月8 日 確定葉輪座加工工藝路線 3 3月11日 3月15 日 計算相關(guān)切削參數(shù) 加工余量 確定零件毛坯圖 4 3月18日 3月22日 繪制出車孔4x 42H7夾具裝配圖 5 3月25日 3月29日 繪制出夾具非標(biāo)零件圖 6 4月1日 4月5日 完成設(shè)計說明書寫作 7 4月8日 4月12日 完成專業(yè)英文翻譯 8 4月15日 4月19日 完善畢業(yè)設(shè)計資料 準(zhǔn)備答辯 計劃答辯時間 2013年4月15日 2013年4月19日 機械技術(shù) 系 部 分院 2013年 2月 25 日 夾具夾緊力的優(yōu)化及對工件定位精度的影響 B Li 和 S N Mellkote 布什伍德拉夫機械工程學(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(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(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(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 11 對夾緊力進(jìn)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(dāng)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(yán)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 Hockenberger 和得墨忒耳 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(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(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 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(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 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 ixFiyizF 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 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)一個球體彈性半空間的問題 對于這個問題 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 11fw wEf 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 t28 ifi wiaG 其中 分別是工件和夾具剪切模量 1 3134ifi wPRE fGw 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 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動過程中 局 部的夾緊和加工負(fù)荷引起的彈性變形 同時保持在準(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 實現(xiàn)這個目標(biāo)是通過制 定一個多目標(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 wX wY 是 沿 和 三個正交組件 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)計算如下 2L 第 4 頁 共 15 頁 6 222wwwdXYZ 其中 表示一個向量二級標(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 i i Li 是第 i 個夾緊點夾緊力在 和 方向上的向量角度 i 1 2 3 C gXYgZ 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(jìn)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 1 2 L 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 計算gZ 111 XYZNNssszizizikk 和 得出 見圖 3 工件剛體運動 歸于夾緊行動現(xiàn)在可以寫成 wd 8 111XYZ TRRRwNNNsssziziziPPdkk 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 第一個目標(biāo)函數(shù)可以寫為 2L 最小化 XYZ 222RRERCNNw111PP 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(biāo)函數(shù) 并給出 最小化 10 222iiiL CL CL Cx 111FFUW kkyziii TQ 其中 代表機構(gòu)的彈性變形應(yīng)變能互補 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 LCxyzxyzcc 1iijjck 是所有接觸力的載體 TxyzzFF 如圖 3 加權(quán)系數(shù) 計算確定的基礎(chǔ)2L 2 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 接觸處的靜摩擦力約束 庫侖摩擦力的法律規(guī)定 是 22iiixyszFF is 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 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 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 0F 0M 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 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 yS i 1 2 L C 14 iyiPSA 如果 是在第 i 個工件 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 12fTRCwQP 3 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)換成一個約束對 該補充 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) 的約束轉(zhuǎn)換涉及到一個指定的加權(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 要確定一個合適的 在定位和夾緊f 點的接觸力的計算只考慮第一個目標(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 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 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 TwxyzTiiiziidrXYZ 2Klog 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 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 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 在每個采樣點 1optP2t3optPopt 考慮以下四個最壞加工負(fù)荷向量 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 外文翻譯 第 10 頁 共 15 頁 max1axTXYZF 2maxaxTYXYZF 3maxaxTXYZF 4aTrXYZF 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 另外兩個正交切削分力 而且maxXYmaxZ 有 222maxrXYZFF 雖然 4 個最壞情況加工負(fù)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(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 在這項工作中 四個載體負(fù)載適用于同一位置 但不是同時 對工件進(jìn) 行的采樣 夾緊力的優(yōu)化算法圖 4 對應(yīng)于每個采樣點計算最佳的夾緊力 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情況下的加工負(fù)荷載體 C 1 2 C 是每ij ikjC 個相應(yīng)的夾具在第 i 個樣本點和第 j 負(fù)荷情況下力的大小 是計算每個負(fù)maxijP 載點之后的結(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)載情況和采樣點排 序 并選擇夾緊點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 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 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 外文翻譯 第 11 頁 共 15 頁 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(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 個位置矢量定位點 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 wxyz 1Tii 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 w wcR 22 w 1R1zyzxyx 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 裝夾點接觸力 可能與 的關(guān)系如下 iFid 24 0 iiiKdzFotherws 其中 是在第 i 個接觸點由于夾緊和加工負(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 外文翻譯 第 12 頁 共 15 頁 系第 i 個接觸剛度矩陣 是單位向量 在這項研究中假定液壓 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度保持不變 因此 必須對方程 24 的夾緊點進(jìn)行修改為 25 TyiiixFp 其中 是在第 i 個夾緊點的夾緊力 讓 表示一個對外加工力量和載體的 6 1i 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)在可以計算如下 27 rmBq 其中 是考慮工件中心加工點的位置向量 且rTmXYZ 100mmYBX 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(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 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 gXYgZ 3 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 對加工瞬時銑削力條件進(jìn)行了計算 如表 2 給出例 1 應(yīng) 用工件在點 109 2 毫米 25 4 毫米 34 3 毫米 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 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 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 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 外文翻譯 第 15 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(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 外文翻譯 第 16 頁 共 15 頁 表 6 中 5 個坐標(biāo)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(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 加工點減少錯誤從 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(fù)載到工件 他應(yīng)用于工件銑削負(fù)載一個序列 最佳的夾緊力 對應(yīng)列表 6 每個樣本點 隨著最后的最佳夾緊 maxaxmax iiiiij yzrPP 力 在每個采樣點的加權(quán)范數(shù) 和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖 10 在每個采樣opt 2L 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 外文翻譯 第 17 頁 共 15 頁 點的加權(quán)范數(shù) 的 和 繪制 2LmaxiPaxiymaxizaxirP 結(jié)果表明 由于每個 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 如果在每個夾緊點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 10 8 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 外文翻譯 第 18 頁 共 15 頁 1 J D Lee 和 L S Haynes 柔性夾具系統(tǒng)的有限元分析 交易美國 ASME 工程雜志工業(yè) 134 139 頁 2 W Cai S J Hu 和 J X Yuan 柔性鈑金夾具 原理 算法和模擬 交 易美國 ASME 制造科學(xué)與工程雜志 1996 318 324 頁 3 P Chandra S M Athavale R E DeVor 和 S G Kapoor 負(fù)載對表面平 整度的影響 工件夾具制造科學(xué)研討會論文集 1996 第一卷 146 152 頁 4 R J Menassa 和 V R DeVries 適用于選拔夾具設(shè)計與優(yōu)化方法 美國 ASME 工業(yè)工程雜志 113 412 414 1991 5 A J C Trappey C Su 和 J Hou 計算機輔助夾具分析中的應(yīng)用有限元 分析和數(shù)學(xué)優(yōu)化模型 1995 ASME 程序 MED 777 787 頁 6 S N Melkote S M Athavale R E DeVor S G Kapoor 和 J Burkey 基于加工過程仿真的加工裝置作用力系統(tǒng)研究 NAMRI SME 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 341 346 1998 8 E C DeMeter 快速支持布局優(yōu)化 國際機床制造 碩士論文 1998 9 Y C Chou V Chandru M M Barash 加工夾具機械構(gòu)造的數(shù)學(xué)算法 分析和合成 美國 ASME 工程學(xué)報工業(yè) 1989 299 306 頁 10 S H Lee 和 M R Cutkosky 具有摩擦性的夾具規(guī)劃 美國 ASME 工業(yè)工程學(xué)報 1991 320 327 頁 11 S Jeng L Chen 和 W Chieng 最小夾緊力分析 國際機床制造 碩 士論文 1995 年 12 E C DeMeter 加工夾具的性能的最小 最大負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn) 美國 ASME 工業(yè)工程雜志 1994 13 E C DeMeter 加工夾具最大負(fù)荷的性能優(yōu)化模型 美國 ASME 工 業(yè)工程雜志 1995 14 JH 復(fù)和 AYC 倪 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 307 318 1994 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 外文翻譯 第 19 頁 共 15 頁 15 T H Richards 埃利斯 霍伍德 1977 應(yīng)力能量方法分析 1977 16 M J Hockenberger and E C DeMeter 對工件準(zhǔn)靜態(tài)分析功能位移在加 工夾具的應(yīng)用程序 制造科學(xué)雜志與工程 325 331 頁 1996 產(chǎn) 品 代 號 零 部 件 名 稱 零 部 件 代 號機械加工工藝過程卡片 葉輪座 材料 HT200 毛 坯 種 類 鑄件 毛 坯 尺 寸 每一毛坯可制零件數(shù) 1 序號 名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 夾輔具名稱 刀具名稱規(guī)格 量具名稱及規(guī)格 01 備料 鑄造 02 熱處理 人工時效處理 03 車 車 140 端面 粗車 68H9 孔 90 孔 半精車 68H9孔 臥式車床 三瓜卡盤 端面車刀 內(nèi)孔車刀 游標(biāo)卡尺 04 車 車 216 端面 車 172 孔 臥式車床 三瓜卡盤 端面車刀 內(nèi)孔車刀 游標(biāo)卡尺 05 插 插寬 18 的鍵槽 插床 專用夾具 鍵槽插刀 游標(biāo)卡尺 06 銑 銑 4 110 孔端面保證尺寸 108 立式銑床 專用夾具 立銑刀 游標(biāo)卡尺 07 車 粗車 半精車 4 42H10 4 110H10 孔 車倒角 C3 臥式銑床 專用夾具 內(nèi)孔車刀 倒角車刀 游標(biāo)卡尺 08 稱重 稱量不平衡重量 彈簧稱 09 鉗工 按規(guī)定值去重量 10 質(zhì)檢 檢驗至圖紙要求并入庫 編制 學(xué)號 審查 共 1 張 第 1 張 I 摘 要 本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計 金屬切削機床 公差配合與 測量等多方面的知識 葉輪座零件的工藝規(guī)程及其粗車 半精車 4 42H10 4 110H10 孔 車倒角 C3 的工裝夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計 工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分 在工藝設(shè)計中要首先對零件進(jìn)行分析 了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu) 并選擇 好零件的加工基準(zhǔn) 設(shè)計出零件的工藝路線 接著對零件各個工步的工序進(jìn)行尺寸計 算 關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量 然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計 選擇 設(shè)計出夾具的各個組成部件 如定位元件 夾緊元件 引導(dǎo)元件 夾具體與機床的連 接部件以及其它部件 計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差 分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與 不足之處 并在以后設(shè)計中注意改進(jìn) 關(guān)鍵詞 工藝 工序 切削用量 夾緊 定位 誤差 II Abstract This design involves the machinery manufacturing process and fixture design metal cutting machine tool tolerance and measurement and other aspects of knowledge Process the impeller seat parts and its rough semi refined car 4 42H10 110H10 hole 4 process design car C3 chamfer fixture design is including the parts processing process design and fixture three In the process of design should first of all parts for analysis to understand the parts of the process to design blank structure and choose the good parts machining datum design a part of the process route then the parts of each step of the process dimension calculation is the key to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design then the special fixture fixture design selection of the various components such as the connecting part positioning element clamping elements guiding elements fixture and machine tools and other components the positioning errors calculated fixture positioning analysis the rationality and shortcoming of the fixture structure pay attention to improve and design in late Keywords the process procedure cutting dosage clamping positioning error 3 1 目 錄 摘 要 I Abstract II 目 錄 1 第 1 章 緒論 2 1 1 機床夾具主要功能 2 1 2 機床夾具組成 2 1 3 機床夾具分類 2 第 2 章 工藝規(guī)程設(shè)計 8 2 1 毛坯的制造形式 8 2 2 零件分析 8 2 3 基面選擇 8 2 3 1 粗基準(zhǔn)的選擇 8 2 3 2 精基準(zhǔn)的選擇 9 2 4 制定工藝路線 9 2 5 確定各工序的加工余量 計算工序尺寸及公差 10 2 6 確定切削用量及基本工時 12 第 3 章 葉輪座專用夾具設(shè)計 20 3 1 問題的提出 20 3 2 定位基準(zhǔn)的選擇 20 3 3 切削力和夾緊力的計算 20 3 4 定位誤差分析 22 3 5 平衡塊的計算 22 3 6 夾具設(shè)計及操作簡要說明 23 結(jié)論 25 參考文獻(xiàn) 26 致 謝 27 2 第 1章 緒論 1 1機床夾具的主要功能 機床夾具已成為機械加工時的重要裝備 同時是機械加工不可缺少的部件 在機 床技術(shù)向高速 高效 精密 復(fù)合 智能 環(huán)保方向發(fā)展的帶動下 夾具技術(shù)也正朝 著高精 高效 模塊 組合 通用 經(jīng)濟方向發(fā)展 機床夾具的主要功能是使工件定 位夾緊 使工件相對于刀具及機床占有正確的加工位置 保證其被加工表面達(dá)到工序 所規(guī)定的技術(shù)要求 工件定位后 經(jīng)夾緊裝置施力于工件 將其固定夾牢 使其在加 工過程中不致因切削力 重力 離心力等外力作用而發(fā)生位置改變 為了適應(yīng)不同行 業(yè)的需求和經(jīng)濟性 夾具有不同的型號 以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇 安裝方法有找正法和用專用夾具 找正法用于單件 小批生產(chǎn)中 而專用夾具用 于生產(chǎn)批量較大或特殊需要時 1 2機床夾具的組成 1 定位支承元件 確定工件在夾具中的正確位置并支承工件 2 夾緊裝置 將工件夾緊不發(fā)生移動 3 對刀或?qū)蛟?保證刀具與工件加工表面的正確位置 4 夾具體 將夾具的所有組成部分組成一體 并保證它們之間的相對位置關(guān)系 1 3 夾具設(shè)計的步驟和基本要求 一 夾具設(shè)計的基本要求 夾具在機械加工中起著重要的作用 它直接影響機械加工的質(zhì)量 工人的勞動強 度 生產(chǎn)率和加工成本 因此對設(shè)計的夾具 提出以下幾點基本要求 1 能穩(wěn)定可靠地保證工件的加工技術(shù)要求 若工件達(dá)不到加工技術(shù)要求 成為 廢品 則夾具設(shè)計是失敗的 該夾具不能用與生產(chǎn) 2 操作簡單 便于工件安裝 減輕工人的勞動強度 節(jié)省工件安裝時間 降低 輔助工時 保證高的生產(chǎn)效率 3 具有良好的工藝性 便于制造 降低夾具制造成本 從而降低分?jǐn)傇诠ぜ?的加工成本 為保證上述基本要求 夾具的生產(chǎn)過程應(yīng)按下面程序進(jìn)行 夾具生產(chǎn)任務(wù)書 夾 具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 使用 制造部門會簽 夾具制造 夾具驗收 生產(chǎn)使用 3 夾具生產(chǎn)任務(wù)書是由工藝人員在編制工藝規(guī)程時 根據(jù)生產(chǎn)需要而提出的 任務(wù) 書中包含內(nèi)容有設(shè)計理由 使用車間 使用設(shè)備 該夾具所使用工件工序的工序圖并 在工序圖上要標(biāo)明工序要求 加工表面 尺寸精度要求及定位定位基準(zhǔn) 夾緊點 這 是設(shè)計夾具的依據(jù) 也是驗收制造夾具的依據(jù) 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計是設(shè)計人根據(jù)夾具設(shè)計 任務(wù)書的加工要求 提出幾種可行方案 分析比較 進(jìn)行誤差計算 以確定出合理方 案 進(jìn)行設(shè)計 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后 要會同使用部門 制造部門就夾具的結(jié)構(gòu)合理 性 結(jié)構(gòu)工藝性和經(jīng)濟性進(jìn)行審核 會簽 交付制造 制成的夾具要同設(shè)計人員 工 藝人員 使用部門 制造部門共同進(jìn)行驗證 當(dāng)確認(rèn)夾具可保證工件該工序加工要求 能保證生產(chǎn)率 操作方便 安全 就可交付生產(chǎn)車間使用 二 夾具的設(shè)計步驟 當(dāng)接到夾具設(shè)計任務(wù)書后 按下面 6 個步驟 逐步設(shè)計 1 明確設(shè)計任務(wù) 收集研究設(shè)計的原始資料 原始資料包括如下內(nèi)容 A 加工零件的零件圖 毛坯圖及加工工藝過程 所設(shè)計夾具應(yīng)有的工序圖 并了解 該工序所使用的設(shè)備 刀具 量具 其他輔具以及該工序的加工余量 切削用量 加 工要求 生產(chǎn)節(jié)拍等參數(shù) B 了解零件的生產(chǎn)類型 就是決定夾具采用簡單結(jié)構(gòu)或復(fù)雜結(jié)構(gòu)的依據(jù) 若屬大批 量生產(chǎn) 則力求夾具結(jié)構(gòu)完善 生產(chǎn)率高 或是單件小批量生產(chǎn)或急于應(yīng)付生產(chǎn) 則夾 具結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單 以便迅速制造交付使用 C 收集該夾具所用機床的資料 主要指與夾具連接部分的安裝尺寸 如銑床夾具要 安裝在工作臺上 要收集工作如大小 工作如 T 形槽及槽距 以及機床的技術(shù)參數(shù) D 收集所使用刀具的資料如刀具的精度 安裝方式 使用要求及技術(shù)條件等 E 收集國內(nèi)外同類型夾具資料 吸收其中先進(jìn)而又能結(jié)合本廠情況的合理部分 F 了解本廠制造夾具的能力和使用的條件 如夾具制造的條件及精度水平 有無壓 縮空氣壓值等 G 收集有關(guān)夾具部件的標(biāo)準(zhǔn) 包括國標(biāo) 部標(biāo) 企標(biāo) 廠標(biāo) 典型夾具結(jié)構(gòu)圖冊 等 2 確定夾具結(jié)構(gòu)方案 繪制結(jié)構(gòu)草圖 其主要內(nèi)容如下 A 根據(jù)工件加工尺寸 要求和開關(guān) 確定工件的定位方式 選擇或設(shè)計定位元件 計算定位誤差 4 B 確定刀具的引導(dǎo)方式及引導(dǎo)元件 指鉆夾具 鏜夾具 C 確定工件夾緊方式 選擇或設(shè)計夾緊機構(gòu) 計算夾緊力 D 確定其他裝置 如分度裝置 頂出裝置 的結(jié)構(gòu)型式 E 確定和設(shè)計其他結(jié)構(gòu) 如銑床夾具與機床的連接裝置 對刀裝置 在確定夾具結(jié)構(gòu)的各組成部分時 可提出幾種不同方案 分別畫出草圖 進(jìn)行分析比 較 從中選擇出合理方案 3 繪制夾具總圖 應(yīng)注意以下幾點 A 繪制夾具總圖 盡量按 1 1 繪制 以保證直觀性 B 主視圖盡量符合操作者的正面位置 C 工件輪廓用雙點畫線繪制 并視為假想透明體 不影響其他元件的繪制 D 繪圖順序為 工件 定位元件 引導(dǎo)元件 夾緊裝置 其他裝置 夾 具體 4 標(biāo)注總圖上的尺寸 公差與配合和技術(shù)條件 夾具總圖結(jié)構(gòu)繪制完成后 需標(biāo)注 五類尺寸和四類技術(shù)條件 5 編寫零件明細(xì)表 明細(xì)表應(yīng)包括零件序號 名稱 代號 指標(biāo)準(zhǔn)件代號或通用件 代號 數(shù)量 材料 熱處理 質(zhì)量等 6 繪制總圖中非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖 三 夾具總圖上尺寸 公差與配合和技術(shù)條件的標(biāo)注 在夾具設(shè)計中 對于初設(shè)計者 在夾具總圖上如何標(biāo)注尺寸及技術(shù)條件 往往是難點 之一 以下對此作簡要闡述 1 夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的五類尺寸 A 夾具外形輪廓尺寸 指夾具在長 寬 高三個方向上的最大極限尺寸 若有可動 部分 則指運動部件在空間達(dá)到的極限位置的尺寸 標(biāo)注夾具外形尺寸的目的是避免 夾具與機床或刀具在空間發(fā)生干涉 B 工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸 主要指工件定位面與定位元件工作面的配合尺寸 或各定位元件的位置尺寸 它們直接影響工件加工精度 是計算工件定位誤差的依據(jù) C 夾具與刀具的聯(lián)系尺寸 主要指對刀元件或引導(dǎo)元件與夾具定位元件之間的位置 尺寸 引導(dǎo)元件之間的位置尺寸或引導(dǎo)與導(dǎo)向部分的配合尺寸 5 D 夾具與機床的連接部分尺寸 這類尺寸主要指夾具與機床主軸或工作如必須固定 連接的平俱 如車床夾具要安裝在車床主軸上 要標(biāo)注與車床主軸的連接尺寸 銑床 夾具要安裝在工作臺上 要標(biāo)注與工作如 T 形槽相配的定位鍵尺寸 E 夾具內(nèi)容的配合尺寸 中心軸與夾具體孔的配合尺寸 鉆套與襯套 襯套與夾具 體的配合尺寸 此類尺寸必須標(biāo)注尺寸 配合性質(zhì)及配合精度 否則夾具精度無法保 證 2 夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的四類技術(shù)條件 夾具中的技術(shù)條件主要指夾具裝配好后 各表面之間的位置精度要求 A 定位元件之間的相互位置要求 這是指組合定位時多個定位元件之間的相互位置 要求或多件裝夾時相同定位元件之間的相互位置要求 如兩端頂尖頂軸兩端中心孔 要求兩頂尖軸線同軸度 兩 V 形塊對稱線的同軸度 B 定位元件與連接元件或夾具體底面的相位置要求 夾具的連接元件或夾具體底面 是夾具與機床的連接部分 它決定了夾具與機床的相對位置 也就是決定了定位元件 相對機床 或刀具的位置 即決定了工件相對機床或刀具的位置 C 引導(dǎo)元件與連接元件或夾具體底面的位置要求 D 引導(dǎo)元件與定位元件之間的相互位置要求 3 五類尺寸 四類技術(shù)條件的分類 五類尺寸 四類技術(shù)條件根據(jù)是否與工序加工要求相關(guān)而分為兩類 其精度值大小和 取法不同 A 與工件加工要求無直接關(guān)系的 尺寸公差與配合 這類尺寸公差與配合應(yīng)按照元件在夾具中的功用和裝配要求 根 據(jù)公差與配合國家標(biāo)準(zhǔn)或參閱有關(guān)資料來制定 技術(shù)條件 與工件加工要求無直接關(guān)系的夾具上技術(shù)條件 B 與加工要求直接相關(guān)的 這類尺寸和技術(shù)條件與工件上相應(yīng)尺寸和技術(shù)條件直接 對應(yīng) 直接根據(jù)工件相應(yīng)尺寸公差和相互位置允差的 1 5 1 2 的值選取 一般工 件允差小 取大系數(shù) 工件允差大 則取小系數(shù) 制定這類夾具尺寸公差時 要注意下列問題 應(yīng)經(jīng)工件的平均尺寸作為夾具相應(yīng)尺寸的基本尺寸 極限偏差按對稱雙向標(biāo)注 應(yīng)以工序尺寸 不一定是工件最終尺寸 作為夾具基本尺寸的設(shè)計依據(jù) 6 4 夾具調(diào)刀尺寸的標(biāo)注 當(dāng)夾具設(shè)計完成 按要求標(biāo)注尺寸后 對有些夾具如銑夾具 往往還要標(biāo)注調(diào)刀尺寸 調(diào)刀尺寸一般是指夾具的調(diào)刀基準(zhǔn)到對刀元件工作表面的位置尺寸 即刀具相對 基準(zhǔn)的尺寸 它與工件加工尺寸直接相關(guān) 也是夾具總圖上關(guān)鍵尺寸要求 四 夾具體設(shè)計 夾具總體設(shè)計中最后完成的主要元件是夾具體 夾具體是夾具基礎(chǔ)件 組成夾具的各 種元件 機構(gòu) 裝置都要安裝在夾具體上 在加工過程中 它還要承受切削力 夾緊 慣性力及由此而產(chǎn)生的振動和沖擊 所以 夾具體是夾具中一個設(shè)計 制造勞動量大 耗費材料多 加工要求高的零部件 在夾具成本中所占比重較大 制造周期也長 設(shè) 計時 應(yīng)給以足夠的重視 1 夾具體和毛坯結(jié)構(gòu) 實際生產(chǎn)中所用夾具體常用的有三種結(jié)構(gòu) A 鑄造結(jié)構(gòu) 鑄造結(jié)構(gòu)夾具體的優(yōu)點如下 可鑄出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀 鑄件抗壓強度大 抗振性好 特別適用于加工時振動大 切削負(fù)荷大的場合 鑄件易于加工 價格低廉 成本低 但鑄件生產(chǎn)周期長 因存在鑄內(nèi)應(yīng)力 易引起 變形 影響夾具精度的保持性 因此 夾具體必須進(jìn)行時效處理 B 焊接結(jié)構(gòu)其優(yōu)點如下 容易制造 周期短 采用鋼板 型材 如結(jié)構(gòu)合理 布置得當(dāng) 可減小質(zhì)量 由于上述兩優(yōu)點 特別適 用于新產(chǎn)品試制或臨時急用的場合 以縮短生產(chǎn)周期 此外 一些結(jié)構(gòu)簡單的小型夾 具 如翻轉(zhuǎn)式鉆模 蓋板式鉆模 可缷式鉆模 采用焊接式結(jié)構(gòu)十分有利 因為這些 夾具要頻繁拆缷翻轉(zhuǎn) 力求結(jié)構(gòu)輕巧耐磨 但焊接結(jié)構(gòu)夾具體在焊接過程中的熱變形和殘余應(yīng)力對夾具精度會有不得影響 因此 焊完后要進(jìn)行退火處理 另外 為提高剛性需加加強筋 C 裝配結(jié)構(gòu) 7 裝配夾具體是選用夾具專用標(biāo)準(zhǔn)毛坯或標(biāo)準(zhǔn)零件 根據(jù)使用要求組裝而成 可得到精 確的外形和空間位置尺寸 標(biāo)準(zhǔn)毛坯和標(biāo)準(zhǔn)零件可組織專業(yè)化生產(chǎn) 這樣不但可以大 大縮短夾具體的生產(chǎn)周期 還可降低生產(chǎn)成本 要使裝配夾具體在生產(chǎn)中得到廣泛使 用 必須實行夾具零部件的標(biāo)準(zhǔn)化 系列化 2 對夾具體的基本要求 A 一定的形狀和尺寸 夾具的外形 取決于安裝在夾具上的各種元件 機構(gòu) 裝置的形狀及它們之間的布置 位置 設(shè)計時 只要將組成該夾具的所有元件 機構(gòu)和裝置的結(jié)構(gòu)尺寸都設(shè)計好并布 置好它們在圖紙上的位置 就可以由此勾畫出夾具體的大致外形輪廓尺寸 因為是單 件生產(chǎn) 一般不作復(fù)雜計算設(shè)計 通常參照類似的夾具結(jié)構(gòu) 按經(jīng)驗類比法估計確定 確定夾具體尺寸時 可參考下面數(shù)據(jù) 鑄造結(jié)構(gòu)的夾具體 壁厚取 8 25mm 過厚處挖空 焊接結(jié)構(gòu)用鋼板取 6 10mm 剛度不夠時加筋板 夾具體上不加工表面與工件表面之間應(yīng)有一定間隙 以保證工件與夾具體之間不發(fā) 生干涉 間隙大小按以下規(guī)定選取 a 夾具體 工件都是毛面 間隙取 8 15mm b 夾具體是毛面 工件是光面 間隙取 4 10mm B 足夠的強度和剛度 目的是減小在加工過程中因受切削力 夾緊力等而發(fā)生變形或振動 當(dāng)剛度不夠時 可增設(shè)加強筋或用框形結(jié)構(gòu) 若用加強筋 其壁厚取 0 7 0 9 倍壁厚 高度不大于壁 厚 5 倍 C 良好的結(jié)構(gòu)工藝性 以便于制造 裝配 并減少加工工時 如夾具體上大平面上要局部加工 可鑄出 3 5mm 凸臺 各加工表面 最好在同一平面內(nèi)或在同一回轉(zhuǎn)表面上 以便于加工 盡 量減少加工表面面積 另外 對于切削量大的工件所使用夾具 要注意應(yīng)能方便排屑 以免影響安裝精度 對于大而重的夾具體 要考慮起吊裝置 如吊環(huán)螺釘或起重螺栓 8 第 2章 工藝規(guī)程設(shè)計 2 1 毛坯的制造形式 零件材料為 HT200 由于零件成批生產(chǎn) 而且零件的輪廓尺寸不大 選用砂型鑄造 采用機械翻砂造型 鑄造精度為 10 級 能保證鑄件的尺寸要求 這從提高生產(chǎn)率和保 證加工精度上考慮也是應(yīng)該的 2 2零件分析 要對該零件的平面 孔 槽和螺紋進(jìn)行加工 具體加工要求如下 140 端面 粗糙度 12 5aR 68H9 孔 粗糙度 3 2 90 孔 粗糙度 12 5a 216 端面 粗糙度 12 5R 172 孔 粗糙度 12 5a 寬 18 鍵槽 粗糙度 3 2 4 110 孔端面 粗糙度 12 5aR 4 110H9 孔 粗糙度 3 2 4 42H9 孔 粗糙度 3 2a 2 3 基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一 基面選擇的正確 合理 可以保 證質(zhì)量 提高生產(chǎn)效率 否則 就會使加工工藝過程問題百出 嚴(yán)重的還會造成零件 大批報廢 使生產(chǎn)無法進(jìn)行 9 2 3 1 粗基準(zhǔn)的選擇原則 1 如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面 之間的位置要求 應(yīng)以不加工表 面作為粗基準(zhǔn) 如果在工件上有很多不需加工的表面 則應(yīng)以其中與加工面位置精度 要求較高的表面作粗基準(zhǔn) 2 如果必須首先保證工件某重要表面的加工余量均勻 應(yīng)選擇該表面作精基準(zhǔn) 3 如需保證各加工表面都有足夠的加工余量 應(yīng)選加工余量較小的表面作粗基準(zhǔn) 4 選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整 沒有澆口 冒口 飛邊等缺陷 以便定位可靠 5 粗基準(zhǔn)一般只能使用一次 特別是主要定位基準(zhǔn) 以免產(chǎn)生較大的位置誤差 由以上及零件知 選用 216 外圓面及其端面作為定位粗基準(zhǔn) 2 3 2 精基準(zhǔn)選擇的原則 選擇精基準(zhǔn)時要考慮的主要問題是如何保證設(shè)計技術(shù)要求的實現(xiàn)以及裝夾準(zhǔn)確 可靠 方便 精基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求 1 用設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn) 實現(xiàn) 基準(zhǔn)重合 以免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差 2 當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以較方便地加工很多表面時 應(yīng)盡可能采用此 組精基準(zhǔn)定位 實現(xiàn) 基準(zhǔn)統(tǒng)一 以免生產(chǎn)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差 3 當(dāng)精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時 應(yīng)選擇加工表面本 身作為精基準(zhǔn) 即遵循 自為基準(zhǔn) 原則 該加工表面與其他表面間的位置 精度要求由先行工序保證 4 為獲得均勻的加工余量或較高 的位置精度 可遵循 互為基準(zhǔn) 反復(fù)加工 的原則 5 有多種方案可供選擇時應(yīng)選擇定位準(zhǔn)確 穩(wěn)定 夾緊可靠 可使夾具結(jié)構(gòu)簡 單的表面作為精基準(zhǔn) 由上及零件圖知 選用 68H9 孔及其端面作為定位精基準(zhǔn) 2 4 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點 應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀 尺寸精度及位置精度等 技術(shù)要求能得到合理的保證 在生產(chǎn)綱領(lǐng)以確定為大批生產(chǎn)的條件下 可采用通 用機床配以專用工夾具 并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率 除此以外 還應(yīng)考 10 慮經(jīng)濟效果 以便降低生產(chǎn)成本 工序 01 鑄造 工序 02 人工時效處理 工序 03 車 140 端面 粗車 68H9 孔 90 孔 半精車 68H9 孔 工序 04 車 216 端面 車 172 孔 工序 05 插寬 18 的鍵槽 工序 06 銑 4 110 孔端面保證尺寸 108 工序 07 粗車 半精車 4 42H10 4 110H10 孔 車倒角 C3 工序 08 稱量不平衡重量 工序 09 按規(guī)定值去重量 工序 10 檢驗至圖紙要求并入庫 2 5確定各工序的加工余量 計算工序尺寸及公差 1 140 端面的加工余量 查 機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 2 2 4 得鑄件的單邊加工余量 Z 3 0mm 鑄件 尺寸公差為 CT10 級 加工余量為 MA F 級 粗糙度 12 5 查 機械制造工藝設(shè)計簡aR 明手冊 表 1 4 8 一步車削即可滿足其精度要求 2 68H9 孔的加工余量 查 機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 2 2 4 得鑄件的單邊加工余量 Z 2 5mm 鑄件 尺寸公差為 CT9 級 加工余量為 MA F 級 粗糙度 3 2 查 機械制造工藝設(shè)計簡明aR 手冊 表 1 4 7 二步車削即粗車 半精車方可滿足其精度要求 粗車 單邊余量 Z 2 0mm 半精車 單邊余量 Z 0 5mm 3 90 孔的加工余量 查 機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 2 2 4 得鑄件的單邊加工余量 Z 2 0mm 鑄件 尺寸公差為 CT10 級 加工余量為 MA F 級 粗糙度 12 5 查 機械制造工藝設(shè)計簡aR 明手冊 表 1 4 7 一步車削即可滿足其精度要求 4 216 端面的加工余量 查 機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 2 2 4 得鑄件的單邊加工余量 Z 3 0mm 鑄件 11 尺寸公差為 CT10 級 加工余量為 MA F 級 粗糙度 12 5 查 機械制造工藝設(shè)計簡aR 明手冊 表 1 4 8 一步車削即可滿足其精度要求 5 62H9 孔的加工余量 查 機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 2 2 4 得鑄件的單邊加工余量 Z 2 5mm 鑄件 尺寸公差為 CT9 級 加工余量為 MA E 級 粗糙度 3 2 查 機械制造工藝設(shè)計簡明aR 手冊 表 1 4 7 二步車削即粗車 半精車方可滿足其精度要求 粗車 單邊余量 Z 2 0mm 半精車 單邊余量 Z 0 5mm 6 172 孔的加工余量 查 機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 2 2 4 得鑄件的單邊加工余量 Z 3 0 mm 鑄件 尺寸公差為 CT10 級 加工余量為 MA F 級 粗糙度 12 5 查 機械制造工藝設(shè)計簡aR 明手冊 表 1 4 7 一步車削即可滿足其精度要求 7 寬 18 鍵槽的加工余量 因?qū)?18 鍵槽的深度 5 鑄造時不留余量 粗糙度 Ra3 2 查 機械制造工藝設(shè)計 簡明手冊 表 1 4 17 一步插削即可滿足其精度要求 8 4 110 孔端面的加工余量 查 機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 2 2 4 得鑄件的單邊加工余量 Z 3 0mm 鑄件 尺寸公差為 CT10 級 加工余量為 MA F 級 粗糙度 12 5 查 機械制造工藝設(shè)計簡aR 明手冊 表 1 4 8 一步車削即可滿足其精度要求 1 4 110H9 孔的加工余量 查 機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 2 2 4 得鑄件的單邊加工余量 Z 2 5mm 鑄件 尺寸公差為 CT9 級 加工余量為 MA E 級 粗糙度 3 2 查 機械制造工藝設(shè)計簡明aR 手冊 表 1 4 7 二步車削即粗車 半精車方可滿足其精度要求 粗車 單邊余量 Z 2 0mm 半精車 單邊余量 Z 0 5mm 2 4 42H9 孔的加工余量 查 機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 2 2 4 得鑄件的單邊加工余量 Z 2 5mm 鑄件 尺寸公差為 CT9 級 加工余量為 MA E 級 粗糙度 3 2 查 機械制造工藝設(shè)計簡明aR 12 手冊 表 1 4 7 二步車削即粗車 半精車方可滿足其精度要求 粗車 單邊余量 Z 2 0mm 半精車 單邊余量 Z 0 5mm 11 其他不加工表面 鑄造即可滿足其精度要求 2 6 確定切削用量及基本工時 工序 01 鑄造 工序 02 人工時效處理 工序 03 車 140 端面 粗車 68H9 孔 90 孔 半精車 68H9 孔 工步一 車 140 端面 1 車削深度 a p 3 0mm 2 機床功率為 7 5kw 查 切削手冊 表 3 5 12 f 0 14 0 24mm z 選較小量 f 0 14 mm z 3 查后刀面最大磨損及壽命 查 切削手冊 表 3 7 后刀面最大磨損為 1 0 1 5mm 查 切削手冊 表 3 8 壽命 T 180min 4 計算切削速度 按 切削手冊 表 3 6 18 查得 Vc 98mm s n 439r min V f 490mm s 據(jù) C650 車床參數(shù) 選擇 nc 475r min Vfc 475mm s 則實際切削速度 V c 3 14 80 475 1000 119 3m min 實際進(jìn)給量為 f zc V fc ncz 475 300 10 0 16mm z 5 校驗機床功率 查 切削手冊 表 4 3 2 Pcc 1 1kw 而機床所能提供功率為 Pcm Pcc 故校驗合格 最終確定 a p 3 0mm n c 475r min V c 119 3m min f z 0 16mm z 6 計算基本工時 t i 其中 l 70mm 3 0mm 0mm mflw21 1l2l 13 t i 0 961minmfnlw21 10 67543 工步二 粗車 68H9 孔 90 孔 1 切削深度 單邊余量為 Z 2 0mm 2 進(jìn)給量 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 3 5 12 取 f 0 35mm r 3 計算切削速度 vyxpmckfaTCvv 其中 342 0 15 0 35 m 0 2 修正系數(shù) 見 切削手冊 表vCvxvyvk 1 28 即 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 MkskkkrvBv 所以 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 89m minvcv35 015 02 864 4 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns 315r minW dc 90 與 315r min 相近的機床轉(zhuǎn)速為 275r min 現(xiàn)選取 275r min wn 所以實際切削速度 cv10sn mi 7 25 5 切削工時 t i 其中 l 118 50 mm 168mm 2 0mm 3mm mfnlw21 1l2l t i 1 797minfl2110 35768 工步三 半精車 68H9 孔 1 切削深度 單邊余量為 Z 0 5mm 2 進(jìn)給量 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 3 5 12 取 f 0 35mm r 3 計算切削速度 vyxpmckfaTCvv 其中 342 0 15 0 35 m 0 2 修正系數(shù) 見 切削手冊 表vCvxvyvk 14 1 28 即 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 MvksvkkvkrvBvk 所以 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 89m minvc 35 015 02 864 4 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns 417r minW dc 689 與 417r min 相近的機床轉(zhuǎn)速為 475r min 現(xiàn)選取 475r min wn 所以實際切削速度 cv10sn mi 4 1075 5 切削工時 t i 其中 l 118mm 0 5mm 3mm mfnlw21 1l2l t i 0 731minfl210 35748 工序 04 車 216 端面 車 172 孔 工步一 車 216 端面 1 車削深度 a p 3 0mm 2 機床功率為 7 5kw 查 切削手冊 表 3 5 12 f 0 14 0 24mm z 選較小量 f 0 14 mm z 3 查后刀面最大磨損及壽命 查 切削手冊 表 3 7 后刀面最大磨損為 1 0 1 5mm 查 切削手冊 表 3 8 壽命 T 180min 4 計算切削速度 按 切削手冊 表 3 6 18 查得 Vc 98mm s n 439r min V f 490mm s 據(jù) C650 車床參數(shù) 選擇 nc 475r min Vfc 475mm s 則實際切削速度 V c 3 14 80 475 1000 119 3m min 實際進(jìn)給量為 f zc V fc ncz 475 300 10 0 16mm z 5 校驗機床功率 查 切削手冊 表 4 3 2 Pcc 1 1kw 而機床所能提供功率為 Pcm Pcc 故校驗合格 最終確定 a p 3 0mm n c 475r min V c 119 3m min f z 0 16mm z 15 6 計算基本工時 t i 其中 l 108mm 3 0mm 0mm mfnlw21 1l2l t i 1 461minfl210 675438 工步二 車 172 孔 1 切削深度 單邊余量為 Z 3 0mm 2 進(jìn)給量 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 3 5 12 取 f 0 35mm r 3 計算切削速度 vyxpmckfaTCvv 其中 600 0 15 0 35 m 0 2 修正系數(shù) 見 切削手冊 表vCvxvyvk 1 28 即 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 MkskkkrvBv 所以 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 156m minvcv35 015 02 86 4 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns 289r minW dc 1726 與 289r min 相近的機床轉(zhuǎn)速為 275r min 現(xiàn)選取 275r min wn 所以實際切削速度 cv10sn mi 5 480 5 切削工時 t i 其中 l 30mm 3 0mm 0mm mfnlw21 1l2l t i 0 198minfl210 3574 工序 05 插寬 18 的鍵槽 1 選擇刀具 刀具選取鍵槽插刀 高速鋼插刀 map0 5 18a0 min 0v4 z 16 2 決定插削用量 1 決定插削深度 map0 5 2 決定每次進(jìn)給量及切削速度 根據(jù) B5020 型插床說明書 其功率為為 3kw 中等系統(tǒng)剛度 根據(jù) 機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 4 2 44 查出 滑枕每往復(fù)一次工作臺進(jìn)給量 縱向 0 08 1 24mm 橫向 0 08 1 24mm 滑枕工作行程速度 1 7 mm 27 5m min 式中 L l l l k 0 65 0 93 在此取 k 0 75 1 0kLvnd 45 根據(jù) 機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 6 2 4 查出 l l 50mm L 118 50 mm 168 mm45 則 次 分 51 次 分 75 0168 1 0 kLvnd 3 計算工時 其中 每雙行程刀具進(jìn)給量 mm 雙行程 取 0 15mmdjnfHTdf df 每分鐘雙行程次數(shù) 機動進(jìn)給時 H h 1 h 被加工槽的深度 min784 0i51 0T djnfH 工序 06 銑 4 110 孔端面保證尺寸 108 1 選擇刀具 刀具選取立銑刀 刀片采用 YG8 map0 3 d40 min 10v4 z 2 決定銑削用量 4 決定銑削深度 ap0 3 5 決定每次進(jìn)給量及切削速度 根據(jù) X51 型銑床說明書 其功率為為 7 5kw 中等系統(tǒng)剛度 17 根據(jù)表查出 則齒 2 0mfz in7964110rdvns 按機床標(biāo)準(zhǔn)選取 800wn in2 51108mvw 當(dāng) 800r min 時nrzfwm 64082 按機床標(biāo)準(zhǔn)選取 fm 6 計算工時 切削工時 則機動工時為l10 ml0 32 l20in5 4 8321 ifnltwm 工序 07 粗車 半精車 4 42H10 4 110H10 孔 車倒角 C3 工步一 粗車 4 42H10 4 110H10 孔 1 切削深度 單邊余量為 Z 2 0mm 2 進(jìn)給量 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 3 5 12 取 f 0 35mm r 3 計算切削速度 vyxpmckfaTCvv 其中 600 0 15 0 35 m 0 2 修正系數(shù) 見 切削手冊 表vCvxvyvk 1 28 即 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 MkskkkrvBv 所以 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 156m minvcv35 015 02 86 4 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns 452r minW dc 106 與 452r min 相近的機床轉(zhuǎn)速為 475r min 現(xiàn)選取 475r min wn 18 所以實際切削速度 cv10sdn min 1 64075 5 切削工時 t i 其中 l 20 34 10 mm 64mm 2 0mm 0mm mfnlw21 1l2l t i 1 588minfl2140 3576 工步二 半精車 4 42H10 4 110H10 孔 1 切削深度 單邊余量為 Z 0 5mm 2 進(jìn)給量 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 3 5 12 取 f 0 35mm r 3 計算切削速度 vyxpmckfaTCvv 其中 600 0 15 0 35 m 0 2 修正系數(shù) 見 切削手冊 表vCvxvyvk 1 28 即 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 MkskkkrvBv 所以 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 156m minvcv35 015 02 86 4 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns 452r minW dc 106 與 452r min 相近的機床轉(zhuǎn)速為 475r min 現(xiàn)選取 475r min wn 所以實際切削速度 cv10sn mi 64075 5 切削工時 t i 其中 l 20 34 10 mm 64mm 0 5mm 0mm mfnlw21 1l2l t i 1 552minfl2140 3576 工步三 車倒角 C3 刀具 專用刀具 此工步使用到專用刀具與手動進(jìn)給 19 檢驗機床功率 可以查出 當(dāng) 160 245HBS 2 8 0 6 41 min 3 4kw 按 C650 車床說明書 主電機功率 1 1 可見 比 小得多所以機床功率足夠所用切削用量符合要求 車削功率檢驗按有關(guān)手冊 當(dāng) C 3 0 64 查得轉(zhuǎn)矩 61 8 N M 功率公式 C McVc 30C 61 8 17 30 3 11 67W 0 012KW 按 C650 車床 主電機功率 1 1 可見 C 比 小得多 所以機床功率足夠 所用切削用量符合要 工序 08 稱量不平衡重量 工序 09 按規(guī)定值去重量 工序 10 檢驗至圖紙要求并入庫 20 第 3章 葉輪座的夾具設(shè)計 對于成批生產(chǎn)的零件 大多采用專用機床夾具 在保證加工質(zhì)量 操作方便 滿 足高效的前提下 亦可部分采用通用夾具 本加工工藝規(guī)程中 所用夾具均為專用夾 具 需專門設(shè)計 制造 這里對粗車 半精車 4 42H10 4 110H10 孔 車倒角 C3 的夾具進(jìn)行分析 3 1 問題的提出 本夾具主要用粗車 半精車 4 42H10 4 110H10 孔 車倒角 C3 孔的相互位 置角度偏差不大于正負(fù) 11 在設(shè)計夾具時要考慮在內(nèi) 3 2 定位基準(zhǔn)的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn) 定位基準(zhǔn)的選擇必須合理 否則將直接影響 所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量 基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序 或使工藝路線不合理 或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達(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) 此道工序后面還有精加工 因此本次銑沒有較高的技術(shù)要 求 也沒有較高的平行度和對稱度要求 所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率 降低勞 動強度 提高加工精度 我們采用已加工過的 140 端面 68H9 孔 及寬 18 的鍵槽 作定位基準(zhǔn) 為了提高加工效率 縮短輔助時間 決定采用由心軸 螺母 回轉(zhuǎn)手柄 螺母與快換墊圈組成的夾緊機構(gòu)夾緊工件 21 3 3切削力及夾緊力計算 1 刀具 采用內(nèi)孔車刀 機床 C650 車床 由 3 所列公式 得 FV zwqueyXpFndafC0 查表 9 4 8 得其中 修正系數(shù) 0 1 vk 3F83 FFX z 24 65 0 yuPa Fw 代入上式 可得 F 889 4N 因在計算切削力時 須把安全系數(shù)考慮在內(nèi) 安全系數(shù) K 4321K 其中 為基本安全系數(shù) 1 5 為加工性質(zhì)系數(shù) 1 12 為刀具鈍化系數(shù) 1 13 為斷續(xù)切削系數(shù) 1 14K 所以 NF7 15 2 夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 FKf 21 其中 f 為夾緊面上的摩擦系數(shù) 取 25 01 f F G G 為工件自重zP NfFN4 35121 夾緊螺釘 公稱直徑 d 20mm 材料 45 鋼 性能級數(shù)為 6 8 級 MPaB06 MPaBs4801 螺釘疲勞極限 B9263 2 1 22 極限應(yīng)力幅 MPakma76 51li 許用應(yīng)力幅 Sa3 li 螺釘?shù)膹姸刃：?螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 s s 3 5 4 取 s 4 得 MPa120 滿足要求 8 24cHdF aNc153 經(jīng)校核 滿足強度要求 夾具安全可靠 3 4 定位誤差分析 一面一心軸定位誤差 移動時基準(zhǔn)位移誤差 yj 式 5 5 min11XDd 式中 工件孔的最大偏差1d 工件孔的最小偏差D 工件定位孔與心軸外圓面最小配合間隙1min 代入 式 5 5 得 yj min11d 0 9 16 25 3 5 平衡塊的計算 平衡塊的計算 對移動式結(jié)構(gòu)不對稱的車床夾具 設(shè)計時應(yīng)采取平衡措施 以減少由離心力產(chǎn)生 的振動和主軸軸承的磨損 離心力 Fj 的計算公式為 Fj 0 01mjR n n 式中 mj 工件和夾具不平衡部分的合成質(zhì)量 kg R 工件和夾具不平衡部分的合成質(zhì)量中心至回轉(zhuǎn)中心的距離 m 23 n 主軸轉(zhuǎn)速 r min 由離心力引起的力矩 Mj 為 Mj FjL 平衡塊引起的離心力 Fp N 為 Fp 0 01mpr n n 式中 mp 平衡塊的質(zhì)量 r 平衡塊中心至回轉(zhuǎn)中心的距離 m 由 Fp 引起的力矩 Mp 為 Mp Fpl 在綜合考慮徑向位置和軸向位置平衡的情況下 滿足平衡關(guān)系式 Mp Mj 即 0 01mjR n n L 0 01mpr n n l 化簡后得 Mp mjRL rl 為了彌補估算法的誤差 平衡塊上應(yīng)開有環(huán)形槽或徑向槽 以便夾具裝 配時調(diào)整其位置 長 寬 高 體積 體積 密度 質(zhì)量 Mj 0 23 0 11 0 1 7 1000 0 068 0 098 0 106 7 1000 17 71 4 944688 22 6kg mp mjRL rl 22 6 72 55 102 12 5 70 36kg 3 6 夾具設(shè)計及操作簡要說明 所設(shè)計粗車 半精車 4 42H10 4 110H10 孔 車倒角 C3 的裝配圖如圖 3 6 1 所 示 工件以 140 端面 68H9 孔 及寬 18 的鍵槽為定位基準(zhǔn) 其中 140 端面為 第一定位基準(zhǔn) 與心軸的 150 端面相配合限制三個自由度 68H9 孔為第二定位基 準(zhǔn) 與心軸的 68f9 相配合限制兩個自由度 寬 18 的鍵槽為第三定位基準(zhǔn) 通過鍵 與心軸和工件的鍵槽孔相配合限制一個自由度 屬于完全定位 分度盤 16 和心軸 14 由螺釘 15 連接在一起 可繞夾具體上的定位襯套 21 中心旋轉(zhuǎn) 開口墊圈 13 和螺母 12 用于夾緊工件 當(dāng)完成一個 42H10 孔 一個 110H10 孔的粗車 半精車 車倒角 C3 后 松開回轉(zhuǎn)手柄螺母 20 拔出手拉式定位器的定位插銷并轉(zhuǎn)動 90 使定們插銷與 襯套暫時分離 然后轉(zhuǎn)動分度盤帶動工件轉(zhuǎn)到另一位置 將手拉式定位器的定位插銷 24 插入襯套中 使第二個孔中心線處于主軸中心線位置 然后回轉(zhuǎn)手柄螺母 20 鎖緊分度 盤 進(jìn)行另一孔加工 圖 3 6 1 車裝配圖 25 總 結(jié) 這次設(shè)計使我收益不小 為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ) 但是 查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時 數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊 由于經(jīng)驗不足 在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題 不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意 見 在我遇到難題時給我指明了方向 最終我很順利的完成了設(shè)計 這次設(shè)計成績的取得 與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的 在此 我衷心感謝我 的指導(dǎo)老師 特別是每次都放下他的休息時間 耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題 他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神 精益求精的工作作風(fēng) 深深地感染和激勵著我 從課題的選擇到項目的最終完成 他都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持 多少個 日日夜夜 他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo) 同時還在思想 生活上給我以無微不至 的關(guān)懷 除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外 他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永 遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣 并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作 在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝 意和崇高的敬意 26 致 謝 這次畢業(yè)設(shè)計使我收益不小 為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ) 但是 查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時 數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊 由于經(jīng) 驗不足 在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題 不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出 寶貴的意見 在我遇到難題時給我指明了方向 最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計 這次畢業(yè)設(shè)計成績的取得 與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的 在此 我衷心感 謝我的指導(dǎo)老師 特別是每次都放下他的休息時間 耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些 難題 他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神 精益求精的工作作風(fēng) 深深地感染和激 勵著我 從課題的選擇到項目的最終完成 他都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持 多少個日日夜夜 他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo) 同時還在思想 生活上給我以無 微不至的關(guān)懷 除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外 他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也 是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣 并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作 在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠 摯的謝意和崇高的敬意 27 參 考 文 獻(xiàn) 1 鄒青 主編 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程 北京 機械工業(yè)出版社 2004 8 2 趙志修 主編 機械制造工藝學(xué) 北京 機械工業(yè)出版社 1984 2 3 孫麗媛 主編 機械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導(dǎo) 北京 冶金工業(yè)出版社 2002 12 4 李洪 主編 機械加工工藝手冊 北京 北京出版社 1990 12 5 鄧文英 主編 金屬工藝學(xué) 北京 高等教育出版社 2000 6 黃茂林 主編 機械原理 重慶 重慶大學(xué)出版社 2002 7 7 丘宣懷 主編 機械設(shè)計 北京 高等教育出版社 1997 8 儲凱 許斌 等主編 機械工程材料 重慶 重慶大學(xué)出版社 1997 12 9 廖念釗 主編 互換性與技術(shù)測量 北京 中國計量出版社 2000 1 10 樂兌謙 主編 金屬切削刀具 北京 機械工業(yè)出版社 1992 12 11 李慶壽 主編 機床夾具設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 1983 4 12 陶濟賢 主編 機床夾具設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 1986 4 13 機床夾具結(jié)構(gòu)圖冊 貴州 貴州人民出版社 1983 7 14 龔定安 主編 機床夾具設(shè)計原理 陜西 陜西科技出版社 1981 7 15 李益民 主編 機械制造工藝學(xué)習(xí)題集 黑龍江 哈兒濱工業(yè)大學(xué)出版社 1984 7 16 周永強等 主編 高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo) 北京 中國建材工業(yè)出版社 2002 12