左支座加工工藝和銑上表面夾具設(shè)計-銑上平面組合機床夾具設(shè)計【含CAD圖紙、工序卡、說明書】

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我們必須補償液壓挖掘機動態(tài)特性提高精度控制。我們已經(jīng)制定了一個控制算法來解決這些技術(shù)問題，通過在液壓挖掘機上試驗證實了該控制算法的作用。而且我們已采用這種控制算法，設(shè)計出了液壓挖掘機的半自動控制系統(tǒng)。具體闡述如下。2液壓挖掘機的模型為了研究控制算法,我們必須分析液壓挖掘機的數(shù)學模型。液壓挖掘機的動臂、斗柄、鏟斗都是由液壓力驅(qū)動，其模型如圖2所示。模型的具體描述如下。2.1 動態(tài)模型6 假定每一臂桿組件都是剛體，由拉格朗日運動方程可得以下表達式： 其中 g是重力加速度；i鉸接點角度；i是提供的扭矩；li組件的長度；lgi轉(zhuǎn)軸中心到重心之距；mi組件的質(zhì)量；Ii是重心處的轉(zhuǎn)動慣量(下標i=1-3;依次表示動臂，斗柄，鏟斗)。2.2 挖掘機模型 每一臂桿組件都是由液壓缸驅(qū)動，液壓缸的流量是滑閥控制的，如圖3所示。我們可以假設(shè)如下： 1.液壓閥的開度與閥芯的位移成比例。 2.是否漏油。 3.液壓油流經(jīng)液壓管道時無壓力損失。4.液壓缸的頂部與桿的兩側(cè)同樣都是有效區(qū)域。在這個問題上，對于每一臂桿組件，從液壓缸的壓力流量特性可得出以下方程：當 時；其中，Ai是液壓缸的有效橫截面積;hi是液壓缸的長度;Xi是滑芯的位置；Psi是供給壓力;P1i是液壓缸的頂邊壓力；P2i是液壓缸的桿邊壓力；Vi是在液壓缸和管道的油量；Bi是滑閥的寬度；是油的密度；K是油分子的黏度；c是流量系數(shù)。2.3 連桿關(guān)系 在圖1所示模型中，液壓缸長度改變率與桿臂的旋轉(zhuǎn)角速度的關(guān)系如下：(1)動臂 (2)斗柄 (3)鏟斗 當 時，2.4 扭矩關(guān)系 從2.3節(jié)的連桿關(guān)系可知，考慮到液壓缸的摩擦力，提供的扭矩i如下 其中，Cci是粘滯摩擦系數(shù);Fi是液壓缸的動摩擦力。2.5 滑閥的反應(yīng)特性 滑閥動作對液壓挖掘機的控制特性產(chǎn)生會很大的影響。因而，假定滑閥相對參考輸入有以下的一階延遲。其中，是滑芯位移的參考輸入；是時間常數(shù)。3 角度控制系統(tǒng) 如圖4所示，角基本上由隨動參考輸入角通過位置反饋來控制。為了獲得更精確的控制，非線性補償和狀態(tài)反饋均加入位置反饋中。以下我們將討論這些細節(jié)的算法如下。3.1 非線性補償 在普通的自動控制系統(tǒng)中，常使用如伺服閥這一類新的控制裝置。在半自動控制系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)自控與手控的協(xié)調(diào)，我們必須使用手動的主控閥。這一類閥中，閥芯的位移與閥的開度是非線性的關(guān)系。因此，自動控制操作中，利用這種關(guān)系，閥芯位移可由所要求的閥的開度反推出來。同時，非線性是可以補償?shù)模▓D5）。3.2 狀態(tài)反饋建立在第2節(jié)所討論的模型的基礎(chǔ)上，若動臂角度控制動態(tài)特性以一定的標準位置逼近而線性化（滑芯位移X 10，液壓缸壓力差P 110，動臂夾角 10），則該閉環(huán)傳遞函數(shù)為其中，Kp是位置反饋增益系數(shù)； 由于系統(tǒng)有較小的系數(shù)a1,所以反應(yīng)是不穩(wěn)定的。例如，大型液壓挖掘機SK-16中。X10是0，給出的系數(shù)a0=2.710,a1=6.010,a2=1.210.加上加速度反饋放大系數(shù)Ka，因而閉環(huán)（圖4 的上環(huán)）的傳遞函數(shù)就是加入這個因素,系數(shù)S就變大，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定?？梢姡眉铀俣确答亖硖岣叻磻?yīng)特性效果明顯。但是，一般很難精確的測出加速度。為了避免這個問題，改用液壓缸力反饋取代加速度反饋（圖4的下環(huán)）。于是，液壓缸力由測出的缸內(nèi)的壓力計算而濾掉其低頻部分7，8。這就是所謂的壓力反饋。4 伺服控制系統(tǒng) 當一聯(lián)軸器是手動操控，而其它的聯(lián)軸器是因此而被隨動作控制時，這必須使用伺服控制系統(tǒng)。例如，如圖6所示，在反鏟水平動作控制中，動臂的控制是通過保持斗柄底部Z（由1與2計算所得）與Zr 的高度。為了獲得更精確的控制引入以下控制系統(tǒng)。4.1 前饋控制由圖1計算Z，可以得到將方程（8）兩邊對時間求導，得到以下關(guān)系式， 右邊第一個式子看作是表達式（反饋部分）將替換成1，右邊第二個式子是表達式（前饋部分）計算當2手動地改變時，1的改變量。實際上，用不同的2值可確定1。通過調(diào)整改變前饋增益Kff，可實現(xiàn)最佳的前饋率。采用測量斗柄操作手柄的位置（如角度）取代測斗柄的角速度，因為驅(qū)動斗柄的角速度與操作手柄的位置近似成比例。4.2 根據(jù)位置自適應(yīng)增益調(diào)度 類似液壓挖掘機的鉸接式機器人，其動態(tài)特性對位置非常敏感。因此，要在所有位置以恒定的增益穩(wěn)定的控制機器是困難的。為了解決這個難題，根據(jù)位置的自適應(yīng)增益調(diào)度并入反饋環(huán)中（圖6）。如圖7所示，自適應(yīng)放大系數(shù)（KZ或K）作為函數(shù)的兩個變量，2和Z 、2表示斗柄的伸長量，Z是表示鏟斗的高度。5 模擬實驗結(jié)論反鏟水平動作控制的模擬實驗是將本文第4節(jié)所描述的控制算法用在本文第2節(jié)所討論的液壓挖掘機的模型上。（在SK-16大型液壓挖掘機進行模擬實驗。）圖8表示其中一組結(jié)果?？刂葡到y(tǒng)啟動5秒以后，逐步加載擾動。圖9表示使用前饋控制能減少控制錯誤的產(chǎn)生。 6 半自動控制系統(tǒng) 建立在模擬實驗的基礎(chǔ)上，半自動控制系統(tǒng)已制造出來，應(yīng)用在SK-16型挖掘機上試驗。通過現(xiàn)場試驗可驗證其操作性。這一節(jié)將討論該控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能。6.1 結(jié)構(gòu) 圖10的例子中，控制系統(tǒng)由控制器、傳感器、人機接口和液壓系統(tǒng)組成。 控制器是采用16位的微處理器，能接收來自動臂、斗柄、鏟斗傳感器的角度輸入信號，控制每一操作手柄的位置，選擇相應(yīng)的控制模式和計算其實際改變量，將來自放大器的信號以電信號形式輸出結(jié)果。液壓控制系統(tǒng)控制產(chǎn)生的液壓力與電磁比例閥的電信號成比例，主控閥的滑芯的位置控制流入液壓缸液壓油的流量。 為獲得高速度、高精度控制，在控制器上采用數(shù)字處理芯片，傳感器上使用高分辨率的磁編碼器。除此之外，在每一液壓缸上安裝壓力傳感器以便獲得壓力反饋信號。 以上處理后的數(shù)據(jù)都存在存儲器上，可以從通信端口中讀出。6.2 控制功能控制系統(tǒng)有三種控制模式，能根據(jù)操作桿和選擇開關(guān)自動切換。其具體功能如下。 （1）反鏟水平動作模式：用水平反鏟切換開關(guān)，在手控斗柄推動操作中，系統(tǒng)自動的控制斗柄以及保持斗柄底部的水平運動。在這種情況下，當斗柄操作桿開始操控時，其參考位置是從地面到斗柄底部的高度。對動臂操作桿的手控操作能暫時中斷自動控制，因為手控操作的優(yōu)先級高于自動控制。 （2）鏟斗水平舉升模式：用鏟斗水平舉升切換開關(guān)，在手控動臂舉升操作中，系統(tǒng)自動控制鏟斗。保持鏟斗角度等于其剛開始舉升時角度以阻止原材料從鏟斗中泄漏。（3）手控操作模式：當既沒有選擇反鏟水平動作模式，也沒有選擇鏟斗水平舉升模式時，動臂，斗柄，鏟斗都只能通過手動操作。 系統(tǒng)主要采用C語言編程來實現(xiàn)這些功能，以構(gòu)建穩(wěn)定模組提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。7 現(xiàn)場試驗結(jié)果與分析 通過對系統(tǒng)進行現(xiàn)場試驗，證實該系統(tǒng)能準確工作。核實本文第3、4節(jié)所闡述的控制算法的作用，如下所述。7.1 單個組件的自動控制測試對于動臂、斗柄、鏟斗每一組件，以5的梯度從最初始值開始改變其參考角度值，測量其反應(yīng)，從而確定第3節(jié)所描述的控制算法的作用。7.1.1 非線性補償?shù)淖饔脠D11 表明動臂下降時的測試結(jié)果。因為電液系統(tǒng)存在不靈敏區(qū)，當只有簡單的位置反饋而無補償時（圖11中的關(guān)）穩(wěn)態(tài)錯誤仍然存在。加入非線性補償后（圖11中的開）能減少這種錯誤的產(chǎn)生。7.1.2 狀態(tài)反饋控制的作用 對于斗柄和鏟斗，只需位置反饋就可獲得穩(wěn)定響應(yīng)，但是增加加速度或壓力反饋能提高響應(yīng)速度。以動臂為例，僅只有位置反饋時，響應(yīng)趨向不穩(wěn)定。加入加速度或壓力反饋后，響應(yīng)的穩(wěn)定性得到改進。例如，圖12表示動臂下降時，采用壓力反饋補償時的測試結(jié)果。 7.2 反鏟水平控制測試 在不同的控制和操作位置下進行控制測驗，觀察其控制特性，同時確定最優(yōu)控制參數(shù)（如圖6所示的控制放大系數(shù)）。7.2.1 前饋控制作用在只有位置反饋的情況下，增大放大系數(shù)Kp，減少Z錯誤，引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，導致系統(tǒng)延時，例如圖13所示的“關(guān)”，也就是Kp不能減小。采用第4.1節(jié)所描述的斗柄臂桿前饋控制能減少錯誤而不致于增大Kp。如圖示的“開”。7.2.2 位置的補償作用當反鏟處在上升位置或者反鏟動作完成時，反鏟水平動作趨于不穩(wěn)定。不穩(wěn)定振蕩可根據(jù)其位置改變放大系數(shù)Kp來消除，如第4.2節(jié)所討論的。圖14 表示其作用，表明反鏟在離地大約2米時水平動作結(jié)果。與不裝補償裝置的情況相比較，圖中的關(guān)表示不裝時，開的情況具有補償提供穩(wěn)定響應(yīng)。 7.2.3 控制間隔的作用關(guān)于控制操作的控制間隔的作用，研究結(jié)果如下： 1.當控制間隔設(shè)置在超過100ms時，不穩(wěn)定振蕩因運動的慣性隨位置而加劇。2.當控制間隔低于50ms時，其控制操作不能作如此大提高。因此，考慮到計算精度，控制系統(tǒng)選定控制間隔為50ms。7.2.4 受載作用利用控制系統(tǒng)，使液壓挖掘機執(zhí)行實際挖掘動作，以研究其受載時的影響。在控制精度方面沒有發(fā)現(xiàn)與不加載荷時有很大的不同。8 結(jié)論 本文表明狀態(tài)反饋與前饋控制組合可以精確控制液壓挖掘機。同時也表明非線性補償能使普通控制閥應(yīng)用在自動控制系統(tǒng)中。使用這些控制技術(shù)，允許即使是不熟練的司機也能容易和準確地操控液壓挖掘機。我們將這些控制技術(shù)應(yīng)用在其它結(jié)構(gòu)的機器上，如履帶式起重機，能使傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機器改進成為可讓任何人容易操控的機器。參考文獻 1 J. Chiba, T. Takeda, Automatic control in construction machines, Journal of SICE 21 8 1982 4046.2 H. Nakamura, A. Matsuzaki, Automation in construction machinery, Hitachi Review 57 3 1975 5562.3 T. Nakano et al., Development of large hydraulic excavator,. Mitsubishi Heavy Industries Technical Review 22 2 1985 4251.4 T. Morita, Y. Sakawa, Modeling and control of power shovel, Transactions of SICE 22 1 1986 6975.5 H. Araya et al., Automatic control system for hydraulic excavator, R&D Kobe Steel Engineering Reports 37 2 1987 7478.6 P.K. Vaha, M.J. Skibniewski, Dynamic model of excavator, Journal of Aerospace Engineering 6 2 1990 April.7 H. Hanafusa, Design of electro-hydraulic servo system for articulated robot, Journal of the Japan Hydraulics and Pneumatics Society 13 7 1982 18.8 H.B. Kuntze et al., On the model-based control of a hydraulic large range robot, IFAC Robot Control 1991 207212.附件2：外文原文（復(fù)印件） 南京理工大學泰州科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書系部：機械工程系專 業(yè)：機械工程及自動化學 生 姓 名：鄭銘學 號：05010152設(shè)計(論文)題目：支座體加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計起 迄 日 期:2008年 3月09 日 6月14日設(shè)計(論文)地點:南京理工大學泰州科技學院指 導 教 師:王栓虎專業(yè)負責人:龔光容發(fā)任務(wù)書日期: 2009年 2 月 26 日任務(wù)書填寫要求1畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書由指導教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學生所在專業(yè)的負責人審查、系部領(lǐng)導簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在第七學期結(jié)束前填好并發(fā)給學生；2任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標準格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼；3任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學生畢業(yè)設(shè)計（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當經(jīng)過所在專業(yè)及系部主管領(lǐng)導審批后方可重新填寫；4任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“系部”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學生的“學號”要寫全號；5任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻”的填寫，應(yīng)按照國標GB 77142005文后參考文獻著錄規(guī)則的要求書寫，不能有隨意性；6有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當按照國標GB/T 74082005數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2008年3月15日”或“2008-03-15”。畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書1本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題應(yīng)達到的目的：支座體是某企業(yè)產(chǎn)品中的關(guān)鍵零件之一，生產(chǎn)量比較大。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高加工效率，需要對其加工工藝進行優(yōu)化設(shè)計，并在關(guān)鍵工序使用組合機床或?qū)Ｓ脵C床進行加工。本課題即以此為背景，要求學生根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和支座體零件的加工要求，首先完成零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計，在此基礎(chǔ)之上，選擇其關(guān)鍵工序之一進行專用夾具及加工用組合機床設(shè)計，并完成必要的設(shè)計計算。通過這樣一個典型環(huán)節(jié)綜合訓練，達到綜合訓練學生運用所學知識，解決工程實際問題的能力。2本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：本課題要求學生在對支座體的加工要求、零件的結(jié)構(gòu)工藝性進行認真分析的基礎(chǔ)上，首先對零件的加工工藝規(guī)程做出優(yōu)化設(shè)計，并對其關(guān)鍵工序之一進行專用夾具及加工用組合機床設(shè)計。具體任務(wù)及要求如下：（1）調(diào)查研究、查閱及翻譯文獻資料，撰寫開題報告；（2）支座體加工要求、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析；（3）支座體加工工藝規(guī)程設(shè)計；（4）支座體關(guān)鍵工序的專用夾具設(shè)計；（5）支座體關(guān)鍵工序的組合機床設(shè)計；（6）必要的設(shè)計計算與分析；（7）文檔整理、撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書及使用說明書。設(shè)計技術(shù)要求包括：（1）生產(chǎn)綱領(lǐng) 50000件/年（2）夾具采用液壓驅(qū)動（3）組合機床采用液壓滑臺（4）每次加工一個零件畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書3對本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題成果的要求包括畢業(yè)設(shè)計論文、圖表、實物樣品等：（1）開題報告、文獻綜述、資料翻譯；（2）支座體加工工藝過程綜合卡及各工序工序卡；（3）支座體零件圖及夾具裝配圖；（4）組合機床設(shè)計資料（三圖一卡）；（5）畢業(yè)設(shè)計說明書。 4主要參考文獻：1 裘愉弢主編. 組合機床M. 第1版.北京：機械工業(yè)出版社，1995.2 金振華主編.組合機床及其調(diào)整與使用M. 第1版.北京：機械工業(yè)出版社，1990.3 沈延山.生產(chǎn)實習與組合機床設(shè)計D.第1版.大連：大連理工大學出版社，1989.4 上海市大專院校機械制造工藝學協(xié)作組編著.機械制造工藝學M（修訂版）.福建科學技術(shù)出版社，1996.5 王華坤，范元勛編.機械設(shè)計基礎(chǔ)M.北京：兵器工業(yè)出版社，2000.6 馮辛安等編.機械制造裝備設(shè)計M. 北京：機械工業(yè)出版社,1998.7 陳日曜主編.金屬切削原理M. 第2版.北京：機械工業(yè)出版社,1992.8 方子良等編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)M.上海：上海交通大學出版社，2004.9 劉秋生，李忠文主編.液壓傳動與控制M.北京：宇航出版社，1994.10 陳于萍，周兆元等.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)M. 第2版.北京：機械工業(yè)出版社,2005.11 東北重型機械學院等合編.機床夾具設(shè)計手冊M.上海：上?？茖W技術(shù)出版社，1979.12機械設(shè)計手冊聯(lián)合編寫組. 機械設(shè)計手冊M. 第2版.北京：機械工業(yè)出版社,1987.畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書5本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題工作進度計劃：起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容2009年3月09日 3 月15 日3月16日 3 月29 日3月30日 4 月19 日4月20日 5 月03 日5月04日 5 月31 日6月01日 6 月07 日6月08日 6 月14 日熟悉畢業(yè)設(shè)計要求。查閱資料，完成外文資料翻譯工作撰寫開題報告及文獻綜述支座體加工工藝規(guī)程設(shè)計（至少提出2個方案，進行分析比較，最后決定一個較優(yōu)的方案）夾具設(shè)計（至少提出2個方案，進行分析比較，最后決定一個較優(yōu)的方案）組合機床設(shè)計（完成三圖一卡）文檔整理、撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書。論文答辯所在專業(yè)審查意見：負責人： 2009年 月 日系部意見：系部主任： 2009年 月 日南京理工大學泰州科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）選題、審題表系部機械工程系指導教師姓 名王栓虎專業(yè)技術(shù)職 務(wù)副教授課題名稱支座體加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計適用專業(yè)機械工程及自動化課題性質(zhì)ABCDE課題來源ABCD課題預(yù)計工作量大小大適中小課題預(yù)計難易程度難適中易課題簡介支座體是某企業(yè)產(chǎn)品的主要零件之一。本課題要求根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和支座體零件的加工要求，首先完成零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計，在此基礎(chǔ)之上，選擇其關(guān)鍵工序之一進行專用夾具及加工用組合機床設(shè)計，并完成必要的設(shè)計計算。生產(chǎn)綱領(lǐng) 50000件/年課題應(yīng)完成的任務(wù)和對學生的要求論文工作要求：1支座體加工工藝路線的設(shè)計與分析（至少有兩種工藝方案的比較）2關(guān)鍵工序的專用夾具設(shè)計，包括裝配圖及主要零件圖3關(guān)鍵工序加工用組合機床設(shè)計，包括“三圖一卡”4詳細的設(shè)計計算與分析條件要求： 具有較好的結(jié)構(gòu)設(shè)計能力，熟悉CAD設(shè)計軟件，最好自己有計算機。所在專業(yè)審定意見： 專業(yè)負責人(簽名)： 年 月 日本課題由 鄭 銘 同學選定，學號： 05010152 注：1該表由指導教師填寫，經(jīng)所在專業(yè)負責人簽名后生效，作為該專業(yè)學生畢業(yè)設(shè)計（論文）選題使用；2有關(guān)內(nèi)容的填寫見背面的填表說明，并在表中相應(yīng)欄內(nèi)打“”； 3課題一旦被學生選定，此表須放在學生“畢業(yè)設(shè)計（論文）資料袋”中存檔。 南京理工大學泰州科技學院畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)作 者:鄭銘學 號：05010152系部:機械工程系專 業(yè):機械工程及自動化題 目:支座體加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計副教授王栓虎指導者： 教授龔光榮評閱者： 2009 年 6 月畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要支座體是某企業(yè)產(chǎn)品中的關(guān)鍵零件之一，本課題要求根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和支座體零件的加工要求，首先完成零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計，在此基礎(chǔ)之上，選擇其關(guān)鍵工序之一進行專用夾具及加工用組合機床設(shè)計，并完成必要的設(shè)計計算。本機床所用夾具的通用性強，工件采用液壓定位夾緊，快速方便。定位采用一面一心軸的定位方式，夾緊采用液壓加緊，采用這種方式完全能夠滿足精度要求。而且簡易方便，制造成本低，通用性好。由于支座體的生產(chǎn)量比較大，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高加工效率，需要對其加工工藝進行優(yōu)化設(shè)計，并在關(guān)鍵工序使用組合機床或?qū)Ｓ脵C床進行加工。關(guān)鍵詞 支座體 零件分析 工藝路線 夾具設(shè)計 組合機床畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要Title Support body processing craft and critical process workclothes design AbstractThe support body is one in some enterprise product crucial elements, this topic request produces according to the enterprise needs with the support body components processing request, first completes the components the processing technological process design, above this foundation, chooses one of its critical processes to carry on the unit clamp and the processing with the aggregate machine-tool design, and completes the essential design calculation. This engine bed uses jigs versatile, the work piece to use the hydraulic pressure localization clamp, fast convenient. The localization uses a spindles locate mode, the clamp uses the hydraulic pressure to step up at the same time, to select this method definitely to be able to satisfy the accuracy requirement. Moreover simple convenient, the production cost is low, the versatility is good. Because the support bodys productivity is quite big, for the quality assurance, raises the processing efficiency, needs to carry on the optimization design to its processing craft, and carries on the processing in the critical process use aggregate machine-tool or the special purpose machine.Keywords support body components analysis craft route jig design aggregate machine-tool重要提示：1本電子文檔標準格式中的各類說明（用藍色字體表示）僅供參考，在參閱后請自行刪除（包括本提示），黑色字體的內(nèi)容全部保留。 2本文檔中日期的填寫務(wù)必與“畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書”中的工作進度計劃相符。 南京理工大學泰州科技學院畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告學 生 姓 名：鄭銘學 號：05010152專 業(yè)：機械工程及自動化設(shè)計(論文)題目：支座體加工工藝及關(guān)鍵工藝設(shè)計指 導 教 師:王栓虎 年 月 日開題報告填寫要求1開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標準格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導教師簽署意見；3“文獻綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打印）在本開題報告第一欄目內(nèi)，學生寫文獻綜述的參考文獻應(yīng)不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書最多相當于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊）；4有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當按照國標GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述：文 獻 綜 述摘要 支座體是機械產(chǎn)品的常用零件之一，它在機床上起到了關(guān)鍵作用。本文介紹了機械制造業(yè)及其現(xiàn)在與發(fā)展、國內(nèi)外差距、支座體加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計的目的、加工工藝規(guī)程、工藝裝備等。關(guān)鍵詞 支座體 加工工藝 工藝裝備1 機械制造業(yè)及其現(xiàn)狀與發(fā)展 在國民經(jīng)濟的各條戰(zhàn)線上廣泛使用著大量的機械、機床、工具、儀器、儀表等工藝裝備。這些工藝裝備的制造過程總稱為機械制造，生產(chǎn)這些工藝裝備的工業(yè)即是機械制造業(yè)1。機械制造業(yè)的主要任務(wù)就是圍繞各種工程材料的加工技術(shù)，研究其工藝，并設(shè)計和制造各種工藝裝備。1.1 機械制造業(yè)的地位及作用 機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)和支柱，是向其他各部門提供工具、儀器和各種機械設(shè)備的技術(shù)裝備部。據(jù)西方工業(yè)國家統(tǒng)計，機械制造業(yè)創(chuàng)造了60%的社會財富，完成樂45%的國民經(jīng)濟收入2。如果沒有機械制造業(yè)提供質(zhì)量優(yōu)良、技術(shù)先進的技術(shù)裝備，那么信息技術(shù)、新材料技術(shù)、海洋工程技術(shù)、生物工程技術(shù)、以及空間技術(shù)等新技術(shù)群的發(fā)展將會受到嚴重的制約。因此，一個國家的經(jīng)濟競爭歸根結(jié)底是機械制造業(yè)的競爭，機械制造業(yè)的發(fā)展水平是衡量一個國家經(jīng)濟實力和科學技術(shù)水平的重要標志之一3。1.2 國內(nèi)外差距 機械制造業(yè)是一個歷史悠久的產(chǎn)業(yè)，經(jīng)歷了一個漫長發(fā)展過程。蒸汽機和電力的兩次工業(yè)革命使機械制造業(yè)發(fā)生了巨大變革，世界各國都逐漸充分重視、發(fā)展和應(yīng)用機械制造技術(shù)。經(jīng)過建國五十多年的發(fā)展，機械工業(yè)已經(jīng)成為我國工業(yè)中產(chǎn)品門類比較齊全，具有相當規(guī)模和一定技術(shù)基礎(chǔ)的支柱產(chǎn)業(yè)之一4。改革開放以來，機械工業(yè)引進了大量的國外先進技術(shù)，加上國內(nèi)自行研究開發(fā)的成果，使機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)正向合理化方向發(fā)展，對市場的適應(yīng)能力日益明顯增強5。 但是，與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國的機械制造仍存在階段性的差距。集中表現(xiàn)為制造技術(shù)的落后在設(shè)計方法和手段、制造工藝、制造過程自動化及管理技術(shù)諸方面都明顯落后于工業(yè)發(fā)達國家。制造技術(shù)的落后嚴重制約了機械工業(yè)的進一步發(fā)展，使我國機械傳動工業(yè)的技術(shù)來源大部分依賴引進國外技術(shù)，全員勞動生產(chǎn)率低，機械產(chǎn)品質(zhì)量差，可靠性低，缺乏競爭力6。2 支座體體加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計的目的支座是用以支承容器或設(shè)備的重量，并使其固定于一定位置的支承部件。還要承受操作時的振動與地震載荷。如室外的塔器還要承受風載荷。其結(jié)構(gòu)型式主要由容器自身的型式和支座的形狀來決定，通常分為立式支座、臥式支座和球形容器支座三類7。支座體是一個常用零件，生產(chǎn)量比較大。機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件制造工藝規(guī)程操作方法等的技術(shù)性文件，它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟效益，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時須保證其合理性、科學性、完善性8。而夾具在工藝設(shè)備中占有十分重要的地位,它對保證工件的加工精度、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、擴大機床使用范圍等方面具有重要的作用。因此，夾具設(shè)計是機械加工中一項重要的工藝設(shè)備設(shè)計工作9。3 加工工藝規(guī)程概述 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件制造工藝規(guī)程操作方法等的技術(shù)性文件，它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟效益，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。3.1 機械加工工藝規(guī)程的概念在生產(chǎn)過程中，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使之成為成品或半成品的過程，稱為工藝過程。它包括：毛坯制造、零件加工、部件或產(chǎn)品裝配、檢驗和涂裝包裝等。其中，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸、表面質(zhì)量和性能等，使其成為零件的過程，稱為機械加工工藝過程10。3.2 工藝規(guī)程在機械加工中的作用 工藝規(guī)程是指生產(chǎn)的主要技術(shù)文件。在制訂工藝規(guī)程時，首先要確?？茖W性與合理性，并在生產(chǎn)實踐中不斷改進和完善，而在生產(chǎn)中，則必須嚴格地執(zhí)行既定的工藝規(guī)程，這是產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益的保證11。工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織和管理工作的基本依據(jù)。由工藝規(guī)程所涉及的內(nèi)容可見，產(chǎn)品投產(chǎn)前原材料及毛坯的供應(yīng)，通用工藝裝備的準備。機床負荷的調(diào)整，專用工藝裝備的設(shè)計和制造，作業(yè)計劃的編排，勞動力的組織以及生產(chǎn)成本的核算等，都是以工藝規(guī)程作為基本依據(jù)的。在新建或擴建工廠或車間時，只有根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和工藝規(guī)程才能正確地確定生產(chǎn)所需的機床和其他設(shè)備的種類、規(guī)格和數(shù)量，車間的面積，機床的布置，生產(chǎn)工人的工種、等級和數(shù)量以及輔助部門的安排等。因此，工藝規(guī)程也是工廠基礎(chǔ)建設(shè)的基本資料12。4 工藝裝備概述 工藝裝備簡稱“工裝”，是指為實現(xiàn)工藝規(guī)程所需的各種刃具、夾具、量具、模具、輔具、工位器具等的總稱。使用工藝裝備的目的；有的是為了制造產(chǎn)品所必不可少的，有的是為了保證加工的質(zhì)量，有的是為了提高勞動生產(chǎn)率，有的則是為了改善勞動條件13。4.1 刀具 刀具是切削加工的主要工具之一。刀具種類繁多，形狀各種各樣。但就刀具的切削部分而言，均可看作車刀的演變，因此車刀是最基本的切削刀具。由于切削加工是在高溫、劇烈摩擦和很大的切削力、沖擊力的條件下進行，因此作為刀具材料，必須具備高的硬度、高的耐磨性、高的耐熱性、足夠的強度和韌性以及一定的工藝性能等。4.2 機床夾具 夾具是卡緊工件用的。比如機床加工時，主軸有幾千轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，工件必須要固定好，否則工件飛出傷人后果嚴重?？ň咴O(shè)計要合理，即卡緊可靠，又要定位準確，較少誤差，并保護好已加工好的表面。才能保證工件質(zhì)量。夾具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)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。為保證工件的加工要求，必須使工件在機床上處于準確的位置，夾具就是用來實現(xiàn)這一要求的。夾具的作用有四點：(1) 保證加工精度 、(2) 提高生產(chǎn)率、降低成本、(3) 擴大機床的工藝范圍 、(4) 減輕工人的勞動強度14。4.3 量具 量具的選擇，主要應(yīng)根據(jù)零件的生產(chǎn)類型和所要求的檢驗精度來選擇。在沖模生產(chǎn)中，一般都應(yīng)用通用量具，如游標卡尺、千分尺、百分表、深度尺、量規(guī)等。但對于一些要求精度較高的沖模零件，則需要采用投影儀、萬能工具顯微鏡及三坐標測量儀等測量。有時，較精密的坐標磨床，也可以作為測量孔距和孔徑之用15。5 總結(jié) 我國機械制造還有很長一段路要走，需要現(xiàn)代制造先進設(shè)備，及CAD/CAE/CAM計算機輔助設(shè)計、模擬、制造一體化，機械制造技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。通過查閱相關(guān)資料，對支座體加工工藝的編制和夾具設(shè)計的理解，明白了機械制造加工工藝的編制對機械產(chǎn)品的制造是相當重要的，直接影響著機械產(chǎn)品的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效益。參 考 文 獻1 濮良貴，紀名剛. 機械設(shè)計M. 第八版，北京：高等教育出版社，2006.2 楊可楨. 機械設(shè)計基礎(chǔ)M. 第四版，北京：高等教育出版社，2004. 3 徐發(fā)仁. 機床夾具設(shè)計M. 重慶大學出版社，1996.4 肖斌，焦?jié)M囤. 高速加工的優(yōu)越性及其核心技術(shù)J. 機械工程師，1999.5 徐璉，邱宣懷.機械設(shè)計手冊S.北京：機械工業(yè)出版社，1991.6 吳恒文.機械制造概論M.重慶:重慶大學出版社，1993.7 江南學院等主編. 機床夾具設(shè)計M. 南京：機械工業(yè)出版社，1995.8 趙月望.機械制造技術(shù)實踐M.北京：機械工業(yè)出版社，1993.9 鞏秀長.機床夾具設(shè)計原理M.濟南：山東大學出版社，1993.10 王紹俊主編. 機械制造工藝設(shè)計手冊M. 黑龍江：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1987.11 張福潤. 機械制造工藝學 M. 武漢：華中立理工大學出版社，1998. 12 王先逵. 機械制造工藝學M. 上海：上?？萍汲霭嫔纾?998.13 馮辛安，黃玉美等編著. 機械制造裝備設(shè)計M. 北京：機械工業(yè)出版社，1998.14 王黎明.適應(yīng)現(xiàn)代機床要求的新型夾具J.產(chǎn)品與技術(shù)，1999，11（4）：9293.15 溫汝賢. 數(shù)控銑床系統(tǒng)改裝的接口技術(shù) J.新技術(shù)新工藝，1996. 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：1 本課題要研究及解決的問題本課題主要研究支座體的加工工藝規(guī)程及夾具的設(shè)計。具體工作要求如下：1.1結(jié)合文獻資料，仔細研究所要設(shè)計的零件圖紙，并對其進行結(jié)構(gòu)性分析，了解支座體的特征，編制合理的加工工藝規(guī)程。1.2根據(jù)支座體的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計出夾具，并選擇合適的工件定位方式和恰當?shù)膴A緊方案。1.3了解夾具的特點，選擇和設(shè)計相應(yīng)的定位元件和夾緊裝置。1.4材料選擇。設(shè)計中對材料的選擇應(yīng)該考慮成本，并且能保證零件設(shè)計的準確性，同時還要對零件在各種情況下的切削力范圍、承載能力等進行計算，最終達到所設(shè)計的零件的使用要求。 2 本課題擬采用的研究手段（途徑）2.1在圖書館、因特網(wǎng)查閱相關(guān)資料。通過書籍和網(wǎng)絡(luò)查找最新的支座體設(shè)計的發(fā)展動向，了解支座體的特點來劃分加工階段、選擇合適的表面加工方法、基準選擇（對粗基準和精基準進行選擇）、對工序進行合理的排序盡量在保證原來參數(shù)的基礎(chǔ)上，采用最新的一些結(jié)構(gòu)，這樣才能使設(shè)計具有實用性和時代性。2.2在工廠的實踐畢業(yè)實習。理論聯(lián)系實際推敲修改方案。2.3通過老師的指導。2.4通過對相關(guān)資料和數(shù)據(jù)的理論計算和分析。綜合運用專業(yè)知識，針對現(xiàn)實中遇到的實際情況。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告指導教師意見：1對“文獻綜述”的評語：2對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測： 指導教師： 年 月 日所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 頁 共 頁目 錄 1 緒論 11.1 畢業(yè)設(shè)計的目的 11.2 支座體工藝設(shè)計的基本情況 11.3 支座體的作用 12 零件分析 22.3 零件的工藝分析 22.3 零件的作用 23 工藝規(guī)程設(shè)計 33.1 確定毛坯的制造形式 23.2 基準的選擇 23.3 工藝路線的選擇 33.4 機械加工余量、工序尺寸以及毛坯余量的確定 53.5 確定切削用量及基本工時 74 正確選擇切削用量的原則 154.1 粗加工時切削用量的選擇原則 154.2 精加工時切削用量的選擇原則 165 夾具設(shè)計 175.1 夾具的概述 175.2 定位元件的選擇 195.3 夾緊元件的選擇 196 組合機床設(shè)計 216.1 組合機床總體設(shè)計-“三圖一卡” 21結(jié)束語 27致謝 28參考文獻 29 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 30 頁 共 30 頁1 緒論1.1 畢業(yè)設(shè)計的目的 支座體是某企業(yè)產(chǎn)品中的關(guān)鍵零件之一，生產(chǎn)量比較大。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高加工效率，需要對其加工工藝進行優(yōu)化設(shè)計，并在關(guān)鍵工序使用組合機床或?qū)Ｓ脵C床進行加工。本課題即以此為背景，要求學生根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和支座體零件的加工要求，首先完成零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計，在此基礎(chǔ)之上，選擇其關(guān)鍵工序之一進行專用夾具及加工用組合機床設(shè)計，并完成必要的設(shè)計計算1。通過這樣一個典型環(huán)節(jié)綜合訓練，達到綜合訓練學生運用所學知識，解決工程實際問題的能力。1.2 支座體工藝設(shè)計的基本情況本課題要求根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和支座體零件的加工要求，首先完成零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計，在此基礎(chǔ)之上，選擇其關(guān)鍵工序之一進行專用夾具及加工用組合機床設(shè)計，并完成必要的設(shè)計計算。生產(chǎn)綱領(lǐng)：50000件/年。這屬于大批量生產(chǎn)。大批量生產(chǎn)中生產(chǎn)準備時間和終結(jié)時間較短，機動時間較長，靠提高切削速度來提高生產(chǎn)率效果比較明顯。于是需要設(shè)計關(guān)鍵工序的專用夾具及加工用組合機床，而且夾具采用液壓驅(qū)動，組合機床采用液壓滑臺。工藝設(shè)計以保證質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)可靠為原則。對工件進行加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于刀具及機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。為此，在進行機械加工前，首先要將工件裝夾好。用夾具裝夾工件有下列優(yōu)點：能穩(wěn)定地保證工件的加工精度；能提高勞動生產(chǎn)率；能擴大機床的使用范圍；能降低成本2。1.3 支座體的作用 支座體的主要作用是利用橫、縱方向上的5()mm的槽.使80mm的耳孔部有一定的彈性,并利用耳部的21mm的孔穿過M20mm的螺栓一端與25H7()mm配合的桿件通過旋緊其上的螺母夾緊,使裝在80H9()mm的心軸定位并夾緊。2 零件分析2.1 零件的工藝分析 支座體共有兩組加工表面,它們互相之間有一定的位置要求,現(xiàn)分別敘述如下:若以80H9()mm內(nèi)孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括: 80H9()mm孔的大端面以及大端的內(nèi)圓倒角,四個13mm的底座通孔和四個20mm的沉頭螺栓孔,以及兩個10mm的錐銷孔，螺紋M10-7H的底孔和尺寸為5()mm的縱槽。主要加工表面為80H9()mm,其中80H9()mm的大端端面對80H9()mm孔的軸心線有垂直度要求為:0.03mm；若以25H7()mm的孔加工中心的表面.這一組加工表面包括21mm的通孔和38mm的沉頭螺栓孔以及43mm的沉頭孔,螺紋M10-7H的底孔和尺寸為5()mm的橫槽。主要加工表面為25H7()mm。由上述分析可知,對于以上兩組加工表面,可以先加工其中一組,然后再借助于專用夾具加工另一組加工表面,并且保證其位置精度3。2.2 零件的作用 支座體的主要作用是利用橫、縱兩個方向上的5()mm的槽。使尺寸為80mm的耳孔部有一定的彈性,并利用耳部的21mm的孔穿過M20mm的螺栓一端與25H7()mm配合的桿件通過旋緊其上的螺母夾緊,使裝在80H9()mm的心軸定位并夾緊。3 工藝規(guī)程設(shè)計3.1 確定毛坯的制造形式 支座零件材料為:HT200在機床工作過程中起支撐作用,所受的動載荷和交變載荷較小。由于零件的生產(chǎn)類型是成批或大批生產(chǎn)(每月?lián)摰墓ば驍?shù)不低于3050),而且零件的輪廓尺寸不大,故可以采取金屬型鑄造成型有助于提高生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量4。3.2 基準的選擇 粗基準的選擇原則：按照有關(guān)粗基準的選擇原則,當零件有不加工表面的時候,應(yīng)該選取這些不加工的表面為粗基準；若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)該選擇加工表面要求相對相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準?，F(xiàn)取R55mm的外圓柱表面作為定位基準，一消除X，Y的轉(zhuǎn)動和X，Y的移動四個自由度,再用80H9()mm的小端端面可以消除Z周的移動5。 精基準的選擇原則：精基準的選擇主要應(yīng)該考慮基準重合的問題，當設(shè)計基準與工序基準不重合的時候，應(yīng)該進行尺寸換算。由于生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)或大批生產(chǎn)，故應(yīng)該采用萬能機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，除此之外還應(yīng)降低生產(chǎn)成本6。3.3 工藝路線的選擇3.3.1 方案一工序I：毛坯鍛造，退火。工序II：粗鏜、精鏜孔80H9()mm孔的內(nèi)圓。工序III：粗銑、精銑80H9()mm的大端端面。工序IV：鏜80H9()mm大端處的245倒角。工序V：鉆4-13mm的通孔，锪21mm的沉頭螺栓孔。工序VI：鉆2-10mm的錐銷底孔，粗鉸、精鉸2-10mm的錐銷孔。工序VII：銑削尺寸為5mm的縱槽。工序VIII：鉆削通孔20mm，擴、鉸孔25H7()mm,锪沉頭螺栓孔38mm和43mm。工序IX：鉆削M10-H7和M8-H7的螺紋底孔。工序X：銑削尺寸為5mm的橫槽。工序XI：攻螺紋M10-H7和M8-H7。工序XII：終檢。3.3.2 方案二工序I：毛坯鍛造，退火。工序II：粗銑、精銑削80H9()mm孔的大端端面。工序III：粗鏜、精鏜80H9()mm內(nèi)孔，以及倒245的倒角。工序IV：鉆削底版上的4-13mm的通孔，锪4-20mm的沉頭螺栓孔。工序V：鉆削錐銷孔2-10mm底孔，鉸削錐銷孔10mm。工序VI：鉆削21mm的通孔，擴、鉸孔25H7()mm，锪沉頭螺栓孔38mm和43mm。工序VII：銑削尺寸為5mm的縱槽。工序VIII：鉆削M10-H7和M8-H7的螺紋底孔。工序IX：銑削尺寸為5mm的橫槽。工序X：攻螺紋M10-H7和M8-H7。工序XI：終檢。3.3.3 方案一二比較 工藝方案路線一：本路線是先加工孔后加工平面，再以加工后的平面來加工孔。這樣減少了工件因為多次裝夾而帶來的誤差。有利于提高零件的加工尺寸精度，但是在工序中如果因鑄造原因引起的圓柱R55mm的底端不平整，則容易引起80H9()mm的孔在加工過程中引偏。使80H9()mm的內(nèi)孔與R55mm的圓柱的同心度受到影響，造成圓筒的局部強度不夠而引起廢品。工藝路線方案二則是先加工平面再加工孔。本工藝路線可以減小80H9()mm的孔與底座垂直度誤差，以及80H9()mm與R55mm圓柱的同心度，使圓筒的壁厚均勻外，還可以避免工藝路線一所留下的部分缺陷（即：工藝路線一中的工序六加工后再加工下面的工序的話，會由于工序六降低了工件的剛度，使后面的加工不能保證加工質(zhì)量和加工要求）7。由上述分析，工藝路線二優(yōu)于工藝路線一，可以選擇工藝路線二進行加工，在工藝路線二中也存在問題，粗加工和精加工放在一起也不能保證加工質(zhì)量和加工要求。3.3.4 方案三工序I：毛坯鍛造，退火。工序II：粗銑、精銑80H9()mm的大端端面。工序III：粗鏜、精鏜孔80H9()mm孔的內(nèi)圓，鏜80H9()mm大端處245倒角。工序IV：粗銑80H9()mm的小端端面。工序V：鉆削80H9()mm大端的4-13mm的通孔，锪沉頭螺栓孔4-20mm，錐銷孔2-10mm的底孔。工序VI：鉆削通孔21mm，锪沉頭孔24.7mm，锪沉頭孔38mm。工序VII：锪削43mm的沉頭螺栓孔。工序VIII：鉆削M8-H7的螺紋底孔。工序IX：銑削尺寸為5mm的縱向槽。工序X：精鉸孔24.7mm到25H7()mm。工序XI：鉆削M10-H7螺紋底孔。工序XII：銑削尺寸為5mm的橫向槽。工序XIII：攻螺紋M8-H7和M10-H7。工序XIV：終檢。 看上去此工藝路線已經(jīng)沒有什么問題了，也可以用了，但是這條工藝路線也存在缺陷，比如說工序四處的加工其基準的選擇和定位都成問題，因為80H9()mm的小端沒有經(jīng)過加工不能作為基準，而且用芯軸定位的話限制的自由度也不夠，會造成不完全定位或欠定位，會影響加工精度。以及80H9()mm的表面質(zhì)量要求較高可以留較小的余量給最后的珩磨，以保證表面加工質(zhì)量。3.4 機械加工余量、工序尺寸以及毛坯余量的確定 支座體零件的材料是HT200，抗拉強度為195Mpa200Mpa，零件的毛坯質(zhì)量為6.5kg。零件的生產(chǎn)類型是成批或大批生產(chǎn)；參考機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P411表2.1-6毛坯的制造方法及其工藝特點，選擇支座體零件的毛坯制造類型選擇為金屬型鑄造成型。由上述原始資料及加工工藝分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：80H9()mm大端其加工尺寸為140mm140mm的平面。保證高度尺寸100mm。此尺寸是自由尺寸表面粗糙度值Ra=3.2m，需要精加工。根據(jù)機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P468表2.3-36成批大量生產(chǎn)鑄件機械加工余量等級，可得：金屬型鑄造成型的灰鑄鐵加工余量等級可取79級我們?nèi)?級，加工余量MA取F級。則可以得到80H9()mm孔的大端端面其加工尺寸為140mm140mm平面的加工余量，可以查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P467表2.3-35鑄件機械加工余量，可得2.5mm的加工余量。查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P472表2.3-9鑄件尺寸公差可得1.8mm的鑄造尺寸公差。80H9()mm孔的小端端面本來不用加工，但是由上面的加工工序來看在鏜孔80H9()mm的內(nèi)孔時要用到這個小端端面，而且還要考慮拔模斜度所以我們還是要對這個端面進行加工，這里我們就考慮3的拔模斜度就有2.9mm的加工余量。我們?nèi)?mm的加工余量。80H9()mm孔內(nèi)表面，其加工長度為100mm，表面粗糙度值Ra=1.6m.需要精鉸和珩磨。查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P472表2.3-9鑄件尺寸公差可得1.6mm的鑄造尺寸公差。查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P467表2.3-5鑄件機械加工余量，可得2.0mm的加工余量。4個80H9()mm孔大端端面螺栓孔。只需要鉆底孔和锪沉頭孔即可。則加工余量為：鉆削13mm的通孔，雙邊加工余量2Z13mm； 锪沉頭孔20mm，雙邊加工余量2Z7mm。內(nèi)表面21mm、25H7 ()mm、38mm和43mm的加工余量，這些內(nèi)表面中有些需要多次加工才才能完成。加工余量分別為：鉆削21mm的通孔，雙邊加工余量2Z21mm；25H7()mm內(nèi)表面，21mm擴孔到24.7mm，雙邊加工余量2Z13mm；24.7mm鉸孔到24.9mm，雙邊加工余量2Z0.2mm；24.9mm珩磨到25H7()mm，雙邊加工余量2Z0.1mm；38mm的沉頭孔，可以一次性锪成型，則雙邊加工余量2Z13mm；43mm的沉頭孔，也可以一次性加工出來，則雙邊加工余量2Z22mm。尺寸為5mm的橫、縱兩條槽，每一條槽都可以一次性銑削成型，則雙邊加工余量2Z5mm。M10-H7和M8-H72個螺紋孔，機加工車間只需要加工螺紋的底孔，攻螺紋的工作可以放在鉗工室。則M10-H7的底孔加工的直徑為8.5mm，雙邊加工余量2Z8.5mm；M8-H7的底孔加工直徑為6.8mm，雙邊加工余量2Z6.8mm。 內(nèi)孔80H9()mm為9級加工精度，鑄件的毛坯重量約為6.5kg。查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P467表2.3-5鑄件機械加工余量可以得到內(nèi)圓的單邊加工余量為Z2.5mm。查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P472表2.3-9鑄件公差，可得：IT1.8mm。 珩磨加工余量：查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P496表2.3-51珩磨的加工余量，可得：珩磨的單邊加工余量Z0.05mm。 精鏜加工余量：查機械加工工藝手冊李洪主編，P495表2.3-48擴孔、鏜孔、鉸孔的加工余量Z1.5mm2.0mm。查機械加工工藝手冊孟少農(nóng)主編，第2卷P11-45表11.4-2臥式鏜床的加工公差，可得：IT0.02mm0.05mm。這里取0.02mm。 粗鏜加工余量：除珩磨的加工余量和精鏜的加工余量剩下的余量都給粗鏜。查機械加工工藝手冊孟少農(nóng)主編，第2卷P11-45表11.4-2臥式鏜床的加工公差，可得IT0.1mm0.3mm，我們這里取0.1mm（入體方向）。 由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此規(guī)定都有加工公差，所以規(guī)定的加工余量其實只是名義上的加工余量。實際上的加工余量有最大及最小之分。 由于本次設(shè)計規(guī)定的零件為大批大量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工。因此在計算最大、最小加工余量時應(yīng)該按照調(diào)整法加工方式予確定。 80H9()mm孔的加工余量和工序間余量及公差分布：毛坯的名義尺寸：80-2.5275mm；毛坯的最大尺寸：75-0.874.2mm；毛坯的最小尺寸：750.875.8mm；粗鏜后最小尺寸：80-1.5277mm；粗鏜后最大尺寸：77+0.177.1mm；精鏜后最小尺寸：80-0.05279.9mm；精鏜后最大尺寸：79.90.0279.92mm；珩磨后尺寸與零件圖紙尺寸相同，即：80H9()mm。 3.5 確定切削用量及基本工時3.5.1 粗銑80H9()mm孔大端端面(1) 加工條件(a)加工材料：HT200。(b)加工要求：粗銑孔80H9()的大端端面。(c)機床和夾具：X52K立式升降臺銑床專用夾具（類式于長三抓卡盤），用R55mm的外圓柱面為基準。(d)刀具：材料為YG6，D=160mm,L=45mm,d=50mm,Z=16,10，15，12。查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P1067表4.4-2常用銑刀參考幾何角度和表4.4-4鑲齒套式面銑刀?？傻靡陨系膮?shù)。刀具耐用度T10800s。(2)計算切削用量確定80H9大端端面最大加工余量，已知毛坯長度方向的加工余量Z2.50.9mm，考慮3的拔模斜度，則毛坯長度方向的加工余量Z7.1mm。但是實際上此平面還要進行精銑所以不用全部加工，留1.5mm的加工余量給后面的精加工。因此實際大端端面的 加工余量可以按照Z=5.6mm計算?？梢苑謨纱渭庸t每次加工的加工余量Z2.8mm。銑削的寬度為140mm，則可以分兩次加工，80H9孔的小端端面在鑄造時也由留了3的拔模斜度，所以也留了加工余量Z3mm。長度方向的加工按照IT12級計算，則取0.4mm的加工偏差（入體方向）。確定進給量f：查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P580表2.4-73端銑刀（面銑刀）的進給量，由刀具材料為YG6和銑床功率為7.5KW，可?。篺=0.140.24 mmz，這里取0.2mmz計算切削速度：查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P621表2.4-96各種銑削速度及功率的計算公式：v (3-5-1)其中：KKKKKKKKK，查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P612表2.4-94工件材料強度、硬度改變時切削速度、切削力和切削功率修正系數(shù)，可得：K1.0，K1.0，K1.0，K1.05，K1.0，K0.86，K1.0，K0.8，則：KKKKKKKKK1.01.01.01.051.00.861.00.80.7224。則切削速度為v59.64mmin計算主軸轉(zhuǎn)速：n118.65rmin查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P905表3.1-74銑床（立式、臥式、萬能）主軸轉(zhuǎn)速，與118.65rmin相近的轉(zhuǎn)速有118rmin和150rmin，取118rmin，若取150rmin則速度太大。則實際切削速度：v59.31mmin。查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P698表2.5-10銑削機動時間的計算，可得：t (3-5-2)其中當0.6時，l+（13），這里0.4375，則l+（13）82mm，l25mm取4mm。l140mm。f0.216118377.6 mmmin查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P905表3.1-75銑床(立式、臥式、萬能)工作臺進給量，可取375 mmmin。t2.411min。計算機床切削力：查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P624表2.4-97圓周分力的計算公式，可得： (3-5-3)查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版）P612表2.4-94工件材料強度、硬度改變時切削速度、切削力、切削功率修正系數(shù)，可得1.0，則： 2873.2N。3.5.2 粗銑80H9()孔小端端面 銑削機床和銑削刀具都不變、專用夾具。以80H9的大端端面為定位基準。銑削深度即一次銑削的加工余量（深度Z）3.0mm，可以一次性加工完成。查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版）P580表2.4-73端面銑刀（面銑刀）的進給量，由刀具的材料為YG6和銑床的功率為7.5KW，可以得進給量f（0.140.24）mmz，這里取0.15mmz。 查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P521表2.4-96各種銑削速度及功率計算公式，可得：v (3-5-4)其中：KKKKKKKKK，查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P612表2.4-94工件材料強度、硬度改變時切削速度、切削力和切削功率修正系數(shù)和本書的P615表2.4-95其他使用條件改變時切削速度、切削力及切削功率修正系數(shù)，可得： K1.0，K1.0，K1.0，K1.0，K0.4，K0.86，K1.0，K0.8。則 KKKKKKKKK0.2752v22.8 mminn45.36rmin查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P905表3.1-74銑床（立式、臥式、萬能）主軸轉(zhuǎn)速，與45.36rmin相近的轉(zhuǎn)速有37.5rmin和47.5rmin，取47.5rmin，若取37.5rmin，則速度損失太大。則實際切削速度為：v23.7879mmin。計算銑削用時：t，其中：l25mm，l13mm取2mm，f0.151647.5114mmmin。查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P905表3.1-75銑床（立式、臥式、萬能）工作臺進給量，?。篺118mmmin，t1.27min。銑削小端端面的切削力：查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P624表2.4-97圓周分力的計算公式，可得 (3-5-5) 查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版）P612表2.4-94工件材料強度、硬度改變時切削速度、切削力、切削功率修正系數(shù)，可得1.0，則：3883.1N。切削時消耗的功率：查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P621表2.4-96各種銑削切削速度及功率計算公式，可得： (3-5-6)其中：KKKKKK ，查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P612表2.4-94工件材料強度、硬度改變時切削速度、切削力、切削功率修正系數(shù)和表2.4-95其他使用條件改變時切削速度、切削力及切削功率修正系數(shù)，可得K1.0，K1.0，K1.14，K0.79，K1.0，KKKKKKK1.01.01.140.791.00.9006，則機床切削功率為1.39KW。 查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P903表3.14-73銑床（立式、臥式、萬能）參數(shù)，可得X52K銑床的電機總功率為9.125KW，主電機總功率為7.5KW，所以機床的功率足夠可以正常加工。 機床進給機構(gòu)的強度校核：已知主切削力3883.1 N。查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P626表2.4-98各種銑刀水平分力、垂直分力、軸向力與圓周分力的比值，可得：a（0.40.8）dmm，a（0.10.2）mmz，對稱銑刀銑削順銑，水平分力F（0.30.4），F(xiàn)（0.850.95），F(xiàn)（0.50.55）。則?。篎0.30.33883.11436.75N，F(xiàn)0.920.923883.13572.452N，F(xiàn)0.530.533883.12058.043N。 查取機床工作臺的摩擦系數(shù)0.1可得切削刀具在縱向進給方向?qū)M給機構(gòu)的作用力FF+（+ F+）1436.75+0.1（3883.1+3572.452+2058.043）1436.75951.35952388.1095N。3.5.3 粗鏜80H9內(nèi)孔選用T611臥式鏜床核專用夾具。刀具：材料為W18Cr4V，B16mm,H16mm,L200mm,l80mm,d16mm,K60。參考機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P1064表4.3-63鏜刀可以得刀以上數(shù)據(jù)。確定80H9的最大加工余量，已知毛坯厚度方向的加工余量為Z2.5mm0.8mm，考慮3的拔模斜度，則厚度方向上的最大加工余量是Z8.54mm，由于后面要精鏜核珩磨則加工余量不必全部加工，留給后面的精鏜的加工余量Z1.5mm，珩磨的加工余量留Z0.05mm。則加工余量可以按照Z6.94mm，加工時分兩次加工，每次加工的鏜削余量為Z3.5mm。查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P573表2.4-66鏜刀時的進給量及切削速度，可得進給量f0.350.7mmr，切削速度v0.20.4ms。參考機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P884表3.1-42臥式鏜床主軸進給量，取進給量f0.4mmr，切削速度v0.3 ms18mmin，則主軸的轉(zhuǎn)速n 71.4rmin。查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P884表3.1-41臥式鏜床的主軸轉(zhuǎn)速，可得與76.4rmin相近的轉(zhuǎn)速有80 rmin核64rmin，取80rmin，若取64rmin則速度損失太大。實際切削速度:v18.85mmin，計算鏜削加工工時：t，其中：，3mm5mm，則鏜削時間為：t7.432min。3.5.4 精銑80H9大端端面 機床和夾具：X52K立式升降臺銑床專用夾具（類式于長三抓卡盤），以80H9的內(nèi)孔面為基準。刀具：材料為YG6，D=160mm,L=45mm,d=50mm,Z=16,10，15，12。查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P1067表4.4-2常用銑刀參考幾何角度和表4.4-4鑲齒套式面銑刀?？傻靡陨系膮?shù)。刀具耐用度T10800s。銑削深度mm，銑削寬度為：140mm可以分兩次切削。去定進給量f：查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P580表2.4-73端銑刀（面銑刀）的進給量，有刀具的材料為YG6和銑床的功率為7.5KW，可得：進給量分f0.2 0.3mmz，此處取0.15 mmz。查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P588表2.4-81硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）銑削用量可得：v2.47ms148.2mmin。則主軸轉(zhuǎn)速為：n 295rmin。 查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P905表3.14-74銑床（立式、臥式、萬能）主軸轉(zhuǎn)速，與295 rmin相近的轉(zhuǎn)速有235 rmin和300 rmin。取300 rmin，若取235 rmin。則速度損失太大。則實際切削速度為v150.8mmin，實際進給量為：f163000.2960mmmin。查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P905表3.1-75銑床工作臺進給量，可?。篺950mmmin。0.198mmz。 查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P698表2.5-10銑削機動時間的計算，可得：t，其中當0.6時，l+（13），這里0.4375。則l140mm，82mm，2mm5mm，取5mm，則：t0.476min。3.5.5 精鏜80H9內(nèi)孔選用T611臥式鏜床和專用夾具（彈簧心軸），以孔80H9的大端端面為基準。刀具：參考機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P1064表4.3-63鏜刀，可以選擇B=12mm,H=16mm,L=80,d=12mm,45。刀具材料為YG8。確定進給量, 查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P573表2.4-66鏜刀及切削速度，可得：進給量f0.150.25 mmr，切削速度v2.04 ms。參考機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P884表3.1-42臥式鏜床主軸進給量，取進給量f0.19 mmr。切削速度：v2.04 ms122.4 mmin。計算主軸轉(zhuǎn)速：v497rmin。查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P884表3.1-41臥式鏜床主軸轉(zhuǎn)速，可得與497 rmin相近的轉(zhuǎn)速有400 rmin和500 rmin，取500 rmin。若取400 rmin則速度損失太大。則實際切削速度：v=123.2 mmin。查機械加工工藝手冊李洪主編（北京出版社出版），P674表2.5-3車削和鏜削的機動時間計算，可得：t，其中：l100mm，3mm，mm，則鏜削時間為：t1.14min。4 正確選擇切削用量的原則 正確、合理地選擇切削用量，對提高切削效率，保證刀具耐用度，保證加工的經(jīng)濟性，保證加工質(zhì)量，具有重要的作用8。4.1 粗加工時切削用量的選擇原則 粗加工時加工精度與表面粗糙度要求不高,毛坯切削余量較大。因此，選擇粗加工的切削用量時，要盡可能保證較高的單位時間金屬切削量（金屬切除率）及必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本。金屬切除率可以用下式計算：Zw 1000Vfap式中：Zw單位時間內(nèi)的金屬切除量（mm3/s），V切削速度（m/s），f 進給量（mm/r），ap切削深度（mm）。 提高切削速度、增大進給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，在這三個因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進給量，影響最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個盡可能大的切削深度（ap），其次選擇一個較大的進給量度f，最后確定一個合適的切削速度V。 選用較大的ap和f以后，刀具耐用度顯然也會下降，但要比V對刀具耐用度的影響小得多，因此使V、f、ap的乘積盡可能大，從而保證較高的金屬切除率。此外，增大ap可使走刀次數(shù)減少，增大f又有利于斷屑。因此，根據(jù)以上原則選擇粗加工切削用量對提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本是比較有利的9。4.1.1 切削深度的選擇 粗加工時切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和由機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應(yīng)當盡量將粗加工余量一次切除。只有當總加工余量很大，一次不能切完時，應(yīng)考慮分多次走刀。4.1.2 進給量的選擇 粗加工時限制進給量提高的因素主要是切削力。因此，進給量應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強度來確定。選擇進給量時應(yīng)考慮到機床進給機構(gòu)的強度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強度好的情況下，可選用大一些的進給量；在剛性和強度較差的情況下，應(yīng)適當減小進給量10。4.1.3 切削速度的選擇 粗加工時，切削速度主要受刀具耐用度和機床功率的限制。切削深度、進給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時必須考慮到機床的許用功率11。如超過了機床的許用功率，則應(yīng)適當降低切削速度。4.2 精加工時切削用量的選擇原則 精加工時加工精度和表面質(zhì)量要求較粗加工高，加工余量小且均勻。因此，選擇精加工的切削用量時應(yīng)先考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率。4.2.1 切削深度的選擇 精加工時的切削深度應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定。通常希望精加工余量不要留得太大，否則，當背吃刀量較大時，切削力顯著增加，影響加工質(zhì)量。4.2.2 進給量的選擇 精加工時限制進給量提高的主要因素是表面粗糙度。進給量增大時，雖有利于斷屑，但殘留面積高度增大，切削力增大，表面質(zhì)量下降12。4.2.3 切削速度的選擇 切削速度提高時，切削變形減小，切削力有所下降，而且不會產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。一般選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，盡可能提高切削速度。只有當切削速度受到工藝條件限制而不能提高時，才選用低速，以避開積屑瘤產(chǎn)生的范圍13。 由此可見，精加工時選用較小的背吃刀量ap和進給量f，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時滿足生產(chǎn)率的要求。5 夾具設(shè)計 支座體材料為HT200，年產(chǎn)量5萬件。為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。本夾具用于支座體小端面的銑削加工。機床夾具是一種在金屬切削機床上實現(xiàn)裝夾任務(wù)的工藝裝備，是機械加工工藝系統(tǒng)的一個重要組成部分14。5.1 夾具的概述5.1.1 機床夾具的基本組成部分(1)定位元件及定位裝置 它與工件的定位基準相接處，用于確定工件在夾具中的正確位置，從而保證加工時工件相對于刀具和機床加工運動之間的相對正確位置。(2)對刀及引導元件 這些元件的作用是保證工件與刀具之間的正確位置，用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱為對刀元件。用于確定刀具位置并引導刀具進行加工的元件，稱為引導元件。(3)夾緊裝置用于加緊工作，在切削時使使工件在夾具中保持既定位置。(4)聯(lián)接元件用以確定夾具在機床上的位置并于機床相連接。(5)夾具體用以聯(lián)接夾具各元件或裝置，使之成為一個整體，并通過它將夾具安裝在機床上。(6)其他聯(lián)接或裝置除上述元件或裝置以外的元件或裝置。如某些夾具上的分度裝置、防錯裝置、安全保護裝置、為便于拆下工件而設(shè)置的頂出器等。5.1.2 機床夾具的作用(1)保障加工質(zhì)量使用機床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，特別是保證被加工工件加工面與定位面之間以及被加工表面互相之間的位置精度。使用機床夾具后，這種精度主要是靠夾具和機床來保證，不再依賴于工人的技術(shù)水平。(2)提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本使用夾具后可以減少劃線、找正等輔助時間，而且易實現(xiàn)多件、多工位加工。現(xiàn)代機床夾具中廣泛采用氣動、液壓等機動夾緊裝置，可使輔助時間進一步減少。(3)擴大機床工藝范圍在機床上使用可使加工變得方便，并可擴大機床的工藝范圍。例如，在車床或鉆床上使用鏜膜，可以代替鏜床鏜孔。又如，使用靠模夾具，可在車床或銑床上進行仿形加工。(4) 減輕工人勞動強度，保證安全生產(chǎn)。5.1.3 機床夾具的分類按機床夾具的使用范圍，可劃分為5種類型：(1)通用夾具：如車床上常用的三爪自定心卡盤、頂尖，銑床上常用的平口鉗、分度頭、回轉(zhuǎn)工作臺等均屬此類夾具。該類夾具由于具有較大的通用性，故得其名。通用夾具一般以標準化，并有專門的專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機床的標準附件提供給用戶。(2)專用夾具：這類夾具是針對某一工件的某一工序而專門設(shè)計的，因其用途專一而得名。專用夾具廣泛用于批量生產(chǎn)中。(3)可調(diào)整夾具和成組夾具：這類夾具的特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同的零件的加工。用于相似零件成組加工的夾具，通常稱為成組夾具。與成組夾具相比，可調(diào)整夾具的加工對象不很明顯，適用范圍更廣一些。(4)組合夾具：這類家具有一套標準化的元件，根據(jù)零件的加工要求拼裝而成，不同元件的不同組合和聯(lián)接可構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)和用途的夾具。夾具用完以后，元件可以拆卸重復(fù)使用。這類夾具特別適合于新產(chǎn)品試制和小批生產(chǎn)。(5)隨行夾具：這是一種在自動線或柔線制造系統(tǒng)中使用的夾具。工件安裝在隨行夾具上，除完成對工件的定位和夾緊外，還裝載著工件隨輸送裝置送往各機床，并在機床上被定位夾緊。為提高生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用的夾具。根據(jù)我們所需加工的零件，由于其結(jié)構(gòu)較為特殊，一般機床的通用夾具較難以定位及夾緊，因此每道工序都運用專用夾具來加工，加工本零件所需的專用夾具為四個15。5.1.4 夾具設(shè)計的基本要求一臺優(yōu)良的機床必須滿足下列基本要求：(1)保證工件的加工精度保證加工精度的關(guān)鍵，首先在于正確的選定定位基準，定位方法和定位元件，必要時還需要進行定位誤差分析，還要注意夾具中其他零件的結(jié)構(gòu)對加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。(2)提高生產(chǎn)效率專用夾具的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相對應(yīng)，應(yīng)盡量采用各種快速高效的裝夾機構(gòu)，保證操作方便，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。(3)工藝性能好專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、合理，便于操作、裝配、調(diào)整、檢驗、維修等。(4)使用性能好專用夾具的操作應(yīng)簡便，省力，安全可靠。在客觀條件允許且又經(jīng)濟適用的前提下，應(yīng)盡可能采用氣動、液壓等機械化夾具裝置，以減輕操作者的勞動強度。5.1.5 夾具設(shè)計規(guī)范化的意義研究夾具設(shè)計規(guī)范化程序的主要目的在于：(1) 保證設(shè)計質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，夾具設(shè)計質(zhì)量主要表現(xiàn)在：(a)設(shè)計方案與生產(chǎn)綱領(lǐng)的適應(yīng)性；(b)高位設(shè)計與定位副設(shè)置的相容性；(c)夾具設(shè)計技術(shù)經(jīng)濟指標的先進性；(d)精度控制項目的完備性以及各種控制項目公差數(shù)值規(guī)定的合理性；(e)夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的工藝性；(f)家具制造成本低經(jīng)濟型。有了規(guī)范的設(shè)計程序，可以指導設(shè)計人員有步驟、有計劃、有條理的進行工作，提高設(shè)計效率，縮短設(shè)計周期。(2)有利于計算機輔助設(shè)計，有了規(guī)范化的設(shè)計程序，就可以利用計算機進行輔助設(shè)計，實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計，減輕設(shè)計人員的負擔。有利于計算機進行輔助設(shè)計，除了進行精度設(shè)計之外，還可以尋找最佳夾緊狀態(tài)，利用有限對零件的強度、剛度進行設(shè)計計算，實現(xiàn)包括繪圖在內(nèi)的設(shè)計過程的全部計算機控制。(3)有利于初學者盡快掌握夾具設(shè)計的方法。近年來，關(guān)于夾具設(shè)計的理論、研究和實踐經(jīng)驗總結(jié)已日漸完備，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出來的夾具規(guī)范化設(shè)計程序，使初級夾具設(shè)計人員的設(shè)計工作提高到了一個新的科學化水平。5.2 定位元件的選擇 在設(shè)計夾具的過程中要考慮到工件是否正確定位，保證加工精度，縮短安裝時間，提高勞動生產(chǎn)率，擴大機床工藝范圍，實現(xiàn)一機多能，操作方便，可降低對工人的技術(shù)要求，還可減輕工人的勞動強度。夾具包括定位元件裝置，夾緊裝置，對刀導向元件，連接元件以及其他夾緊裝置和夾具體16。 常見的定位元件有支撐釘、支撐板、定位銷、錐面定位銷、V形塊、定位套、錐度心軸等等。5.3 夾緊元件的選擇工件在夾具中定位后一般應(yīng)夾緊，使工件在加工過程中保持以獲得的定位不被破壞。由于工件在加工過程中受切削力，慣性力、夾緊力等的作用，會形成變形或位移，從而影響工件的加工質(zhì)量。所以工件的夾緊也是保證加工精度的一個十分重要的問題。為了獲得良好的加工效果，一定要把工件在加工過程中的位移、變形等控制在加工精度所允許的范圍之內(nèi)。夾緊時間的處理有時會比定位的設(shè)計更為困難，從設(shè)計難度上講，夾緊機構(gòu)往往花費設(shè)計人員較多的心血。5.3.1 夾緊機構(gòu)設(shè)計主要原則(1)夾緊時不能破壞工件在定位元件上所獲得的位置。(2)夾緊力應(yīng)保證工件位置在整個加工過程中不變或不產(chǎn)生不允許的振動。(3)使工件不產(chǎn)生過大的變形表面損傷。(4)夾緊機構(gòu)必須可靠。夾緊機構(gòu)各元件要有足夠的剛度和強度，手動夾緊機構(gòu)必須保證自鎖，機動夾緊機構(gòu)應(yīng)有聯(lián)鎖保護裝置，夾緊行程必須足夠。(5)夾緊機構(gòu)必須安全、省力、方便、符合工人操作習慣。(6)夾緊機構(gòu)的復(fù)雜程度、自動化程度必須與生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠的條件相適應(yīng)。夾緊元件是用以夾緊工件的，用于固定工件以獲得的正確的元件，本設(shè)計所選用的主要定位元件是心軸、V型塊、對刀塊，它的優(yōu)點是：在夾緊過程中能保持撥叉安裝定位時獲得正確位置；操作方便、省力、安全；結(jié)構(gòu)簡單，是標準化元件。5.3.2 切削力及夾緊力的計算 本道工序主要的切削力是銑削過程中帶來的橫向的進給力。YG6鑲齒套式面銑刀參數(shù)：；ap =3mm；fz= 0.15mm/s；ae=110mm；d0=160mm；KFc=(HB/198)0.55；3883.1N。夾具夾緊力至少為3883.1N。由于支座體零件屬大批量生產(chǎn)類型，為了提高加工效率，縮短輔助時間，采用液壓缸提供夾緊力，通過動V型塊施加夾緊力，裝卸工件方便、迅速。通過查閱相關(guān)資料選擇YG系列液壓缸。6 組合機床設(shè)計組合機床是根據(jù)工件加工需要，以大量系列化、標準化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對一種或數(shù)種工件按預(yù)先確定的工序進行加工的高效專用機床。組合機床能對工件進行多刀、多軸、多面、多工位同時加工。組合機床可分為具有固定夾具的單工位組合機床、具有移動夾具的多工位組合機床和轉(zhuǎn)塔式組合機床三類17。6.1 組合機床總體設(shè)計-“三圖一卡”繪制組合機床“三圖一卡”，就是針對具體，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進行組合機床總體方案圖樣文件設(shè)計。其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸總圖和編制生產(chǎn)率計算卡等18。6.1.1 被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容 被加工零件工序圖是根據(jù)制訂的工藝方案，表示所設(shè)計的組合機床（或自動線）上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計研究合同外，它是組合機床設(shè)計的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗機床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件工序圖基礎(chǔ)上，突出本機床或自動線的加工內(nèi)容，并作必要的說明而繪制的。其主要內(nèi)容包括：(1)被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機床設(shè)計有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。本工序加工部位用粗實線表示,其余部位用細實線表示。當需要設(shè)置中間導向時，則應(yīng)把設(shè)置中間導向臨近的工件內(nèi)部肋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀和尺寸表示清楚，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。(2)本工序所選用的定位基準、夾壓部位及夾緊方向。以便據(jù)此進行夾具的支撐、定位、夾緊和導向等機構(gòu)設(shè)計。(3)本工序所選用加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術(shù)要求以及對上道工序的技術(shù)要求。本工序加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基地直接發(fā)生關(guān)系。當本工序定位基準與設(shè)計基準不符時，必須對加工部位的位置精度進行分析和換算，并把不對稱公差換算為對稱公差。對工件毛坯應(yīng)有要求，對孔的加工余量要認真分析。當本工序有特殊要求時必須注明。(4)注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度以及加工部位的余量。6.1.2 加工示意圖(1)加工示意圖的作用和內(nèi)容加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的，是表達工藝方案具體內(nèi)容的機床工藝方案圖；是設(shè)計刀具，輔具，夾具，多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動力件，繪制機床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)是對機床總體布局和性能的原始要求,也是調(diào)整機床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。加工示意圖應(yīng)表達和標注的內(nèi)容有：機床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程，工件、夾具、刀具及多軸箱之間的相對位置及其聯(lián)系尺寸，主軸結(jié)構(gòu)類型、尺寸及外伸長度19。(2)繪制加工示意圖的注意事項加工示意圖應(yīng)繪制成展開圖，按比例用細實線畫出工件外形、加工部位，加工表面畫粗實線，必須使工件和加工方位與機床布局相吻合。為簡化設(shè)計，同一多軸箱上結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的主軸(即指加工表面，所用刀具及導向，主軸及接桿等規(guī)格尺寸，精度完全相同時，只畫一根，但必須在主軸上標注與工件孔號相對應(yīng)的軸號)。一般主軸的布置不受真實距離的限制，當主細彼此間很近或需設(shè)置結(jié)構(gòu)尺寸較大的導向裝置時，必須以實際中心距嚴格按比例畫，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導向裝置等是否相互干涉。(3)選擇刀具、導向裝置及切削用量、轉(zhuǎn)矩、進給力、功率和有關(guān)聯(lián)系尺寸的計算。(a)刀具的選擇選擇刀具應(yīng)考慮工件材質(zhì)、加工精度、表面粗糙度、排屑及生產(chǎn)率等要求。只要條件允許，應(yīng)盡量選用標準刀具。本工序是粗銑，選用硬質(zhì)合金銑刀配合通用銑刀桿。刀具尺寸應(yīng)滿足加工要求。(b)導向結(jié)構(gòu)的選擇導向裝置的作用：保證刀具相對工作的正確位置，保證刀具間正確的位置，提高刀具系統(tǒng)的支撐剛性。本工序的切削速度最大不過V =50m/min。(c)確定切削轉(zhuǎn)矩、軸向力和切削功率確定切削轉(zhuǎn)矩、軸向力和切削功率是為了分別確定主軸及其他傳動件尺寸、選擇滑臺、主電動機提供依據(jù)。銑削轉(zhuǎn)矩、軸向力和切削功率根據(jù)機械加工工藝手冊第二版第1卷（王先逵主編 機械工業(yè)出版社）P1-61 表1.6-10可得：粗銑周向力為3883.1N 功率為1.476kW,銑削轉(zhuǎn)矩為310Nmm。(d)確定主軸類型及相關(guān)尺寸主軸類型主要依據(jù)工藝方法和刀桿與主軸的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)進行確定。主軸軸頸及軸端尺寸主要取決于進給力和主軸、刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。主軸軸頸尺寸規(guī)格應(yīng)根據(jù)切削轉(zhuǎn)矩T來確定。強度條件下45鋼質(zhì)主軸的直徑為=13mm剛度條件下45鋼質(zhì)主軸的直徑為=9mm因此粗銑時主軸直徑至少為13mm。查組合機床設(shè)計簡明手冊表5-16可確定使用的銑削頭為1TX25型頂置式齒輪傳動銑削頭。該銑削頭縱向總尺寸為750mm。(e)銑刀刀桿尺寸的確定銑刀刀桿直徑至少為65mm，但不能過大，否則強度不夠。銑刀刀桿伸出長度至少為53mm，但也不能過長否則影響加工精度。這里銑刀刀桿直徑取48mm，銑刀刀桿伸出長度取100mm。(f)確定聯(lián)系尺寸其中最重要的聯(lián)系尺寸是工件端面到軸箱端面之間的距離，它等于刀具懸伸長度、主軸外伸長度之和，再減去加工端面的厚度。為了使機床結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)盡量使工件端面至軸箱距離最小。因此首先從所有刀具中找出影響聯(lián)系尺寸的關(guān)鍵刀具，使其接桿最短，以獲得加工終了時軸箱前端面到工件端面之間所需的最小距離，并據(jù)此確定全部刀具、接桿(或卡頭)、導向托架及工件之間的聯(lián)系尺寸。主軸端部須標注外徑和孔徑(Dd)、外伸長度L；刀具結(jié)構(gòu)尺寸須標注直徑和長度；導向結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)標注直徑、長度、配合；工件至夾具之間的尺寸須標注工件離導套端面的距離；還須標注托架與夾具之間的尺寸。本設(shè)計中工件端面到銑削頭端面之間的距離定為125mm。(g)標注切削用量粗銑小端面 n=45.36 r/min =23.7879m/min =0.15mm/r(h)動力部件工作循環(huán)及行程的確定動力部件的工作循環(huán)是指加工時，動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置，又返回到原位的動作過程。一般包括快速引進、工作進給和快速退回等動作。有時還有中間停止，多次往復(fù)進紿，跳躍進給，擋鐵停留等特殊要求。工作進給長度，應(yīng)等于加工部位長度與刀具切入長度和切出長度之和。即3+5+5=13mm?？焖龠M給是指動力部件把刀具送到工作進給位置，其長度按具體情況確定。工件離銑削頭端面最大距離為：125mm，快速進給長度定為100mm?？焖偻嘶亻L度等于快速進給和工作進給長度之和?？焱碎L度L=113mm。動力部件的總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需的行程外，還要考慮因刀具磨損或補償制造、安裝誤差，動力部件能夠向前調(diào)節(jié)的距離(即前備量)和刀具裝卸以及刀桿同刀具一起從主軸孔中取出時，動力部件需后退的距離(即后備量)。因此，動力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。前備量取20mm；后備量取110mm；總行程為143mm。6.1.3 機床聯(lián)系尺寸總圖(1) 機床聯(lián)系尺寸總圖的作用與內(nèi)容(a)機床聯(lián)系尺寸總圖的作用機床聯(lián)系尺寸總圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的，是用來表示機床的配置型式、主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相互聯(lián)系、運動關(guān)系和操作方位的總體布局圖，用以檢驗各部件相對位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適；它為多軸箱、夾具等專用部件設(shè)計提供主要依據(jù)；它可以看成是機床總體外觀簡圖，由其輪廓尺寸，占地面積、操作方式等可以檢驗是否適應(yīng)用戶現(xiàn)場使用環(huán)境。(b)機床聯(lián)系尺寸總圖的內(nèi)容表明機床的配置型式和總布局。以適當數(shù)量的視圖(般至少兩個視圖，主視圖應(yīng)選擇機床實際加工狀態(tài))，用同一比例畫出各主要部件的外廓形狀和相對位置。表明機床基本型式(臥式、立式或復(fù)合式、單面或多面加上、單工位或多工位)及操作者位置等。完整齊全地反各部件間的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運動部件的運動極限位置及各滑臺工作循環(huán)總的工作行程和前后行程備量尺寸。標注主要通用部件的規(guī)格代號和電動機的型號、功率及轉(zhuǎn)速，并標出機床分組編號及組件名稱，全部組件應(yīng)包括機床全部通用及專用零部件，不得遺漏20。(2)繪制機床聯(lián)系尺寸總圖之前應(yīng)確定的主要內(nèi)容(a)選擇動力部件動力部件的選擇主要是確定動力箱（或各種工藝切削頭）和動力滑臺。下圖中是根據(jù)已定的工藝方案和機床配置型式并結(jié)合使用及修理等因素，確定機床為臥式單面單工位液壓傳動組和機床，液壓滑臺實現(xiàn)工作進給運動，選用配套的動力箱驅(qū)動多軸箱銑面主軸。動力滑臺的選擇，銑削小端面，考慮到立式加工，因此選用1HY25M型液壓滑臺，以及相配套的1CL25M型立柱，1CD251M型立座側(cè)底座。動力箱的選擇，在不需要精確計算主軸箱功率可按下列簡化公式進行估算：式中，消耗于主軸的切削功率的總和，單位為kw ,主軸箱的傳動效率，工黑色金屬時取0.80.9，加工有色金屬時取0.70.8。粗銑小端面切削功率：=1.39kw，總功率：P=1.39/0.8=1.74kw。因此1TX25型置頂式齒輪傳動銑削頭滿足要求。(b)確定機床裝料高度H裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離。在確定機床裝料高度時,首先要考慮工人操作的方便性；對于流水線要考慮車間運送工件