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機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零件圖號(hào)
產(chǎn)品名稱
零件名稱
后搖臂座
共
8
頁(yè)
第
7
頁(yè)
車(chē)間
工序號(hào)
工序名稱
材 料 牌 號(hào)
09
鉆
QT450-10
毛 坯 種 類(lèi)
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每 臺(tái) 件 數(shù)
鑄件
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
搖臂鉆床
Z3025
夾具編號(hào)
夾具名稱
切削液
工位器具編號(hào)
工位器具名稱
工序工時(shí) (分)
準(zhǔn)終
單件
工步號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進(jìn)給量
切削深度
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)
r/min
m/min
mm/r
mm
機(jī)動(dòng)
輔助
1
鉆Φ12.5孔
麻花鉆 圓柱塞規(guī)
500
19.7
0.25
6.25
1
0.474
2
鉆2-M6螺紋底孔Φ5.1
麻花鉆 圓柱塞規(guī)
500
8.1
0.25
2.55
2
0.201
3
攻2-M6螺紋
絲錐 圓柱塞規(guī)
400
7.5
0.45
0.45
2
0.117
設(shè) 計(jì)（日 期）
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采用遺傳算法優(yōu)化加工夾具定位和加緊位置
Necmettin Kaya*
Department of Mechanical Engineering, Uludag University, Go¨ru¨kle, Bursa 16059, Turkey Received 8 July 2004; accepted 26 May 2005
Available online 6 September 2005
摘 要
工件變形的問(wèn)題可能導(dǎo)致機(jī)械加工中的空間問(wèn)題。支撐和定位器是用于減少工件彈性變形引起的誤差。支撐、定位器的優(yōu)化和夾具定位是最大限度的減少幾何在工件加工中的誤差的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。本文應(yīng)用夾具布局優(yōu)化遺傳算法（GAs）來(lái)處理夾具布局優(yōu)化問(wèn)題。遺傳算法的方法是基于一種通過(guò)整合有限的運(yùn)行于批處理模式的每一代的目標(biāo)函數(shù)值的元素代碼的方法，用于來(lái)優(yōu)化夾具布局。給出的個(gè)案研究說(shuō)明已開(kāi)發(fā)的方法的應(yīng)用。采用染色體文庫(kù)方法減少整體解決問(wèn)題的時(shí)間。已開(kāi)發(fā)的遺傳算法保持跟蹤先前的分析設(shè)計(jì)，因此先前的分析功能評(píng)價(jià)的數(shù)量降低大約93%。結(jié)果表明，該方法的夾具布局優(yōu)化問(wèn)題是多模式的問(wèn)題。優(yōu)化設(shè)計(jì)之間沒(méi)有任何明顯的相似之處，雖然它們提供非常相似的表現(xiàn)。
關(guān)鍵詞：夾具設(shè)計(jì)；遺傳算法；優(yōu)化
1. 引言
夾具用來(lái)定位和束縛機(jī)械操作中的工件，減少由于對(duì)確保機(jī)械操作準(zhǔn)確性的夾緊方案和切削力造成的工件和夾具的變形。傳統(tǒng)上，加工夾具是通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)法來(lái)設(shè)計(jì)和制造的，這是一個(gè)既造價(jià)高又耗時(shí)的制造過(guò)程。為確保工件按規(guī)定尺寸和公差來(lái)制造，工件必須給予適當(dāng)?shù)亩ㄎ缓蛫A緊以確保有必要開(kāi)發(fā)工具來(lái)消除高造價(jià)和耗時(shí)的反復(fù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。適當(dāng)?shù)墓ぜㄎ缓蛫A具設(shè)計(jì)對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的精密度、準(zhǔn)確度和機(jī)制件的完飾是至關(guān)重要的。
從理論上說(shuō)，3-2-1定位原則對(duì)于定位所有的棱柱形零件是很令人滿意的。該方法具有最大的剛性與最少量的夾具元件。從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看定位零件意味著限制了自由移動(dòng)物體的六自由度（三個(gè)平動(dòng)自由度和三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度）。在零件下部設(shè)置三個(gè)支撐來(lái)建立工件在垂直軸方向的定位。在兩個(gè)外圍邊緣放置定位器旨在建立工件在水平x軸和y軸的定位。正確定位夾具的工件對(duì)于制造過(guò)程的全面準(zhǔn)確性和重復(fù)性是至關(guān)重要的。定位器應(yīng)該盡可能的遠(yuǎn)距離的分開(kāi)放置并且應(yīng)該放在任何可能的加工面上。放置的支撐器通常用來(lái)包圍工件的重力中心并且盡可能的將其分開(kāi)放置以維持其穩(wěn)定性。夾具夾子的首要任務(wù)是固定夾具以抵抗定位器和支撐器。不應(yīng)該要求夾子反抗加工操作中的切削力。
對(duì)于給定數(shù)量的夾具元件，加工夾具合成的問(wèn)題是尋找?jiàn)A具優(yōu)化布局或工件周?chē)鷬A具元件的位置。本篇文章提出一種優(yōu)化夾具布局遺傳算法。優(yōu)化目標(biāo)是研究一個(gè)二維夾具布局使工件不同位置上最大的彈性變形最小化。ANSYS程序以用于計(jì)算工件變形情況下夾緊力和切削力。本文給出兩個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明給出的方法。
2. 回顧相關(guān)工程結(jié)構(gòu)
最近幾年夾具設(shè)計(jì)問(wèn)題受到越來(lái)越多的重視。然而，很少有注意力集中于優(yōu)化夾具布局設(shè)計(jì)。Menassa和Devries用FEA計(jì)算變形量使設(shè)計(jì)準(zhǔn)則要求的位點(diǎn)的工件變形最小化。設(shè)計(jì)問(wèn)題是確定支撐器位置。Meyer和Liou提出一個(gè)方法就是使用線性編程技術(shù)合成動(dòng)態(tài)編程條件中的夾具。給出了使夾緊力和定位力最小化的解決方案。Li和Melkote用非線性規(guī)劃方法解決布局優(yōu)化問(wèn)題。這個(gè)方法使工件位置誤差最小化歸于工件的局部彈性變形。Roy和Liao開(kāi)發(fā)出一種啟發(fā)式方法來(lái)計(jì)劃最好的支撐和夾緊位置。Tao等人提出一個(gè)幾何推理的方法來(lái)確定最優(yōu)夾緊點(diǎn)和任意形狀工件的夾緊順序。Liao和Hu提出一種夾具結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)這個(gè)系統(tǒng)基于動(dòng)態(tài)模型分析受限于時(shí)變加工負(fù)載的夾具—工件系統(tǒng)。本文也調(diào)查了夾緊位置的影響。Li和Melkote提出夾具布局和夾緊力最優(yōu)合成方法幫我們解釋加工過(guò)程中的工件動(dòng)力學(xué)。本文提出一個(gè)夾具布局和夾緊力優(yōu)化結(jié)合的程序。他們用接觸彈性建模方法解釋工件剛體動(dòng)力學(xué)在加工期間的影響。Amaral等人用ANSYS驗(yàn)證夾具設(shè)計(jì)的完整性。他們用3-2-1方法。ANSYS提出優(yōu)化分析。Tan等人通過(guò)力鎖合、優(yōu)化與有限建模方法描述了建模、優(yōu)化夾具的分析與驗(yàn)證。
以上大部分的研究使用線性和非線性編程方式這通常不會(huì)給出全局最優(yōu)解決方案。所有的夾具布局優(yōu)化程序開(kāi)始于一個(gè)初始可行布局。這些方法給出的解決方案在很大程度上取決于初始夾具布局。他們沒(méi)有考慮到工件夾具布局優(yōu)化對(duì)整體的變形。
GAs已被證明在解決工程中優(yōu)化問(wèn)題是有用的。夾具設(shè)計(jì)具有巨大的解決空間并需要搜索工具找到最好的設(shè)計(jì)。一些研究人員曾使用GAs解決夾具設(shè)計(jì)及夾具布局問(wèn)題。Kumar等人用GAs和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)夾具。Marcelin已經(jīng)將GAs用于支撐位置的優(yōu)化。Vallapuzha等人提出基于優(yōu)化方法的GA，它采用空間坐標(biāo)來(lái)表示夾具元件的位置。夾具布局優(yōu)化程序設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)是使用MATLAB和遺傳算法工具箱。HYPERMESH和MSC / NASTRAN用于FE模型。Vallapuzha等人提出一些結(jié)果關(guān)于一個(gè)廣泛調(diào)查不同優(yōu)化方法的相對(duì)有效性。他們的研究表明連續(xù)遺傳算法提出了最優(yōu)質(zhì)的解決方案。Li和Shiu使用遺傳算法確定了夾具設(shè)計(jì)最優(yōu)配置的金屬片。MSC/NASTRAN已經(jīng)用于適應(yīng)度值評(píng)價(jià)。Liao提出自動(dòng)選擇最佳夾子和夾鉗的數(shù)目以及它們?cè)诮饘倨系膴A具中的最優(yōu)位置。Krishnakumar和Melkote開(kāi)發(fā)了一種夾具布局優(yōu)化技術(shù)，它是利用遺傳算法找到了夾具布局，由于整個(gè)刀具路徑中的夾緊力和加工力使加工表面變形量最小化。通過(guò)節(jié)點(diǎn)編號(hào)使定位器和夾具位置特殊化。一個(gè)內(nèi)置的有限元求解器研制成功。
一些研究沒(méi)考慮到整個(gè)刀具路徑的優(yōu)化布局以及磨屑清除。一些研究采用節(jié)點(diǎn)編號(hào)作為設(shè)計(jì)參數(shù)。
在本研究中，開(kāi)發(fā)GA工具用于尋找在二維工件中的最優(yōu)定位器和夾緊位置。使用參考邊緣的距離作為設(shè)計(jì)參數(shù)而不是用FEA節(jié)點(diǎn)編號(hào)。真正編碼遺傳算法的染色體的健康指數(shù)是從FEA結(jié)果中獲得的。ANSSYS用于FEA計(jì)算。用染色體文庫(kù)的方法是為了減少解決問(wèn)題的時(shí)間。用兩個(gè)問(wèn)題測(cè)試已開(kāi)發(fā)的遺傳算法工具。給出的兩個(gè)實(shí)例說(shuō)明了這個(gè)開(kāi)發(fā)的方法。本論文的主要貢獻(xiàn)可以概括為以下幾個(gè)方面：
(1)開(kāi)發(fā)了遺傳算法編碼結(jié)合商業(yè)有限元素求解；
(2)遺傳算法采用染色體文庫(kù)以降低計(jì)算時(shí)間；
(3)使用真正的設(shè)計(jì)參數(shù)，而不是有限元節(jié)點(diǎn)數(shù)字；
(4)當(dāng)工具在工件中移動(dòng)時(shí)考慮磨屑清除工具。
3. 遺傳算法概念
遺傳算法最初由John Holland開(kāi)發(fā)。Goldberg出版了一本書(shū)，解釋了這個(gè)理論和遺傳算法應(yīng)用實(shí)例的詳細(xì)說(shuō)明。遺傳算法是一種隨機(jī)搜索方法，它模擬一些自然演化的機(jī)制。該算法用于種群設(shè)計(jì)。種群從一代到另一代演化，通過(guò)自然選擇逐漸提高了適應(yīng)環(huán)境的能力，更健康的個(gè)體有更好的機(jī)會(huì)，將他們的特征傳給后代。
該算法中，要基于為每個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算適合性，所以人工選擇取代自然環(huán)境選擇。適應(yīng)度值這個(gè)詞用來(lái)指明染色體生存幾率，它在本質(zhì)上是該優(yōu)化問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù)。生物定義的特征染色體用代表設(shè)計(jì)變量的字符串中的數(shù)值代替。
被公認(rèn)的遺傳算法與傳統(tǒng)的梯度基礎(chǔ)優(yōu)化技術(shù)的不同主要有如下四種方式：
(1)遺傳算法和問(wèn)題中的一種編碼的設(shè)計(jì)變量和參數(shù)一起工作而不是實(shí)際參數(shù)本身。
(2)遺傳算法使用種群—類(lèi)型研究。評(píng)價(jià)在每個(gè)重復(fù)中的許多不同的設(shè)計(jì)要點(diǎn)而不是一個(gè)點(diǎn)順序移動(dòng)到下一個(gè)。
(3)遺傳算法僅僅需要一個(gè)適當(dāng)?shù)幕蚰繕?biāo)函數(shù)值。沒(méi)有衍生品或梯度是必要的。
(4)遺傳算法以用概率轉(zhuǎn)換規(guī)則來(lái)發(fā)現(xiàn)新設(shè)計(jì)為探索點(diǎn)而不是利用基于梯度信息的確定性規(guī)則來(lái)找到這些新觀點(diǎn)。
4. 方法
4.1 夾具定位原則
加工過(guò)程中，用夾具來(lái)保持工件處于一個(gè)穩(wěn)定的操作位置。對(duì)于夾具最重要的標(biāo)準(zhǔn)是工件位置精確度和工件變形。一個(gè)良好的夾具設(shè)計(jì)使工件幾何和加工精度誤差最小化。另一個(gè)夾具設(shè)計(jì)的要求是夾具必須限制工件的變形?？紤]切削力以及夾緊力是很重要的。沒(méi)有足夠的夾具支撐，加工操作就不符合設(shè)計(jì)公差。有限元分析在解決這其中的一些問(wèn)題時(shí)是一種很有力的工具。
棱柱形零件常見(jiàn)的定位方法是3-2-1方法。該方法具有最大剛體度以及最小夾具元件數(shù)。在三維中一個(gè)工件可能會(huì)通過(guò)六自由度定位方法快速定位為了限制工件的九個(gè)自由度。其他的三個(gè)自由度通過(guò)夾具元件消除了。基于3-2-1定位原理的二位工件布局的例子如圖4。
圖4 3-2-1對(duì)二維棱柱工件定位布局
定位面得數(shù)量不得超過(guò)兩個(gè)避免冗余的位置?；?-2-1的夾具設(shè)計(jì)原則有兩種精確的定位平面包含于兩個(gè)或一個(gè)定位器。因此，在兩邊有最大的夾緊力抵抗每個(gè)定位平面。夾緊力總是指向定位器為了推動(dòng)工件接觸到所有的定位器。定位點(diǎn)對(duì)面應(yīng)定位夾緊點(diǎn)防止工件由于夾緊力而扭曲。因?yàn)榧庸ちρ刂庸っ?，所以有必要確保定位器的反應(yīng)力在所有時(shí)間內(nèi)是正的。任何負(fù)面的反應(yīng)力表示工件從夾具元件中脫離。換句話說(shuō)，當(dāng)反應(yīng)力是負(fù)的時(shí)候，工件和夾具元件之間接觸或分離的損失可能發(fā)生。定位器內(nèi)正的反應(yīng)力確保工件從切削開(kāi)始到結(jié)束都能接觸到所有的定位器。夾緊力應(yīng)該充分束縛和定位工件且不導(dǎo)致工件的變形或損壞。本文不考慮夾緊力的優(yōu)化。
4.2 基于夾具布局優(yōu)化方法的遺傳算法
在實(shí)際設(shè)計(jì)問(wèn)題中，設(shè)計(jì)參數(shù)的數(shù)量可能很大并且它們對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響會(huì)是非常復(fù)雜的。目標(biāo)函數(shù)曲線必須是光滑的并且需要一個(gè)程序計(jì)算梯度。遺傳算法在理念上遠(yuǎn)不同于其他的探究方法，它們包括傳統(tǒng)的優(yōu)化方法和其他隨機(jī)方法。通過(guò)運(yùn)用遺傳算法來(lái)對(duì)夾具優(yōu)化布局，可以獲得一個(gè)或一組最優(yōu)的解決方案。
本項(xiàng)研究中，最優(yōu)定位器和夾具定位使用遺傳算法確定。它們是理想的適合夾具布局優(yōu)化問(wèn)題的方法因?yàn)闆](méi)有直接分析的關(guān)系存在于加工誤差和夾具布局中。因?yàn)檫z傳算法僅僅為一個(gè)特別的夾具布局處理設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)函數(shù)值，所以不需要梯度或輔助信息。
建議方案流程圖如圖5。
使用開(kāi)發(fā)的命名為GenFix的Delphi語(yǔ)言軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)夾具布局優(yōu)化。位移量用ANSYS軟件計(jì)算。通過(guò)WinExec功能在GenFix中運(yùn)行ANSYS很簡(jiǎn)單。GenFix和ANSYS之間相互作用通過(guò)四部實(shí)現(xiàn)：
(1)定位器和夾具位置從二進(jìn)制代碼字符串中提取作為真正的參數(shù)。
(2)這些參數(shù)和ANSYS輸入批處理文件（建模、解決方案和后置處理）用WinExec功能傳給ANSYS。
(3)解決后將位移值寫(xiě)成一個(gè)文本文件。
(4)GenFix讀這個(gè)文件并為當(dāng)前定位器和夾緊位置計(jì)算適應(yīng)度值。
為了減少計(jì)算量，染色體與適應(yīng)度值儲(chǔ)存在一個(gè)文庫(kù)里以備進(jìn)一步評(píng)估。GenFix首先檢查是否當(dāng)前的染色體的適應(yīng)度值已經(jīng)在之前被計(jì)算過(guò)。如果沒(méi)有，定位器位置被送到ANSYS，否則從文庫(kù)中取走適應(yīng)度值。在初始種群產(chǎn)生過(guò)程中，檢查每一個(gè)染色體可行與否。如果違反了這個(gè)原則，它就會(huì)出局然后新的染色體就產(chǎn)生了。這個(gè)程序創(chuàng)造了可行的初始種群。這保證了初始種群的每個(gè)染色體在夾緊力和切削力作用下工件的穩(wěn)定性。用兩個(gè)測(cè)試用例來(lái)驗(yàn)證提到的遺傳算法計(jì)劃。第一個(gè)實(shí)例是使用Himmelblau功能。在第二個(gè)測(cè)試用例中，遺傳算法計(jì)劃用來(lái)優(yōu)化均布載荷作用下梁的支撐位置。
圖5 設(shè)計(jì)方法的流程與ANSYS相配合流程
5. 夾具布局優(yōu)化的個(gè)案研究
該夾具布局優(yōu)化問(wèn)題的定義是：找到定位器和夾子的位置以使在特定區(qū)工件變形降到最小程度。那么多的定位器和夾子并不是設(shè)計(jì)參數(shù)因?yàn)樗鼈冊(cè)?-2-1方案中是已知的和固定的。因此，設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇如同定位器和夾子的位置。本研究中不考慮摩擦力。兩個(gè)實(shí)例研究來(lái)說(shuō)明以提出的方法。
6. 結(jié)論
本文提出了一個(gè)夾具布局優(yōu)化的評(píng)價(jià)優(yōu)化技術(shù)。ANSYS用于FE計(jì)算適應(yīng)度值?？梢钥吹剑z傳算法和FE方法的結(jié)合對(duì)當(dāng)今此類(lèi)問(wèn)題似乎是一種強(qiáng)大的方法。遺傳算法特別適合應(yīng)用于解決那些在目標(biāo)函數(shù)和設(shè)計(jì)變量之間不存在一個(gè)定義明確的數(shù)學(xué)關(guān)系的問(wèn)題。結(jié)果證明遺傳算法在夾具布局優(yōu)化問(wèn)題方面的成功應(yīng)用。本項(xiàng)研究中，遺傳算法在夾具布局優(yōu)化應(yīng)用中的主要困難是較高的計(jì)算成本。種群中每個(gè)染色體需要工件的重嚙合。但是，染色體庫(kù)的使用，F(xiàn)E評(píng)價(jià)的數(shù)量從6000下降到415。這就導(dǎo)致了巨大的增益計(jì)算效益。其他減少處理時(shí)間的方法是在局域網(wǎng)內(nèi)使用分布式計(jì)算。
該方法結(jié)果表明，夾具布局優(yōu)化問(wèn)題是多模態(tài)問(wèn)題。優(yōu)化設(shè)計(jì)之間沒(méi)有任何明顯的相似之處盡管他們提供非常相似的表現(xiàn)。結(jié)果表明夾具布局問(wèn)題是多模態(tài)問(wèn)題然而用于夾具設(shè)計(jì)的啟發(fā)式規(guī)則應(yīng)該用于遺傳算法來(lái)選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)。
機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零件圖號(hào)
產(chǎn)品名稱
零件名稱
后搖臂座
共
頁(yè)
第
頁(yè)
材 料 牌 號(hào)
QT450-10
毛 坯 種 類(lèi)
鑄 件
毛坯外形尺寸
每毛坯件數(shù)
每 臺(tái) 件 數(shù)
備 注
工
序
號(hào)
工 名
序 稱
工 序 內(nèi) 容
車(chē)
間
工
段
設(shè) 備
工 藝 裝 備
工 時(shí)
準(zhǔn)終
單件
01
備料
鑄造
02
熱
正火處理
03
銑
粗銑Φ20后端面；粗銑Φ22后端面
X52K
端面銑刀 游標(biāo)卡尺
04
銑
粗銑、半精銑Φ20前端面；粗銑、半精銑、精銑Φ22前端面
X52K
端面銑刀 游標(biāo)卡尺
05
銑
半精銑Φ20后端面；半精銑、精銑Φ22前端面
X52K
端面銑刀 游標(biāo)卡尺
06
鉆
鉆Φ12孔；鉆、擴(kuò)、鉸Φ20孔；倒C1角
Z3025
麻花鉆 擴(kuò)孔鉆 鉸刀 圓柱塞規(guī)
07
銑
銑Φ20底面
X52K
端面銑刀 游標(biāo)卡尺
08
銑
銑Φ20頂面；銑M6端面
X52K
端面銑刀 游標(biāo)卡尺
09
鉆
鉆Φ12.5孔；鉆、攻2-M6螺紋孔
Z3025
麻花鉆 絲錐 圓柱塞規(guī)
10
鉆
鉆Φ4孔
Z525
麻花鉆 圓柱塞規(guī)
11
鉗工
鉗工去毛刺
12
終檢
檢驗(yàn)至圖紙要求
13
入庫(kù)
包裝、入庫(kù)
設(shè) 計(jì)（日 期）
校 對(duì)（日期）
審 核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì) 簽（日期）
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《機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)》
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
（ 201 級(jí)）
論文題目：
系 名：
專(zhuān)業(yè)班級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
完成日期：
摘 要
本次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差配合與測(cè)量等多方面的知識(shí)。
后搖臂座的加工工藝規(guī)程和鉆后搖臂座Φ4孔的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)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(jì)中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：切削用量；夾緊；定位；誤差
Abstract
The design involves the mechanical manufacturing process and machine tool fixture design, metal cutting machine tools, tolerance and measurement, and other aspects of knowledge.
The processing procedure of the rear rocker seat and the three parts of the process design, the process design and the special fixture design of the 4 hole of the rocker seat of the rear rocker seat. In the process of design should first understand the analysis of parts, parts of the process to design a blank structure, and choose the good components the processing datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each labor step process size calculation, is the key to decide the craft equipment and the cutting process of the various design parameters; then a special fixture, the fixture selection for the various components of the design, such as connecting parts positioning elements and clamping elements, guide element, fixture and machine tool and other components; positioning error is calculated when the fixture, analysis the rationality and shortcoming of fixture structure, improve and design in later.
Key words: Cutting amount; clamping; positioning; error
目 錄
摘 要 I
第1章 緒論 1
1.1課題背景 1
1.2目的 1
1.3夾具設(shè)計(jì)中的特點(diǎn) 1
1.4夾具設(shè)計(jì)需保證的條件 2
1.5夾具的發(fā)展趨勢(shì) 2
第2章 零件的分析 3
2.1零件的作用 3
2.2零件的工藝分析 3
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4
3.1確定毛坯的制造形式 4
3.2基面的選擇 4
3.2.1粗基準(zhǔn)的選擇 4
3.2.2精基準(zhǔn)的選擇 5
3.3制訂工藝路線 6
3.4機(jī)械加工余量的確定 6
3.5 確定切削用量及基本工時(shí) 10
第4章 專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì) 27
4.1 問(wèn)題的提出 27
4.2 定位基準(zhǔn)的選擇 27
4.3 定位誤差分析 27
4.4 切削力的計(jì)算與夾緊力分析 28
4.5夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明 29
參 考 文 獻(xiàn) 30
結(jié) 束 語(yǔ) 31
心得體會(huì) 32
III
第1章 緒論
1.1課題背景
制定后搖臂座的加工工藝，設(shè)計(jì)鉆孔的鉆床夾具，運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確地解決一個(gè)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(wèn)題，保證零件的加工質(zhì)量。提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。通過(guò)設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效，省力，經(jīng)濟(jì)合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。學(xué)會(huì)使用手冊(cè)以及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運(yùn)用。
1.2目的
課程設(shè)計(jì)是我們對(duì)所學(xué)課程的深入綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們的大學(xué)生活中占有重要的地位。另外在做完這次課程設(shè)計(jì)之后，我得到一次綜合性訓(xùn)練，我在想我能在多個(gè)方面得到鍛煉。就我個(gè)人而言，我希望通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為今后參加祖國(guó)建設(shè)打一個(gè)良好的基礎(chǔ)。由于個(gè)人能力有限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指教，本人將表示真誠(chéng)的感謝！
1.3夾具設(shè)計(jì)中的特點(diǎn)
1.夾具的設(shè)計(jì)周期較短，一般不用進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算。
2.專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品零件有很強(qiáng)的針對(duì)性。
3.“確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率”是夾具設(shè)計(jì)工作的主要任務(wù)，加工質(zhì)量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾具來(lái)保證。夾緊裝置的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)夾具的結(jié)局有具定性的影響。設(shè)計(jì)一個(gè)好的夾具可以減少?gòu)U品率。
1.4夾具設(shè)計(jì)需保證的條件
1.夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)與其用途及生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。
2.保證工件的精度。
3.保證使用方便與安全。
4.正確處理作用力的平衡問(wèn)題。
5.注意結(jié)構(gòu)的工藝性，便于制造和維修。注意夾具與機(jī)床、輔助工具、刀具、量具之間的聯(lián)系。
1.5夾具的發(fā)展趨勢(shì)
1.發(fā)展通用夾具的新品種，由于機(jī)械產(chǎn)品的加工精度日益提高，因此需要發(fā)展高精度通用夾具。廣泛的采用高效率夾具，可以壓縮輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
2.發(fā)展調(diào)整式夾具。
3.推廣和發(fā)展組合夾具及拼拆夾具。
4.加強(qiáng)專(zhuān)用夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。
5.大力推廣和使用機(jī)械化及自動(dòng)化夾具。
6.采用新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料來(lái)設(shè)計(jì)和制造夾具。
第2章 零件的分析
2.1零件的作用
題目所給的零件是后搖臂座。主要作用：搖臂座是固定搖臂的底座，起固定作用。在頂置式氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)中，搖臂座是進(jìn)排氣機(jī)構(gòu)的一個(gè)部件。進(jìn)排氣機(jī)構(gòu)是由凸輪軸、挺桿、搖臂、搖臂軸、搖臂座、氣門(mén)、氣門(mén)彈簧等零件組成。氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉是由挺桿和搖臂動(dòng)作完成的，搖臂就是通過(guò)搖臂軸安裝在搖臂座上，一端是從凸輪軸經(jīng)挺桿驅(qū)動(dòng)，另一端頂在氣門(mén)桿上和彈簧一起作用控制氣門(mén)的開(kāi)合。柴油機(jī)中的搖臂座，是支撐搖臂軸的，作用相當(dāng)于滑動(dòng)軸承座，搖臂是安裝在搖臂軸上的。
2.2零件的工藝分析
零件共有十處加工表面 ，其間有一定位置要求。分述如下：
1.Φ20后端面
2.Φ22后端面
3. Φ20前端面
4. Φ22前端面
5. Φ12孔
6. Φ20孔
7. Φ20底面
8. Φ20頂面
9. M6端面
10. Φ12.5孔
11. 2-M6螺紋孔
12. Φ4孔
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第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1確定毛坯的制造形式
零件材料為QT450-10?？紤]到零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。選用鑄件尺寸公差等級(jí)CT8級(jí)，已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)中批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過(guò)程工序劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專(zhuān)用工裝。??
3.2基面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。?
3.2.1粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：
（1）粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個(gè)不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對(duì)稱、少裝夾等。
（2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時(shí)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細(xì)致的組織，以增加耐磨性。
（3） 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。
（4） 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時(shí)需經(jīng)初加工。
（5） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。
基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，他對(duì)零件的生產(chǎn)是非常重要的。
3.2.2精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)滿足以下原則：
（1）“基準(zhǔn)重合”原則 應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，避免基準(zhǔn)不重合引起的誤差。
（2）“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準(zhǔn)定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準(zhǔn)變換產(chǎn)生的誤差，簡(jiǎn)化夾具設(shè)計(jì)與制造。
（3）“自為基準(zhǔn)”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應(yīng)選擇該加工表面本身為精基準(zhǔn)，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。
（4）“互為基準(zhǔn)”原則 當(dāng)兩個(gè)表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時(shí)，可采用“互為基準(zhǔn)”方法，反復(fù)加工。
（5）所選的精基準(zhǔn) 應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、夾具簡(jiǎn)單、操作方便。
主要考慮精基準(zhǔn)重合的問(wèn)題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合的時(shí)候，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的計(jì)算，在此不再重復(fù)。
3.3制訂工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)一確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬(wàn)能性的機(jī)床配以專(zhuān)用工夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工序01：鑄造
工序02：正火處理
工序03：粗銑Φ20后端面；粗銑Φ22后端面
工序04：粗銑、半精銑Φ20前端面；粗銑、半精銑、精銑Φ22前端面
工序05：半精銑Φ20后端面；半精銑、精銑Φ22前端面
工序06：鉆Φ12孔；鉆、擴(kuò)、鉸Φ20孔；倒C1角
工序07：銑Φ20底面
工序08：銑Φ20頂面；銑M6端面
工序09：鉆Φ12.5孔；鉆、攻2-M6螺紋孔
工序10：鉆Φ4孔
工序11：鉗工去毛刺
工序12：檢驗(yàn)至圖紙要求
工序13：包裝、入庫(kù)
3.4機(jī)械加工余量的確定
工件毛坯為鑄件，查相關(guān)資料知，采用金屬模機(jī)械砂型鑄造，鑄造精度等級(jí)IT8，加工余量等級(jí)MA-G。
1、 Φ20后端面的加工余量
由上述知，鑄造等級(jí)IT8，加工余量等級(jí)MA-G，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-4知，單邊加工余量Z=2.0mm，再由零件圖知，Φ20后端面表面粗糙度Ra3.2，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8知，兩步銑削（粗銑、半精銑）即可滿足其精度要求。
粗銑 單邊余量Z=1.5mm
半精銑 單邊余量Z=0.5mm
2、 Φ22后端面的加工余量
由上述知，鑄造等級(jí)IT8，加工余量等級(jí)MA-G，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-4知，單邊加工余量Z=2.0mm，再由零件圖知，Φ22后端面表面粗糙度Ra1.6，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8知，三步銑削（粗銑、半精銑、精銑）即可滿足其精度要求。
粗銑 單邊余量Z=1.5mm
半精銑 單邊余量Z=0.4mm
精銑 單邊余量Z=0.1mm
3、 Φ20前端面的加工余量
由上述知，鑄造等級(jí)IT8，加工余量等級(jí)MA-G，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-4知，單邊加工余量Z=2.0mm，再由零件圖知，Φ20前端面表面粗糙度Ra3.2，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8知，兩步銑削（粗銑、半精銑）即可滿足其精度要求。
粗銑 單邊余量Z=1.5mm
半精銑 單邊余量Z=0.5mm
4、 Φ22前端面的加工余量
由上述知，鑄造等級(jí)IT8，加工余量等級(jí)MA-G，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-4知，單邊加工余量Z=2.0mm，再由零件圖知，Φ22前端面表面粗糙度Ra1.6，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8知，三步銑削（粗銑、半精銑、精銑）即可滿足其精度要求。
粗銑 單邊余量Z=1.5mm
半精銑 單邊余量Z=0.4mm
精銑 單邊余量Z=0.1mm
5、 Φ12孔的加工余量
因孔的尺寸不大，故采用實(shí)心鑄造，由零件圖知，Φ12孔的表面粗糙度Ra6.3，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8知，一步鉆削即可滿足其精度要求。
6、 Φ20孔的加工余量
因孔的尺寸不大，故采用實(shí)心鑄造，由零件圖知，Φ20孔的表面粗糙度Ra1.6，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.3-9知，三步鉆削（鉆、擴(kuò)、鉸）即可滿足其精度要求。
鉆 單邊余量Z=9.0mm
擴(kuò) 單邊余量Z=0.9mm
鉸 單邊余量Z=0.1mm
7、 Φ20底面的加工余量
由上述知，鑄造等級(jí)IT8，加工余量等級(jí)MA-G，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-4知，單邊加工余量Z=2.0mm，再由零件圖知，Φ20底面左右端面表面粗糙度Ra6.3，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。
8、 Φ20頂面的加工余量
由上述知，鑄造等級(jí)IT8，加工余量等級(jí)MA-G，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-4知，單邊加工余量Z=2.0mm，再由零件圖知，Φ20頂面表面粗糙度Ra6.3，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。
9、 M6端面的加工余量
由上述知，鑄造等級(jí)IT8，加工余量等級(jí)MA-G，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-4知，單邊加工余量Z=2.0mm，再由零件圖知，M6端面表面粗糙度Ra12.5，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。
10、 Φ12.5孔的加工余量
因孔的尺寸不大，故采用實(shí)心鑄造，由零件圖知，Φ12.5孔的表面粗糙度Ra12.5，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8知，一步鉆削即可滿足其精度要求。
11、 2-M6螺紋孔的加工余量
因螺紋孔的尺寸不大，故采用實(shí)心鑄造，由零件圖知，2-M6螺紋孔的表面粗糙度Ra12.5，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8知，銑鉆M6螺紋底孔Φ5.1，再攻M6螺紋孔即可滿足其精度要求。
12、 Φ4孔的加工余量
因孔的尺寸不大，故采用實(shí)心鑄造，由零件圖知，Φ4孔的表面粗糙度Ra12.5，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8知，一步鉆削即可滿足其精度要求。
3.5 確定切削用量及基本工時(shí)
工序01：鑄造
工序02：正火處理
工序03：粗銑Φ20后端面；粗銑Φ22后端面
工步一：粗銑Φ20后端面
1、選擇刀具
刀具選取硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮螅冶砻娲植赗a6.3，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則
2）決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52K型立式銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?75
當(dāng)＝475r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3）計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)： ，，
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步二：粗銑Φ22后端面
1、選擇刀具
刀具選取硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，且表面粗糙Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則
2）決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52K型立式銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?75
當(dāng)＝475r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3）計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)： ，，
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工序04：粗銑、半精銑Φ20前端面；粗銑、半精銑、精銑Φ22前端面
工步一：粗銑Φ20前端面
1、選擇刀具
刀具選取硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，且表面粗糙Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則
2）決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52K型立式銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?75
當(dāng)＝475r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3）計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)： ，，
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步二：半精銑Φ20前端面
1、選擇刀具
刀具選取硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，且表面粗糙Ra3.2，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則
2）決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52K型立式銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?00
當(dāng)＝600r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3）計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)： ，，
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步三：粗銑Φ22前端面
1、選擇刀具
刀具選取硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，且表面粗糙Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則
2）決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52K型立式銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?75
當(dāng)＝475r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3）計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)： ，，
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步四：半精銑Φ22前端面
1、選擇刀具
刀具選取硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，且表面粗糙Ra3.2，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則
2）決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52K型立式銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取＝600
當(dāng)＝600r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3）計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)： ，，
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步五：精銑Φ22前端面
1、選擇刀具
刀具選取硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，且表面粗糙Ra1.6，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則
2）決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52K型立式銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取＝750
當(dāng)＝750r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3）計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)： ，，
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工序05：半精銑Φ20后端面；半精銑、精銑Φ22前端面
工步一：半精銑Φ20后端面
1、選擇刀具
刀具選取硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，且表面粗糙Ra3.2，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則
2）決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52K型立式銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取＝600
當(dāng)＝600r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3）計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)： ，，
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步二：半精銑Φ20后端面
1、選擇刀具
刀具選取硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，且表面粗糙Ra3.2，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則
2）決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52K型立式銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?00
當(dāng)＝600r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3）計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)： ，，
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步三：精銑Φ20后端面
1、選擇刀具
刀具選取硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，且表面粗糙Ra1.6，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則
2）決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52K型立式銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?50
當(dāng)＝750r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3）計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)： ，，
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工序06：鉆Φ12孔；鉆、擴(kuò)、鉸Φ20孔；倒C1角
工步一：鉆Φ12孔
選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
531r/min
按機(jī)床選取n=500r/min
切削工時(shí)： ，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步二：鉆孔至Φ18
選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
531r/min
按機(jī)床選取n=500r/min
切削工時(shí)： ，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步三：擴(kuò)Φ18孔至Φ19.8
選用高速鋼錐柄擴(kuò)孔鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
643r/min
按機(jī)床選取n=630r/min
切削工時(shí)： ，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步四：鉸Φ19.8孔至Φ20
選用高速鋼錐柄鉸刀（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
955r/min
按機(jī)床選取n=1000r/min
切削工時(shí)： ，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步五：倒C1角
工序07：銑Φ20底面
1、選擇刀具
刀具選取硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，且表面粗糙Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則
2）決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52K型立式銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?75
當(dāng)＝475r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3）計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)： ，，
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工序08：銑Φ20頂面；銑M6端面
工步一：銑Φ20頂面
1、選擇刀具
刀具選取硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，且表面粗糙Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則
2）決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52K型立式銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取＝475
當(dāng)＝475r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3）計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)： ，，
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步二：銑M6端面
1、選擇刀具
刀具選取硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，且表面粗糙Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則
2）決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52K型立式銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?75
當(dāng)＝475r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3）計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)： ，，
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工序09：鉆Φ12.5孔；鉆、攻2-M6螺紋孔
工步一：鉆Φ12.5孔
選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
510r/min
按機(jī)床選取n=500r/min
切削工時(shí)： ，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步二：鉆2-M6螺紋底孔Φ5.1
選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
500r/min
按機(jī)床選取n=500r/min
切削工時(shí)： ，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步三：攻2-M6螺紋
選擇M6mm高速鋼機(jī)用絲錐
等于工件螺紋的螺距，即f=0.45mm/r
398r/min
按機(jī)床選取n=400r/min
切削工時(shí)： ，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工序10：鉆Φ4孔
選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
557r/min
按機(jī)床選取n=545r/min
切削工時(shí)： ，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工序11：鉗工去毛刺
工序12：檢驗(yàn)至圖紙要求
工序13：包裝、入庫(kù)
第4章 專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。
由指導(dǎo)老師的分配，決定設(shè)計(jì)工序10：鉆Φ4孔的夾具。
4.1 問(wèn)題的提出
本夾具主要用于鉆Φ4孔，表面粗糙度Ra12.5，精度要求不高，故設(shè)計(jì)夾具時(shí)主發(fā)考慮如何提高生產(chǎn)效率。
4.2 定位基準(zhǔn)的選擇
選擇已加工好的Φ20后端面、Φ22后端面、Φ20孔和Φ12孔來(lái)定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是心軸和B型固定式定位銷(xiāo)。因此進(jìn)行定位元件的設(shè)計(jì)主要是對(duì)心軸和B型固定式定位銷(xiāo)，夾緊則是在心軸的螺桿上用帶肩螺母進(jìn)行夾緊。
1、 Φ20后端面和Φ22后端面與心軸和B型固定式定位銷(xiāo)相配合，限制三個(gè)自由度，即X軸移動(dòng)、Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)和Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
2、 Φ20孔與心軸相配合，限制兩個(gè)自由度，即Y軸移動(dòng)和Z軸移動(dòng)。
3、 Φ12孔與B型固定式定位銷(xiāo)相配合，限制一個(gè)自由度，即X軸轉(zhuǎn)動(dòng)。。
工件六個(gè)自由度被完全限制，屬于完全定位，故設(shè)計(jì)合理。
4.3 定位誤差分析
1、移動(dòng)時(shí)基準(zhǔn)位移誤差
（式3-1）
式中： ———— 圓柱銷(xiāo)孔的最大偏差
———— 圓柱銷(xiāo)孔的最小偏差
————圓柱銷(xiāo)定位孔與定位銷(xiāo)最小配合間隙
代入（式5-5）得：
=0.021+0+0.02=0.041（mm)
2、 轉(zhuǎn)角誤差
（式3-2）
式中： ———— 圓柱銷(xiāo)孔的最大偏差
———— 圓柱銷(xiāo)孔的最小偏差
———— 圓柱銷(xiāo)定位孔與定位銷(xiāo)最小配合間隙
———— 削邊銷(xiāo)孔的最大偏差
———— 削邊銷(xiāo)孔的最小偏差
———— 削邊銷(xiāo)定位孔與定位銷(xiāo)最小配合間隙
其中：
則代入（式4-2）得：
則：=0.0461°
4.4 切削力的計(jì)算與夾緊力分析
查表4得切削力計(jì)算公式：
式中，f=1mm/r,查表得
=736MPa, 即==1547N
所需夾緊力，查表5得，，安全系數(shù)K=
式中為各種因素的安全系數(shù)，查表得：
K==1.872，當(dāng)計(jì)算K<2.5時(shí)，取K=2.5
孔軸部分由M6螺母鎖緊，查表得夾緊力為12360N
==30900N
由上計(jì)算得》，因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。
4.5夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。本道工序?yàn)殂@床夾具選擇由心軸、快換墊圈和帶肩螺母組成夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件。本工序?yàn)殂@削余量小，鉆削力小，所以一般的手動(dòng)夾緊就能達(dá)到本工序的要求。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]鄒青 主編 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 2004，8
[2]趙志修 主編 機(jī)械制造工藝學(xué) 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 1984，2
[3]孫麗媛 主編 機(jī)械制造工藝及專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 北京：冶金工業(yè)出版社 2002，12
[4]李洪 主編 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 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(jī)械原理 重慶： 重慶大學(xué)出版社 2002，7
[7]丘宣懷 主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 北京： 高等教育出版社 1997
[8]儲(chǔ)凱 許斌 等主編 機(jī)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(cè)量 北京： 中國(guó)計(jì)量出版社 2000，1
[10]樂(lè)兌謙 主編 金屬切削刀具 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 1992，12
[11]李慶壽 主編 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 1983，4
[12]陶濟(jì)賢 主編 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 1986，4
[13]機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)圖冊(cè) 貴州：貴州人民出版社 1983，7
[14]龔定安 主編 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)原理 陜西：陜西科技出版社，1981,7
[15]李益民 主編 機(jī)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(qiáng)等 主編 高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo) 北京： 中國(guó)建材工業(yè)出版社 2002,12
結(jié) 束 語(yǔ)
通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了許多新的知識(shí)，同時(shí)加深，對(duì)舊知識(shí)的理解.
一、綜合素質(zhì)的提高
此次課程設(shè)計(jì)，本人將二年內(nèi)學(xué)到的知識(shí)與教學(xué)中遇到的問(wèn)題結(jié)合起來(lái)，能解決一些以前不能解決的問(wèn)題，對(duì)《機(jī)械制造》有了更深的了解與認(rèn)識(shí)。
二、獨(dú)立工作能力的提高
課程設(shè)計(jì)要求每個(gè)學(xué)生均能獨(dú)立思考，提出自己的獨(dú)特見(jiàn)解，這是常規(guī)教學(xué)所無(wú)法比擬的。
三、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的提高
此次課程設(shè)計(jì)，所有的圖紙都是通過(guò)CAD系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)繪出，這讓我學(xué)會(huì)了用CAD系統(tǒng)繪圖，還學(xué)會(huì)了各系統(tǒng)之間的聯(lián)接與轉(zhuǎn)換，提高了自己的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。
在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，多次得到黃老師的指導(dǎo)與關(guān)心，才使本人有這么大的提高，本人深表感謝。
由于時(shí)間關(guān)系，在設(shè)計(jì)中難免出現(xiàn)一些不足，懇請(qǐng)老師及時(shí)指出。
心得體會(huì)
在老師的指導(dǎo)下順利地完成了夾具座的夾具設(shè)計(jì)，并且認(rèn)真地、有計(jì)劃地按時(shí)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。盡管整個(gè)設(shè)計(jì)在技術(shù)上不夠先進(jìn)，但是在經(jīng)濟(jì)上合理、在生產(chǎn)上可行。
此次設(shè)計(jì)，以機(jī)械加工工藝路線為主線，通過(guò)對(duì)零件圖紙分析，初步擬訂加工表面方法，進(jìn)一步擬訂加工方法并選擇機(jī)械加工裝備。確定加工路線后，熟悉并運(yùn)用相關(guān)手冊(cè)查工藝參數(shù)，計(jì)算切削用量和加工工時(shí)。將計(jì)算的數(shù)據(jù)以及加工方法、刀具、機(jī)床設(shè)備，填入工藝文件。在設(shè)計(jì)中，體會(huì)到先前所修課程的重要性，并從此設(shè)計(jì)中得到鞏固和擴(kuò)展，也提高我們獨(dú)立思考和獨(dú)立工作的能力，為畢業(yè)后走向社會(huì)從事相關(guān)技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)?！笆耪呷缢狗?，不舍晝夜”轉(zhuǎn)眼間。本次課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束?？v觀整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程，我們每個(gè)小組的成員齊心合作，共同完成總的工藝設(shè)計(jì)，其后各自?shī)A具的設(shè)計(jì)，在小組成員間的相互協(xié)作及老師的幫助下，我們也終于基本完成的設(shè)計(jì)任務(wù)，課程設(shè)計(jì)作為我們機(jī)械制造與自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生的重點(diǎn)，它使理論與實(shí)踐結(jié)合，讓我們對(duì)理論知識(shí)加深了理解，使生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的理解和認(rèn)識(shí)也到了強(qiáng)化。
本次課程設(shè)計(jì)主要是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)。機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇等知識(shí)，夾具設(shè)計(jì)的運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)等知識(shí)。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，使我基本掌握了零件的加工過(guò)程分析、工藝文件的編制、專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟等。學(xué)會(huì)了查相關(guān)手冊(cè)、選擇使用工藝裝備等等。本次設(shè)計(jì)還存在很多不足之處。由于對(duì)知識(shí)的掌握不夠扎實(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中不能全面地考慮問(wèn)題。仍需要進(jìn)一步研究和實(shí)踐。
這次設(shè)計(jì)，是對(duì)我們平時(shí)上課所學(xué)理論知識(shí)的一次深刻理解與總結(jié)，讓理論與實(shí)際相結(jié)合，才能真正掌握相關(guān)知識(shí)，雖然這次做的還不盡完美，但我還會(huì)繼續(xù)努力。?
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