氣門(mén)搖臂軸支座 加工工藝及車(chē)加工φ16孔工序夾具設(shè)計(jì)[含CAD圖紙和文檔所見(jiàn)所得]

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定位和夾緊裝置和夾緊力的值都應(yīng)適當(dāng)?shù)倪x擇和計(jì)算，使由于夾緊力和切削力產(chǎn)生的工件變形盡量減少和非正式化。 夾具設(shè)計(jì)的目的是要找到夾具元件關(guān)于工件和最優(yōu)的夾緊力的一個(gè)最優(yōu)布局或方案。在這篇論文里， 多目標(biāo)優(yōu)化方法是代表了夾具布局設(shè)計(jì)和夾緊力的優(yōu)化的方法。 這個(gè)觀點(diǎn)是具有兩面性的。一，是盡量減少加工表面最大的彈性變形； 另一個(gè)是盡量均勻變形。 ANSYS軟件包是用來(lái)計(jì)算工件由于夾緊力和切削力下產(chǎn)生的變形。遺傳算法是MATLAB的發(fā)達(dá)且直接的搜索工具箱，并且被應(yīng)用于解決優(yōu)化問(wèn)題。最后還給出了一個(gè)案例的研究，以闡述對(duì)所提算法的應(yīng)用。2 文獻(xiàn)回顧隨著優(yōu)化方法在工業(yè)中的廣泛運(yùn)用，近幾年夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化已獲得了更多的利益。夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化包括夾具布局優(yōu)化和夾緊力優(yōu)化。King 和 Hutter提出了一種使用剛體模型的夾具-工件系統(tǒng)來(lái)優(yōu)化夾具布局設(shè)計(jì)的方法。DeMeter也用了一個(gè)剛性體模型，為最優(yōu)夾具布局和最低的夾緊力進(jìn)行分析和綜合。他提出了基于支持布局優(yōu)化的程序與計(jì)算質(zhì)量的有限元計(jì)算法。李和melkote用了一個(gè)非線性編程方法和一個(gè)聯(lián)絡(luò)彈性模型解決布局優(yōu)化問(wèn)題。兩年后， 他們提交了一份確定關(guān)于多鉗夾具受到準(zhǔn)靜態(tài)加工力的夾緊力優(yōu)化的方法。他們還提出了一關(guān)于夾具布置和夾緊力的最優(yōu)的合成方法，認(rèn)為工件在加工過(guò)程中處于動(dòng)態(tài)。相結(jié)合的夾具布局和夾緊力優(yōu)化程序被提出，其他研究人員用有限元法進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)與分析。蔡等對(duì)menassa和devries包括合成的夾具布局的金屬板材大會(huì)的理論進(jìn)行了拓展。秦等人建立了一個(gè)與夾具和工件之間彈性接觸的模型作為參考物來(lái)優(yōu)化夾緊力與，以盡量減少工件的位置誤差。Deng和melkote 提交了一份基于模型的框架以確定所需的最低限度夾緊力，保證了被夾緊工件在加工的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。大部分的上述研究使用的是非線性規(guī)劃方法，很少有全面的或近全面的最優(yōu)解決辦法。所有的夾具布局優(yōu)化程序必須從一個(gè)可行布局開(kāi)始。此外，還得到了對(duì)這些模型都非常敏感的初步可行夾具布局的解決方案。夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)的問(wèn)題是非線性的，因?yàn)槟繕?biāo)的功能和設(shè)計(jì)變量之間沒(méi)有直接分析的關(guān)系。例如加工表面誤差和夾具的參數(shù)之間（定位、夾具和夾緊力）。以前的研究表明，遺傳算法（ GA ）在解決這類(lèi)優(yōu)化問(wèn)題中是一種有用的技術(shù)。吳和陳用遺傳算法確定最穩(wěn)定的靜態(tài)夾具布局。石川和青山應(yīng)用遺傳算法確定最佳夾緊條件彈性工件。vallapuzha在基于優(yōu)化夾具布局的遺傳算法中使用空間坐標(biāo)編碼。他們還提出了針對(duì)主要競(jìng)爭(zhēng)夾具優(yōu)化方法相對(duì)有效性的廣泛調(diào)查的方法和結(jié)果。這表明連續(xù)遺傳算法取得最優(yōu)質(zhì)的解決方案。krishnakumar和melkote 發(fā)展了一個(gè)夾具布局優(yōu)化技術(shù)，用遺傳算法找到夾具布局，盡量減少由于在整個(gè)刀具路徑的夾緊和切削力造成的加工表面的變形。定位器和夾具位置被節(jié)點(diǎn)號(hào)碼所指定。krishnakumar等人還提出了一種迭代算法，盡量減少工件在整個(gè)切削過(guò)程之中由不同的夾具布局和夾緊力造成的彈性變形。Lai等人建成了一個(gè)分析模型，認(rèn)為定位和夾緊裝置為同一夾具布局的要素靈活的一部分。Hamedi 討論了混合學(xué)習(xí)系統(tǒng)用來(lái)非線性有限元分析與支持相結(jié)合的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ ANN ）和GA。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被用來(lái)計(jì)算工件的最大彈性變形，遺傳算法被用來(lái)確定最佳鎖模力。Kumar建議將迭代算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來(lái)發(fā)展夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。Kaya用迭代算法和有限元分析，在二維工件中找到最佳定位和夾緊位置，并且把碎片的效果考慮進(jìn)去。周等人。提出了基于遺傳算法的方法，認(rèn)為優(yōu)化夾具布局和夾緊力的同時(shí)，一些研究沒(méi)有考慮為整個(gè)刀具路徑優(yōu)化布局。一些研究使用節(jié)點(diǎn)數(shù)目作為設(shè)計(jì)參數(shù)。一些研究解決夾具布局或夾緊力優(yōu)化方法，但不能兩者都同時(shí)進(jìn)行。 有幾項(xiàng)研究摩擦和碎片考慮進(jìn)去了。碎片的移動(dòng)和摩擦接觸的影響對(duì)于實(shí)現(xiàn)更為現(xiàn)實(shí)和準(zhǔn)確的工件夾具布局校核分析來(lái)說(shuō)是不可忽視的。因此將碎片的去除效果和摩擦考慮在內(nèi)以實(shí)現(xiàn)更好的加工精度是必須的。在這篇論文中，將摩擦和碎片移除考慮在內(nèi)，以達(dá)到加工表面在夾緊和切削力下最低程度的變形。一多目標(biāo)優(yōu)化模型被建立了。一個(gè)優(yōu)化的過(guò)程中基于GA和有限元法提交找到最佳的布局和夾具夾緊力。最后，結(jié)果多目標(biāo)優(yōu)化模型對(duì)低剛度工件而言是比較單一的目標(biāo)優(yōu)化方法、經(jīng)驗(yàn)和方法。3 多目標(biāo)優(yōu)化模型夾具設(shè)計(jì)一個(gè)可行的夾具布局必須滿足三限制。首先，定位和夾緊裝置不能將拉伸勢(shì)力應(yīng)用到工件；第二，庫(kù)侖摩擦約束必須施加在所有夾具-工件的接觸點(diǎn)。夾具元件-工件接觸點(diǎn)的位置必須在候選位置。為一個(gè)問(wèn)題涉及夾具元件-工件接觸和加工負(fù)荷步驟，優(yōu)化問(wèn)題可以在數(shù)學(xué)上仿照如下： 這里的表示加工區(qū)域在加工當(dāng)中j次步驟的最高彈性變形。其中是的平均值；是正常力在i次的接觸點(diǎn)；是靜態(tài)摩擦系數(shù)；fhi是切向力在i次的接觸點(diǎn)；pos(i)是i次的接觸點(diǎn)；是可選區(qū)域的i次接觸點(diǎn)；整體過(guò)程如圖1所示，一要設(shè)計(jì)一套可行的夾具布局和優(yōu)化的夾緊力。最大切削力在切削模型和切削力發(fā)送到有限元分析模型中被計(jì)算出來(lái)。優(yōu)化程序造成一些夾具布局和夾緊力，同時(shí)也是被發(fā)送到有限元模型中。在有限元分析座內(nèi)，加工變形下，切削力和夾緊力的計(jì)算方法采用有限元方法。根據(jù)某夾具布局和變形，然后發(fā)送給優(yōu)化程序，以搜索為一優(yōu)化夾具方案。圖1 夾具布局和夾緊力優(yōu)化過(guò)程4 夾具布局設(shè)計(jì)和夾緊力的優(yōu)化4.1 遺傳算法遺傳算法（ GA ）是基于生物再生產(chǎn)過(guò)程的強(qiáng)勁，隨機(jī)和啟發(fā)式的優(yōu)化方法?；舅悸繁澈蟮倪z傳算法是模擬“生存的優(yōu)勝劣汰“的現(xiàn)象。每一個(gè)人口中的候選個(gè)體指派一個(gè)健身的價(jià)值，通過(guò)一個(gè)功能的調(diào)整，以適應(yīng)特定的問(wèn)題。遺傳算法，然后進(jìn)行復(fù)制，交叉和變異過(guò)程消除不適宜的個(gè)人和人口的演進(jìn)給下一代。人口足夠數(shù)目的演變基于這些經(jīng)營(yíng)者引起全球健身人口的增加和優(yōu)勝個(gè)體代表全最好的方法。遺傳算法程序在優(yōu)化夾具設(shè)計(jì)時(shí)需夾具布局和夾緊力作為設(shè)計(jì)變量，以生成字符串代表不同的布置。字符串相比染色體的自然演變，以及字符串，它和遺傳算法尋找最優(yōu)，是映射到最優(yōu)的夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃。在這項(xiàng)研究里，遺傳算法和MATLAB的直接搜索工具箱是被運(yùn)用的。 收斂性遺傳算法是被人口大小、交叉的概率和概率突變所控制的 。只有當(dāng)在一個(gè)人口中功能最薄弱功能的最優(yōu)值沒(méi)有變化時(shí)，nchg達(dá)到一個(gè)預(yù)先定義的價(jià)值ncmax ，或有多少幾代氮，到達(dá)演化的指定數(shù)量上限nmax， 沒(méi)有遺傳算法停止。有五個(gè)主要因素，遺傳算法，編碼，健身功能，遺傳算子，控制參數(shù)和制約因素。 在這篇論文中，這些因素都被選出如表1所列。表1 遺傳算法參數(shù)的選擇由于遺傳算法可能產(chǎn)生夾具設(shè)計(jì)字符串，當(dāng)受到加工負(fù)荷時(shí)不完全限制夾具。這些解決方案被認(rèn)為是不可行的，且被罰的方法是用來(lái)驅(qū)動(dòng)遺傳算法，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)可行的解決辦法。1夾具設(shè)計(jì)的計(jì)劃被認(rèn)為是不可行的或無(wú)約束，如果反應(yīng)在定位是否定的。在換句話說(shuō)，它不符合方程（2）和（3）的限制。罰的方法基本上包含指定計(jì)劃的高目標(biāo)函數(shù)值時(shí)不可行的。因此，驅(qū)動(dòng)它在連續(xù)迭代算法中的可行區(qū)域。對(duì)于約束（4），當(dāng)遺傳算子產(chǎn)生新個(gè)體或此個(gè)體已經(jīng)產(chǎn)生，檢查它們是否符合條件是必要的。真正的候選區(qū)域是那些不包括無(wú)效的區(qū)域。在為了簡(jiǎn)化檢查，多邊形是用來(lái)代表候選區(qū)域和無(wú)效區(qū)域的。多邊形的頂點(diǎn)是用于檢查?！癷npolygon ”在MATLAB的功能可被用來(lái)幫助檢查。4.2 有限元分析ANSYS軟件包是用于在這方面的研究有限元分析計(jì)算。有限元模型是一個(gè)考慮摩擦效應(yīng)的半彈性接觸模型，如果材料是假定線彈性。如圖2所示，每個(gè)位置或支持，是代表三個(gè)正交彈簧提供的制約。圖2 考慮到摩擦的半彈性接觸模型在x ， y和z 方向和每個(gè)夾具類(lèi)似，但定位夾緊力在正常的方向。彈力在自然的方向即所謂自然彈力，其余兩個(gè)彈力即為所謂的切向彈力。接觸彈簧剛度可以根據(jù)向赫茲接觸理論計(jì)算如下：隨著夾緊力和夾具布局的變化，接觸剛度也不同，一個(gè)合理的線性逼近的接觸剛度可以從適合上述方程的最小二乘法得到。連續(xù)插值，這是用來(lái)申請(qǐng)工件的有限元分析模型的邊界條件。在圖3中說(shuō)明了夾具元件的位置，顯示為黑色界線。每個(gè)元素的位置被其它四或六最接近的鄰近節(jié)點(diǎn)所包圍。圖3 連續(xù)插值這系列節(jié)點(diǎn)，如黑色正方形所示，是（37，38，31和30 ），（9，10 ，11 ， 18，17號(hào)和16號(hào)）和（ 26，27 ，34 ， 41，40和33 ）。這一系列彈簧單元，與這些每一個(gè)節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。對(duì)任何一套節(jié)點(diǎn)，彈簧常數(shù)是：這里，kij 是彈簧剛度在的j -次節(jié)點(diǎn)周?chē)鷌次夾具元件，Dij 是i次夾具元件和的J -次節(jié)點(diǎn)周?chē)g的距離，ki是彈簧剛度在一次夾具元件位置,i 是周?chē)膇次夾具元素周?chē)墓?jié)點(diǎn)數(shù)量為每個(gè)加工負(fù)荷的一步，適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件將適用于工件的有限元模型。在這個(gè)工作里，正常的彈簧約束在這三個(gè)方向（X ， Y ， Z ）的和在切方向切向彈簧約束，（X ， Y ）。夾緊力是適用于正常方向（Z）的夾緊點(diǎn)。整個(gè)刀具路徑是模擬為每個(gè)夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃所產(chǎn)生的遺傳算法應(yīng)用的高峰期的X ，Y ，z切削力順序到元曲面，其中刀具通行證。在這工作中，從刀具路徑中歐盟和去除碎片已經(jīng)被考慮進(jìn)去。在機(jī)床改變幾何數(shù)值過(guò)程中，材料被去除，工件的結(jié)構(gòu)剛度也改變。 因此，這是需要考慮碎片移除的影響。有限元分析模型，分析與重點(diǎn)的工具運(yùn)動(dòng)和碎片移除使用的元素死亡技術(shù)。在為了計(jì)算健身價(jià)值，對(duì)于給定夾具設(shè)計(jì)方案，位移存儲(chǔ)為每個(gè)負(fù)載的一步。那么，最大位移是選定為夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃的健身價(jià)值。遺傳算法的程序和ANSYS之間的互動(dòng)實(shí)施如下。定位和夾具的位置以及夾緊力這些參數(shù)寫(xiě)入到一個(gè)文本文件。那個(gè)輸入批處理文件ANSYS軟件可以讀取這些參數(shù)和計(jì)算加工表面的變形。 因此， 健身價(jià)值觀，在遺傳算法程序，也可以寫(xiě)到當(dāng)前夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃的一個(gè)文本文件。當(dāng)有大量的節(jié)點(diǎn)在一個(gè)有限元模型時(shí)，計(jì)算健身價(jià)值是很昂貴的。因此，有必要加快計(jì)算遺傳算法程序。作為這一代的推移，染色體在人口中取得類(lèi)似情況。在這項(xiàng)工作中，計(jì)算健身價(jià)值和染色體存放在一個(gè)SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)。遺傳算法的程序，如果目前的染色體的健身價(jià)值已計(jì)算之前，先檢查；如果不，夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃發(fā)送到ANSYS，否則健身價(jià)值觀是直接從數(shù)據(jù)庫(kù)中取出。嚙合的工件有限元模型，在每一個(gè)計(jì)算時(shí)間保持不變。每計(jì)算模型間的差異是邊界條件，因此，網(wǎng)狀工件的有限元模型可以用來(lái)反復(fù)“恢復(fù)”ANSYS 命令。5 案例研究一個(gè)關(guān)于低剛度工件的銑削夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化問(wèn)題是被顯示在前面的論文中，并在以下各節(jié)加以表述。5.1 工件的幾何形狀和性能工件的幾何形狀和特點(diǎn)顯示在圖4中，空心工件的材料是鋁390與泊松比0.3和71Gpa的楊氏模量。外廓尺寸152.4mm127mm*76.2mm.該工件頂端內(nèi)壁的三分之一是經(jīng)銑削及其刀具軌跡，如圖4 所示。夾具元件中應(yīng)用到的材料泊松比0.3和楊氏模量的220的合金鋼。圖4 空心工件5.2 模擬和加工的運(yùn)作舉例將工件進(jìn)行周邊銑削，加工參數(shù)在表2中給出?；谶@些參數(shù)，切削力的最高值被作為工件內(nèi)壁受到的表面載荷而被計(jì)算和應(yīng)用，當(dāng)工件處于330.94 n（切）、398.11 N （下徑向）和22.84 N （下軸） 的切削位置時(shí)。整個(gè)刀具路徑被26個(gè)工步所分開(kāi)，切削力的方向被刀具位置所確定表2加工參數(shù)和條件。5.3 夾具設(shè)計(jì)方案夾具在加工過(guò)程中夾緊工件的規(guī)劃如圖5所示。圖5 定位和夾緊裝置的可選區(qū)域一般來(lái)說(shuō)， 3-2-1定位原則是夾具設(shè)計(jì)中常用的。夾具底板限制三個(gè)自由度，在側(cè)邊控制兩個(gè)自由度。這里，在Y=0mm截面上使用了4個(gè)定點(diǎn)（L1，L2 ， L3和14 ），以定位工件并限制2自由度；并且在Y=127mm的相反面上，兩個(gè)壓板（C1,C2）夾緊工件。在正交面上，需要一個(gè)定位元件限制其余的一個(gè)自由度，這在優(yōu)化模型中是被忽略的。在表3中給出了定位加緊點(diǎn)的坐標(biāo)范圍。表3 設(shè)計(jì)變量的約束由于沒(méi)有一個(gè)簡(jiǎn)單的一體化程序確定夾緊力，夾緊力很大部分（6673.2N）在初始階段被假設(shè)為每一個(gè)夾板上作用的力。且從符合例5的最小二乘法，分別由4.43107 N/m 和5.47107 N/m得到了正常切向剛度。5.4 遺傳控制參數(shù)和懲罰函數(shù)在這個(gè)例子中，用到了下列參數(shù)值：Ps=30, Pc=0.85, Pm=0.01, Nmax=100和Ncmax=20.關(guān)于f1和的懲罰函數(shù)是這里fv可以被F1或代表。當(dāng)nchg達(dá)到6時(shí)，交叉和變異的概率將分別改變成0.6和0.1.5.5 優(yōu)化結(jié)果連續(xù)優(yōu)化的收斂過(guò)程如圖6所示。且收斂過(guò)程的相應(yīng)功能（1）和（2）如圖7、圖8所示。優(yōu)化設(shè)計(jì)方案在表4中給出。圖6 夾具布局和夾緊力優(yōu)化程序的收斂性遺傳算法 圖7 第一個(gè)函數(shù)值的收斂圖8第二個(gè)函數(shù)值的收斂性表4 多目標(biāo)優(yōu)化模型的結(jié)果 表5 各種夾具設(shè)計(jì)方案結(jié)果進(jìn)行比較，5.6 結(jié)果的比較 從單一目標(biāo)優(yōu)化和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)中得到的夾具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)函數(shù)值，如表5所示。單一目標(biāo)優(yōu)化的結(jié)果，在論文中引做比較。在例子中，與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)相比較，單一目標(biāo)優(yōu)化方法有其優(yōu)勢(shì)。最高變形減少了57.5 ，均勻變形增強(qiáng)了60.4 。最高夾緊力的值也減少了49.4 。從多目標(biāo)優(yōu)化方法和單目標(biāo)優(yōu)化方法的比較中可以得出什么呢？最大變形減少了50.2 ，均勻變形量增加了52.9 ，最高夾緊力的值減少了69.6 。加工表面沿刀具軌跡的變形分布如圖9所示。很明顯，在三種方法中，多目標(biāo)優(yōu)化方法產(chǎn)生的變形分布最均勻。與結(jié)果比較，我們確信運(yùn)用最佳定位點(diǎn)分布和最優(yōu)夾緊力來(lái)減少工件的變形。圖10示出了一實(shí)例夾具的裝配。圖9沿刀具軌跡的變形分布圖10 夾具配置實(shí)例6 結(jié)論本文介紹了基于GA和有限元的夾具布局設(shè)計(jì)和夾緊力的優(yōu)化程序設(shè)計(jì)。優(yōu)化程序是多目標(biāo)的：最大限度地減少加工表面的最高變形和最大限度地均勻變形。ANSYS軟件包已經(jīng)被用于健身價(jià)值的有限元計(jì)算。對(duì)于夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化的問(wèn)題，GA和有限元分析的結(jié)合被證明是一種很有用的方法。 在這項(xiàng)研究中，摩擦的影響和碎片移動(dòng)都被考慮到了。為了減少計(jì)算的時(shí)間，建立了一個(gè)染色體的健身數(shù)值的數(shù)據(jù)庫(kù)，且網(wǎng)狀工件的有限元模型是優(yōu)化過(guò)程中多次使用的。 傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)方法是單一目標(biāo)優(yōu)化方法或經(jīng)驗(yàn)。此研究結(jié)果表明，多目標(biāo)優(yōu)化方法比起其他兩種方法更有效地減少變形和均勻變形。這對(duì)于在數(shù)控加工中控制加工變形是很有意義的。參考文獻(xiàn)1、 King LS，Hutter（ 1993年） 自動(dòng)化裝配線上棱柱工件最佳裝夾定位生成的理論方法。De Meter EC (1995) 優(yōu)化機(jī)床夾具表現(xiàn)的Min - Max負(fù)荷模型。2、 De Meter EC (1998) 快速支持布局優(yōu)化。Li B, Melkote SN (1999) 通過(guò)夾具布局優(yōu)化改善工件的定位精度。3、 Li B, Melkote SN (2001) 夾具夾緊力的優(yōu)化和其對(duì)工件的定位精度的影響。4、 Li B, Melkote SN (1999) 通過(guò)夾具布局優(yōu)化改善工件的定位精度。5、 Li B, Melkote SN (2001) 夾具夾緊力的優(yōu)化和其對(duì)工件定位精度的影響。6、 Li B, Melkote SN (2001) 最優(yōu)夾具設(shè)計(jì)計(jì)算工件動(dòng)態(tài)的影響。7、 Lee JD, Haynes LS (1987) 靈活裝夾系統(tǒng)的有限元分析。8、 Menassa RJ, DeVries WR (1991) 運(yùn)用優(yōu)化方法在夾具設(shè)計(jì)中選擇支位。9、 Cai W, Hu SJ, Yuan JX (1996) 變形金屬板材的裝夾的原則、算法和模擬。10、 Qin GH, Zhang WH, Zhou XL (2005) 夾具裝夾方案的建模和優(yōu)化設(shè)計(jì)。11、Deng HY, Melkote SN (2006) 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定裝夾中夾緊力最小值的確定。12、Wu NH, Chan KC (1996) 基于遺傳算法的夾具優(yōu)化配置方法。13、Ishikawa Y, Aoyama T(1996) 借助遺傳算法對(duì)裝夾條件的優(yōu)化。14、Vallapuzha S, De Meter EC, Choudhuri S, et al (2002) 一項(xiàng)關(guān)于空間坐標(biāo)對(duì)基于遺傳算法的夾具優(yōu)化問(wèn)題的作用的調(diào)查。15、Vallapuzha S, De Meter EC, Choudhuri S, et al (2002) 夾具布局優(yōu)化方法成效的調(diào)查。16、Kulankara K, Melkote SN (2000) 利用遺傳算法優(yōu)化加工夾具的布局。17、Kulankara K, Satyanarayana S, Melkote SN (2002) 利用遺傳算法優(yōu)化夾緊布局和夾緊力。18、Lai XM, Luo LJ, Lin ZQ (2004) 基于遺傳算法的柔性裝配夾具布局的建模與優(yōu)化。19、Hamedi M (2005) 通過(guò)一種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法混合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)智能夾具。20、Kumar AS, Subramaniam V, Seow KC (2001) 采用遺傳算法固定裝置的概念設(shè)計(jì)。21、Kaya N (2006) 利用遺傳算法優(yōu)化加工夾具的定位和夾緊點(diǎn)。22、Zhou XL, Zhang WH, Qin GH (2005) 遺傳算法用于優(yōu)化夾具布局和夾緊力。23、Kaya N, ztrk F (2003) 碎片位移和摩擦接觸的運(yùn)用對(duì)工件夾具布局的校核。62 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(chēng)零件名稱(chēng)共頁(yè)第頁(yè) 車(chē)間工序號(hào)工序名稱(chēng)材 料 牌 號(hào)金工車(chē)間20銑HT200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(chēng)設(shè)備型號(hào)設(shè)備編號(hào)同時(shí)加工件數(shù)夾具編號(hào)夾具名稱(chēng)切削液工位器具編號(hào)工位器具名稱(chēng)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/minm/minmm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1粗銑36mm下底面，留余量1mm臥式銑床250117.80.202 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(chēng)零件名稱(chēng)共頁(yè)第頁(yè) 車(chē)間工序號(hào)工序名稱(chēng)材 料 牌 號(hào)金工車(chē)間30銑HT200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(chēng)設(shè)備型號(hào)設(shè)備編號(hào)同時(shí)加工件數(shù)夾具編號(hào)夾具名稱(chēng)切削液工位器具編號(hào)工位器具名稱(chēng)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/minm/minmm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1粗銑22mm上端面臥式銑床250117.80.202 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(chēng)零件名稱(chēng)共頁(yè)第頁(yè) 車(chē)間工序號(hào)工序名稱(chēng)材 料 牌 號(hào)金工車(chē)間40鉆HT200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(chēng)設(shè)備型號(hào)設(shè)備編號(hào)同時(shí)加工件數(shù)夾具編號(hào)夾具名稱(chēng)切削液工位器具編號(hào)工位器具名稱(chēng)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/minm/minmm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1鉆11mm通孔立式鉆床272170.2811機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱(chēng)零件名稱(chēng)共頁(yè)第頁(yè) 車(chē)間工序號(hào)工序名稱(chēng)材 料 牌 號(hào)50銑HT200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)設(shè)備名稱(chēng)設(shè)備型號(hào)設(shè)備編號(hào)同時(shí)加工件數(shù)夾具編號(hào)夾具名稱(chēng)切削液工位器具編號(hào)工位器具名稱(chēng)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/minm/minmm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1粗銑28mm前端面留余量1mm臥式銑床250117.80.2022粗銑26mm前端面臥式銑床機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱(chēng)零件名稱(chēng)共頁(yè)第頁(yè) 車(chē)間工序號(hào)工序名稱(chēng)材 料 牌 號(hào)60銑HT200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)設(shè)備名稱(chēng)設(shè)備型號(hào)設(shè)備編號(hào)同時(shí)加工件數(shù)夾具編號(hào)夾具名稱(chēng)切削液工位器具編號(hào)工位器具名稱(chēng)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/minm/minmm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1粗銑28mm后端面，留余量1mm臥式銑床250117.80.2022粗銑26mm后端面臥式銑床機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱(chēng)零件名稱(chēng)共頁(yè)第頁(yè) 車(chē)間工序號(hào)工序名稱(chēng)材 料 牌 號(hào)70鉆擴(kuò)鉸HT200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)設(shè)備名稱(chēng)設(shè)備型號(hào)設(shè)備編號(hào)同時(shí)加工件數(shù)夾具編號(hào)夾具名稱(chēng)切削液工位器具編號(hào)工位器具名稱(chēng)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/minm/minmm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1鉆17mm通孔272170.28172擴(kuò)孔至17.85mm 3粗鉸至 17.94mm 4精鉸至18H7，兩邊倒角1x45機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱(chēng)零件名稱(chēng)共頁(yè)第頁(yè) 車(chē)間工序號(hào)工序名稱(chēng)材 料 牌 號(hào)80銑HT200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)設(shè)備名稱(chēng)設(shè)備型號(hào)設(shè)備編號(hào)同時(shí)加工件數(shù)夾具編號(hào)夾具名稱(chēng)切削液工位器具編號(hào)工位器具名稱(chēng)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/minm/minmm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1半精銑28mm前端面250117.80.20.5機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱(chēng)零件名稱(chēng)共頁(yè)第頁(yè) 車(chē)間工序號(hào)工序名稱(chēng)材 料 牌 號(hào)90銑HT200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)設(shè)備名稱(chēng)設(shè)備型號(hào)設(shè)備編號(hào)同時(shí)加工件數(shù)夾具編號(hào)夾具名稱(chēng)切削液工位器具編號(hào)工位器具名稱(chēng)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/minm/minmm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1半精銑28mm后端面，保證尺寸37+ -0.1mm250117.80.20.5機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱(chēng)零件名稱(chēng)共頁(yè)第頁(yè) 車(chē)間工序號(hào)工序名稱(chēng)材 料 牌 號(hào)100銑HT200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)設(shè)備名稱(chēng)設(shè)備型號(hào)設(shè)備編號(hào)同時(shí)加工件數(shù)夾具編號(hào)夾具名稱(chēng)切削液工位器具編號(hào)工位器具名稱(chēng)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/minm/minmm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1半精銑36mm下底面，保證尺寸24+ -0.03mm250117.80.20.5機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱(chēng)零件名稱(chēng)共頁(yè)第頁(yè) 車(chē)間工序號(hào)工序名稱(chēng)材 料 牌 號(hào)110車(chē)HT200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)設(shè)備名稱(chēng)設(shè)備型號(hào)設(shè)備編號(hào)同時(shí)加工件數(shù)夾具編號(hào)夾具名稱(chēng)切削液工位器具編號(hào)工位器具名稱(chēng)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/minm/minmm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1車(chē)16mm通孔鉆至15mm2粗車(chē)至15.85mm3半精車(chē)至15.95mm4精車(chē)至16H75兩邊倒角1x45機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱(chēng)零件名稱(chēng)共頁(yè)第頁(yè) 車(chē)間工序號(hào)工序名稱(chēng)材 料 牌 號(hào)120鉆HT200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)設(shè)備名稱(chēng)設(shè)備型號(hào)設(shè)備編號(hào)同時(shí)加工件數(shù)夾具編號(hào)夾具名稱(chēng)切削液工位器具編號(hào)工位器具名稱(chēng)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/minm/minmm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1鉆3mm的孔 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題目： 氣門(mén)搖臂軸支座零件機(jī)械加工工藝規(guī)程及加工16孔工序夾具設(shè)計(jì) 信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè)學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師： 2015年08月14日 課題來(lái)源自擬題目科學(xué)依據(jù)（1）課題科學(xué)意義隨著現(xiàn)代社會(huì)進(jìn)程的加快，柴油機(jī)發(fā)揮的社會(huì)作用不可估量，特別是在社會(huì)工業(yè)化之后，柴油機(jī)作為動(dòng)力內(nèi)燃機(jī)的一種，在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域無(wú)處不在，為社會(huì)創(chuàng)造著巨大的效益。在這領(lǐng)域中，柴油機(jī)所發(fā)揮的作用也是不盡相同，所以根據(jù)作用的需要，柴油機(jī)也被設(shè)計(jì)出了很多種型號(hào)，各種型號(hào)功率不同，發(fā)揮的作用大小也就不一樣，創(chuàng)造出的價(jià)值也不一樣。但是柴油機(jī)的污染排放也是一個(gè)不小的社會(huì)問(wèn)題，隨著社會(huì)的發(fā)展，人類(lèi)對(duì)生活質(zhì)量要求的提高，而高污染排放的柴油機(jī)必定不能滿足人類(lèi)的這一生活需求，但是柴油機(jī)已經(jīng)是社會(huì)發(fā)展不可缺少的一個(gè)重要零部分，徹底取代柴油機(jī)在目前的技術(shù)條件下似乎還不太可能。（2）研究狀況及其發(fā)展前景：隨著社會(huì)的需要，柴油機(jī)生產(chǎn)數(shù)量將不斷的增長(zhǎng)，而氣門(mén)搖臂軸支座是柴油機(jī)上不可或缺的零件，也就是意味著氣門(mén)搖臂軸支座的生產(chǎn)數(shù)量將是與日俱增，為了創(chuàng)造出更大的效益，設(shè)計(jì)出輕便，經(jīng)久耐用，便于生產(chǎn)的氣門(mén)搖臂軸支座這一零件是很有必要的。柴油機(jī)具有熱效率高的顯著優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。隨著強(qiáng)化程度的提高，柴油機(jī)單位功率的重量也顯著降低。為了節(jié)能，各國(guó)都在注重改善燃燒過(guò)程，研究燃用低質(zhì)燃油和非石油制品燃料。此外，降低摩擦損失、廣泛采用廢氣渦輪增壓并提高增壓度、進(jìn)一步輕量化、高速化、低油耗、低噪聲和低污染，都是柴油機(jī)的重要發(fā)展方向。研究?jī)?nèi)容了解氣門(mén)搖臂零件的工作原理，國(guó)內(nèi)外的研究發(fā)展現(xiàn)狀； 完成氣門(mén)搖臂零件的總體方案設(shè)計(jì)； 完成有關(guān)零部件的選型計(jì)算、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核； 熟練掌握計(jì)算機(jī)CAD繪圖軟件，并繪制裝配圖和零件圖紙，折合A0不少于2.5張； 完成說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)，并且翻譯外文資料1篇。擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析1）技術(shù)路線首先根據(jù)氣門(mén)搖臂零件的特殊性對(duì)其造型等方面的設(shè)計(jì)需求進(jìn)行分析，從整體上把握其設(shè)計(jì)原則；然后對(duì)不同的功能區(qū)域進(jìn)行單獨(dú)的研究分析，總結(jié)出符合工程學(xué)要求的設(shè)計(jì)理論；最后將整體的設(shè)計(jì)分析和每一部分的設(shè)計(jì)相結(jié)合，尋找有效的結(jié)合點(diǎn)并進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)，最終設(shè)計(jì)出高質(zhì)量、高檔次的產(chǎn)品。（2）研究方法 測(cè)試出氣門(mén)搖臂各零件的尺寸、剛度，獲得大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，為建立氣門(mén)搖臂力學(xué)模型與分析作了必要的準(zhǔn)備。（3）實(shí)驗(yàn)方案 確定具體設(shè)計(jì)方案：零件的工藝分析及生產(chǎn)類(lèi)型的確定，零件的工藝分析研究計(jì)劃及預(yù)期成果（1）研究計(jì)劃：1：學(xué)習(xí)并翻譯一篇與畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)的英文材料2：按照任務(wù)書(shū)要求查閱論文相關(guān)參考資料，填寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告書(shū)。3：填寫(xiě)畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告。4：按照要求修改畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告。5：氣門(mén)搖臂軸支座加工16孔的夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。6：CAD繪圖。7：畢業(yè)論文撰寫(xiě)和修改工作。（2）預(yù)期成果：我國(guó)市場(chǎng)前景廣闊，產(chǎn)品質(zhì)量性能逐漸滿足要求，因此產(chǎn)品的發(fā)展必須由單純的追求技術(shù)上的完善，轉(zhuǎn)向產(chǎn)品外觀質(zhì)量的提高，放到與技術(shù)改進(jìn)放到同等重要的位置，通過(guò)本課題的研究，產(chǎn)品必定以合理的色彩以及人性化的結(jié)構(gòu)方式提高自己的附加值，吸引到更多地客戶，加大自己產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率，提高在行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力。特色或創(chuàng)新之處1通用性好，氣門(mén)搖臂軸支座加工16孔在設(shè)計(jì)過(guò)程中，考略到通用性，因此留有余地，因此除搬運(yùn)外，還可以焊接噴漆等。2工作效率，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，同時(shí)也降低了成本。已具備的條件和尚需解決的問(wèn)題（1）.夾具的構(gòu)造應(yīng)與其用途和生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，正確處理好質(zhì)量、效率、方便性與經(jīng)濟(jì)性四者的關(guān)系。 （2）.保證使用方便，要便于裝卸、便于夾緊、便于測(cè)量、便于觀察、便于排屑排液、便于安裝運(yùn)輸，保證安全第一。 （3）.注意結(jié)構(gòu)工藝，對(duì)加工、裝配、維修通盤(pán)考慮，降低成本。指導(dǎo)教師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽名：年 月 日教研室（學(xué)科組、研究所）意見(jiàn) 教研室主任簽名： 年 月 日系意見(jiàn) 主管領(lǐng)導(dǎo)簽名： 年 月 日機(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(chēng)零件名稱(chēng)氣門(mén)搖臂軸支座共頁(yè)第頁(yè)材 料 牌 號(hào)HT200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(chēng) 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00鑄造10熱處理去應(yīng)力退火退火爐20銑粗銑36mm下底面，留余量1mm臥式銑床30銑粗銑22mm上端面臥式銑床40鉆鉆11mm通孔立式鉆床50銑粗銑28mm前端面，留余量1mm，粗銑26mm前端面臥式銑床60銑粗銑28mm后端面，留余量1mm，粗銑26mm后端面臥式銑床70鉆鉆17mm通孔，擴(kuò)孔至17.85，粗鉸至 17.94，精鉸至18H7，兩邊倒角1x45 臥式鏜床 80銑半精銑28前端面，臥式銑床90銑半精銑28后端面，保證尺寸37+ -0.1臥式銑床100銑半精銑36mm下底面，保證尺寸24+ -0.03臥式銑床110車(chē)車(chē)16mm孔鉆至15mm，粗車(chē)至15.85mm，半精車(chē)至15.95mm精車(chē)至16H7，兩邊倒角1x45 臥式車(chē)床120鉆鉆3mm偏10內(nèi)孔立式鉆床130后處理去毛刺，清洗140終檢 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）施小通標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽 字 日 期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽 字 日 期 第 1 頁(yè) 共 25 頁(yè) 摘 要 二十一世紀(jì)的制造業(yè)面臨著顧客需求驅(qū)動(dòng)、不可預(yù)測(cè)、快速多變和來(lái)自全球 不斷增加的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，而且競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇。市場(chǎng)的不斷變化要求制造系統(tǒng)加工的 產(chǎn)品品種能夠快速變換以滿足市場(chǎng)需求。近來(lái)的制造業(yè)發(fā)展表明，夾具能比較好 的滿足上述要求并符合我國(guó)國(guó)情。作為制造系統(tǒng)重要組成部分的夾具設(shè)計(jì)部分， 制造系統(tǒng)對(duì)其提出了新的要求。夾具在機(jī)械加工起著重要的作用，它直接影響著 機(jī)械加工的質(zhì)量，生產(chǎn)效率和成本，因此夾具設(shè)計(jì)是機(jī)械工藝準(zhǔn)備和施工中的一 項(xiàng)重要工作。本設(shè)計(jì)做的是氣門(mén)搖臂軸零件的工藝規(guī)程及其夾具設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：制造業(yè)；工藝夾具；氣門(mén)搖臂軸；機(jī)械加工 第 2 頁(yè) 共 25 頁(yè) Abstract Twenty-first Century manufacturing is facing the customer demand driven, unpredictable, rapidly changing and from the increase of global market competition, and the competition intensifies. The constant change of the market requirements of product varieties to meet market demand fast transform. Development of the manufacturing industry the recent show, fixture can better meet the above requirements and in line with Chinas national conditions. As part of fixture design is an important part of manufacturing system, manufacturing system put forward new requirements to the. Fixture plays an important role in the mechanical processing, which directly affects the quality of machining, production efficiency and cost, therefore the fixture design is an important work of mechanical process preparation and construction of the. This design is the process of the valve rocker shaft parts and fixture design. Keywords: manufacturing; fixture; valve rocker arm shaft; mechanical processing 第 3 頁(yè) 共 25 頁(yè) 目 錄 目 錄 .1 1 引言 .4 2 氣門(mén)搖臂軸支座的機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) .5 2.1.零件的工藝分析及生產(chǎn)類(lèi)型的確定 .5 2.1.1 零件的作用 .5 2.1.2 零件的工藝分析 .6 2.2 毛坯選擇 .7 2.2.1 選擇毛坯種類(lèi) .7 2.2.2 確定毛坯尺寸及機(jī)械加工總余量 .8 2.2.3 設(shè)計(jì)毛坯圖 .9 2.2.4 繪制毛坯圖 .10 2.3 選擇加工方法，制定工藝路線 .10 2.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 .10 2.3.2 確定工藝路線 .11 2.3.3 工序間加工余量的確定 .12 2.3.4 切削用量以及基本時(shí)間定額的確定 .13 3 專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì) .22 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 .22 3.2 夾緊力大小的確定原則 .22 3.3 夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明 .23 參考文獻(xiàn) .25 致 謝 .26 第 4 頁(yè) 共 25 頁(yè) 1 引言 本次設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的機(jī)械制造、機(jī)械工藝學(xué)基礎(chǔ)課之后進(jìn)行的課 程設(shè)計(jì)。其目的在于： 1鞏固我們?cè)诖髮W(xué)里所學(xué)的知識(shí)，也是對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的綜合性的檢驗(yàn)； 2加強(qiáng)我們查閱資料的能力，熟悉有關(guān)資料； 3樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)我們的實(shí)際工作能力； 4通過(guò)對(duì)氣門(mén)搖臂軸支座的機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)，使我們?cè)跈C(jī)械制造工藝規(guī) 程設(shè)計(jì)，工藝方案論證，機(jī)械加工余量計(jì)算，工藝尺寸的確定，編寫(xiě)技術(shù)文件及 查閱技術(shù)文獻(xiàn)等各個(gè)方面受到一次綜合性的訓(xùn)練。初步具備設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程 度零件的工藝規(guī)程的能力。 5.能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，學(xué)會(huì)擬 定夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步具備設(shè)計(jì)出高效，省力，經(jīng)濟(jì)合理并 能保證加工質(zhì)量的專(zhuān)用夾具的能力。 6通過(guò)零件圖，裝配圖繪制，使我們對(duì)于 AutoCAD 繪圖軟件的使用能得到 進(jìn)一步的提高。 第 5 頁(yè) 共 25 頁(yè) 2 氣門(mén)搖臂軸支座的機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.1.零件的工藝分析及生產(chǎn)類(lèi)型的確定 2.1.1 零件的作用 本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的零件是 1105 柴油機(jī)中搖臂結(jié)合部的氣門(mén)搖臂軸支座，它是 柴油機(jī)上氣門(mén)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要零件。直徑為 18mm 的孔用來(lái)裝配搖臂軸，軸 的兩端各安裝一進(jìn)、排氣氣門(mén)搖臂。直徑為 16mm 的孔內(nèi)裝一個(gè)減壓軸，用于降 低汽缸內(nèi)壓力，便于啟動(dòng)柴油機(jī)。兩孔間距 56mm，可以保證減壓軸在搖臂上打 開(kāi)氣門(mén)，實(shí)現(xiàn)減壓。兩孔要求的表面粗糙度和位置精度較高，工作時(shí)會(huì)和軸相配 合工作，起到支撐的作用，直徑 11 的孔用 M10 的螺桿與汽缸蓋相連，直徑 3 的 孔用來(lái)排油，各部分尺寸零件圖中詳細(xì)標(biāo)注。 圖 2.1 氣門(mén)搖臂軸支座零件圖 第 6 頁(yè) 共 25 頁(yè) 2.1.2 零件的工藝分析 零件的材料為 HT200，灰鑄鐵的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造性能優(yōu)良，但是塑性較 差、脆性較高、不適合磨削，而且加工面主要集中在平面加工和孔的加工。根據(jù) 對(duì)零件圖的分析，該零件需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求如下： 1. 外圓的上端面以及與此孔相通的 通孔，粗糙度均為 12.5；21 2. 36mm 下端面，根據(jù)零件的總體加工特性，366mm 為整個(gè)機(jī)械加工過(guò)程中主 要的基準(zhǔn)面，粗糙度為 12.5，因此在制定加工方案的時(shí)候應(yīng)當(dāng)首先將此面加工出 來(lái)； 3. 外圓的前后端面，粗糙度為 12.5；前后端面倒 的角，粗糙度為28 451 12.5；以及 的通孔，在這里由于 通孔所要求的精度較高，因此該孔的的118 加工是一個(gè)難點(diǎn)，其所要求的表面粗糙度為 1.6，且該孔的軸線與 36mm 下端面的 平行度為 0.05，且該孔的軸線圓跳動(dòng)公差為 0.1 需要選擇適當(dāng)?shù)募庸し椒▉?lái)達(dá)到 此孔加工的技術(shù)要求。 4. 的前后端面，粗糙度為 2.5；前后端面倒 的角，粗糙度為 12.5；26 451 以及 的通孔， 的通孔同樣也是本零件加工一個(gè)比較重要的部分，觀察零11 件圖就可以知道， 的孔要求的表面粗糙度和位置精度和 的通孔一樣都是8 比較高的， 的通孔表面粗糙度為 1.6，孔的軸線與 36mm 的地面的平行度為6 0.05； 通過(guò)上面零件的分析可知，36mm 下端面和 上端面的表面粗糙度要求都不2 是很高，因此都不需要精加工來(lái)達(dá)到要求，而且這兩個(gè)面也是整個(gè)加工工程中主 要的定位基準(zhǔn)面，因此可以粗加工或者半精加工出這兩個(gè)面而達(dá)到精度要求，再 以此作為基準(zhǔn)采用專(zhuān)用夾具來(lái)對(duì)其他表面進(jìn)行加工，并且能夠更好的保證其他表 面的位置精度要求?？偟目磥?lái)，該零件并沒(méi)有復(fù)雜的加工曲面，屬于較為簡(jiǎn)單的 零件，所以根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證，簡(jiǎn)單的工 藝路線安排如下：將零件定位夾緊，加工出 36mm 下端面以及 上端面，并鉆2 第 7 頁(yè) 共 25 頁(yè) 出 的通孔，然后再以這先加工出來(lái)的幾個(gè)表面為基準(zhǔn)定位，加工出 和1 28 的外圓端面，并鉆出 這兩個(gè)精度要求比較高的空，最后翻轉(zhuǎn)零件，26168和 深孔加工出 的斜油孔。3 2.2 毛坯選擇 2.2.1 選擇毛坯種類(lèi) 機(jī)械加工中毛坯的種類(lèi)有很多種，如鑄件、鍛件、型材、擠壓件、沖壓件、 焊接組合件等，同一種毛坯又可能有不同的制造方法。為了提高毛坯的制造質(zhì)量， 可以減少機(jī)械加工勞動(dòng)量，降低機(jī)械加工成本，但往往會(huì)增加毛坯的制造成本。 選擇毛坯的制造方法一般應(yīng)當(dāng)考慮一下幾個(gè)因素。 （1）.材料的工藝性能 材料的工藝性能在很大程度上決定毛坯的種類(lèi)和制造方法。例如，鑄鐵， 鑄造青銅等脆性材料不能鍛造和沖壓，由于焊接性能差，也不宜用焊接方法制 造組合毛坯，而只能用鑄造。低碳鋼的鑄造性能差，很少用于鑄造；但由于可 鍛性能，可焊接性能好，低碳鋼廣泛用于制造鍛件、型材、沖壓件等。 （2）.毛坯的尺寸、形狀和精度要求 毛坯的尺寸大小和形狀復(fù)雜程度也是選擇毛坯的重要依據(jù)。直徑相差不大的 階梯軸宜采用棒料；直徑相差較大的宜采用鍛件。尺寸很大的毛坯，通常不采 用模鍛或壓鑄、特種鑄造方法制造，而適宜采用自由鍛造或是砂型鑄造。形狀 復(fù)雜的毛坯，不宜采用型材或自由鍛件，可采用鑄件、模鍛件、沖壓件或組合 毛坯。 （3）.零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) 選擇毛坯的制造方法，只有與零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，才能獲得最佳的經(jīng)濟(jì) 效益。生產(chǎn)綱領(lǐng)大時(shí)宜采用高精度和高生產(chǎn)率的毛坯制造方法，如模鍛及熔模 鑄造等；生產(chǎn)綱領(lǐng)小時(shí)，宜采用設(shè)備投資少的毛坯制造方法，如木模砂型鑄造 及自由鍛造。 根據(jù)上述內(nèi)容的幾個(gè)方面來(lái)分析本零件，零件材料為 HT200，首先分析灰鑄鐵材 第 8 頁(yè) 共 25 頁(yè) 料的性能，灰鑄鐵是一種脆性較高，硬度較低的材料，因此其鑄造性能好，切削 加工性能優(yōu)越，故本零件毛坯可選擇鑄造的方法；其次，觀察零件圖知，本設(shè)計(jì) 零件尺寸并不大，而且其形狀也不復(fù)雜，屬于簡(jiǎn)單零件，除了幾個(gè)需要加工的表 面以外，零件的其他表面粗糙度都是以不去除材料的方法獲得，若要使其他不進(jìn) 行加工的表面達(dá)到較為理想的表面精度，可選擇砂型鑄造方法；再者，前面已經(jīng) 確定零件的生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，可選擇砂型鑄造機(jī)器造型的鑄造方法，較大 的生產(chǎn)批量可以分散單件的鑄造費(fèi)用。因此，綜上所述，本零件的毛坯種類(lèi)以砂 型鑄造機(jī)器造型的方法獲得。 2.2.2 確定毛坯尺寸及機(jī)械加工總余量 根據(jù)零件圖計(jì)算零件的輪廓尺寸為長(zhǎng) 83mm，寬 37mm，高 62mm。 查閱機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程 3表 2-1 按鑄造方法為砂型鑄 造機(jī)器造型，零件材料為灰鑄鐵，查得鑄件公差等級(jí)為 CT8-CT12，取鑄件公差等 級(jí)為 CT10。 再根據(jù)毛坯鑄件基本尺寸查閱機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程 3表 2-3 ，按前面已經(jīng)確定的鑄件公差等級(jí) CT10 差得相應(yīng)的鑄件尺寸公差。 查閱機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程 3表 2-5 按鑄造方法為砂型鑄 造機(jī)器造型，材料為灰鑄鐵，查得鑄件所要求的機(jī)械加工余量等級(jí)為 E-G,將要求 的機(jī)械加工余量等級(jí)確定為 G，再根據(jù)鑄件的最大輪廓尺寸查閱機(jī)械制造工藝 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) 13表 2.2-4 要求的鑄件機(jī)械加工余量。 由于所查得的機(jī)械加工余量適用于機(jī)械加工表面 ， 的加1.6Ram1.6a 工表面，機(jī)械加工余量要適當(dāng)放大。分析本零件，除了 的 外，8和 R 沒(méi)有一個(gè)加工表面的表面粗糙度是小于 1.6 的，也就是所有的加工表面 ，因此一般情況下這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查得1.6Ram 的余量值即可，但是由于大部分表面加工都需經(jīng)過(guò)粗加工和半精加工，因此余量 將要放大，這里為了機(jī)械加工過(guò)程的方便，除了孔以外的加工表面，將總的加工 余量統(tǒng)一為一個(gè)值。如下表： 第 9 頁(yè) 共 25 頁(yè) 表 2.1 毛坯尺寸及機(jī)械加工總余量表 加工 表面 基本 尺寸 鑄件尺寸 公差 機(jī)械加工總余 量 鑄件 尺寸 上端面239m2.6 4 471.3 下端面36m2.6 4 前端面872.6 4 5. 后端面23m2.6 4 413 前端面6162.2 4 2. 后端面 2.2 4 2.2.3 設(shè)計(jì)毛坯圖 （1） 確定鑄造斜度 根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) 13表 2.2-6 本零件 毛坯砂型鑄造斜度為 。035 （2） 確定分型面 由于毛坯形狀對(duì)稱(chēng)，且最大截面在中間截面，為了起模以 及便于發(fā)現(xiàn)上下模在鑄造過(guò)程中的錯(cuò)移，所以選擇前后對(duì)稱(chēng)中截面為分 型面。 （3） 毛坯的熱處理方式 為了去除內(nèi)應(yīng)力，改善切削性能，在鑄件取出后進(jìn)行 機(jī)械加工前應(yīng)當(dāng)做時(shí)效處理。 第 10 頁(yè) 共 25 頁(yè) 2.2.4 繪制毛坯圖 圖 2.2 氣門(mén)搖臂軸支座毛坯圖 2.3 選擇加工方法，制定工藝路線 2.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)的選擇在工藝規(guī)程制定中直接影響到工序數(shù)目，各表面加工順序， 夾具結(jié)構(gòu)及零件的精度。 定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)，用毛坯上未經(jīng)加工的表面作為定位基準(zhǔn)成為 粗基準(zhǔn)，使用經(jīng)過(guò)加工表面作為定位基準(zhǔn)稱(chēng)為精基準(zhǔn)。在制定工藝規(guī)程時(shí)，先進(jìn) 行精基準(zhǔn)的選擇，保證各加工表面按圖紙加工出來(lái)，再考慮用什么樣的粗基準(zhǔn)來(lái) 加工精基準(zhǔn)。 1.粗基準(zhǔn)的選擇原則 為保證加工表面與不加工表面之間的位置精度，則應(yīng)以不加工表面為粗基準(zhǔn)。 若工件上有很多歌不加工表面，應(yīng)選其中與加工表面位置精度要求較高的表面 為粗基準(zhǔn)。 為保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選重要表面為粗基準(zhǔn)。 第 11 頁(yè) 共 25 頁(yè) 應(yīng)盡量選光滑平整，無(wú)飛邊，澆口，冒口或其他缺陷的表面為粗基準(zhǔn)，以便定 位準(zhǔn)確，夾緊可靠。 粗基準(zhǔn)一般只在頭道工序中使用一次，應(yīng)精良避免重復(fù)使用。 2.精基準(zhǔn)的選擇原則 “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 重合引起的定位誤差。 “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。 “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 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。 “互為基準(zhǔn)“原則 當(dāng)兩個(gè)表面相互位置精度及尺寸、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。 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。 根據(jù)上述定位基準(zhǔn)的選擇原則，分析本零件，根據(jù)氣門(mén)搖臂軸支座零件圖，本零 件時(shí)帶有孔的形狀比較簡(jiǎn)單的零件，孔 、孔 以及孔 均為零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，1861 均可選為定位基準(zhǔn)，而且孔 和孔 設(shè)計(jì)精度較高（亦是裝配基準(zhǔn)和測(cè)量基 準(zhǔn)） ，工序?qū)才胚@兩個(gè)孔在最后進(jìn)行，為遵循“基準(zhǔn)重合”原則，因此選擇先 進(jìn)行加工的 孔和加工后的 36mm 下底面作為精基準(zhǔn)，在該零件需要加工的表1 面中，由于外圓面上有分型面，表面不平整有飛邊等缺陷，定位不可靠，應(yīng)選 外圓端面及未加工的 mm 外圓面為粗基準(zhǔn)。2816 2.3.2 確定工藝路線 在綜合考慮上述工序的順序安排原則基礎(chǔ)上，確定了該氣門(mén)搖臂軸支座零件的 工藝路線如下： 工序 1：鑄造； 工序 2：時(shí)效處理； 第 12 頁(yè) 共 25 頁(yè) 工序 3：以 外圓為基準(zhǔn)，用一個(gè)長(zhǎng) V 形塊和一個(gè)活動(dòng) V 形塊分別置于 外28 28 圓和 外圓處夾緊，用臥式銑床粗銑 前端面，保證尺寸 至 38，粗銑628370.1 前端面保證尺寸 16mm 至 16mm; 工序 4：精銑 前端面，翻面精銑 后端面，保證尺寸 ；28 . 工序 5：用 V 形塊定位 與 外圓，粗銑 上端面，保證尺寸 39 至 42mm;262 工序 6：翻面粗銑 端面，保證尺寸 39 至 39.5mm； 3 工序 7：精銑 下端面，保證尺寸 39mm； 工序 8：鉆孔 ；1 工序 9：鉆孔 至 ，擴(kuò)孔至 ，鉸孔至 ，鉆孔 至 ，0.6415.80.160.27816 擴(kuò)孔至 ，鉸孔至 ，保證兩孔中心距 ;7.80.25. 工序 10： 、 兩端倒角 ；0.210.44o 工序 11：鉆孔 ；3 工序 12：去毛刺，銳邊。 工序 13：終檢。 上述工藝方案的特點(diǎn)在于工序較集中，適合中小批量生產(chǎn)，減少生產(chǎn)場(chǎng)地，減少 生產(chǎn)設(shè)備，可以較多采用通用化設(shè)備生產(chǎn)，是對(duì)中批量生產(chǎn)是很合適的。 2.3.3 工序間加工余量的確定 查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程 3表 2-28，表 2-35，并綜合對(duì)毛 坯尺寸以及已經(jīng)確定的機(jī)械加工工藝路線的分析，確定各工序間加工余量如下表： 表 2.4 機(jī)械加工工序間加工余量表 工序號(hào) 工步 號(hào) 工步內(nèi)容 加工余量/mm 第 13 頁(yè) 共 25 頁(yè) 1 粗銑 前端面283 工序 3 2 粗銑 前端面64 1 精銑 上端面 1 工序 4 2 精銑 下端面281 工序 5 1 粗銑 上端面 4 工序 6 1 粗銑 前端面363 工序 7 1 精銑 后端面4 工序 8 1 鉆孔 1 1 鉆孔 4 2 擴(kuò)孔至 15.80.85工序 9 3 精鉸至 69H0.05 工序 11 1 鉆 偏 內(nèi)孔30 3 2.3.4 切削用量以及基本時(shí)間定額的確定 一、工序 3 粗銑 前、后端面 粗銑 前、后端面。2628 1.粗銑 前端面8 切削深度 。pam （1） 進(jìn)給量的確定 此工序選擇 YG6 硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑 刀的具體參數(shù)如下：D=80mm， =70mm，d=27mm，L=36mm， =30mm，齒1D1L 數(shù) z=10，根據(jù)所選擇的 X61 臥式銑床功率為 4KW,查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì)指南 2表 5-146，得 取 fz=0.20mm/r 0.29/zfmz 。0.21/fmr 第 14 頁(yè) 共 25 頁(yè) （2） 切削速度的確定 根據(jù)所知的工件材料為 HT200,硬度 HBS187-220，根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 10表 30-23，選擇切削速度 =65m/min。cv 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 ，查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)651028/min3.4nr 指導(dǎo)教程 3表 4-18 得 n=255r/min，然后計(jì)算實(shí)際 。25.86/i10cv （4）基本時(shí)間的確定 查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南 2表 2-28 得此工 序機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： 12jMzllTf 根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速 n=255r/min，工作臺(tái)進(jìn)給量 =Mf 。0.2150/minzfn 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取 =480mm/min；切削加工面 L=28mmMf 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 10，表 30-9 查得 =7，12l 。12350.7min48jMzlTf 2. 工步二 粗銑 前端面26 （1） 切削深度 。4pam （2） 進(jìn)給量的確定 此工序選擇 YG6 硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑 刀的具體參數(shù)如下： D=80mm， =70mm，d=27mm，L=36mm， =30mm，齒數(shù) z=10，根據(jù)1D1L 所選擇的 X61 臥式銑床功率為 4KW,查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南 2表 5-146，得 取 fz=0.20mm/r 0.29/zfmz 。0.21/fr （3） 切削速度的確定 根據(jù)所知的工件材料為 HT200,硬度 HBS187-220，根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 10表 30-23，選擇切削速度 =65m/min。計(jì)算主cv 第 15 頁(yè) 共 25 頁(yè) 軸轉(zhuǎn)速 ，查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教651028/min3.4nr 程 3表 4-18 得 n=255r/min，然后計(jì)算實(shí)際 。2.6/i10cv （4） 基本時(shí)間的確定 查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南 2表 2-28 得此工 序機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： 12jMzllTf 根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速 n=255r/min，工作臺(tái)進(jìn)給量 =Mf0.2150/minzfn 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取 =480mm/min；切削加工面 L=26mmMf 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 10，表 30-9 查得 =7，12l1230.7min48jMzlTf 二、工序 5 粗銑 上端面2 （1） 切削深度 。4pam （2） 進(jìn)給量的確定 此工序選擇 YG6 硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑 刀的具體參數(shù)如下： D=80mm， =70mm，d=27mm，L=36mm， =30mm，齒數(shù) z=10，根據(jù)1D1L 所選擇的 X61 臥式銑床功率為 4KW,查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南 2表 5-146，得 取 fz=0.20mm/r 0.29/zfmz 。0.21/fr （3） 切削速度的確定 根據(jù)所知的工件材料為 HT200,硬度 HBS187-220，根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 10表 30-23，選擇切削速度 =65m/min。cv 第 16 頁(yè) 共 25 頁(yè) 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 ，查機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)651028/min3.4nr 教程 3表 4-18 得 n=255r/min，然后計(jì)算實(shí)際25.86/i10cv （4）基本時(shí)間的確定 銑削常用符號(hào)如下： z銑刀齒數(shù) 銑刀每齒的進(jìn)給量，mm/zzf 工作臺(tái)的水平進(jìn)給量，mm/minMz 工作臺(tái)的進(jìn)給量，mm/min，f Mzfn 銑削寬度，mmea 銑削深度，mmp d銑刀直徑，mm 查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南 2表 2-28 得此工序機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式：12jMzllTf 根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速 n=255r/min，工作臺(tái)進(jìn)給量 =Mf 。0.2150/minzfn 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取 =480mm/min；切削加工面 L=22mmMf 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 10，表 30-9 查得 =7，12l 。1290.6min48jMzlTf 工序 6 加工 36mm 前端面 1.工步一 粗銑 36mm 下底面 （1）切削深度 。3pam 第 17 頁(yè) 共 25 頁(yè) （2）進(jìn)給量的確定 此工序選擇 YG6 硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑 刀的具體參數(shù)如下：D=80mm， =70mm，d=27mm，L=36mm， =30mm，齒1D1L 數(shù) z=10，根據(jù)所選擇的 X61 臥式銑床功率為 4KW,查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè) 計(jì)指南 2表 5-146，得 取 fz=0.20mm/r 0.29/zfmz 。0.21/fmr （3）切削速度的確定 根據(jù)所知的工件材料為 HT200,硬度 HBS187-220，根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 10表 30-23，選擇切削速度 =65m/min。cv 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 ，查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教651028/min3.4nr 程 3表 4-18 得 n=255r/min，然后計(jì)算實(shí)際 253.14806/mincv （4） 基本時(shí)間的確定 根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速 n=255r/min，工作臺(tái)進(jìn)給量 =Mf0.2150/inzn 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取 =480mm/min；切削加工面 L=36mmf 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 10，表 30-9 查得 =7，12l 。 12430.8minjMzlTf 2.工步二 半精銑 36mm 下底面 （1）切削深度 。1pam （2）進(jìn)給量的確定 此工序選擇 YG8 硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑 刀的具體參數(shù)如下：D=80mm， =70mm，d=27mm，L=36mm， =30mm，齒1D1L 數(shù) z=10，根據(jù)所選擇的 X61 臥式銑床功率為 4KW,取 fz=0.10mm/r， 。0.1/fmr （3）切削速度的確定 查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南 2表 5-157 =124m/min，計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 ，查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)cv124095/min3.8nr 第 18 頁(yè) 共 25 頁(yè) 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程 3機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速表，確定 n=490r/min，再計(jì)算實(shí)際切削速 度 4903.1823/mincv （4）基本時(shí)間的確定 根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速 n=490r/min，工作臺(tái)進(jìn)給量 =Mf0.1490/inzn 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取 =480mm/min；切削加工面 L=36mmMf 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 10，表 30-9 查得 =7，12l12430.8minjMzlTf 工序 8 鉆 通孔1 （1） 切削深度 。pam （2） 進(jìn)給量和切削速度的確定 選硬質(zhì)合金鉆頭直柄麻花鉆，鉆頭參數(shù)如下： ，查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南1,42,9dL 2表 5-134， ，取 ，0.8.6/fr0.1/fmr ，取 ，根據(jù)上面數(shù)據(jù)，計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速57/mincv incv ，查立式鉆床 Z525 主軸轉(zhuǎn)速表，取6013/i3.4nr n=1360r/min，計(jì)算實(shí)際切削速度， 。1360.417/incv （3） 基本時(shí)間的確定，首先查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南 2表 2- 26，查得鉆削機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式， ， ，nflTj21 )21(cot1D =（14） ，2l 鉆孔深度 ， ， ，所以39lm1l25l .in34.06721nfTj 第 19 頁(yè) 共 25 頁(yè) 工步 9 鉆 的通孔17 （1） 切削深度 。pam （2） 進(jìn)給量和切削速度的確定 根據(jù)此孔最終要求的表面粗糙度的要求，確定 鉆頭為硬質(zhì)合金直柄麻花鉆，查表選擇如下參數(shù)鉆頭： ，查表機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南117,84,25dll 2表 5-134，查得， ，取 ，查得0.8.6/fmr0.1/fmr ， ，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速50/mincv/incv ，查機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 10表 10-2，查6124/i3.7nr TX617 臥式鏜床主軸轉(zhuǎn)速表，取 ，再計(jì)算實(shí)際切削速度10/ir 。0.53/in1cv （3） 基本時(shí)間的確定 首先查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南 2表 2- 26，查得鉆削機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式， ， ，nflTj21 )21(cot1D =（14） ，鉆孔深度 ， ， ，見(jiàn)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)2l 37lm1l25l 10表 28-42，所以 .min3.0642nfTj 1. 工步二 擴(kuò)孔至 17.80 （1） 切削深度 5pam （2） 進(jìn)給量和切削速度的確定 查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南 2表 5-87，確定擴(kuò)孔鉆為 YG8 硬質(zhì)合金直柄麻花鉆，選 ，查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南117.5,9,30dll 2表 5-128，查得 ，取 ，再查機(jī)械加工工./fmr1/fr 藝師手冊(cè) 10表 28-33，確定 ，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算主軸轉(zhuǎn)59incv 第 20 頁(yè) 共 25 頁(yè) 速， ，查機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 10表 10-591052/min3.47.8nr 2，查 TX617 臥式鏜床主軸轉(zhuǎn)速表，取 ，再計(jì)算實(shí)際切削速10/minr 度 。.6/i10cv （3） 基本時(shí)間的確定 查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程 3表 2- 26，得擴(kuò)孔，鉸孔工序下的機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： ，nflTj21 ， ，擴(kuò)通孔長(zhǎng)度 ，)21(cot211dDl 4lm1237,43ll 見(jiàn)機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 10表 28-42，.in4.0121nflTj 2. 工步三 精鉸至 89H （1） 切削深度 。0.6pam （2） 進(jìn)給量和切削速度的確定 查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南 2表 5-93，確定鉆頭為硬質(zhì)合金直柄機(jī)用鉸刀，參數(shù)如下 ，查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南 2表18,2,56dLl 5-136，查得進(jìn)給量 ，取 ，因?yàn)榇斯げ綖?.4/fmr0.2/fmr 精鉸，查得 ，取 ，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算主軸轉(zhuǎn)1/incvincv 速 ，查機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 10表 10-2，查60.23.48nr TX617 臥式鏜床主軸轉(zhuǎn)速表，取 ，再根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算實(shí)際的80/ir 切削速度 。.14.5mn0cv （3） 基本時(shí)間的確定 查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程 3表 2- 26，得擴(kuò)孔，鉸孔工序下的機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： ，nflTj21 第 21 頁(yè) 共 25 頁(yè) ， ，擴(kuò)通孔長(zhǎng)度 ，)21(cot211dDl 4lm1237,43ll 見(jiàn)機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 10表 28-42，.in51.08421nflTj 工序 10 鉆 偏 內(nèi)孔30 （1） 切削深度 pam （2） 進(jìn)給量和切削速度的確定 根據(jù)此孔最終要求的表面粗糙度的要求，確定 鉆頭為硬質(zhì)合金直柄麻花鉆，查表選擇如下參數(shù)鉆頭： ，查表機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南 2表13,6,3dll 5-134，查得， ，取 ，查得0.4.8/fmr0.5/fmr ， ，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速40/incvmincv ，查 Z525 立式鉆床主軸轉(zhuǎn)速表，取126/i3.nr ，再計(jì)算實(shí)際切削速度 。6/ir 1360.412.8/incvm （3） 基本時(shí)間的確定 首先查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南 2表 2- 26，查得鉆削機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式， ， ，nflTj21 )21(cot1D =（14） ，鉆孔深度 ， ， ，見(jiàn)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)2l 39lm1l24l 10表 28-42，所以 .min3.062nfTj 第 22 頁(yè) 共 25 頁(yè) 三、專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì) 3.1 問(wèn)題指出 本夾具主要用于在車(chē)床上加工 16mm 孔 。 16mm 孔 對(duì) 36mm 下 底 面 及 18mm 孔 都 有 一 定 的 技 術(shù) 要 求 ， 其 表 面 粗 糙 度 為 1.6。 可 以 通 過(guò) 鉆 ， 粗 車(chē) ， 半 精 車(chē) ， 精 車(chē) 來(lái) 達(dá) 到 要 求 。 對(duì) 應(yīng) 零 件 圖 上 的 尺 寸 公 差 要 求 等 ， 可 采 用 一 面 一 銷(xiāo) 達(dá) 到 定 位 ， 通 過(guò) 適 當(dāng) 的 夾 緊 裝 置 和 輔 助 支 承 來(lái) 達(dá) 到 要 求 。 3.2 夾 具 設(shè) 計(jì) （ 1） 定 位 基 準(zhǔn) 的 選 擇 。 對(duì) 本 夾 具 ， 設(shè) 計(jì) 過(guò) 程 如 下 ： 在 36mm 下 底 面 進(jìn) 行 平 面 定 位 ， 在 18mm 孔 內(nèi) 加 一 菱 形 銷(xiāo) 定 位 以 限 制 X 的 移 動(dòng) 和 Z 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 自 由 度 ， 在 28mm 前 端 面 加 一 支 承 釘 ， 起 到 輔 助 支 承 的 作 用 。 夾 緊 裝 置 可 用 一 螺 栓 通 過(guò) 11mm 孔 在 22mm 上 端 面 用 螺 旋 鈕 進(jìn) 行 夾 緊 。 圖 3 車(chē) 28mm 孔 的 定 位 夾 緊 位 置 第 23 頁(yè) 共 25 頁(yè) （ 2） 切 削 力 及 夾 緊 力 的 計(jì) 算 。 刀 具 ： 硬 質(zhì) 合 金 刀 ， 則 切 削 力 代 入數(shù)據(jù)求得 Fy=552(N)。再求得夾緊力大小 W 遠(yuǎn)大于 Fy。故本夾具 可安全工作。 （3）夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明。在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，工件的夾緊是 很重要的。本夾具采用螺栓連接，再用螺旋鈕來(lái)進(jìn)行夾緊的裝置非常 方便。該夾具通過(guò)在夾具體上聯(lián)接一個(gè)菱形銷(xiāo)及一平面來(lái)定位工件。 再加一個(gè)支承釘來(lái)防止切削力過(guò)大造成工件斷裂。 圖 4 工件的夾緊裝置 圖 5 工件的定位裝置 第 24 頁(yè) 共 25 頁(yè) 參考文獻(xiàn) 1艾興、肖詩(shī)綱.切削用量手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985 2機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編輯委員會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（1-2）第三版M.北京：機(jī)械工業(yè) 出版社，2004 3李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994 第 25 頁(yè) 共 25 頁(yè) 致 謝 經(jīng)過(guò)這幾個(gè)月的努力，在各位老師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支 持下，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已圓滿結(jié)束，由于自身經(jīng)驗(yàn)的匱乏和學(xué)習(xí)上的欠缺，整個(gè)設(shè) 計(jì)中肯定還存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)上還有許多考慮不周全的地方，懇 請(qǐng)?jiān)u閱的各位老師，多予指正，不勝感激在我將在以后工作中一定會(huì)逐步改正。 首先，我要特別感謝指導(dǎo)老師這段時(shí)間對(duì)我的悉心指導(dǎo)。每次與導(dǎo)師見(jiàn)面的 時(shí)候，指導(dǎo)老師總是會(huì)仔細(xì)詢(xún)問(wèn)我們的設(shè)計(jì)狀況，我設(shè)計(jì)內(nèi)容中遇到困難，指導(dǎo) 在百忙之中通過(guò)郵件來(lái)給我指出錯(cuò)誤并附加說(shuō)明，細(xì)心的為我講解設(shè)計(jì)中的疑惑， 讓我改正，讓我能更好的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)和科研精神是我永遠(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。 其次，我要感謝大學(xué)里所有給予我知識(shí)的老師。正是有了你們的教導(dǎo)，我學(xué) 到了豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，使自己的知識(shí)儲(chǔ)備得到了升華。你們無(wú)私的奉獻(xiàn)促使我們 盡早的成長(zhǎng)起來(lái)，我們堅(jiān)實(shí)的翅膀源于你們不懈的滋養(yǎng)。等到參加工作時(shí)，我們 將去實(shí)現(xiàn)我們的偉大理想，將你們所授盡數(shù)回報(bào)社會(huì)。我還要感謝這段時(shí)間同學(xué) 們對(duì)我的幫助，當(dāng)我遇到不懂的題目時(shí)，他們也是盡自己所能來(lái)為我講解。 最后，我要感謝我偉大的母校，感謝與我朝夕相伴四年的朋友。四年時(shí)光， 如梭如夢(mèng)，我們又要各自奔天涯。留戀學(xué)校的一草一木，懷念那平凡的每一天。 四年的學(xué)習(xí)生活，酸甜苦辣一一飽嘗，無(wú)論是開(kāi)心時(shí)的愉悅，還是失落時(shí)的惆悵； 無(wú)論是入校時(shí)的迷茫，還是畢業(yè)時(shí)的感傷，都將化作永久的記憶深深地鐫刻在我 心里。相信這份緣分，更要珍惜這份緣分。 再一次感謝所有給予我?guī)椭娜?，愿你們永遠(yuǎn)快樂(lè)！愿母校明天會(huì)更好！