0064-工藝夾具-減速器箱體零件工藝及加工Φ120外圓的夾具設(shè)計(jì)
0064-工藝夾具-減速器箱體零件工藝及加工Φ120外圓的夾具設(shè)計(jì),工藝,夾具,減速器,箱體,零件,加工,設(shè)計(jì)
學(xué)位論文
附錄二 ：中文翻譯
通過夾具布局設(shè)計(jì)和夾緊力的優(yōu)化控制變形
摘 要
工件變形必須控制在數(shù)值控制機(jī)械加工過程之中。夾具布局和夾緊力是影響加工變形程度和分布的兩個(gè)主要方面。在本文提出了一種多目標(biāo)模型的建立，以減低變形的程度和增加均勻變形分布。有限元方法應(yīng)用于分析變形。遺傳算法發(fā)展是為了解決優(yōu)化模型。最后舉了一個(gè)例子說明，一個(gè)令人滿意的結(jié)果被求得， 這是遠(yuǎn)優(yōu)于經(jīng)驗(yàn)之一的。多目標(biāo)模型可以減少加工變形有效地改善分布狀況。
關(guān)鍵詞：夾具布局；夾緊力； 遺傳算法；有限元方法
1 引言
夾具設(shè)計(jì)在制造工程中是一項(xiàng)重要的程序。這對(duì)于加工精度是至關(guān)重要。一個(gè)工件應(yīng)約束在一個(gè)帶有夾具元件，如定位元件，夾緊裝置，以及支撐元件的夾具中加工。定位的位置和夾具的支力，應(yīng)該從戰(zhàn)略的設(shè)計(jì)，并且適當(dāng)?shù)膴A緊力應(yīng)適用。該夾具元件可以放在工件表面的任何可選位置。夾緊力必須大到足以進(jìn)行工件加工。通常情況下，它在很大程度上取決于設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)，選擇該夾具元件的方案，并確定夾緊力。因此，不能保證由此產(chǎn)生的解決方案是某一特定的工件的最優(yōu)或接近最優(yōu)的方案。因此，夾具布局和夾緊力優(yōu)化成為夾具設(shè)計(jì)方案的兩個(gè)主要方面。 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)的問題是非線性的，因?yàn)槟繕?biāo)的功能和設(shè)計(jì)變量之間沒有直接分析的關(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 ）在解決這類優(yōu)化問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)被用來計(jì)算工件的最大彈性變形，遺傳算法被用來確定最佳鎖模力。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說是不可忽視的。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)問題涉及夾具元件-工件接觸和加工負(fù)荷步驟，優(yōu)化問題可以在數(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)；
μ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。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，通過一個(gè)功能的調(diào)整，以適應(yīng)特定的問題。遺傳算法，然后進(jìn)行復(fù)制，交叉和變異過程消除不適宜的個(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)為是不可行的或無約束，如果反應(yīng)在定位是否定的。在換句話說，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)域是那些不包括無效的區(qū)域。在為了簡(jiǎn)化檢查，多邊形是用來代表候選區(qū)域和無效區(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，這是用來申請(qǐng)工件的有限元分析模型的邊界條件。在圖3中說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)周圍i次夾具元件，
Dij 是i次夾具元件和的J -次節(jié)點(diǎn)周圍之間的距離，
ki是彈簧剛度在一次夾具元件位置,
ηi 是周圍的i次夾具元素周圍的節(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。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152.4mm×127mm*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。基于這些參數(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，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
一般來說， 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4.43×107 N/m 和5.47×107 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σ的懲罰函數(shù)是
這里fv可以被F1或σ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)化的收斂過程如圖6所示。且收斂過程的相應(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，且網(wǎng)狀工件的有限元模型是優(yōu)化過程中多次使用的。
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, ?ztürk 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)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件圖號(hào)
共 頁
產(chǎn)品名稱
解放牌汽車
零（部）件名稱
后鋼板彈簧吊耳
第 頁
材料牌號(hào)
毛坯種類
鍛件
毛坯外型尺寸
每毛坯可件數(shù)
每 臺(tái) 件 數(shù)
備 注
工序號(hào)
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
車間
工段
設(shè) 備
工 藝 裝 備
工 時(shí)
準(zhǔn)終
單件
0
鑄
鑄造毛坯
鑄造
金屬模
1
車
以φ125外圓為基準(zhǔn)鏜削φ35內(nèi)孔及其臺(tái)階面,孔口倒角.鏜φ30孔。
機(jī)加
T740
車夾具、鏜刀、游標(biāo)卡尺
2
車
以φ35內(nèi)孔為基準(zhǔn)車φ120外圓，端面.
機(jī)加
C516-A
專用夾具、YG8外圓車刀、游標(biāo)卡尺
3
車
以φ35內(nèi)孔為基準(zhǔn)車左端面,階臺(tái)面,左端Ra6.3的端面
機(jī)加
C516-A
車夾具、端面車刀、游標(biāo)卡尺
4
車
以φ35內(nèi)孔為基準(zhǔn)鏜左端φ35內(nèi)孔.φ46內(nèi)臺(tái)階面.φ52內(nèi)孔及其臺(tái)階面,φ52內(nèi)孔孔口倒角.
機(jī)加
T611
T740
鏜夾具、端面車刀、鏜刀、游標(biāo)卡尺
5
車
以φ35內(nèi)孔中心線為基準(zhǔn),鏜φ62內(nèi)孔.孔口倒角
機(jī)加
T611
T740
鏜夾具、鏜刀、游標(biāo)卡尺
6
車
以φ62內(nèi)孔為基準(zhǔn),鏜φ42內(nèi)孔.孔口倒角.鏜φ60內(nèi)階臺(tái)，鏜φ88孔及其臺(tái)階面
機(jī)加
T611
T740
鏜夾具、鏜刀、游標(biāo)卡尺
7
銑
以φ62內(nèi)孔為基準(zhǔn)銑尺寸為96的后端面.
機(jī)加
X63
銑夾具、YG6硬質(zhì)合金端銑刀、游標(biāo)卡尺
8
銑
以φ42內(nèi)孔為基準(zhǔn)銑尺寸為96的前端面.
機(jī)加
X63
銑夾具、YG6硬質(zhì)合金端銑刀、游標(biāo)卡尺
設(shè)計(jì)（日期）
審核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì)簽（日期）
更改文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件名
簽字
日期
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件圖號(hào)
共 頁
產(chǎn)品名稱
解放牌汽車
零（部）件名稱
后鋼板彈簧吊耳
第 頁
材料牌號(hào)
毛坯種類
鍛件
毛坯外型尺寸
每毛坯可件數(shù)
每 臺(tái) 件 數(shù)
備 注
工序號(hào)
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
車間
工段
設(shè) 備
工 藝 裝 備
工 時(shí)
準(zhǔn)終
單件
9
車
以φ42內(nèi)孔為基準(zhǔn)車尺寸91的右端面，車φ35凸臺(tái)面
機(jī)加
C516-A
車夾具、端面車刀、游標(biāo)卡尺
10
鉆
以φ42內(nèi)孔為基準(zhǔn)鉆，鉸2×φ9通孔, 孔口倒角.
機(jī)加
Z37
鉆夾具、8.8麻花鉆、鉸刀、游標(biāo)卡尺
11
鉆
以φ42內(nèi)孔為基準(zhǔn)鉆，鉸2×φ10孔，孔口倒角.
機(jī)加
Z37
鉆夾具、9.8麻花鉆、鉸刀、游標(biāo)卡尺
12
鉆
以φ62內(nèi)孔為基準(zhǔn)鉆，鉸2×φ14孔,孔口倒角.
機(jī)加
Z37
鉆夾具、13.8麻花鉆、鉸刀、游標(biāo)卡尺
13
鉆
以φ62內(nèi)孔為基準(zhǔn)加工4-M6螺紋孔.
機(jī)加
Z37
鉆夾具、5麻花鉆、絲錐
14
鉆
以φ35內(nèi)孔為基準(zhǔn)加工3-M5螺紋孔.
機(jī)加
Z37
鉆夾具、4.2麻花鉆、絲錐
15
鉆
以φ120外圓基準(zhǔn)鉆，鉸3×φ5.5孔
機(jī)加
Z37
鉆夾具、5.3麻花鉆、鉸刀、游標(biāo)卡尺
16
去毛刺、清洗、打標(biāo)記, 油漆各不加工外表面
機(jī)加
17
檢
按圖樣要求檢驗(yàn)
設(shè)計(jì)（日期）
審核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì)簽（日期）
更改文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件名
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日期
機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件圖號(hào)
產(chǎn)品名稱
減速器
零（部）件名稱
減速器箱體
共 頁
第 頁
車間
工序號(hào)
工序名稱
材料牌號(hào)
2
HT200
毛坯種類
毛坯外型尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
鑄造
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)
鉆床
C516-A
夾具編號(hào)
夾具名稱
切削液
車用夾具
工位器具編號(hào)
工位器具名稱
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
工步號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工藝裝備（含：刀具、量具、專用工具）
主軸轉(zhuǎn)速
r/min
切削速度
m/min
進(jìn)給量
mm/r
切削深度
mm
進(jìn)給次數(shù)
工 步 工 時(shí)
機(jī)動(dòng)
輔助
粗車端面,余量1.8mm
端面車刀,刀片材料YG8
100
37.7
0.72
1.8
1
1
2
精車端面,余量0.2mm
端面車刀,刀片材料YG8
200
75.4
0.72
0.2
1
3
粗車，單邊余量2.4mm
90度偏頭外圓車刀，刀片材料YG8
160
62.7
1.2
2.4
1
4
精車，單邊余量0.1mm
90度偏頭外圓車刀，刀片材料YG8
125
49.1
0.2
0.1
1
設(shè)計(jì)（日期）
審核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì)簽（日期）
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
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日期
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處數(shù)
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說 明 書
題 目 減速器箱體零件工藝及加工Φ120
外圓的夾具設(shè)計(jì)
27
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
設(shè)計(jì)（論文）題目： 減速器箱體的加工工藝及加工Φ120外圓的夾具設(shè)計(jì)
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求
1）繪制并審核零件圖、毛坯圖；
2）設(shè)計(jì)加工工藝并繪制工藝規(guī)程卡、工序卡；
3）設(shè)計(jì)夾具裝配圖；
4）編制夾具安裝調(diào)整及使用維護(hù)說明書；
5）編制設(shè)計(jì)說明書。
2．原始資料
1）零件圖一張；
2）生產(chǎn)批量10000件/年。
3.指定查閱的主要參考文獻(xiàn)
1）機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)
2）機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)
3）夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)
4）機(jī)床圖冊(cè)
5）其他相關(guān)資料
4．進(jìn)度安排
設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱
起 止 日 期
1
查閱和收集設(shè)計(jì)資料、繪制零件圖
3月05日至3月15日
2
進(jìn)行減速器箱體的加工工藝編寫及工序的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算
3月16日至4月16日
3
填寫機(jī)械加工工藝過程卡片和工序卡片
4月17日至5月21日
4
設(shè)計(jì)加工減速器箱體的Φ120外圓的夾具, 并繪制裝配圖、零件圖
4月24日5至月19日
5
編寫設(shè)計(jì)說明書
5月20日至6月05日
6
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的修改、答辯的準(zhǔn)備時(shí)間
6月06日至6月24日
摘要
本次設(shè)計(jì)的是減速器箱體的加工工藝以及加工Φ120外圓的夾具設(shè)計(jì)。減速器箱體零件是減速器的基礎(chǔ)件，它將減速器的零件按一定的相互位置關(guān)系裝配成一個(gè)整體，并按預(yù)定傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)其運(yùn)動(dòng)。因此，箱體的加工質(zhì)量不僅影響其裝配精度及運(yùn)動(dòng)精度，而且影響到機(jī)器的工作精度、使用性能和壽命。
夾具設(shè)計(jì)是針對(duì)Φ120外圓的專用夾具，考慮到零件的數(shù)量比較大，屬于大規(guī)模生產(chǎn)，所以生產(chǎn)效率是非常重要的，所以此設(shè)計(jì)不采用以往手動(dòng)方式的夾具，采用技術(shù)比較先進(jìn)的氣動(dòng)作為夾緊力來源。零件并沒有過高的技術(shù)要求，所以采用一個(gè)銷定位，平面支承，配合夾具的左右同時(shí)夾緊便可以滿足要求。
關(guān)鍵詞：工藝設(shè)計(jì)、基準(zhǔn)、切削用量、定位基準(zhǔn)、定位誤差。
ABSTRACT
The design of the box is reducer processing and processing Φ 120 of the cylindrical fixture design. Reducer box parts of the foundation pieces of reducer, It reducer by certain parts of the positional relationship between a general assembly, together with a planned drive to coordinate its relations campaign. Therefore, the processing box is not only affect their quality of assembly accuracy and precision of movement, but also affects the accuracy of the machine, performance and life.
Fixture Design against Φ 120 outside of the special fixture, taking into account the number of parts is comparatively big, large-scale production, Therefore, productivity is very important, so do not use this design manually to the previous fixture. using technology more advanced aerodynamic as a source of clamping force. Parts and not too high technical requirements and the use of a marketing positioning, supporting plane, with the fixture clamping around the same time they meet requirements.
Key words : technological design,standard, cutting consumption, positioning benchmark positioning error.
目 錄
中文摘要 ..........................................................................................................................Ⅰ
英文摘要 ..........................................................................................................................Ⅱ
前言 .................................................................................... ............ ..................................................1
第1章 零件的分析 ........................................................................ .............................................1
1.1 零件的功用.................................................................... .............................................1
1.1.1零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ...................................................................................................1
1.2 零件的工藝分析................................................................................ .........................1
1.2.1 零件的材料和毛坯............................................................ ...................................2
第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)....................................................................................................................3
2.1工藝路線的安排 ..........................................................................................................3
2.1.1 工件的時(shí)效處理 ..................................................................................................3
2.1.2 安排加工工藝順序..............................................................................................3
2.2 定位基準(zhǔn)的選擇 ..........................................................................................................3
2.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 ....................................................................................................3
2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 ....................................................................................................3
2.3 主要表面的加工 ..........................................................................................................4
2.2.1箱體的平面加工 ...................................................................................................4
2.2.2孔系的加工.............................................................................................................4
2.2.3外圓面的加工 .......................................................................................................4
2.4 制定工藝路線 ..............................................................................................................4
2.4.1工藝路線方案一 ....................................................................................................4
2.4.2工藝路線方案二 ........................................................ ...........................................5
2.4.3工藝路線方案的比較與分析................................................................ .................6
2.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸與毛坯尺寸的確定....................... ......................................6
2.5.1 外圓表面 .............................................................................................................6
2.5.2 鑄件的輪廓余量..................................................................................................6
2.5.3 以mm孔為中心的一組主要加工表面...........................................................6
2.5.4 以mm孔為中心的一組主要加工表面.........................................................7
2.5.5 平面加工余量 ............................................................... ..................................8
2.5.6 小孔加工的工序尺寸及余量..............................................................................8
2.6 確定切削用量及基本工時(shí)............................................................................................9
2.6.1 工序1...................................................................................................................9
2.6.2 工序2..................................................................................................................10
2.6.3 工序3..................................................................................................................14
2.6.4 工序7..................................................................................................................17
2.6.5 工序8..................................................................................................................18
2.6.6 工序10................................................................................................................20
2.6.7 工序11................................................................................................................21
2.6.8 工序12................................................................................................................22
第3章 專用夾具設(shè)計(jì)...................................................................................................................24
3.1問題的指出...................................................................................................................24
3.2夾具設(shè)計(jì).......................................................................................................................24
3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇................................................................................................24
3.2.2 切削力及夾緊力及汽缸的計(jì)算......................................................................25
3.2.3 定位誤差的分析................................................................................................26
3.2.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明............................................................................27
第4章 結(jié)論.....................................................................................................................................28
參考文獻(xiàn)...................................................... .............. ........................................................................29
致謝...................................................... ................................................................................................30
附錄A：工藝過程卡片................................................... ...............................................................31
附錄B：工序卡片............................................................................................................................33
前 言
本次設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課以及全部專業(yè)課程之后進(jìn)行的。是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一個(gè)綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的重要訓(xùn)練，對(duì)我們大學(xué)四年的能力進(jìn)行檢驗(yàn)。所以，在本次設(shè)計(jì)在我們四年的大學(xué)生活中占有很重要的地位,。
就我個(gè)人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)自己畢業(yè)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國(guó)的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ),提高自已的機(jī)械設(shè)計(jì)水平,因此我將盡自己最大努力來完成本次設(shè)計(jì)。
由于本人經(jīng)驗(yàn)尚淺,能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo),批評(píng)。
四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
第一章 零件的分析
1．1 零件的功用
減速器箱體零件是減速器的基礎(chǔ)件，它將減速器的零件按一定的相互位置關(guān)
裝配成一個(gè)整體，并按預(yù)定傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)其運(yùn)動(dòng)。因此，箱體的加工質(zhì)量不
影響其裝配精度及運(yùn)動(dòng)精度，而且影響到機(jī)器的工作精度、使用性能和壽命。
1．1．1 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1．外形是由多個(gè)平面組成的封閉式多面體.
2．結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜。內(nèi)部為空腔形,箱體壁薄且厚薄不均。
3．箱壁上布置有孔系；
4．箱體上的加工面，主要是大量的平面，此外還有許多精度要求較高的支承孔和精度要求較低的緊固用孔。
1．2 零件的工藝分析
減速器箱體共有兩組加工表面，它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下：
（1）．以 mm孔為中心的加工表面，這一組加工表面包括： mm的孔及其倒角， mm的孔，mm的孔和mm內(nèi)階臺(tái)面，mm孔及其倒角。 mm 外圓,左端面。mm的孔和mm的孔。尺寸為119.5的兩端面。
（2）．以mm孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：mm孔及其倒角， mm內(nèi)階臺(tái)面， mm孔及其倒角，mm孔。mm孔， mm孔，mm孔以及mm通孔。尺寸為96的兩端面。
這兩組加工表面之間有一定的位置要求，主要是：
mm孔與基準(zhǔn)B：mm外圓的同軸度公差為0.02mm；
左端臺(tái)階面對(duì)于外圓的垂直度公差為0.02mm；
mm孔mm外圓的同軸度公差為0.025mm；
mm的孔相對(duì)于外圓的位置度公差為0.02mm；
mm的孔相對(duì)于mm孔的位置度公差為0.02mm;
mm的孔相對(duì)于基準(zhǔn)A的位置度公差為0.02mm;
mm的孔的相對(duì)于基準(zhǔn)D位置度公差為0.2mm；
尺寸96的后端面相對(duì)于基準(zhǔn)D的垂直度公差為0.04mm；
尺寸為96的前端面相對(duì)于基準(zhǔn)C的垂直度公差0.04mm。
由以上分析可知，對(duì)于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精度要求。
1．2．1 零件的材料和毛坯
1．零件的材料為灰口鑄鐵，牌號(hào)HT200.
2．毛坯為鑄鐵件，符合OAGT.540.001鑄件技術(shù)條件.
3．鑄件尺寸的極限偏差按OAGT.610.013鑄件加工余量與毛坯公差的I級(jí)精度.
4．未注明的圓角半徑不超過R3
5．鑄件清理后涂C06-1鐵紅醇酸底漆
6．未注明公差尺寸的極限偏差按GB1804-79JS14
7．所有倒角表面粗糙度為Ra=12.5
為了消除鑄造時(shí)形成的內(nèi)應(yīng)力，減少變形，保證其加工精度的穩(wěn)定性，毛坯鑄造后要安排人工時(shí)效處理。
減速器箱體的零件材料為HT200，為鑄件毛坯，大批生產(chǎn)，最小壁厚量為5mm?！稒C(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.3-1毛坯的制造方法為金屬模機(jī)械砂型鑄造。精度等級(jí)CT：8-10，加工余量等級(jí)G。
第二章 零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2．1 工藝路線的安排
箱體要求加工的表面較多。在這些加工表面中，平面加工精度比孔的加工精度容易保證，于是，箱體中主要孔的加工精度、孔系加工精度就成為工藝關(guān)鍵問題。因此，在工藝路線的安排中應(yīng)注意：
2．1．1 工件的時(shí)效處理
箱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜壁厚不均勻，鑄造內(nèi)應(yīng)力較大。由于內(nèi)應(yīng)力會(huì)引起變形，因此鑄造后應(yīng)安排人工時(shí)效處理以消除內(nèi)應(yīng)力減少變形。一般精度要求的箱體，可利用粗、精加工工序之間的自然停放和運(yùn)輸時(shí)間，得到自然時(shí)效的效果。但自然時(shí)效需要的時(shí)間較長(zhǎng)，否則會(huì)影響箱體精度的穩(wěn)定性。
2．1．2 安排加工工藝的順序
由于平面面積較大定位穩(wěn)定可靠，有利與簡(jiǎn)化夾具結(jié)構(gòu)檢少安裝變形。從加工難度來看，平面比孔加工容易。先加工平面，把鑄件表面的凹凸不平等缺陷切除，這樣對(duì)于平面上的孔的加工和保證孔的加工精度都是有利的。因此，一般均應(yīng)先加工平面。
2．2 定位基準(zhǔn)的選擇
箱體定位基準(zhǔn)的選擇，直接關(guān)系到箱體上各個(gè)平面與平面之間，孔與平面之間，孔與孔之間的尺寸精度和位置精度要求是否能夠保證。在選擇基準(zhǔn)時(shí)，首先要遵守“基準(zhǔn)重合”和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則，同時(shí)必須考慮生產(chǎn)批量的大小，生產(chǎn)設(shè)備、特別是夾具的選用等因素。
2．2．1 粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的作用主要是決定不加工面與加工面的位置關(guān)系，以及保證加工面的余量均勻。為了保證孔的加工余量均勻，應(yīng)該以不加工的外圓面作為粗基準(zhǔn)。對(duì)于此箱體零件來說選擇其外圓面作為粗基準(zhǔn)最合理，它與加工表面相對(duì)位置精度高。
2．2．2? 精基準(zhǔn)的選擇
主要考慮基準(zhǔn)重合的問題.箱體零件精基準(zhǔn)的選擇以裝配面為精基準(zhǔn)。它的優(yōu)點(diǎn)是消除了基準(zhǔn)不重合誤差，觀察
測(cè)量、調(diào)刀都比較方便。
2．3 主要表面的加工
2．3．1 箱體的平面加工
箱體平面的加工常選擇刨削和銑削加工。
箱體平面銑削加工的生產(chǎn)率比刨削高。在成批生產(chǎn)中，采用銑削加工。當(dāng)批量較大時(shí)，常在多軸龍門銑床上用幾把銑刀同時(shí)加工幾個(gè)平面，即保證了平面間的位置精度，又提高了生產(chǎn)率。
2．3．2 孔系加工
箱體的孔系，是有位置精度要求的各孔的總和，其中有平行孔系和同軸孔系兩類。
平行孔系主要技術(shù)要求是各平行孔中心線之間以及孔中心線與基準(zhǔn)面之間的尺寸精度和平行精度根據(jù)生產(chǎn)類型的不同，可以在普通鏜床上或?qū)Ｓ苗M床上加工。
成批或大量生產(chǎn)箱體時(shí)，加工孔系都采用鏜模。孔距精度主要取決于鏜模的精度和安裝質(zhì)量。
2．3．3 外圓面的加工
箱體外圓面的加工通常選擇車削加工.
2．4 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)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)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率.除此之外,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.
2．4．1 工藝路線方案一
0 鑄造毛坯
1 以φ35孔中心線為基準(zhǔn)車削B面:φ120外圓.
2 以B面為基準(zhǔn)車A面φ35內(nèi)孔,孔口倒角
3 以A面為基準(zhǔn)鏜φ30內(nèi)孔.
4 以B面為基準(zhǔn)車φ35內(nèi)孔,φ46內(nèi)孔,φ52內(nèi)孔,φ52內(nèi)孔孔口倒角.
5 以B面為基準(zhǔn)車左端面.
6.以φ35內(nèi)孔中心線為基準(zhǔn),鏜基準(zhǔn)面C,孔口倒角.
7 以φ62內(nèi)孔為基準(zhǔn),鏜基準(zhǔn)面D,孔口倒角.
8 以φ62內(nèi)孔為基準(zhǔn)鏜φ60內(nèi)階臺(tái).
9 C面為基準(zhǔn)銑F向大平面.
10 D面為基準(zhǔn)銑E向大平面.
11 以D面為基準(zhǔn)車96×144面
12 以D為基準(zhǔn)鉆2×φ9通孔,口倒角.
13 以D中心線為基準(zhǔn)鉆2×φ10孔.,口倒角.
14 以C中收線為基準(zhǔn)鉆2×φ14孔,孔口倒角.
15 以C為基準(zhǔn)加工4-M6螺紋孔
16 以A為基準(zhǔn)加工3-M5螺紋孔
17 以B為基準(zhǔn)鉆3×φ5.5孔
18 毛刺、清洗、打標(biāo)記, 油漆各不加工外表面
19 圖樣要求檢驗(yàn)
2．4．2 工藝路線方案二
0 鑄造毛坯
1 以φ125外圓為基準(zhǔn)鏜削φ35內(nèi)孔及其臺(tái)階面,孔口倒角.鏜φ30孔。選用T740金剛鏜床。
2 以φ35內(nèi)孔為基準(zhǔn)車φ120外圓，端面.選用C516-A車床.
3 以φ35內(nèi)孔為基準(zhǔn)車左端面,階臺(tái)面,左端Ra6.3的端面，選用C516-A車床.
4 以φ35內(nèi)孔為基準(zhǔn)鏜左端φ35內(nèi)孔.φ46內(nèi)臺(tái)階面.φ52內(nèi)孔及其臺(tái)階面,φ52內(nèi)孔孔口倒角. 選用T611鏜床，T740鏜床.
5 以φ35內(nèi)孔中心線為基準(zhǔn),鏜φ62內(nèi)孔.孔口倒角，選用T611鏜床，T740鏜床.
6 以φ62內(nèi)孔為基準(zhǔn),鏜φ42內(nèi)孔.孔口倒角.鏜φ60內(nèi)階臺(tái)，鏜φ88孔及其臺(tái)階面，選用T611鏜床，T740鏜床.
7 以φ62內(nèi)孔為基準(zhǔn)銑尺寸為96的后端面.選用X63銑床.
8 以φ42內(nèi)孔為基準(zhǔn)銑尺寸為96的前端面. 選用X63銑床.
9 以φ42內(nèi)孔為基準(zhǔn)車尺寸91的右端面，車φ35凸臺(tái)面. 選用C516-A車床.
10 以φ42內(nèi)孔為基準(zhǔn)鉆，鉸2×φ9通孔, 孔口倒角,選用Z37鉆床.
11 以φ42內(nèi)孔為基準(zhǔn)鉆，鉸2×φ10孔，孔口倒角. 選用Z37鉆床.
12 以φ62內(nèi)孔為基準(zhǔn)鉆，鉸2×φ14孔,孔口倒角. 選用Z37鉆床.
13 以φ62內(nèi)孔為基準(zhǔn)加工4-M6螺紋孔，選用Z37鉆床.
14 以φ35內(nèi)孔為基準(zhǔn)加工3-M5螺紋孔，選用Z37鉆床.
15 以φ120外圓基準(zhǔn)鉆，鉸3×φ5.5孔，選用Z37鉆床.
16 去毛刺、清洗、打標(biāo)記, 油漆各不加工外表面
17 按圖樣要求檢驗(yàn)
2．4．3 工藝方案的比較與分析。
上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一以為粗基準(zhǔn)加工B面，再以B面為精基準(zhǔn)加工一組內(nèi)孔表面，且表述不是十分清楚；方案二則以為粗基準(zhǔn)加工A面，然后以此為基準(zhǔn)加工其它表面。經(jīng)比較可見方案二的基準(zhǔn)選擇最為合理，這時(shí)的位置精度較易保證，并且定位及裝夾都比較方便。在精加工中能保證設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)重合。因此方案二選擇為最終的加工路線。方案二的工藝過程詳見機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片。
2．5機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定。
2．5．1 外圓表面
（φ120mm），考慮到其加工長(zhǎng)度為4mm,與其聯(lián)結(jié)的非加工外圓的直徑為125mm,為簡(jiǎn)化模鑄毛坯的外形，現(xiàn)直接取其外圓表面直徑為125mm。120mm表面有上下偏差，要求精加工，因此直徑余量取5mm能滿足加工要求（粗車Z=2.4mm，精車Z=0.1mm。）
2．5．2鑄件的輪廓余量
（長(zhǎng)度方向）91mm100mm，精度等級(jí)CT：8-10，加工余量等級(jí)G查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 2.2-4得為2.5mm-3mm,現(xiàn)取2.5mmm則為93.5mm。長(zhǎng)度方向偏差為。輪廓尺寸余量（寬度方向）96100mm，精度等級(jí)CT：8-10，加工余量等級(jí)G查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 2.2-4取4mm,則為100mm.寬度方向偏差為。
2．5．3 以mm孔為中心的一組主要加工表面。
mm孔查《公差配合與技術(shù)測(cè)量》 精度要求介于IT7-IT8之間，參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.3-9,2.3-12確定工序尺寸及余量為：
鑄造直徑：mm
粗鏜： mm 2Z=1.7mm
精鏜： mm 2Z=0.2mm
細(xì)鏜： mm 2Z=0.1mm
mm的孔參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.3-9,2.3-12確定其工序尺寸及余量為：
鑄造直徑：mm
粗鏜： mm 2Z=1.7mm
精鏜： mm 2Z=0.3mm
mm的孔參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.3-9,2.3-12確定其工序尺寸及余量為：
鑄造直徑：mm
粗鏜： mm 2Z=1.7mm
精鏜： mm 2Z=0.3
mm孔查《公差配合與技術(shù)測(cè)量》其精度要求為IT7-IT8，參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.3-9,2.3-12確定其工序尺寸及余量為：
鑄造直徑：mm
粗鏜： mm 2Z=3.6mm
精鏜： mm 2Z=0.3mm
細(xì)鏜： mm 2Z=0.1mm
2．5．4 以mm孔為中心的一組的主要加工表面。
其中mm孔查《公差配合與技術(shù)測(cè)量》其精度要求為IT7，參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.3-8,2.3-12確定其工序尺寸及余量為：
鑄造直徑： mm
粗鏜： mm 2Z=3.6mm
精鏜： mm 2Z=0.3mm
細(xì)鏜： mm 2Z=0.1mm
mm孔查《公差配合與技術(shù)測(cè)量》其精度要求為IT9—IT10，參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.3-9,2.3-12確定其工序尺寸及余量為：
鑄造直徑： mm
粗鏜： mm 2Z=3.8mm
精鏜： mm 2Z=0.2mm
mm孔查《公差配合與技術(shù)測(cè)量》其精度要求為IT7—IT8，參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.3-9,2.3-12確定其工序尺寸及余量為：
鑄造直徑： 40mm
粗鏜： mm 2Z=1.7mm
精鏜： mm 2Z=0.2mm
細(xì)鏜： mm 2Z=0.1mm
2．5．5 平面加工余量。
查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表6.5和《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.3-21,前后端面單邊加工余量為：
粗銑： Z=1.8mm
精銑： Z=0.2mm
右端面加工余量：
粗銑： Z=2.3mm
精銑： Z=0.2mm
2．5．6 小孔的加工工序尺寸及余量。
3×φ5.5孔參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表6.4及《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.3-9加工工序尺寸及余量為：
鉆孔： mm 2Z=5.3mm
鉸孔： mm 2Z=0.2mm
4-M6孔參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.3-20加工工序尺寸及余量為：
鉆孔： mm 2Z=5mm
攻螺紋： M6 2Z=1mm
3-M5孔參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.3-20加工工序尺寸及余量為:
鉆孔： mm 2Z=4.2mm
攻螺紋： M5 2Z=0.8mm
2×φ10孔參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.3-9確定其工序尺寸及余量為：
鉆孔： mm 2Z=9.8mm
鉸孔： mm 2Z=0.2mm
2×φ14孔參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.3-9確定其工序尺寸及余量為：
鉆孔： mm 2Z=13.8mm
鉸孔： mm 2Z=0.2mm
2×φ9孔參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.3-9確定其工序尺寸及余量為：
鉆孔： mm 2Z=8.8mm
鉸孔： mm 2Z=0.2mm
2．6 確定切削用量及基本工時(shí)
工序0鑄造毛坯
2．6．1 工序1 以φ125外圓車削φ35內(nèi)孔及其臺(tái)階面,孔口倒角選取T740金剛鏜床.
鏜φ30孔。
工件材料：HT200
加工要求：粗、精，細(xì)鏜mm孔,長(zhǎng)度方向尺寸13.5，孔口倒角，表面粗糙度為Ra1.6,臺(tái)階面表面粗糙度為Ra3.2, 粗、精鏜mm孔，表面粗糙度Ra3.2，φ35孔端面表面粗糙度Ra3.2.
機(jī)床：T740金剛鏜床
(1) 粗鏜孔至mm,單邊余量0.85mm,一次鏜去全部余量： =0.85mm.
進(jìn)給量 =0.5mm/r
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》，確定金剛鏜床的切削速度為： 80m/min,則:
===734 (r/min) （2-1）
由于T740金剛鏜主軸轉(zhuǎn)速為無級(jí)調(diào)速，故以上轉(zhuǎn)速可以作為加工時(shí)使用的轉(zhuǎn)速。
切削工時(shí) =13.5+2.5=16mm,=3mm,=4mm則：
===0.063（min） （2-2）
精鏜孔至mm,單邊余量0.1mm,一次鏜去全部余量： =0.1mm.
進(jìn)給量 =0.1mm/r
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》，確定金剛鏜床的切削速度為：100m/min,則:
=913(r/min)
由于T740金剛鏜主軸轉(zhuǎn)速為無級(jí)調(diào)速，故以上轉(zhuǎn)速可以作為加工時(shí)使用的轉(zhuǎn)速。
切削工時(shí) =13.5+2.5mm,=3mm,=4mm則：
==0.252（min）
細(xì)鏜孔至mm，單邊余量0.05mm, 一次鏜去全部余量： mm.
由于細(xì)鏜時(shí)與精鏜孔共用一個(gè)鏜桿，利用金剛鏜床同時(shí)對(duì)工件精、細(xì)鏜孔，故切削用量及工時(shí)均與精鏜相同
(2) 粗鏜孔至mm,單邊余量0.85mm,一次鏜去全部余量： =0.85mm.
進(jìn)給量 =0.5mm/r
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》，確定金剛鏜床的切削速度為： 80m/min,則:
===734.3(r/min)
由于T740金剛鏜主軸轉(zhuǎn)速為無級(jí)調(diào)速，故以上轉(zhuǎn)速可以作為加工時(shí)使用的轉(zhuǎn)速。
切削工時(shí) =5mm,=3mm,=4mm則：
===0.033（min）
精鏜孔至mm,單邊余量0.15mm,一次鏜去全部余量： =0.15mm.
進(jìn)給量 =0.1mm/r
據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》，確定金剛鏜床的切削速度為：100m/min,則:
===1061.6(r/min)
由于T740金剛鏜主軸轉(zhuǎn)速為無級(jí)調(diào)速，故以上轉(zhuǎn)速可以作為加工時(shí)使用的轉(zhuǎn)速。
切削工時(shí) =5mm,=3mm,=4mm則：
==0.113（min）
2．6．2 工序2 以φ35內(nèi)孔為基準(zhǔn)車φ120端面，外圓.選取C516-A車床
加工要求：粗精車端面，端面表面粗糙度Ra3.2.粗精車mm外圓，表面粗糙度Ra為1.6mm.
（1）粗車端面
已知左端面長(zhǎng)度方向的余量為：2mm，粗加工余量確定為1.8mm, 切削深度：1.8mm
確定進(jìn)給量：
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4，當(dāng)?shù)毒邨U尺寸為1625mm,3mm以及工件直徑為mm時(shí)：
=0.6-0.9(mm/r)
按C516-A車床說明書（見《機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-6取
=0.72(mm/r)
計(jì)算切削速度：按《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.27，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T=60min）: （2-3）
式中，=104，=0.40, =0.20,m=0.20.修正系數(shù)見《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.28，=1.44， ＝0.8 ，1.0，0.8，0.97
所以 =
=34.6(m/min)
確定機(jī)床工作臺(tái)轉(zhuǎn)速：==91.8（r/min）
按機(jī)床選取n=100 （r/min）所以實(shí)際切削速度
===37.7(m/min)
計(jì)算切削工時(shí)：按《機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》表6.2-1,取
=4(mm),mm,,
==0.067(min)
（2）精車端面
已知左端面長(zhǎng)度方向的余量為：2mm，精加工余量確定為0.2 mm, 切削深度：余0.2mm
確定進(jìn)給量：
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4，當(dāng)?shù)毒邨U尺寸為1625mm,3mm以及工件直徑為mm時(shí)：
=0.6-0.9(mm/r)
按C516-A車床說明書（見《機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-6取
=0.72(mm/r)
計(jì)算切削速度：按《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.27，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T=60min）:
式中，=104，=0.40, =0.20,m=0.20.修正系數(shù)見《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.28，即：=1.44， ＝0.8 ，1.0， 0.8，0.97
所以 =
=83.3(m/min)
確定機(jī)床工作臺(tái)轉(zhuǎn)速：==221（r/min）
按機(jī)床選取 n=200（r/min）所以實(shí)際切削速度
===75.4（m/min）
計(jì)算切削工時(shí)：按《機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》表6.2-1,取
=4(mm),mm,,
==0.042(min)
（1）粗車外圓
機(jī)床：C516-A立式車床。
刀具:刀片材料為YG8.刀桿尺寸1625mm，偏頭外圓車刀，。
粗車 切削深度：?jiǎn)芜呌嗔縕=2.4mm,可一次切除 。
進(jìn)給量：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4,選用：
1.2(mm/r)
計(jì)算切削速度：見《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.27:
式中，=208，=0.20, =0.40,m=0.20.修正系數(shù)見《切削用量明手冊(cè)》表1.28，即：=1.44，＝0.8，1.04，0.81
＝0.97。
所以：
=67.4(m/min)
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
==172（r/min）
按機(jī)床選取n=160r/min.所以實(shí)際切削速度
===62.7(m/min)
切削工時(shí)
式中：=4,=4,=0，所以：
＝0.042(min)
精車 切削深度：?jiǎn)芜呌嗔?.1mm，可一次切除。
進(jìn)給量：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.6,選用：
mm/r
計(jì)算切削速度：見《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.27:
式中，=208，=0.40, =0.20,m=0.20.修正系數(shù)見《切削用簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.28，即：=1.36， ＝0.8 ，1.02， 0.8，0.93
=45.23(m/min)
確定機(jī)床工作臺(tái)轉(zhuǎn)速：
==115（r/min）
按機(jī)床選取n=125r/min.所以實(shí)際切削速度
===49.1(m/min)
切削工時(shí)
式中：=4,=4,=0，所以：
=0.32(min)
所以車削此外圓總工時(shí)為
=0.362(min) （2-4）
2．6．3 工序3 以φ35內(nèi)孔為基準(zhǔn)車左端階臺(tái)面,左端Ra6.3的端面.選取C516-A車床
(1)粗車階臺(tái)面
已知長(zhǎng)度方向的余量為：2mm，粗加工余量確定為1.8mm, 切削深度：1.8mm
確定進(jìn)給量：
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4，當(dāng)?shù)毒邨U尺寸為1625mm,3mm以及工件直徑為mm時(shí)：
=0.6-0.9(mm/r)
按C516-A車床說明書（見《機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-6取
=0.72(mm/r)
計(jì)算切削速度：按《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.27，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T=60min）:
式中，=104，=0.40, =0.20,m=0.20.修正系數(shù)見《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.28，=1.44， ＝0.8 ，1.0，0.8，0.97
所以 =
=34.6(m/min)
確定機(jī)床工作臺(tái)轉(zhuǎn)速：==88（r/min）
按機(jī)床選取 n=80（r/min）所以實(shí)際切削速度:
===49（m/min）
計(jì)算切削工時(shí)：按《機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》表6.2-1,取
==2.5,mm,, （2-5）
==0.15（min）
(2)精車階臺(tái)面
已知階臺(tái)面長(zhǎng)度方向的余量為：2mm，粗加工余量確定為0.2mm, 切削深度：0.2 mm
確定進(jìn)給量：
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4，當(dāng)?shù)毒邨U尺寸為1625mm,3mm以及工件
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