20型粉碎機下體加工工藝及夾具設計-鉆4螺孔M6底孔夾具設計（全套含CAD圖紙）

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夾具夾緊力的優(yōu)化及對工件定位精度的影響 B.Li 和 S.N.Mellkote 布什伍德拉夫機械工程學院，佐治亞理工學院，格魯吉亞，美國研究所 由于夾緊和加工，在工件和夾具的接觸部位會產(chǎn)生局部彈性變形，使工件尺寸發(fā)生變化，進而影響工件的最終加工質(zhì)量。這種效應可通過最小化夾具設計優(yōu)化，夾緊力是一個重要的設計變量，可以得到優(yōu)化，以減少工件的位移。本文提出了一種確定多夾緊夾具受到準靜態(tài)加工部位的最佳夾緊力的新方法。該方法采用彈性接觸力學模型代表夾具與工件接觸，并涉及制定和解決方案的多目標優(yōu)化模型的約束。夾緊力的最優(yōu)化對工件定位精度的影響通過3-2-1式銑夾具的例子進行了分析。 關(guān)鍵詞：彈性 接觸 模型 夾具 夾緊力 優(yōu)化 前言 定位和夾緊的工件加工中的兩個關(guān)鍵因素。要實現(xiàn)夾具的這些功能，需將工件定位到一個合適的基準上并夾緊，采用的夾緊力必須足夠大，以抑制工件在加工過程中產(chǎn)生的移動。然而，過度的夾緊力可誘導工件產(chǎn)生更大的彈性變形 ，這會影響它的位置精度，并反過來影響零件質(zhì)量。所以有必要確定最佳夾緊力，來減小由于彈性變形對工件的定位誤差，同時滿足加工的要求。在夾具分析和綜合領(lǐng)域上的研究人員使用了有限元模型的方法或剛體模型的方法。大量的工作都以有限元方法為基礎被報道[參考文獻1-8]。隨著得墨忒耳[8]，這種方法的限制是需要較大的模型和計算成本。同時，多數(shù)的有限元基礎研究人員一直重點關(guān)注的夾具布局優(yōu)化和夾緊力的優(yōu)化還沒有得到充分討論，也有少數(shù)的研究人員通過對剛性模型[9-11]對夾緊力進行了優(yōu)化，剛型模型幾乎被近似為一個規(guī)則完整的形狀。得墨忒耳[12，13]用螺釘理論解決的最低夾緊力，總的問題是制定一個線性規(guī)劃，其目的是盡量減少在每個定位點調(diào)整夾緊力強度的法線接觸力。接觸摩擦力的影響被忽視，因為它較法線接觸力相對較小，由于這種方法是基于剛體假設，獨特的三維夾具可以處理超過6個自由度的裝夾，復和倪[14]也提出迭代搜索方法，通過假設已知摩擦力的方向來推導計算最小夾緊力，該剛體分析的主要限制因素是當出現(xiàn)六個以上的接觸力是使其靜力不確定，因此，這種方法無法確定工件移位的唯一性。 這種限制可以通過計算夾具——工件系統(tǒng)[15]的彈性來克服，對于一個相對嚴格的工件，該夾具在機械加工工件的位置會受夾具點的局部彈性變形的強烈影響。Hockenberger和得墨忒耳[16]使用經(jīng)驗的接觸力變形的關(guān)系（稱為元功能），解決由于夾緊和準靜態(tài)加工力工件剛體位移。同一作者還考察了加工工件夾具位移對設計參數(shù)的影響[17]。桂 [18] 等 通過工件的夾緊力的優(yōu)化定位精度彈性接觸模型對報告做了改善，然而，他們沒有處理計算夾具與工件的接觸剛度的方法，此外，其算法的應用沒有討論機械加工刀具路徑負載有限序列。李和Melkote [19]和烏爾塔多和Melkote [20]用接觸力學解決由于在加載夾具夾緊點彈性變形產(chǎn)生的接觸力和工件的位移，他們還使用此方法制定了優(yōu)化方法夾具布局[21]和夾緊力[22]。但是，關(guān)于multiclamp系統(tǒng)及其對工件精度影響的夾緊力的優(yōu)化并沒有在這些文件中提到 。 本文提出了一種新的算法，確定了multiclamp夾具工件系統(tǒng)受到準靜態(tài)加載的最佳夾緊力為基礎的彈性方法。該法旨在盡量減少影響由于工件夾緊位移和加工荷載通過系統(tǒng)優(yōu)化夾緊力的一部分定位精度。接觸力學模型，用于確定接觸力和位移，然后再用做夾緊力優(yōu)化，這個問題被作為多目標約束優(yōu)化問題提出和解決。通過兩個例子分析工件夾緊力的優(yōu)化對定位精度的影響，例子涉及的銑削夾具3-2-1布局。 1． 夾具——工件聯(lián)系模型 1．1 模型假設 該加工夾具由L定位器和帶有球形端的c形夾組成。工件和夾具接觸的地方是線性的彈性接觸，其他地方完全剛性。工件——夾具系統(tǒng)由于夾緊和加工受到準靜態(tài)負載。夾緊力可假定為在加工過程中保持不變，這個假設是有效的，在對液壓或氣動夾具使用。在實際中，夾具工件接觸區(qū)域是彈性分布，然而，這種模式的發(fā)展，假設總觸剛度（見圖1）第i夾具接觸力局部變形如下： (1) 其中（j=x，y，z）表示，在當?shù)刈幼鴺讼登芯€和法線方向的接觸剛度 第 19 頁 共 15 頁 圖1 彈簧夾具—— 工件接觸模型。 表示在第i個 接觸處的坐標系 （j=x，y，z）是對應沿著xyz方向的彈性變形，分別 （j= x，y，z）的代表和切向力接觸 ，法線力接觸。 1．2 工件——夾具的接觸剛度模型 集中遵守一個球形尖端定位，夾具和工件的接觸并不是線性的，因為接觸半徑與隨法線力呈非線性變化 [23]。由于法線力接觸變形作用于半徑和平面工件表面之間，這可從封閉赫茲的辦法解決縮進一個球體彈性半空間的問題。對于這個問題， 是法線的變形，在[文獻23 第93頁]中給出如下： （2） 其中式中 和是工件和夾具的彈性模量，、分別是工件和材料的泊松比。 切向變形沿著和切線方向）硅業(yè)切力距有以下形式[文獻23第217頁] （3） 其中、 分別是工件和夾具剪切模量 一個合理的接觸剛度的線性可以近似從最小二乘獲得適合式 （2），這就產(chǎn)生了以下線性化接觸剛度值：在計算上述的線性近似， （4） (5) 正常的力被假定為從0到1000N，且最小二乘擬合相應的R2值認定是0.94。 2．夾緊力優(yōu)化 我們的目標是確定最優(yōu)夾緊力，將盡量減少由于工件剛體運動過程中，局部的夾緊和加工負荷引起的彈性變形，同時保持在準靜態(tài)加工過程中夾具——工件系統(tǒng)平衡，工件的位移減少，從而減少定位誤差。實現(xiàn)這個目標是通過制定一個多目標約束優(yōu)化問題的問題，如下描述。 2.1 目標函數(shù)配方 工件旋轉(zhuǎn)，由于部隊輪換往往是相當小[17]的工件定位誤差假設為確定其剛體翻譯基本上，其中 、、和 是 沿，和三個正交組件（見圖2）。 圖2 工件剛體平移和旋轉(zhuǎn) 工件的定位誤差歸于裝夾力，然后可以在該剛體位移的范數(shù)計算如下： （6） 其中表示一個向量二級標準。 但是作用在工件的夾緊力會影響定位誤差。當多個夾緊力作用于工件，由此產(chǎn)生的夾緊力為,有如下形式： （7） 其中夾緊力是矢量，夾緊力的方向矩陣，是夾緊力是矢量的方向余弦，、和 是第i個夾緊點夾緊力在、和方向上的向量角度（i=1、2、3...,C）。 在這個文件中，由于接觸區(qū)變形造成的工件的定位誤差，被假定為受的作用力是法線的，接觸的摩擦力相對較小，并在進行分析時忽略了加緊力對工件的定位誤差的影響。意指正常接觸剛度比，是通過（i=1，2…L）和最小的所有定位器正常剛度相乘，并假設工件、、取決于、、的方向，各自的等效接觸剛度可有下式計算得出（見圖3），工件剛體運動，歸于夾緊行動現(xiàn)在可以寫成： (8) 工件有位移，因此，定位誤差的減小可以通過盡量減少產(chǎn)生的夾緊力向量 范數(shù)。因此，第一個目標函數(shù)可以寫為： 最小化 （9） 要注意，加權(quán)因素是與等效接觸剛度成正比的在、和 方向上。通過使用最低總能量互補參考文獻[15，23]的原則求解彈性力學接觸問題得出A的組成部分是唯一確定的，這保證了夾緊力和相應的定位反應是“真正的”解決方案，對接觸問題和產(chǎn)生的“真正”剛體位移，而且工件保持在靜態(tài)平衡，通過夾緊力的隨時調(diào)整。因此，總能量最小化的形式為補充的夾緊力優(yōu)化的第二個目標函數(shù)，并給出： 最小化 （10） 其中代表機構(gòu)的彈性變形應變能互補，代表由外部力量和力矩配合完成，是遵守對角矩陣的， 和是所有接觸力的載體。 如圖3 加權(quán)系數(shù)計算確定的基礎 內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計（外文翻譯） 2.2 摩擦和靜態(tài)平衡約束 在（10）式優(yōu)化的目標受到一定的限制和約束，他們中最重要的是在每個接觸處的靜摩擦力約束。庫侖摩擦力的法律規(guī)定（是靜態(tài)摩擦系數(shù)）,這方面的一個非線性約束和線性化版本可以使用，并且[19]有： （11） 假設準靜態(tài)載荷，工件的靜力平衡由下列力和力矩平衡方程確保（向量形式）： (12) 其中包括在法線和切線方向的力和力矩的機械加工力和工件重量。 2.3界接觸力 由于夾具——工件接觸是單側(cè)面的，法線的接觸力只能被壓縮。這通過以下的的約束表（i=1，2…,L+C） （13） 它假設在工件上的法線力是確定的，此外，在一個法線的接觸壓力不能超過壓工件材料的屈服強度（）。這個約束可寫為： （i=1，2，…,L+C） (14) 如果是在第i個工件——夾具的接觸處的接觸面積，完整的夾緊力優(yōu)化模型，可以寫成：最小化 (15) 3．模型算法求解 式（15）多目標優(yōu)化問題可以通過求解約束[24]。這種方法將確定的目標作為首要職能之一，并將其轉(zhuǎn)換成一個約束對。該補充（）的主要目的是處理功能，并由此得到夾緊力（）作為約束的加權(quán)范數(shù)最小化。對為主要目標的選擇，確保選中一套獨特可行的夾緊力，因此，工件——夾具系統(tǒng)驅(qū)動到一個穩(wěn)定的狀態(tài)（即最低能量狀態(tài)），此狀態(tài)也表示有最小的夾緊力下的加權(quán)范數(shù)。 的約束轉(zhuǎn)換涉及到一個指定的加權(quán)范數(shù)小于或等于，其中是 的約束，假設最初所有夾緊力不明確，要確定一個合適的。在定位和夾緊點的接觸力的計算只考慮第一個目標函數(shù)（即）。雖然有這樣的接觸力，并不一定產(chǎn)生最低的夾緊力，這是一個“真正的”可行的解決彈性力學問題辦法，可完全抑制工件在夾具中的位置。這些夾緊力的加權(quán)系數(shù)，通過計算并作為初始值與比較，因此，夾緊力式（15）的優(yōu)化問題可改寫為: 最小化 （16） 由： (11)–(14) 得。 類似的算法尋找一個方程根的二分法來確定最低的上的約束, 通過盡可能降低上限，由此產(chǎn)生的最小夾緊力的加權(quán)范數(shù)。 迭代次數(shù)K，終止搜索取決于所需的預測精度和，有參考文獻[15]： （17） 其中表示上限的功能，完整的算法在如圖4中給出。 圖4 夾緊力的優(yōu)化算法（在示例1中使用）。 圖5 該算法在示例2使用 4． 加工過程中的夾緊力的優(yōu)化及測定 上一節(jié)介紹的算法可用于確定單負載作用于工件的載體的最佳夾緊力，然而，刀具路徑隨磨削量和切割點的不斷變化而變化。因此，相應的夾緊力和最佳的加工負荷獲得將由圖4算法獲得，這大大增加了計算負擔，并要求為選擇的夾緊力提供標準， 將獲得滿意和適宜的整個刀具軌跡 ，用保守的辦法來解決下面將被討論的問題，考慮一個有限的數(shù)目（例如m）沿相應的刀具路徑設置的產(chǎn)生m個最佳夾緊力，選擇記為， ， …,在每個采樣點，考慮以下四個最壞加工負荷向量： (18)、和表示在、和方向上的最大值，、和上的數(shù)字1，2，3分別代替對應的和另外兩個正交切削分力，而且有： 雖然4個最壞情況加工負荷向量不會在工件加工的同一時刻出現(xiàn)，但在每次常規(guī)的進給速度中，刀具旋轉(zhuǎn)一次出現(xiàn)一次，負載向量引入的誤差可忽略。因此，在這項工作中，四個載體負載適用于同一位置，（但不是同時）對工件進行的采樣 ，夾緊力的優(yōu)化算法圖4，對應于每個采樣點計算最佳的夾緊力。夾緊力的最佳形式有： (i=1,2,…,m) (j=x,y z,r) (19) 其中是最佳夾緊力的四個情況下的加工負荷載體，(C=1，2，…C)是每個相應的夾具在第i個樣本點和第j負荷情況下力的大小。是計算每個負載點之后的結(jié)果，一套簡單的“最佳”夾緊力必須從所有的樣本點和裝載條件里發(fā)現(xiàn)，并在所有的最佳夾緊力中選擇。這是通過在所有負載情況和采樣點排序，并選擇夾緊點的最高值的最佳的夾緊力，見于式 （20）： （k=1，2，…，C） （20） 只要這些具備，就得到一套優(yōu)化的夾緊力，驗證這些力，以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡。否則，會出現(xiàn)更多采樣點和重復上述程序。在這種方式中，可為整個刀具路徑確定“最佳”夾緊力 ，圖5總結(jié)了剛才所描述的算法。請注意，雖然這種方法是保守的，它提供了一個確定的夾緊力，最大限度地減少工件的定位誤差的一套系統(tǒng)方法。 5．影響工件的定位精度 它的興趣在于最早提出了評價夾緊力的算法對工件的定位精度的影響。工件首先放在與夾具接觸的基板上，然后夾緊力使工件接觸到夾具，因此，局部變形發(fā)生在每個工件夾具接觸處，使工件在夾具上移位和旋轉(zhuǎn)。隨后，準靜態(tài)加工負荷應用造成工件在夾具的移位。工件剛體運動的定義是由它在、和方向上的移位和自轉(zhuǎn)（見圖2）， 如前所述，工件剛體位移產(chǎn)生于在每個夾緊處的局部變形，假設為相對于工件的質(zhì)量中心的第i個位置矢量定位點，坐標變換定理可以用來表達在工件的位移，以及工件自轉(zhuǎn)如下: (21) 其中表示旋轉(zhuǎn)矩陣,描述當?shù)卦诘趇幀相聯(lián)系的全球坐標系和是一個旋轉(zhuǎn)矩陣確定工件相對于全球的坐標系的定位坐標系。假設夾具夾緊工件旋轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn)很小，故也可近似為： （22） 方程（21）現(xiàn)在可以改寫為： （23） 其中是經(jīng)方程（21）重新編排后變換得到的矩陣式，是夾緊和加工導致的工件剛體運動矢量。工件與夾具單方面接觸性質(zhì)意味著工件與夾具接觸處沒有拉力的可能。因此，在第i裝夾點接觸力可能與的關(guān)系如下： （24） 其中是在第i個接觸點由于夾緊和加工負荷造成的變形，意味著凈壓縮變形，而負數(shù)則代表拉伸變形; 是表示在本地坐標系第i個接觸剛度矩陣，是單位向量. 在這項研究中假定液壓/氣動夾具，根據(jù)對外加工負荷，故在法線方向的夾緊力的強度保持不變，因此，必須對方程（24）的夾緊點進行修改為： （25） 其中是在第i個夾緊點的夾緊力，讓表示一個對外加工力量和載體的6×1矢量。并結(jié)合方程（23）—（25）與靜態(tài)平衡方程，得到下面的方程組： （26） 其中，其中表示相乘。由于夾緊和加工工件剛體移動，q可通過求解式（26）得到。工件的定位誤差向量， （見圖6）， 現(xiàn)在可以計算如下： （27） 其中是考慮工件中心加工點的位置向量，且 6．模擬工作 較早前提出的算法是用來確定最佳夾緊力及其對兩例工件精度的影響例如： 1．適用于工件單點力。 2．應用于工件負載準靜態(tài)銑削序列 如左圖7 工件夾具配置中使用的模擬研究 工件夾具定位聯(lián)系; 、和全球坐標系。 3-2-1夾具圖7所示，是用來定位并控制7075 - T6鋁合金（127毫米×127毫米×38.1毫米）的柱狀塊。假定為球形布局傾斜硬鋼定位器/夾具在表1中給出。工件——夾具材料的摩擦靜電對系數(shù)為0.25。使用伊利諾伊大學開發(fā)EMSIM程序[參考文獻26] 對加工瞬時銑削力條件進行了計算，如表2給出例（1），應用工件在點（109.2毫米，25.4毫米，34.3毫米）瞬時加工力，圖4中表3和表4列出了初級夾緊力和最佳夾緊力的算法 。該算法如圖5所示 ，一個25.4毫米銑槽使用EMSIM進行了數(shù)值模擬，以減少起步（0.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）和結(jié)束時（127.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）四種情況下加工負荷載體， （見圖8）。模擬計算銑削力數(shù)據(jù)在表5中給出。 圖8最終銑削過程模擬例如2。 表6中5個坐標列出了為模擬抽樣調(diào)查點。最佳夾緊力是用前面討論過的排序算法計算每個采樣點和負載載體最后的夾緊力和負載。 7．結(jié)果與討論 例如算法1的繪制最佳夾緊力收斂圖9， 圖9 對于固定夾緊裝置在圖示例假設（見圖7），由此得到的夾緊力加權(quán)范數(shù)有如下形式：.結(jié)果表明，最佳夾緊力所述加工條件下有比初步夾緊力強度低得多的加權(quán)范數(shù)，最初的夾緊力是通過減少工件的夾具系統(tǒng)補充能量算法獲得。由于夾緊力和負載造成的工件的定位誤差，如表7。結(jié)果表明工件旋轉(zhuǎn)小，加工點減少錯誤從13.1％到14.6％不等。在這種情況下，所有加工條件改善不是很大，因為從最初通過互補勢能確定的最小化的夾緊力值已接近最佳夾緊力。圖5算法是用第二例在一個序列應用于銑削負載到工件，他應用于工件銑削負載一個序列。最佳的夾緊力，，對應列表6每個樣本點，隨著最后的最佳夾緊力，在每個采樣點的加權(quán)范數(shù)和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖10，在每個采樣點的加權(quán)范數(shù)的，，和繪制。 結(jié)果表明，由于每個組成部分是各相應的最大夾緊力，它具有最高的加權(quán)范數(shù)。如圖10所示，如果在每個夾緊點最大組成部分是用于確定初步夾緊力，則夾緊力需相應設置，有比相當大的加權(quán)范數(shù)。故是一個完整的刀具路徑改進方案。上述模擬結(jié)果表明，該方法可用于優(yōu)化夾緊力相對于初始夾緊力的強度，這種做法將減少所造成的夾緊力的加權(quán)范數(shù)，因此將提高工件的定位精度。 圖10 8．結(jié)論 該文件提出了關(guān)于確定多鉗夾具，工件受準靜態(tài)加載系統(tǒng)的優(yōu)化加工夾緊力的新方法。夾緊力的優(yōu)化算法是基于接觸力學的夾具與工件系統(tǒng)模型，并尋求盡量減少應用到所造成的工件夾緊力的加權(quán)范數(shù)，得出工件的定位誤差。該整體模型，制定一個雙目標約束優(yōu)化問題，使用-約束的方法解決。該算法通過兩個模擬表明，涉及3-2-1型，二夾銑夾具的例子。今后的工作將解決在動態(tài)負載存在夾具與工件在系統(tǒng)的優(yōu)化，其中慣性，剛度和阻尼效應在確定工件夾具系統(tǒng)的響應特性具有重要作用。 9．參考資料： 1、J. 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DeMeter .《加工夾具最大負荷的性能優(yōu)化模型》 美國ASME，工業(yè)工程雜志 1995。 14、JH復和AYC倪.“核查和工件夾持的夾具設計”方案優(yōu)化，設計和制造，4，碩士論文： 307-318，1994。 15、T. H. Richards、埃利斯 霍伍德.1977,《應力能量方法分析》，1977。 16、M. J. Hockenberger and E. C. DeMeter. 對工件準靜態(tài)分析功能位移在加工夾具的應用程序，制造科學雜志與工程： 325–331頁, 1996。 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產(chǎn)品型號 零件名稱 零件號 20型粉碎機下體 20型粉碎機下體 ZHIJIA-1 工序名稱 鑄造毛坯、時效處理 工序號 1、2 技檢要求 檢驗毛坯是否達到尺寸公差要求 基準面 底面 材料 同時加工零件數(shù) 設備 牌號 硬度 名稱 型號 HT150 HBS220 1 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數(shù) 每臺件數(shù) 工人等級 鏜床夾具 鏜床夾具 12 1 1 H 工步號 工步內(nèi)容 走刀長度(毫米） 走刀次數(shù) 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） 進給量（毫米/轉(zhuǎn)） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 1 鑄造 2 時效處理 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產(chǎn)品型號 零件名稱 零件號 20型粉碎機下體 20型粉碎機下體 ZHIJIA-1 工序名稱 銑底面 工序號 17、18 技檢要求 檢驗毛坯是否達到尺寸公差要求 基準面 底面 材料 同時加工零件數(shù) 設備 牌號 硬度 名稱 型號 HT150 HBS220 1 銑床 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數(shù) 每臺件數(shù) 工人等級 銑床夾具 銑床夾具 12 1 1 H 工步號 工步內(nèi)容 走刀長度(毫米） 走刀次數(shù) 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） 進給量（毫米/轉(zhuǎn)） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 17 銑底面 15 1 0.2 0.27 800 300 10 2 銑刀 1 銑床夾具 1 游標卡尺 18 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產(chǎn)品型號 零件名稱 零件號 20型粉碎機下體 20型粉碎機下體 ZHIJIA-1 工序名稱 鉆底面孔4XΦ10 工序號 17、18 技檢要求 檢驗上一道尺寸是否達到尺寸公差要求 基準面 底面 材料 同時加工零件數(shù) 設備 牌號 硬度 名稱 型號 HT150 HBS220 1 鉆床 Z525 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數(shù) 每臺件數(shù) 工人等級 鉆床夾具 鉆床夾具 12 1 1 H 工步號 工步內(nèi)容 走刀長度(毫米） 走刀次數(shù) 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） 進給量（毫米/轉(zhuǎn)） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 17 鉆底面孔4XΦ10 71 1 0.2 0.27 800 300 10 2 鉆頭 1 鉆床夾具 1 內(nèi)徑百分表 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產(chǎn)品型號 零件名稱 零件號 20型粉碎機下體 20型粉碎機下體 ZHIJIA-1 工序名稱 鉆底面4螺孔M8孔并攻絲 工序號 17、18 技檢要求 檢驗鏜孔加工是否達到尺寸公差要求 基準面 底面 材料 同時加工零件數(shù) 設備 牌號 硬度 名稱 型號 HT150 HBS220 1 鉆床 Z525 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數(shù) 每臺件數(shù) 工人等級 鉆床夾具 鉆床夾具 12 1 1 H 工步號 工步內(nèi)容 走刀長度(毫米） 走刀次數(shù) 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） 進給量（毫米/轉(zhuǎn)） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 17 鉆底面4螺孔M8孔并攻絲 71 1 0.2 0.27 800 300 10 2 鉆頭 1 鉆床夾具 1 內(nèi)徑百分表 18 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產(chǎn)品型號 零件名稱 零件號 20型粉碎機下體 20型粉碎機下體 ZHIJIA-1 工序名稱 銑頂面 工序號 17、18 技檢要求 檢驗鏜孔加工是否達到尺寸公差要求 基準面 底面 材料 同時加工零件數(shù) 設備 牌號 硬度 名稱 型號 HT150 HBS220 1 鏜床 T68 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數(shù) 每臺件數(shù) 工人等級 銑床夾具 銑床夾具 12 1 1 H 工步號 工步內(nèi)容 走刀長度(毫米） 走刀次數(shù) 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） 進給量（毫米/轉(zhuǎn)） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 17 銑頂面 15 1 0.2 0.27 800 300 10 2 銑刀 1 銑床夾具 1 游標卡尺 18 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產(chǎn)品型號 零件名稱 零件號 20型粉碎機下體 20型粉碎機下體 ZHIJIA-1 工序名稱 鉆頂面4螺孔M6孔并攻絲 工序號 17、18 技檢要求 檢驗鏜孔加工是否達到尺寸公差要求 基準面 底面 材料 同時加工零件數(shù) 設備 牌號 硬度 名稱 型號 HT150 HBS220 1 車床 CA6140 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數(shù) 每臺件數(shù) 工人等級 鏜床夾具 鏜床夾具 12 1 1 H 工步號 工步內(nèi)容 走刀長度(毫米） 走刀次數(shù) 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） 進給量（毫米/轉(zhuǎn)） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 17 鉆頂面4螺孔M6孔并攻絲 71 1 0.2 0.27 800 300 10 2 鉆頭 1 鉆床夾具 1 內(nèi)徑百分表 18 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產(chǎn)品型號 零件名稱 零件號 20型粉碎機下體 20型粉碎機下體 ZHIJIA-1 工序名稱 鉆凸耳各孔2孔?8、2孔?7 工序號 17、18 技檢要求 檢驗上一道尺寸是否達到尺寸公差要求 基準面 底面 材料 同時加工零件數(shù) 設備 牌號 硬度 名稱 型號 HT150 HBS220 1 鉆床 Z525 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數(shù) 每臺件數(shù) 工人等級 鉆床夾具 鉆床夾具 12 1 1 H 工步號 工步內(nèi)容 走刀長度(毫米） 走刀次數(shù) 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） 進給量（毫米/轉(zhuǎn)） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 17 鉆凸耳各孔2孔?8、2孔?7 131 1 0.2 0.27 800 300 10 2 鉆頭 1 鉆床夾具 1 內(nèi)徑百分表 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產(chǎn)品型號 零件名稱 零件號 20型粉碎機下體 20型粉碎機下體 ZHIJIA-1 工序名稱 終檢 入庫 工序號 17、18 技檢要求 檢驗上一道尺寸是否達到尺寸公差要求 基準面 底面 材料 同時加工零件數(shù) 設備 牌號 硬度 名稱 型號 HT150 HBS220 1 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數(shù) 每臺件數(shù) 工人等級 12 1 1 H 工步號 工步內(nèi)容 走刀長度(毫米） 走刀次數(shù) 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） 進給量（毫米/轉(zhuǎn)） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 17 終檢 18 入庫 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 四川職業(yè)技術(shù)學院 機械制造教研室 機械加工工藝過程卡 產(chǎn)品型號 JITI-1 零（部）圖號 JITI-1 共 1 頁 產(chǎn)品名稱 20型粉碎機下體 零（部）名稱 20型粉碎機下體 第 1 頁 材料牌號 HT150 毛坯種類 砂型鑄造 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備 注 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 工 段 設 備 工 藝 裝 備 工 時 準終 單件 １ 鑄造 鑄造 2.時效處理 3.粗洗底面 4.鉆4*直徑13、4*直徑26孔 5.銑前面 6．銑削后面 7．銑削左面 8．銑削右面 9．銑削頂面 10.粗鏜，半精鏜直徑128孔 11.粗鏜半精鏜直徑60孔 12.鉆頂面各孔，并攻絲 13.鉆前面各孔并攻絲 14鉆后面各孔并攻絲 15.鉆左面各孔并攻絲 16.鉆右面各孔并攻絲 17.精鏜直徑128孔 18精鏜直徑60孔 19終檢 20清洗入庫 鑄造 鑄造 ２ 時效 時效處理 時效 時效 ３ 銑 銑底面 機加工 銑 銑床 X62W 硬質(zhì)合金面銑刀﹑游標卡尺、工裝XJ001 28 28 4 鉆孔 鉆底面孔4XΦ10 機加工 鉆 鉆床Z525 錐柄麻花鉆﹑游標卡尺、工裝標卡尺、工裝XJ001 10 10 5 鉆孔攻絲 鉆底面4螺孔M8孔并攻絲 機加工 鉆 鉆床Z525 錐柄麻花鉆﹑游標卡尺、工裝標卡尺、工裝XJ001 10 10 6 銑 銑頂面 機加工 銑 銑床 X62W 硬質(zhì)合金面銑刀﹑游標卡尺、工裝XJ001 28 28 7 鉆孔攻絲 鉆頂面4螺孔M6孔并攻絲 機加工 鉆 鉆床Z525 錐柄麻花鉆﹑游標卡尺、工裝標卡尺、工裝XJ001 10 10 8 鉆孔 鉆凸耳各孔2孔?8、2孔?7 、 機加工 鉆 鉆床Z525 錐柄麻花鉆﹑游標卡尺、工裝標卡尺、工裝XJ001 10 10 9 終檢 終檢 檢驗 檢驗 質(zhì)檢室 千分尺、游標卡尺 2 2 10 入庫 清洗入庫 倉庫 倉庫 檢驗儀器 設計（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處記 更改文件號 簽字 日期 I 四川職業(yè)技術(shù)學院 Sichuan Vocational and Technical College 畢業(yè)設計 論文 題 目 20 型粉碎機下體加工工藝及 鉆 4 螺孔 M6 底孔夾具設計 所屬系部 機械工程系 所屬專業(yè) 機械設計與制造 所屬班級 學 號 學生姓名 指導教師 起訖日期 四川職業(yè)技術(shù)學院教務處制 3 摘 要 制造業(yè)是國家發(fā)展與社會進步的基礎 而工藝制造將是未來面對普通消費者的主 要的機械制造產(chǎn)品 而隨著國家的發(fā)展人民生活水平的提高 人們對加工產(chǎn)品的需求 和要求必定變的更多 所以我們有必要對加工零件的設計與加工投入更多的精力 而 我將在畢業(yè)后前往一家以機械生產(chǎn)為主的企業(yè)工作 所以了解機械中零件的加工工藝 特點及工藝工裝設計是非常必要的 為了更好的進行此次畢業(yè)設計我在校圖書館與遼寧省圖書館借閱了許多資料 其 中對設計幫助比較大的有侯家駒編的 汽車制造工藝學 張耀宸編的 機械加工工藝 設計實用手冊 楊黎明主編的 機床夾具設計手冊 現(xiàn)代機械制造工藝裝備標準應 用手冊編委會編的 現(xiàn)代機械制造工藝裝備標準應用手冊 等許多圖書 本設計是基于 20 型粉碎機下體零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計 零件的主要加工表面是平面和孔系 由于本人水平有限 經(jīng)驗不足 設計中必定有許 多錯誤的地方 還請各位老師批評 指正 關(guān)鍵詞 20 型粉碎機下體 加工工藝 加工方法 工藝文件 夾具 4 Abstract The manufacturing industry is the foundation for national development and social progress and manufacturing process will be coming face to face with ordinary consumers the main mechanical manufacturing products and with the improvement of national development and people s living standard people s requirements for the processing of product will become more so I have necessary for parts design and processing into more energy And I will go to a mechanical manufacturing enterprises to work so it is necessary to understand the machining process characteristics and process design of mechanical parts In order to better the graduation design I in the school library and Liaoning Province Library to borrow a lot of data of which the design help relatively large Jiaju Hou Bian the automobile manufacturing technology Zhang Yaochen series the machining process design practical handbook Yang Liming editor in chief of machine fixture design handbook the modern machinery manufacturing technology and equipment standards for application of manual editorial will compile the modern machinery manufacturing process equipment standard application handbook many books The design is based on the 20 type of machine parts processing technology and some of the special fixture design The main processing surface of the part is the plane and the hole Because of my limited level lack of experience there must be many mistakes in the design but also please the teacher criticism correction Key words 20 double rotor body processing technology processing method process documentation fixture 5 目 錄 摘 要 2 ABSTRACT 3 1 序言 6 2 零件的分析 8 2 1 零件的工藝分析 8 2 2 零件的工藝要求 8 3 工藝規(guī)程設計 9 3 1 加工工藝過程 9 3 2 確定各表面加工方案 9 3 2 1 影響加工方法的因素 9 3 2 2 加工方案的選擇 10 3 3 確定定位基準 10 3 2 1 粗基準的選擇 10 3 2 1 精基準選擇的原則 10 3 4 工藝路線的擬訂 11 3 4 1 工序的合理組合 11 3 4 2 工序的集中與分散 12 3 4 3 加工階段的劃分 12 3 4 4 加工工藝路線方案的比較 13 3 5 零件的偏差 加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 15 3 5 1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 15 3 5 2 零件的偏差計算 15 3 6 確定切削用量及基本工時 機動時間 16 3 7 時間定額計算及生產(chǎn)安排 19 第 4 章 鉆 4 螺孔 M6 底孔夾具設計 21 4 1 研究原始質(zhì)料 21 4 2 定位 夾緊方案的選擇 21 4 3 切削力及夾緊力的計算 22 4 4 誤差分析與計算 23 6 4 5 零 部件的設計與選用 24 4 5 1 定位銷選用 24 4 5 2 夾緊裝置的選用 24 4 5 3 鉆套 襯套 鉆模板設計與選用 24 4 6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 26 4 7 夾具設計及操作的簡要說明 29 總 結(jié) 30 參考文獻 31 致 謝 32 7 1 序言 20 型粉碎機下體零件是機器或部件的基礎零件 它把有關(guān)零件聯(lián)結(jié)成一個整體 使這些零件保持正確的相對位置 彼此能協(xié)調(diào)地工作 因此 殼類零件的制造精度將 直接影響機器或部件的裝配質(zhì)量 而其決定因素就是如何保證在對殼類零件進行加工 時能夠獲得足夠的精度要求 從而轉(zhuǎn)化為機械加工時機床的加工精度 以及夾具是否 可靠 1 夾具是機械制造過程中最常用的一種工藝裝備 在機械制造過程中 它裝在機床 上 使工件相對刀具與機床保待正確的位置 并能承受切削力 夾具的主要作用是保 證加工精度 提高勞動生產(chǎn)率 擴大機床的使用范圍和保證生產(chǎn)安全 因此 機床夾 具在機械制造中占有很重要的地位 采用的機床夾具設計方法設計整體式殼類零件 設計過程可以在簡潔 明了的三 維操作界面中進行 減少重復繪圖工作量 更重要的是最終可以自動生成夾具零件及 裝配體的三維實體圖和二維工程圖 這種設計方法不僅可以把夾具設計技術(shù)人員從繁 雜重復的設計勞動中解脫出來 更可縮短夾具的開發(fā)周期 提高其設計制造水平和質(zhì) 量 從而使夾具行業(yè)的整體勞動生產(chǎn)率得到提高 6 計算機輔助機床夾具設計是利用計算機輔助設計 CAD 技術(shù)來完成夾具設計的先進 方法 由于夾具種類繁多 結(jié)構(gòu)復雜 其設計過程涉及控制條件多 因此 用于夾具 設計的專業(yè)軟件甚少 目前還沒有一種軟件系統(tǒng)能夠?qū)A具設計完全數(shù)字化 目前 計算機輔助夾具設計一般是采用二維 CAD 軟件進行 采用二維 CAD 軟件進行夾具設計 可以提高設計效率和質(zhì)量 但是其缺點是設計人員首先要閱讀工件二維零件圖 了解 零件的加工要求 并將二維零件圖在頭腦中三維實體化 再選擇或設計合適的定位 夾緊等元件和裝置 接下來將上述結(jié)構(gòu)在頭腦中形成夾具三維實體 用二維圖表示 完成夾具的設計 在設計過程中 思維要在三維和二維模型中反復轉(zhuǎn)換 最終繪制二 維的總裝圖 由于繪制三維實體效果的裝配圖難度大 效率低 一般不繪制三維裝配 圖 這對夾具設計質(zhì)量和效率 以及加工和裝配均有不利的影響 3D 軟件是一個基于 特征的參數(shù)化實體建模設計工具 該軟件完全采用 Windows 圖形用戶界面 易學易用 借助 3D 軟件平臺 可以創(chuàng)建三維實體模型 編輯零件裝配體并進行簡單的運動仿真 利用它的動畫功能不僅可以檢查夾具工作的可行性 還能得到夾具零部件裝配和運動 8 過程的動畫文件 計算機輔助設計 CAD 的功能在于能協(xié)助設計者完成產(chǎn)品設計各階段的工作 本 文針對機床夾具進行計算機輔助設計 借助 3D 軟件平臺 將設計時所用標準零件建立 實體模型庫 對于非標準零件 采用交互方式建模方法直接在設計平臺建模并建立非 標準模型庫 采用二維 CAD 軟件進行設計 它使我們甩掉了圖板 解決 r 使用繪圖板帶來的諸 多弊端 現(xiàn)在 大量三維實體造型軟件崛起 如 PR0 E UG 3D SoIidedge 等 推 動了設計領(lǐng)域的新革命 由于這些三維軟件 不僅僅可創(chuàng)建三維實體模型 還可利用 設計出三維模型進行模擬裝配和靜態(tài)干涉檢查 機構(gòu)分析 動態(tài)干涉檢查 動力學分 析 強度分析等 并且與其它軟件配合可進行零件的數(shù)控加工演示和數(shù)控代碼的生成 這些功能是以往的二維 CAD 無法比擬的 結(jié)合夾具設計的復雜性 高精度性等特 點 采用了易學易懂的 3D 三維實體造型軟件來實現(xiàn)設計過程 采用基于 3D 的機床夾具設計方法后 設計者在新的夾具設計時不需對標準零件進 行建模 直接從標準零件庫選擇或調(diào)用即可 設計過程在簡潔 明了的三維操作界面 中進行 減少了重復繪圖工作量 更重要的是最終可以自動生成夾具零件及裝配體的 三維實體圖和二維工程圖 這種設計方法不僅可以把夾具設計技術(shù)人員從繁雜重復的 設計勞動中解脫出來 更可縮短夾具的開發(fā)周期 提高其設計制造水平和質(zhì)量 從而 使夾具行業(yè)的整體勞動生產(chǎn)率得到提高 6 9 2 零件的分析 2 1 零件的工藝分析 20 型粉碎機下體是一個很重要的零件 因為其零件尺寸比較小 結(jié)構(gòu)形狀較復雜 但其加工孔和底面的精度要求較高 此外還有 20 型粉碎機下體小端面端要求加工 對精 度要求也很高 各表面的表面質(zhì)量均影響機器或部件的裝配質(zhì)量 進而影響其性能與 工作壽命 因此它們的加工是非常關(guān)鍵和重要的 2 2 零件的工藝要求 一個好的結(jié)構(gòu)不但要應該達到設計要求 而且要有好的機械加工工藝性 也就是 要有加工的可能性 要便于加工 要能夠保證加工質(zhì)量 同時使加工的勞動量最小 而設計和工藝是密切相關(guān)的 又是相輔相成的 設計者要考慮加工工藝問題 工藝師 要考慮如何從工藝上保證設計的要求 圖 2 1 零件零件圖 該加工有七個加工表面 平面加工包括零件底面 底部平面 孔系加工包括大 小頭孔 小孔 以平面為主有 零件底面的粗 精銑加工 其粗糙度要求是 2 3 Ra 20 型粉碎機下體小端面的粗 精銑加工 其粗糙度要求是 10 2 3 Ra 孔系加工有 小孔鉆鉸加工 2 3 Ra 零件毛坯的選擇鑄造 因為生產(chǎn)率很高 所以可以免去每次造型 單邊余量一般 在 結(jié)構(gòu)細密 能承受較大的壓力 占用生產(chǎn)的面積較小 因其年產(chǎn)量是中批1 m 量生產(chǎn) 上面主要是對零件零件的結(jié)構(gòu) 加工精度和主要加工表面進行了分析 選擇了其 毛坯的的制造方法為鑄造和中批的批量生產(chǎn)方式 從而為工藝規(guī)程設計提供了必要的 準備 3 工藝規(guī)程設計 3 1 加工工藝過程 由以上分析可知 該零件零件的主要加工表面是平面 孔系 一般來說 保證平 面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易 因此 對于零件來說 加工過程中的主 要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度 處理好孔和平面之間的相互關(guān)系以各尺寸精 度 由上面的一些技術(shù)條件分析得知 零件的尺寸精度 形狀精度以及位置關(guān)系精度 要求都不是很高 這樣對加工要求也就不是很高 3 2 確定各表面加工方案 一個好的結(jié)構(gòu)不但應該達到設計要求 而且要有好的機械加工工藝性 也就是要 有加工的可能性 要便于加工 要能保證加工的質(zhì)量 同時使加工的勞動量最小 設 計和工藝是密切相關(guān)的 又是相輔相成的 對于我們設計零件的加工工藝來說 應選 擇能夠滿足平面孔系和孔加工精度要求的加工方法及設備 除了從加工精度和加工效 率兩方面考慮以外 也要適當考慮經(jīng)濟因素 在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下 應 選擇價格較底的機床 3 2 1 影響加工方法的因素 要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求 根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求 選擇加 工方法及分幾次加工 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇 在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設備 在單件小批量生 產(chǎn)中則常用通用設備和一般的加工方法 如 柴油機連桿小頭孔的加工 在小批量生 產(chǎn)時 采用鉆 擴 鉸加工方法 而在大批量生產(chǎn)時采用拉削加工 要考慮被加工材料的性質(zhì) 例如 淬火鋼必須采用磨削或電加工 而有色金屬 由于磨削時容易堵塞砂輪 一般都采用精細車削 高速精銑等 11 要考慮工廠或車間的實際情況 同時也應考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和設備 推廣新技術(shù) 提高工藝水平 此外 還要考慮一些其它因素 如加工表面物理機械性能的特殊要求 工件形 狀和重量等 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術(shù)要求來選定最終加工方法 再選 擇前面各工序的加工方法 如加工某一軸的主要外圓面 要求公差為 IT6 表面粗糙度 為 Ra0 63 m 并要求淬硬時 其最終工序選用精度 前面準備工序可為粗車 半精 車 淬火 精車 3 2 2 加工方案的選擇 由參考文獻 3 表 2 1 12 可以確定 平面的加工方案為 粗銑 精銑 粗糙度為 6 3 0 8 一般不淬硬的平面 精銑的粗糙度可以較小 79IT aR 由參考文獻 3 表 2 1 11 確定 孔的表面粗糙度要求為 6 3 小孔鉆鉸孔加工方法 因為孔的表面粗糙度的要求 所以我們采用鉆 擴 鉸的加工方法 6 1 小頭端面的加工方法是 因孔兩側(cè)面表面粗糙度的要求較高 為 所以我們采用粗銑 精銑 Ra 3 3 確定定位基準 3 2 1 粗基準的選擇 選擇粗基準時 考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量 使不加工表面 與加工表面間的尺寸 位子符合圖紙要求 粗基準選擇應當滿足以下要求 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準 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不需加工的表面 則應選擇其中與加工 表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準 以求壁厚均勻 外形對稱 少裝夾 等 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準 例如 機床床身導軌面是其余 量要求均勻的重要表面 因而在加工時選擇導軌面作為粗基準 加工床身的底面 再 以底面作為精基準加工導軌面 這樣就能保證均勻地去掉較少的余量 使表層保留而 細致的組織 以增加耐磨性 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準 這樣可以保證該面有足夠的加工余量 應盡可能選擇平整 光潔 面積足夠大的表面作為粗基準 以保證定位準確夾 緊可靠 有澆口 冒口 飛邊 毛刺的表面不宜選作粗基準 必要時需經(jīng)初加工 12 要從保證孔與孔 孔與平面 平面與平面之間的位置 能保證零件在整個加工過 程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位 從零件零件圖分析可知 主要是選擇加工零件底 面的裝夾定位面為其加工粗基準 3 2 1 精基準選擇的原則 基準重合原則 即盡可能選擇設計基準作為定位基準 這樣可以避免定位基準 與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差 基準統(tǒng)一原則 應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準 基準的統(tǒng)一有利于保證各表面 間的位置精度 避免基準轉(zhuǎn)換所帶來的誤差 并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一 從 而可減少夾具設計和制造工作 例如 軸類零件常用頂針孔作為定位基準 車削 磨 削都以頂針孔定位 這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面 而且保證了各外圓表 面的同軸度及端面與軸心線的垂直度 互為基準的原則 選擇精基準時 有時兩個被加工面 可以互為基準反復加工 例如 對淬火后的齒輪磨齒 是以齒面為基準磨內(nèi)孔 再以孔為基準磨齒面 這樣能 保證齒面余量均勻 自為基準原則 有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻 可以選擇加工表 面本身為基準 例如 磨削機床導軌面時 是以導軌面找正定位的 此外 像拉孔在 無心磨床上磨外圓等 都是自為基準的例子 此外 還應選擇工件上精度高 尺寸較大的表面為精基準 以保證定位穩(wěn)固可靠 并考慮工件裝夾和加工方便 夾具設計簡單等 要從保證孔與孔 孔與平面 平面與平面之間的位置 能保證零件在整個加工過 程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位 從零件零件圖分析可知 它的底平面 適于作精 基準使用 但用一個平面和一個孔定位限制工件自由度不夠 如果使用典型的一面兩 孔定位方法 則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求 至于 兩側(cè)面 因為是非加工表面 所以也可以用 的孔為加工基準 4 選擇精基準的原則時 考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準 3 4 工藝路線的擬訂 對于中批量生產(chǎn)的零件 一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準 零件的加工的第一個 工序也就是加工統(tǒng)一的基準 具體安排是先以孔和面定位粗 精加工零件底面底部平 面 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則 3 4 1 工序的合理組合 確定加工方法以后 就按生產(chǎn)類型 零件的結(jié)構(gòu)特點 技術(shù)要求和機床設備等具 體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù) 確定工序數(shù)的基本原則 工序分散原則 13 工序內(nèi)容簡單 有利選擇最合理的切削用量 便于采用通用設備 簡單的機床工 藝裝備 生產(chǎn)準備工作量少 產(chǎn)品更換容易 對工人的技術(shù)要求水平不高 但需要設 備和工人數(shù)量多 生產(chǎn)面積大 工藝路線長 生產(chǎn)管理復雜 工序集中原則 工序數(shù)目少 工件裝 夾次數(shù)少 縮短了工藝路線 相應減少了操作工人數(shù)和生 產(chǎn)面積 也簡化了生產(chǎn)管理 在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的 相互位置精度 使用設備少 大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床 以提高生產(chǎn)率 但 采用復雜的專用設備和工藝裝備 使成本增高 調(diào)整維修費事 生產(chǎn)準備工作量大 一般情況下 單件小批生產(chǎn)中 為簡化生產(chǎn)管理 多將工序適當集中 但由于不 采用專用設備 工序集中程序受到限制 結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生 產(chǎn) 加工工序完成以后 將工件清洗干凈 清洗是在 的含 0 4 1 1 蘇打及809c 0 25 0 5 亞硝酸鈉溶液中進行的 清洗后用壓縮空氣吹干凈 保證零件內(nèi)部雜質(zhì) 鐵屑 毛刺 砂粒等的殘留量不大于 mg20 3 4 2 工序的集中與分散 制訂工藝路線時 應考慮工序的數(shù)目 采用工序集中或工序分散是其兩個不同的 原則 所謂工序集中 就是以較少的工序完成零件的加工 反之為工序分散 工序集中的特點 工序數(shù)目少 工件裝夾次數(shù)少 縮短了工藝路線 相應減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn) 面積 也簡化了生產(chǎn)管理 在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相 互位置精度 使用設備少 大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床 以提高生產(chǎn)率 但采 用復雜的專用設備和工藝裝備 使成本增高 調(diào)整維修費事 生產(chǎn)準備工作量大 工序分散的特點 工序內(nèi)容簡單 有利選擇最合理的切削用量 便于采用通用設備 簡單的機床工 藝裝備 生產(chǎn)準備工作量少 產(chǎn)品更換容易 對工人的技術(shù)水平要求不高 但需要設 備和工人數(shù)量多 生產(chǎn)面積大 工藝路線長 生產(chǎn)管理復雜 工序集中與工序分散各有特點 必須根據(jù)生產(chǎn)類型 加工要求和工廠的具體情況 進行綜合分析決定采用那一種原則 一般情況下 單件小批生產(chǎn)中 為簡化生產(chǎn)管理 多將工序適當集中 但由于不 采用專用設備 工序集中程序受到限制 結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生 產(chǎn) 由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn) 使得工序集中的優(yōu)點更為突出 即 使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多的生產(chǎn)準備工作量 從而可取的 良好的經(jīng)濟效果 14 3 4 3 加工階段的劃分 零件的加工質(zhì)量要求較高時 常把整個加工過程劃分為幾個階段 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬 為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件 并 為半精加工 精加工提供定位基準 粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷 予以報廢或修 補 以免浪費工時 粗加工可采用功率大 剛性好 精度低的機床 選用大的切前用量 以提高生產(chǎn) 率 粗加工時 切削力大 切削熱量多 所需夾緊力大 使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應力和變 形大 所以加工精度低 粗糙度值大 一般粗加工的公差等級為 IT11 IT12 粗糙度 為 Ra80 100 m 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備 保證合 適的加工余量 半精加工的公差等級為 IT9 IT10 表面粗糙度為 Ra10 1 25 m 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量 主要目的是保證零件的形狀位置幾精度 尺 寸精度及表面粗糙度 使各主要表面達到圖紙要求 另外精加工工序安排在最后 可防止 或減少工件精加工表面損傷 精加工應采用高精度的機床小的切前用量 工序變形小 有利于提高加工精 度 精加工的加工精度一般為 IT6 IT7 表面粗糙度為 Ra10 1 25 m 此外 加工階段劃分后 還便于合理的安排熱處理工序 由于熱處理性質(zhì)的不同 有的需安排于粗加工之前 有的需插入粗精加工之間 但須指出加工階段的劃分并不是絕對的 在實際生活中 對于剛性好 精度要求 不高或批量小的工件 以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階段 在滿足加 工質(zhì)量要求的前提下 通常只分為粗 精加工兩個階段 甚至不把粗精加工分開 必 須明確劃分階段是指整個加工過程而言的 不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì) 區(qū)分 例如工序的定位精基準面 在粗加工階段就要加工的很準確 而在精加工階段 可以安排鉆小空之類的粗加工 3 4 4 加工工藝路線方案的比較 在保證零件尺寸公差 形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下 成批量生產(chǎn)可以考 慮采用專用機床 以便提高生產(chǎn)率 但同時考慮到經(jīng)濟效果 降低生產(chǎn)成本 擬訂三 個加工工藝路線方案 方案一 1 鑄造 2 時效處理 15 3 銑底面 4 鉆底面孔 4X 10 5 鉆底面 4螺孔 M8 孔并攻絲 6 銑頂面 7 鉆頂面 4螺孔 M6 孔并攻絲 8 鉆凸耳各孔2孔 8 2孔 7 9 終檢 10 清洗入庫 方案二 1 鑄造 2 時效處理 3 銑底面 4 鉆底面孔 4X 10 5 鉆凸耳各孔2孔 8 2孔 7 6 鉆底面 4螺孔 M8 孔并攻絲 7 銑頂面 8 鉆頂面 4螺孔 M6 孔并攻絲 9 鉆凸耳各孔2孔 8 2孔 7 10 終檢 11 清洗入庫 加工工藝路線方案的論證 從前兩步工序可以看出 方案把粗 精加工都安排在一個工序中 以便裝夾 安裝工件 再看后面的鏜孔 銑孔工序 方案 把粗 精加工分在兩個不同的工序中 而 方案 都在一個工序中 這樣不但有利于工件的安裝 且在設計專用夾具時也可以減 少工件的安裝次數(shù) 方案二與方案三區(qū)別在于先鏜孔磨孔后再鉆各凸臺面小孔 這樣鉆孔后導致孔內(nèi) 的粗糙度受到影響 方案 1 中其工序較為集中 如粗 精加工都安排在一個工序中 以便裝夾 安裝 工件 由以上分析 方案 1 為合理 經(jīng)濟的加工工藝路線方案 具體的工藝過程如下表 方案一 1 鑄造 2 時效處理 16 3 銑底面 4 鉆底面孔 4X 10 5 鉆底面 4螺孔 M8 孔并攻絲 6 銑頂面 7 鉆頂面 4螺孔 M6 孔并攻絲 8 鉆凸耳各孔2孔 8 2孔 7 9 終檢 10 清洗入庫 3 5 零件的偏差 加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 零件的鍛造采用的是 HT150 鑄造制造 其材料是 HT150 生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn) 采用鑄造毛坯 3 5 1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 零件為鍛造件 對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性有一定要求 由于鑄造件尺寸精度較高和表面粗糙度值低 因此零件上只有與其它機件配合 的表面才需要進行機械加工 其表面均應設計為非加工表面 為了使金屬容易充滿模膛和減少工序 鑄造件外形應力求簡單 平直的對稱 盡量避免鑄造件截面間差別過大 或具有薄壁 高筋 高臺等結(jié)構(gòu) 鑄造件的結(jié)構(gòu)中應避免深孔或多孔結(jié)構(gòu) 鑄造件的整體結(jié)構(gòu)應力求簡單 工藝基準以設計基準相一致 便于裝夾 加工和檢查 結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一 盡量使用普通設備和標準刀具進行加工 在確定毛坯時 要考慮經(jīng)濟性 雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近 可以減少加工 余量 提高材料的利用率 降低加工成本 但這樣可能導致毛坯制造困難 需要采用 昂貴的毛坯制造設備 增加毛坯的制造成本 因此 毛坯的種類形狀及尺寸的確定一 定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能 在毛坯的種類 形狀及尺寸確定后 必要時可據(jù)此繪出毛坯圖 3 5 2 零件的偏差計算 零件底平面和底部平面的偏差及加工余量計算 底平面加工余量的計算 根據(jù)工序要求 其加工分粗 精銑加工 各工步余量如 下 粗銑 由參考文獻 4 表 11 19 其余量值規(guī)定為 2 3mm 現(xiàn)取 3mm 查 3 可知其 粗銑時精度等級為 IT12 粗銑平面時厚度偏差取 0 21m 精銑 由參考文獻 3 表 2 3 59 其余量值規(guī)定為 17 又由參考文獻 4 表 11 19 可得鑄件尺寸公差為 1 406 毛坯的名義尺寸為 42 1045 2m 毛坯最小尺寸為 56 毛坯最大尺寸為 粗銑后最大尺寸為 3 粗銑后最小尺寸為 420 1 79 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同 且保證各個尺寸精度 15d8 大小頭孔的偏差及加工余量計算 參照參考文獻 3 表 3 2 3 25 2 3 13 和參考文獻 15 表 1 8 可以查得 孔 鉆孔的精度等級 表面粗糙度 尺寸偏差是 1 IT12 5Raum m2 0 擴孔的精度等級 表面粗糙度 尺寸偏差是 034 鉸孔的精度等級 表面粗糙度 尺寸偏差是 8 6 3 鉆孔 10 參照參考文獻 3 表 2 3 47 表 2 3 48 確定工序尺寸及加工余量為 加工該孔的工藝是 鉆 擴 鉸 3 6 確定切削用量及基本工時 機動時間 工序 1 銑底面 機床 臥式銑床 X62W 刀具 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀 面銑刀 材料 齒數(shù) 15YT0Dm 5Z 此為粗齒銑刀 因其單邊余量 Z 3mm 所以銑削深度 3mmpa2 m 精銑該平面的單邊余量 Z 1 0mm 銑削深度 p1 0 每齒進給量 根據(jù)參考文獻 3 表 2 4 73 取 根據(jù)參考文獻f 0 15 famZ 3 表 2 4 81 取銑削速度 2 8 Vs 每齒進給量 根據(jù)參考文獻 3 表 2 4 73 取 根據(jù)參考文獻 3 表fa f 8 2 4 81 取銑削速度 47 m 機床主軸轉(zhuǎn)速 n102 601 97 in31rd 按照參考文獻 3 表 3 1 74 取 45 實際銑削速度 v 18 3 140752 49 06dnvms 進給量 fV 801 ffaZ 工作臺每分進給量 m 7 5infV 根據(jù)參考文獻 3 表 2 4 81 取 aa6 切削工時 被切削層長度 由毛坯尺寸可知 l 14lm 8l 刀具切入長度 1 20 5 3lDa 206 2 刀具切出長度 取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 jt1240 36min7 5jmlf 機動時間 1j 682 19 j 所以該工序總機動時間 1ijjtt 工序 2 鉆底面 4X 10 切削深度 pa5 6 進給量 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 2 4 39 取f rmf 35 0 切削速度 參照 機械加工工藝手冊 表 2 4 41 取V sV47 機床主軸轉(zhuǎn)速 取n in 9134 60701rdV in 6 實際切削速度 sn8 0 被切削層長度 lm2 刀具切入長度 1 mctgctgkDr 3 62105 2 1 刀具切出長度 取2l4 l3 走刀次數(shù)為 1 機動時間 jt in15 065 021 fnlj 工序 3 鉆底面 4螺孔 M8 孔并攻絲 機床 立式鉆床 Z525 刀具 根據(jù)參照參考文獻 3 表 4 3 9 選高速鋼錐柄麻花鉆頭 鉆孔 切削深度 pa 19 進給量 根據(jù)參考文獻 3 表 2 4 38 取 f rmf 3 0 切削速度 參照參考文獻 3 表 2 4 41 取 V48Vs 機床主軸轉(zhuǎn)速 n 100 486539 in317vrd 按照參考文獻 3 表 3 1 31 取 0 所以實際切削速度 176 5 dnms 切削工時 被切削層長度 l42m 刀具切入長度 1 117 05 96rDlctgkctg 刀具切出長度 取2l4 ml32 走刀次數(shù)為 1 機動時間 jt60 5in 3jLfn 工序 4 銑頂面 機床 臥式銑床 X62W 刀具 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀 面銑刀 材料 齒數(shù) 15YT0Dm 5Z 此為粗齒銑刀 因其單邊余量 Z 3mm 所以銑削深度 3mmpa2 m 精銑該平面的單邊余量 Z 1 0mm 銑削深度 p1 0 每齒進給量 根據(jù)參考文獻 3 表 2 4 73 取 根據(jù)參考文獻f 0 15 famZ 3 表 2 4 81 取銑削速度 2 8 Vs 每齒進給量 根據(jù)參考文獻 3 表 2 4 73 取 根據(jù)參考文獻 3 表fa f 8 2 4 81 取銑削速度 47 m 機床主軸轉(zhuǎn)速 n102 601 97 in31rd 按照參考文獻 3 表 3 1 74 取 45 實際銑削速度 v 402 9 106nms 進給量 fV 185701 ffaZ 20 工作臺每分進給量 mf7 12 47 5 minfVs 根據(jù)參考文獻 3 表 2 4 81 取 aa60 切削工時 被切削層長度 由毛坯尺寸可知 ll 8l 刀具切入長度 1 20 5 1 3lDa 206 2m 刀具切出長度 取2lm 走刀次數(shù)為 1 機動時間 jt1240 36in7 5jmlf 機動時間 1j 682 19 j 所以該工序總機動時間 1ijjtt 工序 10 鉆頂面 4螺孔 M6 孔并攻絲 機床 組合攻絲機 刀具 釩鋼機動絲錐 進給量 由于其螺距 因此進給量fmp5 rmf 5 1 切削速度 參照 機械加工工藝手冊 表 2 4 105 取V min 8 4 0sV 機床主軸轉(zhuǎn)速 取nin 283014 30dV 25 絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 取0in 25rn 實際切削速度 s 1 65 0 由工序 4 可知 ml3 l41 02 l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 jt min18 05 1435 0221 fnfj 工序 15 鉆 孔72 切削深度 pa5 3 進給量 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 2 4 39 取f rf 3 切削速度 參照 機械加工工藝手冊 表 2 4 41 取V sV470 機床主軸轉(zhuǎn)速 取n min 5914 367010rdV in 60 實際切削速度 sn8 0 被切削層長度 lm2 刀具切入長度 1 ctgctgkDr 3 62105 2 1 21 刀具切出長度 取2lm4 1 l32 走刀次數(shù)為 1 機動時間 jt min15 065 02 fnlj 3 7 時間定額計算及生產(chǎn)安排 根據(jù)設計任務要求 該零件的年產(chǎn)量為 5000 件 一年以 240 個工作日計算 每天 的產(chǎn)量應不低于 21 件 設每天的產(chǎn)量為 21 件 再以每天 8 小時工作時間計算 則每 個工件的生產(chǎn)時間應不大于 22 8min 參照參考文獻 3 表 2 5 2 機械加工單件 生產(chǎn)類型 中批以上 時間定額的計 算公式為 大量生產(chǎn)時 Ntktt zfjd 1 0 Ntz 因此在大批量生產(chǎn)時單件時間定額計算公式為 ttfjd 其中 單件時間定額 基本時間 機動時間 jt 輔助時間 用于某工序加工每個工件時都要進行的各種輔助動作所消ft 耗的時間 包括裝卸工件時間和有關(guān)工步輔助時間 布置工作地 休息和生理需要時間占操作時間的百分比值k 粗 精銑面 粗加工機動時間 jt0 5minj 粗 精加工機動時間 8精 輔助時間 參照參考文獻 3 表 2 5 45 取工步輔助時間為 由于在ft min41 0 生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短 所以取裝卸工件時間為 in1 則 in41 0 ft 根據(jù)參考文獻 3 表 2 5 48 k 3 k 單間時間定額 有 dt 0 541 2 1in 8ifdjtk 粗 粗 185mt 精 精 因此應布置二臺粗 精機床即可以完成此二道工序的加工 達到生產(chǎn)要求 鉆 擴 鉸 孔29H 機動時間 jt0 5 60 7 4inj 輔助時間 參照參考文獻 3 表 2 5 41 取工步輔助時間為 由于在f in75 1 生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短 所以取裝卸工件時間為 mi1 則 min 17 ft 根據(jù)參考文獻 3 表 2 5 43 k 4 2 k 單間時間定額 dt 22 1 0 48175 2 4 0min2 8idjfttk 因此應布置一臺機床即可完成本工序的加工 達到生產(chǎn)要求 鉆各小孔 機動時間 jt minj 輔助時間 參照參考文獻 3 表 2 5 41 取工步輔助時間為 由于在f in75 1 生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短 所以取裝卸工件時間為 min1 則 i75 1 ft 根據(jù)參考文獻 3 表 2 5 43 k 4 2 k 單間時間定額 由式 1 11 有 dt 因此應 0 175 2 1in 8mijfk 布置一臺機床即可完成本工序的加工 達到生產(chǎn)要求 第 4 章 鉆 4 螺孔 M6 底孔夾具設計 4 1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來鉆鉆 4 螺孔 M6 底孔 加工時除了要滿足粗糙度要求外 由于對加工精度要求不是很高 所以在本道工序加工時 主要考慮如何降低降低生產(chǎn) 成本和降低勞動強度 4 2 定位 夾緊方案的選擇 對孔的的加工沒有位置公差要求 由零件圖可知 在對孔進行加工前 底平面進 行了粗 精銑加工 孔進行了鉆 擴 鉸加工 選一面兩銷定位方式 工藝孔用圓柱銷 還有一菱形銷定位于頂面 4 孔之中任選 2 個 夾緊方式用操作簡單 通用性較強的移動壓板來夾緊 定位基準的選擇必須合理 否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加 工出的零件質(zhì)量 基準選擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理 或是使夾具設 計更加困難甚至達不到零件的加工精度 特別是位置精度 要求 23 因此我們應該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求 從保證零件的加工精度要求出發(fā) 合理選 擇定位基準 選擇已加工好的端面作為定位精基準 來設計本道工序的夾具 以已加 工好的端面作為定位夾具 4 3 切削力及夾緊力的計算 鉆該孔時選用 鉆床 Z525 刀具用高速鋼刀具 由參考文獻 5 查表 可得 721 切削力公式 06f PFDfK 式中 5m r 查表 得 821 0 75 3bp 其中 0 6b 48 即 95 fFN 實際所需夾緊力 由參考文獻 5 表 得 12 12KFW 有 10 7 6 安全系數(shù) K 可按下式計算有 6543210K 式中 為各種因素的安全系數(shù) 見參考文獻 5 表 可得 60 12 10 56 所以 9589 KfWFN 24 由計算可知所需實際夾緊力不是很大 為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 決定 選用手動螺旋夾緊機構(gòu) 取 1 56K 10 7 2 16 根據(jù)工件受力切削力 夾緊力的作用情況 找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬 間狀態(tài) 按靜力平衡原理計算出理論夾緊力 最后為保證夾緊可靠 再乘以安全系數(shù) 作為實際所需夾緊力的數(shù)值 即 FWK 安全系數(shù) K 可按下式計算有 6543210 式中 為各種因素的安全系數(shù) 查參考文獻 5 表 可得 6 12 01 301 56C 22 3P 1 2 fK 所以有 98 CWFN 76 3P 150Kf 螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有 210 tgtQLz 式中參數(shù)由參考文獻 5 可查得 6 2 76zr 9005 29 其中 3 Lm 8N 螺旋夾緊力 04 W 該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu) 用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件 受力簡圖如下 163 圖 4 1 移動壓板受力簡圖 由表 得 原動力計算公式 261 001KLWl 即 0478 23 932 75 KWLNl 由上述計算易得 K 25 由計算可知所需實際夾緊力不是很大 為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 決定 選用手動螺旋夾緊機構(gòu) 4 4 誤差分析與計算 該夾具以一個平面和和個定位銷定位 要求保證孔軸線間的尺寸公差 為了滿足 工序的加工要求 必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差 由 5 和 6 可得 1 定位誤差 當短圓柱銷以任意邊接觸時 minDWd 當短圓柱銷以固定邊接觸時 2 式中 為定位孔與定位銷間的最小間隙min 通過分析可得 0 5D 1dmin 因此 當短圓柱銷以任意邊接觸時 0 63DW 2 夾緊誤差 cos minaxyj 其中接觸變形位移值 SNHBKRkZaZy 014 8 9 1 cos0 3j 磨損造成的加工誤差 通常不超過Mj m5 夾具相對刀具位置誤差 取AD0 誤差總和 965jwm 從以上的分析可見 所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求 4 5 零 部件的設計與選用 4 5 1 定位銷選用 本夾具選用定位銷來定位 其參數(shù)如下 D d H 公稱尺寸 允差 1 h1b1C1 3 1 0 8 6 0 023 0 015 12 7 1 2 1 2 0 4 26 4 5 2 夾緊裝置的選用 該夾緊裝置選用移動壓板 其參數(shù)如下表 表 4 3 移動壓板參數(shù) 公稱直徑 L BHlb1dK 6 45 20 8 19 6 6 7 M6 5 4 5 3 鉆套 襯套 鉆模板設計與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求 故選用可換鉆套 其結(jié)構(gòu)如下圖所 示 以減少更換鉆套的輔助時間 尺寸表 d D D1 H t 基本尺 寸 極限偏 差 F7 基本尺 寸 極限偏差 D6 0 1 3 0 010 0 004 6 1 1 8 4 7 1 8 2 6 5 8 6 9 2 6 3 0 016 0 006 3 3 3 6 0 016 0 008 9 3 3 4 7 10 4 5 0 022 0 010 8 0 019 0 010 11 8 12 16 0 008 27 5 6 10 13 6 8 12 15 10 16 20 8 10 0 028 0 013 15 18 10 12 18 0 023 0 012 22 12 20 25 12 15 22 26 15 18 0 034 0 016 26 30 16 28 36 18 22 30 0 028 0 015 34 22 26 35 39 20 36 45 26 30 0 041 0 020 42 46 30 35 48 0 033 0 017 52 25 45 56 35 42 55 59 42 48 62 66 0 012 48 50 0 050 0 025 70 0 039 0 020 74 30 56 67 0 040 鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板 用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上 4 6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機床的連接 而且在 零件的加工過程中 夾具還要承受夾緊力 切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動 因此夾 具體必須具有必要的強度和剛度 切削加工過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會落在夾具體 上 切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊 因此設計夾具體時 必須考慮結(jié)構(gòu) 應便于排屑 此外 夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性 經(jīng)濟性以及操作和裝拆的便捷性等 在設計 時也應加以考慮 夾具體設計的基本要求 1 應有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面 如安裝定位元件的表面 安裝對刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约?夾具體的安裝基面 應有適當?shù)某叽缇群托螤罹?它們之間應有適當?shù)奈恢镁?為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定 鑄造夾具體要進行時效處理 焊接和鍛造夾具體要進 行退火處理 2 應有足夠的強度和剛度 為了保證在加工過程中不因夾緊力 切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振 動 夾具體應有足夠的壁厚 剛性不足處可適當增設加強筋 3 應有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性 28 夾具體一般外形尺寸較大 結(jié)構(gòu)比較復雜 而且各表面間的相互位置精度要求高 因此應特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性 應做到裝卸工件方便 夾具維修方便 在滿足剛度和強 度的前提下 應盡量能減輕重量 縮小體積 力求簡單 4 應便于排除切屑 在機械加工過程中 切屑會不斷地積聚在夾具體周圍 如不及時排除 切削熱量的 積聚會破壞夾具的定位精度 切屑的拋甩可能纏繞定位元件 也會破壞定位精度 甚至 發(fā)生安全事故 因此 對于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況 可適當加大定位元件工作 表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間 對于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況 一般 應在夾具體上設置排屑槽 5 在機床上的安裝應穩(wěn)定可靠 夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應表面的接觸或配 合實現(xiàn)的 當夾具在機床工作臺上安裝時 夾具的重心應盡量低 支承面積應足夠大 安裝基面應有較高的配合精度 保證安裝穩(wěn)定可靠 夾具底部一般應中空 大型夾具還 應設置吊環(huán)或起重孔 確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸 然后繪制夾具總圖 詳見繪制的夾具裝配圖 29 30 4 7 夾具設計及操作的簡要說明 本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊 夾具的夾緊力不大 故使用手動夾緊 為了 提高生產(chǎn)力 使用快速螺旋夾緊機構(gòu) 如前所述 在設計夾具時 應該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉 應使夾具結(jié)構(gòu)簡單 便于操作 降低成本 提高夾具性價比 本工序為銑余量小 切削力小 所以一般的手 動夾緊就能達到本工序的要求 31 總 結(jié) 通過這次完整的畢業(yè)設計 我們系統(tǒng)地回顧和復習了大學所學的相關(guān)專業(yè)知識 同時也深刻體會到學習的重要性并領(lǐng)會到設計也是一種學習的方式 在設計的過程中 我們綜合運用了系統(tǒng)的設計方法和相關(guān)設計軟件 如AutoCAD 且應用熟悉相關(guān)設計 資料 包括手冊 標準和規(guī)范等 以及進行經(jīng)驗估算等方面有了一定程度的提高 深 刻的感受到計算機和工具書及手冊在設計中帶來的便利和幫助 通過這次機畢業(yè)設計 更加系統(tǒng)的了解機械制造工藝的一般過程 并且學會了對工 藝設計的整體把握 也有了較為嚴謹?shù)目茖W設計方法 在本次課程設計中 能運用所 學基本理論知識 正確解決工件在加工時的定位和夾緊問題 選擇合理的設計方案 進行必要的計算 根據(jù)課題設計出符合要求 優(yōu)質(zhì) 高效 低成本的夾具 并能運用 所學基本理論知識 正確解決工件在加工時的定位和夾緊問題 選擇合理的方案 進 行必要的計算 根據(jù)題意設計出符合優(yōu)質(zhì) 高效 低成本的鉆孔夾具 也明確工序要 求 了解所用機床 刀具及工序前加工情況 所以 這次畢業(yè)設計對我來說收獲很大 但也有很多地方還有在努力學習 32 參考文獻 1 機床夾具設計手冊 燕山大學 洛陽工學院 長春汽車工業(yè)高等專科學校 編 上 ?？茖W技 術(shù)出版社 2000 2 機床夾具設計手冊 王光斗 上海科學技術(shù)出版社 2002 3 機械設計 王寧俠 時其昌 西安電子科技大學出版社2008 4 機械制造基礎 周桂蓮 付平 西安電子科技大學出版社2009 5 機械加工余量與公差手冊 馮賢智 中國標準出版社1994 6 機械制造工藝學 郭宗蓮 中國建材工業(yè)出版社出版 1997 7 機械零件切削加工工藝與技術(shù)標準使用手冊 馮道 安徽文化音像2003 8 機械制造工藝設計簡明手冊 李益民主編 機械工業(yè)出版社出版 1983 9 切削用量簡明手冊 艾興 肖詩剛主編 機械工業(yè)出版社出版 1994 10 夾具工程師手冊 劉文劍 黑龍江科學技術(shù)出版社 2002 11 k Lee Principles of CAD CAM CAE Systems Addison Wesley 1999 12 胡紅舟等 Mechanical Eegineering CAD CAM 北京 機械工業(yè)出版社 33 致 謝 畢業(yè)設計是將大學所學的知識融合在一起 綜合運用所有的相關(guān)專業(yè)知識 是課本知識在實際中的應用 通過這次畢業(yè)設計 使我的專業(yè)知識在原有的基礎 上得到更加的鞏固和提高 這離不開老師和同學們的幫助 本設計分析是在老師 的指導下完成的 在分析的過程中 尹長城老師給了我很大的鼓勵 在設計分析 中引導我去思考了更多的設計思路 增強了我的學習能力 與我們一起討論問題 使我對分析有了更清晰明確的認識 使我受益非淺 畢業(yè)設計是我們專業(yè)知識綜合應用的實踐訓練 這是我們邁向社會 從事職 業(yè)工作前一個必不可少的過程 千里之行始于足下 通過這次課程設計 我深 深體會到這句千古言的真正含義 我今天認真地進行課程設計 學會腳踏實地地 邁開這一步 就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎 說實話 畢業(yè)設計真是有點累 然而一著手清理自己的設計結(jié)果 仔細回味 畢業(yè)設計的心路歷程 一種少有的成功喜悅即刻使我倦意頓消 雖然這是我剛學 會走完的第一部 是我人生中的一點小小的勝利 然而它令我感到自己成熟了許 多 通過畢業(yè)設計 使我深深體會到 干任何事都必須耐心 細致 課程設計過 程中 許多計算有時不免令我感到有些心煩意亂 有時應為不小心計算出錯 只 能毫不留情地重做 但一想起老師平時多耐心的教導 想到今后自己應當承擔的 社會責任 想到世界上因為某些細小失誤而出現(xiàn)的令世人無比震驚的事故 我不 禁時刻提醒自己 一定要養(yǎng)成一種高度負責 一絲不茍的良好習慣 經(jīng)歷了畢業(yè)設計 使我我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正的貧乏 自己綜合 運用所學專業(yè)知識的能力是如此的不足 幾年來學習了那么多的課程 今天才知 道自己并不會用 想到這里 我真的有點心急了 由于畢業(yè)時間的倉促 很多本來應該弄懂弄透的地方都沒有時間去細細追究 來源 比如網(wǎng)格劃分的控制 坐標系的理解 求解器的選擇等 這使我明白了大 學里學的只是一個大體上的方向 離實際應用還有太遠的距離 但我相信方向才 是最重要的 因為方向確定了 就會用最少的精力做好事情 這對于我以后的工 作至關(guān)重要 因為在實際生產(chǎn)生活中 要從事的工種是千差萬別的 只有從中找 34 到自己最拿手 最有發(fā)展前途的崗位 個人才有更多的熱情 也最可能在自己的 崗位做出一些貢獻