夾具定位規(guī)劃中完整性評(píng)估和修訂CAM 實(shí)驗(yàn)室，機(jī)械工程學(xué)系，伍斯特理工學(xué)院研究院， 100 路，伍斯特，碩士 01609，美國(guó)2004 年 9 月 14 日收稿;2004 年 11 月 9 日修訂;2004 年 11 月 10 日發(fā)表摘 要幾何約束是夾具設(shè)計(jì)中最重要的考慮因素之一。確定位置的解析擬訂已發(fā)達(dá)。然而，如何分析和修改在實(shí)際夾具設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程中的一個(gè)非確定性的定位計(jì)劃尚未深入研究。在本文中，提出了一種方法來(lái)描述在限制約束下的重點(diǎn)夾具系統(tǒng)的幾何約束狀態(tài)。一種限制約束下?tīng)顟B(tài)，如果它存在，可以識(shí)別給定定位計(jì)劃?？梢宰詣?dòng)識(shí)別工件的所有限制約束下約束狀態(tài)的提案。這有助于改善逆差定位計(jì)劃，并為修訂提供指引，以最終實(shí)現(xiàn)確定性的定位。關(guān)鍵詞：夾具設(shè)計(jì);幾何約束;確定性定位;限制約束; 過(guò)約束1.介紹夾具是用于制造工業(yè)進(jìn)行工件牢固定位的一種機(jī)制。在零件加工過(guò)程中規(guī)劃一個(gè)關(guān)鍵的第一步，夾具設(shè)計(jì)需要，以確保定位精度和三維工件的精度。 3-2-1原則，在一般情況下，是最廣泛使用的指導(dǎo)原則發(fā)展的位置計(jì)劃。 V型塊和銷(xiāo)孔定位原則也常用。一個(gè)加工夾具定位方案必須滿(mǎn)足一些要求。最基本的要求是，必須提供工件確定的位置。這種觀(guān)點(diǎn)指出，定位計(jì)劃生產(chǎn)的確定位置，工件不能移動(dòng)，而至少有一個(gè)定位不會(huì)失去聯(lián)系。這一直是夾具設(shè)計(jì)的最根本的準(zhǔn)則之一，許多研究人員關(guān)于幾何約束狀態(tài)的研究表明，工件在任何定位計(jì)劃分為以下三個(gè)類(lèi)別：1、良好的約束（確定性）：工件在一個(gè)獨(dú)特的位置進(jìn)行配合，工件表面與 6 個(gè)定位器取得聯(lián)系。2、限制約束：不完全約束工件的自由度。3、過(guò)約束：工件自由度超過(guò) 6 定位的制約。在1985年,淺田[1]提出了滿(mǎn)秩為準(zhǔn)則雅可比矩陣的約束方程, 基于分析形成了調(diào)研后,確定定位。周等[2]在1989年制定了在確定性定位問(wèn)題上使用螺旋理論。結(jié)果表明,定位矩陣的定位需要壓力滿(mǎn)秩達(dá)到確定的位置。該方法的確定通過(guò)無(wú)數(shù)的研究。王等[3]考慮定位工件的接觸的影響，而采用點(diǎn)接觸面積。他們介紹了接觸矩陣，并指出，兩個(gè)接觸的機(jī)構(gòu)不應(yīng)該有平等的，但在接觸點(diǎn)曲率相反?？柹璠4]認(rèn)為，可能沒(méi)有足夠的應(yīng)用，如一些不是非棱柱的表面或相對(duì)誤差近似的非小線(xiàn)性。他提出一個(gè)二階泰勒展開(kāi)，其中也考慮到定位誤差相互作用。馬林和費(fèi)雷拉[5]應(yīng)用周對(duì) 3-2-1的位置擬訂，制定若干按照規(guī)則的規(guī)劃。盡管眾多的位置上的確定分析研究很少注意非確定性分析的位置。在淺田的擬定方案中,他們假設(shè)工件夾具元件和點(diǎn)之間的聯(lián)絡(luò)無(wú)阻力。理想的位置q* ,而應(yīng)放置工件表面和分片，可微函數(shù)是 gi(見(jiàn)圖1) 。表面函數(shù)定義為:gi(q*)=0是確定的,應(yīng)該有一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的解決方案為下列所有定位方程組。gi(q)=0,i=1,2,...,n (1)其中n是定位器的位置與 方向, 代表了工件的定位和方向。只有考慮到目標(biāo)位置q*附近在 處:淺田表明(2)hi是幾何函數(shù)的雅可比矩陣，矩陣式所示（3） 。確定定位如果雅可比矩陣滿(mǎn)秩，可滿(mǎn)足要求。 (2)只有q=q*一個(gè)解決辦法(3)在1個(gè)3-2-1定位計(jì)劃中，一個(gè)約束方程的雅可比矩陣的滿(mǎn)秩的約束狀態(tài)如表1所示。如果定位是小于6 ，工件是限制約束的，即存在至少有一個(gè)工件自由定位議案不受限制的。如果矩陣滿(mǎn)秩，但定位大于6 定位，工件是過(guò)約束，這表明存在至少一個(gè)定位等;而幾何約束工件被刪除不影響的狀態(tài)。找出一個(gè)模型除了3-2-1,可以建立基準(zhǔn)框架提取等效的定位點(diǎn)。胡等 [6]已經(jīng)發(fā)展出一種系統(tǒng)的方法,對(duì)這個(gè)用途。因此,這則能適用于所有的定位方案。圖1 .夾具系統(tǒng)模型。表 1 等級(jí) 數(shù)量的定位 地位 6 Over-constrained康等 [7]遵循這些方法和他們實(shí)施制定的幾何約束分析模塊其自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的核查制度。他們的 CAFDV 系統(tǒng)可以計(jì)算出雅可比矩陣和它的排名來(lái)確定定位的完整性。它也可以分析工件的位移和靈敏度定位錯(cuò)誤。熊等人 [8]提出的等級(jí)檢查方法的定位矩陣 WL(見(jiàn)附件)。他們還介紹了左/ 右邊的定位矩陣廣義逆理論,分析了工件的幾何誤差。結(jié)果表明,定位及發(fā)展方向誤差 ΔX 和位置誤差 Δr 的工件定位相關(guān)如下:Under-constrained:Δ X=WLΔr, (4)Well-constrained :ΔX=(WTLWL)-1WLTΔr, (5)Over-constrained:ΔX=WLT(WTLWL)-1Δr+(I6*6-WLT(WTLWL)-1WL)λ, (6)λ是任意一個(gè)向量。他們還介紹了從這些矩陣的幾個(gè)指標(biāo)，評(píng)價(jià)定位配置，其次是通過(guò)約束非線(xiàn)性規(guī)劃的優(yōu)化。然而，他們的研究分析，不涉及非確定性定位的修訂。目前，還沒(méi)有就如何處理與提供確定的位置的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究。2.定位完整性評(píng)價(jià)如果不確定性的位置達(dá)到夾具系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)師知道約束狀態(tài)是什么，以如何改善設(shè)計(jì)是非常重要的條件。如果夾具系統(tǒng)是過(guò)度約束，是理想定位需要的不必要的信息。而下約束時(shí)，所有有關(guān)知識(shí)約束工件的議案，可以引導(dǎo)設(shè)計(jì)師選擇額外的定位或使得修改定位計(jì)劃更有效。的總體戰(zhàn)略定位計(jì)劃表征幾何約束的狀態(tài)描述圖 2。在本文中,定位矩陣秩的幾何約束的施加評(píng)價(jià)狀態(tài)(見(jiàn)附件為獲得的定位矩陣)。確定需要六個(gè)定位器定位提供矩陣的滿(mǎn)秩定位 WL:如圖 3 所示,在給定的定位器數(shù)量 n,定位法向量[ai,bi,ci]和定位的位置[xi,yi,zi]每一個(gè)定位器,i=1,2,.....,n,n*6 定位矩陣可以確定如下 :（7）當(dāng)?shù)燃?jí)（WL）=6，n=6 時(shí)，是工件良好約束。當(dāng)?shù)燃?jí)（WL）=6，n>6 時(shí);是工件過(guò)約束。這意味著（n-6）有不必要的定位在定位方案上。工件將不存在限制（n-6）定位器。這種狀態(tài)的數(shù)學(xué)表示方法,那就是（n-6）在定位向量矩陣,可表示為線(xiàn)性組合的其他六行向量。 圖 2 幾何約束狀態(tài)描述圖 3 一個(gè)簡(jiǎn)化的定位方案。定位方案，提供了確定性的位置。發(fā)達(dá)國(guó)家的算法使用下列方法確定不必要的定位：1、找到所有的（ n-6）組合定位的。2、為每個(gè)組合 ,從（n-6 ）定位器確定定位方案。3、重新計(jì)算矩陣秩的定位為左六個(gè)定位器。4、如果等級(jí)不變 ,被刪除的(n-6)定位器是負(fù)責(zé)過(guò)約束狀態(tài)。這種方法可能會(huì)產(chǎn)生多種解決方案，并要求設(shè)計(jì)師來(lái)決定哪一套不必要的定位應(yīng)該被刪除以最佳定位性能。當(dāng)?shù)燃?jí)（WL）<6,工件的限制約束。參考文獻(xiàn)[1] Asada H, By AB.。自動(dòng)重構(gòu)夾具的柔性裝配夾具的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。 IEEE J 機(jī)器人autom1985; RA-1:86-93。[2] zhou YC，Chandru V，Barash MM。加工裝置的自動(dòng)配置的數(shù)學(xué)方法分析和綜合。反ASME J 英工業(yè) 1989;111:299-306。[3] Wang MY, Liu T, Pelinescu DM.。夾具運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)上充分接觸剛體模型。 J 制造業(yè)│ 科學(xué)與工程 2003;125：316-24。[4] Carlson JS。剛性零件的裝夾和定位計(jì)劃的二次靈敏度分析“。 ASME J 制造業(yè)│2001 年科學(xué)與工程;123 （3）：462-72。[5] Marin R, Ferreira P.確定性 3-2-1 定位計(jì)劃的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和綜合加工裝置。 ASME J 制造業(yè)│ 科學(xué)與工程 2001 年;123:708-19。[6] Hu W.設(shè)置規(guī)劃和公差分析。博士論文中，伍斯特理工學(xué)院;2001 年。[7] Kang Y, Rong Y, Yang J, Ma W.計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)驗(yàn)證。大會(huì) Autom2002;22:350-9。[8] Rong KY, Huang SH, Hou Z.先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)。波士頓：愛(ài)思唯爾;2005 年。1畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 開(kāi) 題 報(bào) 告高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（數(shù)控技術(shù)）專(zhuān)業(yè)論文題目 連桿蓋零件制造工藝及工裝設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 起訖日期 指導(dǎo)教師姓名（簽名） 指導(dǎo)教師職稱(chēng) 高 工 指導(dǎo)教師工作單位 機(jī)械工程學(xué)院 院（系）領(lǐng)導(dǎo)簽名 下發(fā)任務(wù)書(shū)日期 ： 2題 目 連桿蓋零件制造工藝及工裝設(shè)計(jì)學(xué)生姓名、學(xué)號(hào) 專(zhuān) 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（數(shù)控技術(shù)）指導(dǎo)教師姓名 職 稱(chēng) 高工一、課題研究的背景連桿蓋零件是發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的必不可少的零件,常安裝于連桿的大端,作為曲軸與連桿安裝后的封閉零件。隨著現(xiàn)代機(jī)床的廣泛應(yīng)用，自動(dòng)化越來(lái)越明顯，而產(chǎn)品質(zhì)量要求越來(lái)越高，當(dāng)然機(jī)床的夾緊和定位要求得更加嚴(yán)謹(jǐn)，所以對(duì)夾具這方面的研究和設(shè)計(jì)還需發(fā)展，以保證產(chǎn)品能夠達(dá)到市場(chǎng)需要。由于現(xiàn)代技術(shù)的迅速發(fā)展，大部分企業(yè)需要的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的精度要求大大的提高，而夾具在之中起了決定性的作用，借此設(shè)計(jì)現(xiàn)在決定以此為課題，進(jìn)行一套鉆夾具的設(shè)計(jì)。二、課題研究的意義機(jī)械制造工藝及設(shè)備畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們完成本專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃的最后一個(gè)極為重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使我們綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基本課程，基本知識(shí)與基本技能去解決專(zhuān)業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問(wèn)題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練 。我們?cè)谕瓿僧厴I(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，也培養(yǎng)了我們正確使用技術(shù)資料，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)手冊(cè)，圖冊(cè)等工具書(shū)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，編寫(xiě)技術(shù)文件等方面的工作能力，也為我們以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，所以我們要認(rèn)真對(duì)待這次綜合能力運(yùn)用的機(jī)會(huì)！機(jī)床夾具是保證機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量高、數(shù)量多、成本的一種極重要的工藝裝備。其主要作用是：可靠地保證工件的加工質(zhì)量，提高加工效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是工藝裝備設(shè)計(jì)的重要組成部分。一個(gè)好的設(shè)計(jì)，應(yīng)能穩(wěn)定地保證工件的加工質(zhì)量，生產(chǎn)效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力，制造、維護(hù)容易等其衡量指標(biāo)。三、文獻(xiàn)綜述連桿蓋主要和連桿組合成一體，作為組合機(jī)體來(lái)使用，是汽車(chē)上的動(dòng)力連接裝置中的主要零件。連桿由連桿體和連桿蓋兩部分組成。連桿體及連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起，連桿蓋是其中一個(gè)重要的部分。此外，為了減少摩擦和便于維修，連桿的大頭孔內(nèi)裝有軸瓦，連桿蓋還起到固定和定位軸瓦的作用。機(jī)床是將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器，它是制造機(jī)器的機(jī)器，所以又稱(chēng)為“工作母機(jī)”或“工具機(jī)” ，習(xí)慣上簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)床?，F(xiàn)代機(jī)械制造中加工機(jī)械零件的方法很多：除切削加工外，還有鍛造、鑄造、沖壓等，但凡屬精度要求較高和表面粗糙度要求較細(xì)的零件，一般都需在機(jī)床上用切削的方法進(jìn)行最終加工。在一般的機(jī)器制造中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量占機(jī)器總制造工作量的 40%-60%，機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的建設(shè)中起著重大作用。5近年來(lái)，機(jī)械制造工藝有著飛速的發(fā)展。比如，應(yīng)用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程。雖然各國(guó)學(xué)者采用各種理論對(duì)不同的特種加工技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，并取得了卓越的理論成就，但離定量的實(shí)際應(yīng)用尚有一定的距離。然而采用每一種特種加工方法所獲得的加工精度和表面質(zhì)量與加工條件參數(shù)間都有其規(guī)律。因此，目前常采用研究傳統(tǒng)切削加工機(jī)理的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法來(lái)了解特種加工的工藝規(guī)律，以便實(shí)際應(yīng)用，但還缺乏系統(tǒng)性。受其限制，目前特種加工的工藝參數(shù)只能憑經(jīng)驗(yàn)選取，還難以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。為了能具體確切的說(shuō)明過(guò)程，使工件能按照零件圖的技術(shù)要求加工出來(lái)，就得制定復(fù)雜的機(jī)械加工工藝規(guī)程來(lái)作為生產(chǎn)的指導(dǎo)性技術(shù)文件，學(xué)習(xí)研究制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的意義與作用就是本課題研究目的。在這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們還必須考慮工件的安裝和夾緊.安裝的正確與否直接影響工件加工精度,安裝是否方便和迅速,又會(huì)影響輔助時(shí)間的長(zhǎng)短,從而影響生產(chǎn)率,夾具是加工工件時(shí),為完成某道工序,用來(lái)正確迅速安裝工件的裝置.它對(duì)保證加工精度、提高生產(chǎn)率和減輕工人勞動(dòng)量有很大作用。這是整個(gè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn),也是一個(gè)難點(diǎn)。四、課題研究的基本內(nèi)容機(jī)械加工工藝過(guò)程就是用切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸和材料的物理機(jī)械性質(zhì)成為具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。為了能具體確切的說(shuō)明過(guò)程，使工件能按照零件圖的技術(shù)要求加工出來(lái)，就得制定復(fù)雜的機(jī)械加工工藝規(guī)程來(lái)作為生產(chǎn)的指導(dǎo)性技術(shù)文件，學(xué)習(xí)研究制定機(jī)械制造和加工工藝設(shè)計(jì)的意義與作用就是本課題研究目的。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，也能學(xué)習(xí)到更多的知識(shí)：（1）仔細(xì)了解零件結(jié)構(gòu)，認(rèn)真分析零件圖，培養(yǎng)我們獨(dú)立識(shí)圖能力，增強(qiáng)我們對(duì)零件圖的認(rèn)識(shí)和了解，通過(guò)對(duì)零件圖的繪制，不僅能增強(qiáng)我們的繪圖能力和運(yùn)用 AutoCAD 軟件的能力。（2）制訂工藝規(guī)程、確定加工余量、工藝尺寸計(jì)算、工時(shí)定額計(jì)算、定位誤差分析等。在整個(gè)設(shè)計(jì)中也是非常重要的，通過(guò)這些設(shè)計(jì)，不僅讓我們更為全面地了解零件的加工過(guò)程、加工尺寸的確定，而且讓我們知道工藝路線(xiàn)和加工余量的確定，必須與工廠(chǎng)實(shí)際的機(jī)床相適應(yīng)。 這對(duì)以前學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)的復(fù)習(xí)，也是以后工作的一個(gè)鋪墊。（3）機(jī)床夾具設(shè)計(jì)及定位誤差分析（4）編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)，記錄和總結(jié)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程以及設(shè)計(jì)依據(jù)。五、重點(diǎn)、難點(diǎn)在這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先要分析研究達(dá)到零件設(shè)計(jì)要求的工藝方法和措施，這是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)內(nèi)容。必須考慮工件的安裝和夾緊，安裝的正確與否直接影響工件加工精度，安裝是否方便和迅速，又會(huì)影響輔助時(shí)間的長(zhǎng)短，從而影響生產(chǎn)率，因此夾具設(shè)計(jì)是本課題的第二個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容，也是難點(diǎn)內(nèi)容。機(jī)床夾具是加工工件時(shí)，為完成某道工序，用來(lái)正確迅速安裝工件的裝置。它對(duì)保證加工精度、提高生產(chǎn)率和減輕工人勞動(dòng)量有很大作用。這是整個(gè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)。統(tǒng)而言之，本課題的重點(diǎn)有兩條：零件的機(jī)械制造工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和工序夾具設(shè)計(jì)。5六、要解決的主要問(wèn)題1.分析零件圖。2.機(jī)械制造工藝分析與工藝路線(xiàn)的擬定，機(jī)械制造工藝規(guī)程的編制。3.工藝裝備（夾具）的設(shè)計(jì)。4.設(shè)計(jì)費(fèi)用，合理運(yùn)算不超支。七、課題研究計(jì)劃1.了解課題，翻閱資料熟悉基本內(nèi)容要求并且收集相關(guān)資料為課程設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。2.熟悉有關(guān)技術(shù)資料、進(jìn)一步廣泛開(kāi)展與設(shè)計(jì)有關(guān)的調(diào)研活動(dòng)，并完成開(kāi)題報(bào)告。3.制定設(shè)計(jì)研究流程，工藝的設(shè)計(jì)跟計(jì)算步驟。4.了解，認(rèn)真分析零件圖。5.制訂工藝規(guī)程、確定加工余量、工藝尺寸計(jì)算、工時(shí)定額計(jì)算、定位誤差分析等。6.寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，設(shè)計(jì)方案及其過(guò)程和一系列文件索引，準(zhǔn)備答辯。 7.工作進(jìn)度安排。階段 應(yīng)完成的主要工作 計(jì)劃起止時(shí)間1 查閱資料，完成開(kāi)題報(bào)告 第 1-2 周2 研究任務(wù)書(shū)，分析連桿蓋加工工藝 第 3-5 周3制定加工工藝，選用加工設(shè)備和工具，繪制零件圖 第 6-9 周4 分析零件圖，完成工裝夾具的設(shè)計(jì) 第 10-12 周5 編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 13-15 周6 畢業(yè)答辯準(zhǔn)備 第 16 周八、參考文獻(xiàn)[1]聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第 5 版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.1 [2]王 光 斗 等 編. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.2000.11[3]王寶璽 賈慶祥.汽車(chē)制造工藝學(xué)(第 3 版).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.1 [4]達(dá)世亮．汽車(chē)制造切削加工系統(tǒng)工程及應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.1 [5]趙敖生 宜沈平.[5]計(jì)算機(jī)工程制圖實(shí)例教程.南京：東南大學(xué)出版社，2008.9[6]張嵐 弓海霞 劉宇輝.《新編實(shí)用液壓技術(shù)手冊(cè)》 ，北京：人民郵電出版社，2008.5[7]范欽珊 蔡新.工程力學(xué)（第二版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.1[8]李凱嶺.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京：清華大學(xué)出版社，2010.4[9]Robert L.Mott.機(jī)械設(shè)計(jì)（第四版） （英文版）.北京：電子工業(yè)出版社， 2007.5[10]齊占慶．機(jī)床電氣控制技術(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.6[11]曾秀云 .公差配合與測(cè)量技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.8[12] 張茂.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.3[13]Harrison A.Belt 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Bulk solids handing ,Vol. 21(2001) No.2[14]Robert L.Mott.機(jī)械設(shè)計(jì)（第四版） （英文版）.北京：電子工業(yè)出版社， 2007.5 學(xué)生簽名： 年 月 日5指導(dǎo)教師批閱意見(jiàn)某某同學(xué)在接受畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)后，經(jīng)過(guò)指導(dǎo)老師的講解，明確了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)和課題的內(nèi)容,加緊進(jìn)行了有關(guān)調(diào)研，查閱了相關(guān)資料，開(kāi)始進(jìn)行有關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容的自學(xué)。根據(jù)該生對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的理解和所做的有關(guān)準(zhǔn)備工作，可以開(kāi)展下一步的設(shè)計(jì)工作。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日1產(chǎn)品名稱(chēng)或代號(hào) 零件名稱(chēng) 零件圖號(hào)數(shù)控加工工序卡連桿零件 連桿蓋車(chē)間 使用設(shè)備數(shù)控加工車(chē)間 X51工藝序號(hào) 程序編號(hào)1 %0001夾具名稱(chēng) 夾具編號(hào)專(zhuān)用夾具 1工步號(hào) 工步作業(yè)內(nèi)容 加工面 刀具號(hào) 刀補(bǔ) 量 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 背吃刀 量 備注1 粗銑上端面，留 0.5mm精銑余量 外表面 T01 600r/min 120mm/min 1mm2 精銑上端面，保證其加工精度及表面粗糙度 外表面 T01 800r/min 80mm/min 0.25mm3 粗銑下端面，留 0.5mm精銑余量 外表面 T01 600r/min 120mm/min 1mm4 精銑下端面，保證其加工精度及表面粗糙度 外表面 T01 500r/min 80mm/min 0.25mm編制 審核 批準(zhǔn) 2013年 02月 20日 共 7 頁(yè) 第 1 頁(yè)2產(chǎn)品名稱(chēng)或代號(hào) 零件名稱(chēng) 零件圖號(hào)數(shù)控加工工序卡連桿零件 連桿蓋車(chē)間 使用設(shè)備數(shù)控加工車(chē)間 X51工藝序號(hào) 程序編號(hào)2 %0002夾具名稱(chēng) 夾具編號(hào)專(zhuān)用夾具 1工步號(hào) 工步作業(yè)內(nèi)容 加工面 刀具號(hào) 刀補(bǔ) 量 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 背吃刀 量 備注1 粗銑下端面，留 0.5mm精銑余量 外表面 T01 600r/min 120mm/min 1mm2 精銑下端面，保證其加工精度及表面粗糙度 外表面 T01 800r/min 80mm/min 0.25mm3 粗銑側(cè)面，留 0.5mm精銑余量 外表面 T01 600r/min 120mm/min 1mm4 精銑側(cè)面，保證其加工精度及表面粗糙度 外表面 T01 800r/min 80mm/min 0.25mm編制 審核 批準(zhǔn) 2013年 02月 20 共 7 頁(yè) 第 2 頁(yè)3日產(chǎn)品名稱(chēng)或代號(hào) 零件名稱(chēng) 零件圖號(hào)數(shù)控加工工序卡連桿零件 連桿蓋車(chē)間 使用設(shè)備數(shù)控加工車(chē)間 T6210工藝序號(hào) 程序編號(hào)3 %0003夾具名稱(chēng) 夾具編號(hào)專(zhuān)用夾具 1工步號(hào) 工步作業(yè)內(nèi)容 加工面 刀具號(hào) 刀補(bǔ)量 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 背吃刀 量 備注1 粗鏜 Φ81 孔，留 1.5mm精鏜余量 內(nèi)孔 Z-1 450r/min 0.3mm/r 1mm2 精鏜 Φ81 孔，保證其加工精度及表面粗糙度 內(nèi)孔 Z-1 600r/min 0.15mm/r 0.25mm34 567編制 審核 批準(zhǔn) 2013年 02月 20日 共 7 頁(yè) 第 3 頁(yè)4產(chǎn)品名稱(chēng)或代號(hào) 零件名稱(chēng) 零件圖號(hào)數(shù)控加工工序卡連桿零件 連桿蓋車(chē)間 使用設(shè)備數(shù)控加工車(chē)間 Z525工藝序號(hào) 程序編號(hào)4 %0004夾具名稱(chēng) 夾具編號(hào)工序簡(jiǎn)圖專(zhuān)用夾具 1工步號(hào) 工步作業(yè)內(nèi)容 加工面 刀具 號(hào) 刀補(bǔ) 量 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 背吃刀 量 備注1 鉆 M12螺紋底孔， 孔 T02 100r/min 50mm/min 1mm2 攻 M12螺紋， 螺紋 T03 手動(dòng)345編制 審核 批準(zhǔn) 2013年 02月 20日 共 7 頁(yè) 第 4 頁(yè)5產(chǎn)品名稱(chēng)或代號(hào) 零件名稱(chēng) 零件圖號(hào)數(shù)控加工工序卡連桿零件 連桿蓋車(chē)間 使用設(shè)備數(shù)控加工車(chē)間 Z525工藝序號(hào) 程序編號(hào)5 %0005夾具名稱(chēng) 夾具編號(hào)工序簡(jiǎn)圖專(zhuān)用夾具 1工步號(hào) 工步作業(yè)內(nèi)容 加工面 刀具 號(hào) 刀補(bǔ) 量 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 背吃刀 量 備注1 鉆 Φ19mm 的孔 孔 T02 100r/min 50mm/min 1mm2 鉆 Φ19.85mm 的孔 孔 T02 100r/min 50mm/min 1mm3 鉸 Φ20H7 的孔 孔 T04 500r/min 30mm/min 0.25mm45編制 審核 批準(zhǔn) 2013年 02月 20日 共 7 頁(yè) 第 5 頁(yè)6產(chǎn)品名稱(chēng)或代號(hào) 零件名稱(chēng) 零件圖號(hào)數(shù)控加工工序卡連桿零件 連桿蓋車(chē)間 使用設(shè)備數(shù)控加工車(chē)間 CA6140工藝序號(hào) 程序編號(hào)6 %0006夾具名稱(chēng) 夾具編號(hào)工序簡(jiǎn)圖專(zhuān)用夾具 1工步號(hào) 工步作業(yè)內(nèi)容 加工面 刀具 號(hào) 刀補(bǔ) 量 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 背吃刀 量 備注1 粗車(chē) Φ21 寬 1.1的溝槽 內(nèi)表面 T05 450r/min 120mm/min 1mm2 精車(chē) Φ21 寬 1.1的溝槽，保證尺寸精度和粗糙度 內(nèi)表面 T05 600r/min 80mm/min 0.25mm345編制 審核 批準(zhǔn) 2013年 02月 20日 共 7 頁(yè) 第 6 頁(yè)7產(chǎn)品名稱(chēng)或代號(hào) 零件名稱(chēng) 零件圖號(hào)數(shù)控加工工序卡連桿零件 連桿蓋車(chē)間 使用設(shè)備數(shù)控加工車(chē)間 X63工藝序號(hào) 程序編號(hào)7 %0007夾具名稱(chēng) 夾具編號(hào)工序簡(jiǎn)圖專(zhuān)用夾具 1工步號(hào) 工步作業(yè)內(nèi)容 加工面 刀具 號(hào) 刀補(bǔ) 量 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 背吃刀 量 備注1 粗銑寬 15的槽 內(nèi)表面 T01 600r/min 120mm/min 1mm2 精銑寬 15的槽，保證尺寸精度和粗糙度 內(nèi)表面 T01 800r/min 80mm/min 0.25mm345編制 審核 批準(zhǔn) 2013年 02月 20日 共 7 頁(yè) 第 7 頁(yè)產(chǎn)品型號(hào)及名稱(chēng) 連桿零件 零件生產(chǎn)批量 單件 第 1 頁(yè)數(shù)控加工工藝過(guò)程卡零件名稱(chēng) 連桿蓋 零件圖號(hào) 共 2 頁(yè)毛坯種類(lèi) 型材 材料名稱(chēng) QT450-10 每件毛坯制坯數(shù) 1 成品外形尺寸 134x105x43毛坯外形尺寸137x108x46 零件重量 5.34Kg 毛坯數(shù)量 1 產(chǎn)品件數(shù) 1車(chē)間名稱(chēng)工序號(hào)工種 工序名稱(chēng) 單件工時(shí) 機(jī)床型號(hào)夾具名稱(chēng)及編號(hào)刀具名稱(chēng)及編號(hào)量具名稱(chēng)數(shù)控車(chē)間1銑銑上下兩端面1.04min X51 專(zhuān)用夾具 YG8 游標(biāo)卡尺，千分尺數(shù)控車(chē)間2銑銑下面各端面和側(cè)面1.63min X51 專(zhuān)用夾具 YG8 游標(biāo)卡尺 千分尺數(shù)控車(chē)間3鏜鏜 Φ81孔 0.43min T6210 坐標(biāo)鏜床專(zhuān)用夾具 硬質(zhì)合金、YG8游標(biāo)卡尺 千分尺數(shù)控車(chē)間4鉆鉆 2xM12底孔0.28min Z525 專(zhuān)用夾具 麻花鉆 游標(biāo)卡尺 千分尺數(shù)控車(chē)間5鉆鉆 Φ20孔 4.3min Z525 專(zhuān)用夾具 麻花鉆 游標(biāo)卡尺 千分尺數(shù)控車(chē)間6車(chē)車(chē) Φ21，寬1.1 的溝槽0.052 CA6140 專(zhuān)用夾具 硬質(zhì)合金 游標(biāo)卡尺 千分尺數(shù)控車(chē)間7銑銑寬 15 的槽0.202 X63 專(zhuān)用夾具 YG8 游標(biāo)卡尺 千分尺檢驗(yàn)車(chē)間8驗(yàn)檢驗(yàn)個(gè)尺寸精度編制 審核 批準(zhǔn) 日期 13.02.20 共 2 頁(yè) 第 1 頁(yè)摘 要本次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差配合與測(cè)量等多方面的知識(shí)。連桿蓋制造工藝規(guī)程及其銑夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線(xiàn)；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。關(guān)鍵詞：連桿蓋；工藝設(shè)計(jì)；工序設(shè)計(jì)；專(zhuān)用夾具ABSTRACTThis design involves the machinery manufacturing process and fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measurement and other aspects of knowledge.Fixture design of connecting rod cap manufacturing process planning and milling 15mm groove is the design process design, including the parts processing process design and fixture three.In the process of design should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design a part of the process route; then the parts of each step of the process dimension calculation, is the key to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design; then the special fixture fixture design, selection of the various components, such as the connecting part positioning element, clamping elements, guiding elements, fixture and machine tools and other components; the positioning errors calculated fixture positioning, analysis the rationality and shortcoming of the fixture structure, pay attention to improve and design in later.Keyword: connecting rod cap; process design; process design; fixture目 錄摘 要 ......................................................................................................................................................1ABSTRACT .................................................................................................................................................2目 錄 ......................................................................................................................................................3第一章 零件的分析 ..............................................................................................................................41.1 零件的作用 ...............................................................................................................................41.2 零件的工藝分析 ......................................................................................................................4第二章 工藝規(guī)格的設(shè)計(jì) ......................................................................................................................72.1 確定毛坯的制造形式 ..............................................................................................................72.2 基準(zhǔn)的選擇 ..............................................................................................................................72.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 ..............................................................................................................72.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 ...............................................................................................................72.3 制定工藝路線(xiàn) ..........................................................................................................................82.3.1 表面加工方法的確定 ...................................................................................................82.3.2 確定工藝路線(xiàn) ..............................................................................................................82.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ........................................................................92.5 確定切削用量及基本工時(shí) ......................................................................................................102.5.1 粗銑連桿蓋端面和側(cè)面 .............................................................................................102.5.2 鉆 2-M12 的孔 ............................................................................................................102.5.3 攻絲 M12 .....................................................................................................................112.5.4 鏜直徑為 81mm 的孔 ....................................................................................................122.5.5 鉆直徑為 19 的孔 .......................................................................................................122.5.6 車(chē)直徑為 21 寬 1.1 的溝槽 .......................................................................................142.5.7 銑寬 15H9 槽面 ..........................................................................................................14第三章 銑床夾具的設(shè)計(jì) ....................................................................................................................163.1 設(shè)計(jì)任務(wù) ................................................................................................................................163.2 夾具方案分析 ........................................................................................................................163.2.1 工件的定位方案分析 .................................................................................................163.2.2 夾緊方案分析 ............................................................................................................173.2.3 夾具體設(shè)計(jì) ................................................................................................................173.2.4 切削力夾緊力計(jì)算 ...................................................................................................183.3.5 定位誤差分析 ............................................................................................................18結(jié)束語(yǔ) ....................................................................................................................................................20致 謝 ....................................................................................................................................................21參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................................22第一章 零件的分析1.1 零件的作用連桿蓋主要和連桿組合成一體，作為組合機(jī)體來(lái)使用，是汽車(chē)上的動(dòng)力連接裝置中的主要零件。連桿由連桿體和連桿蓋兩部分組成。連桿體及連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起，連桿蓋是其中一個(gè)重要的部分。此外，為了減少摩擦和便于維修，連桿的大頭孔內(nèi)裝有軸瓦，連桿蓋還起到固定和定位軸瓦的作用。1.2 零件的工藝分析此零件為連桿的合件之一——連桿蓋，連桿蓋的視圖完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。此零件形狀結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，零件各表面的加工并不困難，但是基準(zhǔn)孔 ?81+0.021 0mm 以及小頭孔要求表面粗糙度 Ra1.6μｍ偏高?；舅悸窞橄燃庸ご箢^孔再以其為基準(zhǔn)來(lái)加工小頭孔。在小頭孔中間的大的溝槽需要用 R67mm刀具加工，同樣在加工大頭孔內(nèi)表面的溝槽時(shí)也要用特殊的 R25mm 的刀具加工。零件圖上的主要技術(shù)要求有：1.該連桿蓋為整體鑄造成型，其外形可不再加工，根據(jù) GB/T 6414-1999 的規(guī)定，鑄件尺寸公差代號(hào)為 CT 公差等級(jí)分為 16 級(jí)，由于零件的輪廓尺寸不大，形狀不是很復(fù)雜，為大批量生產(chǎn)，從減少加工難度來(lái)說(shuō)，經(jīng)查機(jī)械制造工藝手冊(cè)，毛坯采用鑄造成型。2.鑄件應(yīng)消除內(nèi)應(yīng)力。3.不允鑄件許有夾渣、氣孔、疏松等缺陷。4.連桿小頭孔對(duì) A 基準(zhǔn)的平行度公差為 0.01mm。5.大頭孔兩端的臺(tái)階面對(duì) B 基準(zhǔn)的對(duì)稱(chēng)度公差為 0.3mm。6.小頭孔中間的溝槽，對(duì)基準(zhǔn) B 的對(duì)稱(chēng)度為 0.2mm。7.鑄件毛坯需要經(jīng)過(guò)人工時(shí)效處理。8.未注明倒角均為 1×45o。9.去毛刺，銳邊倒鈍。10.未注明鑄造圓角 R2-R5。11.材料 QT450-10 。12.連桿大小頭孔平行度的檢驗(yàn)，可采用穿入專(zhuān)用心軸，在平臺(tái)上用等高的V 型塊支撐連桿大頭孔心軸，測(cè)量大頭孔心軸在最高位置時(shí)兩端的差值，其差值一半即為平行度誤差。第二章 工藝規(guī)格的設(shè)計(jì)2.1 確定毛坯的制造形式在各類(lèi)機(jī)械中，連桿蓋為為傳動(dòng)件,由于其在工作時(shí)處于運(yùn)動(dòng)中，經(jīng)常受沖擊和高壓載荷，要求具有一定的強(qiáng)度和韌性。該零件的材料選擇 QT450-10，零件的輪廓尺寸不大，形狀不是很復(fù)雜，為成批量生產(chǎn)模型，從減少加工難度來(lái)說(shuō)，經(jīng)查機(jī)制工藝手冊(cè)，毛坯采用鑄造成型。因?yàn)榱慵螤畈⒉粡?fù)雜，但為減小加工時(shí)的切削用量和提高生產(chǎn)效率，節(jié)約毛坯材料，毛坯形狀可以與零件形狀接近，即外形做成臺(tái)階形。由于工藝原因，和質(zhì)量要求，內(nèi)部孔小于 25mm 不鑄出。 2.2 基準(zhǔn)的選擇2.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇（1）由連桿蓋有孔、溝槽等都需加工，而孔作為精基準(zhǔn)應(yīng)先加工，因此選外圓及一端面為粗基準(zhǔn)。（2）在保證各加工面有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻。（3）要保證定位準(zhǔn)確，加緊可靠。2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇該零件是帶孔的盤(pán)狀零件，孔是其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生誤差，應(yīng)選孔為定位基準(zhǔn)，即選 ?81+0.021 0mm 孔及一端面為加工精基準(zhǔn)。2.3 制定工藝路線(xiàn)2.3.1 表面加工方法的確定該零件的加工面有內(nèi)孔、端面、小孔及槽等，材料為 QT450-10。參考有關(guān)資料，其加工方法的選擇如下:1.毛坯的兩端面互為基準(zhǔn)加工，表面粗糙度為 Ra3.2μｍ，需粗銑-半精銑。2.大頭孔 ?81+0.021 0mm：內(nèi)表面粗糙度為 Ra1.6μｍ，需進(jìn)行粗鏜-精鏜。3.小頭孔 ?20+0.023 0mm：內(nèi)表面粗糙度為 Ra1.6μｍ，需進(jìn)行鉆-擴(kuò)-半精鉸。4.大頭孔內(nèi)溝槽：表面粗糙度為 Ra6.3μｍ，一次成型磨即可。5.切割面：表面粗糙度為 Ra1.6μｍ，需精銑。6.兩臺(tái)階面:底面為 Ra6.3μｍ，側(cè)面為 Ra1.6μｍ，故采用粗銑臺(tái)階面后，側(cè)面進(jìn)行精銑并保證距離尺寸 94 0 +0.02mm，以及對(duì)稱(chēng)度 0.3mm A。7.兩個(gè)螺紋孔的加工：鉆-鉸孔。8.小頭孔的大溝槽采用 R67mm 的成型銑刀去加工。9.大頭孔內(nèi)表面的溝槽采用 R25 的砂輪磨削。10.小頭孔里面的溝槽用精細(xì)的鏜刀加工。2.3.2 確定工藝路線(xiàn)連桿的加工工藝路線(xiàn)一般是先進(jìn)行外形的加工，再進(jìn)行孔、槽等加工。其加工包括各側(cè)面和端面的加工，按照先加工基準(zhǔn)面及先粗后精的原則進(jìn)行。連桿蓋加工可按下面工藝路線(xiàn)進(jìn)行。工序Ⅰ：鑄造毛坯。工序Ⅱ：人工時(shí)效處理。工序Ⅲ: 銑上下兩端面工序Ⅳ：銑下面各端面和側(cè)面 工序Ⅴ：鏜直徑為 81mm 的孔 工序Ⅵ：鉆 2×M12 的螺紋孔工序Ⅶ：鉆 ?20 的孔工序Ⅷ：車(chē)直徑為 21，寬 1.1mm 的溝槽 工序Ⅸ：銑寬 15mm 的槽 工序Ⅹ：檢查各個(gè)部分的尺寸和精度。工序Ⅺ：組裝入庫(kù)。2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定1.鑄件質(zhì)量：零件表面無(wú)明顯的裂紋等缺陷。2.加工精度：零件除孔以外的各表面為一般加工精度。3.機(jī)械加工余量。根據(jù)鑄件質(zhì)量、形狀，以及各個(gè)加工部位的要求毛坯尺寸和余量如下：表：毛坯尺寸和余量加工表面 基本尺寸 mm 毛坯尺寸 mm 單邊總加工余量 mm小頭孔直徑 ? 20 0 10大頭孔直徑 ? 81 ? 70 5.5零件厚度 43 46 1.5大頭孔兩端深度 8.5 0 4.25鑄造圓角 R3-R5其余余量 Z=2.52.5 確定切削用量及基本工時(shí)2.5.1 粗銑連桿蓋端面和側(cè)面1）選擇刀具刀具選取不沖磨損硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用 YG82）決定銑削用量因?yàn)榧庸び嗔坎淮笠淮渭庸ね瓿? ap=1.5mm d0=40mm v=125m/min z=4根據(jù) X51 型銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為 7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出fz=0.2mm/齒，則轉(zhuǎn)速 n=1000v/πd 0= 995r/min按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取 nw=750r/min則切削速度為 v=πd n/1000=190.8m/min當(dāng) nw=750r/minmf= z=0.2*4*750=600mm/r按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取 mf=600mm/r3）計(jì)算工時(shí)切削連桿蓋端面工時(shí)：l=90mm，l 1=9mm，l 2=3mm，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為1T=（(9+3+90)/750*0.2 ）*2=1.04min切削連桿蓋側(cè)面工時(shí)：l=110mm，l 1=9mm，l 2=3mm，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為 2=（(9+3+(110)/750*0.2 ）*2=1.63 min2.5.2 鉆 2-M12 的孔1）決定機(jī)床要素鉆 M12 螺紋底孔 ?10確定進(jìn)給量 f：根據(jù)參考文獻(xiàn)，當(dāng)鋼的 σ b<800Mpa，d 0=10mm 時(shí)，f=0.39 0.47m/r~由于本零件在加工 ?4.8 孔時(shí)屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘以系數(shù)0.75 則進(jìn)給量 f=0.75*(0.39 0.47)=0.295 0.35m/r~~根據(jù) Z525 機(jī)床說(shuō)明書(shū)，現(xiàn)取 f=0.25mm/r切削速度：根據(jù)參考文獻(xiàn)，查得切削速度 v=18m/min，所以實(shí)際轉(zhuǎn)速 n=1000*18/π*10=573r/min根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取 nw=965r/min，故實(shí)際切削速度為v=965*π10/1000=30m/min2）計(jì)算工時(shí)切削工時(shí)：l=10mm，l 1=9mm，l 2=3mm，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為3T=(9+3+10/0.3*965)*2=0.14min2.5.3 攻絲 M121）決定機(jī)床要素攻螺紋 M12mmv=15m/mm ns=217r/min按機(jī)床選取 nw=195r/min，則 v=13.4r/mm2）計(jì)算工時(shí)機(jī)動(dòng)時(shí) l=20mm，l 1=5mm，l 2=3mm，2.5.4 鏜直徑為 81mm 的孔1）選擇加工機(jī)床和刀具加工要求精鏜孔 φ81H7機(jī)床：T6210 坐標(biāo)鏜床刀具：刀具材料為硬質(zhì)合金、YG8、刀桿尺寸為 12mm12mm，長(zhǎng)度為500mm。2）決定機(jī)床要素鏜孔至 φ81mm，單邊余量 Z=1.5mm，a p=1mm，一次加工確定進(jìn)給量，f=0.15mm/r根據(jù)有關(guān)手冊(cè) 取 v=100m/min 則wn=1000v/3.14D=612r/min2）計(jì)算工時(shí)查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ，n w=612r/min，l1=3mm，l 2=4mm，l 3=5mm，l=20mm，則T=20+4+3+5/0.15*612=0.432.5.5 鉆直徑為 19 的孔1）決定機(jī)床要素鉆孔 φ19mm確定進(jìn)給量 f：根據(jù)參考文獻(xiàn)，當(dāng)鋼的 σ b<800Mpa，d 0=φ19mm 時(shí)，f=0.39～0.47m/r。由于本零件在加工 φ19mm 孔時(shí)屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘以系數(shù) 0.75.則f=（0.39～0.47）*0.75=0.29～0.35mm/r根據(jù) Z525 機(jī)床說(shuō)明書(shū)，現(xiàn)取 f=0.25mm/r切削速度：根據(jù)參考文獻(xiàn)，查得切削速度 v=18m/min，所以sn=1000v/π*d 0 =337.2r/min根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取 nw==375r/min，故實(shí)際切削速度為V=π* 0* w/1000=22.375m/min2）計(jì)算工時(shí)：l=72mm，l 1=9mm，l 2=3mm，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為mt=（43+9+3）/375*0.25=0.896min擴(kuò)孔 Φ19.85mm1） 決定機(jī)床要素利用鉆頭將 Φ19mm 孔擴(kuò)大至 Φ19.85mm，根據(jù)有關(guān)手冊(cè)規(guī)定，擴(kuò)孔的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取f=(1.2～1.8)* mf=(1.2～1.8)*0.65*0.7=0.585～0.87mm/r根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，選取 f=0.57mm/r 轉(zhuǎn)v=12m/minV=(1/2～1/3) 轉(zhuǎn)v=(6～4)m/min則主軸轉(zhuǎn)速為 n=51.6～34r/min，并按車(chē)床說(shuō)明書(shū)取 nw=68r/min，實(shí)際切削速度為2） V=π* 0d* wn/1000=4.67m/min3） 計(jì)算工時(shí)切削工時(shí)：l =43mm，l 1=9mm,l2=3mm,則機(jī)動(dòng)工時(shí)為mt=（43+9+3）/68*0.57=2.167min鉸孔 Φ20H7mm 孔1） 決定機(jī)床要素根據(jù)參考文獻(xiàn)，f=0.2～0.4mm/r，v=8～12m/min，得fn=169.8～254.65r/min查參考文獻(xiàn)，按照機(jī)床實(shí)際進(jìn)給量和實(shí)際進(jìn)給轉(zhuǎn)速，取 f=0.35mm/r,nw=198r/min,實(shí)際切削速度 v=9.33m/min。2） 計(jì)算工時(shí)切削工時(shí)：l=43mm，l 1=9mm，l 2=3mm，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為mt=（43+9+3）/198*0.35=1.212min2.5.6 車(chē)直徑為 21 寬 1.1 的溝槽1） 決定機(jī)床要素切削深度：因?yàn)樗?chē)內(nèi)圓有精度的要求，故可以選擇 ap=1.0mm，多次走刀即可完成所需長(zhǎng)度機(jī)床功率為 7.5kw。查切削手冊(cè)，f=0.14～0.24mm/z，選較小量，f=0.14mm/z查后刀面最大磨損及壽命，最大磨損為 1.0～1.5mm，壽命 T=180min計(jì)算切削速度，查切削手冊(cè)，查得VC=98mm/s，n=439r/min，V t=490mm/s根據(jù) CA6140臥式車(chē)床參數(shù)，選擇 nc=475r/min，V fc=475mm/s，則實(shí)際切削速度 VC=3.14×80×475÷1000=119.3m/min，實(shí)際進(jìn)給量為fzc=Vfc/ncz=475÷（300×19）=0.16mm/z2） 計(jì)算工時(shí)tm=L/Vf=（12+43）÷475=0.052min2.5.7 銑寬 15H9 槽面 1） 選擇刀具刀具選取不重合磨損硬金三面刃銑刀，刀片采用 YG8ap=1.5mm，d 0=200，v=75m/min，z=42） 決定銑削用量因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，故可在一次走刀?nèi)銑完，則 ap=1.5mm根據(jù) X63 型銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為 12.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出，f z=0.2mm/齒，則sn=1000v/πd=1000*75/3.14*120=199r/min按照銑床標(biāo)準(zhǔn)選取 nw=198r/minV=π*d* w/1000=3.14*120*198/1000=74.6m/min當(dāng) nw=198r/min 時(shí)，mf= z=0.2*4*198=158.4mm/r按照機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取 fm=158.4mm/r3） 計(jì)算工時(shí)切削工時(shí)：l 1=100mm，l 2=3mm，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為wt=100+3/475=0.202min第三章 銑床夾具的設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)此次設(shè)計(jì)主要分為兩部分，一是對(duì)零件的機(jī)加工進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，二是對(duì)工序進(jìn)行專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)。此次夾具設(shè)計(jì)選擇連桿蓋臺(tái)階面下端面加工進(jìn)行專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)。本夾具主要作來(lái)銑連桿體和連桿蓋分割面的臺(tái)階面底面，臺(tái)階底面與小頭孔軸心線(xiàn)有尺寸精度要求，臺(tái)階底面與螺栓孔應(yīng)有垂直度要求和臺(tái)階底面的平面度要求。由于本工序是粗加工，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。3.2 夾具方案分析3.2.1 工件的定位方案分析由零件圖可知，在銑臺(tái)階面之前，連桿的兩個(gè)端面、小頭孔及大頭孔的兩側(cè)都已加工，且表面粗糙要求較高。為了使定位誤差為零，按基準(zhǔn)重合原則選 ?81小頭孔與連桿的端面為基準(zhǔn)，但由于大頭孔不完整，難以用來(lái)較好的定位，所以采用小頭孔 ?20 定位。因?yàn)榇笮】纵S向方向不影響臺(tái)階面銑削精度，所以此方向可以不定位，而靠加緊機(jī)構(gòu)固定，所以連桿蓋以大小頭孔及側(cè)面的 “兩孔”定位，屬于不完全定位，其中大頭孔做成與削邊銷(xiāo)作用相同的定位板，以避免過(guò)定位。由于大頭孔尺寸 ?81,沒(méi)有相應(yīng)的削邊銷(xiāo)，由于是大批量生產(chǎn)，所以可以自制一個(gè)作用與削邊銷(xiāo)相同作用的“定位板” ，如下圖所示：而小頭孔用定孔芯軸定位，元件如下圖所示：3.2.2 夾緊方案分析由于零件小，所以采用有壓緊手柄機(jī)構(gòu)的螺母壓緊機(jī)構(gòu)與壓板，裝卸工件方便、迅速。加緊機(jī)構(gòu)用壓緊手柄機(jī)構(gòu)與壓塊，如 cad 圖所示：3.2.3 夾具體設(shè)計(jì)夾具體的作用是將定位、夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機(jī)床上，加工時(shí)，能承受一部分切削力。夾具體如圖：夾具體為鑄造件，安裝穩(wěn)定，剛度好，但制造周期較長(zhǎng)。3.2.4 切削力夾緊力計(jì)算切削力的計(jì)算：，由《組合機(jī)床》得：夾緊力的計(jì)算：由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：用扳手的六角螺母的夾緊力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夾緊力：W 0=5380N由于夾緊力大于切削力，即本夾具可安全使用。3.3.5 定位誤差分析定位誤差的計(jì)算: 由加工工序知，加工面為連桿的剖分臺(tái)階面。臺(tái)階底面對(duì)連接螺栓孔中心線(xiàn)應(yīng)有垂直度要求；對(duì)剖分出來(lái)的臺(tái)階底面有一定的平面度要求。所以本工序的工序基準(zhǔn)為小頭孔中心線(xiàn)，其設(shè)計(jì)計(jì)算如下：（1）確定定位銷(xiāo)中心與大頭孔中心的距離及其公差。此公差取工件相應(yīng)尺寸的平均值，公差取相應(yīng)公差的三分之一（通常取 1/5~1/3） 。故此尺寸為85?0.015。（2）確定定位銷(xiāo)尺寸及公差本夾具的主要定位元件為一固定銷(xiāo)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不便于更換。該定位銷(xiāo)的基本尺寸取工件孔下限尺寸 Φ20。公差與本零件在工作時(shí)與其相配孔的尺寸與公差相同，即為 Φ20 0 -0.012。（3）小頭孔的確定考慮到配合間隙對(duì)加工要求中心距 85?0.015 影響很大，應(yīng)選較緊的配合。另外小頭孔的定位面較短，定位銷(xiāo)有錐度導(dǎo)向，不致造成裝工件困難。故確定小頭定位孔的孔徑為 Φ20+0.023 0。對(duì)于連桿體蓋剖分臺(tái)階面深度 8.5+0.05 0 的要求，以 Φ20+0.023 0的中心線(xiàn)為定位基準(zhǔn)，而其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為大頭孔軸心線(xiàn)，屬“基準(zhǔn)不重合” ，基準(zhǔn)不重合誤差 Δjb=0.1，且由于定位面與定位間存在間隙，造成的基準(zhǔn)位置誤差即為定位誤差，其值為：ΔDw=0.1+δD+δd+Δmin=0.1+0.023+0.012+0=0.135 mmΔDw－－剖分面的定位誤差δD――工件孔的直徑公差δd――定位銷(xiāo)的直徑公差Δmin――孔和銷(xiāo)的最小保證間隙因此工件在加工過(guò)程中能夠保證加工精度要求。結(jié)束語(yǔ)此次機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)主要是對(duì)連桿蓋加工工藝規(guī)程與夾具設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要通過(guò)對(duì)零件進(jìn)行分析，選擇基準(zhǔn)，擬定合理的工藝路線(xiàn)，再次選擇加工設(shè)備及切削用量，即而確定主要表面不同加工時(shí)的工序尺寸及公差，填寫(xiě)過(guò)程卡，工序卡，通過(guò)相關(guān)文獻(xiàn)手冊(cè)的查閱，擬定合理的工件定位方案，并分析夾具方案，對(duì)刀方案的確定，設(shè)計(jì)出一套針對(duì)于工件銑削臺(tái)階底面定位專(zhuān)用夾具，并完成對(duì)夾具體裝配圖，零件圖的繪制。通過(guò)本次的設(shè)計(jì)，我們將學(xué)到的理論知識(shí)，應(yīng)用于實(shí)踐，學(xué)以致用，從中受益匪淺，使我們明白了對(duì)零件加工時(shí)的流程，并大致了解了對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件的查找及繪制，我們更從此次設(shè)計(jì)中學(xué)到一絲不茍的工作作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)，細(xì)致的工作態(tài)度。在此要感謝在我們?cè)O(shè)計(jì)過(guò)程中給我們關(guān)心和幫助的老師同學(xué)們，謝謝！致 謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)最后也是最重要的一次設(shè)計(jì)，所以在此對(duì)那些幫助過(guò)、知道過(guò)我的人致以最誠(chéng)摯的感謝。感謝我的指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，如果不是指導(dǎo)老師耐心的教導(dǎo)，我也完不成我的設(shè)計(jì)。當(dāng)我的設(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，當(dāng)我的知識(shí)薄弱時(shí)，指導(dǎo)老師總會(huì)及時(shí)的幫助我，我想我的設(shè)計(jì)其實(shí)也凝聚著指導(dǎo)老師的一份心血。指導(dǎo)老師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的精神給我們留下了深刻的印象。所以特別感謝指導(dǎo)老師，致以最崇高的敬意。這里我還要感謝我們機(jī)電系的所有老師，當(dāng)我們有疑難困惑的時(shí)候，總能及時(shí)得到你們的幫助。作為你們的學(xué)生是幸福的，也是幸運(yùn)的。感謝我的父母，是你們把我?guī)У竭@個(gè)世界上，讓我去生活，去學(xué)習(xí)。其實(shí)還要感謝很多人，就用我今后的表現(xiàn)去報(bào)答你們愛(ài)。參考文獻(xiàn)[1]聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第 5 版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.1 [2]王光斗等編. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.2000.11[3]王寶璽 賈慶祥.汽車(chē)制造工藝學(xué)(第 3 版).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.1 [4]達(dá)世亮．汽車(chē)制造切削加工系統(tǒng)工程及應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.1 [5]趙敖生 宜沈平. 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