氣門搖臂軸支座機械加工工藝規(guī)程及鉆φ18孔和銑36端面夾具設(shè)計【鉆φ18孔和銑36端面】

氣門搖臂軸支座機械加工工藝規(guī)程及鉆φ18孔和銑36端面夾具設(shè)計【鉆φ18孔和銑36端面】,鉆φ18孔和銑36端面,氣門,搖臂,支座,機械,加工,工藝,規(guī)程,18,36,端面,夾具,設(shè)計 愛思唯爾 六分之四十CIRP會議在2013年制造系統(tǒng) 夾具和設(shè)置規(guī)劃和夾具配置系統(tǒng) 摘要 通過自動化夾具設(shè)計和配置的任務(wù)我們可以節(jié)省大量的時間，和備用過程工程師這煩人的工作。本文系統(tǒng)介紹給了我們建議的數(shù)量和訂單所需的設(shè)置,并建議適當?shù)脑O(shè)備需要在給定工件加工，輸入數(shù)據(jù)是工件的CAD模型保存在IGE格式和技術(shù)要求。輸出數(shù)據(jù)是CAD模型所需的設(shè)備。 1、介紹 設(shè)備幫助我們提高生產(chǎn)率和工件的精度，通過減少生產(chǎn)力增加起飛所需的時間完成的工件和設(shè)置新的，通過增加切削參數(shù)的穩(wěn)定支持和夾緊工件。穩(wěn)定的支持和適當?shù)膴A緊工件的幫助下可以提高精度的精確定位。從這些需求之前,我們必須仔細選擇工件的基準表面支持,定位和夾緊,然后需要仔細選擇功能夾具元素,并為他們找到這樣的布局,這將確保不受阻礙運動的工具。當然減少站時間我們也必須保持盡可能低的數(shù)量設(shè)置。通常情況下,找到一個可接受的布局,我們必須找出幾個基準面的組合,并為每個夾具元件的布局,我們找到一個可接受的解決方案。這是一個無聊的、費時的過程,為了加快這一過程,我們已經(jīng)開發(fā)出一種系統(tǒng),給出了建議的需要設(shè)置,可以構(gòu)建一個固定接受提議。建立設(shè)備可以在固體邊緣環(huán)境中可視化,可以很容易地改變?nèi)绻罱K應(yīng)該改變的東西。以來,任何一個系統(tǒng),能夠給解決方案工件——機床的組合將是巨大的,我們的工作被禁閉在盒子形狀零件(首先變速箱房屋)臥式加工中心上加工。 2、文獻回顧 因為它是一個古老的過程工程師的愿望使以某種方式更快、更容易設(shè)置和夾具規(guī)劃和夾具設(shè)計,有很多嘗試算法這些任務(wù)。一些試圖將設(shè)置自動化;其他夾具規(guī)劃有Kulankara and Necmetin,Melkote[1][2]Wang等人[3]; 一些夾具設(shè)計Gaoliang et al . Shasha,[4][5]et al .,Zhou等人[第6條]; 當然有試圖解決所有這些任務(wù)在一個系統(tǒng)中。這些只是幾個最近的結(jié)果。 3、系統(tǒng)化任務(wù)的主要夾具盒子形狀的零件 由于各種各樣的形狀,尺寸和材料的工件需要一個巨大的系統(tǒng)分類的所有工件類型和最好的設(shè)備類型,但像支持子任務(wù),可以輸入定位和夾緊。在圖1中不同的支持(主要定位)類型顯示在臥式加工中心。 圖1：支持類型 以防pos1四方可以加工工件的設(shè)置,以防pos2三面,以防pos3三面加上第四部分——通過開口支持。 圖2給出了不同的指導(dǎo)(二次定位)和結(jié)束停止(三級定位)類型。 圖2：側(cè)定位類型 有4種側(cè)定位(指導(dǎo))建立(圖2): (1)側(cè)定位表面相鄰的支持的幫助下臉,(2)側(cè)定位使用兩個直徑內(nèi)支持的臉,(3)側(cè)定位和利用一個內(nèi)徑躺在支持人臉和一個相鄰的支持,(4)側(cè)定位與應(yīng)用程序的兩個螺紋接頭(帶安裝軸螺絲)支持的面。 在圖3中可以看到盒子形狀的不同類型的夾緊最常用的部分?；趭A緊力方向可以區(qū)分(圖3)垂直夾緊(s1)——夾緊力垂直于支持面,平行夾緊(s2)——夾緊力與支承面平行。 圖3：夾緊類型 基本類型s1,根據(jù)夾緊的位置,可以進一步分為亞型s11、s12和s13。對于s11夾緊表面是最接近平行的面孔plane-locating(支持)表面。對于s12夾緊表面(s)是對面的平面定位的面。通過s13向夾緊進行了使用槽工件上的孔。夾緊的一個特殊的方式是由螺絲和螺紋接頭在飛機上定位夾緊的面(s3)。在這種情況下,夾緊力是垂直的,但力量傳播發(fā)生在不同的方式。夾緊點的數(shù)量也夾緊的一個非常重要的特點。我們區(qū)分夾一個,兩個,三個或四個點。如果我們補充前面的基本類型與這些信息,得到可能的夾緊類型: s11_2, s11_3, s11_4; s12_2, s12_3, s12_4; s13_1, s13_2; s2_1, s2_2; s3_2, s3_3, s3_4. 枚舉的最后一個數(shù)字符號意味著夾緊點的數(shù)量。 4、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 計劃系統(tǒng)包括四個模塊: 1) CAD模型后處理/夾具前處理模塊(IPPO)——分析了曲線和曲面工件的CAD模型,提取最重要的特征,并組織成技術(shù)和夾具的功能。 2) 設(shè)置和夾具規(guī)劃模塊(SUPFIX)——的基礎(chǔ)上前面的模塊的輸出數(shù)據(jù),給出了建議的數(shù)量和訂單所需的設(shè)置,和建議的概念性解決方案所需的夾具(年代)。 3) operation-planning模塊(OP)——這個模塊還沒有建造。此模塊的作用是分解設(shè)置到特定的削減,選擇具體為每個切割工具,為每個削減和確定切削參數(shù)。 4) 夾具配置模塊(FIXCO)——公認的概念性解決方案試圖建立混凝土固定組件。這些程序集的幫助下一點VB程序(膠水)可以在固體邊緣裝配環(huán)境;干涉檢查可以做,——如果有必要進一步修改。固定的文檔擁有這些可以很容易地和迅速。的CAD模型組裝夾具可以打開凸輪程序,還有夾具元素可以標記為檢查身體,和這種方式這樣的工具路徑生成,工具不會撞上夾具元素。 在圖4中可以看到系統(tǒng)的示意圖。 圖4：設(shè)置和夾具規(guī)劃和夾具設(shè)計系統(tǒng) 4.1、CAD模型后處理模塊 這個模塊分析所有的工件模型的曲線和曲面,并試圖組織成特性,提取的特征數(shù)據(jù)特性。功能模塊可以識別的類型是圖5所示,這些都是不同類型的漏洞(盲洞或有或沒有線程, 有或沒有下沉，有或沒有槽),不同的提高（主板)表面,不同的水槽(口袋底部)表面,群面躺在同樣的“高度”。 圖5：最常見的特性變速箱 這種表面組(tf5 03)可以進一步分為子組根據(jù)全球形式正在形成,和小組的成員的數(shù)量(圖6)。 圖6：子表面的組織 當然那種公認的特性可以進一步增加——如有必要——通過將新規(guī)則添加到系統(tǒng)。特征數(shù)據(jù)的特性或表面(準尺寸數(shù)據(jù))自動提取模型。這些數(shù)據(jù)很重要,首先從技術(shù)方面,但他們中的一些人從夾具方面。的特性和表面進行分類的基礎(chǔ)上,其形狀、大小和位置。例如太小表面或表面形狀,當然不能使用既不支持,也不指導(dǎo),最終停止或夾緊被淘汰,以減少所需的時間為下一個模塊找到一個可接受的解決方案。 工作流如下所示,用戶(工藝工程師)打開工件的CAD模型保存在ig格式,并檢查識別特性,規(guī)定哪些特性或表面加工,精度,然后規(guī)定公差的關(guān)系,最后保存數(shù)據(jù)。可以閱讀更多關(guān)于這個模塊的詳細描述在[8]。 4.2：設(shè)置和夾具規(guī)劃模塊 這個模塊的用戶打開保存的文件,其中包含前面的模塊的輸出數(shù)據(jù),和視覺檢查模塊的概念解決夾具上的提議的主要設(shè)置,如果喜歡它用戶可以接受它。后,用戶視覺檢查模塊的建議輔助設(shè)置的概念性的解決方案,并可以接受或拒絕。如果一個概念性的解決方案被拒絕,該模塊搜索另一個概念性的解決方案。起初模塊給出了建議的主要設(shè)置(其中最重要的加工公差),建議支持的類型,和表面(s)將用于支持、建議的類型定位、表面和用于定位,夾緊的類型和建議,表面用于夾緊。首先,它試圖找到這樣的方向連接雙方的所有公差的工件的工件可以在相同的設(shè)置——這是加工技術(shù)理想取向。如果不成功,那么它試圖找到這樣嚴格定位,所有連接的雙方可以在相同的加工安裝(寬松的公差是左從考慮)。如果這次嘗試沒有成功,那么它試圖找到這種取向,至少所有嚴格連接特性(表面)可以加工相同的設(shè)置。如果沒有提到戰(zhàn)略帶來水果,那么必須機器一些嚴格公差連接在不同的設(shè)置(意味著復(fù)雜和昂貴的功能必須使用)。支承面大小和形狀的候選人了,首先考慮到足夠大的平面,其次足夠大的圓柱,第三大組平面。除了大小和形狀,定位面候選人也調(diào)查方面的位置。夾緊面候選人也檢查方面的大小、形狀和位置,并從方面除了可能的力量關(guān)閉方向,因為它是最好的最大切削力時形成封閉的阻礙。 這個模塊詳細介紹在[9]。 4.3、夾具配置模塊 用戶打開一個輸出文件(包含概念的一個主要的解決方案,或包含概念性解決方案的一個輔助設(shè)置)先前生成的模塊,這個模塊試圖建立一個可接受的夾具。建立夾具適用于支持方法提出了概念性的解決方案, 表面上(s)推薦的支持,選擇類型和支持元素的大小, ,把它們放在適當?shù)奈恢孟鄬τ诠ぜＲ策x擇的類型和規(guī)模定位元素按照提議類型的定位(這種方式搜索顯著降低,因此,夾具制造時間是減少)。所選擇的定位元素放在適當?shù)奈恢孟鄬τ诠ぜＷ詈?它選擇夾緊元素,它有資格獲得該夾緊類型,定義了它們的大小,以便工件之間的接觸面積和夾緊元素是足夠大的。網(wǎng)孔夾緊元件直接安裝, 或借助一些適應(yīng)元素,必須盡可能靠近夾緊的地方,因為它是可能的, 為了最小化時刻作用于夾緊元件。采用元素并不總是使用,只在當夾緊或基準面是太遠了(例如,過高)最近的網(wǎng)格孔板固定在底座上。調(diào)整元素的數(shù)量必須最小化,因此夾具的精度和剛度更大。 5、測試運行的結(jié)果 在圖7中一個典型的盒子形狀,提出了一部分,變速箱體鑄造砂灰口鑄鐵。最重要的公差是準尺寸部分,對于更好地理解一個爆發(fā)。 圖7、齒輪箱體 在圖8中表面加工在第一次設(shè)置標記(底部,和四個洞), 在圖9中表面加工在第二次設(shè)置標記。在圖10提出概念性解決方案第一(輔助)設(shè)置。在建議的基礎(chǔ)上, 工件在第一次設(shè)置(第二個設(shè)置的基準表面加工)應(yīng)該放在紫環(huán)帶表面(pos1提出支持類型), 工件在第一次設(shè)置(第二個設(shè)置的基準表面加工)應(yīng)該放在紫環(huán)帶表面(pos1提出支持類型), 和灰色(黑色)平面傾斜表面(p3)提出的定位類型。綠色環(huán)帶表面上的夾緊應(yīng)該執(zhí)行(該夾緊類型是s13)。 圖8：第一次設(shè)置表面加工 圖9：第二個設(shè)置表面加工 夾具FIXCO模塊的基礎(chǔ)上建造的警報概念性解決方案在圖11可以看出, 夾具與工件一起顯示。在圖12給出了相同的夾具沒有工件。工件放在三個黃金顏色的可調(diào)支持, 坐落在三個藍色的幫助下直螺栓(中心)和可調(diào)停止(方向), 夾的幫助下strud和開放帶(螺母不放在里面)通孔。自從strud不夠長,需要一個適配器元素,一個連接桿螺栓。 在圖13 p電導(dǎo)率(主要)設(shè)置顯示。工件應(yīng)放在紫平面(pos1提議的支持類型),應(yīng)通過洞位于黑色和紅色(擬議的定位類型是p22),并且應(yīng)該夾在四個綠色的平面(s11型夾緊了)。在圖14中,建立夾具與工件可以看出,在圖15可以看到建立夾具沒有工件。支持一個特殊的基板沒有網(wǎng)孔使用。定位銷的洞是在適當?shù)奈恢萌Q于工件加工。連續(xù)定位元素的兩個黃金顏色的螺栓。四個鉤夾選擇實現(xiàn)夾緊的任務(wù),和(因為他們的適應(yīng)性是不夠的)在每個螺絲橋脫靶量。 圖10、首次提出了概念性的解決方案(輔助)設(shè)置 圖11、首次建立了夾具安裝工件 圖12、建筑首先設(shè)置滴、工件的夾具 圖13、第二次提出概念性的解決方案(主要)設(shè)置 圖14、建立第二安裝夾具和工件 圖15、建立夾具的第二安裝工件 6、結(jié)論 摘要夾具規(guī)劃和設(shè)計系統(tǒng),使工藝工程師的工作更容易和更快。系統(tǒng)測試幾個工業(yè)零部件,給好的結(jié)果(的準確性,可能簡單的夾具結(jié)構(gòu)和足夠的穩(wěn)定性)。當操作規(guī)劃模塊的系統(tǒng)將開發(fā)、擁有的的尺寸混凝土切割工具,建立夾具也可以驗證方面的工具方法。 附錄C 湖南科技大學(xué) 加工工序卡 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 柴油機 零件名稱 氣門搖臂軸支座 共 7 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 精工 04 粗銑、半精銑 HT250 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 數(shù)控立式升降臺銑床 XK5012 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用銑夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 設(shè) 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 粗銑36*22mm下底面 硬質(zhì)合金端銑刀、專用銑夾具 380 95 0.9 3 1 0.08 2 半精銑銑36*22mm下底面 硬質(zhì)合金端銑刀、專用銑夾具 490 123 1 1 1 0.08 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 湖南科技大學(xué) 加工工序卡 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 柴油機 零件名稱 氣門搖臂軸支座 共 7 頁 第 2 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 精工 05 粗銑 HT250 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 數(shù)控立式升降臺銑床 XK5012 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用銑夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 設(shè) 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 粗銑Φ22mm上端面 硬質(zhì)合金端銑刀、專用銑夾具 380 95 0.9 4 1 0.06 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 湖南科技大學(xué) 加工工序卡 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 柴油機 零件名稱 氣門搖臂軸支座 共 7 頁 第 3 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 精工 06 鉆 HT250 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 立式鉆床 Z525 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用鉆夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 設(shè) 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 鉆Ф11通孔 專用鉆夾具、麻花鉆、塞規(guī) 1360 47 0.1 11 1 0.34 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 湖南科技大學(xué) 加工工序卡 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 柴油機 零件名稱 氣門搖臂軸支座 共 7 頁 第 4 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 精工 07 粗銑、半精銑 HT250 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 數(shù)控立式升降臺銑床 XK5012 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用銑夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 設(shè) 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 粗銑Ф28前端面 硬質(zhì)合金端銑刀、專用銑夾具 378 95 0.9 3 1 0.07 2 粗銑Ф26前端面 硬質(zhì)合金端銑刀、專用銑夾具 378 95 0.9 4 1 0.07 3 半精銑Ф28前端面 硬質(zhì)合金端銑刀、專用銑夾具 378 95 0.9 1 1 0.07 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 湖南科技大學(xué) 加工工序卡 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 柴油機 零件名稱 氣門搖臂軸支座 共 7 頁 第 5 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 精工 08 粗銑、半精銑 HT250 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 數(shù)控立式升降臺銑床 XK5012 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用銑夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 設(shè) 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 粗銑Ф28后端面 硬質(zhì)合金端銑刀、專用銑夾具 378 95 0.9 3 1 0.07 2 粗銑Ф26后端面 硬質(zhì)合金端銑刀、專用銑夾具 378 95 0.9 4 1 0.07 3 半精銑Ф28后端面 硬質(zhì)合金端銑刀、專用銑夾具 378 95 0.9 1 1 0.07 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 湖南科技大學(xué) 加工工序卡 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 柴油機 零件名稱 氣門搖臂軸支座 共 7 頁 第 6 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 精工 09 擴、絞 HT250 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 臥式鉆床 TX217 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用鉆夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 設(shè) 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 擴孔至Ф17.85 擴孔鉆 1000 56 1 1.85 1 0.44 2 粗鉸至Ф17.94 鉸刀、塞規(guī) 1000 56 0.2 0.09 1 5.5 3 精鉸至Ф18H9 鉸刀、塞規(guī) 100 5.7 0.2 0.06 1 5.5 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 湖南科技大學(xué) 加工工序卡 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 柴油機 零件名稱 氣門搖臂軸支座 共 7 頁 第 7 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 精工 10 鉆 HT250 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 立式鉆床 Z525 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用鉆夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 設(shè) 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 鉆Ф3偏10°內(nèi)孔 專用鉆夾具 1360 12.8 0.05 3 1 0.33 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 附錄A 機械加工工藝過程卡 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 1 共 2頁 產(chǎn)品名稱 柴油機 零（部）件名稱 氣門搖臂軸支座 第1頁 材料牌號 HT250 毛坯種類 鑄件 毛坯外形尺寸 83x37x63 每毛坯可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 工 段 設(shè) 備 工藝裝備 工 時 準終 單件 01 鑄造 鑄造毛坯 鑄造 02 清沙 清洗毛坯非加工表面并檢查毛坯是否有缺陷 鑄造 03 熱處理 人工時效處理 鑄造 04 粗銑 粗銑36*22mm底端平面 精工 XK5012 專用銑夾具 半精銑 半精銑36*22mm底端平面 精工 XK5012 專用銑夾具 05 粗銑 粗銑Φ22mm上端面 精工 XK5012 專用銑夾具 06 鉆 鉆Φ11mm通孔 精工 Z525 專用鉆夾具 07 粗銑 粗銑Φ28mm和Φ26mm前端面 精工 XK5012 專用銑夾具 半精銑 半精銑Φ28mm前端面 精工 XK5012 專用銑夾具 編制（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 湖南科技大學(xué) 機械加工工藝過程卡 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 1 共 2頁 產(chǎn)品名稱 柴油機 零（部）件名稱 氣門搖臂軸支座 第2頁 材料牌號 HT250 毛坯種類 鑄件 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 工 段 設(shè) 備 工藝裝備 工 時 準終 單件 08 粗銑 粗銑Φ28mm和Φ26mm后端面 精工 XK5012 專用銑夾具 半精銑 半精銑Φ28mm后端面 精工 XK5012 專用銑夾具 09 擴 擴倆Φ18mm通孔 精工 TX217 專用鉆夾具 鉸 鉸倆Φ18mm通孔 精工 TX617 專用鏜夾具 10 鉆 鉆Φ3mm輸油孔 精工 Z525 專用鉆夾具 11 去毛刺 鉗工去毛刺 鉗工 12 終檢 檢驗零件是否合格 13 入庫 清洗，加工表面涂防銹油，入庫 編制（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 湖 南 科 技 大 學(xué) ? 開題報告 ? ? ? ? ? 學(xué) 生 姓 名：?????????????王穎楨????????????? 學(xué)?? ?院：????????????機電工程學(xué)院???????????????????????????? 專業(yè)及班級：????機械設(shè)計制造及其自動化四班? ?? 學(xué)?? ?號：????????????1103010405?????? ??????????? 指導(dǎo)教師：??????????楊國慶 ???????????? ? ? 2015年2?月1?1?日 ? 湖南科技大學(xué)2015屆畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題 目 氣門搖臂軸支座的加工工藝分析及其夾具設(shè)計開題報告 作者姓名 王穎楨 學(xué)號 1103010405 所學(xué)專業(yè) 機械設(shè)計制作及其自動化 1、研究的意義，同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題 1.1研究的意義 此次設(shè)計是大學(xué)所學(xué)課程的一次綜合性設(shè)計，需要我們靈活運用先前學(xué)過的知識來進行工藝及夾具的設(shè)計，這次課程設(shè)計相當于對自己即將從事的工作進行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，從而訓(xùn)練自己思考問題，解決問題的能力，能夠加深對課本知識的理解，并能很好的運用理論知識，為將來更好的適應(yīng)工作崗位打下良好基礎(chǔ)。 1.2同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題 1.2.1國外夾具發(fā)展史 從國際上看俄國、德國和美國是組合夾具的主要生產(chǎn)國。當前國際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國內(nèi)訂貨，而通用性強的組合夾具已逐步成熟為國際貿(mào)易中的一個品種。有關(guān)夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計資料，但歐美市場上一套用于加工中心的央具，而組合夾具的大型基礎(chǔ)件尤其昂貴。由于我國在組合夾具技術(shù)上有歷史的積累和性能價格比的優(yōu)勢，隨著我國加入WTO和制造業(yè)全球一體化的趨勢，特別是電子商務(wù)的日益發(fā)展，其中蘊藏著很大的商機，具有進一步擴大出口良好前景。 1.2.2國內(nèi)機床夾具發(fā)展現(xiàn)狀 研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠，里約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10~20％左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)、（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對機床夾具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本； 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件； 3）能適用于精密加工的高精度機床夾具； 4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具； 5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率； 6）提高機床夾具的標準化程度。 2、研究目標、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題 2.1研究目標 根據(jù)老師給出題目中的零件圖設(shè)計一套完整的工藝加工流程，并設(shè)計出一種該零件加工時的專用夾具。 2.2研究內(nèi)容 （1）研究分析被加工零件，畫出零件圖 （2）零件的工藝分析和生產(chǎn)類型的確定 （3）選擇毛坯并確定毛坯尺寸，繪制毛坯圖 （4）選擇加工方法，制定工藝路線 （5）進行工序設(shè)計和工藝計算 （6）畫工序簡圖，寫工藝文件 （7）設(shè)計專用夾具 （8）撰寫設(shè)計說明書 2.3擬解決的問題 （1）用autoCAD軟件繪制零件圖 （2）對該課題的設(shè)計的零件進行機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 （3）對指定的某道工序進行夾具設(shè)計 （4）繪制夾具裝配圖及重要零件圖 3、特色與創(chuàng)新之處 以往的氣門搖臂軸支座所用材料均為灰鑄鐵HT200，而本次設(shè)計將采用灰鑄鐵HT250（CuMo合金鑄鐵），其比灰鑄鐵HT200有更好的力學(xué)性能，將更適合柴油機的改進，延長柴油機的使用壽命。 4、擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線 4.1研究方法 備好包括毛坯圖、生產(chǎn)條件、技術(shù)資料等制定零件機械加工工藝規(guī)程的原始資料，參閱資料制定零件加工工藝的步驟及初步制定技術(shù)路線。 4.2制定研究的步驟 （1）分析零件的工藝性 （2）選擇毛坯的種類和制作方法 （3）制定工藝過程 （4）設(shè)計專用夾具 鑄造 4.3初步制定技術(shù)路線 清砂、退火 粗銑、半精銑36*22mm底端平面 粗銑上端面Φ22mm 鉆孔Φ11mm 粗銑、精銑倆圓柱Φ26mm、Φ28mm前后端面 鉆、擴、鉸兩孔2*Φ18mm 給兩孔Φ2*18mm兩端倒角 鉆孔Φ3mm 去毛刺 終檢 5、擬使用的主要儀器設(shè)備、試劑和藥品 5.1擬使用的主要儀器 數(shù)控立式升降臺銑床（XK5012）、臥式鉆床（TX217）、立式鉆床（Z525）、游標卡尺、銼刀、冷卻液、砂紙 6、參考文獻 [1] 楊叔子，機械加工工藝手冊，北京：機械工業(yè)出版社，2001.8（2008.7重印），P185～195，P211 [2] 楊叔子，機械加工工藝手冊（第二版），北京：機械工業(yè)出版社，2010.5，P第四篇 [3] 成大先，機械設(shè)計手冊第一卷（第五版），北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.11，P190～194 [4] 金建華，黃萬友，典型機械零件制造工藝與實踐，北京：清華大學(xué)出版社，2011.10P65～68 [5] 董代進，饒傳峰，胡云翔，機械常識，重慶：重慶大學(xué)出版社，2009.9，P1～49，P92～141 5 2212-8271 2013 The Authors. Published by Elsevier B.V.Selection and peer-review under responsibility of Professor Pedro Filipe do Carmo Cunhadoi: 10.1016/j.procir.2013.05.039 Procedia CIRP 7 ( 2013 ) 228 233 Forty Sixth CIRP Conference on Manufacturing Systems 2013 Fixture and Setup Planning and Fixture Configuration System Rtfalvi Attila a*, Michael Stampfer.b, Szegh Imre cSubotica Tech, Marka Orekovi a 16, 24000 Subotica, Serbia Unuversity of Pcs ,Rkus u.2 , 7625 Pcs, Hungary Budapest University of Technology and Economics, Egri Jzsef u. 1, H-1111 Budapest, Hungary * Corresponding author. Tel.: +381-24-655-222; fax: +381-24-655-255,.E-mail address: ratoszvts.su.ac.rs Abstract By automating the tasks of the fixture design and configuration we can save considerable time, and spare the process engineer from a tiresome work. In this paper a system is introduced that gives us recommendations on the number and the order of the needed setups, and proposals on the appropriate fixtures needed at machining a given workpiece. The input data are the CAD model of the workpiece saved in IGES format, and the technological requirements. The output data are the CAD models of the needed fixtures. 2013. Rtfalvi A., Stampfer M., Szegh I. Published by Elsevier B.V. Selection and/or peer-review under responsibility of Professor Pedro Filipe do Carmo Cunha Keywords: fixture planning; fixture design 1. Introduction Fixtures help us to increase the productivity and the precision of the workpiece. The productivity is increased through decreasing the time needed for taking off the finished workpiece, and setting up the new one, and through increasing the cutting parameters due to stable supporting and clamping of the workpiece. Increased precision can be achieved with the help of precise locating and stable supporting and proper clamping of the workpiece. From these requirements follows that we have to carefully select the datum surfaces on the workpiece for supporting, locating and clamping, and then have to carefully choose out the functional fixture elements, and find for them such layout, which will ensure unhindered motion of the tools. Of course to reduce the stand time we also must keep the number of setups as low as possible. Often, to find an acceptable layout, we have to work out several datum surface combinations, and for each a fixture element layout while we find an acceptable solution. This is a tiresome and time-consuming process, and in order to speed up this process we have developed a system that gives proposals on the needed setups and can build a fixture for any accepted proposal. The built fixtures can be visualized in Solid Edge environment, and can be easily changed if eventually something should be changed. Since a system that is capable to give solution for any workpiece machine tool combination would be enormous; our work is confined on box-shaped parts (first of all gearbox houses) that are machined on horizontal machining centers. 2. Literature overview Since it is an ancient desire of the process engineers to make somehow quicker and easier the setup and fixture planning and the fixture design, there were numerous attempts to algorithm these tasks. Some attempts focused on setup automation; others on fixture planning Kulankara and Melkote1, Necmetin2, Wang et al.3; some on fixture design Gaoliang et al.4, Shasha et al.5, Zhou et al.6; and of course there were attempts to solve all these tasks within one system. Farhan and Tolouei7 developed a Solid Works based fixture planning and design system. These are only a few of the most recent results. Available online at 2013 The Authors. Published by Elsevier B.V.Selection and peer-review under responsibility of Professor Pedro Filipe do Carmo CunhaOpen access under CC BY-NC-ND license.Open access under CC BY-NC-ND license.229 Rtfalvi Attila et al. / Procedia CIRP 7 ( 2013 ) 228 233 3. Systematization of the main fixturing tasks in case of box-shaped parts Due to the great variety in shape, size and material of the workpieces it would take a huge system to classify all the workpiece types and the best fixture types for each, but the subtask like supporting, locating and clamping can be typed. In Fig. 1 the different supporting (primary locating) types on horizontal machining center are shown. Fig. 1. Supporting types In case of pos1 four sides of the workpiece can be machined in one setup, in case of pos2 three sides, in case of pos3 three sides plus the fourth side partly - through the openings on supporting side. Fig. 2 presents the different guiding (secondary locating) and end stopping (tertiary locating) types. Fig. 2. Side locating types There are 4 types of side locating (guiding) established (fig.2): (1) side locating with the help of surfaces adjoining to the supporting face, (2) side locating with the use of two inside diameters on the supporting face, (3) side locating with utilization of one inside diameter laying on the supporting face and one face adjacent to the supporting face, (4) side locating with application of two threaded joints (with fitted shaft screws) on the supporting face. In Fig. 3 one can see the different types of clamping most commonly used for box-shaped parts. Based on the clamping force direction one can distinguish (fig.3) perpendicular clamping (s1) the clamping force is perpendicular to the supporting surface - and parallel clamping (s2) the clamping force is parallel with the supporting surface. Fig. 3. Clamping types The basic type s1, depending on location of the clamping faces, can be further divided into subtypes s11, s12 and s13. In the case of s11 the clamping surfaces are the closest parallel faces to the plane-locating (supporting) surface. In the case of s12 the clamping surface(s) is on the opposite side of the plane locating face. By s13 the clamping is carried out using a trough hole on the workpiece. One special way of clamping is clamping by screws and threaded joints on the plane locating face (s3). In this case the clamping forces are acting perpendicular, but the force transmission happens in different way. The number of clamping points is also a very important characteristic of a clamping. We distinguish clamping in one, two, three or four points. If we supplement the previous basic types with this information, the possible clamping types are obtained: s11_2, s11_3, s11_4; s12_2, s12_3, s12_4; s13_1, s13_2; s2_1, s2_2; s3_2, s3_3, s3_4. In the enumerated notation the last number means the number of clamping points. 4. The structure of the system The planned system consists of four modules: 1) The CAD model post processing/fixture pre processing module (IPPO) which analyzes the curves and surfaces on the CAD model of the workpiece, extracts their most important characteristics, and organize them into technological and fixturing features. 2) The setup and fixture planning module (SUPFIX) which, on the base of the output data of the previous module, gives proposal on the number and order of the needed setups, and proposal on the conceptual solution of the needed fixture(s). 230 Rtfalvi Attila et al. / Procedia CIRP 7 ( 2013 ) 228 233 3) The operation-planning module (OP) this module is not constructed yet. The role of this module will be to decompose the setups onto particular cuts, to select concrete tools for each cut, and to determine the cutting parameters for each cut. 4) The fixture configuration module (FIXCO) for the accepted conceptual solutions tries to build concrete fixture assemblies. These assemblies with the help of a little VB program (GLUE) can be opened in Solid Edge assembly environment; where interference check can be done, and - if necessary even further changes can be made. The fixture documentation in the possession of these can be easily and quickly made. The CAD model of the assembled fixture can be opened with a CAM program, and there the fixture elements can be marked as check bodies, and this way such tool paths generated, where the tool does not collide with fixture elements. In Fig. 4 one can see the schematic view of the system. Fig. 4. The setup and fixture planning and fixture design system 4.1. The CAD model post-processing module This module analyzes all the curves and surfaces of the workpiece model, and tries to organize them into features, and extracts the characteristic data of the assumed feature. The types of the features the module can recognize are shown in Fig. 5, these are different kind of holes (blind or through holes with or without thread, with or without sinkage, with or without slots), different raised (boss top) surfaces, different sinked (pocket bottom) surfaces, group of surfaces laying on the same “height”. Fig. 5. The most common features on gearboxes 231 Rtfalvi Attila et al. / Procedia CIRP 7 ( 2013 ) 228 233 Such surface groups (tf5 03) can further be divided into subgroups depending on the global form they are forming, and on the number of the members of the group (Fig. 6). Fig. 6. Subgroups of the surface groups Of course the sort of recognized features can be further increased - if necessary by adding new rules to the system. The characteristic data of the features or surfaces (dimensioned in the figures) are automatically extracted from the model. These data are important first of all from the technological aspect, but some of them from fixturing aspect too. The features and surfaces are classified on the basis of their shape, size and location. For example too small surfaces, or surfaces with a shape that certainly can not be used neither for supporting, nor for guiding, end stopping or clamping are eliminated in order to reduce the time needed for the next module to find an acceptable solution. The workflow looks like this, the user (process engineer) opens the CAD model of the workpiece saved in IGES format, and checks the recognized features, prescribes which features or surfaces has to be machined, with what precision, then prescribes the relationship tolerances, and finally saves the data. A more detailed description about this module can be read in 8. 4.2. The setup and fixture planning module The user opens with this module the saved file containing the output data of the previous module, and visually checks the modules proposals on the conceptual solution of the fixture for the main setup, and if likes it the user can accept it. After that the user visually checks the modules proposals on the conceptual solution for the auxiliary setup(s), and can accept or refuse it. If a conceptual solution is refused, the module searches for another conceptual solution. At first the module gives proposals for the main setup (where the most important tolerances are machined), proposal on the type of the supporting, and on the surface(s) to be used for supporting, proposal on the type of the locating, and on the surface(s) to be used for locating, and proposal on the type of the clamping, and the surface(s) to be used for clamping. First, it tries to find such orientation for the workpiece in which all tolerance connected sides of the workpiece can be machined in the same setup this is the technologically ideal orientation. If this does not succeed, then it tries to find such orientation where all strictly connected sides can be machined in the same setup (loose tolerances are left out from consideration). If this attempt brings no success either, then it tries to find such orientation where at least all strictly connected features (surfaces) can be machined in the same setup. If none of the mentioned strategies bring fruit, then one must machine some strictly connected tolerances in different setups (what means that complicated and expensive features have to be used). The size and shape of the supporting surface candidates are examined; firstly big enough flat surfaces are taken in consideration, secondly big enough cylindrical, thirdly big enough groups of flat surfaces. Apart from size and shape, the locating surface candidates are also investigated from the aspect of location, too. The clamping surface candidates are also examined from the aspects of size, shape and location, and except that from the aspect of possible force closing direction, since it is the best when the greatest cutting force is in form closed way hindered. This module is more detailed introduced in 9. 4.3. The fixture configuration module The user opens one of the output files (either the one that contains the conceptual solution for the main, or the one that contains the conceptual solution for the auxiliary setup) generated by the previous module, and this module tries to build an acceptable fixture. The built fixture applies the supporting method proposed in the conceptual solution, on the surface(s) recommended for supporting, selects the type and the size of the supporting elements, and puts them on appropriate 232 Rtfalvi Attila et al. / Procedia CIRP 7 ( 2013 ) 228 233 position relative to the workpiece, which is rotated to work position. Also it selects the type and the size of the locating elements in accordance with the proposed type of locating (this way the search place is significantly reduced, so the fixture building time is cut down). The selected locating elements are put in the appropriate position relative to the workpiece. Finally, it selects the clamping elements, which are eligible for the proposed clamping type, defines their size so that the contact area between the workpiece and the clamping element is large enough. The gridhole in which the clamping element is directly mounted, or with the help of some adapting elements, must be as close to the clamping place as it is possible, in order to minimize the moment acting on the clamping element. Adopting elements are not always used, only in cases when the clamping or locating surface is too far (for example, too high) from the closest grid hole on the base plate. The number of adapting elements must be minimized, thus the precision and the rigidity of the fixture is greater. 5. Results of a test run In Fig. 7 a typical box-shaped part is presented, a gearbox housing cast in sand from gray cast iron. The most important tolerances are dimensioned on the part, for better understanding one piece is broken out. Fig. 7. Gearbox housing In Fig. 8 the surfaces machined during the first setup are marked (the bottom, and the four through holes on it), in Fig. 9 the surfaces machined during the second setup are marked. In Fig. 10 the proposed conceptual solution for the first (auxiliary) setup is presented. On the basis of the proposal, the workpiece during the first setup (where the datum surfaces of the second setup are machined) should be laid on the violet ring-like surface (the proposed supporting type is pos1), should be positioned over the four red inner cylindrical surfaces and the gray (black) flat angled surface (the proposed locating type is p3). The clamping should be executed on the green ring-like surface (the proposed clamping type Fig. 8 Surfis s13). aces machined during the first setup The fixture built by the FIXCO module on the basis ofroposed conceptual solution for the sea screw is put to bridge the missing distance. Fig. 9 Surfaces machined during second setup these recommendations can be seen in Fig. 11, where the fixture together with the workpiece is shown. In Fig. 12 the same fixture is presented without the workpiece. The workpiece is laid on the three gold colored adjustable supports, located with the help of three blue straight bolts (centering) and the adjustable stop (direction), clamped with the help of a strud and an open strap (the nut is not put) over a through hole. Since the strud is not long enough, an adapter element is needed too, a tie-rod bolt. In Fig. 13 the pcond (main) setup is shown. The workpiece should be laid on the violet flat surfaces (the proposed supporting type is pos1), should be located over the black and red through holes (the proposed locating type is p22), and should be clamped over the four green flat surfaces (s11 type clamping is proposed). In Fig. 14 the built fixture can be seen together with the workpiece, in Fig. 15 the built fixture without the workpiece can be seen. For supporting a special base plate is used without gridholes. The holes for locating pins are machined on the appropriate place depending on the workpiece. The locating elements are the two gold colored straight bolts. Four hook clamps are selected for fulfilling the clamping task, and (since their adjustability is not enough) in each 233 Rtfalvi Attila et al. / Procedia CIRP 7 ( 2013 ) 228 233 Rtfalvi A., Stampfer M., Szegh I./ Procedia CIRP 46th (2013) 000000 Fig. 10. The proposed conceptual solution for the first (auxiliary) setup Fig. 11. The built fixture for the first setup with the workpiece Fig. 12. The built fixture for first setup wihtout the workpiece Fig. 13. The proposed conceptual solution for the second (main) setup Fig. 15. The built fixture for the second setup without the workpiece 6. Conclusion In this paper a fixture planning and design system is presented, which makes the work of the process engineer easier and quicker. The system was tested for several industrial parts, and gave good results (in view of the accuracy, the possible simplest structure of the fixture and enough stability). When the operation planning module of the system will be developed, in the possession of the dimensions of the concrete cutting tools, the built fixture can be verified from the aspect of the tool approach, too. 15 Shasha Z., Xiaojin W., Wenlong L., Zhouping Y., Youlun X., A novel approach to fixture design on suppressing achining flexible workpiece, International Journal of Machine Tools & Manufacture 2012:58:2943 g 2011:27:9867 3D-modelling approach”, 19 International 8 t processing Manufacturing Technology 2009:45:540552 References Kulankara K., Shreyes N. M., Machining fixture layout optimization using the genetic Algorithm, International. Journal of Machine Tools & Manufacture 2000:40:579598 2 Necmettin K., Machining fixture locating and clamping position optimization using genetic algorithms, Computers in Industry 2006:57:112120 3 Y. Wang_, X. Chen, Q. Liu, N. 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Stampfer, Automated setup and fixture planning system for box-shaped parts, International Journal of Advanced Fig. 14. The built fixture for the second setup with the workpiece