0080-工藝夾具-箱體零件工藝規(guī)程及加工φ42孔夾具設(shè)計

0080-工藝夾具-箱體零件工藝規(guī)程及加工φ42孔夾具設(shè)計,工藝,夾具,箱體,零件,規(guī)程,加工,42,設(shè)計 學位論文 附錄二 ：中文翻譯 通過夾具布局設(shè)計和夾緊力的優(yōu)化控制變形 摘 要 工件變形必須控制在數(shù)值控制機械加工過程之中。夾具布局和夾緊力是影響加工變形程度和分布的兩個主要方面。在本文提出了一種多目標模型的建立，以減低變形的程度和增加均勻變形分布。有限元方法應(yīng)用于分析變形。遺傳算法發(fā)展是為了解決優(yōu)化模型。最后舉了一個例子說明，一個令人滿意的結(jié)果被求得， 這是遠優(yōu)于經(jīng)驗之一的。多目標模型可以減少加工變形有效地改善分布狀況。 關(guān)鍵詞：夾具布局；夾緊力； 遺傳算法；有限元方法 1 引言 夾具設(shè)計在制造工程中是一項重要的程序。這對于加工精度是至關(guān)重要。一個工件應(yīng)約束在一個帶有夾具元件，如定位元件，夾緊裝置，以及支撐元件的夾具中加工。定位的位置和夾具的支力，應(yīng)該從戰(zhàn)略的設(shè)計，并且適當?shù)膴A緊力應(yīng)適用。該夾具元件可以放在工件表面的任何可選位置。夾緊力必須大到足以進行工件加工。通常情況下，它在很大程度上取決于設(shè)計師的經(jīng)驗，選擇該夾具元件的方案，并確定夾緊力。因此，不能保證由此產(chǎn)生的解決方案是某一特定的工件的最優(yōu)或接近最優(yōu)的方案。因此，夾具布局和夾緊力優(yōu)化成為夾具設(shè)計方案的兩個主要方面。 定位和夾緊裝置和夾緊力的值都應(yīng)適當?shù)倪x擇和計算，使由于夾緊力和切削力產(chǎn)生的工件變形盡量減少和非正式化。 夾具設(shè)計的目的是要找到夾具元件關(guān)于工件和最優(yōu)的夾緊力的一個最優(yōu)布局或方案。在這篇論文里， 多目標優(yōu)化方法是代表了夾具布局設(shè)計和夾緊力的優(yōu)化的方法。 這個觀點是具有兩面性的。一，是盡量減少加工表面最大的彈性變形； 另一個是盡量均勻變形。 ANSYS軟件包是用來計算工件由于夾緊力和切削力下產(chǎn)生的變形。遺傳算法是MATLAB的發(fā)達且直接的搜索工具箱，并且被應(yīng)用于解決優(yōu)化問題。最后還給出了一個案例的研究，以闡述對所提算法的應(yīng)用。 2 文獻回顧 隨著優(yōu)化方法在工業(yè)中的廣泛運用，近幾年夾具設(shè)計優(yōu)化已獲得了更多的利益。夾具設(shè)計優(yōu)化包括夾具布局優(yōu)化和夾緊力優(yōu)化。King 和 Hutter提出了一種使用剛體模型的夾具-工件系統(tǒng)來優(yōu)化夾具布局設(shè)計的方法。DeMeter也用了一個剛性體模型，為最優(yōu)夾具布局和最低的夾緊力進行分析和綜合。他提出了基于支持布局優(yōu)化的程序與計算質(zhì)量的有限元計算法。李和melkote用了一個非線性編程方法和一個聯(lián)絡(luò)彈性模型解決布局優(yōu)化問題。兩年后， 他們提交了一份確定關(guān)于多鉗夾具受到準靜態(tài)加工力的夾緊力優(yōu)化的方法。他們還提出了一關(guān)于夾具布置和夾緊力的最優(yōu)的合成方法，認為工件在加工過程中處于動態(tài)。相結(jié)合的夾具布局和夾緊力優(yōu)化程序被提出，其他研究人員用有限元法進行夾具設(shè)計與分析。蔡等對menassa和devries包括合成的夾具布局的金屬板材大會的理論進行了拓展。秦等人建立了一個與夾具和工件之間彈性接觸的模型作為參考物來優(yōu)化夾緊力與，以盡量減少工件的位置誤差。Deng和melkote 提交了一份基于模型的框架以確定所需的最低限度夾緊力，保證了被夾緊工件在加工的動態(tài)穩(wěn)定。 大部分的上述研究使用的是非線性規(guī)劃方法，很少有全面的或近全面的最優(yōu)解決辦法。所有的夾具布局優(yōu)化程序必須從一個可行布局開始。此外，還得到了對這些模型都非常敏感的初步可行夾具布局的解決方案。夾具優(yōu)化設(shè)計的問題是非線性的，因為目標的功能和設(shè)計變量之間沒有直接分析的關(guān)系。例如加工表面誤差和夾具的參數(shù)之間（定位、夾具和夾緊力）。 以前的研究表明，遺傳算法（ GA ）在解決這類優(yōu)化問題中是一種有用的技術(shù)。吳和陳用遺傳算法確定最穩(wěn)定的靜態(tài)夾具布局。石川和青山應(yīng)用遺傳算法確定最佳夾緊條件彈性工件。vallapuzha在基于優(yōu)化夾具布局的遺傳算法中使用空間坐標編碼。他們還提出了針對主要競爭夾具優(yōu)化方法相對有效性的廣泛調(diào)查的方法和結(jié)果。這表明連續(xù)遺傳算法取得最優(yōu)質(zhì)的解決方案。krishnakumar和melkote 發(fā)展了一個夾具布局優(yōu)化技術(shù)，用遺傳算法找到夾具布局，盡量減少由于在整個刀具路徑的夾緊和切削力造成的加工表面的變形。定位器和夾具位置被節(jié)點號碼所指定。krishnakumar等人還提出了一種迭代算法，盡量減少工件在整個切削過程之中由不同的夾具布局和夾緊力造成的彈性變形。Lai等人建成了一個分析模型，認為定位和夾緊裝置為同一夾具布局的要素靈活的一部分。Hamedi 討論了混合學習系統(tǒng)用來非線性有限元分析與支持相結(jié)合的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ ANN ）和GA。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被用來計算工件的最大彈性變形，遺傳算法被用來確定最佳鎖模力。Kumar建議將迭代算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來發(fā)展夾具設(shè)計系統(tǒng)。Kaya用迭代算法和有限元分析，在二維工件中找到最佳定位和夾緊位置，并且把碎片的效果考慮進去。周等人。提出了基于遺傳算法的方法，認為優(yōu)化夾具布局和夾緊力的同時，一些研究沒有考慮為整個刀具路徑優(yōu)化布局。一些研究使用節(jié)點數(shù)目作為設(shè)計參數(shù)。一些研究解決夾具布局或夾緊力優(yōu)化方法，但不能兩者都同時進行。 有幾項研究摩擦和碎片考慮進去了。 碎片的移動和摩擦接觸的影響對于實現(xiàn)更為現(xiàn)實和準確的工件夾具布局校核分析來說是不可忽視的。因此將碎片的去除效果和摩擦考慮在內(nèi)以實現(xiàn)更好的加工精度是必須的。 在這篇論文中，將摩擦和碎片移除考慮在內(nèi)，以達到加工表面在夾緊和切削力下最低程度的變形。一多目標優(yōu)化模型被建立了。一個優(yōu)化的過程中基于GA和有限元法提交找到最佳的布局和夾具夾緊力。最后，結(jié)果多目標優(yōu)化模型對低剛度工件而言是比較單一的目標優(yōu)化方法、經(jīng)驗和方法。 3 多目標優(yōu)化模型夾具設(shè)計 一個可行的夾具布局必須滿足三限制。首先，定位和夾緊裝置不能將拉伸勢力應(yīng)用到工件；第二，庫侖摩擦約束必須施加在所有夾具-工件的接觸點。夾具元件-工件接觸點的位置必須在候選位置。為一個問題涉及夾具元件-工件接觸和加工負荷步驟，優(yōu)化問題可以在數(shù)學上仿照如下： 這里的△表示加工區(qū)域在加工當中j次步驟的最高彈性變形。 其中 是△的平均值； 是正常力在i次的接觸點； μ是靜態(tài)摩擦系數(shù)； fhi是切向力在i次的接觸點； pos(i)是i次的接觸點； 是可選區(qū)域的i次接觸點； 整體過程如圖1所示，一要設(shè)計一套可行的夾具布局和優(yōu)化的夾緊力。最大切削力在切削模型和切削力發(fā)送到有限元分析模型中被計算出來。優(yōu)化程序造成一些夾具布局和夾緊力，同時也是被發(fā)送到有限元模型中。在有限元分析座內(nèi)，加工變形下，切削力和夾緊力的計算方法采用有限元方法。根據(jù)某夾具布局和變形，然后發(fā)送給優(yōu)化程序，以搜索為一優(yōu)化夾具方案。 圖1 夾具布局和夾緊力優(yōu)化過程 4 夾具布局設(shè)計和夾緊力的優(yōu)化 4.1 遺傳算法 遺傳算法（ GA ）是基于生物再生產(chǎn)過程的強勁，隨機和啟發(fā)式的優(yōu)化方法?；舅悸繁澈蟮倪z傳算法是模擬“生存的優(yōu)勝劣汰“的現(xiàn)象。每一個人口中的候選個體指派一個健身的價值，通過一個功能的調(diào)整，以適應(yīng)特定的問題。遺傳算法，然后進行復(fù)制，交叉和變異過程消除不適宜的個人和人口的演進給下一代。人口足夠數(shù)目的演變基于這些經(jīng)營者引起全球健身人口的增加和優(yōu)勝個體代表全最好的方法。 遺傳算法程序在優(yōu)化夾具設(shè)計時需夾具布局和夾緊力作為設(shè)計變量，以生成字符串代表不同的布置。字符串相比染色體的自然演變，以及字符串，它和遺傳算法尋找最優(yōu)，是映射到最優(yōu)的夾具設(shè)計計劃。在這項研究里，遺傳算法和MATLAB的直接搜索工具箱是被運用的。 收斂性遺傳算法是被人口大小、交叉的概率和概率突變所控制的 。只有當在一個人口中功能最薄弱功能的最優(yōu)值沒有變化時，nchg達到一個預(yù)先定義的價值ncmax ，或有多少幾代氮，到達演化的指定數(shù)量上限nmax， 沒有遺傳算法停止。有五個主要因素，遺傳算法，編碼，健身功能，遺傳算子，控制參數(shù)和制約因素。 在這篇論文中，這些因素都被選出如表1所列。 表1 遺傳算法參數(shù)的選擇 由于遺傳算法可能產(chǎn)生夾具設(shè)計字符串，當受到加工負荷時不完全限制夾具。這些解決方案被認為是不可行的，且被罰的方法是用來驅(qū)動遺傳算法，以實現(xiàn)一個可行的解決辦法。1夾具設(shè)計的計劃被認為是不可行的或無約束，如果反應(yīng)在定位是否定的。在換句話說，它不符合方程（2）和（3）的限制。罰的方法基本上包含指定計劃的高目標函數(shù)值時不可行的。因此，驅(qū)動它在連續(xù)迭代算法中的可行區(qū)域。對于約束（4），當遺傳算子產(chǎn)生新個體或此個體已經(jīng)產(chǎn)生，檢查它們是否符合條件是必要的。真正的候選區(qū)域是那些不包括無效的區(qū)域。在為了簡化檢查，多邊形是用來代表候選區(qū)域和無效區(qū)域的。多邊形的頂點是用于檢查。“inpolygon ”在MATLAB的功能可被用來幫助檢查。 4.2 有限元分析 ANSYS軟件包是用于在這方面的研究有限元分析計算。有限元模型是一個考慮摩擦效應(yīng)的半彈性接觸模型，如果材料是假定線彈性。如圖2所示，每個位置或支持，是代表三個正交彈簧提供的制約。 圖2 考慮到摩擦的半彈性接觸模型 在x ， y和z 方向和每個夾具類似，但定位夾緊力在正常的方向。彈力在自然的方向即所謂自然彈力，其余兩個彈力即為所謂的切向彈力。接觸彈簧剛度可以根據(jù)向赫茲接觸理論計算如下： 隨著夾緊力和夾具布局的變化，接觸剛度也不同，一個合理的線性逼近的接觸剛度可以從適合上述方程的最小二乘法得到。連續(xù)插值，這是用來申請工件的有限元分析模型的邊界條件。在圖3中說明了夾具元件的位置，顯示為黑色界線。每個元素的位置被其它四或六最接近的鄰近節(jié)點所包圍。 圖3 連續(xù)插值 這系列節(jié)點，如黑色正方形所示，是（37，38，31和30 ），（9，10 ，11 ， 18，17號和16號）和（ 26，27 ，34 ， 41，40和33 ）。這一系列彈簧單元，與這些每一個節(jié)點相關(guān)聯(lián)。對任何一套節(jié)點，彈簧常數(shù)是： 這里， kij 是彈簧剛度在的j -次節(jié)點周圍i次夾具元件， Dij 是i次夾具元件和的J -次節(jié)點周圍之間的距離， ki是彈簧剛度在一次夾具元件位置, ηi 是周圍的i次夾具元素周圍的節(jié)點數(shù)量 為每個加工負荷的一步，適當?shù)倪吔鐥l件將適用于工件的有限元模型。在這個工作里，正常的彈簧約束在這三個方向（X ， Y ， Z ）的和在切方向切向彈簧約束，（X ， Y ）。夾緊力是適用于正常方向（Z）的夾緊點。整個刀具路徑是模擬為每個夾具設(shè)計計劃所產(chǎn)生的遺傳算法應(yīng)用的高峰期的X ，Y ，z切削力順序到元曲面，其中刀具通行證。在這工作中，從刀具路徑中歐盟和去除碎片已經(jīng)被考慮進去。在機床改變幾何數(shù)值過程中，材料被去除，工件的結(jié)構(gòu)剛度也改變。 因此，這是需要考慮碎片移除的影響。有限元分析模型，分析與重點的工具運動和碎片移除使用的元素死亡技術(shù)。在為了計算健身價值，對于給定夾具設(shè)計方案，位移存儲為每個負載的一步。那么，最大位移是選定為夾具設(shè)計計劃的健身價值。 遺傳算法的程序和ANSYS之間的互動實施如下。定位和夾具的位置以及夾緊力這些參數(shù)寫入到一個文本文件。那個輸入批處理文件ANSYS軟件可以讀取這些參數(shù)和計算加工表面的變形。 因此， 健身價值觀，在遺傳算法程序，也可以寫到當前夾具設(shè)計計劃的一個文本文件。 當有大量的節(jié)點在一個有限元模型時，計算健身價值是很昂貴的。因此，有必要加快計算遺傳算法程序。作為這一代的推移，染色體在人口中取得類似情況。在這項工作中，計算健身價值和染色體存放在一個SQL Server數(shù)據(jù)庫。遺傳算法的程序，如果目前的染色體的健身價值已計算之前，先檢查；如果不，夾具設(shè)計計劃發(fā)送到ANSYS，否則健身價值觀是直接從數(shù)據(jù)庫中取出。嚙合的工件有限元模型，在每一個計算時間保持不變。每計算模型間的差異是邊界條件，因此，網(wǎng)狀工件的有限元模型可以用來反復(fù)“恢復(fù)”ANSYS 命令。 5 案例研究 一個關(guān)于低剛度工件的銑削夾具設(shè)計優(yōu)化問題是被顯示在前面的論文中，并在以下各節(jié)加以表述。 5.1 工件的幾何形狀和性能 工件的幾何形狀和特點顯示在圖4中，空心工件的材料是鋁390與泊松比0.3和71Gpa的楊氏模量。外廓尺寸152.4mm×127mm*76.2mm.該工件頂端內(nèi)壁的三分之一是經(jīng)銑削及其刀具軌跡，如圖4 所示。夾具元件中應(yīng)用到的材料泊松比0.3和楊氏模量的220的合金鋼。 圖4 空心工件 5.2 模擬和加工的運作 舉例將工件進行周邊銑削，加工參數(shù)在表2中給出?；谶@些參數(shù)，切削力的最高值被作為工件內(nèi)壁受到的表面載荷而被計算和應(yīng)用，當工件處于330.94 n（切）、398.11 N （下徑向）和22.84 N （下軸） 的切削位置時。整個刀具路徑被26個工步所分開，切削力的方向被刀具位置所確定 表2加工參數(shù)和條件 。 5.3 夾具設(shè)計方案 夾具在加工過程中夾緊工件的規(guī)劃如圖5所示。 圖5 定位和夾緊裝置的可選區(qū)域 一般來說， 3-2-1定位原則是夾具設(shè)計中常用的。夾具底板限制三個自由度，在側(cè)邊控制兩個自由度。這里，在Y=0mm截面上使用了4個定點（L1，L2 ， L3和14 ），以定位工件并限制2自由度；并且在Y=127mm的相反面上，兩個壓板（C1,C2）夾緊工件。在正交面上，需要一個定位元件限制其余的一個自由度，這在優(yōu)化模型中是被忽略的。在表3中給出了定位加緊點的坐標范圍。 表3 設(shè)計變量的約束 由于沒有一個簡單的一體化程序確定夾緊力，夾緊力很大部分（6673.2N）在初始階段被假設(shè)為每一個夾板上作用的力。且從符合例5的最小二乘法，分別由4.43×107 N/m 和5.47×107 N/m得到了正常切向剛度。 5.4 遺傳控制參數(shù)和懲罰函數(shù) 在這個例子中，用到了下列參數(shù)值：Ps=30, Pc=0.85, Pm=0.01, Nmax=100和Ncmax=20.關(guān)于f1和σ的懲罰函數(shù)是 這里fv可以被F1或σ代表。當nchg達到6時，交叉和變異的概率將分別改變成0.6和0.1. 5.5 優(yōu)化結(jié)果 連續(xù)優(yōu)化的收斂過程如圖6所示。且收斂過程的相應(yīng)功能（1）和（2）如圖7、圖8所示。優(yōu)化設(shè)計方案在表4中給出。 圖6 夾具布局和夾緊力優(yōu)化程序的收斂性遺傳算法 圖7 第一個函數(shù)值的收斂 圖8第二個函數(shù)值的收斂性 表4 多目標優(yōu)化模型的結(jié)果 表5 各種夾具設(shè)計方案結(jié)果進行比較， 5.6 結(jié)果的比較 從單一目標優(yōu)化和經(jīng)驗設(shè)計中得到的夾具設(shè)計的設(shè)計變量和目標函數(shù)值，如表5所示。單一目標優(yōu)化的結(jié)果，在論文中引做比較。在例子中，與經(jīng)驗設(shè)計相比較，單一目標優(yōu)化方法有其優(yōu)勢。最高變形減少了57.5 ％，均勻變形增強了60.4 ％。最高夾緊力的值也減少了49.4 ％ 。從多目標優(yōu)化方法和單目標優(yōu)化方法的比較中可以得出什么呢？最大變形減少了50.2％ ，均勻變形量增加了52.9 ％，最高夾緊力的值減少了69.6 ％ 。加工表面沿刀具軌跡的變形分布如圖9所示。很明顯，在三種方法中，多目標優(yōu)化方法產(chǎn)生的變形分布最均勻。 與結(jié)果比較，我們確信運用最佳定位點分布和最優(yōu)夾緊力來減少工件的變形。圖10示出了一實例夾具的裝配。 圖9沿刀具軌跡的變形分布 圖10 夾具配置實例 6 結(jié)論 本文介紹了基于GA和有限元的夾具布局設(shè)計和夾緊力的優(yōu)化程序設(shè)計。優(yōu)化程序是多目標的：最大限度地減少加工表面的最高變形和最大限度地均勻變形。ANSYS軟件包已經(jīng)被用于 健身價值的有限元計算。對于夾具設(shè)計優(yōu)化的問題，GA和有限元分析的結(jié)合被證明是一種很有用的方法。 在這項研究中，摩擦的影響和碎片移動都被考慮到了。為了減少計算的時間，建立了一個染色體的健身數(shù)值的數(shù)據(jù)庫，且網(wǎng)狀工件的有限元模型是優(yōu)化過程中多次使用的。 傳統(tǒng)的夾具設(shè)計方法是單一目標優(yōu)化方法或經(jīng)驗。此研究結(jié)果表明，多目標優(yōu)化方法比起其他兩種方法更有效地減少變形和均勻變形。這對于在數(shù)控加工中控制加工變形是很有意義的。 參考文獻 1、 King LS，Hutter（ 1993年） 自動化裝配線上棱柱工件最佳裝夾定位生成的理論方法。De Meter EC (1995) 優(yōu)化機床夾具表現(xiàn)的Min - Max負荷模型。 2、 De Meter EC (1998) 快速支持布局優(yōu)化。Li B, Melkote SN (1999) 通過夾具布局優(yōu)化改善工件的定位精度。 3、 Li B, Melkote SN (2001) 夾具夾緊力的優(yōu)化和其對工件的定位精度的影響。 4、 Li B, Melkote SN (1999) 通過夾具布局優(yōu)化改善工件的定位精度。 5、 Li B, Melkote SN (2001) 夾具夾緊力的優(yōu)化和其對工件定位精度的影響。 6、 Li B, Melkote SN (2001) 最優(yōu)夾具設(shè)計計算工件動態(tài)的影響。 7、 Lee JD, Haynes LS (1987) 靈活裝夾系統(tǒng)的有限元分析。 8、 Menassa RJ, DeVries WR (1991) 運用優(yōu)化方法在夾具設(shè)計中選擇支位。 9、 Cai W, Hu SJ, Yuan JX (1996) 變形金屬板材的裝夾的原則、算法和模擬。 10、 Qin GH, Zhang WH, Zhou XL (2005) 夾具裝夾方案的建模和優(yōu)化設(shè)計。 11、Deng HY, Melkote SN (2006) 動態(tài)穩(wěn)定裝夾中夾緊力最小值的確定。 12、Wu NH, Chan KC (1996) 基于遺傳算法的夾具優(yōu)化配置方法。 13、Ishikawa Y, Aoyama T(1996) 借助遺傳算法對裝夾條件的優(yōu)化。 14、Vallapuzha S, De Meter EC, Choudhuri S, et al (2002) 一項關(guān)于空間坐標對基于遺傳算法的夾具優(yōu)化問題的作用的調(diào)查。 15、Vallapuzha S, De Meter EC, Choudhuri S, et al (2002) 夾具布局優(yōu)化方法成效的調(diào)查。 16、Kulankara K, Melkote SN (2000) 利用遺傳算法優(yōu)化加工夾具的布局。 17、Kulankara K, Satyanarayana S, Melkote SN (2002) 利用遺傳算法優(yōu)化夾緊布局和夾緊力。 18、Lai XM, Luo LJ, Lin ZQ (2004) 基于遺傳算法的柔性裝配夾具布局的建模與優(yōu)化。 19、Hamedi M (2005) 通過一種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法混合的系統(tǒng)設(shè)計智能夾具。 20、Kumar AS, Subramaniam V, Seow KC (2001) 采用遺傳算法固定裝置的概念設(shè)計。 21、Kaya N (2006) 利用遺傳算法優(yōu)化加工夾具的定位和夾緊點。 22、Zhou XL, Zhang WH, Qin GH (2005) 遺傳算法用于優(yōu)化夾具布局和夾緊力。 23、Kaya N, ?ztürk F (2003) 碎片位移和摩擦接觸的運用對工件夾具布局的校核。 62 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 產(chǎn)品名稱 箱體 零（部）件名稱 箱體 共 1 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 機加 鏜孔 HT200 毛坯種類 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 鏜床 T616 夾具編號 夾具名稱 切削液 鏜床專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工藝裝備（含：刀具、量具、專用工具） 主軸轉(zhuǎn)速 r/min 切削速度 m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給次數(shù) 工 步 工 時 機動 輔助 1 粗鏜孔φ40.5mm 硬質(zhì)合金YG8鏜刀、專用夾具、百分表，游標卡尺 550 60 0.28 2.5 1 0.19 2 精鏜孔φ42mm 硬質(zhì)合金YG8鏜刀、專用夾具、百分表，游標卡尺 370 42 0.28 1.5 1 0.42 3 1 4 1 設(shè)計（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) 更改文件名 簽字 日期 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 共 頁 產(chǎn)品名稱 箱體 零（部）件名稱 箱體 第 頁 材料牌號 毛坯種類 鑄件 毛坯外型尺寸 每毛坯可件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 備 注 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 0 鑄 鑄造 鍛造 1 車 粗精車φ120 機加 C516-A立式車床 外圓車刀，專用夾具，游標卡尺 2 銑 粗精銑1面，φ60平面 機加 X61w 銑夾具、w18Cr4r高速鑲齒套式銑刀，百分表 3 銑 粗精銑3面 機加 X61w 銑夾具、w18Cr4r高速鑲齒套式銑刀，百分表 4 銑 粗精銑4面 機加 X61w 銑夾具、w18Cr4r高速鑲齒套式銑刀，百分表 5 鏜 粗精鏜φ82孔端面，φ52孔，粗精鏜φ46退刀槽，孔, φ30孔, 并倒角 機加 T616 硬質(zhì)合金YG8鏜刀、專用夾具、百分表，游標卡尺 6 鏜 粗精鏜孔，，φ60退刀槽，孔，并倒角 機加 T616 硬質(zhì)合金YG8鏜刀、專用夾具、百分表，游標卡尺 7 鉆 鉆3—M5底孔 機加 Z535 專用夾具，麻花鉆、鉸刀，百分表，游標卡尺 8 鉆 鉆、鉸3—φ5.5孔 機加 Z535 專用夾具，麻花鉆、、鉸刀，百分表，游標卡尺 9 鉆 鉆、鉸4—φ14孔，鉆4—M6底孔 機加 Z535 專用夾具，麻花鉆、鉸刀，百分表，游標卡尺 10 鉆 鉆、鉸2—φ9孔， 2—φ10，深60盲孔，并倒角 機加 Z535 專用夾具，麻花鉆、、鉸刀，百分表，游標卡尺 設(shè)計（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件名 簽字 日期 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 共 頁 產(chǎn)品名稱 箱體 零（部）件名稱 箱體 第 頁 材料牌號 毛坯種類 鑄件 毛坯外型尺寸 每毛坯可件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 備 注 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 11 攻 攻3—M5，4—M6螺紋 機加 絲錐 12 終檢，入庫 設(shè)計（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件名 簽字 日期 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 設(shè)計（論文）名稱 箱體零件工藝規(guī)程及加工φ42孔夾具設(shè)計 設(shè)計（論文）類型 B 指導教師 學生 姓名 學號 系、專業(yè)、班級 一、選題依據(jù)：（簡述研究現(xiàn)狀或生產(chǎn)需求情況，說明該設(shè)計（論文）目的意義。） 箱體是對零部件起到容納，支撐的作用，使他們保持一定的相對位子，以得到正常的運動關(guān)系和足夠的精度，他同時還為其內(nèi)部的零件起到了較好的潤滑條件，同時，他還有安全保護和密封的作用有一定的隔震的作用，起到保護內(nèi)部零件不受到外部侵害的功用。所以在日常的生活工作中運用得非常廣泛，也起到非常重要的的作用。 箱體零件的工藝規(guī)程設(shè)計及其加工￠42孔的夾具的設(shè)計是在學完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行課程設(shè)計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。它一方面要求我們通過設(shè)計能獲得綜合運用過去所學過的全部課程進行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本能力。另一方面能讓我們熟練運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。 本次畢業(yè)設(shè)計是教學環(huán)節(jié)中一個必不可少的實踐性很強的重要環(huán)節(jié)。目的在于培養(yǎng)學生初步樹立正確的對機械設(shè)計能力。按零部件圖及條件和要求，完成零部件的加工工藝規(guī)程設(shè)計，使制造方向的學生能融會貫通掌握所學習的專業(yè)知識，提高學生的動手能力，達到活學活用。 二、設(shè)計（論文研究）思路及工作方法 首先分析減速箱體零件的功能、尺寸、精度、要求；復(fù)習大學四年所學習的專業(yè)及基礎(chǔ)知識；收集相關(guān)資料。第二：工藝設(shè)計并分析其可行性與技術(shù)要求繪制零件圖和毛坯圖。第三：工序設(shè)計確定工序的加工余量、工序尺寸及偏差、機床設(shè)備、切削用量與工時定額等； 第四階段：夾具設(shè)計包括定位、夾緊和對刀元件、安裝它們的夾具體及機床的連接元件等并繪制夾具體裝配圖及其零件圖；第五階段：說明書的編制。第六：檢查。 三、設(shè)計（論文研究）任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時間安排。 第一階段 ： 主要進行畢業(yè)設(shè)計準備工作，熟悉題目，收集資料，明確設(shè)計目的和任務(wù)，確定總體改造方案。 3.5 - 3.18 第二階段 ： 做開題報告，進行的工藝設(shè)計； 3.19 - 4.1 第三階段 ： 工序設(shè)計； 4.2 - 4.15 第四階段 ： 夾具設(shè)計； 4.16 - 5.13 第五階段 ： 說明書的編制； 5.14 - 5.27 第六階段 ： 檢查； 5.28 - 6.5 指導教師意見 指導教師簽字： 年 月 日 教研室畢業(yè)設(shè)計（論文）工作組審核意見 難度 分量 綜合訓練程度 教研室主任： 年 月 日 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）說 明 書 題 目 ： 箱體零件工藝規(guī)程及加工φ42孔夾具設(shè)計 33 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 設(shè)計（論文）題目： 箱體零件工藝規(guī)程及加工Φ42 孔夾具設(shè)計 1．畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 1. 零件圖一張, 毛坯圖一張 2. 夾具裝配圖一份, 夾具零件圖一套 3. 機械加工工藝卡一套, 主要工序工序卡一份 4. 設(shè)計說明書一份。 2．原始數(shù)據(jù) 零件圖一張, 生產(chǎn)綱領(lǐng)10000件 3．指定查閱的主要參考文獻及說明 1. 《機械制造工藝手冊》 2.《機械零件設(shè)計手冊》 3.《夾具設(shè)計手冊》 4. 進度安排 設(shè)計（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 零件功能, 結(jié)構(gòu), 尺寸, 精度, 要求分析 及相關(guān)資料收集 2 機械加工工藝設(shè)計 3 工序設(shè)計 夾具設(shè)計 說明書編制 4 檢查及提交論文 5 答辯及準備 摘 要 箱體是對零部件起到容納，支撐的作用，使他們保持一定的相對位子，以得到正常的運動關(guān)系和足夠的精度，他同時還為其內(nèi)部的零件起到了較好的潤滑條件，同時，他還有安全保護和密封的作用有一定的隔震的作用，起到保護內(nèi)部零件不受到外部侵害的功用。所以在日常的生活工作中運用得非常廣泛，也起到非常重要的的作用。本次設(shè)計能讓我們熟練運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。另一方面畢業(yè)設(shè)計是教學環(huán)節(jié)中一個必不可少的實踐性很強的重要環(huán)節(jié)。目的在于培養(yǎng)學生初步樹立正確的對機械設(shè)計能力。按零部件圖及條件和要求，完成零部件的加工工藝規(guī)程設(shè)計，使制造方向的學生能融會貫通掌握所學習的專業(yè)知識，提高學生的動手能力，達到活學活用。 關(guān)鍵詞：毛坯余量、工藝、工序、切削用量、夾具、定位、誤差。 ABSTRACT Box the body rise to accept to zero partses, prop up of function, make them keep certain opposite seat to get the normal sport relation and enough accuracy, he returned to rise a better lubrication condition for the spare parts of its inner part in the meantime, in the meantime, he still has a safe protection and seal completely of the function have a function of separate the earthquake certainly, rise to protect the effect that the internal spare parts is free from to the exterior to violate.So make use of very extensively in the daily living work, also have count for much of of function.This design can let us make use of the machine manufacturing craft to learn the basic theories in the course masterly and Be producing the fulfillment knowledge that the practice high school arrive, resolve a spare parts with accuracy in the middle of process of fixed position, clip tightly and the craft route arrangement, the craft size assurance etc. problem, promise the spare parts processes quality.Graduating a design on the other hand is a fulfillment of essential to have the very strong important link is in the teaching link.The purpose lies in training student's first step to set up right of design an ability to the machine.Complete zero partses to process the craft rules distance design according to zero parts diagram and condition and the request, make the studentof the manufacturing direction be able to integrate to control the professional knowledge study, raise a student to begin anability,attain to live to learn to liveto use Keywords:The semi-finished product remaining quantity,craft,work preface,slice to pare dosage,tongs,fixed position,error margin. 目 錄 摘要………………………………………………………………………………… I ABSTRACT…………………………………………………………………… …… II 前言………………………………………………………………………………… 1 第一章 工藝設(shè)計……………………………………………………………………1 1.1零件分析…………………………………………………………………………1 1.2 毛坯的選擇與設(shè)計及加工余量的確定………………………………………… 2 1.3 工藝規(guī)程的設(shè)計……………………………………………………………… 2 第二章 工序設(shè)計…………………………………………………………………6 2.1工序尺寸與毛坯尺寸的確定……………………………………………………6 2.2切削用量與時間定額……………………………………………………………8 第三章 夾具設(shè)計…………………………………………………………………20 3.1問題的提出…………………………………………………………………………… 20 3.2夾具的設(shè)計……………………………………………………………………20 3.3加緊方案及加緊元件選擇……………………………………………………19 3.4刀具導向裝置選擇……………………………………………………………21 3.5加緊力計算……………………………………………………………………………22 3.6氣缸選擇………………………………………………………………………25 3.7夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………………28 3.8定誤差分析與計算……………………………………………………………29 第四章 結(jié)論…………………………………………………………………………30 參考文獻……………………………………………………………………………31 致謝…………………………………………………………………………………32 附錄1………………………………………………………………………………33 附錄2……………………………………………………………………………………………35 前 言 機械制造工藝學畢業(yè)設(shè)計是我們學完了大學的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課之后進行的.這是我們對所學各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。 箱體零件的工藝設(shè)計及其加工孔的夾具的畢業(yè)設(shè)計是在學完了機械制造工藝學，進行課程設(shè)計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。它一方面要求學生通過設(shè)計能獲得綜合運用過去所學過的全部課程進行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本能力。另一方面能讓我們熟練運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。最后我們通過設(shè)計夾具的訓練，應(yīng)當獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效，省力，經(jīng)濟合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。同時能掌握與設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱，出處，能夠熟練運用。 畢業(yè)設(shè)計 第一章 工藝設(shè)計 1.1 零件的分析 1.1.1 零件的作用 箱體是對零部件起到容納，支撐的作用，使他們保持一定的相對位置，以得到正常的運動關(guān)系和足夠的精度，他同時還為其內(nèi)部的零件起到了較好的潤滑條件，同時，他還有安全保護和密封的作用有一定的隔震的作用，起到保護內(nèi)部零件不受到外部侵害的功用。所以在日常的生活工作中運用得非常廣泛，也起到非常重要的的作用。 1.1.2 零件的工藝分析 該箱體結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、有多組加工表面，技術(shù)要求高、機械加工的勞動量大。因此箱體結(jié)構(gòu)工藝性對保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本有重要意義。各加工表面相互間有一定的位置和精度要求，現(xiàn)分析如下： 以φ120為中心的一組階梯加工孔系，該孔系的要求孔具有較高的同軸度要求φ0.025，且孔對外端面也具有較高的垂直度要求0.02，且其各孔的表面粗糙度要求也在1.6到3.2之間，并且該組階梯孔系的直徑相差較大，故其工藝性不太好。 另一組是以φ88為中心的階梯加工孔系，其兩端相對平面位置精度也較高，其垂直度要求均為0.04，其內(nèi)加工表面的精度也從1.6到3.2之間不等，該組孔系的加工直徑相差也較大，所以其加工工藝也不是太好。 尺寸 96兩端的加工表面，其表面的粗糙度也較高，均為3.2。 在96兩端面上的各加工孔，由于其加工孔為盲孔，且加工表面粗糙度也為6.3，但加工孔直徑較小，因此該小孔的加工工藝性也不太好。 另由于4—M6的螺紋孔相對于φ35孔的軸線具有一定的同軸度要求 φ0.2。 φ120外圓面上的有三個φ5.5的耳環(huán)孔，其相對的其軸線的位置精 度較高0.02。 1.2毛坯的選擇與設(shè)計及加工余量的確定 1.2.1確定毛坯制造形式 該箱體零件材料為HT200?？紤]到該箱體各加工表面的復(fù)雜程度，以及各平面各支撐孔所要求的表面粗糙度精度及位置的要求和箱體作用，它所承載的載荷力不大，故采用鑄造形式。由于零件在加工中的產(chǎn)量已達到10000件，屬于大批量生產(chǎn)生產(chǎn)水平，而且零件的輪廓尺寸，復(fù)雜程度都不是太大，故采用低壓鑄造形式，這對提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量也是有利的。同時，考慮到除兩組階梯孔以外的小孔徑較小，故在鑄造過程中不鑄造出來。 1.2.2 基準的選擇 粗基準的選擇。 對于箱體零件來說，由于孔與面通常由于有較大的位置精度，且在大批量生產(chǎn)時，箱體的毛坯精度較高，通常用以重要孔或主要裝配面作為定位基面的夾具安裝來加工其它平面，同時，按照基準選擇原則，常以不加工面或具有較大的面作為粗基準加工面，再以已加工面作為精基準加工其余面。對于該箱體來說，先加工 φ120面作，再以此作為基準加工φ60面和144的端面。 精基準的選擇。 應(yīng)遵循“基準重合及統(tǒng)一”原則，選擇面積較大的平面或孔及其組合做為精基準。或是選擇以孔和面組合作為精基準，加工其余面。對于次箱體零件而言，選擇面作和孔為精基準，故選擇φ60面和144面做為精基準。 1.3工藝規(guī)程的設(shè)計 1.3.1 制定工藝路線 根據(jù)該箱體零件為大批量生廠，所以采用通用機床，配以專用的夾具、刀具，并考慮工序集中，以提高生產(chǎn)率，減少機床數(shù)量，降低生產(chǎn)成本。經(jīng)零件工藝分析，零件毛坯用低壓鑄造形式，并經(jīng)人工時效處理消除鑄件內(nèi)應(yīng)力，改善工件的可切削性。 由于零件有多個加工面，現(xiàn)以如下示意簡圖加以說明其加工工藝路線。 圖1-1加工工藝說明簡圖 工藝路線方案一 1. 粗精銑1面，φ60平面，以5面為基準； 2. 粗精銑5面，以1面為基準； 3. 粗精銑3平面，以5面為基準； 4. 粗精銑4面，以3面為基準； 5. 粗精鏜φ82孔端面，φ52孔，粗精鏜φ46孔，φ35孔，并倒2x45 角，以1、4、2面為基準； 6. 粗精鏜孔，φ30，并倒2x45，以5面、φ52孔、3面為基準； 7. 粗精鏜孔，，φ60孔，孔，并倒1x45角， 以、 φ60端面，3面為基準； 8. 鉆3—M5底孔，以6面、φ52孔、3面為基準； 9. 鉆、鉸3—φ5.5孔，以φ60平面、孔、3面為基準； 10. 鉆、鉸4—φ14孔，鉆4—M6底孔，以4面、孔、2面為基準； 11. 鉆、鉸2—φ9孔， 2—φ10深60盲孔，并倒角，以3面、、2面為基準； 12. 攻3—M5，4—M6螺紋 13．終檢，入庫。 工藝路線方案二 1．粗精車5端面，以φ60端面、2面、孔為基準； 2．粗精銑1面，φ60平面，以5面為基準； 3．粗精銑3面，以5面為基準; 4. 粗精銑4面,以3面為基準; 5. 粗精鏜φ82孔端面，φ52孔，粗精鏜φ46孔，孔, φ30孔, 并倒2x45、1x45角,以1、2、3面為基準; 6. 粗精鏜孔，，φ60退刀槽，孔，并倒1x45角， 以、 φ60端面，3面為基準； 7. 鉆3—M5底孔，，以6面、φ52孔、3面為基準； 8. 鉆、鉸3—φ5.5孔，以φ60平面、孔、3面為基準； 9. 鉆、鉸4—φ14孔，鉆4—M6底孔，以4面、孔、2面為基準； 10. 鉆、鉸2—φ9孔， 2—φ10，深60盲孔，并倒角， 以3面、、2面為基準； 11. 攻3—M5，4—M6螺紋， 12.終檢，入庫。 1.3.2 工藝方案的比較與分析 上述兩個方案的特點再于:方案一的加工工序中,順序比較混亂,工序加工中各道工序相對不是太集中,這樣就增加了加工時間,降低了加工效率,不利于加工,同時由于多次移動,增加了誤差,所以我們再加工時主要要考慮工序相對集中,能同時在一個機床上加工完成的工序,盡可能的在一個機床上加工完成,這樣有利于減少加工的時間,同時還減少了不必要的由于來回移動工件,而產(chǎn)生的誤差,方案二就考慮到了這點,盡可能的做到把工序集中起來,將方案一中的工序5,6合并為一道工序,同時在一個機床上進行一次加工完成,提高了加工效率,減少了加工誤差,提高了加工精度.故最終采用方案二.具體工藝工程如下: 1．粗精車5端面，以φ60端面、2面、孔為基準； 2．粗精銑1面，φ60平面，以5面為基準； 3．粗精銑3面，以5面為基準; 4. 粗精銑4面,以3面為基準; 5. 粗精鏜φ82孔端面，φ52孔，粗精鏜φ46孔，孔, φ30孔, 并倒2x45、1x45角,以1、2、3面為基準; 6. 粗精鏜孔，，φ60退刀槽，孔，并倒1x45角， 以、 φ60端面，3面為基準； 7. 鉆3—M5底孔，，以6面、φ52孔、3面為基準； 8. 鉆、鉸3—φ5.5孔，以φ60平面、孔、3面為基準； 9. 鉆、鉸4—φ14孔，鉆4—M6底孔，以4面、孔、2面為基準； 10. 鉆、鉸2—φ9孔， 2—φ10，深60盲孔，并倒角， 以3面、、2面為基準； 11. 攻3—M5，4—M6螺紋， 12.終檢，入庫。 以上工藝過程詳見機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡. 第二章 工序設(shè)計 2.1工序尺寸與毛坯尺寸的確定 該箱體零件材料為HT200，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用低壓鑄造形式。 根據(jù)《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》表6--90，鑄造精度CT9； 表6-79鑄造斜度外表面＞1，內(nèi)表面＞2；未注明圓角半徑R3； 根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表3-1，鑄件加工余量等級取F級； 根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表3-3及表3-6查得鑄件機械加工余量鑄件尺寸公差查。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 粗精車φ120外圓?？紤]到其加工面大小，根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-84，由于零件為單面加工，故加工余量為2.5mm。根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-86，故鑄件長度方向的工序尺寸為93.50.8，根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-90，精度等級按CT9；根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表6.3，其加工等級精度粗車取IT10，精車取IT9，表面粗糙度粗車為6.3，精車為3.2，粗精兩次車削加工的切削深度分別為1.5mm和1mm。故車削工序加工余量最大為2.2mm，最小為0.7mm。 粗精銑φ60端面。考慮到其加工面大小，根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-84，由于零件為單面加工，故加工余量為2.5mm。根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-86，故鑄件長度方向的工序尺寸為1220.8；根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-90，精度等級按CT9；根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表6.3，其加工等級精度粗銑取IT10，精銑取IT9，表面粗糙度粗銑為6.3，精銑為3.2，粗精兩次銑削加工的切削深度分別為1.5mm和1mm。故車削工序加工余量最大為2.5mm，最小為1.35mm。 粗精銑96兩端面。考慮到其加工面大小，根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-86，故鑄件長度方向的工序尺寸為1000.8；根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-90，精度等級按CT9；根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-84，由于零件為雙面加工，故加工余量為4mm。根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表6.3，其加工等級精度粗銑取IT10，精銑取IT9，表面粗糙度粗銑為6.3，精銑為3.2，粗精兩次銑削加工的切削深度分別為3mm和1mm。故車削工序加工余量最大為3.8mm，最小為2.2mm。 粗精鏜φ52孔。考慮到其加工面大小，根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-84，由于零件為雙面加工，故加工余量為4mm。根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-86，故鑄件孔的工序尺寸為φ48；根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-90，精度等級按CT9；根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表6.3，其加工等級精度粗鏜選取IT10，精鏜取IT9，表面粗糙度粗鏜為3.2，精鏜為1.6，粗精兩次鏜削加工的切削深度分別為2.5mm和1.5mm。故切削工序加工余量最大為3.374mm，最小為1.7mm。 粗精鏜φ88孔?？紤]到其加工面大小，根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-84，由于零件為雙面加工，故加工余量為4mm。根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-86，故鑄件孔的工序尺寸為φ84；根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-90，精度等級按CT9；根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表6.3，其加工等級精度粗鏜選取IT10，精鏜取IT9，表面粗糙度粗鏜為3.2，精鏜為1.6，粗精兩次鏜削加工的切削深度分別為2.5mm和1.5mm。故切削工序加工余量最大為3.414mm，最小為1.7mm。 粗精鏜φ62孔。考慮到其加工面大小，根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-84，由于零件為雙面加工，故加工余量為4mm，根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-86，故鑄件孔的工序尺寸為φ58；根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-90，精度等級按CT9。根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表6.3，其加工等級精度粗鏜選取IT10，精鏜取IT9，表面粗糙度粗鏜為3.2，精鏜為1.6，粗精兩次鏜削加工的切削深度分別為2.5mm和1.5mm。故切削工序加工余量最大為3.414mm，最小為1.7mm。 粗精鏜φ42孔。考慮到其加工面大小，根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-84，由于零件為雙面加工，故加工余量為4mm，根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-86，故鑄件孔的工序尺寸為φ38；根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-90，精度等級按CT9。根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表6.3，其加工等級精度粗鏜選取IT10，精鏜取IT9，表面粗糙度粗鏜為3.2，精鏜為1.6，粗精兩次鏜削加工的切削深度分別為2.5mm和1.5mm。故切削工序加工余量最大為1.8mm，最小為1.274mm。 粗精鏜φ35孔?？紤]到其加工面大小，根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-84，由于零件為雙面加工，故加工余量為4mm，根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-86，故鑄件孔的工序尺寸為φ31；根據(jù)《機械加工余量與公差手冊》表6-90，精度等級按CT9。根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表6.3，其加工等級精度粗鏜選取IT10，粗鏜取IT9，表面粗糙度粗銑為3.2，精鏜為1.6，粗精兩次鏜削加工的切削深度分別為2.5mm和1.5mm。故切削工序加工余量最大為1.8mm，最小為1.274mm。 鉆φ14孔?？紤]到其加工面大小，由于該孔較小，鑄造時不鑄出，故加工余量為14mm，根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表6.3，其加工等級取IT9，鉆取時表面粗糙度12.5，鉸孔時表面粗糙度6.3。 鉆M6 底孔?？紤]到其加工面大小，由于該孔較小，鑄造時不鑄出，故加工余量為6mm，根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表6.3，其加工等級取IT9，鉆取時表面粗糙度12.5，鉸孔時表面粗糙度6.3。 鉆φ9孔?？紤]到其加工面大小，由于該孔較小，鑄造時不鑄出，故加工余量為9mm，根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表6.3，其加工等級取IT9，鉆取時表面粗糙度12.5，鉸孔時表面粗糙度6.3。 鉆φ10孔?？紤]到其加工面大小，由于該孔較小，鑄造時不鑄出，故加工余量為10mm， 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表6.3，其加工等級取IT9，鉆取時表面粗糙度12.5，鉸孔時表面粗糙度6.3。 鉆φ5.5孔?？紤]到其加工面大小，由于該孔較小，鑄造時不鑄出，故加工余量為5.5mm，根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表6.3，其加工等級取IT9，鉆取時表面粗糙度12.5，鉸孔時表面粗糙度6.3。 2.2 確定切削用量及時間定額 2.2.1 工序： 車φ120外圓. 加工條件： 工件材料： HT200，低壓鑄造 加工要求： 粗、精車φ120外圓 表面粗糙度：1.6 加工余量： 2.5mm (1)粗車 機床選擇：根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表4-2選擇C516-A立式車床 刀具選擇: 根據(jù)《機械加工工藝設(shè)計手冊》表4.4-1和表4.4-3刀片材料為YG8.刀桿尺寸1625mm，偏頭外圓車刀。 切削深度的確定：單邊余量Z=2.4mm,可一次切除，故=2.5 。 進給量的確定： 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.4,由于工件直徑為φ120，小于 400切削深度為2.4mm，小于3mm，故0.8～1.2，故 這里?。? 1.2(mm/r) （2-1） 切削速度的確定：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27: （2-2） 由于零件為鑄鐵，加工方式為車外圓，刀具材料YG8，進給量f ＜，可得： =208，=0.20, =0.40,m=0.20. 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.28，由于零件為鑄鐵，車刀型式外圓車刀工作時不需加切削液壽命指數(shù)為修m=0.20，故由此可得修正系數(shù)為： 即：=1.44，＝0.8，1.04，0.81， ＝0.97。 所以： =67.4(m/min) （2-3） 確定機床主軸轉(zhuǎn)速： ==172（r/min） （2-4） 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》附表4-2-1，機床C516-A立式車床說明書，選取n=160r/min. 所以實際切削速度： ===62.7(m/min) （2-5） 切削工時的確定：根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表6.2-1 （2-6） 式中：=4,=4,=0，所以： ＝0.042(min) （2-7） (2)精車 切削深度：單邊余量0.1mm，可一次切除。 進給量：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.6,由于零件材料為鑄鐵，加工表面粗糙度為1.6，故0.15～0.20，這里?。? mm/r （2-8） 切削速度的確定：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27: （2-9） 由于零件為鑄鐵，加工方式為車外圓，刀具材料YG8，進給量f ＜，可得： =208，=0.40, =0.20,m=0.20. 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.28，由于零件為灰鑄鐵，車刀型式外圓車刀工作時不需加切削液壽命指數(shù)為修m=0.20，故由此可得修正系數(shù)為： 即：=1.36， ＝0.8 ，1.02， 0.8，0.93 =45.23(m/min) （2-10） 確定機床工作臺轉(zhuǎn)速： ==115（r/min） （2-11） 由〈〈機械制造工藝設(shè)計手冊〉〉附表4-2-1，機床C516-A立式車床說明書，選取n=125r/min. 所以實際切削速度： ===49.1(m/min) （2-12） 切削工時的確定：根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表6.2-1 （2-13） 式中：=4,=4,=0，所以： =0.32(min) （2-14） 所以車削此外圓總工時為 =0.362(min) （2-15） 2.2.2 工序 銑端面 1. 加工條件： 工件材料： HT200,低壓鑄造 加工要求： 粗、精銑端面 表面粗糙度： 3.2 加工余量： 單邊加工余量2mm 2.計算切削用量： （1）粗銑端面 機床選擇： X61w 刀具的選擇： 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表4.4-2和表4.4-4選w18Cr4r高速鑲齒套式銑刀 直徑D= 80，L=36，齒數(shù)Z=10， β=10， γ=15 α=12 刀具壽命： T=100800s 確定切削用量： =1.5mm，一次走刀完成 確定進給量： 根據(jù)《機械制造工藝手冊》表3-28，由于刀具材料為 高速鋼，類型為端銑刀，零件材料為HT200 故 f=0.1～0.35mm/z，取f=0.25r/mm 刀具耐用度： 根據(jù) 《機械加工工藝手冊》表2.4-72，取T= 10.8x10s 確定切削速度 ：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.27: ν = （2-16） 由于刀具為端銑刀，材料為高速鋼，加工零件材料為HT200，故各參數(shù) 為：取=0.8， =1.5 =115 =0.25 故 V = =0.29m/s=17.4m/min （2-17） 故 n=1000v/πd =1000x17.4/3.14x80 = 69.2 r/min 根據(jù)《機械制造工藝手冊》附表4-17-1χ61w說明書 取n=71r/min 確定工作臺進給量： = ·Z ·n = 0.25x10x71=177.5mm/min （2-18） 根據(jù)《機械制造工藝手冊》附表4-17-2χ61w說明書， 取 確定工時：《機械制造工藝手冊》表7-7， =++/ （2-19） 其中 =- +（1～3） =3～5，取 =4 C = （0.03～0.05）D = 0.04 x 80 =3.2 （2-20） 故 代入數(shù)值： =0.5 x 80 - = 26 （2-21） （2-22） （2）精銑端面： 確定切削用量：a= 0.5 一次銑削完成 確定進給量：根據(jù)《機械制造工藝手冊》表3-28，由于刀具材料為 高速鋼，類型為端銑刀，零件材料為HT200 故 f=0.1～0.35mm/z，取f=0.25r/mm 刀具耐用度： 根據(jù) 《機械加工工藝手冊》表2.4-72，取T= 10.8x10s 確定銑削速度：《切削用量簡明手冊》 ν = （2-23） 由于刀具為端銑刀，材料為高速鋼，加工零件材料為HT200，故各參數(shù) 為：取=0.8， =0.5 =115 =0.25 故 V = = 0.26 m/s = 15.4 m/min （2-24） 故 （2-25） 根據(jù)《機械制造工藝手冊》附表4-17-1χ61w說明書 取n=71r/min 確定切削工時：根據(jù)《機械制造工藝手冊》表7-7 = （2-26） 其中： =- +（1～3） =3～5，取 =4 C = （0.03～0.05）D = 0.04 x 80 =3.2 故 =0.5 x 80 - = 26 （2-27） （2-28） 所以，銑削加工該端面所需的時間為： s （2-29） 2.2.3 工序：鉆、擴4-φ14、深10的盲孔 加工條件： 工件材料： HT200,低壓鑄造 加工要求： 鉆、擴φ14，深10的盲孔 表面粗糙度： 6.3 加工余量： 14 選用機床： 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表4-5，選用Z535 計算切削用量： 1.鉆φ13mm孔 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表3.1-75，選用 刀 具： W18Cr4v高速鋼麻花鉆。 直徑：d=13mm, , , 。 確定進給量f： 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.7，零件材料為HT200.硬度200HBS，刀具直徑為d=φ13mm時，故取f = 0.52～0.84，由于零件為箱體，屬于低剛度零件，根據(jù)表2.7注釋，故進給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則 f=（0.52～0.84）ｘ0.75 = 0.39～0.63mm/r （2-30） 根據(jù)《機械制造加工工藝手冊》附表4-5-2，Z535機床說明書， 取f = 0.43r/min 根據(jù)《切削手冊》表2.15，由于工件材料為灰鑄鐵，布氏硬度為200，查得切削速度為 V = 11 m/min 故 n==269.4 r/min （2-31） 根據(jù)《機械制造加工工藝手冊》附表4-5-1，Z535機床說明書 取n= 275 r/min 確定實際切削速度： V = =11.25 m/min （2-32） 確定切削工時：根據(jù)《機械制造工藝手冊》，表7-7， （2-33） 其中： , 故 =0.152 min （2-34） 以上為鉆一個孔時的機動時間，四個孔的加工時間為： （2-35） 2. 擴鉆φ13.8孔 刀 具： φ13.8專用擴孔鉆 確定進給量f：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.10 ，由于為盲孔， 且是進行擴鉆，故 查得f = 0.3～0.6 mm/r，查機床說明書， 取f = 0.57 mm/r。 根據(jù)《切削手冊》2.15，由于鉆頭材料為高速鋼，加工零件材料為灰鑄鐵， 鉆頭φ13.8，故取切削速度為 V = 11 m/min。 故， n== 207.6 r/min （2-36） 根據(jù)《機械制造加工工藝手冊》附表4-5-1，Z535機床說明書 取 195 m/min 故實際切削速度為 ： = 8.45 r/min （2-37） 確定切削工時：根據(jù)《機械制造工藝手冊》，表7-7， （2-38） 其中： , 故 =0.17 min （2-39） 以上為擴鉆一個孔時的機動時間，四個孔的加工時間為： min （2-40） 絞孔至φ14mm 1 加工條件： 1)直柄機用絞刀： ，L=170mm。 2) 其他條件同上 2 絞削用量： 由于絞削與擴孔的工時都很短，他們的的切削用量一致。所以 =0.30mm/r，n=195r/min， ， 倒2 ｘ45 角，采用锪90鉆，為縮短時間，取倒角時的主軸轉(zhuǎn)速與擴孔時的 相同，n=195 轉(zhuǎn)，手動進給。 總機動時間為： min 2.2.4 工序：粗,精鏜 φ42mm孔 加工條件： 工件材料： HT200,低壓鑄造 選用機床: T616臥式鏜床 加工要求： 粗,精鏜 φ42mm孔, 表面粗糙度： 1.6 刀具材料： 硬質(zhì)合金YG8,γ=10,κ=45,λ=0,b=0, 刀竿尺寸: 12x12 長150 計算切削用量： (1) 粗鏜孔至φ40.5,雙邊加工余量2.5mm 確定切削深度：a=1.25mm,一次加工完成. 確定進給量: 根據(jù)《機械制造加工工藝手冊》表3—13,刀桿直徑 12x12，加工零件材料為灰鑄鐵，工件加工直徑φ42，切削深度a=1.25mm故 取得f=0.2～0.4 根據(jù)《機械制造加工工藝手冊》附表4-7-2，T616鏜床說明書， 取f=0.28r/min 確定切削速度: 根據(jù)<<機械加工工藝手冊>>表3—19,由于加工零件材料為灰鑄鐵，硬度為200，a=1.25mm ，故v = 0.833～1.167m/s, 現(xiàn)取v = 1m/s = 60 m/min, 故n==471.81r/min （2-41） 根據(jù)<<機械加工工藝手冊>>表4—7-1,機床說明書，取 n=550 r/min, 確定切削時間:根據(jù)《機械制造工藝手冊》表7-1 （2-42） 其中： （2-43） 取 4 故切削時間: （2-44） (2) 精鏜孔至φ42 .雙邊加工余量:1.5mm. 確定切削深度：a=0.75mm,一次加工完成. 確定進給量: 根據(jù)《機械制造加工工藝手冊》表3—13,刀桿直徑 12x12，加工零件材料為灰鑄鐵，工件加工直徑φ42，切削深度a=0.75mm故 取得f=0.1～0.2； 根據(jù)《機械制造加工工藝手冊》附表4-7-2，T616鏜床說明書， 取f=0.2r/min。 確定切削速度: 根據(jù)<<機械加工工藝手冊>>表3—19,由于加工零件材料為灰鑄鐵，硬度為200，a=1.25mm ，故v = 0.833～1.167m/s, 現(xiàn)取v = 0.9m/s = 54m/min, 故 n=r/min （2-45） 根據(jù)<<機械加工工藝手冊>>表4—7-1,查機床說明書，取 n= 370 r/min, 確定切削時間: 根據(jù)《機械制造工藝手冊》表7-1 （2-46） 其中： 取 5 故切削時間: （2-47） 由以上可知: 加工φ42的孔的機械加工時間為: T= t + t =0.19 + 0.42 = 0.61min （2-48） 最后,將以上各加工工序的切削量,工時定額的計算結(jié)果,連同其他加工數(shù)據(jù),一并填入機械加工工藝過程卡中. 第三章 夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)效率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強度,需要設(shè)計專用夾具. 經(jīng)協(xié)商,設(shè)計加工φ42孔的專用鏜床夾具,本夾具將用于T616臥式鏜床. 刀 具: 材料:硬質(zhì)合金YG8,γ=10,κ=45,λ=0,b=0, 刀竿尺寸: 12x12 長150 .對工件進行鏜削加工. 3.1問題的提出 本夾具將主要用來鏜削φ42的孔,該孔的技術(shù)要求較高,它有 0.04的垂直度要求，且表面粗糙度為1.6，同時加工的批量已達到大批量.因此,在加工本道工序時,主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率,降低勞動強度. 3.2 定位基準的選擇 分析零件圖可知,設(shè)計夾具時,該孔的定位工序尺寸主要與φ35的孔和φ60的端面有關(guān)，因此再選擇定位基準時要考慮與工序基準重合，在加工該孔時，φ35的孔和φ60的端面已加工出來，故應(yīng)考慮以次作為基準。因此現(xiàn)以φ35的孔和φ60的端面定位，但此時工件未完全定位，現(xiàn)以面定位，這樣工件就完全定位了。 定位時35以削邊削定位,限制一個自由度, φ60的端面限制三個自由度,基面限制兩個自由度,這樣,工件六個自由度全被限制. 3.3夾緊方案及加緊元件的選擇 由于零件的加工年產(chǎn)量以達到10000件，以達到大批量生產(chǎn)要求，故在加工中為了降低勞動強度，提高加工效率，夾緊時要采用氣動或液壓夾緊方式，對于此零件，考慮到其尺寸不是太大，在加工中采用氣動的方式比較好?？紤]到此零件為殼體類，夾緊時要選擇壁較厚、不易變形的部位夾緊，現(xiàn)選擇在φ82的圓端面部位進行夾緊。此部位不僅相對較厚，且垂直于主要定位面，因此 ，選擇此端面夾緊較合適。 夾緊面為圓形，故選擇圓形槽面壓塊進行壓緊。 根據(jù)《機床夾具手冊》P285，其規(guī)格大小按GB2170-80選擇，其原形壓面大小 為φ60。 其簡圖如下： 圖3-1 圓形槽面壓塊簡圖 零件的夾緊方案簡圖如下所示： 圖3-2 夾緊簡圖 3.4刀具導向裝置的選擇 采用鏜模鏜孔，孔的位置尺寸精度除了采用剛性主軸加工外都是依靠鏜模導向來保證的，而不決定于機床成形運動的精度。鏜模導向裝置的布置，結(jié)構(gòu)和制造精度是保證鏜模精度的關(guān)鍵。 3.4.1導向支架的布置方式 單面后導向 導向支架布置在刀具的后方，刀具與主軸剛性連接。加工＞D的長孔時， 刀具導向部分直徑d應(yīng)小于所加工的孔徑D。這是因為，此時鏜桿能進入孔內(nèi)， 可以減少鏜桿的懸伸量和利于縮短鏜桿長度。 圖3-3 單面后導向 3.4.2鏜套的結(jié)構(gòu)形式 固定式鏜套 它是固定在鏜模的導向支架上，不能隨鏜桿一起轉(zhuǎn)動。刀具或鏜桿在鏜套內(nèi)既有相對轉(zhuǎn)動又有相對移動。它具有外形尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、中心位置準確的優(yōu)點。為了減少鏜套與鏜桿的磨損，一般帶有潤滑油孔，用油槍注油潤滑 3.5加緊力計算 計算夾緊力時候，通常將夾具、工件看成是一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件受切削力，夾緊力的工作情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬時狀態(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)作為實際夾緊力的值。 根據(jù)《機床夾具設(shè)計手冊》P30，可知， - 實際所需要的夾緊力 W- 理論夾緊力 K- 安全系數(shù) 加緊力計算： 刀具材料:硬質(zhì)合金, 根據(jù)<<機床夾具設(shè)計手冊>>表1—2-3,得知: 各方向的切削力分別為: 圓周切削力: （3-1） 徑向切削力: （3-2） 軸向切削力: （3-3） 其中： S — 每轉(zhuǎn)進給量 t — 切削深度 為修正系數(shù)，《機床夾具設(shè)計手冊》P32?？傻茫? （3-4） 根據(jù)<機床夾具設(shè)計手冊>>表1—2-4，由于刀具主偏角 =45°，前角=10°，刀傾角 =0°，刀尖圓弧半徑r = 0.5mm，故式中 ， 其中n 為： 圓周切削力: 0.4 徑向切削力: 1.0 軸向切削力: 0.8 根據(jù)〈<機床夾具設(shè)計手冊>>表1—2-6，由于刀具主偏角 =45°前角=10°，刀傾角 =0°，刀尖圓弧半徑r = 0.5mm， 故有：為： 圓周切削力: 1 徑向切削力: 1 軸向切削力: 1 為： 圓周切削力: 1 徑向切削力: 1 軸向切削力: 1 為： 圓周切削力: 1 徑向切削力: 1 軸向切削力: 1 故由以上，可知： 圓周切削力: （3-5） 徑向切削力: （3-6） 軸向切削力: （3-7） 計算鏜削力時，考慮安全系數(shù)，根據(jù)《機床夾具設(shè)計手冊》，P30，得 （3-8） 根據(jù)《機床夾具設(shè)計手冊》表1—2-1，由于刀具主偏角 =45°前角=10°，刀傾角 =0°，刀尖圓弧半徑r = 0.5mm，查得： 粗鏜時為1.2，精鏜時為1.0 粗鏜時為1.7，精鏜時為1.05 為連續(xù)切削系數(shù)，為：1.2 為機加系數(shù)，為： 1.0 粗加工與精加工相比，粗加工時的切削力更大，故這里只需算粗加工的安全系數(shù)即可。 粗加工安全系數(shù)為： （3-9） 根據(jù)《機床夾具設(shè)計手冊》表1—2-1可知由于安全系數(shù)k ﹤ 2.5，此時k 取2.5。 故根據(jù)《機床夾具設(shè)計手冊》，P43，可得： 圓周方向夾緊力為： （3-10） 徑向方向夾緊力為 （3-11） 軸向方向夾緊力為： （3-12） 故總加緊力為： （3-13） 3.6氣缸的選擇 根據(jù)<<機床夾具設(shè)計手冊>>表1—5-28,選得 氣缸類型:單向作用氣缸 其簡圖如下: 圖3.3氣缸簡圖 3.6.1 氣缸直徑的計算: 根據(jù)<<機床夾具設(shè)計手冊>>表1—5-28 D= （3-14） 其中： P： 輸出的軸向力 P： 氣缸工作壓力 根據(jù)<<機床夾具設(shè)計手冊>>，P157，得 ： 機械效率 D0.1m時， =0.8～0.9； D< 0.1m時， =0.65～0.8 取氣缸效率為0.8,推力效率為0.8, 根據(jù)<<機床夾具設(shè)計手冊>>，P156，得 R: 彈簧阻力,R = C (L+S),C = 1.76～3.43,取 C = 2.5 L: 為彈簧欲壓縮量,取L=25cm, S： 活塞行程,取S=30 故 R=2.5x(25+30)=110 （3-15） 通過加緊力預(yù)算出:由根據(jù)《機床夾具設(shè)計手冊》表1-5-32 （3-16） 根據(jù)<<機床夾具設(shè)計手冊>>1—5-29查得: P=1MPa p=5249.98N,故代入公式: （3-17） 根據(jù)<<機床夾具設(shè)計手冊>>表1—5-29,取氣缸直徑D=100mm.活塞桿d=25mm. 根據(jù)<<零件設(shè)計手冊>>,表25—1