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附錄1 外文翻譯
基于事例推理的夾具設(shè)計研究與應(yīng)用
摘要:根據(jù)基于事例的設(shè)計方法,提出采用工序件的特征信息和夾具的結(jié)構(gòu)特征信息來描述夾具的相似性,并建立了包括這2方面主要特征信息為基礎(chǔ)的事例索引碼,設(shè)計了事例庫的結(jié)構(gòu)形式,創(chuàng)建了層次化的事例組織方式;同時,提出了基于知識引導(dǎo)的夾具事例檢索算法,以及事例的修改和采用同族事例碼進(jìn)行相似事例的存貯,形成了基于事例推理的夾具設(shè)計.所開發(fā)的原型系統(tǒng)在型號工程夾具設(shè)計等項(xiàng)目的設(shè)計過程中得到了應(yīng)用,并取得了令人滿意的使用效果.
關(guān)鍵詞: 基于事例的推理 夾具設(shè)計 CAD
夾具是以確定工件安全定位準(zhǔn)確為目的的裝置，并在加工過程中保持工件與刀具或機(jī)床的位置一致不變。因?yàn)閵A具的結(jié)構(gòu)依賴于產(chǎn)品的特點(diǎn)和在企業(yè)規(guī)劃中加工工序的地位,所以它的設(shè)計是制造過程中的瓶頸,制約著效率的提高. 夾具設(shè)計是一個復(fù)雜的過程,需要有從大量的設(shè)計論文中了解質(zhì)量知識的經(jīng)驗(yàn)，這些設(shè)計論文包括工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、涉及加工工藝，和加工環(huán)境。當(dāng)用這些擅長繪制詳細(xì)設(shè)計圖的傳統(tǒng)的CAD工具（如Unigraphics、CATIA、Pro/E)時,這仍然是一項(xiàng)非常耗時的工作，但是利用以往的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)和資源也不能提供一些益處,而這正是提高效率的關(guān)鍵因素. 基于事例推理 (CBR) 的方法適應(yīng)以往個案解決的辦法,建立一個新問題的方法,主要有以下四步驟:檢索、利用、修改,并保留.這是一個比用專業(yè)系統(tǒng)模仿人類思維有用的使用方法，因?yàn)樘岢鲆粋€類似的情況,和采用一些修改,似乎不言自明,而且比人類更直觀.所以支持不同事例的設(shè)計工具已經(jīng)在諸多領(lǐng)域中發(fā)展起來，如在注射成型及設(shè)計、建筑設(shè)計、模具設(shè)計投死, 規(guī)劃過程中,還有夾具設(shè)計. 孫用六個數(shù)字組成代碼參數(shù),包括工件的形狀、機(jī)械部分、軸襯,第一定位裝置,第二定位裝置和夾緊裝置. 但這個系統(tǒng)不能用于除鉆床夾具外的其他夾具類型,不能解決儲存需要保留的同一參數(shù)代碼的問題,這在CBR中是非常重要的.
1事例參數(shù)和事例圖書館的建立
1.1事例參數(shù)
事例參數(shù)應(yīng)該由工件的所有的特征組成，來區(qū)別不同的夾具. 使用他們能夠使操作方便. 因?yàn)榱慵男螤钍嵌喾N多樣的, 在生產(chǎn)企業(yè)中制造的技術(shù)要求也不斷發(fā)展,許多特征作被用做事例參數(shù)將會使搜索速度降低,其主要特征是不重要的,因?yàn)榉峙浣o每個特征的比重必須減少. 另一方面,事例參數(shù)包含所有的特征是困難的。
因此,考慮到實(shí)際和快速設(shè)計的需求,事例參數(shù)要包含工件的主要特征和夾具的結(jié)構(gòu)。事例參數(shù)代碼由16位數(shù)組成：13位數(shù)是事例特征 3位數(shù)是事例識別數(shù)字。
前13位數(shù)代表13個特征。 每個數(shù)字與特征的一個屬性相一致,這可能是"*"、"？"、"1"、"2"，…，"A"、"B",…，"Z"，…，等其中的一個。其中，"*"是指任何一個,"?"代表不確定,"0"代表沒有。
系統(tǒng)規(guī)定:夾具的類型，工件的形狀，位置模式不能是"*"和"?"。在設(shè)計系統(tǒng)時,三個項(xiàng)目的屬性信息沒有這些選擇,這就意味著必須選擇確定的屬性。
最后三位數(shù)是事例識別號碼,如果事例特征的13位數(shù)是一樣的,這三個數(shù)字就用來區(qū)別他們。
該系統(tǒng)還規(guī)定:"000"是用于修正的一個典型事例,其他事例"001"、"002"、…,這些是用于設(shè)計師查找參考事例的. 如果其中一個偶爾需要改變成典型事例,首先它必須要求改成"000",前面的自動變成參考事例.
事例索引碼的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1—夾具類型； 6—工件重量； 11—夾緊模型；
2—工件形狀； 7—工件剛度； 12—夾具體；
3—工件材料； 8—加工內(nèi)容； 13—其他；
4—批 量； 9—過程所有物； 14到16—事例識別碼；
5—工件比例； 10—定位模型；
圖1 事例索引碼的結(jié)構(gòu)
1.2事例庫
事例庫由許多預(yù)定義的事例組成。事例的描述是基于事例推理的最重要的問題之一。所以由索引碼復(fù)合。
1.3 事例的層次化
夾具的結(jié)構(gòu)相似被認(rèn)為是整個夾具，成分和內(nèi)容相似。所以，整個夾具事例庫，成分事例庫，夾具的成分事例庫形成相同。整個夾具的設(shè)計資料通常是由工件資料和工件加工資料組成,這就意味著夾具的設(shè)計應(yīng)滿足特別功能的需求.全部夾具事例是由功能成分組成，它是用功能成分的名字和數(shù)字來進(jìn)行描述的。成分事例代表成員（成分功能和其他結(jié)構(gòu)成分，主要驅(qū)動參數(shù)，數(shù)字，和它們的約束關(guān)系）。成分事例（夾具的最低層）是功能成分和和其他成分的結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)代夾具設(shè)計中有很多參數(shù)化準(zhǔn)件和普通非標(biāo)準(zhǔn)件。所以成分事例圖書館應(yīng)記錄特殊參數(shù)和保持它們的方法。
2事例修改的策略
在基于事例的夾具設(shè)計中，最重要的是相似點(diǎn)的修改，這樣能有助于獲得最相似的事例，以及縮短適應(yīng)時間。根據(jù)夾具設(shè)計的需求，事例修改的策略使最接近的事例方法和知識指導(dǎo)結(jié)合起來。首先在深度上查找，然后在寬度上；知識指導(dǎo)策略意味著在來自客觀事物根源的知識規(guī)則上查找，這就要首先查找固定類型，然后查找工件的形狀，第三查找定位方法。例如，如果事例索引碼包括夾具類型的磨削夾具，就只查找所有的磨削夾具，然后查找工件形狀的盒子，第三查找一個平面兩個銷的定位方法。如果沒有合適的，就查找深度標(biāo)點(diǎn)，然后回到最上層，然后再找所有與寬度相關(guān)的事例。
修改方法：
1） 根據(jù)夾具事例庫的事例索引信息，查找有關(guān)事例庫。
2） 將事例索引碼與事例庫的每個事例碼匹配，然后計算相似尺寸的價值。
3） 整理相似尺寸的次序，最大的架子是最類似的事例。
兩個事例之間的相似點(diǎn)是基于兩個事例特征之間的相似點(diǎn)。相似點(diǎn)尺寸的計算依靠特征的類型。相似點(diǎn)的價值可以通過數(shù)字化的價值來計算，例如比較重量分別是50kg 和 20kg的工件。非數(shù)字化的價值也能計算，例如，現(xiàn)在前13位索引碼都是非數(shù)字化的價值。一個夾具的相似尺寸的計算公式如下：
其中S表示通用夾具的相似尺寸，n表示索引特性數(shù)，表示每個特性的重量，表示事例庫中特性和相關(guān)夾具的特性的相似尺寸。同時， ，數(shù)值計算如下：
其中表示第i個特征的索引特性值，表示事例庫中第j個事例的第i個特征的特性值。
所以有兩種方法選擇相似夾具。一個方法是建立數(shù)值。如果通用事例的相似尺寸值比給定的數(shù)值小，這些事例就不能選來作相似事例。事例庫最初建立的時候，只有一些事例，數(shù)值可以建小一點(diǎn)。如果有大量的相似事例，數(shù)值就應(yīng)該建的大一些。另外一個方法是只建立相似事例的數(shù)字（例如10），這是類型單里相似尺寸的最大值。
3 事例的修改和存儲
3.1事例的修改
夾具設(shè)計中相似事例的修改包括以下三個階段：
1） 成分的替代
2） 保持形式不變，調(diào)整成分的特性
3） 模型重新設(shè)計
如果夾具的成分是普通的物品，它們能通過使用工具被修改，代替以及刪除，這些已經(jīng)被設(shè)計好了。
3.2事例的存儲
在將一個新的事例保存到事例庫之前，設(shè)計者必須考慮保存是否有價值。如果這個事例不能增加系統(tǒng)的知識，就沒有必要把它保存到事例庫里。如果它有價值的話，設(shè)計者在保存之前必須分析一下，看看這個事例是否作為標(biāo)準(zhǔn)事例或參考事例被存儲了。一個標(biāo)準(zhǔn)事例是一個描述同族事例主要特征的標(biāo)準(zhǔn)。一個同族事例是有事例庫中索引碼前13位相同而最后三位不同的那些事例組成的。一個標(biāo)準(zhǔn)事例的最后三位通常是“000”。一個參考事例屬于同族標(biāo)準(zhǔn)事例，最后三位用不同數(shù)字區(qū)分。
從被解釋的概念中，可采用以下方法：
1）如果一個新的事例和任何一個存在的事例族一致，和一個存在的標(biāo)準(zhǔn)事例的前13位數(shù)相同，那么這個事例就不能存儲因?yàn)橐呀?jīng)這種標(biāo)準(zhǔn)事例了?；蛘咧荒茏鳛橐粋€參考事例保存（最后三位不是“000”，而且和其它的不一樣）在事例庫中。
2）如果一個新的事例和任何一個存在的事例族一致，并且被認(rèn)為代替這個事例族要比以前的標(biāo)準(zhǔn)事例好，那么這個標(biāo)準(zhǔn)事例就被這個新的事例代替，以前的標(biāo)準(zhǔn)事例作為一個參考事例保存。
3）如果一個新的事例和任何一個存在的事例族不一致，一個新的事例族將會自動產(chǎn)生，并作為標(biāo)準(zhǔn)事例保存到事例庫中。
4夾具設(shè)計中基于事例推理的過程
根據(jù)夾具設(shè)計的特性，夾具設(shè)計的基本信息，例如夾具的名字，零件，生產(chǎn)和設(shè)計者等等，必須先輸入。然后，輸入或設(shè)計工件的模型。輸入有關(guān)工件的細(xì)節(jié)信息，建立事例索引碼，然后CBR開始依靠相似尺寸查找相似事例，選出最相似的事例。如果需要的話，事例要滿足通用性設(shè)計，再存儲到事例庫中。程序流程圖如圖2所示
圖2 基于事例推理的夾具設(shè)計流程圖
5基于事例推理的夾具設(shè)計說明
這是一個工件如圖3所示。材料是45鋼，底座，形狀為塊狀，生產(chǎn)批量為中批等。需要設(shè)計成一個用來旋轉(zhuǎn)孔的旋轉(zhuǎn)夾具。
圖3 需要設(shè)計夾具的一個工件
（最大尺寸80mmx49mmx22mm）
工件的特征值，屬性值，事例索引碼和重量在表1中列出。
表1 工件的事例索引碼和重量
特征名稱 特性值 索引碼 重量
夾具類型 車床夾具 1 100
工件形狀 塊狀 9 90
工件材料 中碳鋼 3 70
批量 中批 2 60
工件比例 小 5 60
工件重量 輕 5 60
工件剛度 硬度強(qiáng) 1 60
加工內(nèi)容 孔 3 80
程序要求 完成加工 3 70
定位方法 三個平面 1 100
夾緊方法 不確定 ？ 90
夾具體 復(fù)合 4 80
其他 沒有 0 60
通過查找和計算相似點(diǎn)，最相似的事例的事例索引碼是19325513321402000，細(xì)節(jié)信息在表2中列出。
表2 最相似事例的事例索引碼
特征名稱 特性值 索引碼
夾具類型 車床夾具 1
工件形狀 塊狀 9
工件材料 中碳鋼 3
批量 中批 2
工件比例 小 5
工件重量 輕 5
工件剛度 硬度強(qiáng) 1
加工內(nèi)容 孔 3
程序要求 完成加工 3
定位方法 三個平面 1
夾緊方法 不確定 ？
夾具體 復(fù)合 4
其他 沒有 0
相似點(diǎn)的計算如下：
所以夾具的相似尺寸值是0.806，這是在事例庫中用于設(shè)計的最相似的事例，最相似的事例的結(jié)構(gòu)如圖4所示
圖4 最相似的夾具
當(dāng)成分替代，修改定位模型和夾緊模型，以及調(diào)節(jié)相關(guān)尺寸之后，新的夾具被設(shè)計出來，圖形如圖6所示
圖5 需要設(shè)計的新夾具
因?yàn)樵谑吕龓熘袥]有相似夾具，新夾具被儲存到事例庫中。事例索引碼是19325523311402000。
6 結(jié)論
基于事例推理，作為一個問題解決的方法，是一個比模仿人類思想的專業(yè)系統(tǒng)更有效的方法，已經(jīng)在很多難獲取知識的領(lǐng)域里得到發(fā)展。基于事例推理的優(yōu)點(diǎn)如下：它和人類的思想很相似；一個事例庫通過保存新事例獲得自學(xué)能力，它比有慣例庫更快更容易，它可以更好的傳遞和解釋新的知識，這和慣例庫有很大的不同?；谑吕评碇刑岢龅囊粋€夾具設(shè)計的框架已經(jīng)被實(shí)行了，使用的是支持基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的VC++，UG電腦繪圖軟件。這個框架也已經(jīng)和普通成分庫和典型夾具庫結(jié)合起來。這個發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，用于航空項(xiàng)目，幫助夾具設(shè)計者提高設(shè)計效率和重新使用先前的設(shè)計資源。
9
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
產(chǎn)品型號
零件名稱
零件號
BACHA
拔叉
BACHA
工序名稱
鉆鉸?9孔
工序號
08
技檢要求
對上一道工序進(jìn)行檢驗(yàn)
基準(zhǔn)面
拔叉底面
材料
同時加工零件數(shù)
設(shè)備
牌號
硬度
名稱
型號
HT200
HB220
1
鉆床
Z525
夾具
定 額
代號
名稱
單件時間（分）
每班次數(shù)
每臺件數(shù)
工人等級
JIAJU
鉆床夾具
10
1
1
高
工步號
工步內(nèi)容
走刀長度(毫米）
走刀次數(shù)
切削深度(毫米）
切削速度（米/秒）
主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）
進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)）
機(jī)動時間（分）
輔助時間（分）
刀具
輔具
量具
名稱規(guī)格
數(shù)量
名稱規(guī)格
數(shù)量
名稱規(guī)格
17
鉆鉸?9孔
10
1
0.2
0.27
800
300
10
2
鉆刀
1
鉆床夾具
1
塞塞規(guī)塞規(guī)
擬制
日期
審核
日期
批準(zhǔn)
日期
共 頁
第 頁
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
資料編號
產(chǎn)品名稱
拔叉
零件名稱
拔叉
共
頁
第
頁
材 料 牌 號
HT200
毛 坯 種 類
鑄造
毛坯外形尺寸
每毛坯件數(shù)
每 臺 件 數(shù)
備 注
工
序
號
工 名
序 稱
工 序 內(nèi) 容
車
間
工
段
設(shè) 備
工 藝 裝 備
工 時
準(zhǔn)終
單件
10
鑄造
鑄造時效處理
1
鑄造
熔爐
20
粗銑
粗銑大端面1
機(jī)
2
銑床
銑床X52K，銑床夾具量具
5 min
6min
30
精銑
精銑大端面1
機(jī)
2
銑床
銑床X52K，銑床夾具量具
5 min
6min
40
粗銑
粗銑大端面2
機(jī)
2
銑床
銑床X52K，銑床夾具量具
6 min
7min
50
精銑
精銑大端面2
機(jī)
2
銑床
銑床X52K，銑床夾具量具
10 min
15min
60
鉆、擴(kuò)、鉸
鉆、擴(kuò)、鉸?20孔
機(jī)
2
鉆床
鉆床 Z525，鉆床夾具量具
5 min
6min
70
插槽
插鍵槽
機(jī)
2
插床
插床，插床夾具量具
20 min
25min
80
粗銑
粗銑18槽
機(jī)
2
銑床
銑床X52K，銑床夾具量具
5 min
6min
90
精銑
精銑18槽
機(jī)
2
銑床
銑床X52K，銑床夾具量具
5 min
6min
100
鉆鉸
鉆、鉸?9孔
機(jī)
2
鉆床
鉆床Z525，鉆床夾具量具
5 min
6min
110
鉆
鉆、鉸?3孔
機(jī)
2
鉆床
鉆床Z525，鉆床夾具量具
5 min
6min
120
入庫
入庫、組裝入庫
機(jī)
設(shè) 計（日 期）
校 對（日期）
審 核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會 簽（日期）
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽 字
日 期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽 字
日 期
摘要
本設(shè)計通過對機(jī)械零件進(jìn)行分析，在給定的生產(chǎn)條件下，總結(jié)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，由多個加工工藝方案優(yōu)選制定出加工工藝過程。工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要技術(shù)文件，實(shí)際生產(chǎn)必須按照工藝規(guī)程規(guī)定的加工方法和加工順序進(jìn)行。制定工藝規(guī)程應(yīng)在一定的生產(chǎn)條件下，以最少的勞動量和最低的生產(chǎn)成本，在規(guī)定的期間內(nèi)，可靠地加工出符合圖樣及技術(shù)要求的零件。
在編制零件的工藝規(guī)程時，提出了相應(yīng)的夾具設(shè)計任務(wù)書。根據(jù)任務(wù)書進(jìn)行夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計。確定夾具的結(jié)構(gòu)方案中，在定位、夾緊、對定等各個部分的結(jié)構(gòu)以及總體布局等方面的幾個不同方案中，經(jīng)過分析比較，確定合理的方案，最后繪制出夾具總圖。
關(guān)鍵詞：工藝規(guī)程設(shè)計，工序夾具
Abstract
The graduation thesis analyze to the trestle,seltting at the given production condition,on the summing up the actual production experience and science analysis base,be processed by many the craft optimization establish to process planning.The rules of the craft is the important technique which guide the produce document, the actual production must rule according to the craft gage distance of process the method and process the in proper order progress. The parts that establishment craft gage distance is at the request of under certainly of the production condition, with at least of labor quantisty and minimum production cost, in the prescriptive the inside of term, process to match drawing and techniques dependablely.
At the craft gage distance of the establishment parts hour, put forward the homologous fixture,gauge and tool design mission book. Proceed the construction design of the fixture according to the mission book. The construction project inside of the certain fixture, in position, clip tightly, to a few and different project that settle a partial construction and total layout etc., compare through analysis, make sure the reasonable project, draw the fixture general drawing finally. As mentioned above, I also designed rule and knife.
Keywords: process planning，sheduling，fixture
目錄
摘要 1
第1章 緒論 5
第2章 零件的分析 9
2.1 零件的作用 9
2.2 零件的工藝分析 9
2.3 零件的技術(shù)要求 10
第3章 工藝規(guī)程的分析 11
3.1生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的確定 11
3.2確定毛坯制造形式 12
3.3 毛坯尺寸與機(jī)械加工工藝尺寸確定 13
3.4 基準(zhǔn)面的選擇 14
3.5加工階段的劃分 14
3.6 工藝方案的制定 15
3.7 切削用量及工時的計算 16
第4章 夾具設(shè)計 20
4.1 概論 20
4.2 夾具 23
4.2.1 工件預(yù)加工內(nèi)容 23
4.2.2 定位方案 23
4.2.3 夾緊方案 24
4.2.4 導(dǎo)向?qū)Φ逗投ㄎ绘I元件設(shè)計 25
4.2.5 切削力和夾緊力計算 26
4.2.6 誤差分析計算 27
結(jié)論與展望 28
致謝 29
參考文獻(xiàn) 30
第1章 緒論
制造工程是研究物質(zhì)從原材料到合格產(chǎn)品的,制造工藝過程的科學(xué)。由于歷史的原因，制造工程主要指機(jī)械制造工程，即將原材料通過制造工藝變?yōu)榫哂幸欢üδ艿臋C(jī)器或零部件的過程。
制造工程的主要內(nèi)容包括材料成形和加工工藝兩大部分。其中，材料成形主要是在保證性能要求的前提，優(yōu)質(zhì)、低成本地獲取具有一定結(jié)構(gòu)和形狀的毛坯或者產(chǎn)品的制造工藝，通常將其稱為熱加工工藝學(xué)。而加工工藝一般是指將材料成形所獲得的毛坯，通過切除的工藝，優(yōu)質(zhì)、低成本地獲取具有一定結(jié)構(gòu)和形狀、一定的精度和表面質(zhì)量的產(chǎn)品的工藝過程，通常將其稱為冷加工工藝學(xué)。但其內(nèi)涵遠(yuǎn)遠(yuǎn)超了冷加工的范疇，主要包括車削、銑削、刨削、磨削、鉗工、現(xiàn)代計算機(jī)控制的加工工藝(如數(shù)控機(jī)床和加工中心加工)、特種加工(如超聲波加工、電火花加工和激光加工)，以及快速制造。
機(jī)械制造工藝是各種機(jī)械的創(chuàng)造方法和過程的總和。在生產(chǎn)過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，稱為夾具。將設(shè)計圖紙轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，離不開機(jī)械制造工藝與夾具。它是機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)，是生產(chǎn)高科技產(chǎn)品的保障。
我國的機(jī)械制造工業(yè)經(jīng)過了半個多世紀(jì)的發(fā)展，各種機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)都具有了相當(dāng)規(guī)模，已經(jīng)形成了品種繁多、門類齊全、布局基本合理的機(jī)械制造工業(yè)體系。研制出了一批重大成套技術(shù)裝備和多種高精尖的產(chǎn)品，有了自己的數(shù)控加工設(shè)備及柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)等，機(jī)械制造的技術(shù)水平普遍有了很大的提高。
夾具最早出現(xiàn)在1787年，至今經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。第一階段表現(xiàn)為夾具與人的結(jié)合。在工業(yè)發(fā)展初期。機(jī)械制造的精度較低，機(jī)械產(chǎn)品工件的制造質(zhì)量主要依賴勞動者個人的經(jīng)驗(yàn)和手藝，而夾具僅僅作為加工工藝過程中的一種輔助工具；第二階段是隨著機(jī)床、汽車、飛機(jī)等制造業(yè)的發(fā)展，夾具的門類才逐步發(fā)展齊全。夾具的定位、夾緊、導(dǎo)向（或?qū)Φ叮┰慕Y(jié)構(gòu)也日趨完善，逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)的主要工藝裝備之一；第三階段，即近代由于世界科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具在系統(tǒng)中占據(jù)相當(dāng)重要的地位。這一階段的主要特征表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的緊密結(jié)合。
現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場激烈競爭，盡管國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明中不批，多品種生產(chǎn)的工件已占工件種類數(shù)的85%左右。然而目前，一般企業(yè)習(xí)慣與采用傳統(tǒng)的專用夾具，在一個具有只能感等生產(chǎn)的能力工廠中約擁有13000~15000套專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約隔4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量只有15%左右，特別最近年來柔性制造系統(tǒng)（FMS）、數(shù)控機(jī)床（NC），加工中心（MC）和成組加工（GT）等新技術(shù)被應(yīng)用和推廣，使中小批生產(chǎn)的生產(chǎn)率逐步趨近于大批量生產(chǎn)的水平。
綜上所述，現(xiàn)代生產(chǎn)對夾具提出了如下新的要求；
（1）、能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；
（2）、能裝夾一組相似性特征的工件；
（3）、適用于精密加工的高精度的機(jī)床；
（4）、適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型技術(shù)；
（5）、采用液壓汞站等為動力源的高效夾緊裝置，進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率。
現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標(biāo)準(zhǔn)化等四個方面：
（1）精密化
隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必也相應(yīng)提高對其精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度可達(dá)正負(fù)0.1，用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5um，又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓讀可達(dá)0.2~0.5um。
（2）高效化
高效化夾具主要用來減少工件加工的機(jī)動時的和輔助時的，以提高勞動生產(chǎn)率，減少工人勞動強(qiáng)度，常見的高效化夾具有：自動化夾具、告訴化夾具、具有夾緊動力模塊的夾具等。例如使用電動虎鉗裝夾工件，可使工件效率比普通虎鉗提高了5倍左右；而高速卡盤則可保證卡爪在轉(zhuǎn)速9000r/min的條件下能正常夾緊工件，使切削速度大幅度提高。
（3）柔性化
夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是通過調(diào)組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等，具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊夾具、數(shù)控夾具等，在較長時間內(nèi)，夾具的柔性化趨向?qū)⑹菉A具發(fā)展的主要方向。
（4）標(biāo)準(zhǔn)化
夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面，在制造典型夾具，結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)行夾具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和不見的形成：舍棄一些功能低劣的結(jié)構(gòu)，通用化方法包括：夾具、部件、元件、毛坯和材料的通用化夾具的標(biāo)準(zhǔn)化階段是通用化的深入并為工作圖的審查創(chuàng)造了良好的條件。目前，我國已有夾具零件、部件的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB2148~2249-80，GB2262~2269-80以及通用夾具標(biāo)準(zhǔn)，組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化也是夾具柔性化高效化的基礎(chǔ)，作為發(fā)展趨勢，這類夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的專業(yè)化生產(chǎn)和有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。
夾具是一種裝夾工件的一種工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過程的切削加工，熱處理裝配，焊接和檢測等工藝過程中。
在金屬切削機(jī)床工件是使用的夾具稱為機(jī)床夾具，在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度，勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，故機(jī)床夾具的設(shè)計在企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計和制造以及生產(chǎn)技術(shù)裝備中占有極其主要的地位。機(jī)床夾具設(shè)計是一項(xiàng)重要的技術(shù)工件。
在機(jī)床上應(yīng)用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。
1.機(jī)床夾具的主要功能
機(jī)床夾具的主要功能是裝夾工件，使工件裝夾中的定位和夾緊。
（1）、定位
確定工件在夾具中占有正確的位置的過程，定位是通過工件定位基準(zhǔn)而與夾具定位元件的定位面接觸成配合實(shí)現(xiàn)的正的定位可以保證加工面的尺寸和位置的精度要求。
（2）.夾緊
工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不錯的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用若不將其固定，則工件會松動、脫離，因此夾緊為工件提高了安全和可靠的加工條件。
2．機(jī)床夾具的特殊功能
機(jī)床夾具的特殊功能主要是對刀與導(dǎo)向。
1）、對刀
調(diào)整刀具切削相對工件或夾具的正確位置如銑床夾具中餓對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。
2）、導(dǎo)向
如銑床夾具中的鉆模板與鉆套，能迅速的確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進(jìn)行鉆削，導(dǎo)向元件制成模板形成故鉆床夾具長稱為鉆模、鏜床夾具（鏜模）也是具有導(dǎo)向的功能的。
在機(jī)械加工中，使用機(jī)床夾具的目的主要有一些六個方面，然而在不同的生產(chǎn)條件下，應(yīng)該有不同的側(cè)重點(diǎn)。夾具設(shè)計時應(yīng)該綜合考慮加工的技術(shù)要求，生產(chǎn)成本個工人操作方面的要求以達(dá)到預(yù)期的效果。
（1）、保證加工精度
用夾具裝夾工件時，能穩(wěn)定的保證加工精度，并減少對其他工作條件的依賴性，故在精密加工中廣泛的使用該夾具，并且它還是全面質(zhì)量管理的一個重要環(huán)節(jié)。
（2）、提高勞動生產(chǎn)率
使用夾具是否能使工件迅速的定位很夾緊并能夠顯著的縮短輔助時間和基本時間，提高勞動生產(chǎn)率。
（3）、改善工人的勞動條件
用夾具裝夾工件方便、省力、安全。當(dāng)采用氣壓、液壓等裝夾工件時，可家少工人的勞動強(qiáng)度保證生產(chǎn)安全。
（4）、保證工藝紀(jì)律
在生產(chǎn)過程中使用夾具可確保生產(chǎn)周期，生產(chǎn)強(qiáng)度等工藝秩序。例如：夾具設(shè)計也是工程技術(shù)人員解決高難度零件的主要手段之一。
（5）、降低生產(chǎn)成本
在批量生產(chǎn)中使用夾具時，由于勞動生產(chǎn)率的提高和允許使用技術(shù)等級較低的工人操作，故可明顯降低生產(chǎn)成本。
（6）、擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍
這是生產(chǎn)條件有限的企業(yè)中常用的一種技術(shù)改造措施，如車床上的拉削，鉆孔加工等，也可用夾具裝夾的加工較復(fù)雜的成型面。
第2章 零件的分析
2.1 零件的作用
此機(jī)械零件屬于精密機(jī)械上的零件。它主要起支撐和傳動轉(zhuǎn)矩的作用。其主要由面和孔元素等組成，是常用的機(jī)械零件。所以它的主要表面的精度和表面質(zhì)量要求比較高，而且精度也要求穩(wěn)定。此機(jī)械零件是機(jī)器中的附件，對一些機(jī)械零件用來支撐工件，防止其偏移或松動。它位于某機(jī)械的機(jī)構(gòu)中，主要作用是配合裝配其他零件.
2.2 零件的工藝分析
機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計劃調(diào)度，加工操作，安全生產(chǎn)，技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種，上質(zhì)量，上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。
在實(shí)際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類型、材料、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸和技術(shù)要求等不同，針對某一零件，往往不是單獨(dú)在一種機(jī)床上，用某一種加工方法就能完成的，而是要經(jīng)過一定的工藝過程才能完成其加工。因此，不僅要根據(jù)零件的具體要求，結(jié)合現(xiàn)場的具體條件，對零件的各組成表面選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，逐步地把零件加工出來。
對于某個具體零件，可采用幾種不同的工藝方案進(jìn)行加工。雖然這些方案都可以加工出來合格的零件，但從生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益來看，可能其中有種方案比較合理且切實(shí)可行。因此，必須根據(jù)零件的具體要求和可能的加工條件等，擬訂較為合理的工藝過程。
從整體形狀來看根據(jù)要求主要是加工孔和平面。具體特點(diǎn)和技術(shù)要求如下：
①加工孔要求達(dá)到的精度等級為。粗糙度為，且以平面為基準(zhǔn)，要求平行度公差為，主要滿足加工孔的位置精度。
②其他各個孔和面的加工都要以平面為定位基準(zhǔn)。所以，平面的形位公差要達(dá)到設(shè)計要求。
③粗糙度為為孔，且粗糙度為。
④其余未注要求的加工表面為不去除材料加工
2.3 零件的技術(shù)要求
為了保證零件在工作過程中有良好的穩(wěn)定性和密封性，在其重要表面和孔上均有詳盡的技術(shù)要求。
首先，孔和面是重中之重。在加工完孔和面后的幾乎每個工序的定位都要用到孔和面。因此，它們的位置至關(guān)重要。對其的尺寸精度要求較高，孔徑精度達(dá)到了H8級，位置精度達(dá)到了IT9。對其的粗糙度要求較高。
其次孔和面也都達(dá)到了H8級。在選擇加工規(guī)程時要分析機(jī)械加工手冊上的提供的途徑，保證粗糙度和尺寸精度都到達(dá)到理想的精度。同時有緣度要求。
再次面在制定工藝路線時要經(jīng)常被作為定位基準(zhǔn)面，其中面對結(jié)合面有平行度要求，對孔有垂直度要求。因此在加工孔時要特別的對待，選擇好恰當(dāng)?shù)募庸し椒ā?
第3章 工藝規(guī)程的分析
3.1生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的確定
生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對生產(chǎn)組織和零件加工工藝過程起著重要的作用，它決定了各工序所需專業(yè)化和自動化的程度，以及所選用的工藝方法和工藝裝備。
零件生產(chǎn)綱領(lǐng)可按下式計算。
N=Qn（1+a%）（1+b%）
N——零件的年產(chǎn)量
Q——產(chǎn)品年產(chǎn)量
n——每臺產(chǎn)品中該零件的件數(shù)
——備品百分率
——廢品百分率
根據(jù)教材中生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型及產(chǎn)品大小和復(fù)雜程度的關(guān)系，確定其生產(chǎn)類型。
圖2-1，為某產(chǎn)品上的一個零件。該產(chǎn)品年產(chǎn)量為100000臺。設(shè)其備品率為25%，機(jī)械加工廢品率為0.2%，每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量為1件，現(xiàn)制定該此零件零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程。
圖2-1 零件工件
N=Qn（1+a%）（1+b%）
=100000*1*（1+25%）（1+0.2%）
=12262.5 件/年
此零件零件的年產(chǎn)量為12262.5件，現(xiàn)已知該產(chǎn)品屬于輕型機(jī)械，根據(jù)生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系查閱參考文獻(xiàn) ，確定其生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。
3.2確定毛坯制造形式
3.2.1 毛坯材料及熱處理
毛坯材料
由資料[2]《機(jī)械加工工藝手冊》表4-71，可得力學(xué)性能：
表1.1的性能參數(shù)
牌號
鑄件壁厚
最小抗拉強(qiáng)度
硬度
鑄件硬度范圍
金相組織
灰鑄體
2.5-10
10-20
20-30
30-50
175
145
130
120
H175
150-200
鐵素體+珠光體
灰鑄體一般的工作條件：
① 承受中等載荷的零件。
② 磨檫面間的單位面積壓力不大于490KPa。
毛坯的熱處理
灰鑄體中的碳全部或大部分以片狀石墨方式存在鑄鐵中，由于片狀石墨對基體的割裂作用大，引起應(yīng)力集中也大；因此，使石墨片得到細(xì)化，并改善石墨片的分布，可提高鑄鐵的性能?？刹捎檬嘶?，來消除鑄鐵表層和壁厚較薄的部位可能出現(xiàn)的白口組織（有大量的滲碳體出現(xiàn)），以便于切削加工。
3.2.2 毛坯的結(jié)構(gòu)確定
毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求
此零件為鑄造件，對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝有一定要求：
① 鑄件的壁厚應(yīng)和合適，均勻，不得有突然變化。
② 鑄造圓角要適當(dāng)，不得有尖角。
③ 鑄件結(jié)構(gòu)要盡量簡化，并要有和合理的起模斜度，以減少分型面、芯子、并便于起模。
④ 加強(qiáng)肋的厚度和分布要合理，以免冷卻時鑄件變形或產(chǎn)生裂紋。
⑤ 鑄件的選材要合理，應(yīng)有較好的可鑄性。
毛坯形狀、尺寸確定的要求
設(shè)計毛坯形狀、尺寸還應(yīng)考慮到：
① 各加工面的幾何形狀應(yīng)盡量簡單。
② 工藝基準(zhǔn)以設(shè)計基準(zhǔn)相一致。
③ 便于裝夾、加工和檢查。
④ 結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一，盡量使用普通設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)刀具進(jìn)行加工。
在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟(jì)性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導(dǎo)致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類
形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。
3.3 毛坯尺寸與機(jī)械加工工藝尺寸確定
依據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：
(1)、由于工件較小，為方便加工節(jié)省材料將兩件鑄在一起，同時加工。
(2)、鑄件的圓角半徑 按表2.2.1<<簡明設(shè)計手冊>> 選則金屬型鑄造 R=3-5mm，拔模斜度外表面α=0O30’。毛坯熱處理方式為自然失效處理以消除鑄造應(yīng)力。
(3)、內(nèi)孔0.05+0.25
(4)、內(nèi)孔端面加工余量(計算長度為12-0.06-0.18)：
① 按照《工藝手冊》表(2.2-3) (2.2-4)
得孔外端面單邊加工余量為1.5,基準(zhǔn)為2.0
公差CT=1.1 表(2.2-1)
② 銑削余量(2.3-2.1)
精銑削的公稱余量(單邊)為 Z=10
銑削公差：現(xiàn)規(guī)定本工序（粗削）的加工精度為IT11級,因此可知本工序的加工尺寸偏差-0.22mm(入體方向),由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工公差,因此規(guī)定的加工余量其實(shí)只是名義上的加工余量,實(shí)際上,加工余量有最大及最小之分,由于本設(shè)計規(guī)定的零件為中批生產(chǎn)應(yīng)該采用調(diào)整法加工,因此在計算最大最小加工余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定.
3.4 基準(zhǔn)面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚著，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇。為了保證垂直度，應(yīng)以平面為精基準(zhǔn)。而為了盡快得到精基準(zhǔn)，故選擇平面作為粗基準(zhǔn)來銑平面。
（2）精基準(zhǔn)得選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)互換原則，選擇面為精精準(zhǔn)，在加工面和孔時都以面定位，便于保證垂直度。
全合理；但對于本零件來說，如果以為粗基準(zhǔn)可能造成位置精度不達(dá)標(biāo)，按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工面粗基準(zhǔn)的選擇：對于象這樣的零件來說，選擇好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的，能夠保證零件的各種加工余量的選擇。對于一般零件而言，以加工面互為基準(zhǔn)完作為粗基準(zhǔn)）現(xiàn)在選擇不加工表面和外表不加工面作為粗基準(zhǔn)。用來加工工件的底面。
對于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)考慮基準(zhǔn)的重合問題。這里主要以已加工的面為加工的精基準(zhǔn)。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，后面對此有專門的計算這里就不重復(fù)了。
3.5加工階段的劃分
3.5.1 粗加工階段
粗加工的目的是切去絕大部分多余的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準(zhǔn)，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補(bǔ)，以免浪費(fèi)工時。
粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機(jī)床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為IT11~IT12。粗糙度為Ra80~100μm。
3.5.2 半精加工階段
半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為IT9~IT10。表面粗糙度為Ra10~1.25μm。
3.5.3 精加工階段
精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達(dá)到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。
精加工應(yīng)采用高精度的機(jī)床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為IT6~IT7，表面粗糙度為 Ra10~1.25μm。
3.6 工藝方案的制定
工序Ⅰ鑄造出毛坯135x60x49
工序Ⅱ.毛坯退火處理。
工序Ⅲ.粗,精銑撥叉主視圖頂平面
工序Ⅳ.粗，精銑撥叉主視圖底平面
工序Ⅴ.粗，精車孔花鍵孔
工序Ⅵ. 粗,精銑撥叉槽位
工序Ⅶ. 粗, 精拉花鍵槽
工序Ⅷ.鉆頂面螺紋孔鉆,擴(kuò),絞配合孔
工序Ⅷ.攻絲，去毛刺
工序Ⅸ.入庫
3.7 切削用量及工時的計算
工序1:
工步1
1）切削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.75mm。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊》表8，壽命T=180min
計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表14，查得Vf＝85m/min(，n=235r/min
工步2
1）切削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=0.2mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.3mm。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊》表8，壽命T=180min
計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表14，查得Vf＝150m/min(，n=450r/min
工序2:
工步1
1）切削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.75mm。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊》表8，壽命T=180min
計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表14，查得Vf＝85m/min(，n=235r/min
工步2
1）切削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=0.2mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.3mm。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊》表8，壽命T=180min
計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表14，查得Vf＝150m/min(，n=450r/min
工序3:
工步1
1）切削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=0.8mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.8mm。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊》表8，壽命T=180min
計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表14，查得Vf＝85m/min(，n=150r/min
工步2
1）切削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=0.2mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.2mm。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊》表8，壽命T=180min
計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表14，查得Vf＝150m/min(，n=450r/min
工序4:
工步1
1）切削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.75mm。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊》表8，壽命T=180min
計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表14，查得Vf＝85m/min(，n=235r/min
工步2
1）切削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=0.2mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.3mm。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊》表8，壽命T=180min
計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表14，查得Vf＝150m/min(，n=450r/min
工序5:
1）切削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.75mm。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊》表8，壽命T=180min
計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表14，查得Vf＝100m/min
工序6:
工步1
1）切削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1.2mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.8mm。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊》表8，壽命T=180min
計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表14，查得Vf＝1.2m/min(，n=12r/min
工步2
1）切削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=0.6mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.5mm。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊》表8，壽命T=180min
計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表14，查得Vf＝1.4m/min(，n=14r/min
工步3
1）切削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=0.2mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.2mm。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊》表8，壽命T=180min
計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表14，查得Vf＝1.5m/min(，n=16r/min
第4章 夾具設(shè)計
4.1 概論
4.1.1 夾具的定義與分類
機(jī)床夾具就是機(jī)床上所使用的一種輔助設(shè)備，用它來準(zhǔn)確的確定工件與刀具的相對位置，即工件的定位與夾緊，以完成加工所需要的相對運(yùn)動。所以機(jī)床夾具是用以使工件定位和夾緊的輔助裝置。
機(jī)床夾具按其使用范圍可分為以下五種基本類型：
1）通用夾具通用夾具一般已標(biāo)準(zhǔn)化，并由專門的專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)附件提供給用戶。
2）專用夾具這類夾具是針對某一種工件的某一個工序而專門設(shè)計的，因其用途轉(zhuǎn)移而得名。適用于大批大量生產(chǎn)，本處夾具多設(shè)計為專用夾具。
3）通用可調(diào)夾具和成組夾具這類夾具的特點(diǎn)是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適用不同零件的加工。用于相試零件的成組加工所用的夾具，稱為成組夾具。通用可調(diào)夾具與成組夾具相比，加工對象不很明確，適用范圍更廣一些。
4）組合夾具這類夾具是由一套完全標(biāo)準(zhǔn)化的元件，根據(jù)零件的加工要求拼裝而成的夾具。
5）隨行夾具這是一種在自動線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。工件安裝在隨行夾具上，除完成對工件的定位和夾緊外，還載著工件由運(yùn)輸裝置送往各機(jī)床，并在各機(jī)床上被定位和夾緊。
機(jī)床夾具基本組成部分根據(jù)其功用一般可分為，定位元件或裝置、刀具導(dǎo)向元件或裝置、夾緊元件或裝置、連接元件、夾具體、其他元件或裝置。
4.1.2 夾具的用途和優(yōu)點(diǎn)
使用夾具最終目的是保證產(chǎn)品質(zhì)量，改善工人勞動條件，提高生產(chǎn)率，降低勞動成本。機(jī)床夾具的用途可歸結(jié)為：1.保證產(chǎn)品質(zhì)量；2.提高勞動生產(chǎn)率3.擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，解決復(fù)雜或困難的工藝問題。4.改變原機(jī)床的用途，擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍。5.減輕操作的勞動強(qiáng)度，做到生產(chǎn)安全。
4.1.3夾具設(shè)計的特點(diǎn)
在夾具設(shè)計工作中一般有以下特點(diǎn)：
1.夾具的設(shè)計周期短，一般不進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計算。
2.專用夾具的設(shè)計，對產(chǎn)品零件的有較強(qiáng)的針對性。
3.確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率是設(shè)計任務(wù)的首要問題。
4.加緊裝置的設(shè)置對整個夾具的結(jié)構(gòu)具有決定性的影響。
4.1.4夾具設(shè)計的基本要求
夾具設(shè)計的原則是經(jīng)濟(jì)和適用。夾具設(shè)計的基本要求可分為三個方面：（1）好用（2）好造（3）好修。其中好用是主要的，但不應(yīng)該脫離工序的要求和生產(chǎn)的具體情況而過分強(qiáng)調(diào)。具體要求有以下幾點(diǎn)：
夾具的構(gòu)造應(yīng)與其用途及生產(chǎn)相適應(yīng)。2.保證工件精度。3.保證使用方便與安全。4.正確處理作用力的平衡問題。5.注意結(jié)構(gòu)的工藝性，便于制造和維修。6.注意夾具與機(jī)床、輔助夾具、刀具、量具之間的關(guān)系。
4.1.5 機(jī)床夾具的功用
（1）穩(wěn)定保證工件的加工精度
用夾具裝夾工件時,工件相對于刀具和機(jī)床的位置精度有夾具來保證,不受工人技術(shù)水平的影響,使一批工件的加工精度趨于一致.
（2）減小輔助工時,提高勞動生產(chǎn)率
使用夾具裝夾工件時無需劃線找正,可顯著減小輔助工時,方便快捷;提高工件剛性,使用較大的切削用量;可實(shí)現(xiàn)多件,多功位同時裝夾,可采用高效加緊機(jī)構(gòu),提高勞動生產(chǎn)率.
（3）擴(kuò)大機(jī)床使用范圍,實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能
根據(jù)加工機(jī)床的成形運(yùn)動,附以不同類型的夾具,可擴(kuò)大機(jī)床的工藝使用范圍.
4.1.6 機(jī)床夾具的分類
機(jī)床夾具一般可按照專門化程度,使用的機(jī)床和加緊動力源進(jìn)行分類.
1.按專門化程度分類
1)通用夾具2)專用夾具3)通用可調(diào)夾具和成組夾具4)組合夾具5)隨行夾具
2.按使用的機(jī)床分類
按所使用的機(jī)床不同,夾具可分為車床夾具,銑床夾具,鉆床夾具,鏜床夾具,磨床夾具等.
3.按加緊動力源分類
根據(jù)夾具所采用的加緊動力源不同,夾具可分為手動夾具,氣動夾具,液壓夾具,氣液夾具,電動夾具,磁力夾具等.
4.1.7 機(jī)床夾具的組成
機(jī)床夾具一般由以下幾個部分組成:
（1）定位元件
定位元件與工件的定位基面相接觸,用于確定工件在夾具中的正確位置.
（2）夾緊元件(夾緊裝置)
夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢,使工件在加工過程中保持在夾具中的既定位置.
（3）對刀與導(dǎo)引元件
用于確定刀具在加工前正確位置的元件稱為對刀元件,如對刀塊.用于確定刀具位置并導(dǎo)引刀具進(jìn)行加工的元件成為導(dǎo)引元件.
（4）夾具體
夾具體是用于聯(lián)接或固定夾具上各個元件及裝置,使其成為一個整體的基礎(chǔ)件.它與機(jī)床的有關(guān)部件進(jìn)行聯(lián)接,對定,使夾具相對于機(jī)床具有確定的位置.
（5）其它元件和裝置
有些夾具根據(jù)工件的加工要求,要有分度機(jī)構(gòu),銑床夾具還要有定位鍵等.
以上這些組成部分,并不是每種機(jī)床都缺一不可的,但是任何夾具都必須具有定位元件和夾緊裝置,她們是保證工件加工精度的關(guān)鍵,目的是使工件定準(zhǔn)夾牢.
4.1.8 工件在夾具中的定位及定位誤差
在機(jī)械加工中,無論采用哪種安裝方法,都必須使工件在機(jī)床或夾具上具有正確地定位,以便保證被加工工件的精度.
任何一個沒有約束的物體,在空間都有六個自由度,即沿三個互相垂直的坐標(biāo)軸的移動和繞這三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動，因此，要使物體在空間中定位，就必須約束這六個自由度。
工件的六點(diǎn)定位原理
在機(jī)械加工中，要完全確定工件的正確位置必須有六個相應(yīng)的支撐點(diǎn)來限制工件的六個自由度，稱為工件的“六點(diǎn)定位原理”
4.2 夾具
4.2.1 工件預(yù)加工內(nèi)容
該工件其他部位都已經(jīng)加工完畢，工件所待加工的部位為鉆孔?；零件的形狀、尺寸及其位置如零件圖2-1所示。
4.2.2 定位方案
①定位基準(zhǔn)的選擇
因?yàn)榈目子行挝还钜?所以應(yīng)以花鍵孔為主要定位基準(zhǔn)。由于鑄件的公差要求較大,利用銑床銑底面的凸臺的面作為輔助定位基準(zhǔn)。保證有足夠的強(qiáng)度頂住被切削的工件，可以進(jìn)行直接的鉆削，能保證加工精度。
②定位元件及夾緊元件的選擇
據(jù)上面所述，查《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》，利用工件被加工好的的底面，選用心軸零件進(jìn)行底部定位。則其就限制了4個自由度,在以平面做為支撐作為輔助基準(zhǔn)，用螺釘給予工件拉緊，這樣就可以完全定位了。
定位元件選用心軸，如下圖所示，
4.2.3 夾緊方案
1、 夾緊結(jié)構(gòu)的確定
⑴ 對夾緊裝置的基本要求
機(jī)械加工中，工件的安裝包括定位和夾緊兩個密切聯(lián)系的過程。工件在定位元件上定位以后，必須用一定的機(jī)構(gòu)將它壓牢，以保證在加工過程中不產(chǎn)生位移和振動。這種將工件壓緊夾牢的機(jī)構(gòu)稱為夾緊機(jī)構(gòu)。
夾緊裝置是機(jī)床夾具的重要組成部分，它的性能對夾具的使用性能影響很大，為了確保加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，對夾緊裝置提出如下基本要求：
① 在夾緊過程中應(yīng)保證工件的原有良好的定位。
② 夾緊力要可靠、適當(dāng)。即要保證在加工過程中工件不移動和抖動；又不因夾緊力過大而使工件表面損傷、變形。
③ 操作應(yīng)安全、方便、迅速、省力。
① 結(jié)構(gòu)簡單、便于制造。
設(shè)計和選用夾緊裝置的關(guān)鍵問題是正確地施加夾緊力，然后選用和設(shè)計合適的夾緊機(jī)構(gòu)來保證實(shí)現(xiàn)工件的夾緊。
3、其它設(shè)計要點(diǎn)
在設(shè)計夾具時，為降低成本，可選用手動螺釘夾緊，本道工序的車床夾具就是選擇了手動螺旋—板夾緊機(jī)構(gòu)。由于本工序是粗加工，切削力比較大，為夾緊工件，勢必要求工人在夾緊工件時更加吃力，增加了勞動強(qiáng)度，因此應(yīng)設(shè)法使其自動化。
4.2.4 導(dǎo)向?qū)Φ逗投ㄎ绘I元件設(shè)計
鉆套的選擇
在機(jī)床夾具設(shè)計過程中，特別是鉆床夾具設(shè)計中，常要設(shè)置刀具的導(dǎo)向元件——鉆套。鉆套按其結(jié)構(gòu)型式可分為四類：固定鉆套，可換鉆套，快換鉆套及特殊鉆套。在實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)被加工件的具體結(jié)構(gòu)和被加工孔系的精度要求，選擇不同的結(jié)構(gòu)型式的鉆套并確定相應(yīng)的參數(shù)值。
鉆套又稱鉆套筒，鉆套的作用主要是用來確定鉆頭、擴(kuò)孔鉆、餃刀等定尺寸刀具的軸線位置。當(dāng)加工一組平行的孔系，一面這些孔間的距離又有一定的要求時，則利用分布位置按加工要求的鉆套來保正上述孔心距離的精度，簡便可靠。當(dāng)工件批量很小，或孔間距離很小或孔徑很小，或鉆模板上地位受限而無法采用鉆套時一也允許在鉆模板上直接加工出導(dǎo)引刀具的導(dǎo)向孔。
本設(shè)計采用的是固定鉆套B型，鉆套結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖：固定鉆套結(jié)構(gòu)
鉆套類型選擇
①固定鉆套
該類鉆套外圓以H7/n6或H7/r6配合，直接壓入鉆模板上的鉆套底孔內(nèi)。在使用過程中若不需要更換鉆套（據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計，鉆套一般可使用1000~12000次），則用固定鉆套較為經(jīng)濟(jì)，鉆孔的位置精度也較高。
②可換鉆套
當(dāng)生產(chǎn)批量較大，需要更換磨損的鉆套時，則用可換鉆套較為方便?？蓳Q鉆套裝在襯套中，襯套是以H7/n6或H7/r6的配合直接壓入鉆模板的底孔內(nèi)，鉆套外圓與襯套內(nèi)孔之間常采用F7/m6或F7/k6配合。當(dāng)鉆套磨損后，可卸下螺釘，更換新的鉆套。螺釘還能防止加工時鉆套轉(zhuǎn)動或退刀時鉆套隨刀具拔出。
③快換鉆套
當(dāng)被加工孔需依次進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸時，由于刀具直徑逐漸增大，應(yīng)使用外徑相同而內(nèi)徑不同的鉆套來引導(dǎo)刀具，這時使用快換鉆套可減少更換鉆套的時間?？鞊Q鉆套的有關(guān)配合與可換鉆套的相同。更換鉆套時，將鉆套的削邊處轉(zhuǎn)至螺釘處，即可取出鉆套。鉆套的削邊方向應(yīng)考慮刀具的旋向，以免鉆套隨刀具自行拔出。
根據(jù)本設(shè)計的實(shí)際情況選擇固定鉆套。
定向鍵也稱定位鍵，安裝在夾具底面的縱向槽中，一般用兩個，安在一條直線上，其距離越遠(yuǎn)，導(dǎo)向精度越高，用螺釘緊固在夾具體上。
定向鍵通過與銑床工作臺上的形槽配合確定夾具在機(jī)床上的正確位置；還能承受部分切削扭矩，減輕夾緊螺栓的負(fù)荷，增加夾具的穩(wěn)定性，因此平面夾具及有些專用鉆鉸床夾具也常使用。
定向鍵有矩形和圓形兩種，定向精度要求高或重型夾具不宜采用定向鍵，而是在夾具體上加工出一窄長面作為找正基面來校正夾具的安裝位置。
4.2.5 切削力和夾緊力計算
刀具：麻花鉆
查《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》表1-2-9可得出切削力公式為：P=CPt0.83Sz0.65D-0.83BzKp
其中:工件材料和麻花鉆類型系數(shù)：C=294
鉆削深度：t=1mm
每齒進(jìn)給量：Sz=0.2mm/z
麻花鉆直徑;D=150mm
鉆削寬度：B=100mm
修正系數(shù)：KP===1.14
切削力：P=5494.88N
夾緊力的確定：
wk=kwk
其中k=k0k1k2k3k4
基本安全系數(shù)：k0=1.5
加工表面光潔度系數(shù)：k1=1.0
刀具磨鈍系數(shù)：k2=1.0
斷續(xù)切削系數(shù)：k3=1.2
疲勞系數(shù)：k4=1.3
工件與夾具支撐間的摩擦系數(shù)f1=0.3
夾緊元件與工件間的摩擦系數(shù)f2=0.3
理想夾緊力：wk‘==3158.13N
實(shí)際夾緊力：wk=7390N
彎頭壓板提供的夾緊力完全可以勝任，可以滿足要求。
4.2.6 誤差分析計算
a) 心軸所產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)角定位誤差
L： 兩加工孔的中心距
=0.018+0.014=0.032
=0.018+0.011=0.029
L=320 mm
則
=9.53=0.33′
移動誤差
===0.032 mm
由以上的計算看出，夾具的定位誤差小于零件的位置度公差值，誤差可以控
結(jié)論與展望
本設(shè)計針對機(jī)械零件的加工工藝特點(diǎn)，對機(jī)械零件的機(jī)械加工工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和規(guī)劃。本文主要完成的工作如下：
1.了解了機(jī)械零件的工作狀況或基本原理，特別是零件的結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)，主要技術(shù)要求。
2.運(yùn)用機(jī)械加工理論，結(jié)合實(shí)習(xí)中實(shí)際加工工藝，擬定不同的加工工藝路線，選擇定位基準(zhǔn)，確定加工方法，劃分加工階段，安排加工順序，比較各方案的特點(diǎn)，確定方案。
3.設(shè)計該零件的機(jī)械加工工藝，包括毛坯的制造形式、基準(zhǔn)的選擇、加工方法和加工路線的確定、加工設(shè)備加工刀具的選擇、切削用量及加工余量的確定等。
4.設(shè)計了該零件某加工工序的工裝。對該指定工序內(nèi)容進(jìn)行分析后，確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具總圖。設(shè)計夾具盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，這樣可以降低加工夾具的成本。夾緊力要足夠滿足切削是所需要的各種力，而且夾緊力不能使零件產(chǎn)生大的變形而影響到工件的精度，夾緊的自鎖性能好，加緊要可靠。
本設(shè)計針對機(jī)械零件的加工工藝特點(diǎn)，對機(jī)械零件的機(jī)械加工工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和規(guī)劃。本文主要完成的工作如下：
1.了解了機(jī)械零件的工作狀況或基本原理，特別是零件的結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)，主要技術(shù)要求。
2.運(yùn)用機(jī)械加工理論，結(jié)合實(shí)習(xí)中實(shí)際加工工藝，擬定不同的加工工藝路線，選擇定位基準(zhǔn)，確定加工方法，劃分加工階段，安排加工順序，比較各方案的特點(diǎn)，確定方案。
3.設(shè)計該零件的機(jī)械加工工藝，包括毛坯的制造形式、基準(zhǔn)的選擇、加工方法和加工路線的確定、加工設(shè)備加工刀具的選擇、切削用量及加工余量的確定等。
4.設(shè)計了該零件某加工工序的工裝。對該指定工序內(nèi)容進(jìn)行分析后，確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具總圖。設(shè)計夾具盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，這樣可以降低加工夾具的成本。夾緊力要足夠滿足切削是所需要的各種力，而且夾緊力不能使零件產(chǎn)生大的變形而影響到工件的精度，夾緊的自鎖性能好，加緊要可靠。
致謝
本設(shè)計是在老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此謹(jǐn)向老師致以誠摯的感謝和崇高的敬意。搞設(shè)計也是一個新學(xué)習(xí)和檢驗(yàn)學(xué)習(xí)知識的過程，充分將學(xué)習(xí)的知識應(yīng)用于實(shí)際的設(shè)計中，溫故而知新，有助于我們更好的掌握所學(xué)的內(nèi)容。
在此次設(shè)計寫作中，我去圖書館查資料，在網(wǎng)上搜集資料，經(jīng)過幾個月的精心準(zhǔn)備，在老師的指導(dǎo)下我終于把設(shè)計底稿給定了下來，在此要感謝所有曾在設(shè)計寫作期間對我提供一臂之力的同學(xué)和朋友。最后再次感謝我的指導(dǎo)老師，她嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；她循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。在這里請接受我誠摯的謝意。在設(shè)計中我深刻的體會到：無論做什么，都要做一個自始自終的人，盡力把每一個章節(jié)都做好，一切按照要求做，充分發(fā)揮自己的想象空間和創(chuàng)造能力。
雖然自己將要告別學(xué)生生活，但自己在以后工作中還要需要更加的努力學(xué)習(xí)，我堅信幾年的大學(xué)搞設(shè)計工作的過程中，我增長了知識的同時也深刻的發(fā)現(xiàn)自己知識的欠缺，自己在學(xué)校的書本上學(xué)的知識，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足以后的需生活，將成為我人生中的一筆寶貴的財富。最后，感謝學(xué)院的各位老師幾年來對我們的教育，感謝學(xué)院能給我們提供這次非常好的學(xué)習(xí)實(shí)踐機(jī)會！
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