學位論文50附錄二 ：中文翻譯 通過夾具布局設計和夾緊力的優(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，應該從戰(zhàn)略的設計，并且適當?shù)膴A緊力應適用。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用。學位論文512 文獻回顧隨著優(yōu)化方法在工業(yè)中的廣泛運用，近幾年夾具設計優(yōu)化已獲得了更多的利益。夾具設計優(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)化設計的問題是非線性的，因為目標的功能和設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)合的學位論文52人工神經(jīng)網(wǎng)絡（ ANN ）和 GA。人工神經(jīng)網(wǎng)絡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)絡結(jié)合起來發(fā)展夾具設計系統(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：學位論文53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。j其中是△ 的平均值；￣△ j是正常力在 i 次的接觸點；niFμ 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；iV整體過程如圖 1 所示，一要設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。基本思路背后的遺傳算法是模擬“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，以適應特定的問題。遺傳算法，然后進行學位論文54復制，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)化夾具設計時需夾具布局和夾緊力作為設計變量，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 夾具設計的計劃被認為是不可行的或無約束，如果反應在定位是否定的。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，學位論文55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，學位論文56kij 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計計劃所產(chǎn)生的遺傳算法應用的高峰期的 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“ 恢復”ANSYS 命令。5 案例研究一個關(guān)于低剛度工件的銑削夾具設計優(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。學位論文575.1 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。學位論文585.3 夾具設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)是學位論文59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。且收斂過程的相應功能（1）和（2）如圖 7、圖8 所示。優(yōu)化設計方案在表 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 各種夾具設計方案結(jié)果進行比較，學位論文605.6 結(jié)果的比較從單一目標優(yōu)化和經(jīng)驗設計中得到的夾具設計的設計變量和目標函數(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學位論文61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計和夾緊力的優(yōu)化程序設計。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。學位論文6212、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)絡和遺傳算法混合的系統(tǒng)設計智能夾具。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。專 業(yè) 產(chǎn)品型號 零(部) 件圖號 A1 共 1 頁機制 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 柴油機 零(部) 件名稱 曲軸 第 1 頁車 間工工序號 工序名稱 材 料 牌 號機加 21，22 鉆 φ10 斜油孔 QT600-3毛坯種類 毛坯外形尺寸 每 批 件 數(shù) 每 臺 件 數(shù)鑄造 長 667，直徑φ71設備名稱 設備型號 設 備 編 號 同時加工件數(shù)鉆床 Z9416 臥式鉆床 1夾具編號 夾具名稱 工 位 器 具 編 號 工位器具名稱鉆床專用夾具冷 卻 液 準 終工序工時 單 件工 時 定 額描 圖工步號工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備主軸轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)切削速度(米/分)走刀量(毫米/轉(zhuǎn))吃 刀 深 度(毫米)走刀次數(shù) 機動 輔助描 校 1 鉆中間兩斜油孔 φ10，深 132 M9416 臥式鉆床 250 8 0.3615 1 1.542 鉆兩邊斜油孔 φ10，通孔 M9416 臥式鉆床 250 8 0.36 5 1 1.16底圖號, 裝訂號 編制(日期) 審核(日期) 會簽(日期) 班級 姓名標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 07.5.20 專 業(yè) 產(chǎn)品型號 零( 部) 件圖號 A1 共 2 頁機制 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品名稱 零( 部) 件名稱 曲軸 第 1 頁材料牌號 QT600-3 毛坯種類 鑄造 毛坯外形尺寸 長 667，直徑 φ71 毛坯件數(shù) 批量生產(chǎn) 每臺件數(shù) 備注工 工 序 車 工 工 時序 工 序 內(nèi) 容 設 備 工 藝 裝 備 準 單號 名 稱 間 段 終 件1 車 粗、精車左端面，粗車 3mm,精車 0.5mm 機加 CA6140 YG5 端面車刀，游標卡尺，專用夾具，2 車 粗、精車右端面, 粗車 3mm,精車 0.5mm 機加 CA6140 YG5 端面車刀，游標卡尺，專用夾具 3 車 粗、精車主軸頸Ⅰ，由 φ71 車至 φ64 保證質(zhì)量 機加 CA6140 YG5 外圓車刀，專用夾具，游標卡尺4 車 粗、精車主軸頸Ⅱ，由 φ71 車至 φ64 保證質(zhì)量 機加 CA6140 YG5 外圓車刀，專用夾具，游標卡尺5 車 粗、精車主軸頸Ⅲ，由 φ71 車至 φ64 保證質(zhì)量 機加 CA6140 YG5 外圓車刀，專用夾具，游標卡尺6 車 粗、精車主軸頸Ⅳ，由 φ71 車至 φ64 保證質(zhì)量 機加 CA6140 YG5 外圓車刀，專用夾具，游標卡尺7 車 粗、精車主軸頸Ⅴ，由 φ71 車至 φ64 保證質(zhì)量 機加 CA6140 YG5 外圓車刀，專用夾具，游標卡尺描 圖 8 車 粗、精車主軸頸兩邊壁面 機加 CA6140 YG5 端面車刀，專用夾具，游標卡尺9 車 主軸頸端壁面倒角 R3、保證粗糙度 Ra=0.4 機加 CA6140 YG5，45 度車刀，專用夾具，游標卡尺描 校 10 車 粗、精曲柄銷Ⅰ，由 φ63 車至 φ56 保證質(zhì)量 機加 CA6140 YG5 外圓車刀，專用夾具，游標卡尺11 車 粗、精曲柄銷Ⅳ，由 φ63 車至 φ56 保證質(zhì)量 機加 CA6140 YG5 外圓車刀，專用夾具，游標卡尺底圖號 12 車 粗、精曲柄銷Ⅱ，由 φ63 車至 φ56 保證質(zhì)量 機加 CA6140 YG5 外圓車刀，專用夾具，游標卡尺13 車 粗、精曲柄銷Ⅲ，由 φ63 車至 φ56 保證質(zhì)量 機加 CA6140 YG5 外圓車刀，專用夾具，游標卡尺裝訂號 編制(日期) 審核(日期) 會簽(日期) 班級 姓名標記 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 07.5.18 033 專 業(yè) 產(chǎn)品型號 零( 部) 件圖號 A1 共 2 頁機制 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品名稱 零( 部) 件名稱 曲軸 第 2 頁材料牌號 QT600-3 毛坯種類 鑄造 毛坯外形尺寸 長 667，直徑 φ71 毛坯件數(shù) 批量生產(chǎn) 每臺件數(shù) 備注工 工 序 車 工 工 時序 工 序 內(nèi) 容 設 備 工 藝 裝 備 準 單號 名 稱 間 段 終 件14 車 粗、精車曲柄銷兩邊壁面 機加 CA6140 YG5 端面車刀，游標卡尺，專用夾具，15 車 曲柄銷兩邊倒角 R3 、Ra=0.４ μm 機加 CA6140 YG5，45 度車刀，游標卡尺，專用夾具 16 車 粗、精車左端 外圓、倒角 C2 （Ra6.3）40?機加 CA6140 YG5 外圓車刀，專用夾具，游標卡尺四川理工學院17 鉆 鉆主軸頸孔 10 4，通孔?機加 Z525 麻花鉆，專用夾具，游標卡尺描 圖 18 鉆 鉆右端孔 46、 8、擴孔 52M7 0.3?機加 Z525 麻花鉆，專用夾具，游標卡尺19 攻 加工螺紋孔 8 M8 機加 Z525 麻花鉆，專用夾具，游標卡尺描 校 20 銑 2 銑鍵槽 12 63、12 16 機加 XA6132 盤銑刀銑鍵槽，專用夾具，游標卡尺21 鉆 鉆中間兩個斜油孔 10、深 132?機加 專用機床 麻花鉆，專用夾具，游標卡尺底圖號 22 鉆 鉆兩邊斜油孔 10 通孔 機加 專用機床 麻花鉆，專用夾具，游標卡尺23 校核裝訂號 編制(日期) 審核(日期) 會簽(日期) 班級 姓名標記 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 07.5.18 03.3 周前洪畢 業(yè) 設 計（論 文）說 明 書題 目 四缸柴油機曲軸工藝工裝設計 2畢業(yè)設計（論文）任務書設計（論文）題目：四缸柴油機曲軸工藝工裝設計 1．畢業(yè)設計（論文）的主要內(nèi)容及基本要求（1）基本設計參數(shù)：①490 型柴油機。②生產(chǎn)方式：批量生產(chǎn)（2）.主要內(nèi)容及基本要求①測繪柴油機曲軸的總成圖和零件圖。②確定加工方法，制定加工工藝，編制加工工序卡。③進行曲軸斜油孔加工的工裝設計。④編寫設計說明書。2．指定查閱的主要參考文獻及說明①《機械制造工藝手冊》②《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》③《機械制造裝備》④《夾具設計》3．進度安排設計（論文）各階段名稱 起 止 日 期1 查閱資料，了解曲軸的功能以及加工制造的基本知識 3 月 5 日—3 月 25 日2 完成曲軸的裝配圖和零件圖的繪制 3 月 26 日—4 月 10 日3 確定加方法.制定加工工藝.完成工裝設計 4 月 11 日—5 月 22 日4 完成設計計算說明書的編寫 5 月 23 日—6 月 2 日5 設計圖紙與說明書的校對 6 月 3 日—6 月 5 日II摘 要在這次畢業(yè)設計中，進行了曲軸的測繪及根據(jù)實物模型了解曲軸的外型和曲軸斜油孔的位置結(jié)構(gòu)。本設計為四缸柴油機曲軸工藝工裝設計：繪制曲軸零件圖、確定加工方法、制定加工工藝、編制加工工序卡、曲軸斜油孔加工的工裝設計。曲軸由軸頸和軸柄構(gòu)成。 曲軸是受沖擊載荷、傳遞動力的重要零件，在五大件中最難以保證加工質(zhì)量。由于曲軸工作條件惡劣，因此對曲軸材質(zhì)以及毛坯加工技術(shù)、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強化、動平衡等要求都十分嚴格。如果其中任何一個環(huán)節(jié)質(zhì)量沒有得到保證，則可嚴重影響曲軸的使用壽命和整機的可靠性。 曲軸材質(zhì)有球墨鑄鐵和鋼兩類。由于球墨鑄鐵的切削性能良好，可獲得較理想的結(jié)構(gòu)形狀，并且和鋼質(zhì)曲軸一樣可以進行各種熱處理和表面強化處理來提高曲軸的抗疲勞強度、硬度和耐磨性。球墨鑄鐵曲軸成本只有調(diào)質(zhì)鋼曲軸成本的 1/3 左右，所以球墨鑄鐵曲軸在國內(nèi)外得到了廣泛應用。關(guān)鍵詞：曲軸 斜油孔 工裝設計 可靠 疲勞強度 球墨鑄鐵IIIABSTRACTIn this graduation project, has carried on the crank mapping and the basis working model understands the crank the outlook and the tune axle tilt oil hole position structure.This design is four cylinder diesel engine crank craft work clothes design: Plan crank detail drawing, determination processing method, formulation processing craft, establishment processing travel chart, tune axle tilt oil hole processing work clothes design.The crank constitutes by the journal and the axis handle.The crank is in the engine withstands the impact load, the transmission power important components, guarantees the processing quality most with difficulty in the engine five big-ticket items.Because the crank working condition is bad, therefore to the crank material quality as well as the semifinished materials processing technology, the precision, the surface roughness, the heat treatment and the surface strengthens, requests and so on transient equilibrium extremely is all strict.If any link quality has not obtained the guarantee, then may affect the crank seriously the service life and the complete machine reliability.The crank material quality has the modular cast iron and the steel two kinds.Because the modular cast iron cutting value is good, may obtain the ideal structure shape, and may carry on each kind of heat treatment and superficial strengthening processing equally with the steel crank enhances the crank the anti-fatigue strength, degree of hardness and the resistance to wear.Modular cast iron crank cost only then about quenched and tempered steel crank cost 1/3, therefore the modular cast iron crank in domestic and foreign obtained the widespread application.Key word: Cranks Slanting oil holes Work clothes designs Reliability Fatigue strength Modular cast irons.目 錄中文摘要 Ⅰ英文摘要 Ⅱ第 1 章 設計的相關(guān)知識.11.1 畢業(yè)設計的目的、要求和內(nèi)容 11.1.1 畢業(yè)設計的目的 .11.1.2 畢業(yè)設計的基本要求及主要內(nèi)容 .11.2 畢業(yè)設計的步驟 21.2.1 機械加工工藝規(guī)程設計 2第二章 零件的分析 32.1 零件的作用及分析 32.2 曲軸的制造技術(shù)及工藝進展 32.2.1 曲軸的毛坯制造技術(shù)32.2.2 機械加工技術(shù)42.2.3 熱處理和表面強化處理技術(shù)4第三章 零件的工藝路線及加工工藝.53.1 擬定工藝路線應注意的事項.53.2 零件的工藝路線63.2.1 基準的選擇.63.2.2 曲軸工藝路線內(nèi)容.63.2.3 零件加工工序內(nèi)容.7第四章 專用夾具設計及撰寫說明.354.1 專用夾具設計354.1.1 設計說明354.1.2 夾具設計分析354.2 撰寫說明書應注意的事項36第五章 結(jié) 論37參考文獻38致 謝39畢業(yè)設計1第一章 設計的相關(guān)知識1.1 畢業(yè)設計的目的、要求和內(nèi)容了解畢業(yè)設計的目的和要求能知道設計的重要性。按照要求做好設計，使自己有一個做設計的好計劃，從而把設計做得更加的成功完美。1.1.1 畢業(yè)設計的目的。機械制造工藝與機床夾具畢業(yè)設計是機械制造工藝與機床夾具課程教學的一個不可或缺的輔助環(huán)節(jié)。它是學生全面地綜合運用本課程及其有關(guān)先修課程的理論和實踐知識進行加工工藝及夾具結(jié)構(gòu)設計的一次重要實踐。它對于培養(yǎng)學生編制機械加工工藝規(guī)程和機床夾具設計的能力，為以后搞好畢業(yè)設計和去工廠從事工藝與夾具設計具有十分重要的意義。本課程設計的目的在于：1. 培養(yǎng)學生綜合運用機械制造工藝學及相關(guān)專業(yè)課程（工程材料與熱處理、機械設計、互換性與測量技術(shù)、金屬切削加工及裝備等）的理論知識，結(jié)合金工實習、生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決機械加工藝問題，初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。2. 能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬訂夾具設計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設計，初步具備設計保證加工質(zhì)量的高效、省力、經(jīng)濟合理的專用夾具的能力。3. 培養(yǎng)學生熟悉和應用有關(guān)手冊、標準、圖表等技術(shù)資料的能力，指導學生分析零件加工的技術(shù)要求和本企業(yè)具備的加工條件，掌握從事工藝設計的方法和步驟。4. 進一步培養(yǎng)學生機械制圖、設計計算、結(jié)構(gòu)設計和編寫技術(shù)文件等的基本技能。5. 培養(yǎng)學生耐心細致、科學分析、周密思考、吃苦耐勞的良好習慣。6. 培養(yǎng)學生解決工藝問題的能力，為學生今后進工廠從事工藝與夾具設計打下良好的基礎(chǔ)。1.1.2 畢業(yè)設計的基本要求及主要內(nèi)容。本畢業(yè)設計要求就一個中等復雜程度的零件編制一套機械加工工藝規(guī)程，按教師第一章 設計的相關(guān)知識2指定的某加工工序設計一副專用夾具，并撰寫設計說明書。學生應在教師的指導下，認真地、有計劃地、獨立按時完成設計任務。學生對待自己的設計任務必須如同在工廠接受設計任務一樣，對于自己所作的技術(shù)方案、數(shù)據(jù)選擇和計算結(jié)果必須高度負責，注意理論與實踐相結(jié)合，以期使整個設計在技術(shù)上是先進的、在經(jīng)濟上是合理的、在生產(chǎn)中是可行的。1.基本設計參數(shù)：①490 型柴油機。②生產(chǎn)方式：批量生產(chǎn)2.主要內(nèi)容及基本要求①測繪柴油機曲軸的總成圖和零件圖。②確定加工方法，制定加工工藝，編制加工工序卡。③進行曲軸斜油孔加工的工裝設計。④編寫設計說明書。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《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》③《機械制造裝備》④《夾具設計》1.2 畢業(yè)設計的步驟 1.2.1 機械加工工藝規(guī)程設計（1） ．分析、研究零件圖（或?qū)嵨铮?，進行結(jié)構(gòu)工藝性審查。（2） ．根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型，確定工藝的基本特征。生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型不同，產(chǎn)品零件的制造工藝、所用設備及工藝裝備、對工人的技術(shù)要求、采取的技術(shù)措施和要求達到的技術(shù)經(jīng)濟效果也會不同。（3） ．確定毛坯的類型和制造方法，繪制毛坯圖。（4） ．擬定工藝路線。（5） ．機械加工工序設計。（6） ．技術(shù)經(jīng)濟分析。（7） ．校核 。畢業(yè)設計3第二章 零件的分析2.1 零件的作用及分析曲軸一般由主軸頸，連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成。一個主軸頸、一個連桿軸頸和一個曲柄組成了一個曲拐，曲軸的曲拐數(shù)目等于氣缸數(shù)。曲軸是發(fā)動機中承受沖擊載荷、傳遞動力的重要零件，在發(fā)動機五大件中最難以保證加工質(zhì)量。由于曲軸工作條件惡劣，因此對曲軸材質(zhì)以及毛坯加工技術(shù)、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強化、動平衡等要求都十分嚴格。如果其中任何一個環(huán)節(jié)質(zhì)量沒有得到保證，則可嚴重影響曲軸的使用壽命和整機的可靠性。世界汽車工業(yè)發(fā)達國家對曲軸的加工十分重視，并不斷改進曲軸加工工藝。隨著 WTO 的加入，國內(nèi)曲軸生產(chǎn)廠家已經(jīng)意識到形勢的緊迫性，引進了為數(shù)不少的先進設備和技術(shù)，以期提高產(chǎn)品的整體競爭力，使得曲軸的制造技術(shù)水平有了大幅提高，特別是近 5 年來發(fā)展更為迅猛。把連桿傳來的推力變?yōu)樾D(zhuǎn)的力量（扭矩） ，經(jīng)過曲軸、飛輪傳給傳動裝置。將活塞的直線往復運動的動能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)動能的部件。 2.2 曲軸的制造技術(shù)及工藝進展2.2.1 曲軸的毛坯鑄造技術(shù)球墨鑄鐵曲軸的生產(chǎn)繼 QT800-2、QT900-2 等幾種牌號后，廣西玉柴等經(jīng)過攻關(guān)已能穩(wěn)定生產(chǎn) QT800-6 牌號的曲軸，為曲軸“以鐵代鋼”奠定了基礎(chǔ)。 1.熔煉高溫低硫純凈鐵水的獲得是生產(chǎn)高質(zhì)量球墨鑄鐵的關(guān)鍵。國內(nèi)主要是以沖天爐為主的生產(chǎn)設備，鐵水未進行預脫硫處理；其次是高純生鐵少、焦炭質(zhì)量差。目前已采用雙聯(lián)外加預脫硫的熔煉方法，采用沖天爐熔化鐵水，經(jīng)爐外脫硫，然后在感應電爐中升溫并調(diào)整成分。目前，在國內(nèi)鐵水成分的檢測已普遍采用真空直讀光譜儀來進行。2.造型第一章 設計的相關(guān)知識4 2氣流沖擊造型工藝明顯優(yōu)于粘土砂型工藝，可獲得高精度的曲軸鑄件，該工藝制作的砂型具有無反彈變形量等特點，這對于多拐曲軸尤為重要。目前，國內(nèi)已有一些曲軸生產(chǎn)廠家從德國、意大利、西班牙等國引進氣流沖擊造型工藝，不過，引進整條生產(chǎn)線的只有極少數(shù)廠家，如文登天潤曲軸有限公司引進了德國 KW 鑄造生產(chǎn)線。2.2.2 機械加工技術(shù)目前國內(nèi)曲軸生產(chǎn)線多數(shù)由普通機床和專用機床組成，生產(chǎn)效率和自動化程度相對較低。粗加工設備多采用多刀車床車削曲軸主軸頸及拐頸，工序的質(zhì)量穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生較大的內(nèi)應力，難以達到合理的加工余量。一般精加工采用 MQ8260 等曲軸磨床粗磨-半精磨-精磨-拋光，通?？渴止げ僮?，加工質(zhì)量不穩(wěn)定。粗加工生產(chǎn)線由德國的專機自動線（LINDENMAIER） 、數(shù)控車-車拉、數(shù)控高速隨動外銑（BOEHRINGER） 、圓角滾壓機（HEGENSCHEIDT-MFD）和止推面車滾專機、淬火機（EMA）等組成；精加工生產(chǎn)線由日本的數(shù)控高速 CBN 磨床（TOYODA） 、動平衡機、拋光機（IMPCO-NACHI） 、檢測機、清洗機等組成。連桿軸頸加工則采用了數(shù)控高速隨動加工技術(shù)，全線采用高速 CBN 砂輪磨削技術(shù)，磨削線速度達到 120m/s。粗加工有曲軸質(zhì)量定心機、數(shù)控內(nèi)銑床等設備，精加工設備由英國 LANDIS、日本 TOYADA 數(shù)控曲軸磨床等進口先進設備組成?？梢钥闯觯l(fā)動機曲軸制造技術(shù)進展最為迅速的是機械加工裝備，比較典型的加工工藝是銑削和磨削。2.2.3 熱處理和表面強化處理技術(shù)曲軸的熱處理關(guān)鍵技術(shù)是表面強化處理。球墨鑄鐵曲軸一般均采用正火處理，為表面處理做好組織準備，表面強化處理一般采用感應淬火或氮化工藝。鍛鋼曲軸則采用軸頸與圓角淬火工藝。引進的設備有 AEG 全自動曲軸淬火機床、EMA 淬火機床等。據(jù)國外資料介紹，球墨鑄鐵曲軸采用圓角滾壓工藝與離子氮化結(jié)合使用進行復合強化，可使整條曲軸的抗疲勞強度提高 130%以上。國內(nèi)部分廠家近幾年也進行了這方面的實踐，取得了良好的效果。畢業(yè)設計5第三章 零件的工藝路線及加工工藝3.1 擬定工藝路線應注意的事項在撰寫工藝路線，尤其是在選擇加工方法、安排加工順序時，要考慮和注意以下事項： 1. 表面成形。應首先加工出精基準面，再盡量以統(tǒng)—的精基準定位加工其余表面，并要考慮到各種工藝手段最適合加工什么表面。 2. 保證質(zhì)量。應注意到在各種加工方案中保證尺寸精度、形狀精度和表面相互位置精度的能力；是否要粗精分開，加工階段應如何劃分；怎樣保證工件無夾壓變形；怎樣減少熱變形；采用怎樣的熱處理手段以改善加工條件、消除應力和穩(wěn)定尺寸；如何減小誤差復映；對某些相互位置精度要求極高的表面，可考慮采用互為基準反復加工的辦法等。 3. 減小消耗，降低成本。要注意發(fā)揮工廠原有的優(yōu)勢和潛力，充分利用現(xiàn)有的生產(chǎn)條件和設備；盡量縮短工藝準備時間并迅速投產(chǎn)，避免貴重稀缺材料的使用和消耗。 4. 提高生產(chǎn)率。在現(xiàn)有通用設備的基礎(chǔ)上考慮成批生產(chǎn)的工藝時，工序宜分散，并配備足夠的專用工藝裝備；當采用高效機床、專用機床或數(shù)控機床時，工序宜集中，以提高生產(chǎn)效率，保證質(zhì)量。應盡可能減少工件在車間內(nèi)和車間之間的流動，必要時考慮引進先進、高效的工藝技術(shù)。 5. 確定機床和工藝裝備。選擇機床和工藝裝備，其型號、規(guī)格、精度應零件尺寸大小、精度、生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠的具體條件相適應。 在畢業(yè)設汁中，專用夾具、專用刀具和專用量具，統(tǒng)一采用以下代號編號方法： D——刀具 J——夾具 L——量具 C——車床 X——銑床Z——鉆床 M——磨床第二章 零件的分析6專用工藝裝備編號示例如下：CJ—01 車床專用夾具 l 號 ZD—02 鉆床專用刀具 2 號6. 工藝方案的對比取舍。為保證質(zhì)量的可靠性，應對各方案進行技術(shù)經(jīng)濟分析，對生產(chǎn)率和經(jīng)濟性（注意在什么情況下主要對比不同方案的工藝成本，在什么情況下主要對比不同方案的投資回收期）進行對比，最后綜合對比結(jié)果，選擇最優(yōu)方案。3.2 零件的工藝路線3.2.1 基準的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基準選擇得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，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。（1）粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取頂面作為粗基準。因為這個零件是長方體類的零件,可以用通用夾具來定位，實現(xiàn)了完全定位，然后進行銑削。（2）精基準的選擇。主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。3.2.2 曲軸工藝路線內(nèi)容曲軸材料為球墨鑄鐵，曲軸的主要加工表面多數(shù)為外圓表面。所有的加工表面的表面粗糙度的質(zhì)量要求都比較高，主要加工部位的尺寸有：1.回轉(zhuǎn)面， 64h6( )、?0.9?56h6（ ） 、 52M7( )；2.長度尺寸，?0.9??0.3?24±0.5、22±0.5、149±0.5、207±0.5、12N8( );3.位置尺寸，0.23??48.5±0.01、24±0.2、34±0.2、30±0.2、105±0.4、230±0.4。1.2.2.1 制定工藝路線 1.鑄造毛坯件；2.時效處理；3.粗加工；4.半精加工；畢業(yè)設計75.精加工；6.探傷；7.鍵、螺紋加工；8.精磨；9.檢查；10.防銹、入庫。3.2.3 零件加工工序內(nèi)容工序一 粗、精車左端面加工材料—QT600-3，工件尺寸—坯件 D=71 mm，車削長度 l=35.5 mm；加工要求—車削后表面粗糙度為 Ra=6.3 μm,車床—CA6140,工件采用三爪卡盤裝夾。由于工件毛坯為鑄件，因兩端面都要加工，加工余量為 3.5，所以粗加工余量為 3.5mm，精加工余量為 0.5 mm。粗車左端面： 1.刀具的選擇選擇硬質(zhì)合金鋼端面車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》 表 1-2 得選用刀具YG3。表 1-1 選得刀桿尺寸 16 mm × 25 mm,刀片厚度為 4.5 mm.2.選擇切削用量1）.確定切削深度 由于粗加工余量為 3 mm，且車端面，可一次走刀pa完成，故= =3 mmp650.2?2）.確定進給量 f 根據(jù)表 1-4，在粗車鑄鐵時刀桿尺寸為16×25， 3 mm,工件直徑在 60～100 mm 時pa?f=0.6～1.2 mm根據(jù) CA6140 車床說明書選擇f=0.6 mm3）.確定切削速度 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 3-19 查得，v=0.833～1.167 m/s故選擇,第三章 零件的工藝路線及加工工藝8=1 m/s=60 m/minv3.確定主軸轉(zhuǎn)速 n 根據(jù)公式故10D??n= = r/minv60271??4.計算基本工時mLtnf?式中 L=l+y+ ,l=35.5 mm, 根據(jù)《切削用量簡明手冊 》 表 1-26 查得 y+?=1.0 mm,則?L=35.5+1.0=36.5 mm 故min36.50.27mt??精車左端面：1.刀具的選擇選擇硬質(zhì)合金鋼端面車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》 表 1-2 得選用刀具YG3。表 1-1 選得刀桿尺寸 16 mm × 25 mm,刀片厚度為 4.5 mm.2.選擇切削用量1）.確定切削深度 由于精加工余量為 0.5 mm，且車端面，可一次走pa刀完成，故= mmp60.5.2??2）.確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16×25， 3 pamm ，由于表面粗糙度要求高，工件直徑在 60～100 mm 時，故取f=0.3 mm3）.確定切削速度 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 3-19 查得，v=1.333～1.83 m/s故選擇,=1.5 m/s=90 m/minv3.確定主軸轉(zhuǎn)速 n 根據(jù)公式故10D??n= = r/minv9043.58771??畢業(yè)設計9則取 n=410 r/min 4.計算基本工時mLtnf?式中 L=l+y+ ,l=35.5 mm, 根據(jù)《切削用量簡明手冊 》 表 1-26 查得 y+?=1.0 mm,則?L=35.5+1.0=36.5 mm 故min36.50.41mt??工序二 粗、精車右端面加工材料—QT600-3，工件尺寸—坯件 D=82 mm，車削長度 l=41 mm；加工要求—車削后表面粗糙度為 Ra=1.6 μm,車床—CA6140,工件采用三爪卡盤裝夾。由于工件毛坯為鑄件，因兩端面都要加工，加工余量為 3.5，所以粗加工余量為 3mm，精加工余量為 0.5 mm。粗車左端面： 1.刀具的選擇選擇硬質(zhì)合金鋼端面車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》 表 1-2 得選用刀具YG3。表 1-1 選得刀桿尺寸 16 mm × 25 mm,刀片厚度為 4.5 mm.2.選擇切削用量1）.確定切削深度 由于粗加工余量為 3 mm，且車端面，可一次走刀pa完成，故= =3 mmp650.2?2）.確定進給量 f 根據(jù)表 1-4，在粗車鑄鐵時刀桿尺寸為16×25， 3 mm,工件直徑在 60～100 mm 時，pa?f=0.6～1.2 mm根據(jù) CA6140 車床說明書選擇f=0.6 mm3）.確定切削速度 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 3-19 查得，v第三章 零件的工藝路線及加工工藝10=0.833～1.167 m/sv故選擇,=1 m/s=60 m/min3.確定主軸轉(zhuǎn)速 n 根據(jù)公式故10Dv??n= = r/min6023.48??則取 n=240 r/min4.計算基本工時mLtnf?式中 L=l+y+ ,l=41 mm, 根據(jù)《切削用量簡明手冊 》 表 1-26 查得?y+ =1.0 mm,則L=41+1.0=42 mm 故min420.96mt??精車左端面：1.刀具的選擇選擇硬質(zhì)合金鋼端面車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》 表 1-2 得選用刀具YG3。表 1-1 選得刀桿尺寸 16 mm × 25 mm,刀片厚度為 4.5 mm.2.選擇切削用量1）.確定切削深度 由于精加工余量為 0.5 mm，且車端面，可一次走pa刀完成，故= mmp60.5.2??2）.確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16×25， 3 pamm ，由于表面粗糙度要求高，工件直徑在 60～100 mm 時，故取f=0.03 mm3）.確定切削速度 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 3-19 查得，v=1.333～1.83 m/s故選擇,=1.5 m/s=90 m/minv畢業(yè)設計113.確定主軸轉(zhuǎn)速 n 根據(jù)公式故10Dv??n= = r/min903582??4.計算基本工時mLtnf?式中 L=l+y+ ,l=41 mm, 根據(jù)《切削用量簡明手冊 》 表 1-26 查得?y+ =1.0 mm,則L=41+1.0=42 mm 故min420.356mt??工序三 粗、精車主軸頸Ⅰ加工材料—QT600-3，工件尺寸—坯件 D=71 mm，車削長度 l=120 mm；加工要求—車削后表面粗糙度為 Ra=1.6 μm,車床—CA6140,工件采用兩頂尖裝夾。由于工件毛坯為鑄件，加工余量為 7，加工要求交高（Ra=1.6 μm） ，所以粗加工余量為 4mm，半精加工為 2，精加工余量為 1 mm。粗車：1.刀具的選擇選擇直頭式外圓車刀，根據(jù)《切削用量簡明手冊》 表 1-2 得選用刀具YG3。表 1-1 選得刀桿尺寸 16 mm × 25 mm,刀片厚度為 4.5 mm.2.選擇切削用量1）.確定切削深度 由于粗加工余量為 4mm，且車削余量不大，可一pa次走刀完成，故= mmp7162??2）.確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16×25， 3 pamm ，由于表面粗糙度要求高，工件直徑在 60～100 mm 時，故取f=0.06 mm3）.確定切削速度 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 3-19 查得，v第三章 零件的工藝路線及加工工藝12=0.833～1.167 m/sv故選擇,=1 m/s=60 m/min3.確定主軸轉(zhuǎn)速 n 根據(jù)公式故10Dv??n= = r/min60271??4.計算基本工時mLtnf?式中 L=l+y+ ,l=120 mm, 根據(jù)《切削用量簡明手冊 》 表 1-26 查得?y+ =1.0 mm,則L=120+1.0=121 mm 故min120.756mt??半精車：1.刀具的選擇選擇硬質(zhì)合金鋼端面車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》 表 1-2 得選用刀具YG3。表 1-1 選得刀桿尺寸 16 mm × 25 mm,刀片厚度為 4.5 mm.2.選擇切削用量1）.確定切削深度 由于半精加工余量為 2 mm，且車端面，可一次走pa刀完成，故= mmp67512??2）.確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16×25， 3 pamm ，由于表面粗糙度要求高，工件直徑在 60～100 mm 時，故取f=0.03 mm3）.確定切削速度 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 3-19 查得，v=1.333～1.83 m/s故選擇,=1.5 m/s=90 m/minv3.確定主軸轉(zhuǎn)速 n 根據(jù)公式畢業(yè)設計13故10Dnv??n= = r/min90427.86??則取 n=430 r/min4.計算基本工時mLtnf?式中 L=l+y+ ,l=120 mm, 根據(jù)《切削用量簡明手冊 》 表 1-26 查得?y+ =1.0 mm,則L=120+1.0=121 mm 故min120.9443mt??精車：1.刀具的選擇選擇硬質(zhì)合金鋼端面車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》 表 1-2 得選用刀具YG3。表 1-1 選得刀桿尺寸 16 mm × 25 mm,刀片厚度為 4.5 mm.2.選擇切削用量1）.確定切削深度 由于精加工余量為 0.5 mm，且車端面，可一次走pa刀完成，故= mmp6540.2??2）.確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16×25， 3 pamm ，由于表面粗糙度要求高，工件直徑在 60～100 mm 時，故取f=0.03 mm3）.確定切削速度 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 3-19 查得，v=1.333～1.83 m/s故選擇,=1.5 m/s=90 m/minv3.確定主軸轉(zhuǎn)速 n 根據(jù)公式故10D??n= = r/minv904.965??第三章 零件的工藝路線及加工工藝14則取 n=440 r/min4.計算基本工時mLtnf?式中 L=l+y+ ,l=40 mm, 根據(jù)《切削用量簡明手冊 》 表 1-26 查得?y+ =1.0 mm,則L=40+1.0=41 mm 故min410.32mt???工序四 粗、精車主軸頸Ⅱ加工材料—QT600-3，工件尺寸—坯件 D=71 mm，車削長度 l=40 mm；加工要求—車削后表面粗糙度為 Ra=0.4 μm,車床—CA6140,工件采用兩頂尖裝夾。由于工件毛坯為鑄件，加工余量為 7，加工要求很高（Ra=0.4 μm） ，所以粗加工余量為 4 mm，半精加工余量為 2 mm,精加工余量為 1 mm。粗車：1.刀具的選擇選擇直頭式外圓車刀(最好選擇可轉(zhuǎn)位車刀)，根據(jù)《切削用量簡明手冊》 表 1-2 得選用刀具 YG3。表 1-1 選得刀桿尺寸 16 mm × 25 mm,刀片厚度為 4.5 mm.2.選擇切削用量1）.確定切削深度 由于粗加工余量為 4 mm，且車削余量不大，可一pa次走刀完成，故= mmp7162??2）.確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16×25， 3 pamm ，由于表面粗糙度要求高，工件直徑在 60～100 mm 時，故取f=0.06 mm3）.確定切削速度 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 3-19 查得，v=0.833～1.167 m/s畢業(yè)設計15故選擇,=1 m/s=60 m/minv3.確定主軸轉(zhuǎn)速 n 根據(jù)公式故10D??n= = r/minv60271??4.計算基本工時mLtnf?式中 L=l+y+ ,l=40 mm, 根據(jù)《切削用量簡明手冊 》 表 1-26 查得?y+ =1.0 mm,則L=40+1.0=41 mm 故min410.267mt???半精車：1.刀具的選擇選擇硬質(zhì)合金鋼端面車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》 表 1-2 得選用刀具YG3。表 1-1 選得刀桿尺寸 16 mm × 25 mm,刀片厚度為 4.5 mm.2.選擇切削用量1）.確定切削深度 由于半精加工余量為 1 mm，且車端面，可一次走pa刀完成，故= mmp67512??2）.確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16×25， 3 pamm ，由于表面粗糙度要求高，工件直徑在 60～100 mm 時，故取f=0.03 mm3）.確定切削速度 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 3-19 查得，v=1.333～1.83 m/s故選擇,=1.5 m/s=90 m/minv3.確定主軸轉(zhuǎn)速 n 根據(jù)公式故10D??第三章 零件的工藝路線及加工工藝16n= = r/min10vD?90427.86??則取 n=430 r/min4.計算基本工時mLtnf?式中 L=l+y+ ,l=40 mm, 根據(jù)《切削用量簡明手冊 》 表 1-26 查得?y+ =1.0 mm,則L=40+1.0=41 mm 故min410.32mt???精車：1.刀具的選擇選擇硬質(zhì)合金鋼端面車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》 表 1-2 得選用刀具YG3。表 1-1 選得刀桿尺寸 16 mm × 25 mm,刀片厚度為 4.5 mm.2.選擇切削用量1）.確定切削深度 由于精加工余量為 0.5 mm，且車端面，可一次走pa刀完成，故= mmp6540.2??2）.確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16×25， 3 pamm ，由于表面粗糙度要求高，工件直徑在 60～100 mm 時，故取f=0.03 mm3）.確定切削速度 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 3-19 查得，v=1.333～1.83 m/s故選擇,=1.5 m/s=90 m/minv3.確定主軸轉(zhuǎn)速 n 根據(jù)公式故10D??n= = r/minv904.965??則取 n=440 r/min畢業(yè)設計174.計算基本工時mLtnf?式中 L=l+y+ ,l=40 mm, 根據(jù)《切削用量簡明手冊 》 表 1-26 查得?y+ =1.0 mm,則L=40+1.0=41 mm 故min410.32mt???工序五 粗、精車主軸頸Ⅲ工序六 粗、精車主軸頸Ⅳ工序七 粗、精車主軸頸Ⅴ工序五、工序六、工序七與工序三、工序四類同計算現(xiàn)在省略。工序八 粗、精車主軸頸兩邊壁面加工材料—QT600-3，加工要求—車削長度 l=32 mm,車削后的表面粗糙度為 Ra=0.4 μm,車床—CA6140,工件采用兩頂尖裝夾。選擇硬質(zhì)合金刀端面車刀，主軸頸Ⅲ兩壁保證所以長度尺寸。工序九 主軸頸端壁面倒角 R3、保證粗糙度 Ra=0.4工序十 粗、精曲柄銷Ⅰ加工材料—QT600-3，工件尺寸—坯件 D=63 mm，車削長度 l=36 mm；加工要求—車削后表面粗糙度為 Ra=0.4 μm,車床—CA6140,工件采用專用夾具裝夾。由于工件毛坯為鑄件，加工余量為 7，加工要求很高（Ra=0.4 μm） ，所以粗加工余量為 4 mm，半精加工余量為 2 mm,精加工余量為 1 mm。粗車：1.刀具的選擇選擇直頭式外圓車刀(最好選擇可轉(zhuǎn)位車刀)，根據(jù)《切削用量簡明手冊》 表 1-2 得選用刀具 YG3。表 1-1 選得刀桿尺寸 16 mm × 25 mm,刀片厚度為 4.5 mm.2.選擇切削用量1）.確定切削深度 由于粗加工余量為 4 mm，且車削余量不大，可一pa次走刀完成，故第三章 零件的工藝路線及加工工藝18= mmpa63592??2）.確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16×25， 3 pamm ，由于表面粗糙度要求高，工件直徑在 60～100 mm 時，故取f=0.06 mm3）.確定切削速度 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 3-19 查得，v=0.833～1.167 m/s故選擇,=1 m/s=60 m/minv3.確定主軸轉(zhuǎn)速 n 根據(jù)公式故10D??n= = r/minv603??4.計算基本工時mLtnf?式中 L=l+y+ ,l=36 mm, 根據(jù)《切削用量簡明手冊 》 表 1-26 查得?y+ =1.0 mm,則L=36+1.0=37 mm 故min370.216mt???半精車：1.刀具的選擇選擇硬質(zhì)合金鋼端面車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》 表 1-2 得選用刀具YG3。表 1-1 選得刀桿尺寸 16 mm × 25 mm,刀片厚度為 4.5 mm.2.選擇切削用量1）.確定切削深度 由于半精加工余量為 1 mm，且車端面，可一次走pa刀完成，故= mmp59712??2）.確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16×25， 3 pamm ，由于表面粗糙度要求高，工件直徑在 60～100 mm 時，故取f=0.03 mm畢業(yè)設計193）.確定切削速度 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 3-19 查得，v=1.333～1.83 m/s故選擇,=1.5 m/s=90 m/minv3.確定主軸轉(zhuǎn)速 n 根據(jù)公式故10D??n= = r/minv90485??4.計算基本工時mLtnf?式中 L=l+y+ ,l=36 mm, 根據(jù)《切削用量簡明手冊 》 表 1-26 查得?y+ =1.0 mm,則L=36+1.0=37 mm 故min370.2648mt???精車：1.刀具的選擇選擇硬質(zhì)合金鋼端面車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》 表 1-2 得選用刀具YG3。表 1-1 選得刀桿尺寸 16 mm × 25 mm,刀片厚度為 4.5 mm.2.選擇切削用量1）.確定切削深度 由于精加工余量為 0.5 mm，且車端面，可一次走pa刀完成，故= mmp5760.2??2）.確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16×25， 3 pamm ，由于表面粗糙度要求高，工件直徑在 60～100 mm 時，故取f=0.03 mm3）.確定切削速度 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 3-19 查得，v=1.333～1.83 m/s故選擇,第三章 零件的工藝路線及加工工藝20=1.5 m/s=90 m/minv3.確定主軸轉(zhuǎn)速 n 根據(jù)公式故10D??n= = r/minv9057??4.計算基本工時mLtnf?式中 L=l+y+ ,l=36 mm, 根據(jù)《切削用量簡明手冊 》 表 1-26 查得?y+ =1.0 mm,則L=36+1.0=37 mm 故min370.255mt???工序十一 粗、精曲柄銷Ⅳ加工材料—QT600-3，工件尺寸—坯件 D=63 mm，車削長度 l=36 mm；加工要求—車削后表面粗糙度為 Ra=0.4 μm,車床—CA6140,工件采用專用夾具裝夾。由于工件毛坯為鑄件，加工余量為 7，加工要求很高（Ra=0.4 μm） ，所以粗加工余量為 4 mm，半精加工余量為 2 mm,精加工余量為 1 mm。粗車：1.刀具的選擇選擇直頭式外圓車刀(最好選擇可轉(zhuǎn)位車刀)，根據(jù)《切削用量簡明手冊》 表 1-2 得選用刀具 YG3。表 1-1 選得刀桿尺寸 16 mm × 25 mm,刀片厚度為 4.5 mm.2.選擇切削用量1）.確定切削深度 由于粗加工余量為 4 mm，且車削余量不大，可一pa次走刀完成，故= mmp63592??2）.確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16×25， 3 pa畢業(yè)設計21mm ，由于表面粗糙度要求高，工件直徑在 60～100 mm 時，故取f=0.06 mm3）.確定切削速度 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 3-19 查得，v=0.833～1.167 m/s故選擇,=1 m/s=60 m/minv3.確定主軸轉(zhuǎn)速 n 根據(jù)公式故10D??n= = r/minv603??4.計算基本工時mLtnf?式中 L=l+y+ ,l=36 mm, 根據(jù)《切削用量簡明手冊 》 表 1-26 查得?y+ =1.0 mm,則L=36+1.0=37 mm 故min370.216mt???半精車：1.刀具的選擇選擇硬質(zhì)合金鋼端面車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》 表 1-2 得選用刀具YG3。表 1-1 選得刀桿尺寸 16 mm × 25 mm,刀片厚度為 4.5 mm.2.選擇切削用量1）.確定切削深度 由于半精加工余量為 1 mm，且車端面，可一次走pa刀完成，故= mmp59712??2）.確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16×25， 3 pamm ，由于表面粗糙度要求高，工件直徑在 60～100 mm 時，故取f=0.03 mm3）.確定切削速度 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 3-19 查得，v=1.333～1.83 m/s第三章 零件的工藝路線及加工工藝22故選擇,=1.5 m/s=90 m/minv3.確定主軸轉(zhuǎn)速 n 根據(jù)公式故10D??n= = r/minv90485??4.計算基本工時mLtnf?式中 L=l+y+ ,l=36 mm, 根據(jù)《切削用量簡明手冊 》 表 1-26 查得?y+ =1.0 mm,則L=36+1.0=37 mm 故min370.2648mt???精車：1.刀具的選擇選擇硬質(zhì)合金鋼端面車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》 表 1-2 得選用刀具YG3。表 1-1 選得刀桿尺寸 16 mm × 25 mm,刀片厚度為 4.5 mm.2.選擇切削用量1）.確定切削深度 由于精加工余量為 0.5 mm，且車端面，可一次走pa刀完成，故= mmp5760.2??2）.確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16×25， 3 pamm ，由于表面粗糙度要求高，工件直徑在 60～100 mm 時，故取f=0.03 mm3）.確定切削速度 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 3-19 查得，v=1.333～1.83 m/s故選擇,=1.5 m/s=90 m/minv3.確定主軸轉(zhuǎn)速 n 根據(jù)公式畢業(yè)設計23故10Dnv??n= = r/min9057??4.計算基本工時mLtnf?式中 L=l+y+ ,l=36 mm, 根據(jù)《切削用量簡明手冊 》 表 1-26 查得?y+ =1.0 mm,則L=36+1.0=37 mm 故min370.255mt???工序十二 粗、精曲柄銷Ⅱ加工材料—QT600-3，工件尺寸—坯件 D=63 mm，車削長度 l=36 mm；加工要求—車削后表面粗糙度為 Ra=0.4 μm,車床—CA6140,工件采用專用夾具裝夾。由于工件毛坯為鑄件，加工余量為 7，加工要求很高（Ra=0.4 μm） ，所以粗加工余量為 4 mm，半精加工余量為 2 mm,精加工余量為 1 mm。粗車：1.刀具的選擇選擇直頭式外圓車刀(最好選擇可轉(zhuǎn)位車刀)，根據(jù)《切削用量簡明手冊》 表 1-2 得選用刀具 YG3。表 1-1 選得刀桿尺寸 16 mm × 25 mm,刀片厚度為 4.5 mm.2.選擇切削用量1）.確定切削深度 由于粗加工余量為 4 mm，且車削余量不大，可一pa次走刀完成，故= mmp63592??2）.確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16×25， 3 pamm ，由于表面粗糙度要求高，工件直徑在 60～100 mm 時，故取f=0.06 mm