夾具夾緊力的優(yōu)化及對工件定位精度的影響B(tài).Li 和 S.N.Mellkote布什伍德拉夫機械工程學(xué)院，佐治亞理工學(xué)院，格魯吉亞，美國研究所由于夾緊和加工，在工件和夾具的接觸部位會產(chǎn)生局部彈性變形，使工件尺寸發(fā)生變化，進而影響工件的最終加工質(zhì)量。這種效應(yīng)可通過最小化夾具設(shè)計優(yōu)化，夾緊力是一個重要的設(shè)計變量，可以得到優(yōu)化，以減少工件的位移。本文提出了一種確定多夾緊夾具受到準(zhǔn)靜態(tài)加工部位的最佳夾緊力的新方法。該方法采用彈性接觸力學(xué)模型代表夾具與工件接觸，并涉及制定和解決方案的多目標(biāo)優(yōu)化模型的約束。夾緊力的最優(yōu)化對工件定位精度的影響通過 3-2-1 式銑夾具的例子進行了分析。關(guān)鍵詞：彈性 接觸 模型 夾具 夾緊力 優(yōu)化前言 定位和夾緊的工件加工中的兩個關(guān)鍵因素。要實現(xiàn)夾具的這些功能，需將工件定位到一個合適的基準(zhǔn)上并夾緊，采用的夾緊力必須足夠大，以抑制工件在加工過程中產(chǎn)生的移動。然而，過度的夾緊力可誘導(dǎo)工件產(chǎn)生更大的彈性變形 ，這會影響它的位置精度，并反過來影響零件質(zhì)量。所以有必要確定最佳夾緊力，來減小由于彈性變形對工件的定位誤差，同時滿足加工的要求。在夾具分析和綜合領(lǐng)域上的研究人員使用了有限元模型的方法或剛體模型的方法。大量的工作都以有限元方法為基礎(chǔ)被報道[參考文獻(xiàn) 1-8]。隨著得墨忒耳[8]，這種方法的限制是需要較大的模型和計算成本。同時，多數(shù)的有限元基礎(chǔ)研究人員一直重點關(guān)注的夾具布局優(yōu)化和夾緊力的優(yōu)化還沒有得到充分討論，也有少數(shù)的研究人員通過對剛性模型[9-11] 對夾緊力進行了優(yōu)化，剛型模型幾乎被近似為一個規(guī)則完整的形狀。得墨忒耳[12，13]用螺釘理論解決的最低夾緊力，總的問題是制定一個線性規(guī)劃，其目的是盡量減少在每個定位點調(diào)整夾緊力強度的法線接觸力。接觸摩擦力的影響被忽視，因為它較法線接觸力相對較小，由于這種方法是基于剛體假設(shè)，獨特的三維夾具可以處理超過 6 個自由度的裝夾，復(fù)和倪[14]也提出迭代搜索方法，通過假設(shè)已知摩擦力的方向來推導(dǎo)計算最小夾緊力，該剛體分析的主要限制因素是當(dāng)出現(xiàn)六個以上的接觸力是使其靜力不確定，因此，這種方法無法確定工件移位的唯一性。 第 1 頁 共 15 頁這種限制可以通過計算夾具——工件系統(tǒng)[15]的彈性來克服，對于一個相對嚴(yán)格的工件，該夾具在機械加工工件的位置會受夾具點的局部彈性變形的強烈影響。Hockenberger 和得墨忒耳 [16]使用經(jīng)驗的接觸力變形的關(guān)系（稱為元功能） ，解決由于夾緊和準(zhǔn)靜態(tài)加工力工件剛體位移。同一作者還考察了加工工件夾具位移對設(shè)計參數(shù)的影響[17]。桂 [18] 等 通過工件的夾緊力的優(yōu)化定位精度彈性接觸模型對報告做了改善，然而，他們沒有處理計算夾具與工件的接觸剛度的方法，此外，其算法的應(yīng)用沒有討論機械加工刀具路徑負(fù)載有限序列。李和 Melkote [19]和烏爾塔多和 Melkote [20]用接觸力學(xué)解決由于在加載夾具夾緊點彈性變形產(chǎn)生的接觸力和工件的位移，他們還使用此方法制定了優(yōu)化方法夾具布局[21]和夾緊力[22] 。但是，關(guān)于 multiclamp 系統(tǒng)及其對工件精度影響的夾緊力的優(yōu)化并沒有在這些文件中提到 。本文提出了一種新的算法，確定了 multiclamp 夾具工件系統(tǒng)受到準(zhǔn)靜態(tài)加載的最佳夾緊力為基礎(chǔ)的彈性方法。該法旨在盡量減少影響由于工件夾緊位移和加工荷載通過系統(tǒng)優(yōu)化夾緊力的一部分定位精度。接觸力學(xué)模型，用于確定接觸力和位移，然后再用做夾緊力優(yōu)化，這個問題被作為多目標(biāo)約束優(yōu)化問題提出和解決。通過兩個例子分析工件夾緊力的優(yōu)化對定位精度的影響，例子涉及的銑削夾具 3-2-1 布局。1． 夾具——工件聯(lián)系模型 1．1 模型假設(shè)該加工夾具由 L 定位器和帶有球形端的 c 形夾組成。工件和夾具接觸的地方是線性的彈性接觸，其他地方完全剛性。工件——夾具系統(tǒng)由于夾緊和加工受到準(zhǔn)靜態(tài)負(fù)載。夾緊力可假定為在加工過程中保持不變，這個假設(shè)是有效的，在對液壓或氣動夾具使用。在實際中，夾具工件接觸區(qū)域是彈性分布，然而，這種模式的發(fā)展，假設(shè)總觸剛度（見圖 1）第 i 夾具接觸力局部變形如下：(1) iijjFkd?其中 （j=x，y，z ）表示，在當(dāng)?shù)刈幼鴺?biāo)系切線和法線方向的接觸剛度ij第 2 頁 共 15 頁圖1 彈簧夾具——工件接觸模型。表示在第i個ixyz接觸處的坐標(biāo)系（j=x ，y，z ）是對應(yīng)沿著 xyz方向的彈性變形，分別 （j= x，y，z）的代表ijd和 切向力接觸 ， 法線力接觸。ixFiyizF1．2 工件——夾具的接觸剛度模型集中遵守一個球形尖端定位，夾具和工件的接觸并不是線性的，因為接觸半徑與隨法線力呈非線性變化 [23]。由于法線力 接觸變形作用于半徑 和平iPiR面工件表面之間，這可從封閉赫茲的辦法解決縮進一個球體彈性半空間的問題。對于這個問題， 是法線的變形，在[文獻(xiàn) 23 第 93 頁]中給出如下：in?（2）??1/3296*iiniPRE???????其中 式中 和 是工件和夾具的彈性模量， 、22*11fw???wEf w?分別是工件和材料的泊松比。f?切向變形 沿著 和 切線方向）硅業(yè)切力距ity(iittx??或 者 ixiy有以下形式[文獻(xiàn) 23 第 217 頁]??iyQiix或 者（3）t28ifi wiaG?????????其中 、 分別是工件和夾具剪切模量1/3134ifi wPRE???????fGw一個合理的接觸剛度的線性可以近似從最小二乘獲得適合式 （2），這就產(chǎn)生了以下線性化接觸剛度值：在計算上述的線性近似，第 3 頁 共 15 頁（4）??1/32*68.9iizREk???????(5)1*24jii iwxy zf kG?????????正常的力被假定為從 0 到 1000N，且最小二乘擬合相應(yīng)的 R2 值認(rèn)定是0.94。2．夾緊力優(yōu)化我們的目標(biāo)是確定最優(yōu)夾緊力，將盡量減少由于工件剛體運動過程中，局部的夾緊和加工負(fù)荷引起的彈性變形，同時保持在準(zhǔn)靜態(tài)加工過程中夾具——工件系統(tǒng)平衡，工件的位移減少，從而減少定位誤差。實現(xiàn)這個目標(biāo)是通過制定一個多目標(biāo)約束優(yōu)化問題的問題，如下描述。2.1 目標(biāo)函數(shù)配方工件旋轉(zhuǎn)，由于部隊輪換往往是相當(dāng)小[17]的工件定位誤差假設(shè)為確定其剛體翻譯基本上，其中 、 、和TwwdXYZ??????? wX?wY是 沿 ， 和 三個正交組件（見圖 2） 。Zxgygz圖 2 工件剛體平移和旋轉(zhuǎn)工件的定位誤差歸于裝夾力，然后可以在該剛體位移的 范數(shù)計算如下：2L第 4 頁 共 15 頁（6）????222wwwdXYZ????其中 表示一個向量二級標(biāo)準(zhǔn)。但是作用在工件的夾緊力會影響定位誤差。當(dāng)多個夾緊力作用于工件，由此產(chǎn)生的夾緊力為 ,有如下形式：TRRCXYZP?????（7）RC?其中夾緊力 是矢量，夾緊力的方向 矩陣，1.TLCC????? ??1.TCLCRn??是夾緊力是矢量的方向余弦， 、 和 ??coscosLiLiiin????? i?i?Li??是第 i 個夾緊點夾緊力在 、 和 方向上的向量角度（ i=1、2、3.,C） 。gXYgZ在這個文件中，由于接觸區(qū)變形造成的工件的定位誤差，被假定為受的作用力是法線的，接觸的摩擦力相對較小，并在進行分析時忽略了加緊力對工件的定位誤差的影響。意指正常接觸剛度比 ，是通過 （i=1，2…L）和最小zkii?的所有定位器正常剛度 相乘，并假設(shè)工件 、 、 取決于 、 、zks xNyzgXY的方向，各自的等效接觸剛度可有下式 計算gZ 111,,XYZNNssszizizikk????????????????????????和得出（見圖 3） ，工件剛體運動 ，歸于夾緊行動現(xiàn)在可以寫成：wd?(8)111XYZTRRRwNNNsssziziziPPdkk?????? ?? ????????????????????? ??工件有位移，因此，定位誤差的減小可以通過盡量減少產(chǎn)生的夾緊力向量 范數(shù)。因此，第一個目標(biāo)函數(shù)可以寫為：2L最小化 XYZ222RRERCNNw111PP=+iii?????? ?????? ????????????（9）第 5 頁 共 15 頁要注意，加權(quán)因素是與等效接觸剛度成正比的在 、 和 方向上。通gXYgZ過使用最低總能量互補參考文獻(xiàn)[15，23]的原則求解彈性力學(xué)接觸問題得出 A的組成部分是唯一確定的，這保證了夾緊力和相應(yīng)的定位反應(yīng)是“真正的”解決方案，對接觸問題和產(chǎn)生的“真正”剛體位移，而且工件保持在靜態(tài)平衡，通過夾緊力的隨時調(diào)整。因此，總能量最小化的形式為補充的夾緊力優(yōu)化的第二個目標(biāo)函數(shù)，并給出：最小化 （10）?????222iiiL+CL+CL+Cx*111FFUW=kkyziii????????????TQ?其中 代表機構(gòu)的彈性變形應(yīng)變能互補， 代表由外部力量和力矩配合* *W完成， 是遵守對角矩陣的， 和Q1.LCxyzxyzcc???????1iijjck??是所有接觸力的載體。TxyzzFF??如圖 3 加權(quán)系數(shù) 計算確定的基礎(chǔ)2L2.2 摩擦和靜態(tài)平衡約束在（10）式優(yōu)化的目標(biāo)受到一定的限制和約束，他們中最重要的是在每個接觸處的靜摩擦力約束。庫侖摩擦力的法律規(guī)定 （ 是??22iiixyszFF???is靜態(tài)摩擦系數(shù)）,這方面的一個非線性約束和線性化版本可以使用，并且[19]有：內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯）第 6 頁 共 15 頁（11）iiixyszF???假設(shè)準(zhǔn)靜態(tài)載荷，工件的靜力平衡由下列力和力矩平衡方程確保（向量形式）：(12)0F??0M?其中包括在法線和切線方向的力和力矩的機械加工力和工件重量。2.3 界接觸力由于夾具——工件接觸是單側(cè)面的，法線的接觸力 只能被壓縮。這通過iP以下的 的約束表 （i=1，2…,L+C） （13）iP0i?它假設(shè)在工件上的法線力是確定的，此外，在一個法線的接觸壓力不能超過壓工件材料的屈服強度（ ） 。這個約束可寫為：yS（i=1，2 ，…,L+C ） (14) iyiPSA?如果 是在第 i 個工件——夾具的接觸處的接觸面積，完整的夾緊力優(yōu)化i模型，可以寫成：最小化 (15)12fTRCwQP?????????3．模型算法求解式（15）多目標(biāo)優(yōu)化問題可以通過求解約束[24]。這種方法將確定的目標(biāo)作為首要職能之一，并將其轉(zhuǎn)換成一個約束對。該補充（ ）的主要目的是處1f理功能，并由此得到夾緊力（ ）作為約束的加權(quán)范數(shù) 最小化。對 為主要2f 2L1f目標(biāo)的選擇，確保選中一套獨特可行的夾緊力，因此，工件——夾具系統(tǒng)驅(qū)動到一個穩(wěn)定的狀態(tài)（即最低能量狀態(tài)） ，此狀態(tài)也表示有最小的夾緊力下的加權(quán)范數(shù) 。 的約束轉(zhuǎn)換涉及到一個指定的加權(quán)范數(shù) 小于或等于 ，其中 是 2Lf 2L?的約束，假設(shè)最初所有夾緊力不明確，要確定一個合適的 。在定位和夾緊f點的接觸力的計算只考慮第一個目標(biāo)函數(shù)（即 ） 。雖然有這樣的接觸力，并不1f內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯）第 7 頁 共 15 頁一定產(chǎn)生最低的夾緊力，這是一個“真正的”可行的解決彈性力學(xué)問題辦法，可完全抑制工件在夾具中的位置。這些夾緊力的加權(quán)系數(shù) ，通過計算并作為2L初始值與 比較，因此，夾緊力式（15）的優(yōu)化問題可改寫為: ?最小化 （16）12TfQ??由： (11)–(14) 得。RCwP?類似的算法尋找一個方程根的二分法來確定最低的 上的約束, 通過盡RCwP可能降低 上限，由此產(chǎn)生的最小夾緊力的加權(quán)范數(shù) 。 迭代次數(shù) K，終止搜?2L索取決于所需的預(yù)測精度 和 ，有參考文獻(xiàn)[15] ：????TwxyzTiiiziidrXYZ?????????2Klog??????????????（17）其中 表示上限的功能，完整的算法在如圖 4 中給出。?內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯）第 8 頁 共 15 頁內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯）第 9 頁 共 15 頁圖 4 夾緊力的優(yōu)化算法（在示例 1 中使用） 。 圖 5 該算法在示例 2 使用4． 加工過程中的夾緊力的優(yōu)化及測定上一節(jié)介紹的算法可用于確定單負(fù)載作用于工件的載體的最佳夾緊力，然而，刀具路徑隨磨削量和切割點的不斷變化而變化。因此，相應(yīng)的夾緊力和最佳的加工負(fù)荷獲得將由圖 4 算法獲得，這大大增加了計算負(fù)擔(dān)，并要求為選擇的夾緊力提供標(biāo)準(zhǔn)， 將獲得滿意和適宜的整個刀具軌跡 ，用保守的辦法來解決下面將被討論的問題，考慮一個有限的數(shù)目（例如 m）沿相應(yīng)的刀具路徑設(shè)置的產(chǎn)生 m 個最佳夾緊力，選擇記為 ， ， … ,在每個采樣點，1optP2t3optPopt考慮以下四個最壞加工負(fù)荷向量：內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯）第 10 頁 共 15 頁max1axTXYZF?????2maxaxTYXYZF?????3maxaxTXYZF?????4aTrXYZF?????(18) 、 和 表示在 、 和 方向上的最大值， 、 和 上gg的數(shù)字 1，2，3 分別代替對應(yīng)的 和 另外兩個正交切削分力，而且maxXYmaxZ有： ????222maxrXYZFF????????雖然 4 個最壞情況加工負(fù)荷向量不會在工件加工的同一時刻出現(xiàn)，但在每次常規(guī)的進給速度中，刀具旋轉(zhuǎn)一次出現(xiàn)一次，負(fù)載向量引入的誤差可忽略。因此，在這項工作中，四個載體負(fù)載適用于同一位置， （但不是同時）對工件進行的采樣 ，夾緊力的優(yōu)化算法圖 4，對應(yīng)于每個采樣點計算最佳的夾緊力。夾緊力的最佳形式有：(i=1,2,…,m) (j=x,y z,r) (19)max12.TiiijjcjPC?????其中 是最佳夾緊力的四個情況下的加工負(fù)荷載體， (C=1，2，…C)是每ij ikjC個相應(yīng)的夾具在第 i 個樣本點和第 j 負(fù)荷情況下力的大小。 是計算每個負(fù)maxijP載點之后的結(jié)果，一套簡單的“最佳”夾緊力必須從所有的樣本點和裝載條件里發(fā)現(xiàn)，并在所有的最佳夾緊力中選擇。這是通過在所有負(fù)載情況和采樣點排序，并選擇夾緊點的最高值的最佳的夾緊力， 見于式 （20）：maxkC（k=1，2，…，C） （20）maxikkjC?只要這些具備，就得到一套優(yōu)化的夾緊力 ，驗證這Tmaxax12C.optP?????些力，以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡。否則，會出現(xiàn)更多采樣點和重復(fù)上述程序。在這種方式中，可為整個刀具路徑確定“最佳”夾緊力 ，圖 5 總結(jié)optP了剛才所描述的算法。請注意，雖然這種方法是保守的，它提供了一個確定的夾緊力，最大限度地減少工件的定位誤差的一套系統(tǒng)方法。5．影響工件的定位精度它的興趣在于最早提出了評價夾緊力的算法對工件的定位精度的影響。工件首先放在與夾具接觸的基板上，然后夾緊力使工件接觸到夾具，因此，局部內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯）第 11 頁 共 15 頁變形發(fā)生在每個工件夾具接觸處，使工件在夾具上移位和旋轉(zhuǎn)。隨后，準(zhǔn)靜態(tài)加工負(fù)荷應(yīng)用造成工件在夾具的移位。工件剛體運動的定義是由它在 、 和gXY方向上的移位 和自轉(zhuǎn) （見圖 2） ，gZTdwwXYZ??????? Twxyz????????如前所述，工件剛體位移產(chǎn)生于在每個夾緊處的局部變形 ，假設(shè)Tiiixyzd????為相對于工件的質(zhì)量中心的第 i 個位置矢量定位點，坐標(biāo)變換定理??TiirXYZ?可以用來表達(dá)在工件的位移 ， 以及工件自轉(zhuǎn)idwwXYZ???????如下: (21)wxyz??????????1Tii iiRrd???其中 表示旋轉(zhuǎn)矩陣,描述當(dāng)?shù)卦诘?i 幀相聯(lián)系的全球坐標(biāo)系和 是一個1iR ??wcR??旋轉(zhuǎn)矩陣確定工件相對于全球的坐標(biāo)系的定位坐標(biāo)系。假設(shè)夾具夾緊工件旋轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn) 很小，故 也可近似為： w????wcR??（22） ??w1R1zyzxyx????????方程（21）現(xiàn)在可以改寫為： （23）??TiiidRBq?其中 是經(jīng)方程（21）重新編排后變換得到的矩ii ii10YBZ0Xi????????陣式， 是夾緊和加工導(dǎo)致的工件剛體運動矢量。yqTwwxzX???????工件與夾具單方面接觸性質(zhì)意味著工件與夾具接觸處沒有拉力的可能。因此，在第 i 裝夾點接觸力 可能與 的關(guān)系如下：iFid（24）,0iiiKdzFotherws???????其中 是在第 i 個接觸點由于夾緊和加工負(fù)荷造成的變形， 意??Tiz 0iz??味著凈壓縮變形，而負(fù)數(shù)則代表拉伸變形; 是表示在本地坐標(biāo)iixyzKdagk?????內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯）第 12 頁 共 15 頁系第 i 個接觸剛度矩陣， 是單位向量 . 在這項研究中假定液壓/ 氣??01Tze?動夾具，根據(jù)對外加工負(fù)荷，故在法線方向的夾緊力的強度保持不變，因此，必須對方程（24）的夾緊點進行修改為：（25）TyiiixFp?????其中 是在第 i 個夾緊點的夾緊力，讓 表示一個對外加工力量和載體的 6×1i EF矢量。并結(jié)合方程（23）—（25）與靜態(tài)平衡方程，得到下面的方程組：（26）??1L+C1 0iEiiiRFfr???????????????其中，其中 表示相乘。由于夾緊和加工工件剛體移動，q 可通過求解式（26）得到。工件的定位誤差向量， （見圖 6） ，rrTXYZmm??????現(xiàn)在可以計算如下： （27） rmBq??其中 是考慮工件中心加工點的位置向量，且rTmXYZ?????100mmYBX???????6．模擬工作較早前提出的算法是用來確定最佳夾緊力及其對兩例工件精度的影響例如：1．適用于工件單點力。2．應(yīng)用于工件負(fù)載準(zhǔn)靜態(tài)銑削序列內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯）第 13 頁 共 15 頁如左圖 7 工件夾具配置中使用的模擬研究 工件夾具定位聯(lián)系; 16L~、 和 全球坐標(biāo)系。 gXYgZ3-2-1 夾具圖 7 所示，是用來定位并控制 7075 - T6 鋁合金（127 毫米×127 毫米×38.1 毫米）的柱狀塊。假定為球形布局傾斜硬鋼定位器/夾具在表 1 中給出。工件——夾具材料的摩擦靜電對系數(shù)為 0.25。使用伊利諾伊大學(xué)開發(fā) EMSIM程序[參考文獻(xiàn) 26] 對加工瞬時銑削力條件進行了計算，如表 2 給出例（1） ，應(yīng)用工件在點（109.2 毫米，25.4 毫米，34.3 毫米）瞬時加工力，圖 4 中表 3 和表4 列出了初級夾緊力和最佳夾緊力的算法 。該算法如圖 5 所示 ，一個 25.4 毫米銑槽使用 EMSIM 進行了數(shù)值模擬，以減少起步（0.0 毫米，25.4 毫米，34.3毫米）和結(jié)束時（127.0 毫米，25.4 毫米，34.3 毫米）四種情況下加工負(fù)荷載體，內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯）第 14 頁 共 15 頁內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯）第 15 頁 共 15 頁（見圖 8） 。模擬計算銑削力數(shù)據(jù)在表 5 中給出。圖 8 最終銑削過程模擬例如 2。內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯）第 16 頁 共 15 頁表 6 中 5 個坐標(biāo)列出了為模擬抽樣調(diào)查點。最佳夾緊力是用前面討論過的排序算法計算每個采樣點和負(fù)載載體最后的夾緊力和負(fù)載。7．結(jié)果與討論例如算法 1 的繪制最佳夾緊力收斂圖 9，圖 9對于固定夾緊裝置在圖示例假設(shè)（見圖 7） ，由此得到的夾緊力加權(quán)范數(shù) 有如2L下形式： .結(jié)果表明，最佳夾緊力所述加工????222//3RRRCXYZPP??條件下有比初步夾緊力強度低得多的加權(quán)范數(shù) ，最初的夾緊力是通過減少工2L件的夾具系統(tǒng)補充能量算法獲得。由于夾緊力和負(fù)載造成的工件的定位誤差，如表 7。結(jié)果表明工件旋轉(zhuǎn)小，加工點減少錯誤從 13.1％到 14.6％不等。在這種情況下，所有加工條件改善不是很大，因為從最初通過互補勢能確定的最小化的夾緊力值已接近最佳夾緊力。圖 5 算法是用第二例在一個序列應(yīng)用于銑削負(fù)載到工件，他應(yīng)用于工件銑削負(fù)載一個序列。最佳的夾緊力，，對應(yīng)列表 6 每個樣本點，隨著最后的最佳夾緊??maxaxmax,,iiiiij yzrPP?力 ，在每個采樣點的加權(quán)范數(shù) 和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖 10，在每個采樣opt 2L內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯）第 17 頁 共 15 頁點的加權(quán)范數(shù) 的 ， ， 和 繪制。2LmaxiPaxiymaxizaxirP結(jié)果表明，由于每個 組成部分是各相應(yīng)的最大夾緊力，它具有最高的加opt權(quán)范數(shù) 。如圖 10 所示，如果在每個夾緊點最大組成部分是用于確定初步夾2緊力，則夾緊力需相應(yīng)設(shè)置， 有比 相當(dāng)大的加權(quán)范數(shù) 。故 是一個inPopt 2LoptP完整的刀具路徑改進方案。上述模擬結(jié)果表明，該方法可用于優(yōu)化夾緊力相對于初始夾緊力的強度，這種做法將減少所造成的夾緊力的加權(quán)范數(shù) ，因此將2提高工件的定位精度。圖 108．結(jié)論該文件提出了關(guān)于確定多鉗夾具，工件受準(zhǔn)靜態(tài)加載系統(tǒng)的優(yōu)化加工夾緊力的新方法。夾緊力的優(yōu)化算法是基于接觸力學(xué)的夾具與工件系統(tǒng)模型，并尋求盡量減少應(yīng)用到所造成的工件夾緊力的加權(quán)范數(shù) ，得出工件的定位誤差。該2L整體模型，制定一個雙目標(biāo)約束優(yōu)化問題，使用 -約束的方法解決。該算法通?過兩個模擬表明，涉及 3-2-1 型，二夾銑夾具的例子。今后的工作將解決在動態(tài)負(fù)載存在夾具與工件在系統(tǒng)的優(yōu)化，其中慣性，剛度和阻尼效應(yīng)在確定工件夾具系統(tǒng)的響應(yīng)特性具有重要作用。9．參考資料：內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯）第 18 頁 共 15 頁1、J. D. Lee 和 L. S. Haynes .《柔性夾具系統(tǒng)的有限元分析》交易美國ASME，工程雜志工業(yè) ：134-139 頁。2、W. Cai, S. J. Hu 和 J. X. Yuan .“柔性鈑金夾具：原理，算法和模擬 ”，交易美國 ASME，制造科學(xué)與工程雜志 ：1996 318-324 頁。3、P. Chandra, S. M. Athavale, R. E. DeVor 和 S. G. Kapoor.“負(fù)載對表面平整度的影響”工件夾具制造科學(xué)研討會論文集 1996，第一卷：146-152 頁。4、R. J. Menassa 和 V. R. DeVries.“適用于選拔夾具設(shè)計與優(yōu)化方法，美國ASME 工業(yè)工程雜志：113 、 412-414，1991。5、A. J. C. Trappey, C. Su 和 J. Hou.《計算機輔助夾具分析中的應(yīng)用有限元分析和數(shù)學(xué)優(yōu)化模型》 ， 1995 ASME 程序，MED ： 777-787 頁。6、 S. N. Melkote, S. M. Athavale, R. E. DeVor, S. G. Kapoor 和 J. Burkey .“基于加工過程仿真的加工裝置作用力系統(tǒng)研究” ， NAMRI/SME：207–214頁, 19957、 “考慮工件夾具，夾具接觸相互作用布局優(yōu)化模擬的結(jié)果” 341-346，1998。 8、E. C. DeMeter. 《快速支持布局優(yōu)化》 ，國際機床制造， 碩士論文 1998。9、Y.-C. Chou, V. Chandru, M. M. Barash .《加工夾具機械構(gòu)造的數(shù)學(xué)算法：分析和合成》 ，美國 ASME，工程學(xué)報工業(yè)“：1989 299-306 頁。10、S. H. Lee 和 M. R. Cutkosky. 《具有摩擦性的夾具規(guī)劃》 美國ASME，工業(yè)工程學(xué)報：1991，320–327 頁。11、S. Jeng, L. Chen 和 W. Chieng.“最小夾緊力分析”，國際機床制造，碩士論文 1995 年。12、E. C. DeMeter.《加工夾具的性能的最小——最大負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)》 美國ASME，工業(yè)工程雜志 ：199413、E. C. DeMeter .《加工夾具最大負(fù)荷的性能優(yōu)化模型》 美國 ASME，工業(yè)工程雜志 1995。14、JH 復(fù)和 AYC 倪.“核查和工件夾持的夾具設(shè)計”方案優(yōu)化，設(shè)計和制造，4，碩士論文： 307-318，1994。內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯）第 19 頁 共 15 頁15、T. H. Richards、埃利斯 霍伍德.1977,《應(yīng)力能量方法分析 》，1977。16、M. J. Hockenberger and E. C. DeMeter. 對工件準(zhǔn)靜態(tài)分析功能位移在加工夾具的應(yīng)用程序，制造科學(xué)雜志與工程： 325–331 頁, 1996。產(chǎn)品型號 零件名稱 零件號機 械 加 工 工 序 卡 轉(zhuǎn)盤軸工序名稱 粗車外圓 工序號 1技檢要求 按照圖示要求保證粗糙度要求，要求已加工平面無明顯刀痕基準(zhǔn)面 外圓面材料 設(shè)備牌號 硬度同時加工零件數(shù)名稱 型號42CrMoA 280HB 1 車床 C620-1夾具 定 額代號 名稱 單件時間（分） 每班次數(shù) 每臺件數(shù) 工人等級三抓卡盤刀具 輔具 量具工步號工步內(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）進給量（毫米/轉(zhuǎn)）機動時間（分）輔助時間（分） 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格1 以小端外圓定位夾緊2 車外圓∮140-∮132 123 1 4 0.88 120 0.5 2.2 0.5 硬質(zhì)合金車刀 1 1 外徑千分尺3 調(diào)頭 14 車外圓∮109-∮104.5 108 1 2.25 0.68 120 0.25 0.16 0.5 硬質(zhì)合金車刀 1 1 外徑千分尺擬制 日期 審核 日期 批準(zhǔn) 日期 共 頁 第 頁產(chǎn)品型號 零件名稱 零件號機 械 加 工 工 序 卡 轉(zhuǎn)盤軸工序名稱 半精車、精車外圓 工序號 2技檢要求 按照圖示要求保證粗糙度要求，要求已加工平面無明顯刀痕基準(zhǔn)面 外圓面材料 設(shè)備牌號 硬度同時加工零件數(shù)名稱 型號42CrMoA 280HB 1 車床 C620-1夾具 定 額代號 名稱 單件時間（分） 每班次數(shù) 每臺件數(shù) 工人等級三抓卡盤刀具 輔具 量具工步號工步內(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）進給量（毫米/轉(zhuǎn)）機動時間（分）輔助時間（分） 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格1 車外圓∮132-∮130 043.8??123 2 0.5 0.81 120 0.5 4.4 0.5 硬質(zhì)合金車刀 1 1 外徑千分尺2 車端面 39 1 3 0.32 120 0.5 0.81 13 車外圓∮130-∮122 55+48 1 4 0.76 120 0.5 1.7 2 硬質(zhì)合金車刀 1 1 外徑千分尺4 車外圓∮122-∮120.5 03.1??55=48 1 0.5 0.75 120 0.5 4.4 0.5 硬質(zhì)合金車刀 1 1 外徑千分尺5 切槽 3×1 1 1 1 0.74 120 0.2 0.04 1 切槽刀 游標(biāo)卡尺擬制 日期 審核 日期 批準(zhǔn) 日期 共 頁 第 頁產(chǎn)品型號 零件名稱 零件號機 械 加 工 工 序 卡 轉(zhuǎn)盤軸工序名稱 半精車、精車外圓 工序號 3技檢要求 按照圖示要求保證粗糙度要求，要求已加工平面無明顯刀痕基準(zhǔn)面 外圓面材料 設(shè)備牌號 硬度同時加工零件數(shù)名稱 型號42CrMoA 280HB 1 車床 C620-1夾具 定 額代號 名稱 單件時間（分） 每班次數(shù) 每臺件數(shù) 工人等級三抓卡盤刀具 輔具 量具工步號工步內(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）進給量（毫米/轉(zhuǎn)）機動時間（分）輔助時間（分） 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格6 車外圓∮104.5-∮100.5 03.1??108 2 1.125 0.62 120 0.5 3.6 1 硬質(zhì)合金車刀 1 1 外徑千分尺7 車外圓∮100-∮90 6.0718 3 4/0.5/0.5 0.56 120 0.5 0.9 0.5 硬質(zhì)合金車刀 1 1 外徑千分尺8 切槽 3×1 1 1 1 0.74 120 0.2 0.04 1 切槽刀 1 游標(biāo)卡尺9 切槽 2.7×1.75 1.75 1 1 0.74 120 0.2 0.04 1 切槽刀 1 游標(biāo)卡尺10 倒角 3×30°擬制 日期 審核 日期 批準(zhǔn) 日期 共 頁 第 頁產(chǎn)品型號 零件名稱 零件號機 械 加 工 工 序 卡 轉(zhuǎn)盤軸工序名稱 半精車、精車外圓 工序號 3技檢要求 按照圖示要求保證粗糙度要求，要求已加工平面無明顯刀痕基準(zhǔn)面 外圓面材料 設(shè)備牌號 硬度同時加工零件數(shù)名稱 型號42CrMoA 280HB 1 車床 C620-1夾具 定 額代號 名稱 單件時間（分） 每班次數(shù) 每臺件數(shù) 工人等級三抓卡盤刀具 輔具 量具工步號工步內(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）進給量（毫米/轉(zhuǎn)）機動時間（分）輔助時間（分） 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格1 車外圓∮132-∮130 043.8??123 2 0.5 0.81 120 0.5 4.4 0.5 硬質(zhì)合金車刀 1 1 外徑千分尺2 車端面 39 1 3 0.32 120 0.5 0.81 13 車外圓∮130-∮122 55+48 1 4 0.76 120 0.5 1.7 2 硬質(zhì)合金車刀 1 1 外徑千分尺4 車外圓∮122-∮120.5 03.1??55=48 1 0.5 0.75 120 0.5 4.4 0.5 硬質(zhì)合金車刀 1 1 外徑千分尺5 切槽 3×1 1 1 1 0.74 120 0.2 0.04 1 切槽刀 游標(biāo)卡尺擬制 日期 審核 日期 批準(zhǔn) 日期 共 頁 第 頁產(chǎn)品型號 零件名稱 零件號機 械 加 工 工 序 卡 轉(zhuǎn)盤軸工序名稱 鏜孔 工序號 4技檢要求 按照圖示要求保證粗糙度要求，要求已加工平面無明顯刀痕基準(zhǔn)面 外圓面材料 設(shè)備牌號 硬度同時加工零件數(shù)名稱 型號42CrMoA 280HB 1 鏜銑床 T616夾具 定 額代號 名稱 單件時間（分） 每班次數(shù) 每臺件數(shù) 工人等級刀具 輔具 量具工步號工步內(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）進給量（毫米/轉(zhuǎn)）機動時間（分）輔助時間（分） 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格6 鏜孔∮52-∮60 03.1?? 225 3 3/0.5/0.5 1.12 370 0.4 4.5 1 硬質(zhì)合金鏜刀 1 1 內(nèi)徑千分尺78910擬制 日期 審核 日期 批準(zhǔn) 日期 共 頁 第 頁產(chǎn)品型號 零件名稱 零件號機 械 加 工 工 序 卡轉(zhuǎn)盤軸工序名稱 銑槽 工序號 5技檢要求 按照圖示要求保證粗糙度要求，要求已加工平面無明顯刀痕基準(zhǔn)面 外圓面材料 設(shè)備牌號 硬度同時加工零件數(shù)名稱 型號42CrMoA 280HB 1 鏜銑床 T6I6夾具 定 額代號 名稱 單件時間（分） 每班次數(shù) 每臺件數(shù) 工人等級刀具 輔具 量具工步號工步內(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）進給量（毫米/轉(zhuǎn)）機動時間（分）輔助時間（分） 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格1 銑槽 40 深 10 200 3 4/4/2 69.1 550 176 3.6 1 鍵槽銑刀 1 游標(biāo)卡尺2 銑斜槽 20 6 4/4/2 69.1 550 176 0.68 棒銑刀 1 分度頭 游標(biāo)卡尺34擬制 日期 審核 日期 批準(zhǔn) 日期 共 頁 第 頁產(chǎn)品型號 零件名稱 零件號機 械 加 工 工 序 卡 轉(zhuǎn)盤軸工序名稱 打孔，攻絲 工序號 6技檢要求 按照圖示要求保證粗糙度要求，要求已加工平面無明顯刀痕基準(zhǔn)面 外圓面材料 設(shè)備牌號 硬度同時加工零件數(shù)名稱 型號42CrMoA 280HB 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) 工人等級三抓卡盤刀具 輔具 量具工步號工步內(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）進給量（毫米/轉(zhuǎn)）機動時間（分）輔助時間（分） 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格1 鉆 6-∮8，絞絲 M10 25 6 17.09 680 0.35 0.78 12 鉆 2-∮4，絞絲 M6 15 2擬制 日期 審核 日期 批準(zhǔn) 日期 共 頁 第 頁產(chǎn)品型號 零件名稱 零件號機 械 加 工 工 序 卡 轉(zhuǎn)盤軸工序名稱 磨削 工序號 7技檢要求 按照圖示要求保證粗糙度要求，要求已加工平面無明顯刀痕基準(zhǔn)面 外圓面材料 設(shè)備牌號 硬度同時加工零件數(shù)名稱 型號42CrMoA 280HB 1 磨床 M114W夾具 定 額代號 名稱 單件時間（分） 每班次數(shù) 每臺件數(shù) 工人等級三抓卡盤刀具 輔具 量具工步號工步內(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）進給量（毫米/轉(zhuǎn)）機動時間（分）輔助時間（分） 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格 數(shù)量 名稱規(guī)格1 磨外圓∮120.5-∮120 03.1??45 2 0.125 外徑千分尺2 磨外圓∮100.5-∮100 .090 2 0.125 外徑千分尺擬制 日期 審核 日期 批準(zhǔn) 日期 共 頁 第 頁產(chǎn)品型號 零件圖號機械加工工藝過程卡片產(chǎn)品名稱 轉(zhuǎn)盤軸 零件名稱 轉(zhuǎn)盤軸 共 1 頁 第 1 頁材 料 牌 號 42CrMoA 毛 坯 種 類 鍛造 毛坯外形尺寸 235×∮140 每毛坯件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 備 注工時/min 工 序號工序名稱 工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 準(zhǔn)終 單件1 鍛造 鍛造出毛坯 235×∮1402 熱處理 正火3 車 粗車外圓 金工 臥式車床 C620-1 硬質(zhì)合金車刀,游標(biāo)卡 尺4 車 半精車外圓 金工 臥式車床 C620-1 硬質(zhì)合金車刀,外徑千 分尺5 鏜 鏜內(nèi)孔 金工 臥式鏜銑床 T616 硬質(zhì)合金鏜刀,內(nèi)徑千 分尺6 銑 精銑底平面，及槽 金工 臥式鏜銑床 T616 硬質(zhì)合金端銑刀,游標(biāo) 卡尺7 鉆 鉆，擴，攻絲 6-M10、2-M6 金工 立式鉆床 Z525 麻花鉆，擴孔刀，絲錐， 游標(biāo)卡尺8 熱處理 調(diào)質(zhì) 金工9 磨 精磨外圓 金工 萬能外圓磨床M114W 外徑千分尺10 鉗 去毛刺，清洗 金工 鉗工臺 絲錐，銼刀，游標(biāo)卡尺11 終檢 入庫設(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 李建豐機械制造技術(shù)課程設(shè)計XXXXXXXXXX 學(xué)院課程設(shè)計(論文)班 級： XXXXXXX學(xué) 號： XXXXX姓 名： XXX設(shè)計題目： 轉(zhuǎn)盤軸的工藝規(guī)程及夾具設(shè)計 指導(dǎo)教師姓名： XXX 2013 年 09 月機械制造技術(shù)課程設(shè)計I摘 要本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。轉(zhuǎn)盤軸的加工工藝規(guī)程及其打平面孔的鉆夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、機械制造技術(shù)課程設(shè)計IIAbstractThis design content involves several aspects of knowledge, i.e.machinery production technique, machine tool fixture design, metal-cutting machine tool, tolerance, fits and measurement, etc. The cone head processing technological procedure and the fixture design of milling its two ends include the technology design and the process design of the part manufacturing and the third part the design of the excusive ficture.In technology design, firstly, parts need to be analyzed to see the technology of the parts. Then structure of the blank needs to be designed ,the machining benchmark of the parts needs to be selected and the process route needs to be designed;The second step is to calculate the dimensions of the parts of each step, the key of which is to work ou the technological equipment and cutting parameters of each process; The third step is the design of the fixture. To design all the parts of the fixture, e.g. positioning components, clamping components, guiding components, the parts that connect the fixture body and the machine tool and other parts; The next step is to calculate the posotioning error that caused by ficture positioning and to analyze the rationality and the shortcomings of the fixture structure so that the errors and shortcomings can be improved for the future design.Keywords: technology, process, cutting parameters, clamp, positioning機械制造技術(shù)課程設(shè)計III機械制造技術(shù)課程設(shè)計1目 錄摘 要 IAbstract.II目錄 .1前 言 .21. 計算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 32. 零件的分析 42.1 零件的作用 .42.2 零件圖 52.3 零件的工藝分析 .53. 零件毛坯的選擇 54. 工藝過程設(shè)計 74.1 基面的選擇 .74.2 零件表面加工方法的選擇 .94.3 制訂工藝路線 .105. 確定機械加工余量及毛坯尺寸，設(shè)計毛坯圖 126. 工序設(shè)計 136.1 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 .136.1.1 選擇機床 136.1.2 選擇夾具 146.1.3 選擇刀具 146.1.4 選擇量具 147. 確定切削用量及基本時間 158. 夾具設(shè)計 238.1 設(shè)計夾具的目的 238.2 夾具的分類 248.3 專用夾具的組成 268.4 典型的定位元件 268.5 夾具中的夾緊機構(gòu) 288.6 夾具的發(fā)展趨勢 298.7 設(shè)計說明 31結(jié) 論 .31致 謝 .32參考文獻(xiàn) .33機械制造技術(shù)課程設(shè)計2前 言機械制造業(yè)是制造具有一定形狀、位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。本次課程設(shè)計的轉(zhuǎn)盤軸零件的加工工藝規(guī)程及其鉆 6-M10 孔的夾具設(shè)計是在學(xué)習(xí)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)計之后的一個教學(xué)環(huán)節(jié)。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，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師給予批評指正。機械制造技術(shù)課程設(shè)計31. 計 算 生 產(chǎn) 綱 領(lǐng) ， 確 定 生 產(chǎn) 類 型生產(chǎn)綱領(lǐng)對工廠的生產(chǎn)過程和生產(chǎn)組織有著決定性的作用，包括決定各工作點的專業(yè)化程度，加工方法，加工工藝設(shè)備和工裝等。同一種產(chǎn)品，生產(chǎn)綱領(lǐng)不同也會有完全不同的生產(chǎn)過程和專業(yè)化程度，即有著完全不同的生產(chǎn)組織類型。根據(jù)生產(chǎn)專業(yè)化程度的不同，生產(chǎn)組織類型可分為單件生產(chǎn)，成批生產(chǎn)，和大量生產(chǎn)三種，其中成批生產(chǎn)可分為大批生產(chǎn)，中批生產(chǎn)和小批生產(chǎn)，是各種生產(chǎn)組織管理類型的劃分，從工藝特點上看單件生產(chǎn)與小批生產(chǎn)相近，大批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)相近，因此在生產(chǎn)中一般按單件小批，中批，大批大量生產(chǎn)來劃分生產(chǎn)類型，這三種類型有著各自的工藝特點。各種生產(chǎn)類型不同，零件和產(chǎn)品的制造工藝，所用的設(shè)備及工藝裝備、對工人的技術(shù)要求、采取的技術(shù)措施和達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟效果也不同。大批大量的生產(chǎn)，采用專用高效設(shè)備及工藝裝備，因而產(chǎn)品的成本低，但是往往不能適應(yīng)多品種的生產(chǎn)的要求：而單件小批量的生產(chǎn)采用的是通用設(shè)備及工藝裝備，因而容易適應(yīng)品種的變化，但是生產(chǎn)成本高，有時還跟不上市場的需求。因此，目前各種生產(chǎn)類型的企業(yè)既要適應(yīng)多品種的生產(chǎn)的要求，又要提高經(jīng)濟效益，他們的發(fā)展是既要朝著生產(chǎn)過程柔性化的方向發(fā)展，又要上規(guī)模、擴大批量，以提高經(jīng)濟效益。成組技術(shù)為這種發(fā)展趨勢提供了重要的基礎(chǔ)，各種現(xiàn)代先進制造技術(shù)都是在這種要求下應(yīng)運而生的。本次設(shè)計的轉(zhuǎn)盤軸零件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)（資料指定） ，為方便加工可以將本零件的毛坯提為空心的臺階軸。機械制造技術(shù)課程設(shè)計42. 零 件 的 分 析2.1 零 件 的 作 用轉(zhuǎn)盤軸套筒類零件，其對零部件的定位于支撐作用。2.2 零 件 圖機械制造技術(shù)課程設(shè)計52.3 零 件 的 工 藝 分 析零件圖中，圖樣的視圖正確，完整、尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。轉(zhuǎn)盤軸外形為一組臺階面的空心軸，端面開平槽及 45°斜槽。其中尺寸∮120 及尺寸∮100 中光潔度要求 0.8，需要外圓磨床磨削加工。其外圓為一系列臺階軸及倒角和切槽，光潔度要求 1.6，可在車床上經(jīng)過粗車、半精車、精車等完成。內(nèi)圓可以考慮上鏜銑床加工內(nèi)孔端面及銑槽的工作。其余螺紋孔可以考慮立式鉆床打孔，絞絲。機械制造技術(shù)課程設(shè)計63. 零 件 毛 坯 的 選 擇分析完零件的加工性能之后，確定零件毛坯。選擇毛坯包括選擇毛坯類型以及制造方法、確定毛坯的精度。零件機械加工的工序數(shù)量、材料消耗和勞動量，在很大程度上與毛坯有關(guān)。例如毛坯的形狀和尺寸越接近成品零件，即毛坯精度越高，則零件的機械加工勞動量接越少，材料的消耗也少，機械加工的生產(chǎn)率可以提高，成本可以降低，但是，毛坯的制造費用提高了，因此確定毛坯要從機械制造和毛坯制造兩方面綜合考慮，以求得最佳效果。毛坯類型有鑄造、鍛壓、壓制、沖壓、焊接、型材和板材等。各種毛坯的制造方法和特點各不相同。但是確定毛坯主要考慮一下幾點：（1） 、零件的材料及其力學(xué)性能。當(dāng)零件的材料選定后，毛坯的類型就大致確定了材料是鑄鐵，就選擇鑄造成型；材料是鋼材，且力學(xué)性能要求高的就選擇鍛壓成型，當(dāng)力學(xué)性能要求較低時，可選擇型材或則鑄鋼。（2） 、零件的形狀和尺寸。形狀復(fù)雜的毛坯，長采用鑄造方法。薄壁零件不可以用砂型鑄造，尺寸大的鑄件宜選用砂型鑄造；中、小型零件可用較先進的鑄造方法。常見一般用途的鋼制階梯軸零件，如各臺階的直徑相差不大，可用棒料；如各臺階的直徑相差較大，宜用鍛件。尺寸大的零件，因為受設(shè)備限制一般使用自由鍛；中、小型的零件可以選用模鍛。形狀復(fù)雜的鋼制零件不宜選用自由鍛。（3） 、生產(chǎn)類型。大量生產(chǎn)應(yīng)選精度和生產(chǎn)率都比較高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂貴費用可由材料消耗的減少和機械加工費用的降低來補償，如鑄件應(yīng)選用金屬模機械造型或者精密鑄造，鍛件應(yīng)采用模鍛、冷軋或者冷拉型材等；單件小批生產(chǎn)則應(yīng)采用木模手工制作或者自由鍛。（4）具體生產(chǎn)條件。確定毛坯必須結(jié)合具體的生產(chǎn)條件，如現(xiàn)場毛坯制造的實際水平和能力、外協(xié)的可能性等。有條件時，應(yīng)積極組織專業(yè)化生產(chǎn)，統(tǒng)一供應(yīng)毛坯。（5）充分考慮使用新工藝、新技術(shù)和新材料的可能性。為節(jié)約材料和能源，隨著毛坯制造和專業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展，目前毛坯制造方面的新工藝、新技術(shù)和新材料的發(fā)展很快。例如：精鑄、精鍛、冷軋、冷擠壓、粉末冶金和工程塑料等，在機械中的應(yīng)用日益的廣泛。應(yīng)用這些方法后，可大大減少機械加工量，有時甚至可以不再機械制造技術(shù)課程設(shè)計7進行機械加工。本次設(shè)計的轉(zhuǎn)盤軸零件，其材料為 42CrMoA，屬于合金鋼鍛件的范圍，這里我們選用鍛造成型。本件為大批量生產(chǎn)，材料為 42CrMoA，輪廓尺寸不大，且外形尺寸簡單，可以考慮外圓鍛造為兩處臺階軸，內(nèi)孔壓力機壓出。毛坯的具體外形尺寸通過確定加工余量后決定。機械制造技術(shù)課程設(shè)計84. 工 藝 過 程 設(shè) 計4.1 基 面 的 選 擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，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，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。粗基準(zhǔn)的選擇：粗基準(zhǔn)的選擇要求應(yīng)能保證加工面與非加工面之間的位置關(guān)系及合理分配各加工面的余量，同時要為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)。主要的選擇原則有以下：1、為了保證加工面和非加工面之間的位置要求，應(yīng)選非加工面為粗基準(zhǔn)。當(dāng)工件上有多個非加工面與加工面之間有位置關(guān)系要求時，則應(yīng)以其中要求較高的非加工面為粗基準(zhǔn)。2、合理分配各加工面的余量。其中在分配余量時，應(yīng)考慮到以下:為了保證各個加工面都有足夠的加工余量，應(yīng)選擇毛坯余量最小的面為粗基準(zhǔn)；為了保證重要加工面的余量均勻，應(yīng)選重要加工面為粗基準(zhǔn)。當(dāng)工件上有多個重要加工面都要保證時，應(yīng)選余量要求最嚴(yán)的面為粗基準(zhǔn)。3、粗基準(zhǔn)基準(zhǔn)避免重復(fù)使用，在同一尺寸方向上通常只允許用一次。粗基準(zhǔn)是毛面，形狀誤差也很大，如重復(fù)使用就會造成較大的定位誤差。一般來說基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，希望以粗基準(zhǔn)定位首先把精基準(zhǔn)加工好，為后續(xù)工作做好定位面。4、選擇粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)該光潔平整，要避開鍛造毛邊和鑄造澆冒口、分型面、毛刺等缺陷，以保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。當(dāng)用夾具裝夾時，選擇的粗基準(zhǔn)面還應(yīng)使夾具的結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。對轉(zhuǎn)盤軸這樣的零件來說，選擇好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要。以零件的外圓為基準(zhǔn)，粗加工一端的臺階面及外圓，及長度方向的平面，以此作為錐頭加工的粗基準(zhǔn)面。選擇精基準(zhǔn)時，應(yīng)能保證加工精度和裝夾可靠方便，主要有以下一些原則：1、基準(zhǔn)重合原則。采用設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)稱為基準(zhǔn)重合，這樣可以避免基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差，保證加工精度應(yīng)遵循基準(zhǔn)重合原則。2、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在工件的加工過程中盡可能地采用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)，稱為基準(zhǔn)統(tǒng)一原則（也稱為基準(zhǔn)單一原則或者基準(zhǔn)不變原則） 。3、自為基準(zhǔn)原則。當(dāng)某些表面精加工要求加工余量小而均勻的時候，選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)稱為自為基準(zhǔn)原則，遵循自為基準(zhǔn)原則時，不能提高加工面的位置精度，只是提高加工面本身的精度。4、互為基準(zhǔn)原則。為了使加工面之間有較高的位置精度，又為了使加工面余量小機械制造技術(shù)課程設(shè)計9而均勻，可以采取反復(fù)加工、互為基準(zhǔn)原則。5、保證工件定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、操作方便原則。所選擇的精基準(zhǔn)應(yīng)能保證工件定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定、夾緊可靠。精基準(zhǔn)應(yīng)該是精度較高、表面粗糙度值較小、支撐面積較大的表面。當(dāng)使用夾具裝夾時，選擇的精基準(zhǔn)面還應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。本零件是空心臺階軸，而且軸是設(shè)計基準(zhǔn)，也是裝配基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)，為了避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選擇外圓定位基準(zhǔn)，即遵循基準(zhǔn)重合的原則。具體而言就是選擇∮120 和一臺階面作為精加工基準(zhǔn)。精、粗基準(zhǔn)選擇的各條原則，都是從不同的方面提出的要求。有時，這些要求會出現(xiàn)相互矛盾的情況，甚至在一條原則內(nèi)也會出現(xiàn)相互矛盾的情況，這就要求全面辯證的分析，分清主次，解決主要矛盾。如在選擇箱體零件的粗基準(zhǔn)時，既要保證主軸孔和內(nèi)壁腔的位置要求，有要求主軸孔的余量足夠且均勻，或者要求孔隙的各孔余量足夠且均勻，就會產(chǎn)生相互矛盾的情況。此時，在保證加工質(zhì)量的前提下，結(jié)合具體生產(chǎn)類型和條件，靈活運用原則。當(dāng)中、小批生產(chǎn)或者箱體零件的毛坯精度較低時，常用劃線來找正裝夾，兼顧各項要求，解決幾方面的矛盾。4.2 零 件 表 面 加 工 方 法 的 選 擇為了正確的選擇加工方法，應(yīng)了解選擇加工方法時考慮的因素，選擇加工方法時經(jīng)常根據(jù)經(jīng)驗或者查表來確定，再根據(jù)實際情況或者通過工藝試驗進行修改。選擇時應(yīng)考慮以下幾點因素：1、工件材料的性質(zhì)。如淬火鋼的精加工要用磨削，有色金屬的精金加工為避免磨削時堵塞砂輪，要用高速精細(xì)車或者精細(xì)鏜。2、工件的外形和尺寸。如對于公差為 IT7 的孔采用鏜、鉸、拉、磨削等都可以。但是，箱體上的孔一般不宜采用拉或者磨削，而是常常選擇鏜孔（大孔時）或者鉸孔（小孔時） 。3、生產(chǎn)類型及考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟性問題。選擇加工方法要與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。大批大量生產(chǎn)應(yīng)選用生產(chǎn)率高和質(zhì)量穩(wěn)定的加工方法。例如：平面和孔采用拉削加工，單件小批生產(chǎn)則采用刨削、銑削平面和鉆、擴、鉸孔；又如為保證質(zhì)量可靠和穩(wěn)定，保證有高的成品率，在大批大量生產(chǎn)中采用超精加工加工比較精密零件，常常降級使用高精度加工方法。4、具體生產(chǎn)條件，應(yīng)充分利用現(xiàn)有設(shè)備和工藝手段。5、充分考慮新工藝、新技術(shù)的可能性，提高工藝水平。6.、特殊工藝要求，如表面紋路方向的要求，銑削和鏜削孔的紋路方向與拉削的紋路方向不同，應(yīng)根據(jù)設(shè)計機械制造技術(shù)課程設(shè)計10的要求選擇相應(yīng)的加工方法。本次工藝設(shè)計的加工面上面已經(jīng)初步分析過了，這里就需要加工的地方依次選擇相應(yīng)的加工方法：本零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面、槽、螺紋孔得等，材料為 42CrMoA，參考機械制造工藝設(shè)計簡明手冊（哈爾濱工業(yè)大學(xué)李益民主編）相關(guān)資料，其加工方法選擇如下：1 內(nèi)孔∮60mm，為未注明公差尺寸，根據(jù) GB1800-79 規(guī)定，其公差級按 IT14，表面粗糙度為 1.6μm，需要粗鏜，半精鏜；2 外圓尺寸∮90、尺寸∮100、尺寸∮120、尺寸∮130 都注明公差尺寸，及相應(yīng)的形位公差要求，且外圓面為設(shè)計安裝的基準(zhǔn)，需要嚴(yán)格保證。需通過粗車、半精車、精車來保證光潔度 1.6，其他兩處 0.8 處需外圓磨；3 總長尺寸 225，為未注明公差尺寸，根據(jù) GB1800-79 規(guī)定，其公差級按IT14，表面粗糙度為 1.6μm，需要粗銑（粗車） 、半精銑（半精車） ；4 槽尺寸 40 寬深 10 總長尺寸 225，為未注明公差尺寸，根據(jù) GB1800-79 規(guī)定，其公差級按 IT14，表面粗糙度為 1.6μm，需要粗銑、半精銑， ；5 6-M12 螺紋孔，12-M16 螺紋孔，鉆-攻絲。4.3 制 訂 工 藝 路 線制訂工藝路線即是安排零件的加工工序，復(fù)雜零件的機械加工工藝路線中要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序。因此，在擬定工藝路線時要全面地把切削加工，熱處理和輔助工序三者一起加以考慮，現(xiàn)在分述如下：1、機械加工工序安排原則。先加工基準(zhǔn)面，選為精基準(zhǔn)的表面應(yīng)安排在起始工序進行加工。劃分工序階段，工件的加工質(zhì)量要求較高時，都應(yīng)劃分階段，一般可分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。加工精度和表面質(zhì)量要求特別高時，還可以增加光整加工和超精密加工。粗加工階段是從坯料上切除較多余量，所得的加工精度和表面質(zhì)量都比較低的加工過程。半精加工是在粗加工和精加工之間所進行的切削加工過程。精加工是從工件上切除較少余量，所得精度和表面質(zhì)量都較高的加工過程。當(dāng)然上述的加工階段劃分并非所有的工件都應(yīng)如此，在應(yīng)用時應(yīng)該靈活掌握。而且，劃分加工階段是對整個工藝過程來說的，因而應(yīng)以工件的主要加工面來分析，機械制造技術(shù)課程設(shè)計11不應(yīng)該以個別表面或者個別工序來判斷。對于箱體、支架、連桿等工件，應(yīng)該先加工平面后加工孔。這是因為平面的輪廓平整，安放和定位比較穩(wěn)定可靠，若先加工好平面，就能以平面定位加工孔，保證平面和孔的位置精度。次要表面的加工量都較少，加工比較方便。所以一般的機械加工的順序是：加工精基準(zhǔn)-粗加工主要面-精加工主要面-光整加工主要面-超精密加工主要面，次要表面的加工穿插在各個階段之間進行。另外，熱處理是用于提高材料的力學(xué)性能、改善金屬的加工性能以及消除殘余應(yīng)力，制訂工藝時應(yīng)根據(jù)設(shè)計和工藝要求全面考慮，熱處理分為：1、最終熱處理，主要目的是提高力學(xué)性能，如調(diào)質(zhì)、淬火、滲碳淬火、液體碳氮共滲和滲氮等都屬于最終熱處理，應(yīng)安排在精加工前后，變形較大的熱處理，如滲碳淬火應(yīng)安排在精加工磨削前進行，以便在精加工磨削時糾正熱處理的變形，調(diào)質(zhì)處理也應(yīng)安排在精加工前進行。變形量小的熱處理如滲氮等，應(yīng)安排在精加工后。表面裝飾性鍍層和發(fā)蘭處理一般安排在機械加工完畢后進行。2、預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理的目的是改善加工性能，為最終熱處理做好準(zhǔn)備和消除殘余應(yīng)力，如正火、退火和時效處理等。它應(yīng)安排在粗加工前后和需要消除應(yīng)力處。放在粗加工前，可改善粗加工是材料的加工性能，并可減少車間之間的運輸工作量；放在粗加工后，有利于粗加工殘余應(yīng)力的消除。調(diào)質(zhì)處理能得到組織均與細(xì)致的回火索氏體，有時也作為預(yù)備熱處理，常安排在粗加工之后。精度要求較高的精密絲杠和主軸等工件，常需要安排多次時效處理，以消除殘余應(yīng)力，減少變形。制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為中批生產(chǎn)的條件下，考慮采用普通機床，配以專用夾具，多用通用刀具，萬能量具。部分采用專用刀具和專一量具。并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求后，制定以下這種工藝方案：方案：工序 1：模鍛工序 2：正火機械制造技術(shù)課程設(shè)計12工序 3：粗車軸尺寸端面（大頭） ，粗車尺寸∮130 及∮120；調(diào)頭粗車軸尺寸端面（小頭） ，粗車尺寸∮120 及∮100、∮90工序 4：半精車、精車軸∮130 及∮120 及∮100、∮90工序 5：鏜孔∮60工序 6：精銑（大頭）端面及槽工序 7：鉆，擴，攻絲 6-M10工序 8：調(diào)質(zhì)處理工序 9: 精磨尺寸∮120 及∮100工序 10：去毛刺、清洗工序 11：終檢，入庫以上工藝過程詳見附表 1“機械加工工藝過程綜合卡片” 。機械制造技術(shù)課程設(shè)計135. 確 定 機 械 加 工 余 量 及 毛 坯 尺 寸 ， 設(shè) 計 毛 坯 圖因為零件為鍛件，空心套筒類零件查手冊標(biāo)準(zhǔn)（GB16826.5-1996 套筒類鍛件機械加工余量與公差如附圖） ，這里按標(biāo)準(zhǔn)選取鍛件精度等級為 F 級，具體數(shù)據(jù)如下：外圓的單邊加工余量留量為單邊 5mm,本零件為下料方便將毛坯改為兩級臺階：即外圓尺寸∮130 及∮120 處按最大外徑單邊余量 5mm 設(shè)計為∮140，長度方向上單邊尺寸留余量為 4mm，共計本段長度 125mm；外圓尺寸∮100 及∮90 處按最大外徑單邊余量 4.5mm 設(shè)計為∮109，長度方向上總長為 235mm，共計本段長度 110mm另外內(nèi)孔尺寸為考慮孔的加工精度，將余量也留至單邊 4mm 設(shè)計為∮52。具體毛坯形狀大小毛坯圖如以下附圖：機械制造技術(shù)課程設(shè)計14機械制造技術(shù)課程設(shè)計156. 工 序 設(shè) 計6.1 選 擇 加 工 設(shè) 備 和 工 藝 裝 備6.1.1 選 擇 機 床工序機械加工的第一道工序是粗車外圓，各個工序的工步數(shù)少，本著就繁化簡及節(jié)約成本的原則；本零件外形尺寸不大，選擇臥式車床 C620-1 即可滿足本段加工的要求。工序機械加工的第二道工序是半精車外圓，選擇臥式車床 C620-1 即可滿足本段加工的要求。內(nèi)孔加工工序，考慮到端面的槽的加工，這里我們選擇臥式的鏜銑床既可以完成孔的加工也可以在不動基準(zhǔn)的前提下完成端面兩處開槽的加工，選擇臥式鏜銑床T616 即可滿足本段加工的要求。工序機械加工中的打底孔及鉸絲是螺紋孔的加工，而且孔都為小孔，我們選擇選擇常用的 Z525 型立式鉆床即可滿足需要。另外兩處需要磨削加工的軸面，考慮到零件外行尺寸不大和加工的經(jīng)濟性我們選擇常見的萬能外圓磨床 M114W 完成本工序。6.1.2 選 擇 夾 具除工序打孔使用 按要求設(shè)計的專用夾具外，其他工序使用相應(yīng)的通用夾具即可。6.1.3 選 擇 刀 具在車床上加工時一般都選擇硬質(zhì)合金車刀。為了提高生差率和經(jīng)濟性，可選用可轉(zhuǎn)位車刀（GB5343.1-85、GB5343.2-85）粗加工使用 YT5，半精加工使用 YT15，精加工使用 YT30.銑刀選用莫氏錐柄立銑刀（GB1113-81） ，選擇銑刀直徑 d=40㎜的錐柄鍵槽銑刀。另外斜 45°槽的圓角半徑為 R8 這里選擇 d=16㎜的棒銑刀。鉆孔選擇 ψ8㎜錐柄麻花鉆（GB1438-85） ，選用 M10 機用絲錐（GB3464-83） ，機械制造技術(shù)課程設(shè)計16底面連接孔選用 ψ4.9㎜錐柄麻花鉆（GB1438-85）選用 M6 機用絲錐（GB3464-83） 。根據(jù)相關(guān)資料選擇 PSA400×100×127A60L5B35，完成∮100 及∮120 兩處軸的磨削。6.1.4 選 擇 量 具本零件屬于大批生產(chǎn)，但是外形規(guī)矩，且尺寸不大，方便測量，這里采用通用量具。選擇量具的方法有兩種：一種是按計量器具的不確定度選擇；另外是按照計量器具的測量方法極限誤差選擇。選擇時，任選其一即可?？椎牧烤哌x擇為分度值為 0.01㎜, 50-125㎜內(nèi)徑千分尺；選擇測量范圍為 0-100，分度值為 0.01㎜的深度百分尺；選擇分度值為 0.01㎜, 0-150㎜游標(biāo)卡尺；根據(jù)測量表面的不同這里選擇外徑千分尺、內(nèi)徑千分尺，游標(biāo)卡尺等工具。機械制造技術(shù)課程設(shè)計177. 確 定 切 削 用 量 及 基 本 時 間切削用量一般包括切削深度、進給量及切削速度三項。確定的方法是先確定切削深度，進給量，再確定切削速度。7.1 車外圓已知條件：加工材料 42CrMoA， =1080MPa,鍛件，有外皮，b?工件尺寸——坯件 D=140mm，車削后 d=130mm，加工長度 125mm；分析：由于工件是鍛造毛坯，加工余量達(dá) 5mm，而加工要求又較高 1.6μm，aR故分兩次走刀，粗車加工余量取 4mm，半精車加工余量取為 1mm。機床為臥式車床 C620-1，工件裝夾在三抓自定心卡盤。（1） 選擇刀具1. 選擇直頭焊接式外圓車刀。2. 根據(jù)表 1.1 由于 C620-1 車床中心高 200mm，選擇刀桿尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度 4.5mm。3. 根據(jù)表 1.2，粗車帶外皮的鍛件毛坯，可選擇 YT15 牌硬質(zhì)合金。4. 車刀幾何形狀根據(jù)表 1.3，選擇卷屑槽帶倒棱前刀面， =60°， =10°， r?/r=6°， =10°，o?o?機械制造技術(shù)課程設(shè)計18（2） 選擇切削用量1. 確定切削深度 由于粗加工余量僅為 4mm，可以在一次走刀內(nèi)切完，故p?=（ D-d）/2=4mmp?2. 確定進給量 f 根據(jù)表 1.4，在粗車鋼料、刀桿尺寸為 16mm×25mm， =3-p?5mm 以及工件直徑在 60-100mm 時，f=0.4-0.7mm/r按 C620-1 車床說明書選擇 f=0.5mm/r確定的進給量尚需滿足車床進給機構(gòu)強度的要求，故需進行校驗。根據(jù) C620-1 車床說明書，其進給機構(gòu)允許的進給力 =3530NmaxF根據(jù)表 1.21，當(dāng)鋼的強度, =980-1110MPa， ≤ 4mm， b?p?f≤0.75mm/r ， =45°， =65m/min 時，進給力為 =2600Nr?cVf切削時 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.11（見表 1.29-2） ，故實際fFoFf?oFf??Ff??進給力為 =2600×1.11=2886Nf由于切削時的進給力小于車床進給機構(gòu)允許的進給力，故所選 f=0.5mm/r 的進給量可用。3. 選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 根據(jù)表 1.9，車刀后刀面最大磨損量為 1mm，車刀壽命 T=60min.4. 確定切削速度 切削速度 可根據(jù)公式計算，也可以直接由表查出。cVcV根據(jù)表 1.10，當(dāng)用 YT15 硬質(zhì)合金車刀加工 =980-1110MPa， ≤7mm， b?p?機械制造技術(shù)課程設(shè)計19f≤0.54mm/r ， =109m/min，切削速度的修正系數(shù)為tv=0.65、 =0.92、 =0.8、 =1.0、 =1.0、 （均見表 1.28） ，故tv?nrvnv?Tvv?=109×0.65×0.92×0.8×1×1=52.1m/min/cVn= 118.45r/min40.5210/???Dc根據(jù) C620-1 車床說明書，選擇 n=120 r/min,則實際切削速度 =πDn=52.8 m/mincV5 校驗機床功率: 由表 1.24當(dāng) =＞970MPa， ≤4mm， f≤0.5mm/r， ≤57m/min， =3.4Kw,b?p?tvcp根據(jù) C620-1 機床參數(shù)，當(dāng)車床在 120r/min 工作時，主軸允許的功率為5.9Kw，故選擇的切削量可用，最后決定的切削用量為=4mm， f=0.5mm/r，n=120 r/min， =52.8m/minp v其中，半精車、精車時切削深度變小，這里就不再重復(fù)計算；機械制造技術(shù)課程設(shè)計206 計算切削工時 t= 式中： nfl21?工序 1、粗車大頭端 L=123mm, L =5mm, L =5 所以 t=2.2min12粗車小頭端 L=108mm, L =5mm, L =5 所以 t=1.96min工序 2、半精車、精車大頭端∮132-∮130L=123mm, L =5mm, L =5 所以 2t=4.4min12車端面 L=39mm, L =5mm, L =5 所以 t=0.8min半精車、精車小頭端 L=108mm, L =5mm, L =5 所以 t=1.96min12計算方法如上，這里不再贅述，全部計算時間見：加工工序卡片；7.2 鏜孔 確定粗鏜孔∮52-∮58 的切削用量，選擇刀具為 YT15 硬質(zhì)合金、直徑為∮58 的圓形鏜刀。（1） 、確定切削深度 =（58-52）÷2=3mmp?（2） 、確定進給量 f根據(jù)表 1.5 當(dāng)粗鏜鋼料，鏜孔直徑于 50-150mm、切削深度 =3mm、鏜刀伸出長度p?L＜10d 時，f=0.4-0.6mm/r，（3） 、確定切削速度 Vc按公式 V = (m/min)cvyxpmvkfaT其中：=291、m=0.2、 =0.15、 =0.2、T=60min、 =0.9×0.8×0.65=0.468vCvxvyvk則 V = =78m/mincvyxpmkfaTvn= =428r/min58710???D按機床 T616 主軸轉(zhuǎn)速表選擇轉(zhuǎn)速 370，則實際切削速度 V=67.4m/min。半精鏜、精鏜時切削深度變小，這里不再驗證。7.3 銑槽 機械制造技術(shù)課程設(shè)計21加工條件工件材料：42CrMoA，鍛造。加工要求：銑槽 40 深 10mm,表面粗糙度值 R 為 1.6。a鏜銑床：T616銑刀：選擇 d=40 硬質(zhì)合金錐柄鍵槽銑刀，切削速度：參照有關(guān)手冊，確定 v=15m/minmaw7?=477.7r/min10510??sdvn采用 T616 臥式鏜銑床，根據(jù)機床使用說明書（見《工藝手冊》表 4.2-39）取 =550r/minwn故實際切削速度為： min/1.691054dv????當(dāng) 時，工作臺的每分鐘進給量 應(yīng)為min/50rnw?fi/78.znfwm查機床說明書，剛好有 故這里選擇。i/176?計算切削工時：t= ,fl2?L=200mm, L =5mm, L =5 所以 3t=3.6min12加工斜槽時，計算方法如上，這里不再贅述，全部計算時間見：加工工序卡片；7、4 鉆孔攻絲 本工序為鉆孔及攻絲，刀具選用高度剛復(fù)合鉆頭，使用切削液。1、鉆孔 6－Φ8,因為孔徑和深度都很小，這里選擇手動進給，選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 選擇最大磨損量為 0.8mm；耐用度為 T=15min確定切削速度 V 假定進給量 f=0.35mm/r，則 v=17m/min所以 n= =676r/min810??v按機床選取 min/680rnw?實際切削速度機械制造技術(shù)課程設(shè)計22min/09.176810ndvw????切削工時， ， 則：ml25?l41ml32=fnltw??1 in13.05.6824??i78.013.62??t2、鉆孔 2－Φ4,計算方法如上，工時見加工工序表；機械制造技術(shù)課程設(shè)計238. 夾 具 設(shè) 計8.1 設(shè) 計 夾 具 的 目 的在機械制造的機械加工、檢驗、裝配、焊接和熱處理等冷、熱工藝過程中，使用著大量的夾具。所謂夾具就是一切用來固定加工對象，使之占有正確位置，接受施工或者檢測的裝置。在機械制造中采用大量的夾具，機床夾具就是夾具中的一種。它裝在機床上，使工件相對刀具與機床保持正確的相對位置，并能承受切削力的作用。機床夾具的作用主要有以下幾個方面：較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度，因為用夾具裝夾工件時，工件相對機床（刀具）的位置由夾具來保證，基本不受工人技術(shù)水平的影響，因而能較容易、較穩(wěn)定地保證工件的加工精度；提高勞動生產(chǎn)率，因為采用夾具后，工件不需要劃線找正，裝夾也方便迅速，顯著地減少了輔助時間，提高了勞動生產(chǎn)率；擴大機床的使用范圍，因為使用專用夾具可以改變機床的用途、擴大機床的使用范圍，例如，在在車床或搖臂轉(zhuǎn)床上安裝鏜模夾具后，就可以對箱體孔系進行鏜削加工；改善勞動條件、保證生產(chǎn)安全，因為使用專用機床夾具可以減輕工人的勞動強度、改善勞動條件，降低對工人操作技術(shù)水平的要求，保證安全。8.2 夾 具 的 分 類（1）通用夾具通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。例如，車床上的三爪卡盤和四爪卡盤、頂尖和雞心夾頭；銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等。它們有很大的通用性，無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用于裝夾不同的工機械制造技術(shù)課程設(shè)計24件。這類夾具一般已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。由專業(yè)工廠生產(chǎn)，作為機床附件供應(yīng)給用戶。（2）專用夾具專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而專門設(shè)計的夾具，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便等優(yōu)點。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設(shè)計和制造，適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。（3）組合夾具組合夾具是在機床夾具零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，由一整套預(yù)先制造好的，具有各種不同形狀、不同規(guī)格尺寸的標(biāo)準(zhǔn)元件和合件，按照組合化的原理，針對工件的加工要求組裝成各種專用夾具。夾具使用完畢后，可以拆卸，留待組裝新夾具時使用。組合夾具的應(yīng)用范圍十分廣泛。它最適合于品種多、產(chǎn)品變化快、新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)等場合，在批量生產(chǎn)中也可利用組合夾具代替臨時短缺的專用夾具，以滿足生產(chǎn)要求。用組合夾具元件可以組裝成各類機床夾具。數(shù)控機床和柔性制造單元的出現(xiàn)，更加推動了組合夾具技術(shù)的進步，擴大了組合夾具的應(yīng)用范圍。組合夾具具有以下特點：組合夾具元件可供多次使用，但其一旦組裝成某個夾具后，該夾具結(jié)構(gòu)仍屬專用性，只能一次使用。當(dāng)變換加工對象時，一般仍需全部拆開，重新組裝成新夾具結(jié)構(gòu)，以滿足新工件的加工要求。和專用夾具不一樣，組合夾具的最終精度，是靠各組成元件的精度，直接組合來保證的，不允許進行任何補充加工，否則無法保證元件的互換性。由于組合夾具是由各標(biāo)準(zhǔn)元件組合起來的，因此剛性較差，尤其是元件連接的結(jié)合面接觸剛度，對加工精度影響較大。一般組合夾具的外形尺寸較大，不及專用夾具那樣緊湊。這種夾具不受生產(chǎn)類型的限制，可以隨時組裝，以應(yīng)生產(chǎn)之急。（4）拼裝夾具拼裝夾具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的夾具元件，直接按專用夾具的裝配方法（銷釘定位、螺栓緊固）裝配成的專用夾具。采用拼裝夾具大大縮短了專用夾具的設(shè)計與制造周期，而且當(dāng)產(chǎn)品改型時原來夾具的大部分元件仍可拆下重新使用，適用于多品種、小批量生產(chǎn)中。（5）通用可調(diào)夾具機械制造技術(shù)課程設(shè)計25通用可調(diào)夾具是指根據(jù)不同尺寸或種類的工件，調(diào)整或更換個別定位元件或夾緊元件而形成的專用夾具。加工對象不很確定，通用范圍較大，適用于多品種、小批量生產(chǎn)中。（6）成組夾具成組夾具是指專為加工成組工藝中某一組零件而設(shè)計的可調(diào)夾具。加工對象明確，只需調(diào)整或更換個別定位元件或夾緊元件便可使用，調(diào)整范圍只限于本零件組被的工件，適用于成組加工。通用可調(diào)夾具和成組夾具都是一種比較先進的、繼承性好的新型夾具。采用這兩種夾具可大大減少專用夾具數(shù)量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，并可有效地促進并實現(xiàn)機床夾具標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。通用可調(diào)夾具與成組夾具的區(qū)別在于：前者的加工對象不很確定，其更換調(diào)整部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計，往往具有較大的適應(yīng)性，通用范圍大；而成組夾具則是為成組加工工藝中一組零件而專門設(shè)計的，加工對象十分明確，可調(diào)范圍也只限于本組內(nèi)的零件，因此后者亦稱為專用可調(diào)夾具。8.3 專 用 夾 具 的 組 成（1）定位裝置這種裝置包括定位元件及其組合，其作用是確定工件在夾具中的位置，即通過它使工件加工時相對于刀具及切削成形運動處于正確的位置，如支撐釘、支撐板、V 形塊、定位銷等。（2）夾緊裝置它的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時所占據(jù)的位置在加工過程中不因受重力、慣性力以及切削力等外力作用而產(chǎn)生位移，同時防止或減小振動。它通常是一種機構(gòu)，包括夾緊元件（如夾爪、壓板等） ，增力及傳動裝置（如杠桿、螺紋傳動副、斜楔、凸輪等）以及動力裝置（如氣缸、油缸）等。（3）對刀—引導(dǎo)裝置它的作用是確定夾具相對于刀具的位置，或引導(dǎo)刀具進行加工，如對刀塊、鉆套、鏜套等。（4）其他元件及裝置機械制造技術(shù)課程設(shè)計26如定向件、操作件以及根據(jù)夾具特殊功用需要設(shè)置的一些裝置，如分度裝置、工件頂出裝置、上下料裝置等。（5）夾具體用于連接夾具各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎(chǔ)件，并與機床有關(guān)部位連接，以確定夾具相對于機床的位置。8.4 典 型 的 定 位 元 件工件以平面定位：工件以平面作為定位基面，是最常見的定位方式之一。如箱體、床身、機座、支架等類零件的加工中，較多采用了平面定位。工件以平面定位時常用的定位元件如下所述。A 主要支承：它主要用來限制工件的自由度，起定位作用。1） 固定支承，有支承釘和支承板兩種形式，在使用過程中他們都是固定不動的。當(dāng)工件以粗糙不平的粗基準(zhǔn)定位時，采用球頭支承釘。齒紋頭支承釘用在工件的側(cè)面，它能增大摩擦因數(shù)，防止工件滑動。當(dāng)工件以加工過的平面定位時，可采用平頭支承釘或支承板。為保證各固定支承的定位表面嚴(yán)格共面，裝配后，需將其工作表面一次磨平。支承釘與夾具體孔的配合采用 H7/ r6 或 H7/n6,當(dāng)支承需要經(jīng)常更換時，應(yīng)加襯套。襯套外徑與夾具體孔的配合一般采用 H7/n6 或者 H7/r6，襯套內(nèi)徑與支承釘?shù)呐浜线x用 H7/s6。可調(diào)支承，是指支承釘?shù)母叨瓤梢哉{(diào)節(jié)。調(diào)整時要先松后調(diào)，調(diào)好后用防松螺母鎖緊?？烧{(diào)支承主要用于工件以粗基準(zhǔn)面定位、或者定位基面的形狀復(fù)雜（如成型面、臺階面等） ，以及各批毛坯的尺寸、形狀變化較大時的情況?？烧{(diào)支承在一批工件加工前調(diào)整一次。在同一批工件加工中，它的作用同固定支承相同。自位支承（浮動支承） 在工件定位過程中，它能自動地調(diào)整位置，其特點是：支承點的位置能隨著工件定位基面的不同而自動調(diào)節(jié)，定位基面壓下其中一點，其余點便上升，甚至各點都與工件接觸。接觸點數(shù)的增加，提高了工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性，但其作用仍相當(dāng)于一個固定支承，只限制工件一個自由度。