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產品型號 零件圖號機械加工工序卡片 產品名稱 零件名稱 柱塞泵泵體 共 8 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 03 銑 鑄件 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X51 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工序工時 秒 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進給次數(shù) 機動 輔助 1 銑底面 專用夾具 游標卡尺 1300 122 5 0 2 1 0 2 0 454 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會 簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改 件號 簽 字 日 期 產品型號 零件圖號機械加工工序卡片 產品名稱 零件名稱 柱塞泵泵體 共 8 頁 第 2 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 04 銑 鑄件 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X51 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工序工時 秒 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進給次數(shù) 機動 輔助 1 銑 2 20 凸臺面 專用夾具 游標卡尺 1300 122 5 0 2 1 0 2 0 162 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會 簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改 件號 簽 字 日 期 產品型號 零件圖號機械加工工序卡片 產品名稱 零件名稱 柱塞泵泵體 共 8 頁 第 3 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 05 鉆 鑄件 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式鉆床 Z525 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工序工時 秒 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進給次數(shù) 機動 輔助 1 鉆 2 11 孔 專用夾具 游標卡尺 500 13 06 0 4 5 5 2 0 260 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會 簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改 件號 簽 字 日 期 產品型號 零件圖號機械加工工序卡片 產品名稱 零件名稱 柱塞泵泵體 共 8 頁 第 4 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 06 銑 鑄件 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X51 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工序工時 秒 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進給次數(shù) 機動 輔助 1 銑右端階梯面 專用夾具 游標卡尺 1300 122 5 0 2 1 0 1 0 825 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會 簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改 件號 簽 字 日 期 產品型號 零件圖號機械加工工序卡片 產品名稱 零件名稱 柱塞泵泵體 共 8 頁 第 5 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 07 銑 鑄件 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X51 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工序工時 秒 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進給次數(shù) 機動 輔助 1 銑 35 端面 專用夾具 游標卡尺 800 125 6 0 2 1 0 1 0 225 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會 簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改 件號 簽 字 日 期 產品型號 零件圖號機械加工工序卡片 產品名稱 零件名稱 柱塞泵泵體 共 8 頁 第 6 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 08 擴 鉸 鑄件 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式鉆床 Z525 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工序工時 秒 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進給次數(shù) 機動 輔助 1 擴 34 孔至 35 8 40 孔至 41 8 專用夾具 游標卡尺 68 8 9 0 57 1 0 1 1 806 2 鉸 35 8 孔至 36H8 41 8 孔至 42H9 專用夾具 游標卡尺 198 9 33 0 35 0 1 1 1 010 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會 簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改 件號 簽 字 日 期 產品型號 零件圖號機械加工工序卡片 產品名稱 零件名稱 柱塞泵泵體 共 8 頁 第 7 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 09 鉆 攻 鑄件 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式鉆床 Z525 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工序工時 秒 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進給次數(shù) 機動 輔助 1 鉆 G1 2 螺紋底孔 18 63 專用夾具 游標卡尺 575 18 1 0 25 1 0 1 0 239 2 攻絲 G1 2 專用夾具 量規(guī) 195 13 4 0 1 0 1 1 1 333 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會 簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改 件號 簽 字 日 期 產品型號 零件圖號機械加工工序卡片 產品名稱 零件名稱 柱塞泵泵體 共 8 頁 第 8 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 10 鉆 攻 鑄件 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式鉆床 Z525 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工序工時 秒 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進給次數(shù) 機動 輔助 1 鉆 2 M10 螺紋底孔 8 5 專用夾具 游標卡尺 800 20 6 0 25 4 25 2 0 225 2 攻絲 2 M10 專用夾具 量規(guī) 195 13 4 0 1 0 75 2 1 923 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會 簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改 件號 簽 字 日 期 夾具夾緊力的優(yōu)化及對工件定位精度的影響 B Li 和 S N Mellkote 布什伍德拉夫機械工程學院 佐治亞理工學院 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量 這種效應可通過最小化夾具設 計優(yōu)化 夾緊力是一個重要的設計變量 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 在加工過程中產生的移動 然而 過度的夾緊力可誘導工件產生更大的彈性變 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被報道 參考文獻 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)的有限元基礎研究人員 一直重點關注的夾具布局優(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 獨特的三維夾具可以處理超過 6 個自由度的裝夾 復和倪 14 也提出迭代搜索方法 通過假設已知摩擦力的方向來推導計算最小 夾緊力 該剛體分析的主要限制因素是當出現(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系 稱為元功 能 解決由于夾緊和準靜態(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 其算法的應用沒有討論機械加工刀具路徑負載有限序列 李和 Melkote 19 和烏爾塔多和 Melkote 20 用接觸力學解決由于在加載夾具夾 緊點彈性變形產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)受到準靜態(tài)加 載的最佳夾緊力為基礎的彈性方法 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 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 受到準靜態(tài)負載 夾緊力可假定為在加工過程中保持不變 這個假設是有效的 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?shù)刈幼鴺讼登芯€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 接觸處的坐標系 j x y z 是對應沿著 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 ixFiyizF 1 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 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 23 第 217 頁 iyQiix或 者 3 t28 ifi 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的 R2 值認定是 0 94 2 夾緊力優(yōu)化 我們的目標是確定最優(yōu)夾緊力 將盡量減少由于工件剛體運動過程中 局 部的夾緊和加工負荷引起的彈性變形 同時保持在準靜態(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)這個目標是通過制 定一個多目標約束優(yōu)化問題的問題 如下描述 2 1 目標函數(shù)配方 工件旋轉 由于部隊輪換往往是相當小 17 的工件定位誤差 假設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 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準 但是作用在工件的夾緊力會影響定位誤差 當多個夾緊力作用于工件 由 此產生的夾緊力為 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 111XYZ TRRRwNNNsssziziziPPdkk 工件有位移 因此 定位誤差的減小可以通過盡量減少產生的夾緊力向量 范數(shù) 因此 第一個目標函數(shù)可以寫為 2L 最小化 XYZ 222RRERCNNw111PP iii 9 第 5 頁 共 15 頁 要注意 加權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 15 23 的原則求解彈性力學接觸問題得出 A 的組成部分是唯一確定的 這保證了夾緊力和相應的定位反應是 真正的 解 決方案 對接觸問題和產生的 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 二個目標函數(shù) 并給出 最小化 10 222iiiL CL CL Cx 111FFUW kkyziii TQ 其中 代表機構的彈性變形應變能互補 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 加權系數(shù) 計算確定的基礎2L 2 2 摩擦和靜態(tài)平衡約束 在 10 式優(yōu)化的目標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 內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 6 頁 共 15 頁 11 iiixyszF 假設準靜態(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 多目標優(yōu)化問題可以通過求解約束 24 這種方法將確定的目標 作為首要職能之一 并將其轉換成一個約束對 該補充 的主要目的是處1f 理功能 并由此得到夾緊力 作為約束的加權范數(shù) 最小化 對 為主要2f 2L1f 目標的選擇 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 范數(shù) 的約束轉換涉及到一個指定的加權范數(shù) 小于或等于 其中 是 2Lf 2L 的約束 假設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函數(shù) 即 雖然有這樣的接觸力 并不1f 內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 7 頁 共 15 頁 一定產生最低的夾緊力 這是一個 真正的 可行的解決彈性力學問題辦法 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 由此產生的最小夾緊力的加權范數(shù) 迭代次數(shù) K 終止搜 2L 索取決于所需的預測精度 和 有參考文獻 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 內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 8 頁 共 15 頁 內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 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 相應的夾緊力和最 佳的加工負荷獲得將由圖 4 算法獲得 這大大增加了計算負擔 并要求為選擇 的夾緊力提供標準 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 沿相應的刀具路徑設 置的產生 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荷向量 內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 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 刀具旋轉一次出現(xiàn)一次 負載向量引入的誤差可忽略 因此 在這項工作中 四個載體負載適用于同一位置 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荷載體 C 1 2 C 是每ij ikjC 個相應的夾具在第 i 個樣本點和第 j 負荷情況下力的大小 是計算每個負maxijP 載點之后的結果 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 內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 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 隨后 準靜態(tài) 加工負荷應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 見圖 2 gZTdwwXYZ Twxyz 如前所述 工件剛體位移產生于在每個夾緊處的局部變形 假設Tiiixyzd 為相對于工件的質量中心的第 i 個位置矢量定位點 坐標變換定理 TiirXYZ 可以用來表達在工件的位移 以及工件自轉idwwXYZ 如下 21 wxyz 1Tii iiRrd 其中 表示旋轉矩陣 描述當?shù)卦诘?i 幀相聯(lián)系的全球坐標系和 是一個1iR wcR 旋轉矩陣確定工件相對于全球的坐標系的定位坐標系 假設夾具夾緊工件旋轉 由于旋轉 很小 故 也可近似為 w wcR 22 w 1R1zyzxyx 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 是夾緊和加工導致的工件剛體運動矢量 yqTwwxzX 工件與夾具單方面接觸性質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 的關系如下 iFid 24 0 iiiKdzFotherws 其中 是在第 i 個接觸點由于夾緊和加工負荷造成的變形 意 Tiz 0iz 味著凈壓縮變形 而負數(shù)則代表拉伸變形 是表示在本地坐標iixyzKdagk 內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 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 應用于工件負載準靜態(tài)銑削序列 內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 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 全球坐標系 gXYgZ 3 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 使用伊利諾伊大學開發(fā) EMSIM 程序 參考文獻 26 對加工瞬時銑削力條件進行了計算 如表 2 給出例 1 應 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 和結束時 127 0 毫米 25 4 毫米 34 3 毫米 四種情況下加工負荷載體 內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 14 頁 共 15 頁 內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 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 內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 16 頁 共 15 頁 表 6 中 5 個坐標列出了為模擬抽樣調查點 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載載體最后的夾緊力和負載 7 結果與討論 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 見圖 7 由此得到的夾緊力加權范數(shù) 有如2L 下形式 結果表明 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 由于夾緊力和負載造成的工件的定位誤差 如表 7 結果表明工件旋轉小 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用于銑削 負載到工件 他應用于工件銑削負載一個序列 最佳的夾緊力 對應列表 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范數(shù) 和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖 10 在每個采樣opt 2L 內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 17 頁 共 15 頁 點的加權范數(shù) 的 和 繪制 2LmaxiPaxiymaxizaxirP 結果表明 由于每個 組成部分是各相應的最大夾緊力 它具有最高的加opt 權范數(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 則夾緊力需相應設置 有比 相當大的加權范數(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范數(shù) 因此將2 提高工件的定位精度 圖 10 8 結論 該文件提出了關于確定多鉗夾具 工件受準靜態(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的夾具與工件系統(tǒng)模型 并尋求 盡量減少應用到所造成的工件夾緊力的加權范數(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 剛度和阻尼效應在確定工件 夾具系統(tǒng)的響應特性具有重要作用 9 參考資料 內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 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 制造科學與工程雜志 1996 318 324 頁 3 P Chandra S M Athavale R E DeVor 和 S G Kapoor 負載對表面平 整度的影響 工件夾具制造科學研討會論文集 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用有限元 分析和數(shù)學優(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 1995 7 考慮工件夾具 夾具接觸相互作用布局優(yōu)化模擬的結果 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 加工夾具機械構造的數(shù)學算法 分析和合成 美國 ASME 工程學報工業(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 最大負荷標準 美國 ASME 工業(yè)工程雜志 1994 13 E C DeMeter 加工夾具最大負荷的性能優(yōu)化模型 美國 ASME 工 業(yè)工程雜志 1995 14 JH 復和 AYC 倪 核查和工件夾持的夾具設計 方案優(yōu)化 設計和制 造 4 碩士論文 307 318 1994 內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 19 頁 共 15 頁 15 T H Richards 埃利斯 霍伍德 1977 應力能量方法分析 1977 16 M J Hockenberger and E C DeMeter 對工件準靜態(tài)分析功能位移在加 工夾具的應用程序 制造科學雜志與工程 325 331 頁 1996 產品型號 零件圖號機械加工工藝過程卡片 產品名稱 零件名稱 柱塞泵泵體 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 鑄鐵 毛 坯 種 類 鑄件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工 時 工序 號 工 名 序 稱 工 序 內 容 車 間 工 段 設 備 工 藝 裝 備 準終 單件 01 備料 鑄造 02 熱處理 人工時效 03 銑 銑底面 金工 X51 端銑刀 游標卡尺 04 銑 銑 2 20 凸臺面 金工 X51 端銑刀 游標卡尺 05 鉆 鉆 2 11 孔 金工 Z525 麻花鉆 游標卡尺 06 銑 右端階梯面 金工 X51 端銑刀 游標卡尺 07 銑 銑 35 端面 金工 X51 端銑刀 游標卡尺 08 鉆 擴 鉸 36H8 孔 42H9 孔 金工 Z525 擴孔鉆 鉸刀 游標卡尺 09 鉆 鉆 攻 G1 2 螺紋 金工 Z525 麻花鉆 絲錐 游標卡尺 10 鉆 鉆 攻 2 M10 螺紋 金工 Z525 麻花鉆 絲錐 游標卡尺 11 去毛刺 去毛刺 鉗工 12 質檢 檢驗至圖紙要求 13 入庫 入庫 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會 簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 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 常熟理工學院本科畢業(yè)設計 論文 任務書 學院 機械工程學院 畢業(yè)設計 論文 題目 柱塞泵泵體零件的加工工藝及工裝設計 指導教師 姓名 陳慶蘭 專業(yè)技 術職務 工程師 類 別 中級 學 生 姓 名 學 號 畢業(yè)設計 論文 課 題性質 工程設計 專 業(yè) 機械工程及自動化 班 級 是否隸屬科研項目 否 1 畢業(yè)設計 論文 的主要任務及目標 畢業(yè)設計的主要任務是 設計柱塞泵泵體零件的機械加工工藝及部分夾具 畢業(yè)設計的目標是 設計的機械加工工藝規(guī)程和夾具能滿足零件年產量 6000 件 的要求 零件加工質量高 經(jīng)濟效益好 2 畢業(yè)設計 論文 的主要內容 1 根據(jù)柱塞泵泵體零件的零件圖 用一三維軟件繪制其三維立體圖 2 繪制零件毛坯圖 確定各部分總加工余量 3 利用開目 CAPP 軟件編制零件的機械加工工藝過程卡 4 利用開目 CAPP 軟件編制零件的機械加工主要工序卡 5 設計老師指定工序專用鉆夾具 銑夾具各一套 包括夾具裝配圖和該裝配 圖中所有非標準件零件圖 6 詳細編寫設計說明書 3 畢業(yè)設計 論文 的基本要求 1 必須設計至少二套零件的機械加工工藝方案 經(jīng)過技術經(jīng)濟分析 選擇 最佳方案 在 CAPP 系統(tǒng)中打印輸出 按照工藝文件國家標準 編制工序卡片 2 設計中圖樣全部用計算機繪制 機械制圖 公差配合 表面粗糙度等要求 執(zhí)行最新的標準 3 編寫的說明書要求層次清楚 重點突出 論點鮮明 論據(jù)充分 按照常熟 理工學院畢業(yè)設計論文要求規(guī)范打印輸出 4 主要參考文獻 1 黃玉美 機械制造裝備設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2006 2 梁德本 葉玉駒 機械制圖手冊 M 北京 高等教育出版社 2005 3 艾興 肖詩綱 切削用量簡明手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1994 4 李旦 邵東向 王杰 機床專用夾具圖冊 M 哈爾濱工業(yè)大學出版社 1998 5 王先逵 等 機械加工工藝手冊 M 2 版 北京 機械工業(yè)出版社 2007 6 吳拓 現(xiàn)代機床夾具設計 M 北京 化學工業(yè)出版社 2009 7 張維紀 金屬切削原理及刀具 M 杭州 浙江大學出版社 1991 8 馬賢智 機械加工余量與公差手冊 M 北京 中國標準出版社 1994 9 邵新宇 蔡力鋼 現(xiàn)代 CAPP 技術與應用 M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 5 進度安排 填寫要求 包括選題 查閱文獻 開題 方案設計論證 設計過程 中期 論文撰寫 提交論文等階段 各階段任務盡可能具體 各階段中選題開題 中期及提交論 文四個階段起止日期固定 畢業(yè)設計 論文 各階段任務 起 止 日 期 1 雙向選擇課題 2 完成開題報告 英文資料翻譯 中文文字 3000 字 3 繪制零件三維立體圖 毛坯圖 初步編制工 藝規(guī)程文件 4 中期畢業(yè)設計進度檢查 至少完成一套專用裝備設計 裝配圖和非標準件零件圖 5 完成二套專用裝備的結構設計 裝配圖和零件圖 6 修改圖樣 整理編寫畢業(yè)設計說明書 7 上交畢業(yè)設計材料 準備答辯 8 畢業(yè)答辯 指導教師簽字 20 年 月 日 注 1 此表一式三份 學院 指導教師 學生各一份 2 類別是指畢業(yè)論文或畢業(yè)設計 課題性質分別為 理工類 工程設計 理論研究 實驗研究 軟件開發(fā) 其他等 文 經(jīng)管類 專題類 論辯類 綜述類 綜合類 其他等 設計說明書 題目 柱塞泵泵的工藝規(guī)程和銑 2 20 凸 臺面及鉆 攻 2 M10 螺紋的工裝夾 具設計 學 生 學 號 專 業(yè) 班 級 指導老師 摘 要 本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計 金屬切 削機床 公差配合與測量等多方面的知識 柱塞泵泵體的工藝規(guī)程和銑 2 20 凸臺面及鉆 攻 2 M10 螺紋的工裝夾具設計是包括零件加工的工藝設計 工序設計以及 專用夾具的設計三部分 在工藝設計中要首先對零件進行分析 了解零件的工藝再設計出毛坯的結構 并選擇好零件的加工基準 設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 用夾具的設計 選擇設計出夾具的各個組成部件 如定位元件 夾緊元件 引導元件 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生的定位誤差 分析夾具結構的合理性與不 足之處 并在以后設計中注意改進 關鍵詞 工藝 工序 切削用量 夾緊 定位 誤差 ABSTRCT The design of the content relates to the machinery manufacturing technology and machine tool fixture design metal cutting machine tool tolerance and measuring and other aspects of knowledge Plunger pump body process and milling of 2 20 convex table and drilling tapping thread of 2 M10 fixture design including machining process design process design and fixture design in three parts In the design process should first of all parts for analysis to understand the parts of the process to design the structure of the blank and select good parts processing base design parts of the process route and then the various parts of process dimension calculation is the key to decide all processes equipment and cutting parameters then special fixture design selection and design of a jig for the various components such as positioning devices clamping elements the guide element clamp and the machine tool connecting parts and other components calculate fixture is produced when the positioning error of fixture structure rationality and deficiency and later in the design of improved Keywords The craft the working procedure the cutting specifications clamp the localization the error 目 錄 序言 1 一 零件分析 2 二 工藝規(guī)程設計 3 2 1 確定毛坯的制造形式 3 2 2 基面的選擇傳 4 2 3 制定工藝路線 5 2 4 確定切削用量及基本工時 5 三 夾具設計 15 3 1 銑 2 20 凸臺面的工裝夾具 15 3 1 1 問題的提出 15 3 1 2 定位基準的選擇 15 3 1 3 定位元件的設計 15 3 1 4 切削力及夾緊力計算 15 3 1 5 定位誤差分析 17 3 2 鉆 攻 2 M10 的工裝夾具 17 3 2 1 問題的提出 18 3 2 2 定位基準的選擇 18 3 2 3 定位元件的設計 18 3 2 4 切削力及夾緊力計算 18 3 2 5 定位誤差分析 18 總 結 20 致 謝 21 參考文獻 22 第 1 頁 共 22 頁 序 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品 并把它們裝備成機械裝備的行業(yè) 機械制造業(yè)的產品既可以直接 供人們使用 也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備 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)濟綜合實力和科學技術水平的重要指標 柱塞泵泵體的工藝規(guī)程和銑 2 20 凸臺面及鉆 攻 2 M10 螺紋的工裝夾具設計是在學完了機械制圖 機械制造技術基礎 機械設計 機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(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 并設計出專用夾具 保證零件的加工質量 本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力 因此本次設計綜合性 和實踐性強 涉及知識面廣 所以在設計中既要注意基本概念 基本理論 又要注意生產實踐的需要 只有將各種理論與生產實 踐相結合 才能很好的完成本次設計 本次設計水平有限 其中難免有缺點錯誤 敬請老師們批評 指正 第 2 頁 共 22 頁 一 零件的分析 左臂殼體共有八組加工表面 現(xiàn)分述如下 1 底面 2 2 20凸臺面 3 2 11孔 4 右端階梯面 5 35端面 6 36H8 42H9孔 7 G1 2螺紋 8 2 M10螺紋 技術要求如下 1 未注圓角半徑R2 2 零件加工表面上 不應有劃痕 擦傷等損傷零件表面的缺陷 第 3 頁 共 22 頁 二 工藝規(guī)程設計 2 1 確定毛坯的制造形式 零件材料為鑄件 考慮到零件在工作過程中經(jīng)常受到?jīng)_擊性 載荷 采用這種材料零件的強度也能保證 由于零件成批生產 而且零件的輪廓尺寸不大 選用砂型鑄造 采用機械翻砂造型 鑄造精度為 2 級 能保證鑄件的尺寸要求 這從提高生產率和保 證加工精度上考慮也是應該的 柱塞泵泵體零件材料為 鑄件 硬度選用260HBS 毛坯重約 1Kg 生產類型為成批生產 采用砂型鑄造 機械翻砂造型 2級 精度組 根據(jù)上述原始資料及加工工藝 分別確定各加工表面的加工 余量 對毛坯初步設計如下 1 底面 底面表面粗糙度為Ra6 3 查 機械制造工藝設計簡明手冊 表2 2 4 知鑄件機械加工余量Z 1 0mm 2 2 20凸臺面 2 20凸臺面表面粗糙度Ra6 3 查 機械制造工藝設計簡 明手冊 表2 2 4 知鑄件機械加工余量Z 1 0mm 3 2 11孔 2 11孔 粗糙度為Ra6 3 因孔的尺寸小于30 故采用實心 鑄造 4 右端階梯面 右端階梯面 表面粗糙度Ra6 3 查 機械制造工藝設計 簡明手冊 表2 2 4 知鑄件機械加工余量Z 1 0mm 第 4 頁 共 22 頁 5 35端面 35端面 表面粗糙度Ra6 3 查 機械制造工藝設計簡明手 冊 表2 2 4 知鑄件機械加工余量Z 1 0mm 6 36H8 42H9孔 36H8 42H9孔 表面粗糙度Ra6 3 Ra3 2 查 機械制 造工藝設計簡明手冊 表2 2 4 知鑄件機械加工余量Z 1 0mm 7 G1 2螺紋 G1 2螺紋 粗糙度為Ra6 3 因孔的尺寸小于30 故采用實心 鑄造 8 2 M10螺紋 2 M10螺紋 粗糙度為Ra6 3 因孔的尺寸小于30 故采用實 心鑄造 2 2 基面的選擇的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一 基面選擇的正 確與合理 可以使加工質量得到保證 生產率得以提高 否則 不但使加工工藝過程中的問題百出 更有甚者 還會造成零件大 批報廢 使生產無法進行 粗基準的選擇 對于零件的加工而言 粗基準的選擇對后面 的精加工至關重要 為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻 則應選擇重要表面為粗基準 所謂重要表面一般是工件上加工精 度以及表面質量要求較高的表面 因此 柱塞泵泵體以 36H8毛 坯底孔及其端面作為定位粗基準 對于精基準而言 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 第 5 頁 共 22 頁 此處不再重復 2 3 制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點 應當是使零件的幾何形狀 尺寸精 度及位置精度等技術要求能得到合理的保證 在生產綱領已確定 為成批生產的條件下 可以考慮采用通用機床配以專用夾具 并 盡量使工序集中在提高生產率 工序 01 鑄造 工序 02 人工時效 工序 03 銑底面 工序 04 銑 2 20 凸臺面 工序 05 鉆 2 11 孔 工序 06 右端階梯面 工序 07 銑 35 端面 工序 08 擴 鉸 36H8 孔 42H9 孔 工序 09 鉆 攻 G1 2 螺紋 工序 10 鉆 攻 2 M10 螺紋 工序 11 去毛刺 工序 12 檢驗至圖紙要求 工序 13 入庫 2 4 確定切削用量及基本工時 工序 01 鑄造 工序 02 人工時效 工序 03 銑底面 1 選擇刀具 第 6 頁 共 22 頁 刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀 刀片采用 YG8 map0 1 d30 2 決定銑削用量 1 決定銑削深度ap0 2 決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X51 型銑床說明書 其功率為為 7 5kw 中等系統(tǒng)剛度 根據(jù)表查出 則 min 0 1327in 302510rrdvns 按機床標準選取 1300 in 5 12in 10vw 當 1300r min 時 0 2 4 1300mm r 1040mm rwzmnf 按機床標準選取 rmf 10 3 計算工時 切削工時 55mm 則機動工時為ll 1ml0 32 in45 i 03521 ifnltwm 工序 04 銑 2 20 凸臺面 1 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀 刀片采用 YG8 第 7 頁 共 22 頁 map0 1 d30 2 決定銑削用量 1 決定銑削深度ap0 2 決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X51 型銑床說明書 其功率為為 7 5kw 中等系統(tǒng)剛度 根據(jù)表查出 則 min 0 1327in 302510rrdvns 按機床標準選取 1300 in 5 12in 10vw 當 1300r min 時 0 2 4 1300mm r 1040mm rwzmnf 按機床標準選取 rmf 10 3 計算工時 切削工時 20mm 則機動工時為ll 1l02 in16 i 0321 ifnltwm 工序 05 鉆 2 11 孔 1 加工條件 加工材料 硬度 200 220HBS 鑄件 工藝要求 孔徑 d 11mm 通孔 精度 H12 H13 用乳化液冷卻 第 8 頁 共 22 頁 機床 選用 Z525 鉆床和專用夾具 2 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆頭 如圖 3 所示 其直徑 d 13mm 鉆頭幾何形狀為 根據(jù) 切削用量手冊 表 2 1 及表 2 2 標準鉆頭 后角 橫25 120 Kr 01 50 刃長度 弧面長度 bm5lm 3 選擇切削用量 1 選擇進給量 f 按加工要求決定進給量 根據(jù) 切削用量手冊 表 2 7 當鑄 鐵硬度 200H 有 rmf 39 0 1 2 計算切削速度 根據(jù) 切削用量手冊 表 2 15 當鑄鐵硬度 200 220HBSb 時 時 0 4 fr 02d 18 mincv 切削速度的修正系數(shù)為 1TvK 8Mv 75SvK0 tv 故 ck 8 0 10 min 135 inm 0 vnd 第 9 頁 共 22 頁 mr 14 350 477 7r mm 根據(jù) Z525 型鉆床技術資料 見 簡明手冊 表 4 2 12 可 選擇 n 500r mm 13 06 mincv 4 計算基本工時 根據(jù)公式 nf Ltm 式中 l 12mm 入切量及超切量由 切削用 yl 量手冊 表 2 29 查出 計算得 6m L 12 6 mm 18mm 故有 t 0 130minin4 0518 總的時間 T 2t 0 260min 工序 06 右端階梯面 1 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀 刀片采用 YG8 map0 1 d30 2 決定銑削用量 1 決定銑削深度ap0 2 決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X51 型銑床說明書 其功率為為 7 5kw 中等系統(tǒng)剛度 根據(jù)表查出 則 第 10 頁 共 22 頁 min 0 1327in 302510rrdvns 按機床標準選取 1300 in 5 12in 10vw 當 1300r min 時 0 2 4 1300mm r 1040mm rwzmnf 按機床標準選取 rmf 10 3 計算工時 切削工時 213 5mm 則機動工時為ll 1l02 min 0 825minfntwm21 035 工序 07 銑 35 端面 1 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀 刀片采用 YG8 map0 1 d40 2 決定銑削用量 1 決定銑削深度ap0 2 決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X51 型銑床說明書 其功率為為 7 5kw 中等系統(tǒng)剛度 根據(jù)表查出 則 第 11 頁 共 22 頁 min 2 95in 4012510rrdvns 按機床標準選取 1000 in 6 125in 10vw 當 1000r min 時 0 2 4 1000mm r 800mm rwzmnf 按機床標準選取 rmf 80 3 計算工時 切削工時 35mm 則機動工時為ll 1l02 min 0 225minfnltwm21 0835 工序 08 擴 鉸 36H8 孔 42H9 孔 工步一 擴 34 孔至 35 8 40 孔至 41 8 利用擴孔鉆將 34 孔至 35 8 40 孔至 41 8 根據(jù)有關手冊規(guī)定 擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆 孔的切削用量選取 rmff 87 0 5 75 06 1212 鉆 根據(jù)機床說明書 選取 f5 min 4 6123312vv 鉆 則主軸轉速為 并按車床說明書in 4 6 5rn 取 實際切削速度為mi 68rnw 第 12 頁 共 22 頁 min 9 8106 4ndvw 切削工時 則機ml57l2l12 動工時為 in806 57 621 fnltwm 工步二 鉸 35 8 孔至 36H8 41 8 孔至 42H9 根據(jù)參考文獻 表 2 25 rmf 4 2 得in 12 8v in 65 4 8 9rs 查參考文獻 表 4 2 2 按機床實際進給量和實際轉 速 取 實際切削速度rmf 35 0 mi 1rw in 9v 切削工時 則機l7l21l1 02 動工時為 min 35 09821 fnltwm 工序 09 鉆 攻 G1 2 螺紋 工步一 鉆 G1 2 螺紋底孔 18 63 確定進給量 根據(jù)參考文獻 表 2 7 當f 鋼的 時 MPab80 md63 180 由于本零件在加工 孔時屬于低剛rmf 47 39 度零件 故進給量應乘以系數(shù) 0 75 則 第 13 頁 共 22 頁 rmf 35 0 29 75 04 39 0 根據(jù) Z525 機床說明書 現(xiàn)取 rf 切削速度 根據(jù)參考文獻 表 2 13 及表 2 14 查得 切削速度 所以min 18v min 2 5736 180rdvws 根據(jù)機床說明書 取 故實際切削速度i rn 為 min 1 810572ndvw 切削工時 則機動工時為mll3 9l32in9 05 721 fntw 工步二 攻絲 G1 2 v 5 min217rns 按機床選取 則 9w mrv 4 13 機動工時 lll2in3 1 095 2 1 nftm 工序 10 鉆 攻 2 M10 螺紋 工步一 鉆 2 M10 螺紋底孔 8 5 確定進給量 根據(jù)參考文獻 表 2 7 當f 第 14 頁 共 22 頁 鋼的 時 MPab80 md5 80 rmf 47 0 39 由于本零件在加工 孔時屬于低剛度零件 故進給量應乘 以系數(shù) 0 75 則 rf 35 0 29 75 04 39 0 根據(jù) Z525 機床說明書 現(xiàn)取 rmf 切削速度 根據(jù)參考文獻 表 2 13 及表 2 14 查得 切削速度 所以min 18v in 8635 10rdvws 根據(jù)機床說明書 取 故實際切削速度i rn 為 min 6 2015 80ndvw 切削工時 則機動工時為mll 4l32in5 0 80521 ifntw 工步二 攻絲 2 M10 v min217rns 按機床選取 則 95w mrv 4 13 機動工時 ll7501l2in93 95 21 infltm 第 15 頁 共 22 頁 工序 11 去毛刺 工序 12 檢驗至圖紙要求 工序 13 入庫 三 夾具設計 為了提高勞動生產率 保證加工質量 降低勞動強度 需要設計 專用夾具 有老師分配的任務 我被要求設計工序 04 銑 2 20 凸臺面的工裝夾具 工序 10 鉆 攻 2 M10 螺紋的工裝夾 具 3 1 銑 2 20 凸臺面的工裝夾具 3 1 1 問題提出 本夾具主要用來銑 2 20 凸臺面 生產批量 中大比量 銑 2 20 凸臺面表面粗糙度 Ra6 3 與其他面沒有任何位置度要求 故只考慮生產效率 3 1 2 定位基準的選擇 以加工后的 36H8 孔的鑄造毛坯底孔及其端面作為定位基準 以底面作為輔助基準 3 1 3 定位元件的設計 本工序選用的定位基準為一孔 一端面 一平面定位 所以 相應的夾具上的定位元件應是一心軸 一支承板 兩可調支承釘 因此進行定位元件的設計主要是對心軸 支承座進行設計 第 16 頁 共 22 頁 3 1 4 切削力和夾緊力的計算 1 刀具 采用端銑刀 30mm 機床 X51 立式銑床 由 3 所列公式 得 FV zwqueyXpFndafC0 查表 9 4 8 得其中 修正系數(shù) 0 1 vk 3 F83 FqFX z 24 65 0y 0uPa 0 Fw 代入上式 可得 F 889 4N 因在計算切削力時 須把安全系數(shù)考慮在內 安全系數(shù) K 4321K 其中 為基本安全系數(shù) 1 5 為加工性質系數(shù) 1 12 為刀具鈍化系數(shù) 1 13K 為斷續(xù)切削系數(shù) 1 14 所以 NF7 15 2 夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 FKf 21 其中 f 為夾緊面上的摩擦系數(shù) 取25 01 f 第 17 頁 共 22 頁 F G G 為工件自重zP NfFN4 35121 夾緊螺釘 公稱直徑 d 10mm 材料 45 鋼 性能級數(shù)為 6 8 級 MPaB106 MPaBs4801 螺釘疲勞極限 B9263 2 1 極限應力幅 akma7 51li 許用應力幅 MPSa3 li 螺釘?shù)膹姸刃：?螺釘?shù)脑S用切應力為 s s 3 5 4 取 s 4 得 Pa120 滿足要求 8 24cHdF MPaNc153 2 經(jīng)校核 滿足強度要求 夾具安全可靠 3 1 5 定位誤差分析 一面一心軸定位誤差 移動時基準位移誤差 yj min11XDd 第 18 頁 共 22 頁 式 5 5 式中 工件孔的最大偏差1d 工件孔的最小偏差D 工件定位孔與心軸最小配合間隙1min 代入 式 5 5 得 yj min11XDd 0 9 6 0 25 3 2 鉆 攻 2 M10 螺紋的工裝夾具 3 2 1 問題提出 本夾具主要用來鉆 攻 2 M10 螺紋 生產批量 中大比量 鉆 攻 2 M10 螺紋表面粗糙度 Ra6 3 與其他面沒有任何位置度要求 故只考慮生產效率 3 2 2 定位基準的選擇 以加工后的 2 11 孔及其端面作為定位基準 即經(jīng)典的 一面 兩銷 定位 3 2 3 定位元件的設計 本工序選用的定位基準為一面兩孔 對應的定位零件為 一 面 一圓柱銷 一削邊銷 主對針對一面兩銷進行設計 3 2 4 切削力和夾緊力的計算 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工 鉆削力 由 切 削手冊 得 鉆削力 式 5 2 6 08 2HBDfF 鉆削力矩 式 5 3 91T 第 19 頁 共 22 頁 式中 10 5Dm axaxmin187491733HBBH 代入公式 5 2 和 5 3 得1 2fr N274056F6 08 5789xxT 19 本道工序加工工藝孔時 夾緊力方向與鉆削力方向相同 因此 進行夾緊立計算無太大意義 3 2 5 定位誤差分析 1 移動時基準位移誤差 yj min11XDd 式 5 5 式中 圓柱銷孔的最大偏差1d 圓柱銷孔的最小偏差D 圓柱銷定位孔與定位銷最小配合1min 間隙 代入 式 5 5 得 yj min11XDd 0 9 16 0 25 2 轉角誤差 LXDdXDdtg2min2min11 式 5 6 式中 圓柱銷孔的最大偏差1 圓柱銷孔的最小偏差 圓柱銷定位孔與定位銷最小配合1min 間隙 削邊銷孔的最大偏差2d 第 20 頁 共 22 頁 削邊銷孔的最小偏差2D 削邊銷定位孔與定位銷最小配合minX 間隙 其中 2 min1in2XLgx 則代入 式 5 6 得 0 9 60 9 04 6235tg 則 621 代入 式 5 5 得 yj min11XDd 0 9 0 25 第 21 頁 共 22 頁 總 結 課程設計即將結束了 時間雖然短暫但是它對我們來說受 益菲淺的 通過這次的設計使我們不再是只知道書本上的空理論 不再是紙上談兵 而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計 使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領 使我 們更好的利用圖書館的資料 更好的更熟練的利用我們手中的各 種設計手冊和 AUTOCAD 等制圖軟件 為我們踏入畢業(yè)設計打下了 好的基礎 課程設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠 的 還應該更好的做到理論和實踐的結合 因此同學們非常感謝 老師給我們的辛勤指導 使我們學到了好多 也非常珍惜學院給 我們的這次設計的機會 它將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關 鍵一步 第 22 頁 共 22 頁 致 謝 這次課程設計使我收益不小 為我今后的學習和工作打下了 堅實和良好的基礎 但是 查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊 時 數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊 由于經(jīng)驗不足 在選取數(shù)據(jù)上 存在一些問題 不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶 貴的意見 在我遇到難題時給我指明了方向 最終我很順利的完 成了課程設計 這次課程設計成績的取得 與指導老師的細心指導是分不開 的 在此 我衷心感謝我的指導老師 特別是每次都放下他的休 息時間 耐心地幫助我解決技術上的一些難題 他嚴肅的科學態(tài) 度 嚴謹?shù)闹螌W精神 精益求精的工作作風 深深地感染和激勵 著我 從課題的選擇到項目的最終完成 他都始終給予我細心的 指導和不懈的支持 多少個日日夜夜 他不僅在學業(yè)上給我以精 心指導 同時還在思想 生活上給我以無微不至的關懷 除了敬 佩指導老師的專業(yè)水平外 他的治學嚴謹和科學研究的精神也是 我永遠學習的榜樣 并將積極影響我今后的學習和工作 在此謹 向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意 第 23 頁 共 22 頁 參 考 文 獻 1 切削用量簡明手冊 艾興 肖詩綱主編 機械工業(yè)出版社出版 1994 年 2 機械制造工藝設計簡明手冊 李益民主編 機械工業(yè)出版社出 版 1994 年 3 機床夾具設計 哈爾濱工業(yè)大學 上海工業(yè)大學主編 上?？?學技術出版社出版 1983 年 4 機床夾具設計手冊 東北重型機械學院 洛陽工學院 一汽制 造廠職工大學編 上?？茖W技術出版社出版 1990 年 5 金屬機械加工工藝人員手冊 上?？茖W技術出版社 1981 年 10 月 6 機械制造工藝學 郭宗連 秦寶榮主編 中國建材工業(yè)出版社 出版 1997 年