軸承座體機械加工工藝及翻轉鉆模設計-鉆床鉆孔夾具設計【含CAD圖紙】【GJ系列】
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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。 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 11 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) 其中(j=x,y,z)表示,在當地子坐標系切線和法線方向的接觸剛度第 19 頁 共 15 頁圖1 彈簧夾具工件接觸模型。 表示在第i個接觸處的坐標系(j=x,y,z)是對應沿著xyz方向的彈性變形,分別 (j= x,y,z)的代表和切向力接觸 ,法線力接觸。12 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: (2)其中式中 和是工件和夾具的彈性模量,、分別是工件和材料的泊松比。切向變形沿著和切線方向)硅業(yè)切力距有以下形式文獻23第217頁 (3)其中、 分別是工件和夾具剪切模量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, (4) (5)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 是 沿,和三個正交組件(見圖2)。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計算如下: (6)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: (7)其中夾緊力是矢量,夾緊力的方向矩陣,是夾緊力是矢量的方向余弦,、和 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)。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=1,2L)和最小的所有定位器正常剛度相乘,并假設工件、取決于、的方向,各自的等效接觸剛度可有下式計算得出(見圖3),工件剛體運動,歸于夾緊行動現(xiàn)在可以寫成: (8)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。因此,第一個目標函數可以寫為:最小化 (9)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,并給出:最小化 (10)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完成,是遵守對角矩陣的, 和是所有接觸力的載體。如圖3 加權系數計算確定的基礎內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計(外文翻譯)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(是靜態(tài)摩擦系數),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: (11)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)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。這通過以下的的約束表(i=1,2,L+C) (13)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: (i=1,2,,L+C) (14) 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)化模型,可以寫成:最小化 (15)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()的主要目的是處理功能,并由此得到夾緊力()作為約束的加權范數最小化。對為主要目標的選擇,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。 的約束轉換涉及到一個指定的加權范數小于或等于,其中是 的約束,假設最初所有夾緊力不明確,要確定一個合適的。在定位和夾緊點的接觸力的計算只考慮第一個目標函數(即)。雖然有這樣的接觸力,并不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,通過計算并作為初始值與比較,因此,夾緊力式(15)的優(yōu)化問題可改寫為: 最小化 (16)由: (11)(14) 得。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, 通過盡可能降低上限,由此產生的最小夾緊力的加權范數。 迭代次數K,終止搜索取決于所需的預測精度和,有參考文獻15: (17)其中表示上限的功能,完整的算法在如圖4中給出。 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,考慮以下四個最壞加工負荷向量: (18)、和表示在、和方向上的最大值,、和上的數字1,2,3分別代替對應的和另外兩個正交切削分力,而且有: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)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): (k=1,2,C) (20)只要這些具備,就得到一套優(yōu)化的夾緊力,驗證這些力,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、和方向上的移位和自轉(見圖2),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,坐標變換定理可以用來表達在工件的位移,以及工件自轉如下: (21)其中表示旋轉矩陣,描述當地在第i幀相聯(lián)系的全球坐標系和是一個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: (22) 方程(21)現(xiàn)在可以改寫為: (23)其中是經方程(21)重新編排后變換得到的矩陣式,是夾緊和加工導致的工件剛體運動矢量。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: (24)其中是在第i個接觸點由于夾緊和加工負荷造成的變形,意味著凈壓縮變形,而負數則代表拉伸變形; 是表示在本地坐標系第i個接觸剛度矩陣,是單位向量. 在這項研究中假定液壓/氣動夾具,根據對外加工負荷,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)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61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)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),現(xiàn)在可以計算如下: (27) 其中是考慮工件中心加工點的位置向量,且 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 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; 、和全球坐標系。 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,(見圖8)。模擬計算銑削力數據在表5中給出。圖8最終銑削過程模擬例如2。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有如下形式:.結果表明,最佳夾緊力所述加工條件下有比初步夾緊力強度低得多的加權范數,最初的夾緊力是通過減少工件的夾具系統(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力,在每個采樣點的加權范數和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖10,在每個采樣點的加權范數的,和繪制。結果表明,由于每個組成部分是各相應的最大夾緊力,它具有最高的加權范數。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緊力,則夾緊力需相應設置,有比相當大的加權范數。故是一個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,因此將提高工件的定位精度。圖108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,得出工件的定位誤差。該整體模型,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: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:207214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:1991,320327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 :199413、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。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: 325331頁, 1996。學院機械加工工序卡片產品型號軸承座體零件圖號190208產品名稱軸承座體零件名稱軸承座體共4頁第1頁車間工序號工序名稱材 料 牌 號機加工10車HT200毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數每 臺 件 數鑄造11設備名稱設備型號設備編號同時加工件數車床CA614011夾具編號夾具名稱切削液1粗車夾具普通乳化液工位器具編號工位器具名稱工序工時 (分)準終單件22工步號工 步 內 容工 藝 裝 備主軸轉速切削速度進給量切削深度進給次數工步工時/sr/minm/smm/rmm機動輔助1粗車左面及內孔內孔車刀,端面車刀,游標卡尺5001.270.8312010 設 計(日 期) 校 對(日期) 審 核(日期) 標準化(日期) 會 簽(日期)標記處數更改文件號簽 字 日 期標記處數更改文件號簽 字 日 期學院機械加工工序卡片產品型號軸承座體零件圖號190208產品名稱軸承座體零件名稱軸承座體共4頁第頁車間工序號工序名稱材 料 牌 號機加工20車HT200毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數每 臺 件 數鑄造11設備名稱設備型號設備編號同時加工件數車床CA614011夾具編號夾具名稱切削液1三爪卡盤普通乳化液工位器具編號工位器具名稱工序工時 (分)準終單件22工步號工 步 內 容工 藝 裝 備主軸轉速切削速度進給量切削深度進給次數工步工時/sr/minm/smm/rmm機動輔助1車右面定長內孔車刀,端面車刀,游標卡尺5001.270.8311510 設 計(日 期) 校 對(日期) 審 核(日期) 標準化(日期) 會 簽(日期)標記處數更改文件號簽 字 日 期標記處數更改文件號簽 字 日 期學院機械加工工序卡片產品型號軸承座體零件圖號190208產品名稱軸承座體零件名稱軸承座體共4頁第3頁車間工序號工序名稱材 料 牌 號機加工30車HT200毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數每 臺 件 數鑄造11設備名稱設備型號設備編號同時加工件數車床CA614011夾具編號夾具名稱切削液1三爪卡盤普通乳化液工位器具編號工位器具名稱工序工時 (分)準終單件22工步號工 步 內 容工 藝 裝 備主軸轉速切削速度進給量切削深度進給次數工步工時/sr/minm/smm/rmm機動輔助1精車左面及內孔,內孔車刀,端面車刀,游標卡尺5001.270.8311510 設 計(日 期) 校 對(日期) 審 核(日期) 標準化(日期) 會 簽(日期)標記處數更改文件號簽 字 日 期標記處數更改文件號簽 字 日 期學院機械加工工序卡片產品型號軸承座體零件圖號190208產品名稱軸承座體零件名稱軸承座體共4頁第4頁車間工序號工序名稱材 料 牌 號機加工40鉆HT200毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數每 臺 件 數鑄造11設備名稱設備型號設備編號同時加工件數鉆床Z52511夾具編號夾具名稱切削液1十字孔翻轉鉆模普通乳化液工位器具編號工位器具名稱工序工時 (分)準終單件22工步號工 步 內 容工 藝 裝 備主軸轉速切削速度進給量切削深度進給次數工步工時/sr/minm/smm/rmm機動輔助1鉆4-10孔,鉆十字孔(鉆10D10,鉆鉸16H7)麻花鉆10,麻花鉆15.8鉸刀16H7,游標卡尺80013.70.12510 設 計(日 期) 校 對(日期) 審 核(日期) 標準化(日期) 會 簽(日期)標記處數更改文件號簽 字 日 期標記處數更改文件號簽 字 日 期南昌理工學院機械加工過程卡產品名稱零件名稱軸承座體共 頁第 頁產品型號零件編號190208No材料名稱及牌號 HT200機械性能 HB170-241零件毛重1.38Kg每臺零件數毛坯外形尺寸毛坯類型 鑄零件凈重1.26 Kg每批數量車 間工序號工 序 名 稱設 備工 具 名 稱 及 編 號工件等級單件工時(分)備 注型 號 與 名 稱夾 具刀 具量 具輔 具鑄造00鑄坯15機加10粗車左面及內孔, CA6140粗車夾具內孔車刀端面車刀游標卡尺20機加20車右面定長CA6140三爪卡盤內孔車刀端面車刀游標卡尺15機加30精車左面及內孔,CA6140三爪卡盤內孔車刀端面車刀游標卡尺20機加40鉆4-10孔,鉆十字孔(鉆10D10,鉆鉸16H7) Z525十字孔翻轉鉆模麻花鉆10麻花鉆15.8鉸刀16H7游標卡尺25機加50鉗工去毛刺5機加60檢驗5 過 更程 改卡 欄通知書寫修改代號數量簽 字日期通知書寫修改代號數量簽 字日期產 更品 改圖 欄更 改 代 號制 定謝亮明校對審核會 簽批 準畢業(yè)設計(論文)設計(論文)題目 軸承座體機械加工工藝及翻轉鉆模設計 2015 年 4 月 13 日25摘 要軸承座體零件加工工藝及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AbstractThe flange parts processing technology and fixture design is the design of process design, including the parts processing process design and the three part special fixture. In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts of the machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design; then a special fixture, fixture for the various components of a design, such as the connecting part positioning device, clamping element, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error caused calculate fixture when positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in.Keywords: process, process, cutting, clamping, positioning,目 錄摘 要IIAbstractIII目 錄IV第1章 序 言1第2章 零件的分析22.1零件的形狀22.2零件的工藝分析2第3章 工藝規(guī)程設計33.1 確定毛坯的制造形式33.2定位基準的選擇零件表面加工方法的選擇33.3 制定工藝路線43.4 選擇加工設備和工藝裝備43.4.1 機床選用43.4.2 選擇刀具53.4.3 選擇量具53.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定5第4章 確定切削用量及基本時間74.1 工序10切削用量的及基本時間的確定74.4 工序30 精車左面及內孔切削用量及基本時間的確定104.6 工序切削用量及基本時間的確定11第5章 鉆4-10孔,鉆十字孔(鉆10D10夾具設計,鉆鉸16H7)145.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置145.2 夾具的導向155.3 切削力及夾緊力的計算155.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙175.5 鉆模板185.6定位誤差的分析185.7 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用195.8 確定夾具體結構和總體結構205.9 夾具設計及操作的簡要說明21總 結23致 謝24參 考 文 獻25 第1章 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濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。軸承座體零件加工工藝及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、機械工程材料等的基礎下,進行的一個全面的考核。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,保證尺寸證零件的加工質量。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章 零件的分析2.1零件的形狀題目給的零件是軸承座體零件,主要作用是起連接作用。它主要用于軸與軸之間的連接,以傳遞動力和轉矩。零件的實際形狀如上圖所示,從零件圖上看,該零件是典型的零件,結構比較簡單。具體尺寸,公差如下圖所示。2.2零件的工藝分析由零件圖可知,其材料為HT200,具有較高強度,耐磨性,耐熱性及減振性,適用于承受較大應力和要求耐磨零件。軸承座體零件主要加工表面為:1.車外圓及端面,表面粗糙度值為3.2。2.車外圓及端面,表面粗糙度值3.2。3.車裝配孔,表面粗糙度值3.2。4.半精車側面,及表面粗糙度值3.2。5.兩側面粗糙度值6.3、12.5,法蘭面粗糙度值6.3。軸承座體共有兩組加工表面,他們之間有一定的位置要求?,F(xiàn)分述如下:(1)左端的加工表面:這一組加工表面包括:左端面,83mm左端面以及外圓面倒角鉆孔。這一部份只有端面有1.6的粗糙度要求,其要求并不高,粗車后半精車就可以達到精度要求。而鉆工沒有精度要求,因此一道工序就可以達到要求,并不需要擴孔、鉸孔等工序。(2).右端面的加工表面: 這一組加工表面包括:右端面;75mm右端面以及外圓面的外圓并帶有倒角其要求也不高,粗車后半精車就可以達到精度要求。其中,內孔或內圓直接在上做鏜工就行了。第3章 工藝規(guī)程設計本軸承座體假設年產量為10萬臺,每臺需要該零件1個,備品率為111%,廢品率為0.25%,每日工作班次為2班。該零件材料為HT200,考慮到零件在工作時要有高的耐磨性,所以選擇鍛造。依據設計要求Q=100000件/年,n=1件/臺;結合生產實際,備品率和 廢品率分別取111%和0.25%代入公式得該工件的生產綱領 N=2XQn(1+)(1+)=23134115件/年3.1 確定毛坯的制造形式零件材料為HT200,考慮到零件在使用過程中起連接作用,分析其在工作過程中所受載荷,最后選用鍛造,以便使金屬纖維盡量不被切斷,保證零件工作可靠。年產量已達成批生產水平,而且零件輪廓尺寸不大,可以采用鍛造,這從提高生產效率,保證加工精度,減少生產成本上考慮,也是應該的。3.2定位基準的選擇零件表面加工方法的選擇待加工的兩零件是盤狀零件,孔是設計基準(也是裝配基準和測量基準),為避免由于基準不重合而產生的誤差,應選孔為定位基準,即遵循“基準重合”的原則。具體而言,即選其一端面作為精基準。由于待加工的兩零件全部表面都需加工,而孔作為精基準應先進行加工,對主動端而言,應選面積較大的外圓及其端面為粗基準;對從動端而言,應選面積較大的外圓及其端面為粗基準。待加工的兩零件的加工面有外圓、內孔、端面,材料為HT200鋼。以公差等級和表面粗糙度要求,參考相關資料,其加工方法選擇如下。(1)外圓面 為未注公差尺寸,根據GB 11340711規(guī)定其公差等級按IT14,表面粗糙度為Ra25um,粗車即可(表5-14)。(2)端面 本零件的端面為回轉體端面,尺寸精度的都要求不高,表面粗糙度為Ra25um,粗車即可。3.3 制定工藝路線制定工藝路線的出發(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。在生產綱領已經確定為成批生產的條件下,可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外,還應當考慮經濟效果,以便使生產成本盡量下降。00鑄坯10粗車左面及內孔, 20車右面定長30精車左面及內孔,40鉆4-10孔,鉆十字孔(鉆10D10,鉆鉸16H7) 50鉗工去毛刺60檢驗3.4 選擇加工設備和工藝裝備3.4.1 機床選用.工序和工序是粗車、粗鏜和半精車、半精鏜。各工序的工步數不多,成批量生產,故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大,精度要求屬于中等要求,選用最常用的CA6140臥式車床。參考根據機械制造設計工工藝簡明手冊表4.2-7。.工序是鉆孔,選用Z525搖臂鉆床。 工序都為CA6140臥式車床。由于加工的零件外廓尺寸不大,又是回轉體,故宜在車床上鏜孔。由于要求的精度較高,表面粗糙度較小,需選用較精密的機床才能滿足要求,因此選用CA6140臥式車床(表5-134)。3.4.2 選擇刀具.在車床上加工的工序,一般選用硬質合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質合金車刀,它的主要應用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產率及經濟性,可選用可轉位車刀(GB5343.1-134,GB5343.2-134)。.鉆孔時選用高速鋼麻花鉆,參考機械加工工藝手冊(主編 孟少農),第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數。3.4.3 選擇量具本零件屬于成批量生產,一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種:一是按計量器具的不確定度選擇;二是按計量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“軸承座體” 零件材料為HT200,查機械加工工藝手冊(以后簡稱工藝手冊),表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較,硬度HB為1432611,表2.2-23 球墨鑄鐵的物理性能,密度=7.27.3(),計算零件毛坯的重量約為2。表3-1 機械加工車間的生產性質生產類別同類零件的年產量件重型(零件重2000kg)中型(零件重1002000kg)輕型(零件重100kg)單件生產5以下10以下100以下小批生產510010200100500中批生產1003002005005005000大批生產30010005005000500050000大量生產1000以上5000以上50000以上根據所發(fā)的任務書上的數據,該零件的月工序數不低于3050,毛坯重量21202506.04.0頂、側面底 面鑄孔的機械加工余量一般按澆注時位置處于頂面的機械加工余量選擇。根據上述原始資料及加工工藝,分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。第4章 確定切削用量及基本時間切削用量包括背吃刀量a、進給量f和切削速度v。確定順序是先確定a、f、再確定v。4.1 工序10切削用量的及基本時間的確定4.1.1 切削用量 粗車左面及內孔,所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據切削用量簡明手冊表1.1,由于CA6140機床的中心高為200(表1.30),故選刀桿尺寸=,刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面,前角=,后角=,主偏角=,副偏角=,刃傾角=,刀尖圓弧半徑=。.確定切削深度由于單邊余量為3mm,可在一次走刀內完成,故.確定進給量根據切削加工簡明實用手冊可知:表1.4刀桿尺寸為,工件直徑400之間時, 進給量=0.51.0按CA6140機床進給量(表4.211)在機械制造工藝設計手冊可知: =0.7確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求,故需進行校驗根據表130,CA6140機床進給機構允許進給力=3530。根據表1.21,當強度在174207時,=時,徑向進給力:=1150。切削時的修正系數為=1.0,=1.0,=1.17(表1.2112),故實際進給力為: =1150=1111.5 (3-2)由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力,故所選=可用。.選擇刀具磨鈍標準及耐用度根據切削用量簡明使用手冊表1.11,車刀后刀面最大磨損量取為,車刀壽命=。.確定切削速度切削速度可根據公式計算,也可直接有表中查出。根據切削用量簡明使用手冊表1.11,當硬質合金刀加工硬度2002111的鑄件,切削速度=。切削速度的修正系數為=1.0,=0.112,0.8,=1.0,=1.0(見表1.40),故: =63 (3-3) =120 (3-4)根據CA6140車床說明書選擇 =125這時實際切削速度為: = (3-5).校驗機床功率切削時的功率可由表查出,也可按公式進行計算。由切削用量簡明使用手冊表1.25,=,切削速度時, =切削功率的修正系數=0.73,=0.11,故實際切削時間的功率為: =1.7=1.2 (3-6)根據表1.30,當=時,機床主軸允許功率為=,故所選切削用量可在CA6140機床上進行,最后決定的切削用量為:=3.75,=,=,=.倒角 為了縮短輔助時間,取倒角時的主軸轉速與鉆孔相同 換車刀手動進給。. 計算基本工時 (3-7)式中=+,=由切削用量簡明使用手冊表1.26,車削時的入切量及超切量+=,則=+= = (3-8)工序20 車右面定長已知條件與粗加工工序相同。確定以半精車后的外圓及其端面定位,粗車另一端面,粗車外圓倒角。切削用量。所選刀具為YT15硬質合金可轉位車刀。車刀形狀所選刀具為YT15硬質合金可轉位車刀。車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同,查參考文獻6表1-3,車刀幾何形狀為,=. 確定背吃刀量=0.75mm. 確定進給量根據參考文獻7表1.6及參考文獻2表4.2-11中C1100-1機床進給量,選擇。由于是半精加工,切削力較小,故不須校核機床進給機構強度。. 選擇車刀磨鈍標準及耐用度 查參考文獻7表1.11,選擇車刀后刀面最大磨損量為0.4mm,耐用度T=30min。查參考文獻6表1.10,當用YT15硬質合金車刀加工b1000MPs的合金鋼,切削速度=117m/min。切削速度的修正系數查參考文獻7表1.40得:,其余的修正系數均為1,故:V=1170.811.15=110.4m/min=178r/min查參考文獻6表4.2-8選擇C1100-1機床的轉速為: n=1134r/min=3.08r/s則實際切削速度v=1.56m/s半精加工,機床功率也可不校驗。最后確定的切削用量為:=0.75mm, f=0.3mm/r, n=1134r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=113.6m/min。確定半精車主動端端面的切削用量。采用車外圓190mm相同的刀具加工,切削用量為:,f=0.3mm/r,n=1134r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=113.6m/min。確定半精鏜孔45mm的切削用量。所選刀具為YT15硬質合金、主偏角、直徑為12mm的圓形鏜刀。其耐用度T=110min。.。.參考文獻1表5-1111和表5-57,f=0.2mm/r。.參考文獻1表2-8的計算公式確定。V=式中,C=2111,m=0.2,x=0.15,y=0.2,T=110min,k=0.11,則V=150m/min=12011.4r/min選擇CA6140車床的轉速n=1200r/min=20r/s。4.3.2 切削用量確定半精車基本時間: =52s確定半精車主動端端面的基本時間: =114s4.4 工序30 精車左面及內孔切削用量及基本時間的確定4.4.1 切削用量選刀具為YT30硬質合金、主偏角、直徑為12mm的圓形鏜刀。其耐用度T=110min。=0.25mmf=0.15mm/rv=1.4=230.77mm/min=1837.3r/min參考文獻1表5-56,根據C6140車床的轉速表,選擇n=1400r/min=23.3r/s,則實際切削速度v=4.118m/s。4.4.2 基本時間5.4.2.1 確定精鏜孔的基本時間:=16s4.6 工序切削用量及基本時間的確定(1)鉆4-10孔,鉆十字孔(鉆10D10,鉆鉸16H7)表3-5高速鋼麻花鉆的類型和用途標準號類型直徑范圍(mm)用途GB1436-134直柄麻花鉆2.020.0在各種機床上,用鉆模或不用鉆模鉆孔GB1437-134直柄長麻花鉆1.031.5在各種機床上,用鉆?;虿挥勉@模鉆孔GB1438-134錐柄麻花鉆3.0100.0在各種機床上,用鉆?;虿挥勉@模鉆孔GB14311-134錐柄長麻花鉆5.050.0在各種機床上,用鉆?;虿挥勉@模鉆孔選用Z525搖臂鉆床,查機械加工工藝手冊 孟少農 主編,查機表2.4-37鉆頭的磨鈍標準及耐用度可得,耐用度為HT20000,表10.2-5標準高速鋼麻花鉆的直徑系列選擇錐柄長,麻花鉆,則螺旋角=30,鋒交2=118,后角a=10,橫刃斜角=50,L=1117mm,l=116mm。表3-6 標準高速鋼麻花鉆的全長和溝槽長度(摘自GB6117-134) mm直徑范圍直柄麻花鉆ll111.13411.20151101表3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數的推存值(根據GB6117-134) ()d (mm)2f8.618.00301181240110表3-8 鉆頭、擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及耐用度(1)后刀面最大磨損限度mm刀具材料加工材料鉆頭直徑d0(mm)20高速鋼鑄鐵0.50.8(2)單刃加工刀具耐用度T min刀具類型加工材料刀具材料刀具直徑d0(mm)1120鉆頭(鉆孔及擴孔)鑄鐵、銅合金及合金高速鋼110鉆頭后刀面最大磨損限度為0.50.8mm刀具耐用度T = 110 min.確定進給量查機械加工工藝手冊 孟少農 主編,第二卷表10.4高速鋼鉆頭鉆孔的進給量為f=0.250.65,根據表4.11中可知,進給量取f=0.110。.確定切削速度 查機械加工工藝手冊 孟少農 主編,表10.4-17高速鋼鉆頭在球墨鑄鐵(1110HBS)上鉆孔的切削速度軸向力,扭矩及功率得,V=12,參考機械加工工藝手冊 孟少農 主編,表10.4-10鉆擴鉸孔條件改變時切削速度修正系數K=1.0,R=0.134。 V=12=10.32 (3-17)則 = =111 (3-18) 查表4.2-12可知, 取 n = 150則實際切削速度 = = =11.8.確定切削時間查機械加工工藝手冊 孟少農 主編,表10.4-43,鉆孔時加工機動時間計算公式: T= (3-111)其中 l= l=5 l=23則: t= =11.11確定鉆孔的切削用量鉆孔選用機床為Z525搖臂機床,刀具選用GB1436-134直柄短麻花鉆,機械加工工藝手冊第2卷。根據機械加工工藝手冊第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進給量為0.200.35。 則取確定切削速度,根據機械加工工藝手冊第2卷表10.4-11切削速度計算公式為 (3-20)查得參數為,刀具耐用度T=35則 =1.6所以 =72選取 所以實際切削速度為=2.64確定切削時間(一個孔) =第5章 鉆4-10孔,鉆十字孔(鉆10D10夾具設計,鉆鉸16H7)5.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過,其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。僅僅定好位在大多數場合下,還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝置對工件進行夾緊,才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。夾緊裝置的基本任務是保持工件在定位中所獲得的即定位置,以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下,不發(fā)生移動和震動,確保加工質量和生產安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的,正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。一般夾緊裝置由動源即產生原始作用力的部分。夾緊機構即接受和傳遞原始作用力,使之變?yōu)閵A緊力,并執(zhí)行夾緊任務的部分。他包括中間遞力機構和夾緊元件??紤]到機床的性能、生產批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。螺旋夾緊機構是斜契夾緊的另一種形式,利用螺旋桿直接夾緊元件,或者與其他元件或機構組成復合夾緊機構來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構。螺旋夾緊機構中所用的螺旋,實際上相當于把契繞在圓柱體上,因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉動螺旋,使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。典型的螺旋夾緊機構的特點:(1)結構簡單;(2)擴力比大;(3)自瑣性能好;(4)行程不受限制;(5)夾緊動作慢。夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置,在此套夾具中,中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊,通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉,通過螺栓夾緊移動壓板,實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板,通過精確的圓弧定位,實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單,便于手動調整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動,以達到壓緊的目的。壓緊的同時,實現(xiàn)工件的定心,使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。在這次夾具設計中,定位是采用一根心軸和一個定位插銷來定位水平方向的。在垂直方向,用兩個同心半圓環(huán)來定位。當被加工零件放到夾具體同心圓環(huán)上后,用定位插銷把夾具上的鉆模板和零件通過先加工的孔進行定位,把壓板壓緊,之后取出定位插銷。5.2 夾具的導向在鉆床上加工孔時,大都采用導向元件或導向裝置,用以引導刀具進入正確的加工位置,并在加工過程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移,提高刀具的剛性,從而保證零件上孔的精度,在鉆床上加工的過程中,導向裝置保證同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等,因此,導向裝置如同定位元件一樣,對于保證工件的加工精度有這十分重要的作用。導向元件包括刀桿的導向部分和導向套。在這套鉆床夾具上用的導向套是鉆套。鉆套按其結構可分為固定鉆套,可換鉆套,快換鉆套及特殊鉆套。因此套鉆夾具加工量不大,磨損較小,孔距離精度要求較高,則選用固定鉆套。如圖4.2。直接壓入鉆模板或夾具體的孔中。圖4.2 鉆套鉆模板與固定鉆套外圓一般采用H7/h6的配合。且必須有很高的耐磨性,材料選擇20Mn2。淬火HRC110。我選擇的鉆套:12.5F7*22K6*35 GB2264-19134。相同的,為了防止定位銷與模板之間的磨損,在模板定位孔之間套上兩個固定襯套。選取的標準件代號為12*18 GB2263-19134。材料仍選取T10A, 淬火HRC110。公差采用H7/p6的配合。5.3 切削力及夾緊力的計算刀具:鉆頭10。則軸向力:見工藝師手冊表28.4F=Cdfk3.1 式中: C=420, Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=(F=420轉矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在計算切削力時,必須考慮安全系數,安全系數 K=KKKK式中 K基本安全系數,1.5; K加工性質系數,1.1;K刀具鈍化系數, 1.1;K斷續(xù)切削系數, 1.1則 F=KF=1.5鉆削時 T=17.34 N切向方向所受力: F=取F=4416F F所以,時工件不會轉動,故本夾具可安全工作。根據工件受力切削力、夾緊力的作用情況,找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài),按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠,再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值。即:安全系數K可按下式計算有:式中:為各種因素的安全系數,查參考文獻5表可得: 所以有: 該孔的設計基準為中心軸,故以回轉面做定位基準,實現(xiàn)“基準重合”原則;參考文獻,因夾具的夾緊力與切削力方向相反,實際所需夾緊力F夾與切削力之間的關系F夾KF軸向力:F夾KF (N)扭距:Nm在計算切削力時必須把安全系數考慮在內,安全系數由資料機床夾具設計手冊查表可得:切削力公式: 式(2.17)式中 查表得: 即:實際所需夾緊力:由參考文獻16機床夾具設計手冊表得: 安全系數K可按下式計算,由式(2.5)有:式中:為各種因素的安全系數,見參考文獻16機床夾具設計手冊表 可得: 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大,為了使其夾具結構簡單、操作方便,決定選用螺旋夾緊機構。5.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙鉆套的類型和特點:1、固定鉆套:鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中,鉆模板或夾具體的孔與鉆套外圓一般采用H7/n6配合,主要用于加工量不大,磨損教小的中小批生產或加工孔徑甚小,孔距離精度要求較高的小孔。2、可換鉆套:主要用在大批量生產中,由于鉆套磨損大,因此在可換鉆套和鉆模板之間加一個襯套,襯套直接壓入鉆模板的孔內,鉆套以F7/m6或F7/k6配合裝入襯套中。3、快換鉆套:當對孔進行鉆鉸等加工時,由于刀徑不斷增大,需要不同的導套引導刀具,為便于快速更換采用快換鉆套。4、特殊鉆套:尺寸或形狀與標準鉆套不同的鉆套統(tǒng)稱特殊鉆套。鉆套下端面與工件表面之間應留一定的空隙C,使開始鉆孔時,鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中,以免刮傷鉆套內孔,如圖4.3。圖4.3 切屑間隙 C=(0.31.2)d。在本次夾具鉆模設計中考慮了多方面的因素,確定了設計方案后,選擇了C=8。因為此鉆的材料是鑄件,所以C可以取較小的值。5.5 鉆模板在導向裝置中,導套通常是安裝在鉆模板上,因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強度,以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式,可分為固定式鉆模板、鉸鏈式鉆模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動鉆模板等。在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板,在裝卸工件時需從夾具體上裝上或卸下,鉆模板在夾具體上采用定位銷一面雙孔定位,螺栓緊固,鉆模精度較高。45.6定位誤差的分析制造誤差ZZ (1)中心線對定位件中心線位置精度. 取.(2)內外圓同軸度誤差(查表P297).故,.則.知此方案可行。5.7 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套(其結構如下圖所示)以減少更換鉆套的輔助時間。為了減少輔助時間采用可換鉆套,以來滿足達到孔的加工的要求。表dDD1Ht基本極限偏差F7基本極限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101110162068+0.028+0.01112+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036HT200222635+0.033+0.017392630424625HT200563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.02059305667424811066485070740.040鉆模板選用翻轉鉆模板,用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。5.8 確定夾具體結構和總體結構對夾具體的設計的基本要求(1)應該保持精度和穩(wěn)定性在夾具體表面重要的面,如安裝接觸位置,安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的,足夠的精度,之間的位置精度穩(wěn)定夾具體,夾具體應該采用鑄造,時效處理,退火等處理方式。(2)應具有足夠的強度和剛度保證在加工過程中不因夾緊力,切削力等外力變形和振動是不允許的,夾具應有足夠的厚度,剛度可以適當加固。(3)結構的方法和使用應該不錯夾較大的工件的外觀,更復雜的結構,之間的相互位置精度與每個表面的要求高,所以應特別注意結構的過程中,應處理的工件,夾具,維修方便。再滿足功能性要求(剛度和強度)前提下,應能減小體積減輕重量,結構應該簡單。(4)應便于鐵屑去除在加工過程中,該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累,如果不及時清除,切削熱的積累會破壞夾具定位精度,鐵屑投擲可能繞組定位元件,也會破壞的定位精度,甚至發(fā)生事故。因此,在這個過程中的鐵屑不多,可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間:對切削過程中產生更多的,一般應在夾具體上面。(5)安裝應牢固、可靠夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或實現(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心,夾具應盡可能低,支撐面積應足夠大,以安裝精度要高,以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的,識別特定的文件夾結構,然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。加工過程中,夾具必承受大的夾緊力切削力,產生沖擊和振動,夾具的形狀,取決于夾具布局和夾具和連接,在因此夾具必須有足夠的強度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具,積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠,所以夾具設計,必須考慮結構應便于鐵屑。此外,夾點技術,經濟的具體結構和操作、安裝方便等特點,在設計中還應考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具,切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠,所以夾具設計,必須考慮結構應便排出鐵屑。5.9 夾具設計及操作的簡要說明由于是大批大量生產,主要考慮提高勞動生產率。因此設計時,需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設計,用移動夾緊的大平面定位三個自由度,定位兩個自由度,用定位塊定位最后一個轉動自由度。此時雖然有過定位,但面是經精銑的面,定位是允許的???結畢業(yè)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,為我們踏入社會打下了好的基礎。畢業(yè)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。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導,使我們學到了很多,也非常珍惜大學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。致 謝這次畢業(yè)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,數據存在大量的重復和重疊,由于經驗不足,在選取數據上存在一些問題,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畢業(yè)設計。這次畢業(yè)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,她嚴肅的科學態(tài)度,嚴謹的治學精神,精益求精的工作作風,深深地感染和激勵著我。從題目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。參 考 文 獻1 東北重型機械學院,洛陽農業(yè)機械學院,長春汽車廠工人大學,機床夾具設計手冊M,上海:上??茖W技術出版社,111134。2 張進生。機械制造工藝與夾具設計指導。機械工業(yè)出版社,111115。3 李慶壽。機床夾具設計。機械工業(yè)出版社,111111。4 李洪。機械加工工藝手冊。北京出版社,111134。5 上海市金屬切削技術協(xié)會。金屬切削手冊。上??茖W技術出版社,2544。6 黃如林,劉新佳,汪群。切削加工簡明實用手冊?;瘜W工業(yè)出版社,2544。7 余光國,馬俊,張興發(fā),機床夾具設計M,重慶:重慶大學出版社,111115。8 周永強,高等學校畢業(yè)設計指導M,北京:中國建材工業(yè)出版社,2540。11劉文劍,曹天河,趙維,夾具工程師手冊M,哈爾濱:黑龍江科學技術出版社,111134。10 王光斗,王春福。機床夾具設計手冊。上??茖W技術出版社,2540。11 東北重型機械學院,洛陽農業(yè)機械學院,長春汽車廠工人大學。機床夾具設計手冊.上??茖W技術出版社,11184。 12 李慶壽,機械制造工藝裝備設計適用手冊M,銀州:寧夏人民出版社,111111。11 廖念釗,莫雨松,李碩根,互換性與技術測量M,中國計量出版社,2540:11-111。14 王光斗,王春福,機床夾具設計手冊M,上??茖W技術出版社,2540。15 樂兌謙,金屬切削刀具,機械工業(yè)出版社,25HT200:4-17
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