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機(jī)械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 變速箱箱底 零件名稱 變速箱箱底 共2頁 材 料 牌 號 HT200 毛 坯 種 類 鑄鐵 毛坯外形尺寸 565x337x255 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工 序 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 工 段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 備注 10 鑄造 鑄造，清理 20 劃線 對零件的軸線及基準(zhǔn)參考線劃線，了解各道工序加工要求及加工余量 30 粗銑 粗銑結(jié)合面 立式銑床 通用夾具、游標(biāo)卡尺、面銑刀 40 精銑 精銑結(jié)合面，保證尺寸及粗糙度要求 立式銑床 通用夾具、游標(biāo)卡尺、面銑刀 50 粗銑 銑削G向平面，保證尺寸及粗糙度要求 立式銑床 通用夾具、游標(biāo)卡尺、面銑刀 60 鉆孔 鉆20-Φ13孔，并锪孔20-Φ30，鉆4-Φ10銷孔 搖臂鉆床 專用夾具、游標(biāo)卡尺、锪鉆、鉆頭 70 粗、精銑 以底平面和2-Φ10孔為定位基準(zhǔn)，粗銑左側(cè)面、右側(cè)面 臥式銑床 專用夾具、游標(biāo)卡尺、面銑刀 80 粗鏜 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，粗鏜左端面Φ150孔、Φ152孔 臥式鏜床 專用夾具、內(nèi)徑千分尺、鏜刀 90 粗鏜 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，粗鏜右端面Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔 臥式鏜床 專用夾具、內(nèi)徑千分尺、鏜刀 100 裝配 上下箱體裝配 螺栓M16 110 精銑 精銑左端面Φ150孔、Φ152孔 銑床 專用夾具、游標(biāo)卡尺、平面銑刀 120 精鏜 精鏜右端面Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔 臥式鏜床 專用夾具、內(nèi)徑千分尺、鏜刀 130 鉆鉸孔 鉆鉸孔Φ40H8孔 搖臂鉆床 專用夾具、游標(biāo)卡尺、锪鉆 140 鉆、攻 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，鉆、攻右端面各孔，保證尺寸公差要求 搖臂鉆床 專用夾具、游標(biāo)卡尺、鉆頭、絲錐 150 鉆、攻 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，鉆、攻前端面各孔，保證尺寸公差要求 搖臂鉆床 專用夾具、游標(biāo)卡尺、鉆頭、絲錐 160 鉆、攻 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，鉆、攻上平面2-M10孔，保證尺寸公差要求 搖臂鉆床 專用夾具、游標(biāo)卡尺、鉆頭、絲錐 170 去毛刺 去毛刺 鉗工臺 銼刀、砂紙 180 清洗 清洗 清洗機(jī) 蘇打水清洗液 190 檢驗(yàn) 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)臺 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 設(shè) 計(jì) （日 期） 校 對 （日期） 審 核 （日期） 標(biāo)準(zhǔn)化 （日期） 會(huì) 簽 （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(jī)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(huì)產(chǎn)生局部彈性變形，使工件尺寸發(fā)生變化，進(jìn)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(jì)優(yōu)化，夾緊力是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)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(jìn)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(gè)關(guān)鍵因素。要實(shí)現(xiàn)夾具的這些功能，需將工件定位到一個(gè)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(dòng)。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(huì)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(shí)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(bào)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(jì)算成本。同時(shí)，多數(shù)的有限元基礎(chǔ)研究人員一直重點(diǎn)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(jìn)行了優(yōu)化，剛型模型幾乎被近似為一個(gè)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(gè)線性規(guī)劃，其目的是盡量減少在每個(gè)定位點(diǎn)調(diào)整夾緊力強(qiáng)度的法線接觸力。接觸摩擦力的影響被忽視，因?yàn)樗^法線接觸力相對較小，由于這種方法是基于剛體假設(shè)，獨(dú)特的三維夾具可以處理超過6個(gè)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(jì)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(gè)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(jì)算夾具——工件系統(tǒng)[15]的彈性來克服，對于一個(gè)相對嚴(yán)格的工件，該夾具在機(jī)械加工工件的位置會(huì)受夾具點(diǎn)的局部彈性變形的強(qiáng)烈影響。Hockenberger和得墨忒耳[16]使用經(jīng)驗(yàn)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(jì)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(bào)告做了改善，然而，他們沒有處理計(jì)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(jī)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(diǎn)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(gè)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(gè)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(gè)假設(shè)是有效的，在對液壓或氣動(dòng)夾具使用。在實(shí)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) 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 第 19 頁 共 15 頁 圖1 彈簧夾具—— 工件接觸模型。 表示在第i個(gè) 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）的代表和切向力接觸 ，法線力接觸。 1．2 工件——夾具的接觸剛度模型 集中遵守一個(gè)球形尖端定位，夾具和工件的接觸并不是線性的，因?yàn)榻佑|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(jìn)一個(gè)球體彈性半空間的問題。對于這個(gè)問題， 是法線的變形，在[文獻(xiàn)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(xiàn)23第217頁] （3） 其中、 分別是工件和夾具剪切模量 一個(gè)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(jì)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(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(yùn)動(dòng)過程中，局部的夾緊和加工負(fù)荷引起的彈性變形，同時(shí)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(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)是通過制定一個(gè)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(duì)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 是 沿，和三個(gè)正交組件（見圖2）。 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(jì)算如下： （6） 其中表示一個(gè)向量二級標(biāo)準(zhǔn)。 但是作用在工件的夾緊力會(huì)影響定位誤差。當(dāng)多個(gè)夾緊力作用于工件，由此產(chǎn)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(gè)夾緊點(diǎn)夾緊力在、和方向上的向量角度（i=1、2、3...,C）。 在這個(gè)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(jìn)行分析時(shí)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）和最小的所有定位器正常剛度相乘，并假設(shè)工件、、取決于、、的方向，各自的等效接觸剛度可有下式計(jì)算得出（見圖3），工件剛體運(yùn)動(dòng)，歸于夾緊行動(dòng)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(chǎn)生的夾緊力向量 范數(shù)。因此，第一個(gè)目標(biāo)函數(shù)可以寫為： 最小化 （9） 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。通過使用最低總能量互補(bǔ)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(shí)調(diào)整。因此，總能量最小化的形式為補(bǔ)充的夾緊力優(yōu)化的第二個(gè)目標(biāo)函數(shù)，并給出： 最小化 （10） 其中代表機(jī)構(gòu)的彈性變形應(yīng)變能互補(bǔ)，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(quán)系數(shù)計(jì)算確定的基礎(chǔ) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(biāo)受到一定的限制和約束，他們中最重要的是在每個(gè)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(shù)）,這方面的一個(gè)非線性約束和線性化版本可以使用，并且[19]有： （11） 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) 其中包括在法線和切線方向的力和力矩的機(jī)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。這通過以下的的約束表（i=1，2…,L+C） （13） 它假設(shè)在工件上的法線力是確定的，此外，在一個(gè)法線的接觸壓力不能超過壓工件材料的屈服強(qiáng)度（）。這個(gè)約束可寫為： （i=1，2，…,L+C） (14) 如果是在第i個(gè)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(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(gè)約束對。該補(bǔ)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(quán)范數(shù)最小化。對為主要目標(biāo)的選擇，確保選中一套獨(dú)特可行的夾緊力，因此，工件——夾具系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)到一個(gè)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(gè)指定的加權(quán)范數(shù)小于或等于，其中是 的約束，假設(shè)最初所有夾緊力不明確，要確定一個(gè)合適的。在定位和夾緊點(diǎn)的接觸力的計(jì)算只考慮第一個(gè)目標(biāo)函數(shù)（即）。雖然有這樣的接觸力，并不一定產(chǎn)生最低的夾緊力，這是一個(gè)“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(jì)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(gè)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(chǎn)生的最小夾緊力的加權(quán)范數(shù)。 迭代次數(shù)K，終止搜索取決于所需的預(yù)測精度和，有參考文獻(xiàn)[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(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(diǎn)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(jì)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(gè)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(gè)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(gè)最佳夾緊力，選擇記為， ， …,在每個(gè)采樣點(diǎn)，考慮以下四個(gè)最壞加工負(fù)荷向量： (18)、和表示在、和方向上的最大值，、和上的數(shù)字1，2，3分別代替對應(yīng)的和另外兩個(gè)正交切削分力，而且有： 雖然4個(gè)最壞情況加工負(fù)荷向量不會(huì)在工件加工的同一時(shí)刻出現(xiàn)，但在每次常規(guī)的進(jìn)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(xiàng)工作中，四個(gè)載體負(fù)載適用于同一位置，（但不是同時(shí)）對工件進(jìn)行的采樣 ，夾緊力的優(yōu)化算法圖4，對應(yīng)于每個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)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(gè)情況下的加工負(fù)荷載體，(C=1，2，…C)是每個(gè)相應(yīng)的夾具在第i個(gè)樣本點(diǎn)和第j負(fù)荷情況下力的大小。是計(jì)算每個(gè)負(fù)載點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)排序，并選擇夾緊點(diǎn)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(yàn)證這些力，以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡。否則，會(huì)出現(xiàn)更多采樣點(diǎn)和重復(fù)上述程序。在這種方式中，可為整個(gè)刀具路徑確定“最佳”夾緊力 ，圖5總結(jié)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(gè)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(jià)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(gè)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(yùn)動(dòng)的定義是由它在、和方向上的移位和自轉(zhuǎn)（見圖2）， 如前所述，工件剛體位移產(chǎn)生于在每個(gè)夾緊處的局部變形，假設(shè)為相對于工件的質(zhì)量中心的第i個(gè)位置矢量定位點(diǎn)，坐標(biāo)變換定理可以用來表達(dá)在工件的位移，以及工件自轉(zhuǎn)如下: (21) 其中表示旋轉(zhuǎn)矩陣,描述當(dāng)?shù)卦诘趇幀相聯(lián)系的全球坐標(biāo)系和是一個(gè)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： （22） 方程（21）現(xiàn)在可以改寫為： （23） 其中是經(jīng)方程（21）重新編排后變換得到的矩陣式，是夾緊和加工導(dǎo)致的工件剛體運(yùn)動(dòng)矢量。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(diǎn)接觸力可能與的關(guān)系如下： （24） 其中是在第i個(gè)接觸點(diǎn)由于夾緊和加工負(fù)荷造成的變形，意味著凈壓縮變形，而負(fù)數(shù)則代表拉伸變形; 是表示在本地坐標(biāo)系第i個(gè)接觸剛度矩陣，是單位向量. 在這項(xiàng)研究中假定液壓/氣動(dòng)夾具，根據(jù)對外加工負(fù)荷，故在法線方向的夾緊力的強(qiáng)度保持不變，因此，必須對方程（24）的夾緊點(diǎn)進(jìn)行修改為： （25） 其中是在第i個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力，讓表示一個(gè)對外加工力量和載體的6×1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） 其中，其中表示相乘。由于夾緊和加工工件剛體移動(dòng)，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(jì)算如下： （27） 其中是考慮工件中心加工點(diǎn)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(diǎn)力。 2．應(yīng)用于工件負(fù)載準(zhǔn)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(biāo)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(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(shí)銑削力條件進(jìn)行了計(jì)算，如表2給出例（1），應(yīng)用工件在點(diǎn)（109.2毫米，25.4毫米，34.3毫米）瞬時(shí)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(gè)25.4毫米銑槽使用EMSIM進(jìn)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(shí)（127.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）四種情況下加工負(fù)荷載體， （見圖8）。模擬計(jì)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。 表6中5個(gè)坐標(biāo)列出了為模擬抽樣調(diào)查點(diǎn)。最佳夾緊力是用前面討論過的排序算法計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)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)有如下形式：.結(jié)果表明，最佳夾緊力所述加工條件下有比初步夾緊力強(qiáng)度低得多的加權(quán)范數(shù)，最初的夾緊力是通過減少工件的夾具系統(tǒng)補(bǔ)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(diǎn)減少錯(cuò)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?yàn)閺淖畛跬ㄟ^互補(bǔ)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(gè)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(gè)序列。最佳的夾緊力，，對應(yīng)列表6每個(gè)樣本點(diǎn)，隨著最后的最佳夾緊力，在每個(gè)采樣點(diǎn)的加權(quán)范數(shù)和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖10，在每個(gè)采樣點(diǎn)的加權(quán)范數(shù)的，，和繪制。 結(jié)果表明，由于每個(gè)組成部分是各相應(yīng)的最大夾緊力，它具有最高的加權(quán)范數(shù)。如圖10所示，如果在每個(gè)夾緊點(diǎn)最大組成部分是用于確定初步夾緊力，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(gè)完整的刀具路徑改進(jìn)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(qiáng)度，這種做法將減少所造成的夾緊力的加權(quán)范數(shù)，因此將提高工件的定位精度。 圖10 8．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。該整體模型，制定一個(gè)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(gè)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(dòng)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： 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(huì)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(jì)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(jì)算機(jī)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, 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(jié)果” 341-346，1998。 8、E. C. DeMeter. 《快速支持布局優(yōu)化》，國際機(jī)床制造， 碩士論文 1998。 9、Y.-C. Chou, V. Chandru, M. M. Barash .《加工夾具機(jī)械構(gòu)造的數(shù)學(xué)算法：分析和合成》，美國ASME，工程學(xué)報(bào)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(bào)：1991，320–327頁。 11、S. Jeng, L. Chen 和W. Chieng.“最小夾緊力分析”，國際機(jī)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 ：1994 13、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(jì)”方案優(yōu)化，設(shè)計(jì)和制造，4，碩士論文： 307-318，1994。 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。 設(shè)計(jì)任務(wù)書要求： 1. 零號零件圖紙一張(若是鑄件，還要增加毛坯圖一張) 2. 工序夾具設(shè)計(jì)總裝圖一張（注意夾具設(shè)計(jì)要找一個(gè)重要工序進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，例如鉆床夾具，銑床夾具、鏜床夾具）。夾具設(shè)計(jì)要合理。 3. 主要夾具體零件圖兩張。 4. 有可能的話，可以設(shè)計(jì)成三維夾具總裝圖，可以組裝拆卸演示。 5. 有關(guān)工序計(jì)算（最少選擇計(jì)算5個(gè)以上的工序）、加工方案比較、工序卡片等. 6. 論文字?jǐn)?shù)不少于1.5萬，圖表要清楚，參考文獻(xiàn)不少于30個(gè)。另外，每人自己找個(gè)5000字的中英文翻譯。 教學(xué)單位 學(xué)生學(xué)號 編 號 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題　　目 變速箱箱底機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名　 專業(yè)名稱　 指導(dǎo)教師　 年 月 日 摘 要 本課題主要是在變速箱箱底零件加工過程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的專用夾具設(shè)計(jì)。主要加工部位是平面和孔。在一般情況下，確保比保證精密加工孔很容易。因此，設(shè)計(jì)遵循的原則是先加工面后加工孔?？准庸て矫娣置黠@的階段性保證粗加工和加工精度加工孔。通過底面作一個(gè)良好的基礎(chǔ)過程的基礎(chǔ)。主要的流程安排是支持在定位孔過程第一個(gè)，然后進(jìn)行平面和孔定位技術(shù)支持上加工孔。在隨后的步驟中，除了被定位在平面和孔的加工工藝及其他孔過程。整個(gè)過程是一個(gè)組合的選擇工具。專用夾具夾具的選擇，有自鎖機(jī)構(gòu)，因此，對于大批量，設(shè)計(jì)夾具會(huì)產(chǎn)生更高的生產(chǎn)力，提高生產(chǎn)效率，滿足設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞：變速箱箱底類零件；工藝；夾具； II ABSTRACT Foundation design of body parts processing process the design of special fixture. The main processing parts processing plane and holes. In general, ensure easy to guarantee precision machining holes than. Therefore, the design principle is first machined surface after machining hole surface. Periodic hole machining plane is obvious that rough machining and machining precision machining hole. A good foundation on the bottom surface of the process. The main process is supported in the positioning hole process first, and then the processing hole plane and the hole positioning technology support. In a subsequent step, in addition to processing technology are positioned in the plane and the other hole hole and separate process. The whole process is a combination of the selection tool. Special fixture fixture selection, a self-locking mechanism, therefore, for large quantities, higher productivity, meet the design requirements. Keywords: box type parts; technology; fixture; III 目 錄 摘 要 II ABSTRACT I 第1章　緒 論 4 1.1定位裝置 4 1.2夾緊裝置 4 1.3對刀－引導(dǎo)裝置 4 1.4其他元件及裝置 4 1.5夾具體 4 第2章 加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 6 2.1 零件的分析 6 2.1.1 零件的作用 6 2.1.2 零件的工藝分析 6 2.2 變速箱箱底加工措施 7 2.2.1 孔和平面的加工順序 7 2.2.2 孔系加工方案選擇 7 2.3 變速箱箱底加工定位基準(zhǔn)的選擇 8 2.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 8 2.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 8 2.4 變速箱箱底加工主要工序安排 9 2.5 機(jī)械加工余量、工序及毛坯的確定 11 2.6確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間） 12 2.7 時(shí)間定額計(jì)算及生產(chǎn)安排 21 第3章 銑左右側(cè)面夾具設(shè)計(jì) 26 3.1 機(jī)床夾具的作用及其分類 26 3.2 機(jī)床夾具的組成 28 3.3 機(jī)床夾具的多工位加工 28 3.4 定位基準(zhǔn)的選擇 29 3.5 切削力及夾緊力的計(jì)算 29 3.6 定位誤差的分析 33 3.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 34 3.8 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 35 總結(jié) 37 參考文獻(xiàn) 38 致謝 40 40 第1章　緒 論 機(jī)床夾具是在金屬切削加工中，用以準(zhǔn)確地確定工件位置，并將其牢固地夾緊，以接受加工的工藝裝備。它的主要作用是：可靠地保證工件的加工位置，提高加工效率，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性性。因此，機(jī)床夾具在機(jī)械制造中占有重要的地位。而專用夾具是指專為某一工件的某一道工序的加工而專門設(shè)計(jì)的夾具，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便等優(yōu)點(diǎn)。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設(shè)計(jì)和制造，適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。 專用夾具由定位裝置、夾緊裝置、對刀－引導(dǎo)裝置、其他元件及裝置、夾具體。 1.1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(shí)相對于刀具及切削成形運(yùn)動(dòng)處于正確的位置，如支承釘、支承板、V形塊、定位銷等。 1.2夾緊裝置 它的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時(shí)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(shí)防止或減小振動(dòng)。它通常是一種機(jī)構(gòu)，包括夾緊元件（如夾爪、壓板等），增力及傳動(dòng)裝置（如杠桿、螺紋傳動(dòng)副、斜楔，凸輪等）以及動(dòng)力裝置（如氣缸、油缸）等。 1.3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(jìn)行加工，如對刀塊、鉆套、鏜套等。 1.4其他元件及裝置 如定位件、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。 1.5夾具體 用于連接夾具各元件及裝置，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件，并與機(jī)床有關(guān) 部位連接，以確定夾具相對于機(jī)床的裝置。 就我而言，我希望能通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力。由于能力有限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。 第2章 加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 題目給出的零件是變速箱箱底,變速箱箱底零件的加工質(zhì)量，變速箱箱底零件的加工質(zhì)量，并確保組件正確安裝。 圖1 變速箱箱底工件圖 2.1.2 零件的工藝分析 變速箱箱底類零件圖。變速箱箱底是一個(gè)殼體零件，別安裝在五個(gè)平面的外表面加工的需要。支持前和后孔。此外，表面還需加工一系列孔?？煞秩M加工表面。分析如下： （1）以寬度為1236.5mm的結(jié)合面加工面。這一組加工表面包括：結(jié)合面銑削加工；20-Φ13孔，锪孔20-Φ30，鉆4-Φ10銷孔。 （2）以Φ150孔、Φ152孔、Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔的支承孔為加工面。這一組包括：Φ150孔、Φ152孔、Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔。 （3）以左側(cè)面、右側(cè)面。這一組加工表面包括：左側(cè)面、右側(cè)面銑削加工；螺紋孔 主要加工表面有以下5個(gè)主要加工表面; 1.端面 通過粗銑精銑達(dá)到3.2精度要求 2.內(nèi)圓 粗鏜、半粗鏜、精鏜達(dá)到1.6的精度要求 3.內(nèi)表面 先粗銑后精銑的3.2的精度要求 4.底面 通過粗銑直接使底面精度達(dá)到12.5 2.2 變速箱箱底加工措施 由以上分析可知。變速箱箱底零件加工表面是平面和孔系。平面加工要比保證孔精度比較容易一些。因此，在這個(gè)過程中的主要問題是確保和孔的位置精度，應(yīng)對孔與平面間的關(guān)系。由于是大生產(chǎn)量生產(chǎn)。要考慮因素如何滿足提高加工過程中的效率問題。 2.2.1 孔和平面的加工順序 變速箱箱底類加工按照先面后孔，按照粗、精加工互相原則。處理應(yīng)遵循先加工面后來加工孔，第一個(gè)基準(zhǔn)，定位基準(zhǔn)的表面處理。然后，整個(gè)系統(tǒng)的過程。地基處理的管道應(yīng)遵循這一原則。平平面定位可保證定位牢固可靠，保證各個(gè)孔的加工粗糙度和精度。其次，首先先加工面可以去除鑄件不均勻表面，進(jìn)而孔加工提供前提，也有利于保護(hù)刀具。 2.2.2 孔系加工方案選擇 通過變速箱箱底的加工方案，應(yīng)選擇符合加工方法，加工精度和加工設(shè)備。主要考慮加工精度和效率，此外還有考慮經(jīng)濟(jì)因素。了滿足精度和生產(chǎn)率的要求，應(yīng)選擇在的最終價(jià)格。 根據(jù)基變速箱箱底部要求顯示和生產(chǎn)力的要求，目前應(yīng)用在鏜床夾具鏜床組合適于。 （1） 鏜套加工 （2） 在大批量生產(chǎn)中，加工底座通孔通常是在組合鏜床的鏜模。加工孔鏜夾具在設(shè)計(jì)和制造要求。當(dāng)鏜桿的鏜套引導(dǎo)鏜，鏜模的精度直接保證孔的精度。 鏜模提高系統(tǒng)抗振動(dòng)、剛度。同時(shí)加工幾個(gè)工件的過程。生產(chǎn)效率很高。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高制造困難，鏜模制造和裝配在夾具誤差鏜桿鏜襯套磨損等原因。加工精度可通過鉆孔獲得也受到一定的限制。 （2）用坐標(biāo)鏜方法 在現(xiàn)代生產(chǎn)中，不僅要求產(chǎn)品的生產(chǎn)率高，而且可以實(shí)現(xiàn)大的品種和數(shù)量，和產(chǎn)品的升級換代，所需時(shí)間短。普通的鏜模加工，生產(chǎn)成本高，周期長，難滿足要求，和坐標(biāo)鏜可以滿足這一要求。鏜加工模板還需要利用坐標(biāo)鏜床。 隨著坐標(biāo)鏜削的方法，需要變速箱箱底孔的和在直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成的和公差的公差，然后用在笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度鏜。 2.3 變速箱箱底加工定位基準(zhǔn)的選擇 2.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)的選擇應(yīng)滿足下列要求： （1）保證每個(gè)重要支持均勻的加工余量； （2）保證零件和管壁有一定的差距。 了滿足要求，主要支持應(yīng)作主要參考孔。作粗基準(zhǔn)輸入軸和輸出軸。因此，主軸承孔的精定位，孔的加工余量必須統(tǒng)一。因與孔的位置，墻是相同的核心的位置。 2.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 從孔與孔的位置，孔與平面，平面與平面的位置。精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能確保在整個(gè)過程的統(tǒng)一的管道基本上可以使用參考位置。從管底座零件圖的分析，支撐孔平行并覆蓋大面積的平面與主軸，適合用作精基準(zhǔn)。但與平面定位只能三自由度的限制，如果使用一二孔定位方法對典型的全過程，基本能夠滿足定位要求的參考。最后，雖然是裝配基準(zhǔn)，但因它是對垂直主軸承孔的基礎(chǔ)。 2.4 變速箱箱底加工主要工序安排 用于零件的批量生產(chǎn)，總是首先產(chǎn)生均勻的基準(zhǔn)。基管的處理的第一步是處理一個(gè)統(tǒng)一的基礎(chǔ)。具體安排第一孔定位粗后，加工頂平面。第二步是定位兩個(gè)工藝孔。由于頂面處理后到管道基礎(chǔ)處理已經(jīng)完成，除了個(gè)人的過程，作定位基準(zhǔn)。因此，孔底面也應(yīng)在兩個(gè)工藝孔加工工藝處理。 工序安排應(yīng)該是盡可能地先加工表面然后再加工孔。首先粗加工面，然后粗加工孔。螺紋孔銑床的鉆頭，切削力大，也應(yīng)在粗加工階段完成。對于工件，需要精加工是支持前孔與平面結(jié)束后。根據(jù)以上原則應(yīng)該先完成加工平面加工孔，但在本裝置實(shí)際生產(chǎn)不易保證孔和端面互相垂直的。因此，工藝方案實(shí)際上是用于精加工軸承孔，從而支持?jǐn)U孔芯棒定位端處理，所以容易保證的端部的圖紙上的全跳動(dòng)公差。螺紋孔攻絲時(shí)，切削力小，可以分散在后期階段。 加工完成后，還要檢驗(yàn)入庫等操作，衛(wèi)生打掃干凈。 工藝路線一： 10 鑄造 鑄造，清理 20 劃線 對零件的軸線及基準(zhǔn)參考線劃線，了解各道工序加工要求及加工余量 30 粗銑 粗銑結(jié)合面 40 精銑 精銑結(jié)合面，保證尺寸及粗糙度要求 50 粗銑 銑削G向平面，保證尺寸及粗糙度要求 60 鉆孔 鉆20-Φ13孔，并锪孔20-Φ30，鉆4-Φ10銷孔 70 粗、精銑 以底平面和2-Φ10孔為定位基準(zhǔn)，粗銑左側(cè)面、右側(cè)面 80 粗鏜 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，粗鏜左端面Φ150孔、Φ152孔 90 粗鏜 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，粗鏜右端面Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔 100 精銑 精銑左端面Φ150孔、Φ152孔 110 精鏜 精鏜右端面Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔 120 裝配 上下箱體裝配 130 鉆鉸孔 鉆鉸孔Φ40H8孔 140 鉆 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，鉆、攻右端面各孔，保證尺寸公差要求 150 鉆、攻M8 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，鉆、攻前端面各孔，保證尺寸公差要求 160 鉆、攻M10 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，鉆、攻上平面2-M10孔，保證尺寸公差要求 170 去毛刺 去毛刺 180 清洗 清洗 190 檢驗(yàn) 檢驗(yàn) 工藝路線二： 10 鑄造 鑄造，清理 20 劃線 對零件的軸線及基準(zhǔn)參考線劃線，了解各道工序加工要求及加工余量 30 粗銑 粗銑結(jié)合面 40 精銑 精銑結(jié)合面，保證尺寸及粗糙度要求 50 粗銑 銑削G向平面，保證尺寸及粗糙度要求 60 鉆孔 鉆20-Φ13孔，并锪孔20-Φ30，鉆4-Φ10銷孔 70 粗、精銑 以底平面和2-Φ10孔為定位基準(zhǔn)，粗銑左側(cè)面、右側(cè)面 80 粗鏜 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，粗鏜左端面Φ150孔、Φ152孔 90 粗鏜 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，粗鏜右端面Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔 100 裝配 上下箱體裝配 110 精銑 精銑左端面Φ150孔、Φ152孔 120 精鏜 精鏜右端面Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔 130 鉆鉸孔 鉆鉸孔Φ40H8孔 140 鉆 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，鉆、攻右端面各孔，保證尺寸公差要求 150 鉆、攻M8 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，鉆、攻前端面各孔，保證尺寸公差要求 160 鉆、攻M10 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，鉆、攻上平面2-M10孔，保證尺寸公差要求 170 去毛刺 去毛刺 180 清洗 清洗 190 檢驗(yàn) 檢驗(yàn) 方案分析與比較： 方案一先加工面后進(jìn)行鉆孔，其中底面孔是先鉆，是為了后續(xù)工序作為定位使用， 方案二各小孔先鉆，后加工面，工序比較分散，效率低，而且孔與面的垂直度無法保證，違背了“先面后孔”的原則 根據(jù)加工要求和提高效率時(shí)間等因素綜合選擇方案一： 10 鑄造 鑄造，清理 20 劃線 對零件的軸線及基準(zhǔn)參考線劃線，了解各道工序加工要求及加工余量 30 粗銑 粗銑結(jié)合面 40 精銑 精銑結(jié)合面，保證尺寸及粗糙度要求 50 粗銑 銑削G向平面，保證尺寸及粗糙度要求 60 鉆孔 鉆20-Φ13孔，并锪孔20-Φ30，鉆4-Φ10銷孔 70 粗、精銑 以底平面和2-Φ10孔為定位基準(zhǔn)，粗銑左側(cè)面、右側(cè)面 80 粗鏜 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，粗鏜左端面Φ150孔、Φ152孔 90 粗鏜 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，粗鏜右端面Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔 100 裝配 上下箱體裝配 110 精銑 精銑左端面Φ150孔、Φ152孔 120 精鏜 精鏜右端面Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔 130 鉆鉸孔 鉆鉸孔Φ40H8孔 140 鉆 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，鉆、攻右端面各孔，保證尺寸公差要求 150 鉆、攻M8 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，鉆、攻前端面各孔，保證尺寸公差要求 160 鉆、攻M10 以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，鉆、攻上平面2-M10孔，保證尺寸公差要求 170 去毛刺 去毛刺 180 清洗 清洗 190 檢驗(yàn) 檢驗(yàn) 2.5 機(jī)械加工余量、工序及毛坯的確定 “變速箱箱底”零件材料采用灰鑄鐵制造。材料為HT200材料采用HT200制造。材料是HT200，硬度HB170到240，大批量生產(chǎn)，鑄造毛坯。 （1）底面的加工余量。 根據(jù)要求，面加工分粗、精銑加工余量如下： 粗銑：參照《工藝手冊第1卷》。其余量值規(guī)定，現(xiàn)取。 精銑：參照《手冊》，余量值。 （2）螺孔毛坯實(shí)心，不沖孔 （3）端面加工余量。 端面分粗銑、精銑加工。各余量如下： 粗銑：參照《工藝手冊》，其余量規(guī)定，取。 （4）螺孔加工余量 毛坯實(shí)心，不沖孔。 2.6確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間） 工序30：粗銑結(jié)合面 機(jī)床：銑床X52K 刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)。 單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度： 每齒進(jìn)給量：?。喝°娤魉俣? 每齒進(jìn)給量：取取銑削速度 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 按照文獻(xiàn)，取 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： ：,取 切削工時(shí) 被切削層：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間 工序40：精銑結(jié)合面，保證尺寸及粗糙度要求 機(jī)床：銑床X52K 刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)。 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度： 每齒進(jìn)給量：取：取銑削速度 每齒進(jìn)給量：取，取銑削速度 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 按照文獻(xiàn)，取 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： ：取 切削工時(shí) 被切削層：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間 工序50：銑削G向平面，保證尺寸及粗糙度要求 機(jī)床：銑床X52K 刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)。 單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度： 每齒進(jìn)給量：?。喝°娤魉俣? 每齒進(jìn)給量：取取銑削速度 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 按照文獻(xiàn)，取 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： ：,取 切削工時(shí) 被切削層：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間 工序60：鉆20-Φ13孔，并锪孔20-Φ30，鉆4-Φ10銷孔 機(jī)床：銑床X52K 刀具：根據(jù)參照文獻(xiàn)選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 切削深度： 進(jìn)給量：取。 切削速度：取。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照文獻(xiàn)[3]表3.1～31，取 所以實(shí)際切削速度： 切削工時(shí) 被切削層： 刀具切入： 刀具切出： 取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 锪底部沉頭面 機(jī)床：銑床X52K 刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)。 單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度： 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度： 每齒進(jìn)給量：?。喝°娤魉俣? 每齒進(jìn)給量：取取銑削速度 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 按照參考取 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： ：根據(jù)文獻(xiàn)取 切削工時(shí) 被切削層：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間 工序70：以底平面和2-Φ10孔為定位基準(zhǔn)，粗銑左側(cè)面、右側(cè)面 機(jī)床：銑床X52K 刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度： 每齒進(jìn)給量：?。喝°娤魉俣? 每齒進(jìn)給量：取取銑削速度 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 按照，取 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： ：取 切削工時(shí) 被切削層：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間 工序80、90、以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，粗鏜左端面Φ150孔、Φ152孔粗鏜右端面Φ140孔、Φ145孔、Φ158孔、Φ138孔 機(jī)床：銑床X52K 刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料： ⑴ 粗鏜進(jìn)給量：刀桿伸出取，切削深度為。因此確定進(jìn)給量。 切削速度：取。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照文獻(xiàn)[3]表3.1～41，取 實(shí)際切削速度： 工作臺每分鐘進(jìn)給量： 被切削層： 刀具切入： 刀具切出： 取 行程次數(shù)： 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 精鏜孔 進(jìn)給量：確定進(jìn)給量 切削速度：取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照文獻(xiàn)[3]表3.14—41，取 實(shí)際切削速度： 工作臺每分鐘進(jìn)給量： 被切削層： 刀具切入： 刀具切出： 取 行程次數(shù)： 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 所以該工序總機(jī)動(dòng)工時(shí) 工序140：底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，鉆、攻右端面各孔，保證尺寸公差要求 機(jī)床：搖臂鉆床Z525 刀具：根據(jù)選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 切削深度： 進(jìn)給量：取。 切削速度取。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照文獻(xiàn)，取 所以實(shí)際切削速度： 切削工時(shí) 被切削層： 刀具切入： 刀具切出： 取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 刀具：選擇擴(kuò)孔鉆頭（硬質(zhì)合金錐柄麻花材料）。 片型號：E403 切削深度： 進(jìn)給量：取。 切削速度：取。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 按照文獻(xiàn)取 所以實(shí)際切削速度： 切削工時(shí) 被切削層： 刀具切入有： 刀具切出： ，取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 工序160、以底平面和2-Φ10孔為基準(zhǔn)，鉆、攻上平面2-M10孔，保證尺寸公差要求 機(jī)床：Z525 刀具：麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀 （1）鉆2-M10螺紋孔 切削深度： 進(jìn)給量：根據(jù)《工藝手冊》取 切削速度：參照《工藝手冊》取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取 實(shí)際切削速度： 被切削層： 刀具切入： 刀具切出： 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量 切削速度：參照《工藝手冊》取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取 絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取 實(shí)際切削速度： 被切削層： 刀具切入： 刀具切出： （盲孔） 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 2.7 時(shí)間定額計(jì)算及生產(chǎn)安排 設(shè)年產(chǎn)量是10萬件。一年有250個(gè)工作日。一個(gè)日產(chǎn)量420。一天工作時(shí)間的計(jì)算8個(gè)小時(shí)，每部分的生產(chǎn)時(shí)間不應(yīng)超過1.14min。機(jī)械加工單（在上述生產(chǎn)類型）時(shí)間定額：大規(guī)模生產(chǎn)） 大規(guī)模生產(chǎn)： 參照《工藝手冊》（生產(chǎn)類型：中批以上）時(shí)間計(jì)算公式： （大量生產(chǎn)時(shí)） 因此大批量單件時(shí)間計(jì)算： 其中： —單件時(shí)間定額 —基本時(shí)間（機(jī)動(dòng)時(shí)間） —輔助時(shí)間。 —布置場所地、休息時(shí)間占操作時(shí)間的百分比值 工序：粗、精銑底面 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 輔助時(shí)間：參照《工藝手冊》，取工步輔助時(shí)間。在加工過程中裝卸短暫，所以取裝時(shí)間。則 ：根據(jù)《工藝手冊》， 單間時(shí)間定額： 工序：鉆底面孔 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 輔助時(shí)間：參照《工藝手冊》，取工步輔助時(shí)間。裝卸短暫所以取裝時(shí)間。則 ：根據(jù)《工藝手冊》單間時(shí)間定額： 因此布置一臺機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。 工序：粗銑凸臺 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 輔助時(shí)間：參照《工藝手冊》，取工步輔助時(shí)間。加工過程中裝卸短暫，所以取裝時(shí)間。則 ：根據(jù)《工藝手冊》， 單間時(shí)間定額： 因此布置一臺機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。 工序：鉆側(cè)面孔 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 輔助時(shí)間：參照《工藝手冊》，取工步輔助時(shí)間。由于生產(chǎn)線上裝時(shí)間很短，所以取裝時(shí)間。則 ：根據(jù)《工藝手冊》， 單間時(shí)間定額： 因此布置一臺機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。 工序：粗銑端面 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 輔助時(shí)間：參照《工藝手冊》，取工步輔助時(shí)間。則 ：根據(jù)《工藝手冊》， 單間時(shí)間定額： 一臺機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。 工序：銑端面 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 輔助時(shí)間：參照《工藝手冊》，取工步輔助時(shí)間。所以取裝時(shí)間。則 ：根據(jù)《工藝手冊》， 單間時(shí)間定額： 因此布置一臺機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。 工序：粗鏜孔 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 輔助時(shí)間：參照《工藝手冊》取工步輔助時(shí)間。所以取裝時(shí)間。則 ：根據(jù)《工藝手冊》， 單間時(shí)間定額： 即能滿足生產(chǎn)要求 工序：精鏜孔 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 輔助時(shí)間：參照《工藝手冊》取工步輔助時(shí)間。裝卸短所以取裝時(shí)間。則 ：根據(jù)《工藝手冊》， 單間時(shí)間定額： 即能滿足生產(chǎn)要求 工序：端面螺紋孔攻絲 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 輔助時(shí)間：參照鉆孔時(shí)間，取裝卸時(shí)間，工步時(shí)間。則 ：參照鉆孔值，取 單間時(shí)間定額： 因此布置一臺機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。 工序：精銑端面 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 輔助時(shí)間：參照《工藝手冊》，取工步輔助時(shí)間。 取裝卸時(shí)間。則 ：根據(jù)《工藝手冊》， 單間時(shí)間定額： 即能滿足生產(chǎn)要求 工序：精銑側(cè)面 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 輔助時(shí)間：參照《工藝手冊》，取工步輔助時(shí)間。所以取裝時(shí)間。則 ：根據(jù)《工藝手冊》， 單間時(shí)間定額： 即能滿足生產(chǎn)要求 工序：頂面螺紋孔攻絲 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 輔助時(shí)間：取裝卸輔助時(shí)間，工步輔助時(shí)間。則 ：參照鉆孔值，取 單間時(shí)間定額： 因此布置一臺機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。 第3章 銑左右側(cè)面夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,需要設(shè)計(jì)專用夾具. 經(jīng)過與指導(dǎo)老師的協(xié)商,決定設(shè)計(jì)工序銑左右側(cè)面夾具.可以選用機(jī)床銑床X52K 3.1 機(jī)床夾具的作用及其分類 1． 機(jī)床夾具的作用 夾具是機(jī)械加工中的一種工藝設(shè)備，它在機(jī)械加工中起著十分重要的作用，主要有以下的幾個(gè)方面。 1）便于工件的正確定位，以保證加工精度 工件裝夾在夾具上后，工件上各有關(guān)的幾何元素（點(diǎn)、線、面）之間的相互位置精度在一定程度上就由夾具保證。當(dāng)夾具在機(jī)床上正確定位及固定以后，工件在夾具中又得到正確定位并被夾緊，這樣就保證了再加工過程中“同批”工件對刀具和機(jī)床保持確定的相對位置，使加工得以順利進(jìn)行。 2）提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率和降低加工成本 采用夾具以后，可以省去即十分費(fèi)時(shí)又不很緊缺的劃線、找正工序，減少了輔助時(shí)間。若采用聯(lián)動(dòng)夾具裝置、快速夾緊裝置，既能降低勞動(dòng)強(qiáng)度，又能提高生產(chǎn)效率。例如采用氣壓、液壓等傳動(dòng)裝置，只需要幾秒鐘舊可以完成夾緊動(dòng)作。 3）改善工人的勞動(dòng)條件 采用夾具后，工件的裝卸比不用夾具要方便、省力、安全。如果生產(chǎn)規(guī)模較大，還可以采用機(jī)械化傳動(dòng)裝置和自動(dòng)裝卸工件的自動(dòng)化夾具，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率和改善工人的勞動(dòng)條件。 4）擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍 在單件小批量生產(chǎn)的條件下，工件的種類、規(guī)格多，而機(jī)床的數(shù)量、品種卻有限。為了解決這種矛盾，可以設(shè)計(jì)制造專用的夾具，使機(jī)床“一機(jī)多用”。例如，可以采用專用的夾具，在車床上實(shí)現(xiàn)拉削。 夾具在機(jī)械加工中的作用是重要的，但是在不同的生產(chǎn)規(guī)模和不同的生產(chǎn)條件下，夾具的功用也有所側(cè)重，其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度也有很大的不同。例如，在單件小批生產(chǎn)條件下，宜于使用通用的可調(diào)夾具，若采用專用的夾具，其結(jié)構(gòu)也應(yīng)求簡單。在大批量生產(chǎn)的條件下，夾具的作用則主要是在保證加工精度的前提下提高生產(chǎn)效率，因此夾具的結(jié)構(gòu)更完善些是必要的。雖然此時(shí)夾具的制造費(fèi)用大一些，但由于生產(chǎn)效率的提高，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果還是好的。 2. 機(jī)床夾具的分類 夾具的分類方法比較多，一般可分為通用夾具和專用夾具。近年來為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，還發(fā)展了通用可調(diào)夾具、成組夾具和組合夾具等類型。 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)可以用于加工不同工件的夾具。如三爪或四爪卡盤、機(jī)器虎鉗、回轉(zhuǎn)工作臺、磁力工作臺等。這些夾具已經(jīng)作為機(jī)床的附件，由專門的工廠制造供應(yīng)。 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設(shè)計(jì)制造夾具。 3）通用可調(diào)夾具和成組夾具 著兩種夾具的結(jié)構(gòu)很相似，它們的共同點(diǎn)是：在加工完多種工件。但通用可調(diào)夾具的加工對象并不是很明確，其通用范圍較大，如滑柱鉆模、帶各種鉗口的機(jī)器虎鉗等即是這類夾具。而成組夾具則是專門為成組加工工藝中某一組零件而設(shè)計(jì)的，針對性強(qiáng)，加工對象和適用范圍明確，結(jié)構(gòu)更為緊湊。 4）組合夾具 組合夾具是指按照某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先準(zhǔn)備好的通用的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組合而成的夾具。這種夾具用完之后可以拆卸存放，或重新組裝成新的夾具。由于組合夾具是由各種標(biāo)準(zhǔn)元件、部件組裝而成，故具有組裝迅速、周期短、能反復(fù)使用等特點(diǎn)，所以在多品種、小批量生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制中尤為適用。 若按夾具所適用的機(jī)床來分類，可分為車床夾具，銑床夾具，鉆床夾具，鏜床夾具和其他機(jī)床夾具等類型。 若按驅(qū)動(dòng)夾具工作的力源來分類，還可以分為手動(dòng)夾具，氣動(dòng)夾具，液壓夾具，電磁和電動(dòng)夾具等等。不顧一般多按夾具的使用特點(diǎn)和使用機(jī)床進(jìn)行分類。 3.2 機(jī)床夾具的組成 夾具的種類雖然很多，但是他們的工作原理基本上相同，一般有如下幾個(gè)組成部分。 （1） 定位元件 是用來確定工件再夾具中的位置的元件，它包括元件或元件的組合。 （2） 夾緊裝置 這種裝置包括夾緊元件或其組合及動(dòng)力源。其作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時(shí)所占據(jù)的位置在加工過程中不因外力而破壞。 （3） 確定夾具對機(jī)床相互位置的元件 此類的元件是為了用來確定夾具對機(jī)床工作臺、導(dǎo)軌或主軸的相互位置。 （4） 對刀—導(dǎo)引元件 這類元件的共同作用是保證工件和刀具之間的正確加工位置。 （5） 其他裝置或元件 這類裝置或元件主要有：為使工件在依次裝夾中多次轉(zhuǎn)位而加工不同位置上的表面所設(shè)置的分度裝置，為了便于卸下工件而設(shè)置的頂出器；以及標(biāo)準(zhǔn)話了的連件元件等。 （6）夾具體 夾具體是夾具的基座和骨架。其他裝置都安在夾具體上使之成為一個(gè)夾具的整體。 當(dāng)然上述的各組成部分，不是每個(gè)夾具都必須完全具備的。但一般來說，定位元件、夾緊裝置、夾具體則是夾具的基本組成部分。 3.3 機(jī)床夾具的多工位加工 對于一般的機(jī)床而言，一個(gè)夾具只能夾持一個(gè)工件加工一道工序，然而對與本設(shè)計(jì)而言，一個(gè)夾具在夾持了一個(gè)工件之后被安裝在數(shù)控加工中心上，數(shù)控加工中心幫助完成了多個(gè)工位的零件加工，那么對于設(shè)計(jì)出的夾具而言，使得夾具能夾持零件并能保證該零件的加工精度就顯的尤為重要，本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，由于齒輪箱零件的外形比較的不規(guī)則，不同面上要加工的孔系又比較的多，那么設(shè)計(jì)出來的夾具的關(guān)鍵就在于能否集中能加工的表面于一個(gè)夾具上的問題，使得數(shù)控加工中心在一次加工中能獲得最多的工位的加工次數(shù)。因此多工位的保證也來源于夾具的設(shè)計(jì)。 在本設(shè)本設(shè)計(jì)中，除了對工件的定位和夾緊外，還有一些問題需要解決，如專用夾具的設(shè)計(jì)步驟、夾具體的設(shè)計(jì)、夾具總圖上尺寸公差及技術(shù)要求的標(biāo)注、工件在夾具中加工的精度分析、夾具的經(jīng)濟(jì)分析及機(jī)床夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等。這些問題將在下面做論述。 本夾具將用于X52K銑床。 3.4 定位基準(zhǔn)的選擇 為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進(jìn)行加工，準(zhǔn)備采用液壓自動(dòng)夾緊。 由于底面已經(jīng)加工過了，所以可以以底面為加工基準(zhǔn)，一面2銷定位 3.5 切削力及夾緊力的計(jì)算 刀具：銑刀（硬質(zhì)合金）刀具為硬質(zhì)合金鑲齒三面刃銑刀，直徑選用d=80mm。 刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計(jì)算公式： 有： 根據(jù)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(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值，即： 安全系數(shù)K可按下式計(jì)算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)： 由此可得： 所以 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動(dòng)裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動(dòng)裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動(dòng)夾緊，通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板。達(dá)到夾緊和定心作用。 1．液動(dòng)夾緊裝置 液動(dòng)夾緊裝置以壓縮空氣作為動(dòng)力源推動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件。常用的氣缸結(jié)構(gòu)有活塞式和薄膜式兩種。 活塞式氣缸按照氣缸裝夾方式分類有固定式、擺動(dòng)式和回轉(zhuǎn)式三種，按工作方式分類有單向作用和雙向作用兩種，應(yīng)用最廣泛的是雙作用固定式氣缸。 2．液壓夾緊裝置 液壓夾緊裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理基本與液動(dòng)夾緊裝置相同，所不同的是它所用的工作介質(zhì)是壓力油。與氣壓夾緊裝置相比，液壓夾緊具有以下優(yōu)點(diǎn)：①傳動(dòng)力大，夾具結(jié)構(gòu)相對比較?。虎谟鸵翰豢蓧嚎s，夾緊可靠，工作平穩(wěn)Z③噪聲小。它的不足之處是須設(shè)置專門的液壓系統(tǒng)，應(yīng)用范圍受限制。 根據(jù)切削力，夾緊力的影響因素，在夾緊不利狀態(tài)過程，該夾緊力的計(jì)算應(yīng)該根據(jù)機(jī)械平衡原理來設(shè)計(jì)。最后，為了確保可靠夾緊，數(shù)值乘以安全系數(shù)實(shí)際所需夾緊力。 初步確定液壓缸參數(shù) 表5-1 按負(fù)載選擇工作壓力[1] 負(fù)載/ KN <5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50 工作壓力/MPa < 0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5 表5-2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力[1] 機(jī)械類型 機(jī) 床 農(nóng)業(yè)機(jī)械 小型工程機(jī)械 建筑機(jī)械 液壓鑿巖機(jī) 液壓機(jī)大中型挖掘機(jī) 重型機(jī)械 起重運(yùn)輸機(jī)械 磨床 組合 機(jī)床 龍門 刨床 拉床 工作壓力/MPa 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32 由于鉆削力為4239N，往往要取大一些，在這取負(fù)載約為10000N，初選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力P1=3MPa，為了滿足工作這里的液壓缸課選用單桿式的，并在快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，則液壓缸無桿腔與有桿腔的等效面積A1與A2應(yīng)滿足A1=2A2（即液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d應(yīng)滿足：d=0.707D。為防止切削后工件突然前沖，液壓缸需保持一定的背壓，暫取背壓為0.5MPa，并取液壓缸機(jī)械效率。則液壓缸上的平衡方程 故液壓缸無桿腔的有效面積： 液壓缸直徑 液壓缸內(nèi)徑： 按GB/T2348-1980，取標(biāo)準(zhǔn)值D=80mm；因A1=2A，故活塞桿直徑d=0.707D=56mm（標(biāo)準(zhǔn)直徑） 則液壓缸有效面積為： 2.缸體壁厚的校核 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，取壁厚為10mm。則 根據(jù)時(shí)； （4-2） 可算出缸體壁厚為： <10mm 則液壓缸的外徑 式中 ————許用應(yīng)力；（Q235鋼的抗拉強(qiáng)度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數(shù)取5，即缸體的強(qiáng)度適中），P-缸筒試驗(yàn)壓力。 3.缸筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 缸筒兩端分別與缸蓋和缸底鏈接，構(gòu)成密封的壓力腔，因而它的結(jié)構(gòu)形式往往和缸蓋及缸底密切相關(guān)[6]。因此，在設(shè)計(jì)缸筒結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選用結(jié)構(gòu)便于裝配、拆卸和維修的鏈接形式，缸筒內(nèi)外徑應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。 活塞桿是液壓缸傳遞力的主要零件，它主要承受拉力、壓力、彎曲力及振動(dòng)沖擊等多種作用，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。其材料取Q235鋼。 1.活塞桿直徑的計(jì)算[1] 由=2 可知活塞桿直徑： 按GB/T2348—1993將所計(jì)算的d值圓整到標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封裝置。圓整后得： d=56mm 按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸尺寸，查產(chǎn)品樣本，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量，因工進(jìn)速度v=0.4m/min為最小速度，則由式 （4-3） 本例=78.5>1.25，滿足最低速度的要求。 2.活塞桿強(qiáng)度計(jì)算： <56mm （4-4） 式中 ————許用應(yīng)力；（Q235鋼的抗拉強(qiáng)度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數(shù)取5，即活塞桿的強(qiáng)度適中） 3．活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 活塞桿的外端頭部與負(fù)載的拖動(dòng)電機(jī)機(jī)構(gòu)相連接，為了避免活塞桿在工作生產(chǎn)中偏心負(fù)載力，適應(yīng)液壓缸的安裝要求，提高其作用效率，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的具體情況，選擇適當(dāng)?shù)幕钊麠U端部結(jié)構(gòu)。 4.活塞桿的密封與防塵 活塞桿的密封形式有Y形密封圈、U形夾織物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等[6]。采用薄鋼片組合防塵圈時(shí)，防塵圈與活塞桿的配合可按H9/f9選取。薄鋼片厚度為0.5mm。為方便設(shè)計(jì)和維護(hù)，本方案選擇O型密封圈。 由上述計(jì)算易得： 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用液壓缸夾緊機(jī)構(gòu)。 夾具在裝夾時(shí)，由在定位時(shí)造成圓周上存在定位誤差；夾具體在零件的內(nèi)孔端面上定位時(shí)，也存在定位誤差，從而會(huì)造成由原來的面接觸變成點(diǎn)接觸，從而使零件在定位時(shí)發(fā)生。 3.6 定位誤差的分析 該夾具以一個(gè)平面和二個(gè)定位銷定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 由[5]和[6]可得： 1 定位誤差： 當(dāng)以任意邊接觸時(shí) 通過分析可得： 因此：當(dāng)以任意邊接觸時(shí) 2 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 3.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 對夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求 （1）應(yīng)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(yīng)該采用鑄造，時(shí)效處理，退火等處理方式。 （2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)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(dòng)是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。 （3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò) 夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。 （4）應(yīng)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(shí)清除，切削熱的積累會(huì)破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會(huì)破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個(gè)過程中的鐵屑不多，可適當(dāng)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(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。 （5）安裝應(yīng)牢固、可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)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(jié)構(gòu)，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(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，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(qiáng)度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點(diǎn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，切割積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。 3.8 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 在夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常常遇到工件需要多點(diǎn)同時(shí)夾緊，或多個(gè)工件同時(shí)夾緊，有時(shí)需要使工件先可靠定位再夾緊，或者先鎖定輔助支承再夾緊等等，這是為了操作方便、迅速、提高生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，就需要采用聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。如圖4所示。 聯(lián)動(dòng)夾緊有夾緊和松開兩種狀態(tài)，由電磁鐵控制油缸來實(shí)現(xiàn)。 鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)是一種增力機(jī)構(gòu)，增力倍數(shù)較大，應(yīng)用廣泛。鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是動(dòng)作迅速，增力比大，易于改變力的作用方向。缺點(diǎn)是自鎖性能差。如圖5所示。 鉸鏈夾緊有夾緊和松開兩種狀態(tài)，由電磁鐵控制油缸來實(shí)現(xiàn)。 如前所述，該工件為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了液動(dòng)夾緊方式。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。 此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時(shí)，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。 該夾具方案符合生產(chǎn)要求，效率高，做了可活動(dòng)銷，滿足保持正確的加工位置 總結(jié) 加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對零件制造過程、加工工藝和夾具設(shè)計(jì)都有了更進(jìn)一步的認(rèn)識，也加深了對大學(xué)四年中所學(xué)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)和理解。畢業(yè)設(shè)計(jì)是理論聯(lián)系實(shí)際的最有效方法。在具體設(shè)計(jì)過程中，必須考慮到方方面面的問題，在理論上正確無誤的設(shè)計(jì)，在實(shí)際中往往存在各種問題。這樣，在設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)是否合理，在實(shí)際運(yùn)用中能否正常工作，而不僅僅考慮理論上的可行性，畢業(yè)設(shè)計(jì)使我學(xué)會(huì)了從實(shí)際出發(fā)加工零件和設(shè)計(jì)夾具。 在本次設(shè)計(jì)中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問題，所選用的零、部件都是操作簡單，通用性較強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)件，從現(xiàn)時(shí)以最低的成本實(shí)現(xiàn)最先進(jìn)的加工。本次設(shè)計(jì)從零件的毛坯生產(chǎn)到最終成品，中間經(jīng)過了銑、鉆等工序。在夾具設(shè)計(jì)中，先確定工件的基準(zhǔn)，然后通過一面兩銷定位，將工件固定夾緊在夾具上。在設(shè)計(jì)過程中計(jì)算了刀具的切削力、夾具的夾緊力等，最后再通過autoCAD進(jìn)行零件圖和裝配圖的繪制。整個(gè)設(shè)計(jì)過程將我以前學(xué)過的機(jī)械制造工藝與裝備、公差與配合、機(jī)械制圖、工程材料與熱處理工藝等知識很好的串聯(lián)了起來，鞏固了所學(xué)知識，提高了我的學(xué)習(xí)能力。在本次設(shè)計(jì)中已無大的問題，基本達(dá)到了要求。但是也有存在一些不足之處： （1）對工藝規(guī)程相關(guān)知識了解欠缺，許多知識學(xué)習(xí)不到位； （2）在夾具的設(shè)計(jì)中沒有能提出多中方案進(jìn)行分析比較，有所不足。 參考文獻(xiàn) [1]吳宗澤主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊［M］.第二版.北京.高等教育出版社.1999.6 [2]李先民主編.機(jī)械工程材料［M］.重慶大學(xué)出版社.1997.12 [3]東北重型機(jī)械學(xué)院編.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊［M］.上海科學(xué)技術(shù)出版社.1988.4 [4] 艾興主編.切削用量簡明手冊［M］.第三版. 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[30] Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973. 致謝 過了許久，終于比較成功地完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。回顧日日夜夜，我脾氣后得感覺，通過方法得書籍，網(wǎng)絡(luò)，教師，學(xué)生和其他可用，鞏固了自己得專業(yè)知識。理解和運(yùn)用所學(xué)知識有更深刻得認(rèn)識。 在這一刻，我要感謝我得導(dǎo)師得精心指導(dǎo)下，不僅指導(dǎo)咱解決得關(guān)鍵技術(shù)問題，更重要得是為咱引導(dǎo)設(shè)計(jì)思路，并解釋咱在實(shí)際得工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于設(shè)計(jì)因此，不僅如此，教師得敬業(yè)精神深深地感染了我，我愛和未來奉獻(xiàn)骨刺得工作，導(dǎo)師是真得做得傳道，授業(yè)，解惑。 精心準(zhǔn)備得長途跋涉大學(xué)幾個(gè)月了，終于到了時(shí)間得論文計(jì)劃期間，像往常一樣，救援得心臟，但寫作過程中得感覺經(jīng)常出現(xiàn)無力折騰和徘徊。先花那么多時(shí)間和這么多精力去完成得論文具有一定得學(xué)術(shù)價(jià)值，這是很難說得艱辛和困難，但曲終要離開得味道幕后，這是值得我一生留連忘返。 敲完最后任何一臺字符，再次從仔細(xì)閱讀文本已經(jīng)并不陌生，我感覺好多。雖然不是特別值得一提得成就來炫耀，但對我來說，是寶貴得。這是無數(shù)得教誨，關(guān)心他人，樂于助人得結(jié)果。 我要感謝我得導(dǎo)師XX老師。雖然教師負(fù)責(zé)教學(xué)，科研任務(wù)，還需要一段時(shí)間，不時(shí)有門，叫我勸功課，從第一稿到最終版本，耐心，再審，大章偏頗布局，小一審缺陷