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畢業(yè)設(shè)計（論文）外文翻譯 題目 五軸磨床加工工具運動鏈的設(shè)計和分析 專 業(yè) 名 稱 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 學(xué) 號 068105337 學(xué) 生 姓 名 鄭帥棟 指 導(dǎo) 教 師 羅海泉 填 表 日 期 2010 年 5 月 18 日 五軸磨床加工工具運動鏈的設(shè)計和分析 E.L.J. Bohez，設(shè)計與制造工程部門，亞洲技術(shù)研究所 摘要：五軸CNC加工中心現(xiàn)在應(yīng)用得非常廣泛。大多數(shù)機器的運動學(xué)原理都是以直角笛卡兒坐標系統(tǒng)為基礎(chǔ)的。這篇文章對有可能的概念上的設(shè)計和基于理論上有可能的自由度的結(jié)合并且真實存在的器械進行了分類。本文還定義了一些有用的定量參數(shù)，例如：工作空間利用因素、機器加工工具的空間利用率、方位空間的指標和方位角。同時還分析了不同概念的優(yōu)缺點，給出了選擇的標準和機器結(jié)構(gòu)的設(shè)計。最近在工業(yè)中提出的一些基于斯圖爾特平臺的概念也將在這篇文章中進行簡要的論述。 關(guān)鍵詞：五軸；機器加工工具；運動鏈；工作空間；CNC；旋轉(zhuǎn)軸 1.介紹 機器加工工具的主要設(shè)計規(guī)范應(yīng)該滿足以下法則： 1） 運動件在工具和零件的定位和安置上應(yīng)該 有足夠的彈性。 2） 以可能的最快的速度進行定位和安置。 3） 以可能的最高的精確度進行定位和安置。 4） 加工工具和工件的快速切換。 5） 保護環(huán)境。 6） 可能的高速材料移動率。 一臺機器的加工工具的軸的個數(shù)通常是由機器自由度數(shù)或者是在機器滑動過程中獨立可控的運動數(shù)來決定的。隨著加工工具軸對應(yīng)Z坐標軸的產(chǎn)生，ISO軸命名法推薦使用右手坐標法則。一個三軸磨床有三個方向的線性滑動：X、Y和Z，這使得機器能放置在相應(yīng)軸向滑動范圍內(nèi)的任何一個位置。加工工具軸的方向在加工的時候保持不變。這就限制了與工件連接的加工工具的彈性，并最終導(dǎo)致很多不同的結(jié)構(gòu)。為了增加在可能的加工工具、工件定位中的彈性而不用重新設(shè)計結(jié)構(gòu)，我們將要在增加更多的機器的自由度。對于一個傳統(tǒng)的三線性軸機器，能通過提供旋轉(zhuǎn)滑動來實現(xiàn)。圖1就展示了一個五軸磨床的例子。 2.運動鏈接圖 制作一個機器的運動鏈接圖對于分析機器是很有用的。從運動鏈接圖中我們可以很快區(qū)別兩組軸：圖2展示了在圖1中五軸磨床的運動鏈接圖。從圖中我們可以看到，工件由四根軸運載，而加工工具只由一根軸運載。 五軸機器就像兩個相互協(xié)作的機器人，一個機器人運載工件，另一個機器人則運載加工工具。 為了得到工件和工具定位上最大的彈性，機器至少需要5個自由度，這意味著工具和工件能在任何角度下連接起來。從一個剛性的物體運動連接點的觀點來說，我們也可以理解對軸的個數(shù)的最低要求。為了定位兩個在空間上相互連接的剛體，每個剛體（工具和工件）需要6個自由度或者12個自由度。然而，任何不改變兩者之間定位的共同的平移和旋轉(zhuǎn)的存在將會使自由度數(shù)目減少6個。兩個剛體之間的距離是由工具的加工路徑來決定的，這個距離也將會允許減少一個多余自由度，這樣就使得最小的自由度數(shù)為5。 3.文化背景（略） 4.五軸機器運動結(jié)構(gòu)的分類 按照機器的旋轉(zhuǎn)和平移軸分類，我們可以把機器運動結(jié)構(gòu)分為四大類：（1）三個平移軸和兩個旋轉(zhuǎn)軸；（2）兩個平移軸和三個旋轉(zhuǎn)軸；（3）一個平移軸和四個旋轉(zhuǎn)軸；（4）五個旋轉(zhuǎn)軸。近乎所有存在的五軸機器設(shè)備都屬于（1）類。很多的定位焊接機器人、圈絲機器和激光加工中心也屬于這一類。只有有限的一些用來加工輪船推進器的五軸機器屬于（2）類。（3）和（4）類只有在設(shè)計需要增加更多自由度的機器人的時候才會用到。 五根軸可以分布在工具和工件之間的結(jié)合處。第一種分類是根據(jù)運載軸的工具和工件的數(shù)量和在運動鏈中各個軸的次序來劃分的。另一種分類是根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸放置的位置（是在工具那邊還是在工件那邊）來劃分的。基于笛卡兒坐標的機器中的五個自由度是：三個平移運動X、Y、Z（一般表示為TTT）和兩個旋轉(zhuǎn)運動AB、AC、BC（一般表示為RR）。三個旋轉(zhuǎn)軸（RRR）和兩個直線運動軸（TT）的結(jié)合是很少見的。如果一根軸承載著工件，習(xí)慣上是用一個附加的標記來注釋它。圖1中的機器能以X’Y’A’B’Z。XYAB軸運載著工件，Z軸運載著工具。圖3中展示的是XYZA’B’，三根直線運動軸運載工具,兩根旋轉(zhuǎn)軸運載著工件。 4.1基于工件和工具運載軸次序的分類 理論上，如果認為在工具和工件運載軸的兩個運動鏈上的軸的次序有不同的結(jié)構(gòu)，可能的結(jié)構(gòu)的數(shù)目會非常大。同時只有兩根直線運動軸和三根旋轉(zhuǎn)軸結(jié)合也包括在內(nèi)。 在一個五軸機器中能以以下方式將一根工具運載軸和四根工件運載軸結(jié)合：對于X，Y，Z，A，B，C中任意一個可能作為工具運載的軸，其他工件運載軸可以在剩下的五根軸中選取。所以，對于任意可能的工具運載軸選擇（六選一或者有六種可能），在剩下的五根軸中選取四根進行不同結(jié)構(gòu)的排列個數(shù)為5*4！=120。所以，理論上只有一根工具運載軸的五軸機器就有6*120=720種可能。其他的結(jié)合方式也可以用這種方法分析。假設(shè)t代表工具運載軸的數(shù)目，w表示工件運載軸的數(shù)目（w+t=5），那么全部可能的結(jié)合數(shù)如下所示： 這個方程式的值恒等于6！或者當(dāng)w+t=5時這個值等于720。在這些720的結(jié)合中，有一些只包含兩根直線運動軸。如果只考慮有三根直線運動軸的五軸機器，只有3*5！=360的結(jié)合也是仍是有可能的。這些結(jié)合的預(yù)設(shè)值Gt主要是由t的預(yù)設(shè)值決定的。這個預(yù)設(shè)值和由w的預(yù)設(shè)值所決定的G`w 的預(yù)設(shè)值是一致的，其中w=5-t。運用以上的定義，我們可以把五軸機器分為以下小群：（1）G0/G`5組；（2）G1/G`4組；（3）G2/G`3組；（4）G3/G`2組；（5）G4/G`1組；（6）G5/G`0組。 4.2基于旋轉(zhuǎn)軸的位置的分類 我們能根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸裝配的位置對機器進行分類。 只有那些有兩根旋轉(zhuǎn)軸和三根線性軸的機器我們才會進一步考慮?？赡艿慕Y(jié)構(gòu)如下： （a）旋轉(zhuǎn)軸裝配在工具桿上； （b）旋轉(zhuǎn)軸裝配在機器平臺； （c）兩者的結(jié)合。 如果機器的軸的R或者T的類型一樣，那么在工具或者工件運載運動鏈中軸的次序就不重要了。一般來說，如果在工件運載運動鏈中有根平移軸和根旋轉(zhuǎn)軸，在工具運動鏈中有根平移軸和根旋轉(zhuǎn)軸，那么結(jié)合的個數(shù)為[11]： 其中 每一組的結(jié)合的個數(shù)在下面中將會一個個給出。所有組的結(jié)合總數(shù)為60。從設(shè)計的觀點來說，這是我們所考慮的選擇的數(shù)量中較為容易處理的一個。 5.五軸機器的工作空間 在定義五軸機器設(shè)備的工作空間之前，要適當(dāng)?shù)亩x加工工具的工作空間和工件的工作空間。加工工具的工作空間就是通過沿著工具運載軸路線描繪出工具掃過參考點（例如工具尖端）而得到的。工件運載軸的工作空間也是用同樣方法定義的（把機器平臺的中心選擇作為參考點）。這些工作空間能由計算掃過過的體積決定[6]。 基于以上的定義，我們能定義一些對于不同類型機器比較、選擇和設(shè)計有用的定量參數(shù)。 5.1.工作空間利用因素 這個因素可以定義為，工件空間和工具空間的交集與工具空間和工件空間的并集的比。公式為 5.2.可加工的體積大小 一旦工件相對于工件參考點是固定的，并且一個特殊的工具相對于工具參考點也是固定的，那么我們就有可能確定可加工的體積的大小?？杉庸さ捏w積就是能夠在工件上切除的全部體積。機器工具空間和工件的交集給出了可以切除的材料的總量，或者說是可加工的體積（這是對于特殊的工件和工具機構(gòu)來說的）。 5.3.機器工具空間效率 機器工具空間效率的定義為：機器工具空間（省略了一部分）和包含著機器的最小凸起體積。 5.4.五軸機器的定位空間指數(shù) 一個我們用來估計定位的最大范圍的方法是為了決定能在機器上用兩根旋轉(zhuǎn)軸加工的球的最大部分?？臻g定位指數(shù)定義為能夠由用所有旋轉(zhuǎn)軸加工的機器來加工的最大的球頂體積除以機器工具空間。 如果這個指數(shù)趨近于1，這就意味著所有的旋轉(zhuǎn)軸能夠在整個機器工具空間中運用。如果這個指數(shù)比1小，這就意味著大概百分之的工作空間能運用所有的旋轉(zhuǎn)軸。 以上的定義都是理論上的定義。實際上的定位空間指數(shù)會因為避免零件和機器、工具和工件之間的碰撞而進一步受到限制。能夠加工的球頂變小就說明了這一點。 6.五軸機器的選擇標準 我們的目的不是對五軸機器對于某一項特定的運用的選擇或者設(shè)計進行一個徹底的研究。我們只是論述能用來判斷五軸機器的選擇的主要的標準。 6.1.五軸機器設(shè)備的應(yīng)用 應(yīng)用能在布置和造型上進行區(qū)分。圖12和圖13說明了五軸的布置和五軸造型上的區(qū)別。 6.1.1.五軸布置 如圖12所示，一個在不同角度有著很多孔和平面板的零件，僅僅用一臺三軸磨床來加工這個零件是不可能的。如果我們在用一臺五軸機器，那么工具能在任何方向和工件定位連接起來。一旦達到了正確的位置，在大多數(shù)軸固定的情況下，我們就可以對孔和平面板進行加工了。平面板中能包括獨立結(jié)構(gòu)的2D平面。如果我們僅僅是要鉆孔，那么理論上一軸CNC同步控制就足夠了，而加工2D平面時兩軸同步控制就夠了。然而，三軸同步現(xiàn)在也很普遍了。當(dāng)我們把工件和工具放置在連接在一起的時候，這就增加了在開始切削前的快進的速度。 6.1.2.五軸造型 圖13所示為一個五軸造型的例子，為了加工這個形狀復(fù)雜的表面，我們需要在切削時控制好與零件接觸的刀具的位置。刀具工件的位置在每一步工序中都會改變。CNC控制器需要在材料切除過程中同步控制五軸。更多關(guān)于造型的細節(jié)能在參考文獻[13]中找到。五軸的機器有如下的應(yīng)用：（1）生產(chǎn)刀刃，如： 壓縮機和渦輪的漿；（2）燃料泵的注射器；（3）頭飾的外形；（4）醫(yī)學(xué)器官例如人造心臟閥；（5）復(fù)雜表面的鑄型。 6.2.軸結(jié)構(gòu)的選擇 在設(shè)計和選擇一個結(jié)構(gòu)時，零件的尺寸和重量是首要的標準。重型工件要求工件運動鏈短。同時，水平加工平面又是較好的一種設(shè)計，這種設(shè)計會使定位和處理工件變得很便利。把一個重型工件放在一個單獨旋轉(zhuǎn)軸運動鏈上將會很大程度上增加定位的彈性。從圖4中我們可以看出，用一個單獨水平旋轉(zhuǎn)軸來運載工件會使得機器更加具有彈性。 在很多情況下，我們應(yīng)該把工具運動鏈保持得盡量短，因為我們還必須運載工具軸驅(qū)動裝置。 7.基于斯圖爾特平臺的新的機器概念（略） 8.結(jié)論 理論上，五軸機器有很多構(gòu)成方式。近乎所有經(jīng)典的笛卡兒坐標五軸機器都屬于由三根線性軸和兩根旋轉(zhuǎn)軸，或者三根旋轉(zhuǎn)軸和兩根線性軸組成的系列。這個系列又可以細分為有著720種情況的六組。就算只考慮三根線性軸的情況，在每個系列中仍然有360種組合。這些不同的組合是根據(jù)在工具和工件運載運動鏈中軸的次序來區(qū)分的。 如果在對由三根線性軸和兩根旋轉(zhuǎn)軸組成的五軸機械進行分組時，只考慮在工具和工件運動鏈中旋轉(zhuǎn)軸的位置，那么我們能五軸機器分為三組。在第一組中，兩根旋轉(zhuǎn)軸安置在工件運動鏈。在第二組中，兩根旋轉(zhuǎn)軸安置在工具運動鏈。在第三組中，每個運動鏈都安置一根旋轉(zhuǎn)軸。每一組仍然有20種可能的情況。對于一個特定的應(yīng)用領(lǐng)域，要從這些組合中選出一組最好的是一項很復(fù)雜的工作。為了使這項工作變得容易些，我們定義了一些用于比較的指數(shù)，例如：機器刀具空間、空間利用因素、定位空間指數(shù)、定位角度指數(shù)和機器刀具空間效率。列出了用來計算機器刀具空間和在機器上能加工的最大球頂?shù)闹睆降乃惴?。詳細論述了兩個運用這些指數(shù)的例子。第一個例子論述的是加工珠寶的五軸機器的設(shè)計。第二個例子則闡明了一臺機器在線性軸中有著相同范圍，在這種情況下，旋轉(zhuǎn)軸選項的選擇（略）。 運用得最廣泛的五軸機器的兩根旋轉(zhuǎn)軸安置在運動鏈末端處的工件一側(cè)。這種結(jié)構(gòu)給出了一種對于機器刀具結(jié)構(gòu)的模塊設(shè)計。然而，從應(yīng)用的觀點來說，這種模塊設(shè)計并不總是最理想的。因為理論上存在很多可能的結(jié)構(gòu)，很明顯的是，對于一個特殊的工件裝置需要一個合適的特定的五軸機器。模塊設(shè)計應(yīng)該以在所有的五軸結(jié)合中的模塊性為基礎(chǔ)。當(dāng)前在設(shè)計中的模塊性是以三線性軸機器為基礎(chǔ)的。 五軸磨床使得機器結(jié)構(gòu)的數(shù)量變小。這對增加精確度和減小大部分尺寸是有幫助的。然而，它也有一些缺點：（1）五軸機器的高價；（2）增加的旋轉(zhuǎn)軸的同時也增加了定位誤差；（3）在同等的進給下，在機器軸上的切削速度更高。 在購買五軸機器之前必須要對需要加工的產(chǎn)品的范圍進行深入的研究。那些零件也應(yīng)該分為五軸定位或者是五軸造型，或者兩者都是。例如，有著旋轉(zhuǎn)平臺的機器對于生產(chǎn)諸如壓縮機的旋轉(zhuǎn)工件是很好的。一根旋轉(zhuǎn)軸在刀具側(cè)，一根旋轉(zhuǎn)軸在工件側(cè)，這樣的布置將會提供更大的工作空間利用因素。 最近所介紹的虛擬軸機器有著一個主要的優(yōu)點：潛在的更高的動力響應(yīng)和更高的硬度。然而，它的工作空間利用因素比經(jīng)典的五軸機器要低。這些機器的更高強度使得他們非常適于高速磨所需要的高速桿[19]的設(shè)計。 9 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 I、畢業(yè)設(shè)計(論文)題目： 右支架零件機械加工工藝規(guī)程及裝備設(shè)計 II、畢 業(yè)設(shè)計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計技術(shù)要求： 1．零件圖； 2．年生產(chǎn)綱領(lǐng)：中等批量； 3．完成煙機右支架零件的機械加工工藝設(shè)計； 4．完成2套或以上的工藝夾具設(shè)計，畫出裝配圖和主要零件圖。 III、畢 業(yè)設(shè)計(論文)工作內(nèi)容及完成時間： 1．繪制零件圖，收集、查閱有關(guān)資料，外文翻譯(6000實詞以上)，撰寫開題報告； 3.1 －3.26 4周 2．對零件進行機械加工工藝分析，確定工藝方案論證； 3.29 －4.9 2周 3．工藝參數(shù)計算，完成零件的機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 4.12－4.30 3周 4．設(shè)計夾具裝配圖，拆繪主要零件圖； 5.3 －6.4 5周 5．撰寫畢業(yè)論文、畢業(yè)論文審查、畢業(yè)答辯。 6.7 －7.2 4周 Ⅳ 、主 要參考資料： [1]．趙志修 . 機械制造工藝學(xué)[M] . 機械工業(yè)出版社，1988 [2]．李洪 . 機械加工工藝手冊[M] . 北京出版社，1994 [3]．東北重型機械學(xué)院等 . 機床夾具設(shè)計手冊，第二版[M] . 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998 [4]. 艾新，肖詩綱 . 切削用量手冊[M] . 機械工業(yè)出版社，1985. [5]. Wang Xiankui, Liu Chengying, Li Zhizhong,ect. THCAPP: Computer Aided Process Planning System in an Integrated Environment. Tsinghua Science and Technology, 1996.1(2): 119-123. 系 航空工程 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班級 0681053 學(xué)生（簽名）： 鄭帥棟 日期： 自 2010 年 3 月 1 日至 2010 年 7 月 2 日 指導(dǎo)教師（簽名）： 羅海泉 助理指導(dǎo)教師(并指出所負責(zé)的部分)： 航空工程 系（室）主任（簽名）：姚坤弟 附注:任務(wù)書應(yīng)該附在已完成的畢業(yè)設(shè)計說明書首頁。 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學(xué)位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 導(dǎo)師簽名： 日期： 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目：香煙橫包機右支架工藝規(guī)程及夾具設(shè)計 學(xué) 院： 科技學(xué)院 專業(yè)名稱： 機械設(shè)計制造及其自動化 班級學(xué)號： 068105337 學(xué)生姓名： 鄭帥棟 指導(dǎo)教師： 羅海泉 二O一O年五月 裝 訂 線 …………………………　………………………………………　　…………………………………………　　……………………………… 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn) 品 型 號 YBY22 零 件 圖 號 YBY22.12.04-14 產(chǎn) 品 名 稱 香煙橫包機 零 件 名 稱 右支架 材料牌號 ZL106 毛坯種類 鑄 件 毛坯尺寸 230×180×45 每坯件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 工 序 號 工 序 內(nèi) 容 加 工 車 間 設(shè) 備 夾 具 刀 具 量 具 單件工進 (min) 名 稱 型 號 名 稱 代 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 05 領(lǐng)取鑄造毛坯及檢驗 鑄造車間 10 退 火 熱處理車間 15 銑底面 機加工車間 銑床 X52K 專用夾具 硬質(zhì)合金鑲齒端銑刀 游標卡尺 2.56 20 銑前端面 機加工車間 銑床 X52K 專用夾具 硬質(zhì)合金鑲齒端銑刀 2.73 25 銑后端面 機加工車間 銑床 X52K 專用夾具 硬質(zhì)合金鑲齒端銑刀 游標卡尺 1.51 30 銑A、B、C面 機加工車間 銑床 X52K 專用夾具 硬質(zhì)合金鑲齒端銑刀 游標卡尺 1.62 35 銑D、E面 機加工車間 銑床 X52K 專用夾具 硬質(zhì)合金鑲齒端銑刀 游標卡尺 1.52 40 銑G、F、H、I面 機加工車間 銑床 X52K 專用夾具 硬質(zhì)合金鑲齒端銑刀 游標卡尺 1.60 45 銑J面 機加工車間 銑床 X52K 專用夾具 硬質(zhì)合金鑲齒端銑刀 游標卡尺 1.66 50 銑K面 機加工車間 銑床 X52K 專用夾具 硬質(zhì)合金鑲齒端銑刀 游標卡尺 1.23 55 鏜￠23H7孔及倒角 機加工車間 鏜床 T68 專用夾具 硬質(zhì)合金鏜刀 游標卡尺 0.98 設(shè)計者 鄭帥棟 指導(dǎo)教師 羅海泉 共 4 頁 第 1 頁 裝 訂 線 …………………………　………………………………………　　…………………………………………　　……………………………… 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn) 品 型 號 YBY22 零 件 圖 號 YBY22.12.04-14 產(chǎn) 品 名 稱 香煙橫包機 零 件 名 稱 右支架 材料牌號 ZL106 毛坯種類 鑄 件 毛坯尺寸 230×180×45 每坯件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 工 序 號 工 序 內(nèi) 容 加 工 車 間 設(shè) 備 夾 具 刀 具 量 具 單件工進 (min) 名 稱 型 號 名 稱 代 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 60 鏜￠22H7孔及倒角 機加工車間 鏜床 T68 專用夾具 硬質(zhì)合金鏜刀 游標卡尺 0.98 65 鏜￠52H7孔及倒角 機加工車間 鏜床 T68 專用夾具 硬質(zhì)合金鏜刀 游標卡尺 0.98 70 鏜后端面兩個槽 機加工車間 鏜床 T68 專用夾具 硬質(zhì)合金鏜刀 游標卡尺 0.34 75 劃線各加工孔 鉗工車間 劃線工具 80 锪平￠18孔 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 硬質(zhì)合金锪鉆 φ18mm 0.05 85 鉆、精鉸2—￠6H7孔 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 硬質(zhì)合金鉆刀、鉸刀 φ5.8mm、φ6mm 0.8 90 鉆、擴、粗鉸、精鉸孔￠11孔 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 硬質(zhì)合金鉆刀、鉸刀 φ9.8mm、φ11mm 0.62 95 锪平￠15孔 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 硬質(zhì)合金锪鉆 φ15mm 0.03 100 鉆、鉸孔2-￠9孔 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 硬質(zhì)合金鉆刀、鉸刀 φ8.8mm、φ9mm 0.94 105 鉆、鉸后端面孔￠10H8 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 硬質(zhì)合金鉆刀、鉸刀 φ8.8 mm、φ10 mm 0.68 110 鉆底面螺紋M10-H7底孔￠8.5mm 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 硬質(zhì)合金鉆刀 φ8.5 mm 0.46 115 攻底面螺紋M10-H7 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 機動絲錐 φ10mm 0.57 設(shè)計者 鄭帥棟 指導(dǎo)教師 羅海泉 共 4 頁 第 2 頁 裝 訂 線 …………………………　………………………………………　　…………………………………………　　……………………………… 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn) 品 型 號 YBY22 零 件 圖 號 YBY22.12.04-14 產(chǎn) 品 名 稱 香煙橫包機 零 件 名 稱 右支架 材料牌號 ZL106 毛坯種類 鑄 件 毛坯尺寸 230×180×45 每坯件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 工 序 號 工 序 內(nèi) 容 加 工 車 間 設(shè) 備 夾 具 刀 具 量 具 單件工進 (min) 名 稱 型 號 名 稱 代 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 120 鉆側(cè)面螺紋2-M6-7H底孔￠5mm 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 硬質(zhì)合金鉆刀 φ5mm 0.64 125 鉆側(cè)面螺紋M8-7H底孔￠6.7mm 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 硬質(zhì)合金鉆刀 φ6.7mm 0.32 130 鉆側(cè)面螺紋M4-7H底孔￠2.8mm 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 硬質(zhì)合金鉆刀 φ2.8mm 0.32 135 攻左側(cè)面螺紋2-M6-7H 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 機動絲錐 φ6mm 0.64 140 攻左側(cè)面螺紋M8-7H 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 機動絲錐 φ8mm 0.32 145 攻左側(cè)面螺紋M4-7H 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 機動絲錐 φ4mm 0.32 150 鉆后端面螺紋2-M3-7H底孔￠1.3 mm 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 硬質(zhì)合金鉆刀 φ1.3mm 0.28 155 攻后端面螺紋2-M3-7H深8 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 機動絲錐 φ3mm 0.68 160 鉆斜面螺紋3-M6H8底孔￠5 mm 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 硬質(zhì)合金鉆刀 φ5mm 0.96 165 攻斜面螺紋3-M6H8 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 機動絲錐 φ6mm 0.96 170 鉆右端面上螺紋M6-7H底孔￠5 mm 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 硬質(zhì)合金鉆刀 φ5mm 0.32 175 攻右端面上螺紋M6-7H底孔 機加工車間 鉆床 Z515 專用夾具 機動絲錐 φ6mm 0.32 設(shè)計者 鄭帥棟 指導(dǎo)教師 羅海泉 共 4 頁 第 3 頁 裝 訂 線 …………………………　………………………………………　　…………………………………………　　……………………………… 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn) 品 型 號 YBY22 零 件 圖 號 YBY22.12.04-14 產(chǎn) 品 名 稱 香煙橫包機 零 件 名 稱 右支架 材料牌號 ZL106 毛坯種類 鑄 件 毛坯尺寸 230×180×45 每坯件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 工 序 號 工 序 內(nèi) 容 加 工 車 間 設(shè) 備 夾 具 刀 具 量 具 單件工進 (min) 名 稱 型 號 名 稱 代 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 180 終檢 機加工車間 設(shè)計者 鄭帥棟 指導(dǎo)教師 羅海泉 共 4 頁 第 4 頁 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題目香煙橫包機右支架工藝規(guī)程及夾具設(shè)計 專 業(yè) 名 稱 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 學(xué) 號 068105337 學(xué) 生 姓 名 鄭帥棟 指 導(dǎo) 教 師 羅海泉 填 表 日 期 2010 年 05 月 20 日 說 明 開題報告應(yīng)結(jié)合自己課題而作，一般包括：課題依據(jù)及課題的意義、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）、研究內(nèi)容及實驗方案、目標、主要特色及工作進度、參考文獻等內(nèi)容。以下填寫內(nèi)容各專業(yè)可根據(jù)具體情況適當(dāng)修改。但每個專業(yè)填寫內(nèi)容應(yīng)保持一致。 一、選題的依據(jù)及意義： 制造業(yè)特別是機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代制造業(yè)正在改變著人們的生產(chǎn)方式、生活方式、經(jīng)營管理模式乃至社會的組織結(jié)構(gòu)和文化。由于中國潛在的巨大市場和豐富的勞動力資源，世界的制造業(yè)正在向中國轉(zhuǎn)移，中國正在成為世界的制造大國. 現(xiàn)代制造技術(shù)是以傳統(tǒng)制造技術(shù)與計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)交叉融合的結(jié)果，是一個集機械、電子、信息、材料與管理技術(shù)于一體的新型交叉學(xué)科，它使制造技術(shù)的技術(shù)內(nèi)涵和水平發(fā)生了質(zhì)的變化。 1999年國際生產(chǎn)工程學(xué)會（CIRP）第46屆年會主席吉川教授（日本）在報告中指出，世界上各個發(fā)達工業(yè)國經(jīng)濟上的競爭，主要是制造技術(shù)的競爭。在各個國家企業(yè)生產(chǎn)力的構(gòu)成中，制造技術(shù)的作用一般占55%~65%，日本及亞洲四小龍的發(fā)展，在很大程度上都是依靠他們重視制造技術(shù)。 發(fā)達工業(yè)國家，例如美國、日本、德國、瑞士等國的專家、教授已將制造科學(xué)與信息科學(xué)、材料科學(xué)、生物科學(xué)一起列為當(dāng)今時代四大支柱之一。而美國由于近年來缺乏對制造科學(xué)的重視，使他們許多產(chǎn)品缺乏競爭能力。為此，美國政府已將先進制造計劃列為國家預(yù)算唯一重點支持的科技領(lǐng)域，這已經(jīng)引起美國、歐洲、日本在制造技術(shù)上新一輪的競爭。 制造業(yè)是國民經(jīng)濟的物質(zhì)基礎(chǔ)和工業(yè)化的產(chǎn)業(yè)主體，是社會進步與富民強國之本。任何一個大國（我不是說像新加坡這樣的城市國家）為了自身的發(fā)展和安全，都將裝備制造業(yè)的發(fā)展和升級作為國家戰(zhàn)略來對待，高度發(fā)達的裝備制造業(yè)是實現(xiàn)工業(yè)化的必備條件，也是一個國家綜合競爭力的重要標志。制造業(yè)在中國現(xiàn)階段至少有五個方面的作用：第一是我們國家經(jīng)濟高速增長的發(fā)動機；第二是推動國民經(jīng)濟和社會信息化的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)；第三是科技創(chuàng)新的重要載體；第四是勞動就業(yè)的主要部門；最后也是國家安全的一個基本保證。中國制造業(yè)在改革開放25年間得到了快速的增長，就是中國進出口是平衡的。中國制造業(yè)也面臨非常嚴峻的挑戰(zhàn)，因為我們要走一條新型工業(yè)化的道路，就必須要以信息化帶動工業(yè)化，工業(yè)化促進信息化，走出一條科技含量高，經(jīng)濟效益好，資源消耗低，環(huán)境污染少，人力資源得到充分利用、充分發(fā)揮的新型工業(yè)化道路，這是我們的目標。 一般人只認識到機械制造工業(yè)必須依靠信息科學(xué)、材料科學(xué)來改造自己，這只是問題的一方面；而另一方面，信息科學(xué)、材料科學(xué)也必須依賴制造技術(shù)來取得的進展。例如，在計算機發(fā)展中最關(guān)鍵的問題高密集度的大規(guī)模集成電器與存儲器件的制做，有賴于制造技術(shù)的發(fā)展。 當(dāng)前我國機械制造廠（公司）第一線工程技術(shù)人員主力大部分是20世紀八十年代的機械制造及其工藝裝備專業(yè)的畢業(yè)生。在學(xué)校學(xué)習(xí)的知識是西方發(fā)達國家20世紀四十年代的制造技術(shù)，知識已非常陳舊；而且工廠實習(xí)的設(shè)備和制造技術(shù)已老化。 我所選擇的題目就是通過優(yōu)化工藝和設(shè)計專業(yè)夾具來達到提高生產(chǎn)率和減小加工誤差的目的，這一課題可以把我四面來學(xué)到的機械制造知識應(yīng)用于實踐也是對我學(xué)習(xí)的一次檢驗。 二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）： 在制造業(yè)自動化發(fā)展方面，發(fā)達國家機械制造技術(shù)已經(jīng)達到相當(dāng)水平，實現(xiàn)了機械制造系統(tǒng)自動化。產(chǎn)品設(shè)計普遍采用計算機輔助設(shè)計(CAD) 、計算機輔助產(chǎn)品工程(CAE) 和計算機仿真等手段，企業(yè)管理采用了科學(xué)的規(guī)范化的管理方法和手段，在加工技術(shù)方面也已實現(xiàn)了底層的自動化，包括廣泛地采用加工中心(或數(shù)控技術(shù)) 、自動引導(dǎo)小車(AGV) 等。我國機械制造技術(shù)水平與發(fā)達國家相比還非常低，大約落后20 年。近十幾年來，我國大力推廣應(yīng)用CIMS 技術(shù)，20 世紀90 年代初期已建成研究環(huán)境，包括有CIMS 實驗工程中心和7 個開放實驗室。在全國范圍內(nèi)，部署了CIMS 的若干研究項目，諸如CIMS 軟件工程與標準化、開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與發(fā)展戰(zhàn)略，CIMS 總體與集成技術(shù)、產(chǎn)品設(shè)計自動化、工藝設(shè)計自動化、柔性制造技術(shù)、管理與決策信息系統(tǒng)、質(zhì)量保證技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及系統(tǒng)理論和方法等專題。各項研究均取得了豐碩成果[7]。 現(xiàn)代機械制造業(yè)已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的機械制造業(yè)，即所謂的機械加工。它是集機械、電子、光學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)、生物科學(xué)、激光學(xué)、管理學(xué)等最新成就為一體新技術(shù)與新興工業(yè)的綜合體。 現(xiàn)代機械制造技術(shù)不僅在他的信息處理與控制等方面運用了微電子、計算機技術(shù)、激光加工技術(shù)；而且在加工機理、切削過程乃至所用的刀具也無不滲透著當(dāng)代的高新技術(shù)。例如激光加工通過控制激光束與工件的相對運動，可以在一臺機床上加工孔、槽、二、三維曲面等各種形狀，完成鉆、鏜、銑等動作。它可能引起21世紀初機械加工的一場新的革命——激光切削、焊接、剪裁、成形加工等。例如，在激光束作用下使板料彎曲、激光快速找正、激光測量等技術(shù)有許多已在美國、日本、西德等汽車工業(yè)、計算機工業(yè)、家用電器工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，并獲得巨大的經(jīng)濟效益。 隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。為了提高機床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計的系列化、標準化夾具元件快速組裝成各種夾具已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點。省工、省時、節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。專家建議組合夾具行業(yè)加強產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，與時俱進地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)[3]。 21世紀實機械制造業(yè)的發(fā)展總趨勢為"四化"：柔性化--使工藝裝備與工藝路線能適用于生產(chǎn)各種產(chǎn)品的需要，能適用于迅速更換工藝、更換產(chǎn)品的需要。靈捷化--使生產(chǎn)推向市場準備時間縮為最短，使機械制造廠機制能靈活轉(zhuǎn)向。智能化--柔性自動化的重要組成部分，它是柔性自動化的新發(fā)展和延伸。人類不僅要擺脫繁重的體力勞動，而且要從繁鎖的計算、分析等腦力勞動中解放出來，以便有更多的精力從事高層次的創(chuàng)造性勞動，智能化促進柔性化，它使生產(chǎn)系統(tǒng)具有更完善的判斷與適應(yīng)能力。信息化--機械制造業(yè)將不再是由物質(zhì)和能量借助于信息的力量生產(chǎn)出價值，而是由信息借助于物質(zhì)和能量的力量生產(chǎn)出價值。因此，信息產(chǎn)業(yè)和智力產(chǎn)業(yè)將為社會的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。機械制造也將是由信息主導(dǎo)的，并采用先進生產(chǎn)模式、先進制造系統(tǒng)、先進制造技術(shù)和先進組織管理方式的全新的機械制造業(yè)。21世紀初機械制造業(yè)的重要特征表現(xiàn)在它的全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調(diào)的綠色制造等。 制造技術(shù)不僅是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要標志,也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵時期,制造技術(shù)是我們的薄弱環(huán)節(jié)。只有跟上發(fā)展先進制造技術(shù)的世界潮流,將其放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位,并以足夠的力度予以實施,才能盡快縮小與發(fā)達國家的差距,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地?？傊?在我國研究和發(fā)展先進制造技術(shù)勢在必行。 三、研究內(nèi)容及實驗方案： 1 畢業(yè)設(shè)計課題及其主要設(shè)計內(nèi)容： 本課題的任務(wù)是：香煙橫包機右支架的機械加工工藝與工裝設(shè)計。通過畢業(yè)設(shè)計，全面復(fù)習(xí)、鞏固機械制造工藝學(xué)、機械制造裝備設(shè)計以及相關(guān)課程的基本知識，并運用所學(xué)知識解決機械加工中的工藝、工藝裝備等實際設(shè)計問題，提高分析問題、解決問題的能力。主要內(nèi)容包括：機械制造工藝規(guī)程的設(shè)計方法，切削用量的確定、刀具與機床的選用、熱處理方法的確定；夾具設(shè)計的基本原理和方法；用CAD軟件進行模具設(shè)計；鏜模夾具裝配圖與零件圖設(shè)計等等。 2 畢業(yè)設(shè)計的總體思路 （1）零件的工藝分析 ①毛坯的選擇 ②主要表面和定位基準的選擇 ③主要表面的加工 ④次要表面的加工 （2）確定零件的工藝規(guī)程 （3）鏜模的設(shè)計 （4）夾具裝配圖與零件圖的設(shè)計 （5）撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書 （6）答辯 3 初步擬定的設(shè)計方案 （1) 機械加工工藝設(shè)計的初步方案 根據(jù)先選擇的毛坯擬定加工路線，選擇各工序所用設(shè)備，選擇各工序所用刀刃量具及工夾具，確定各工序的加工余量、加工要求和繪制工序簡圖，確定重要工序的切削用量和工時定額，最后填寫工藝文件。初步擬定的工藝方案為：毛坯→粗加工→時效→精加工；Φ52H7， Φ23H7 ，Φ22H7平行孔系工藝方案為：粗鏜→時效→精鏜； （2）鏜模設(shè)計的初步方案 ①工件的定位方法：工件以底面和孔Φ52H7為定位基準，安裝在鏜模上定位 ②夾緊方式及夾緊機構(gòu)：用壓板、墊圈和螺母將工件夾緊，即用螺旋式夾緊機構(gòu) ③刀具的導(dǎo)向方式：用鏜套及鏜模支架等 四、目標、主要特色及工作進度 基本使工藝路線達到最優(yōu)化的程度，設(shè)計的夾具有比較多的創(chuàng)新并滿足裝夾要求。 1． 繪制零件圖，收集、查閱有關(guān)資料，外文翻譯(6000實詞以上)，撰寫開題報告 3.1 －3.26 4周 2．對零件進行機械加工工藝分析，確定工藝方案論證； 3.29 －4.9 2周 3．工藝參數(shù)計算，完成零件的機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 4.12－4.30 3周 4．設(shè)計夾具裝配圖，拆繪主要零件圖； 5.3 －6.4 5周 5．撰寫畢業(yè)論文、畢業(yè)論文審查、畢業(yè)答辯。 6.7 －7.2 4周 五、參考文獻 [1]．趙志修 . 機械制造工藝學(xué)[M] . 機械工業(yè)出版社，1988 [2]．李洪 . 機械加工工藝手冊[M] . 北京出版社，1994 [3]．東北重型機械學(xué)院等 . 機床夾具設(shè)計手冊，第二版[M] . 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998 [4]．艾新，肖詩綱 . 切削用量手冊[M] . 機械工業(yè)出版社，1985. [5]．Wang Xiankui, Liu Chengying, Li Zhizhong,ect. THCAPP: Computer Aided Process Planning System in an Integrated Environment. Tsinghua Science and Technology, 1996.1(2): 119-123.