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中國.北京.2006.10.9-15 2006年電氣和電子工程師協(xié)會/型鋼的會議錄 討論智能機器人和操作系統(tǒng)的國際會議 新穎的夾具設(shè)計和基于虛擬現(xiàn)實的裝配系統(tǒng) 彭高亮 劉文建 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機械電子工程學(xué)院 中國.哈爾濱150001.pg17782@hit.edu.cn 摘要—模塊化的裝配是工業(yè)制造中很重要的一個方面，這篇論文討論的是桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)對模塊化裝配設(shè)計的作用。對于虛擬環(huán)境設(shè)計，論文提出了設(shè)計方法，這種方法可以幫助設(shè)計師，使他們的設(shè)計可行有效。論文在層次數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，提出了組合夾具裝配的方法。在這些結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在虛擬環(huán)境中，用戶可以在設(shè)計和裝配過程中操縱虛擬模型。此外，人們正在討論如何實施在加工仿真生產(chǎn)經(jīng)行檢測，最后，案例研究證明了該系統(tǒng)的功能。與虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)相比，論文中還為模塊化裝配提出了一個合理的便攜式解決方案設(shè)計。 指數(shù)計算—組合夾具，桌面虛擬現(xiàn)實，裝配設(shè)計，加工模擬結(jié)果一覽表 Ⅰ.介 紹 模塊化裝配是工業(yè)制造的一個重要方面，準確的設(shè)計夾具對確保產(chǎn)品質(zhì)量，精度，準確性，以及完成部分加工是非常重要的。組合夾具是在安全，準確位置，為交匯處和高標準組件提供支持的一種系統(tǒng)，并支持整個加工過程中的工件【1】。一般來講，夾具設(shè)計者通過經(jīng)驗或反復(fù)試驗的方法就能確定夾具計劃是不是合適。隨著計算機技術(shù)，計算機輔助設(shè)計的出現(xiàn)，計算機已在組合夾具設(shè)計領(lǐng)域普遍應(yīng)用。 一般情況下，與夾具設(shè)計相關(guān)的活動，即裝配刨，夾具元件設(shè)計，夾具布局設(shè)計，是在機床發(fā)展的下游才會去考慮。這些古老的做法對銜接設(shè)計和制造都是很不利的。例如，很少有系統(tǒng)能合并機械檢測的一系列功能。這就導(dǎo)致了在夾具設(shè)計和制造之間產(chǎn)生了一個缺口，這個缺口使得人們不能在設(shè)計階段【2】考慮刀具路徑。因此，在制造設(shè)計中，人們重新設(shè)計也無法避免刀具被夾具元件妨礙的問題。所以，為了把機系列夾具領(lǐng)入柔性制造的舞臺，更系統(tǒng)，更自然的設(shè)計環(huán)境是人們必須去研究的。 一個綜合的，立體的，互動的環(huán)境通常由計算機來實現(xiàn)。在數(shù)十年之內(nèi)【4】，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)都是能起到很大作用的人機接口。在制造業(yè)中，虛擬現(xiàn)實也有很大的應(yīng)用潛力，它可以在實際生產(chǎn)之前解決很多問題，從而避免出現(xiàn)一些代價高昂的錯誤。在過去的十年，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的進步，為虛擬現(xiàn)實技術(shù)在不同的工程中的應(yīng)用提供了推動作用，例如產(chǎn)品設(shè)計【5】，裝配【6】，加工仿真【7】，培訓(xùn)【8】。本文的目的要闡述如何建立一個基于虛擬現(xiàn)實的模塊化夾具設(shè)計系統(tǒng)（VMJFDS）。第一步就是為模塊化設(shè)計裝置制定一個綜合的，擬真的環(huán)境。這種應(yīng)用程序在運用了自然和啟發(fā)性的方式，這種方式在設(shè)計夾具方面是有優(yōu)勢的，它可以在使用條件，縮短交貨時間，提高夾具生產(chǎn)力和經(jīng)濟性等諸多方面形成良好的匹配。 Ⅱ.擬議系統(tǒng)的概敘 擬議的桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系是基于系統(tǒng)功能要求的模塊，由圖1所示。在系統(tǒng)水平上，有3個擬議模塊的設(shè)計，即圖形界面（GUI），虛擬環(huán)境（VE）和文獻數(shù)據(jù)庫模塊。對于任何一個模塊，某種功能要求由一組對象來實現(xiàn)。在這篇論文中，詳細的對象設(shè)計和實施都省略了。相反，這三個模塊的概簡要說明如下： 1） 圖形界面（GUI）：大體上說圖形用戶界面是一個友好界面，它用于整合虛擬環(huán)境，組合夾具設(shè)計。 2） 虛擬環(huán)境（VE）：虛擬環(huán)境用三維模型把組合夾具系統(tǒng)、虛擬環(huán)境及其組成部分的導(dǎo)航和操作步驟顯示給用戶，如圖所示1，虛擬環(huán)境模塊包括兩部分，即裝配設(shè)計環(huán)境和加工仿真環(huán)境。用戶選擇適當?shù)脑?，把這些元件寫在裝配設(shè)計方面的辦公區(qū)域內(nèi)，然后，用執(zhí)導(dǎo)系統(tǒng)把最終的夾具系統(tǒng)建立起來，人們就能把選中的元件逐個的組合起來。 圖1，概述基于組合夾具設(shè)計系統(tǒng)的桌面虛擬現(xiàn)實 3） 數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫存放著所有模型的環(huán)境和夾具模塊元件以及該領(lǐng)域的知識和一些典型的例子。如圖1所示，顯示了5個數(shù)據(jù)庫，其中知識和規(guī)則單元是該系統(tǒng)最重要的地方，它管轄著所有夾具設(shè)計的原則。 Ⅲ. 程序化組合夾具設(shè)計 在本節(jié)中，作者提出了在虛擬環(huán)境中有啟發(fā)性的組合夾具設(shè)計程序。除了三維技術(shù)的深入，用戶擁有和真實世界一樣的操作感覺，這個過程還有情報功能。在設(shè)計過程中，采用智能推理的方法把一些典型的案件和建議提供給用戶作參考，如實例推理（CBR）和常規(guī)推理（RBR）。此外，相關(guān)知識和規(guī)則作為幫助頁面展現(xiàn)給用戶，用戶就可以在設(shè)計過程中輕松瀏覽了。 概述組合夾具設(shè)計過程總結(jié)，如圖2。虛擬環(huán)境之后就是草簽和工件加載，第一步是夾具規(guī)劃。在這個步驟中，首先用戶決定了夾具計劃，即指定交互夾具要面臨的工件。 為了幫助用戶成功決策，一些有用的個案，以及他們的夾具計劃將通過自動推理檢索方法提供給用戶。一旦選定了要使用的夾具，用戶到就能指定的夾具點。在這這項任務(wù)中，計算機還給出了一些建議和規(guī)則。 夾具規(guī)劃后，下一步就是夾具元件選擇、設(shè)計階段。在這個階段，用戶可以選擇合適的夾具元件和組裝成夾具需要的特殊部分。根據(jù)該夾具點的空間信息與基本夾具和工件的關(guān)系，一些典型的夾具元件的選擇和建議可以自動提交給用戶，這些都將有助于為用戶服務(wù)。經(jīng)過規(guī)劃和夾具元件選擇這個設(shè)計階段后，下一階段就是把選擇的夾具元件連接到基板上經(jīng)行交互裝配設(shè)計。 當外形裝配完成，在加工范圍內(nèi)對結(jié)果進行檢查和評估。在這種環(huán)境中執(zhí)行的任務(wù)包括裝配規(guī)劃，加工仿真和夾具評價。裝配規(guī)劃是用于獲得最佳的裝配順序和得到裝配各組件準確的路徑。加工仿真負責(zé)制造時的交互檢測。夾具評價是將檢查和評估設(shè)計的結(jié)果。最后，整個設(shè)計過程是在很自然的方式下進行，這都得益于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。此外，展示的內(nèi)容和知識可以告訴用戶怎樣才能選擇最好的設(shè)計決策。 Ⅳ. 組合夾具建模 a. 組合夾具結(jié)構(gòu)分析 夾具元件組合起來的一個功能是為了在基板和工件【11】之間創(chuàng)造連接點。一般來說，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的基本特征，組合夾具結(jié)構(gòu)可分為3個功能單元，即定位裝置，夾緊裝置，和支持單位。許多夾具元件可能由一個或多個元件組成，其中只有一個元件作為一個定位器，支持器或夾鉗。組合夾具裝配的主要任務(wù)是選擇的支持，定位，夾緊及附件生成夾具，使他們能夠?qū)⒐ぜB接到基板。 通過分析模塊化裝置的實際應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)，模塊化裝置通過選擇合適的夾具元件構(gòu)造成夾具，然后把這些夾具安裝到基板上。因此，這些夾具可視為組合夾具系統(tǒng)的部件。此外，組合夾具系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)圖3中表現(xiàn)出來。 圖 2，擬議組合夾具系統(tǒng)程序設(shè)計 b.在虛擬現(xiàn)實中，用分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型代表組合夾具 相應(yīng)的虛擬環(huán)境可能含有數(shù)以百萬計的幾何多邊形圖元，這是很正常的。在過去的幾年中，若干個模型計劃，例如作為BSP樹[10]和八叉樹，已提議組成多邊形模型。然而，模塊化設(shè)計的應(yīng)用，相互作用的影響,現(xiàn)場也是動態(tài)變化。例如，在設(shè)計過程中，部分模塊可能改變其空間位置，方向和裝配關(guān)系。 圖3.模塊化夾具系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu) 這表明一個靜態(tài)的畫面，如BSP樹，是不夠的。此外，上述模型只能在系統(tǒng)組件的水平上表現(xiàn)夾具布局結(jié)構(gòu)。然而，關(guān)于夾具元件之間的裝配關(guān)系，是指裝配特征之間的嚙合關(guān)系，這些都不會去關(guān)注。在本節(jié)中，為了描繪組合夾具系統(tǒng)，我們提出一個層次化結(jié)構(gòu)和基于約束的數(shù)據(jù)模型，實時可視化和精確的3D操縱的虛擬環(huán)境。 圖4所示，在高級別的元件模型用于涉及交互式裝配的拆散操作。它證明了拓撲結(jié)構(gòu)和鏈接組件之間的關(guān)系。以高級別模型為代表的信息可分為兩種類型，即組件對象和裝配關(guān)系。組件對象可以是一個組件或一個部分。一個組件包括各個部分之間的零件和他們的組裝的關(guān)系。 圖. 4層次結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型的虛擬環(huán)境 中層基礎(chǔ)模型特征的是建立功能和限制功能。在一般的情況下，在裝配中，裝配關(guān)系往往被視為交配關(guān)系。因此，基礎(chǔ)特征模型用來描述裝配關(guān)系，在裝配操作中，為精確的空間關(guān)系提供必要的信息。在這個模型中，只考慮兩個不同元件之間的特征關(guān)系。下面專題討論，在夾具元件模塊化建模在一個元素之間的功能關(guān)系。 低級別的多邊形基礎(chǔ)模型對應(yīng)以上兩個級別的模型：實時可視化和層次模型。它描述了以一個相互聯(lián)系的三角曲面網(wǎng)格作為整個表面，更多關(guān)于如何將一個元素組織成多邊形，將在下一節(jié)討論，。 C.夾具元件模塊化建模 眾所周知，在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，夾具元件模塊化建模只是表示為多邊形的數(shù)目。將CAD系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換到VR系統(tǒng)中，拓撲關(guān)系和參數(shù)信息中的結(jié)果將會丟失。為了避免這些問題出現(xiàn)，本節(jié)我們將討論夾具元件建模的計劃。 夾具元件模塊化是以標準尺寸為依據(jù)預(yù)先制造的部件。計劃夾具設(shè)計完之后，接下來的任務(wù)是選擇合適標準的元件，裝配這些元件以形成一個可行的夾具系統(tǒng)。因此，在建議的制度下，需要考慮夾具元件裝配功能。 在這篇論文中，裝配特征是作為一個夾具的屬性，這個屬性提供相關(guān)的確切信息來保證夾具的模塊化設(shè)計和組裝/拆卸。以下八個功能被定義為組合夾具元件的裝配特征：支持面，被支持面，定位孔，擴孔孔，螺紋孔，固定槽，和螺栓。除了類型和尺寸等特征信息外，其他參數(shù)，如相對位置，元素在局部坐標系統(tǒng)中的定位特征等，在夾具元件的數(shù)據(jù)庫中都用幾何模型記錄下來。當一個元件和另一個元件組裝起來時候的，檢索出來的交配功能信息可以決定兩個元件的空間關(guān)系。更多關(guān)于裝配特征及其交配關(guān)系的資料進行了討論參考詳情[11]。 D.在虛擬環(huán)境中以約束為基礎(chǔ)的夾具裝配 1）夾具元件之間的裝配關(guān)系 交配關(guān)系是在裝配現(xiàn)場組裝是被定義的。根據(jù)上一節(jié)總結(jié)的裝配特征，交配夾具元件有五種關(guān)系類型。即依賴關(guān)系，擬合關(guān)系，螺紋嚙合，交叉關(guān)系，和 T型槽配合關(guān)系，如圖 5所示?；谶@些交配關(guān)系，我們可以推斷，任何兩個元件夾具可能的裝配關(guān)系。 2）裝配關(guān)系的推理 一般來說，兩個組裝零件的裝配關(guān)系是代表著它們的組裝交配功能。上面的部分，我們定義了夾具元件之間五個基本交配關(guān)系。因此，通過可能出現(xiàn)的裝配關(guān)系決定啟用那種可能的交配特征。為了在下一階段的裝配，把這些可能的夾具裝配關(guān)系存放在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中（ARDB）。 然而，當夾具復(fù)雜，復(fù)合夾具元件的數(shù)量多時，要花費很多時間來推斷和處理這些可能的裝配關(guān)系。為了避免這種情況，首先我們要確定可能的組裝元件對。但是為了避免推理夾具和底板的之間的裝配關(guān)系，我們絕對不能將他們組裝在一起。在這個階段，人們利用一些規(guī)則來尋找可能的元件組裝對。組裝的推理算法類似于在文獻[12]中討論的。因此，詳細的算法描述在這篇論文中被忽略了。 3）基于約束的夾具裝配 進行裝配關(guān)系推理的之后，所有被選擇的可能的裝配關(guān)系都建立在ARDB中，并被保存起來。在這些關(guān)系的基礎(chǔ)上，人們可以把單個零件組裝成夾具系統(tǒng)。這部分是討論關(guān)于在虛擬環(huán)境中互動裝配的操作。單一的裝配過程如圖5所示，并介紹了兩個簡單的部件裝配如圖6所示。 一般來說，裝配操作過程分為三個步驟，即裝配關(guān)系的認識， 約束的分析和應(yīng)用，基于約束的議案。 首先，技師選擇一個元件，將它移動給組裝組件。在移動過程中，一旦推理組裝和組裝組件的被檢測到，推斷特征就能選中了。如果這兩個特征是在ARDB數(shù)據(jù)庫中的儲存的裝配關(guān)系之一，他們將突出顯示，并等待用戶確認。一旦被用戶確認，這種被確認的裝配關(guān)系將運用約束理論來分析和解決問題，這是為了平移調(diào)整組裝元件的方向，以滿足這兩個組件的位置關(guān)系，以及應(yīng)用新的約束來組裝元件。當應(yīng)用了新的約束，對裝配元件的運動將被映射到一個約束空間。這樣做的目的，可以通過3D移動數(shù)據(jù)，把物體的輸入裝置轉(zhuǎn)換成允許的移動?；诩s束的運動不但保證了組件的可獲得確切位置，而且還保證了在將來的運動中，現(xiàn)有的約束不會受到侵犯。繼續(xù)運用確認和約束的裝配關(guān)系，這種裝配元件將能到達最終的位置。 Ⅴ.加工仿真 a. 制造的相互影響 在加工過程中，與夾具有關(guān)的有多種類型的制造交互作用都有可能發(fā)生。這些相互作用可以分為兩大類別如下圖所示，即靜態(tài)的相互作用和動態(tài)的相互作用。 1）靜態(tài)的相互作用是指夾具部件之間的干擾、夾具組件和機器工具之間的干涉、在工件安裝中夾具元件和機械加工工件之間的干擾. 2）動態(tài)交互是指參考夾具的相互作用，它發(fā)生在一個單一的工具和操作時的夾具用在切割過程中操作可能會發(fā)生碰撞。 一般來說，加工過程和刀具路徑等方面是沒有考慮在夾具設(shè)計階段的。因此，這些相互作用可能常常發(fā)生在實際制造過程中。所以，機械師們必須花很多時間去查明和解決這些相互作用, 它往往導(dǎo)致夾具系統(tǒng)修改或重新設(shè)計，這是繁瑣和昂貴工程。 b. 干擾檢測 但是目前的商業(yè)軟件，如VERICUT軟件，在實際加工 工件之前，這些軟件可以模擬數(shù)控加工來檢測刀具路徑錯誤和低效率的運動。在部分編程階段，它可用于避免一些錯誤，如損壞燈具，打斷刀具，或撞毀機器等. 然而，這些軟件價格昂貴，而且面向數(shù)控編程，不適合的夾具設(shè)計。在夾具的設(shè)計階段，應(yīng)確保避免相關(guān)的夾具之間的相互作用。在這個 系統(tǒng)中，當夾具配置齊全后，加工仿真模塊是提交給用戶 識別，讓用戶來解決他們之間的相互作用。在加工仿真環(huán)境中，提供了機床的三維數(shù)字模型。人們可在工作臺上組裝工件和安裝夾具組件，正如加工工程師做的實際的網(wǎng)站上一樣。在安裝過程，組件和夾具工件移動到它們的裝配位置。干擾檢查模塊被執(zhí)行。如果發(fā)生干擾，推斷的對象將被顯現(xiàn)。它 可以調(diào)整裝配順序或裝配路徑這樣可避免的干擾。但是，如果不能避免干擾，用戶就必須更改元件或夾具單元。 安裝后的工件，刀具的運動是在CAM系統(tǒng)中，根據(jù)模擬生成的刀具路徑。對于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，穩(wěn)固，動態(tài)，優(yōu)越的三維圖形允許刀具運動在屏幕上可視化的表現(xiàn)出來。因此，模擬刀具路徑允許用戶關(guān)閉檢查，如果發(fā)生的干擾，并提供干擾信息。 Ⅵ.建議制度的執(zhí)行情況與個案研究 A. 桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)接口 為了裝備最后的部分，夾具設(shè)計工程師用一個自然界面來實現(xiàn)更有效的設(shè)計。在圖形用戶界面參考了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)軟件，通過隱藏窗口的大多數(shù)內(nèi)容來實現(xiàn)設(shè)計的。在圖形用戶界面（圖7）包括虛擬現(xiàn)實顯示一個主窗口，一個右手組成工具欄和狀態(tài)欄底部的輸出按鈕。系統(tǒng)和用戶之間的交互鼠標和鍵盤輸入通過實現(xiàn)。該工具欄為開發(fā)的系統(tǒng)提供的所有的功能。 圖七.圖形用戶界面組合夾具設(shè)計系統(tǒng) B　研究案例 在模塊化夾具設(shè)計系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)出桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)用一個個例完美的闡述。工件加工過程如圖 6。面銑刀在頂面執(zhí)行，隨后就完成了來那個臺階孔。為了工件步驟和指導(dǎo)步驟，用戶設(shè)計了這是一個模塊化的夾具系統(tǒng)。該夾具規(guī)劃模塊已應(yīng)用于一個可行的設(shè)計方案。在這個模塊中，定位，夾緊和支持的面，以及定位，支持和夾緊點，則取決于相應(yīng)的的知識基礎(chǔ)和夾具啟發(fā)式規(guī)則。 在此之后，用戶在元素存放區(qū)探索并選擇適當?shù)膴A具元件完成夾具上各點的空間要求。當完成后，用戶移動到裝配設(shè)計區(qū)域，把選定的元素放在在書桌上，如圖所示 8（a）。下一個的任務(wù)是選定元件來完成夾具結(jié)構(gòu)分布。在虛擬環(huán)境中，用戶可以自然的方式裝配夾具元件。如圖所示圖。 8（b）項，例如模塊化的夾具系統(tǒng)的最后配置，工件的形成。 當夾具配置完成后，下一階段是加工推理的模擬檢測。如圖9（a）和圖9（b）項所示，夾具系統(tǒng)的構(gòu)建安裝在一臺數(shù)控機床并且模擬了刀具路徑執(zhí)行情況。 Ⅶ.結(jié)論 對于組合夾具的設(shè)計制造，我們已經(jīng)提出并制定了桌面虛擬現(xiàn)實的環(huán)境 。提供了該建議的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和虛擬現(xiàn)實環(huán)境，即裝配設(shè)計環(huán)境和加工仿真環(huán)境的設(shè)計。通過分析組合夾具結(jié)構(gòu)，層次結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模塊，以及XML提出了基礎(chǔ)夾具元件。從而準確在虛擬現(xiàn)實模型中操作，實現(xiàn)組合夾具設(shè)計和裝配。此外，還要總結(jié)夾具元件之間的裝配關(guān)系和描述在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的裝配操作過程的。加工制造業(yè)的模擬檢查中，使用該方法。最后一個案例研究的提出，用來說明我們的集成系統(tǒng)。 參考文獻 【1】 候江亮，特拉皮猶太委員會，“計算機輔助夾具設(shè)計系統(tǒng)”，詮釋。39（16），2001年，第3703 – 3725頁。 【2】 A.Senthi l庫馬爾，J.Y.H.Fuh，T.S.Kow，“一個自動化的設(shè)計和對無干擾的組合夾具設(shè)計”，計算機輔助設(shè)計32（2000）第583-596頁。 【3】 JRDai，AYCNee，JY H FUH 和A Senthil Kumar,“模塊化設(shè)計和組裝夾具的自動化方法”，代理機械工程師，1997年第211卷，第509 – 521頁。 【4】 Burdea GC，Coiffet 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Crawford，“幾何約束裝配建?！保嬎銠C輔助設(shè)計，28（9），1996，第707 - 722頁。 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 軸承座 零件名稱 軸承座 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 HT200 毛 坯 種 類 鑄件 毛坯外形尺寸 215x156 每毛坯可制件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 工 段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工 時 準終 單件 1 Φ125前端面 半精銑軸承座Φ125前端面，使前后端面距為85mm 立式銑床 高速鋼套式面銑刀、游標卡尺、專用夾具 2 Φ125后端面 半精銑軸承座Φ125后端面，使前后端面距為85mm 立式銑床 高速鋼套式面銑刀、游標卡尺、專用夾具 3 Φ62 .5內(nèi)端面 先鉆孔在擴孔至62.5mm 立式銑床 高速鋼套式面銑刀、游標卡尺、專用夾具 4 圓頂臺面 粗銑軸承座圓頂臺面至2.5mm 立式銑床 高速鋼套式面銑刀、游標卡尺、專用夾具 5 底座底面 半精銑軸承座底面，使其與定圓臺面距146mm 立式銑床 高速鋼套式面銑刀、游標卡尺、專用夾具 6 Φ12孔 鉆、鉸孔至12mm Z525型立式鉆床 高速鋼鉆刀鉸刀塞規(guī).卡尺 8.4 7 Φ16孔 锪孔至16mm Z525型立式鉆床 高速鋼鉆刀锪刀、塞規(guī).卡尺 8 去毛刺 鉗工臺 平銼 9 中檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 10 時效處理 11 清洗 清洗機 12 終檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 設(shè) 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 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 軸承座 共 1 頁 第 1 頁 6 鉆鉸Φ12孔 HT200 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 215x156 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 看立式鉆床 Z525 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 8.4s 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 鉆孔至φ11mm 高速鋼鉆刀、游標卡尺 960 20 0.1 11mm 1 4.5s 2s 2 鉸孔至Φ11.95mm 鉸刀、塞規(guī).、卡尺 97 2 1 0.95mm 1 3.96s 36.8s 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械加工工序卡 產(chǎn)品型號 零件圖號 01 共 頁 產(chǎn)品名稱 軸承座 零件名稱 軸承座 第1 頁 材料牌號 HT200 毛坯種類 鑄鐵 毛坯外形尺寸 215x150x89 每毛坯件數(shù) 1 每臺 件數(shù) 備注 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 10 粗銑底面 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) HT200 215x150x89 1 設(shè)備名稱 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X6132 夾具編號 夾具名稱 切削液 工序工時 準終 單件 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn)速/r·min 切削速度/m·min 進給量/r·mm 切削深度/mm 進給次數(shù) 工時定額 機動 輔助 1 粗銑底面,保證尺寸30和8 150 56.52 1.8 1 繪制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處記 更改 簽字 日期 標記 處記 更改 簽字 日期 附表20 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械加工工序卡 產(chǎn)品型號 零件圖號 02 共 頁 產(chǎn)品名稱 軸承座 零件名稱 軸承座 第2 頁 材料牌號 HT200 毛坯種類 鑄鐵 毛坯外形尺寸 215x150x89 每毛坯件數(shù) 1 每臺 件數(shù) 備注 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 20 精銑底面 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄鐵 215x150x89 1 設(shè)備名稱 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X6132 夾具編號 夾具名稱 切削液 工序工時 準終 單件 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn)速/r·min 切削速度/m·min 進給量/r·mm 切削深度/mm 進給次數(shù) 工時定額 機動 輔助 1 精銑底面, 保證精度 300 113 0.2 1 繪制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處記 更改 簽字 日期 標記 處記 更改 簽字 日期 附表30 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械加工工序卡 產(chǎn)品型號 零件圖號 03 共 頁 產(chǎn)品名稱 軸承座 零件名稱 軸承座 第 3 頁 材料牌號 HT200 毛坯種類 鑄鐵 毛坯外形尺寸 215x150x89 每毛坯件數(shù) 1 每臺 件數(shù) 備注 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 30 銑端面 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄鐵 215x150x89 1 設(shè)備名稱 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X6132 夾具編號 夾具名稱 切削液 工序工時 準終 單件 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn)速/r·min 切削速度/m·min 進給量/r·mm 切削深度/mm 進給次數(shù) 工時定額 機動 輔助 1 銑Ф62.5孔的兩端面,保證85 600 117.75 2 2 1 繪制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處記 更改 簽字 日期 標記 處記 更改 簽字 日期 附表40 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械加工工序卡 產(chǎn)品型號 零件圖號 04 共 頁 產(chǎn)品名稱 軸承座 零件名稱 軸承座 第4 頁 材料牌號 HT200 毛坯種類 鑄鐵 毛坯外形尺寸 215x150x89 每毛坯件數(shù) 1 每臺 件數(shù) 備注 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 40 銑頂面 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄鐵 215x150x89 1 設(shè)備名稱 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X6132 夾具編號 夾具名稱 切削液 工序工時 準終 單件 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn)速/r·min 切削速度/m·min 進給量/r·mm 切削深度/mm 進給次數(shù) 工時定額 機動 輔助 1 銑Ф12圓柱頂面,保證粗糙度12.5 600 22.608 1.5 3 繪制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處記 更改 簽字 日期 標記 處記 更改 簽字 日期 附表50 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械加工工序卡 產(chǎn)品型號 零件圖號 05 共 頁 產(chǎn)品名稱 軸承座 零件名稱 軸承座 第5 頁 材料牌號 HT200 毛坯種類 鑄鐵 毛坯外形尺寸 215x150x89 每毛坯件數(shù) 1 每臺 件數(shù) 備注 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 50 鏜內(nèi)孔 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄鐵 215x150x89 1 設(shè)備名稱 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 鏜床 TP619 夾具編號 夾具名稱 切削液 工序工時 準終 單件 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn)速/r·min 切削速度/m·min 進給量/r·mm 切削深度/mm 進給次數(shù) 工時定額 機動 輔助 1 鏜Ф62.5的內(nèi)孔,并保證Ф62.5 61.15 196.25 0.08 2 1 繪制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處記 更改 簽字 日期 標記 處記 更改 簽字 日期 附表60 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械加工工序卡 產(chǎn)品型號 零件圖號 06 共 頁 產(chǎn)品名稱 軸承座 零件名稱 軸承座 第6 頁 材料牌號 HT200 毛坯種類 鑄 鐵 毛坯外形尺寸 215x150x89 每毛坯件數(shù) 1 每臺 件數(shù) 備注 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 60 鉆Ф12孔 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄鐵 215x150x89 1 設(shè)備名稱 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 鉆床 Z3040 夾具編號 夾具名稱 切削液 工序工時 準終 單件 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn)速/r·min 切削速度/m·min 進給量/r·mm 切削深度/mm 進給次數(shù) 工時定額 機動 輔助 1 鉆出4個Ф12的孔,并保證兩孔的中心距40和Ф12 576.54 21.85 0.2 5.8 1 繪制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處記 更改 簽字 日期 標記 處記 更改 簽字 日期 附表70 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械加工工序卡 產(chǎn)品型號 零件圖號 07 共 頁 產(chǎn)品名稱 軸承座 零件名稱 軸承座 第7 頁 材料牌號 HT200 毛坯種類 鑄鐵 毛坯外形尺寸 215x150x89 每毛坯件數(shù) 1 每臺 件數(shù) 備注 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 70 鉆Ф16孔 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄鐵 215x150x89 1 設(shè)備名稱 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 鉆床 Z3040 夾具編號 夾具名稱 切削液 工序工時 準終 單件 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn)速/r·min 切削速度/m·min 進給量/r·mm 切削深度/mm 進給次數(shù) 工時定額 機動 輔助 1 在鉆床上鉆出Ф16的孔,保證中心證距40和深度5 431.4 23.36 0.25 7.75 2 繪制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處記 更改 簽字 日期 標記 處記 更改 簽字 日期 附表80 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械加工工序卡 產(chǎn)品型號 零件圖號 08 共 頁 產(chǎn)品名稱 軸承座 零件名稱 軸承座 第 8 頁 材料牌號 HT200 毛坯種類 鑄鐵 毛坯外形尺寸 215x150x89 每毛坯件數(shù) 1 每臺 件數(shù) 備注 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 80 去毛刺 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄鐵 215x150x89 1 設(shè)備名稱 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 鉗 夾具編號 夾具名稱 切削液 工序工時 準終 單件 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn)速/r·min 切削速度/m·min 進給量/r·mm 切削深度/mm 進給次數(shù) 工時定額 機動 輔助 1 去毛刺 手用鉸刀 繪制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處記 更改 簽字 日期 標記 處記 更改 簽字 日期 附表90 課 程 設(shè) 計 題 目：軸承零件的機械加工工藝規(guī)程及4xΦ12孔工藝裝備設(shè)計  課程設(shè)計任務(wù)書 一、設(shè)計題目 設(shè)計軸承零件的機械加工工藝規(guī)程及4xΦ12孔工藝裝備設(shè)計 二、原始資料 (1) 被加工零件的零件草圖 1張 (2) 生產(chǎn)類型: 50000件/年 三、上交材料 (1) 被加工工件的零件圖 1張 (2) 工件的毛坯圖 1張 (3) 機械加工工藝過程卡片　　　　　 1張 (4) 與所設(shè)計夾具對應(yīng)那道工序的工序卡片 1張 (5) 夾具裝配圖 1張 (7) 課程設(shè)計說明書(7000-8000字) 1份 說明書主要包括以下內(nèi)容（章節(jié)） ①目錄 ②摘要（中外文對照的，各占一頁） ③零件工藝性分析 ④機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 ⑤指定工序的專用機床夾具設(shè)計 ⑥方案綜合評價與結(jié)論 ⑦體會與展望 ⑧參考文獻 列出參考文獻(包括書、期刊、報告等，10條以上) 課程設(shè)計說明書一律用A4紙、縱向打印. 四、進度安排(參考) (1) 熟悉零件,畫零件圖 2天 (2) 選擇工藝方案,確定工藝路線,填寫工藝過程綜合卡片 5天 (3) 工藝裝備設(shè)計(畫夾具裝配圖及夾具體圖) 9天 (4) 編寫說明書 3天 (5) 準備及答辯 2天 五、指導(dǎo)教師評語 成 績： 指導(dǎo)教師　　　　　　　 日　　期　　　　　　　 成績評定 采用五級分制，即優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格。 優(yōu)秀：設(shè)計方案合理并新穎，設(shè)計說明書及設(shè)計圖紙規(guī)范、內(nèi)容豐富。在設(shè)計過程中勤奮好學(xué)、有創(chuàng)新思想； 良好：設(shè)計方案合理，設(shè)計說明書及設(shè)計圖紙比較規(guī)范、內(nèi)容比較豐富。在設(shè)計過程中勤奮好學(xué)、有創(chuàng)新思想； 中等：設(shè)計方案一般，設(shè)計說明書及設(shè)計圖紙欠規(guī)范、內(nèi)容一般。在設(shè)計過程中比較勤奮、創(chuàng)新思想不明顯； 及格：設(shè)計方案不完善，存在一些小錯誤，說明書及設(shè)計圖紙欠規(guī)范、內(nèi)容一般。在設(shè)計過程中勤奮精神不夠： 不及格：設(shè)計方案有嚴重錯誤，設(shè)計說明書及設(shè)計圖紙不規(guī)范、內(nèi)容淺薄。在設(shè)計過程中勤奮好學(xué)精神不夠。 摘　要 軸承零件制造的工藝文件摘要：產(chǎn)品制造工藝過程各項內(nèi)容要求一定程序進行編制，文件標準形式固定下來形成工藝文件。工藝文件分為綜合工藝文件，即將一個產(chǎn)品要求統(tǒng)一編制，一個文件簡單明了。查詢適用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單生產(chǎn)，批量場合類型工藝文件產(chǎn)品制造技術(shù)專業(yè)特點分類 2002:機床,入世是挑戰(zhàn)更是機遇，專家指出要加大我國數(shù)控機床研發(fā)力度，加快普及型數(shù)控機床的發(fā)展。漫話中國機床制造業(yè)的服務(wù)競爭中國銑床和加工中心市場的現(xiàn)狀和展望國內(nèi)外車床的技術(shù)水平和發(fā)展方向，世界加工中心的生產(chǎn)、需求和發(fā)展動向國內(nèi)外機床發(fā)展趨勢世界數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢，切削加工技術(shù)和數(shù)控機床的發(fā)展。 將產(chǎn)品制造工藝過程的各項內(nèi)容和要求按照一定的程序進行編制，以文件和標準的形式固定下來，就形成了工藝文件。工藝文件可以分為兩種：一是綜合型工藝文件，即將一個產(chǎn)品的所有要求統(tǒng)一編制在一個文件中，簡單明了，便于查詢，適用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)批量小的場合。二是分類型工藝文件，即根據(jù)產(chǎn)品制造技術(shù)的專業(yè)特點分類編制，突出專業(yè)特點，適用于各類產(chǎn)品。 軸承作為一種標準化機械零件部件，除了個別品種外，大多數(shù)品種的生產(chǎn)流程基本相似。因此，軸承零件的制造工藝文件的編制便于實現(xiàn)規(guī)范化、系列化。 Abstract Rolling parts manufacturing process document Abstract: manufacturing process requires the elements of procedure documentation standards down in the form of a document of paper documents into integrated technology products to be a requirement to prepare a document clear and simple query to the product mix Simple production quantities occasion type of paper products manufacturing technology professional characteristics of Category 2002: Machine, the WTO is a challenge more opportunities experts pointed out that China's CNC machine tools to increase research and development efforts to speed up the popularization of CNC machine tools Talking about the development of China's machine tool manufacturing services competition Milling and processing centres in China market status and prospects at home and abroad lathe technology and development of the processing center of world production, demand and the development trends of world development trend of domestic and foreign machine tool CNC machining technology development trends and the development of CNC machine tools Product manufacturing process of the content and requirements in accordance with certain procedures for the preparation, documentation and standards in the form of fixed, the formation of a document. Technology files can be divided into two types: First General of documents, to be a product of all the requirements of unity in the preparation of a document, clear and simple, readily accessible and applicable to the product structure is simple, the production of small quantities of occasions. Second, the type of classified documents, namely, manufacturing technology products in accordance with the classification of professional characteristics, prominent professional characteristics, applicable to all types of products. Rolling as a standardized machine parts components, in addition to individual species, most species of similar production processes. Therefore, bearing parts of the manufacturing process for the preparation of documents to achieve standardized, and serialization. 目錄 1.零件的工藝分析 1 2.機械加工工藝設(shè)計 2 2.1 毛坯的制造形式 2 2.2 基面 2 3.制訂機械加工工藝路線 3 3.1表面加工方法的確定 3 3.2工序順序的安排 4 3.3確定工藝路線 5 4.機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 6 4.1確定切削用量及時間定額： 6 5.夾具設(shè)計 8 5.1夾具選擇 8 心得體會 ................................................12 參考文獻 13 1.零件的工藝分析 該設(shè)計是軸承零件的加工工藝和Φ4x12孔的工藝裝備 要求：Φ4x12在軸承零件底座的左右2邊，每邊孔心距40 mm, 2邊孔心距180 mm。 分析如表： 項目 公差等級 尺寸及偏差mm 粗糙度um 圓頂臺面 IT11 Φ12 12.5 Φ125的前端面 IT11 125 6.3 Φ125的后端面 IT11 125 6.3 底座底端面 IT11 215 6.3 Φ62.5的內(nèi)端面 IT11 85 6.3 Φ16的孔 IT11 16 6.3 2.機械加工工藝設(shè)計 2.1 毛坯的制造形式 零件材料為HT200，考慮到零件材料的綜合性能及材料成本和加工成本,保證零件工作的可靠,采用鑄造。由于年產(chǎn)量為4000件，屬于中批生產(chǎn)的水平，而且零件輪廓尺寸不大，故可以采用鑄造成型。鑄件需經(jīng)時效處理。 毛坯工藝．確定毛坯的尺寸公差和加工余量 鑄造類型（砂型） 基本尺寸 尺寸公差等級 加工余量等級 公差CT 加工余量 底座底面 215 CT9 MA-G 2.8 5 圓頂臺面 12 CT9 MA-G 1.6 2.5 孔內(nèi)面 85 CT9 MA-G 2.2 5 大圓前后面 125 CT9 MA-G 2.5 5 2.2基面 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要的設(shè)計之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批量的報廢，使生產(chǎn)無法進行。 2.2.1? 粗基面的選擇 作為粗基準的表面應(yīng)平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺欠。該工件選擇φ125圓后面和Φ62.5的內(nèi)面。采用φ125圓面定位加工其前面，用Φ62.5的內(nèi)面加工軸承零件底座底面?？梢詾楹罄m(xù)工序準備好精基準。 2.2.2? 精基面的選擇 選加工后的Φ125后面為精基準面來加工其前面 。選軸承零件底座底面為精基準面來加工Φ62.5的內(nèi)面和圓頂臺面。 3.制訂機械加工工藝路線 生產(chǎn)過程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。它包括原材料的準備、運輸和保存，生產(chǎn)的準備，毛坯的制造，毛坯經(jīng)過加工、熱處理而成為零件，零件、部件經(jīng)裝配成為產(chǎn)品，機械的質(zhì)量檢查及其運行試驗、調(diào)試，機械的油漆與包裝等。 工藝過程是指在生產(chǎn)過程中，通過改變生產(chǎn)對象的形狀、相互位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過程。機械產(chǎn)品的工藝過程又可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機械加工、熱處理、裝配、涂裝等工藝過程。其中與原材料變?yōu)槌善分苯佑嘘P(guān)的過程，稱為直接生產(chǎn)過程，是生產(chǎn)過程的主要部分。而與原材料變?yōu)楫a(chǎn)品間接有關(guān)的過程，如生產(chǎn)準備、運輸、保管、機床與工藝裝備的維修等，稱為輔助生 ????由于零件加工表面的多樣性、生產(chǎn)設(shè)備和加工手段的加工范圍的局限性、零件精度要求及產(chǎn)量的不同，通常零件的加工過程是由若干個順次排列的工序組成的。工序是加工過程的基本組成單元。每一個工序又可分為一個或若干個安裝、工位、工步或走刀。毛坯依次通過這些工序而變成零件。 1. 工序 ????工序是一個或一組工人，在相同的工作地對同一個或同時對幾個工件連續(xù)完成的那一部分工藝過程。 ????工序是組成工藝過程的基本單元，也是生產(chǎn)計劃、成本核算的基本單元。一個零件的加工過程需要包括哪些工序，由被加工零件的復(fù)雜程度、加工精度要求及其產(chǎn)量等因素決定 3.1表面加工方法的確定 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機械制造課程設(shè)計指導(dǎo)書》10頁表1-7、1-8、1-9，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： 軸承零件各表面加工方案 加工項目 尺寸公差等級 粗糙度 加工方案 備注 Φ125前端面 IT11 6 .3 粗銑-半精銑 表1-8 Φ125后端面 IT11 6.3 粗銑-半精銑 表1-8 Φ62 .5內(nèi)端面 IT11 6.3 鉆-擴 表1-7 圓頂臺面 IT11 12.5 粗銑 表1-8 底座底面 IT11 6.3 粗銑-半精銑 表1-8 Φ16孔 IT7 6.3 锪 表1-7 Φ12孔 IT8 鉆-鉸 表1-10 3.2工序順序的安排 機械加工工序 （1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工基準——曲柄左端面和右端面。 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面 （4）遵循“先面后孔”原則，先加工曲柄端面，再加工孔，確定工藝路 3.3確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，表列出了曲柄的工藝路線。 工序號 工序名稱 機床裝備 刀具 量具 1 Φ125前端面 銑床 銑刀 游標卡尺 2 Φ125后端面 銑床 銑刀 游標卡尺 3 Φ62 .5內(nèi)端面 鉆床 鉆刀 游標卡尺 4 圓頂臺面 銑床 銑刀 游標卡尺 5 底座底面 銑床 銑刀 游標卡尺 6 Φ12孔 鉆床 鉆刀鉸刀 塞規(guī).卡尺 7 Φ16孔 鉆床 锪刀 塞規(guī).卡尺 8 去毛刺 鉗工臺 平銼 9 中檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 10 時效處理 11 清洗 清洗機 12 終檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 加工設(shè)備和工藝設(shè)備 1 機床的選擇：采用Z525立式鉆床、鉆床。 2 選擇夾具：該曲柄的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。 3 選擇刀具：在銑床上加工的各工序，采用高速鉆刀即可保證加工質(zhì)量。 4選擇量具：采用塞規(guī).雙用游標卡尺。 4.機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 孔Φ12的工序尺寸 由表2-28課查得，鉆孔余量Z=1mm，粗鉸余量M=0.05， 錐銷孔加工工序的加工余量 項目 內(nèi)容 精度等級 工序尺寸 工序余量 Φ12孔 鉆 IT11 Φ11 11 鉸 IT8 Φ12 11.95 4.1確定切削用量及時間定額： 主軸轉(zhuǎn)速的確定 1.鉆、鉸Φ12錐孔,以軸承底座右端面為基準。 刀具：鉆頭直徑為11mm的高速鋼鉆頭，錐度鉸刀頭直徑為12mm高速鋼鉸刀。 機床：Z525立式鉆床 2.鉆孔工步 ⑴背刀吃量аp的選擇 粗加工時根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)剛度確定аp=11mm。 ⑵進給量的確定 由表5-22，選取該工步得進量f=0.1mm/r。 ⑶切削速度的計算 由表5-31，按工件材料為鑄鐵的條件選取，切削速度v=20m/min選取。由公式n=1000v/d可求得該工序鉆頭鉆速n=960r/min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床得主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=960r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式v=nd/1000=33.16m/min。 3.粗鉸孔工步 1）背吃刀量的確定 取аp=0.95mm。 2）進給量的確定 由表5-31，選取該工步得進給量f=1mm/r。 3切削速度的計算 由表5-31，按工件材料為鑄鐵的條件選取，切削速度v=2m/min選取。由公式n=1000v/d可求得該工序鉆頭鉆速n=80r/min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床得主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=97r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式v=nd/1000=3.64m/min 時間定額的計算： 工序6：鉆、鉸Φ12孔 1） 鉆孔工步 根據(jù)表5-51，鉆孔的基本時間可由公式 求得。l=30mm,l2=1mm,l1=D/2cotkr+(1~2)=5.0mm;f=0.1mm/r;n=960r/min。則該工步的基本時間t=(30+5.0+1)/0.1mm/r /960r/min=22.5s 2） 粗鉸孔工步 根據(jù)表5-41，鉸孔基本時間可由公式t=L/fn=(l+l2+l1 )/fn, LP=(D-d)/2, kr=15°，l1=1mm，f=1mm/r，n=97r/min則該工步的基本時間t=19.8s。 3） 輔助時間的計算tf 輔助時間tf基本時間t之間的關(guān)系為tf=（0.15-0.2）t 鉆孔輔助時間tf=0.2×22.5=4.5s 鉸孔輔助時間tf=0.2×19.8=3.96s 其它時間計算 除了作業(yè)時間以外，每道工序的單件時間還包括布置工作時間、休息與生理需要時間和準備與終結(jié)時間。由于該設(shè)計的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，分攤到每個工件上的準備與終結(jié)時間甚微，可忽略不計。布置工作地時間tb是作業(yè)時間的2%-7%，休息與生理時間tx是作業(yè)時間的2%-4%，本設(shè)計均取3%，則工序的其他時間（tb +tx）可按關(guān)系式（3%+3%）×（tf+t）計算。 工序9的其他時間：tb +tx=6%×（10.8s+20s+4s）=2s 單件計算時間td=2s+10.8s+20s+4s=36.8s 。 5.夾具設(shè)計 5.1夾具選擇 夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標。正確地設(shè)計并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。 （一）提出問題 （1）怎樣限制零件的自由度；一個面限制3個自由度，短圓柱銷限制2個自由度，削邊銷限制1個自由度。 （2）怎樣夾緊；設(shè)計夾具由螺旋夾緊配合V形塊夾緊工件，定位塊起支撐工件的作用。 （3）設(shè)計的夾具怎樣排削；此次加工利用麻花鉆和鉸刀，排削通過鉆模板與工件之間的間隙排削。 （4）怎樣使夾具使用合理。 （二）設(shè)計思想 設(shè)計必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機構(gòu)密封和防塵作用，使設(shè)計的夾具完全符合要求。 本夾具主要用來對φ12孔進行加工，這個孔尺寸精度為IT12，表面粗糙度W為毛坯的粗糙度，鉆、粗鉸以可滿足其精度。所以設(shè)計時要在滿足精度的前提下提高勞動生產(chǎn)效率，降低勞動強度。 （三）夾具設(shè)計 1、定位分析 （1）定位基準的選擇 據(jù)《夾具手冊》知定位基準應(yīng)盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準進行加工。故加工φ12孔時，采用軸承底座右端面和軸承底座底面作為定位基準。 （2）定位誤差的分析 定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為面與面定位，因為該定位元件的定位基準為面的軸線，存在間隙，定位基準會發(fā)生相對位置的變化即存在基準位移誤差。 Α=90,h

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