車(chē)床前刀架拖板工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及夾具設(shè)計(jì)（含全套CAD圖紙）,車(chē)床,刀架,拖板,工藝,規(guī)程,設(shè)計(jì),夾具,全套,cad,圖紙 可持續(xù)夾具及固定裝置的高精度安裝的方法論 J. Jamshidi，P.G. maropoulos 英國(guó)巴斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)系 摘要 在夾具安裝階段，夾具組件的精確測(cè)量能力決定其精確性，尤其是對(duì)大尺寸的產(chǎn)品和應(yīng)用來(lái)說(shuō)。大量定制一些在設(shè)計(jì)上有多樣性的小批量產(chǎn)品和零部件是十分重要的。產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)該與迅速轉(zhuǎn)換理念相互協(xié)調(diào)，對(duì)于敏感元器件及組件而言，以犧牲產(chǎn)品質(zhì)量來(lái)提高速度是不明智的，例如在航空航天工業(yè)中所看到的那些零部件。提高精確性對(duì)于夾具的安裝是很有必要的，為了要盡量少用，這可取決于夾具和夾具定位變化的耐受性預(yù)算。在航空航天工業(yè)中，靈活和可重構(gòu)夾具的概念的發(fā)展及固定裝置是夾具的主要開(kāi)銷(xiāo)成本。吸引他們的是重構(gòu)夾具的可重用性，可持續(xù)使用是由于那些零部件也能夠被重新應(yīng)用到許多種產(chǎn)品和裝配中去。一直不佳的準(zhǔn)確性和可靠性為這類夾具的缺點(diǎn)，這篇論文主要是研究可持續(xù)夾具主要零部件的精確定位，影響夾具性能的因素在安裝階段會(huì)得以審查。本文介紹了一種在靈活?yuàn)A具中為了最大限度地減少定位和夾緊的不確定性的方法。 關(guān)鍵詞:可持續(xù)性?shī)A具；夾具安裝；校準(zhǔn)不確定性；夾具的監(jiān)測(cè)；計(jì)量；可重復(fù)使用的夾具 1引言 質(zhì)量和可靠性等因素早已經(jīng)轉(zhuǎn)換為新零件固有的特征。在他們的產(chǎn)品和服務(wù)范圍內(nèi)，近期市場(chǎng)趨勢(shì)已經(jīng)迫使制造業(yè)走向大規(guī)模定制。其次增加新陳品的多樣化設(shè)計(jì)在部件和組件級(jí)別上遵循第二次高幅度的變化。有先進(jìn)制造系統(tǒng)和技術(shù)的國(guó)家提供了更多的靈活性，能使設(shè)計(jì)師更加自由的發(fā)揮想象。例如在過(guò)去幾十年發(fā)展起來(lái)的一種新的大體積測(cè)量方法，就能測(cè)量及公丈的距離。用來(lái)檢測(cè)大尺寸零件的這些設(shè)備通常是由多個(gè)組裝部件所制造出來(lái)的。在重組和裝配期間，那些大尺寸產(chǎn)品的制造需要用到專用的夾具和固定裝置，以便于他們的零部件能夠被定位在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)上。對(duì)于大批量產(chǎn)品，在計(jì)算機(jī)輔助軟件上就能估算出其主要的花費(fèi)需求，否則，在某些情況下或以其他方式生產(chǎn)的產(chǎn)品成本可能會(huì)是非常高的。這個(gè)問(wèn)題與客戶不斷用錢(qián)來(lái)尋求具有更高價(jià)值的市場(chǎng)需求相互矛盾。用一種典型的變化產(chǎn)品可以創(chuàng)建一個(gè)更加具有持續(xù)性的商業(yè)，因?yàn)樗軌驖M足相對(duì)比較大地市場(chǎng)需求。由支持產(chǎn)品變化的不同形狀的產(chǎn)品而形成的靈活和可重構(gòu)夾具及固定裝置則是應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)關(guān)鍵的解決方案。靈活?yuàn)A具的概念已經(jīng)在研究領(lǐng)域存在了幾年[1]。然而，它們?cè)诤艽蟪潭壬蠜](méi)有充分利用真正的生產(chǎn)設(shè)施，尤其是大尺寸產(chǎn)品的制造，如航空航天設(shè)備。這是由于關(guān)于它們的初始安裝、校準(zhǔn)困難和可重復(fù)性等挑戰(zhàn)往往超出公差要求。這些夾具和高品質(zhì)關(guān)鍵部件裝置的制造以及大量的集成計(jì)量系統(tǒng)，都可以減少上述限制。本文包括了有關(guān)安裝的計(jì)量問(wèn)題和靈活的夾具校準(zhǔn)以及檢測(cè)服務(wù)。 2相關(guān)工作 2.1大型零件的制造和裝配 通常把要精密制造的機(jī)械零件移動(dòng)到機(jī)床工作臺(tái)是必需的，先進(jìn)行粗加工，然后精對(duì)準(zhǔn)和夾緊。在這個(gè)階段，一方面是準(zhǔn)備用于加工高精度的關(guān)鍵所在，然而，這對(duì)于一些大尺寸或重的零部件并不總是可以實(shí)現(xiàn)的。大型產(chǎn)品是指那些與一些不經(jīng)濟(jì)的可能需要處理或在工廠周?chē)苿?dòng)的的組件一起來(lái)達(dá)到制造和裝配的目的[2]。制造業(yè)和這些部件的裝配工藝包括所需機(jī)器和系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)以及這些部件的位置和方向。這些零部件通常定位在大尺寸夾具及固定裝置上該定位的位置。如果這些部件以小批量生產(chǎn)，在航空航天工業(yè)、高開(kāi)銷(xiāo)的情況下，每個(gè)產(chǎn)品將會(huì)出現(xiàn)。在設(shè)計(jì)和制造夾具上，已經(jīng)有了許多嘗試，以便于能夠持有許多種組件的變種。然而，這方法是不可行的，因?yàn)槊舾谢蜿P(guān)鍵的零部件完全是由它們的高精度要求所決定的。與固定的夾具相比較，可調(diào)、可重構(gòu)夾具會(huì)產(chǎn)生更低的重復(fù)性。固定夾具有固定的方式，可以通過(guò)焊接或鉚接的接頭固定在一起來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些機(jī)械故障，例如夾具和固定裝置由于疲勞和塑料變形就是一個(gè)終止其服務(wù)的主要原因，發(fā)送它們?cè)龠M(jìn)行回收。小批量制造的需求是目前常見(jiàn)的淘汰不合格夾具，其使用壽命取決于產(chǎn)品的生命周期。換句話說(shuō)，在制造變種零件停止不久之后，與之有關(guān)聯(lián)的夾具和固定裝置將會(huì)變得多余。即使夾具有工作順序，但它們?nèi)匀挥袌?bào)廢并送往循環(huán)再造。這種方法會(huì)帶來(lái)高負(fù)擔(dān)回收的能耗。在大尺寸零件下的固定夾具和夾具的漂移以及夾具都能影響大尺寸零件組裝的精確性[5]。對(duì)于大尺寸的夾具已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了幾種分析夾具剛性的方法，可用來(lái)評(píng)估振動(dòng)的影響因素。在任何情況下更加可持續(xù)生產(chǎn)要通過(guò)選擇性方案才能得以實(shí)現(xiàn)。如圖2.1所示。 圖2.1 典型的大型夾具元件 用于制造所延誤的時(shí)間是固定夾具的又一重大缺點(diǎn)，這些夾具應(yīng)該在制造前就被訂購(gòu)，在生產(chǎn)計(jì)劃和產(chǎn)品上市前還可以創(chuàng)建額外的復(fù)雜性。不管他們的類型，大型夾具有一些共同的元素，包括一個(gè)主框架、內(nèi)在的框架，有可能有一個(gè)或數(shù)多個(gè)可移動(dòng)的機(jī)制或更小的組件，如鉗、套管、皮卡和可調(diào)螺絲[表1]。 2.2柔性?shī)A具 開(kāi)發(fā)的柔性?shī)A具的概念增加了其可持續(xù)性、快速轉(zhuǎn)換以及降低了成本?，F(xiàn)在可以使用現(xiàn)成的模塊來(lái)設(shè)計(jì)和組裝夾具。根據(jù)規(guī)定，只有極少數(shù)夾具的專用零件需要設(shè)計(jì)和制造。以這種概念看，大多數(shù)散裝部件、附件關(guān)節(jié)都應(yīng)用的很具體。一旦產(chǎn)品設(shè)計(jì)變異完全制造出來(lái)，然后就可以拆卸上述組件和重組成一種新的元件來(lái)與未來(lái)的設(shè)計(jì)變異相匹配。因?yàn)榻M裝和組件范圍上的設(shè)計(jì)都相當(dāng)接近，所以這種方法是最能降低夾具成本的。 根據(jù)組件的變化水平和工作類型的需求，每一個(gè)不同比例的柔性?shī)A具都需要被重新安排。為了增加使用這種類型夾具的效益，這個(gè)問(wèn)題在設(shè)計(jì)階段考慮是十分重要的。例如，在可能的情況下，皮卡車(chē)的位置和三維定位夾具上的組件的不同變種，甚至完全不同的部分應(yīng)該是在靠近增加兼容性和夾具子系統(tǒng)間變性。夾具關(guān)鍵部件的收集在短期內(nèi)能保證所需夾具的可用性。另外，這些夾具的存儲(chǔ)需要很少空間，因?yàn)椴鸪心K是可能的，通常以腳手架的形式并把它們彼此放在一起。目前在一些汽車(chē)公司應(yīng)用到柔性?shī)A具，因?yàn)樗鼈兊木鹊燃?jí)是足夠滿足的。大尺寸制造的夾具設(shè)施盡管沒(méi)有許多柔性?shī)A具那樣操作靈活，比如航空航天設(shè)備。準(zhǔn)確性和定位銷(xiāo)的不確定性、夾具的可重復(fù)性以及夾具結(jié)構(gòu)的漂移都出現(xiàn)這樣一個(gè)事實(shí)，這些夾具在發(fā)電和航空航天等工業(yè)不能滿足公差要求。一旦它們的精度問(wèn)題得以解決，這些夾具在上述的工業(yè)中將會(huì)有很高的利用價(jià)值。 圖2.2 夾具與汽車(chē)行業(yè)中的可重構(gòu)組件 大量的體積計(jì)量系統(tǒng)和技術(shù)一直有許多新的發(fā)展。依靠計(jì)量系統(tǒng)和技術(shù)的現(xiàn)代激光技術(shù)現(xiàn)在就能夠測(cè)量一些可接受精度的大尺寸產(chǎn)品甚至到幾公丈的產(chǎn)品。在安裝和初期安裝調(diào)試期間，這些系統(tǒng)能夠用來(lái)精確定位一些夾具的關(guān)鍵部件。 夾具的安裝通常開(kāi)始形成機(jī)架或主要框架，然后是那些大的部件和像皮卡和夾具那樣逐漸更小的零部件。計(jì)量系統(tǒng)能夠用于柔性?shī)A具的主要框架和其內(nèi)部框架的安裝，從而來(lái)保證每個(gè)零部件彼此之間的準(zhǔn)確定位。表1顯示了這些大規(guī)模的測(cè)量系統(tǒng)數(shù)。跟蹤系統(tǒng)能夠測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，它是實(shí)現(xiàn)這一目的的最合適的測(cè)量系統(tǒng)。一起跟蹤球式反射鏡在三維空間內(nèi)都可以認(rèn)準(zhǔn)所要記錄的位置。球式反射鏡可以直接練習(xí)目標(biāo)對(duì)象來(lái)提供幾何位置信息或可以在機(jī)械重復(fù)的球式反射鏡下應(yīng)用，從這個(gè)角度用激光來(lái)跟蹤目標(biāo)或短期目標(biāo)。像一些其他測(cè)量?jī)x器的激光跟蹤有時(shí)候不確定，在夾具的安裝過(guò)程中需要做以說(shuō)明。此外，激光跟蹤和目標(biāo)點(diǎn)之間的光線問(wèn)題還應(yīng)該考慮到。如果必要的話，多個(gè)跟蹤職位都可以使用，在實(shí)際測(cè)量活動(dòng)中，其結(jié)果必然是伴隨著一個(gè)不確定的說(shuō)明。經(jīng)過(guò)測(cè)量，這些給定的分散的特征值是合理的，這個(gè)問(wèn)題與一些夾具或夾具的安裝及以后的審核都是一樣的。這些知識(shí)闡明了一個(gè)給定的定位夾具的能力和裝配任務(wù)。換句話說(shuō)，它表示在其相關(guān)流程中一套夾具是否能夠滿足公差要求。 2.3夾具理論比較 為了用于多種生產(chǎn)裝置和組裝應(yīng)用，在不同的公司也有大量不同形狀和設(shè)計(jì)的夾具。這些夾具中的某一些的形式都是標(biāo)準(zhǔn)形式，然而另一些是經(jīng)過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)和制造的特殊零部件。后者可以說(shuō)是建立在產(chǎn)品的復(fù)雜性和大規(guī)模的基礎(chǔ)上的，所以可能會(huì)是非常昂貴的[9]。 無(wú)論成本和目的如何，制造和組裝過(guò)程都可以完成，要么不使用夾具，要么用固定幀夾具或用可重構(gòu)或柔性?shī)A具。表2對(duì)它們的典型應(yīng)用的這些方法做出了比較。 固定框夾具通常用于重型應(yīng)用上，它們更適合于應(yīng)用在能夠減輕花費(fèi)開(kāi)銷(xiāo)的大量產(chǎn)品上。 對(duì)于制造業(yè)和大型組裝及復(fù)雜產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，柔性?shī)A具的應(yīng)用有很多好處。特別是在研究和發(fā)展工作中，以及低容量產(chǎn)品的情況下，制造柔性?shī)A具和夾具可能會(huì)是非常有益的。除了在時(shí)間和金錢(qián)上使利益均衡外，柔性?shī)A具還會(huì)有一個(gè)更加靈活的設(shè)計(jì)思路。由于在夾具的制造和裝配過(guò)程中，會(huì)直接和經(jīng)常改變夾具的拓?fù)涑杀?。與傳統(tǒng)夾具相比較，這種類型的柔性?shī)A具的可重用性和可重構(gòu)性是一個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)。這一點(diǎn)尤為重要，因?yàn)樗诰G色制造方面符合行業(yè)的發(fā)展方向，通過(guò)回收使用系統(tǒng)的組成部件，為相關(guān)項(xiàng)目的工裝費(fèi)用降低了項(xiàng)目成本。 表2.1 用于驗(yàn)證夾具大量的例子、便攜式測(cè)量?jī)x器 儀器 輔助部件 測(cè)量類型 接觸式 非接觸式 圖像 激光跟蹤儀 賽立信探頭 是 T型探頭 是 激光雷達(dá) 球形目標(biāo) 是 攝影 目標(biāo) 是 光投影 是 關(guān)節(jié)臂 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 基于激光掃描頭 是 接觸探頭 是 2.4 柔性?shī)A具的安裝 本節(jié)中描述的夾具在安裝過(guò)程中需要考慮一些問(wèn)題。夾具元件安裝在合適位置可以說(shuō)是一種挑戰(zhàn)，尤其是當(dāng)定位公差比較小時(shí)，柔性?shī)A具也應(yīng)當(dāng)被監(jiān)測(cè)以便于開(kāi)發(fā)和與傳統(tǒng)夾具相比較它們的剛性。 給出了一個(gè)通用的描述階段根據(jù)初步夾具安裝在仿真軟件環(huán)境和利用一些尺寸為5m×4m×3m的大尺寸夾具的實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)測(cè)量指令階段。這是不論這個(gè)夾具是否是第一次安裝在夾具中還是對(duì)已經(jīng)存在的夾具只做外形上的更換，其都是為了定位不同的零部件。 根據(jù)其復(fù)雜性，一種典型的大尺寸夾具具有三至五個(gè)結(jié)構(gòu)。通常除了有一個(gè)主框架之外，在每一個(gè)級(jí)別的基本水平，也可以由一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)用來(lái)作為參考以便于作為夾具基準(zhǔn)來(lái)定位。在一個(gè)自動(dòng)化固定的平臺(tái)上，機(jī)器系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行多項(xiàng)任務(wù)，比如定位、加工和進(jìn)行裝配。因此機(jī)器人的工作基準(zhǔn)與夾具的工作框架相聯(lián)系。仔細(xì)考慮夾具的綜合數(shù)據(jù)，會(huì)確保后續(xù)安裝達(dá)到預(yù)期的公差要求。 2.4.1 測(cè)試輔助柔性?shī)A具的安裝 柔性?shī)A具的安裝在第一次進(jìn)行模擬仿真時(shí)有幾個(gè)安裝階段。使用模擬演習(xí)，在這個(gè)工程中可以減少一些潛在的錯(cuò)誤和返工。測(cè)量輔助安裝過(guò)程是類似的跟蹤對(duì)象位置的過(guò)程，是常見(jiàn)的大尺寸組件用到的。夾具的組件先用這種方法使其大致位置公差在1mm以內(nèi)，然后當(dāng)所有的夾具組件被放到所設(shè)計(jì)的位置時(shí)，在0.1mm至0.15mm公差內(nèi)，它們可以使用適當(dāng)?shù)呐ぞ厥站o。典型的計(jì)量協(xié)助柔性?shī)A具安裝階段如下： 在出廠時(shí)設(shè)置初試參考結(jié)構(gòu)； 測(cè)量初始參照系； 安裝基地或其位置的主框架； 安裝脫機(jī)內(nèi)結(jié)構(gòu)； 安裝控股和定位； 在內(nèi)框和主框架位置安裝鉗、套管和皮卡。 底座上安裝內(nèi)框； 重點(diǎn)定位元件的精細(xì)調(diào)整和緊固； 核查參照系和夾具； 對(duì)于夾具關(guān)鍵位置的服務(wù)監(jiān)測(cè)。 這些階段是從無(wú)到有夾具的完整安裝。更不用說(shuō)，在設(shè)計(jì)變化略有變化的情況下，一些下面的操作將被忽略。 表2.2 不同夾具理念之間簡(jiǎn)明的比較 典型特征 固定框架 柔性?shī)A具 夾具 應(yīng)用 大批量產(chǎn)品 小批量產(chǎn)品 樣機(jī) 優(yōu)點(diǎn) 唯一性 可重復(fù)性 可重構(gòu)性 成本效益 耐用性 非常高 高 低 剛度 非常高 剛性不確定 低 缺點(diǎn) 重量 重 中 低 可移植性 不可移植 難以在每一個(gè)安裝中定位 難以進(jìn)行 成本 非常高 中等 低 生產(chǎn)時(shí)間 長(zhǎng) 中等 短 2.4.2 柔性?shī)A具的安裝 柔性?shī)A具安裝過(guò)程中采取了以下階段： 安裝夾具的主框架； 移動(dòng)單元和子系統(tǒng)組裝； 夾具內(nèi)框架在夾具裝配中的安裝； 皮卡和夾具的裝配。 主框架通常是夾具的骨干。因此，它一般不會(huì)改變外形，和內(nèi)框架及較小的元素如襯套、皮卡和夾具一樣具有規(guī)律性。慎重考慮制造過(guò)程可以減少夾具元件較大元素的重新排列，也會(huì)更進(jìn)一步節(jié)約時(shí)間和成本。圖3顯示了三組不同活動(dòng)小組對(duì)于柔性?shī)A具的安裝過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，假定夾具的標(biāo)準(zhǔn)件是從可供選擇的現(xiàn)成的部件和組件中選出來(lái)的，然后提前在大量的物理安裝測(cè)試和調(diào)試時(shí)以降低測(cè)量不確定度來(lái)進(jìn)行一次夾具安裝。一旦達(dá)到可接受水平的不確定性的物理安裝才能進(jìn)行。 圖2.3 柔性?shī)A具的測(cè)量輔助安裝程序 在夾具安裝過(guò)程中，它可能需要用到多個(gè)測(cè)量系統(tǒng)或用到包括一套完整夾具安裝關(guān)鍵點(diǎn)的測(cè)量系統(tǒng)。這應(yīng)該包括在夾具維修期間放在工廠的地板和墻壁上的穩(wěn)定性及漂移檢查的目標(biāo)參考點(diǎn)。 在夾具上定位的關(guān)鍵點(diǎn)、測(cè)量?jī)x器的不確定性應(yīng)該予以考慮。作為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)法則，每個(gè)夾具關(guān)鍵位置的定位的準(zhǔn)確性應(yīng)該是在10倍，甚至比所需的耐受性更好。換句話說(shuō)，如果組件公差指定至0.1mm，則夾具定位精度至少應(yīng)為0.01mm。 柔性?shī)A具安裝的最佳做法如下： 一個(gè)工廠的墻壁和地板上的初始參考點(diǎn)的位置是首選，以減少測(cè)量的不確定性； 應(yīng)驗(yàn)證該儀器所在位置上經(jīng)常使用初始參考點(diǎn)的基地； 在每個(gè)夾具的大節(jié)上，為更好地具有跟蹤和可重復(fù)性，可以附加多個(gè)球式反射跟蹤系統(tǒng)； 夾具大型組件有關(guān)于彎曲或扭曲的測(cè)量應(yīng)集中在角梁的中央部分，以減少定位誤差； 內(nèi)框架參考點(diǎn)應(yīng)選擇盡可能遠(yuǎn)的創(chuàng)建框的坐標(biāo)系統(tǒng)。這可能會(huì)導(dǎo)致在內(nèi)框坐標(biāo)系時(shí)的較小的不確定性。 3.不確定性 由于評(píng)估的結(jié)果旨在對(duì)于所描述物體真正價(jià)值范圍內(nèi)的評(píng)估定位，則不確定性被定義為膠[8]。這里的不確定性來(lái)自兩方面的審查，首先是與測(cè)量過(guò)程中有關(guān)的，其次是與夾具定位的不確定性有關(guān)。測(cè)量不確定性的一些因素，如灰塵、重力、溫度、氣壓、濕度、測(cè)量?jī)x器和相關(guān)軟件中的系統(tǒng)誤差、操作人員的技能、接觸探針或球式反射跟蹤儀?；谀z[8]的定義，測(cè)量結(jié)果應(yīng)伴隨著它的不確定性說(shuō)明，這些錯(cuò)誤詳細(xì)來(lái)源的討論超出了本文的范圍。已經(jīng)有多項(xiàng)研究來(lái)建立真正的不確定性的一些測(cè)量?jī)x器[10、11]。 夾具關(guān)鍵點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果應(yīng)該包括相關(guān)的置信水平。除了最初的不確定性上升的測(cè)量?jī)x器，夾具的不確定性還有其他方面的影響。夾具框架方面的應(yīng)用由于產(chǎn)品重量以及制造工藝過(guò)程在夾具框架中能創(chuàng)建一些彈性變形。夾具有了集成化、自動(dòng)化和移動(dòng)部分，是這個(gè)問(wèn)題變得更加復(fù)雜。 仔細(xì)考慮夾具設(shè)計(jì)階段不確定性的來(lái)源可以在一個(gè)給定的情況下減少過(guò)度使用公差預(yù)算的風(fēng)險(xiǎn)。夾具的精度和夾具的成本之間有著直接的關(guān)系。然而，整體的成本也應(yīng)該被考慮在內(nèi)。高數(shù)額的零部件有更長(zhǎng)的使用壽命。換句話說(shuō)，質(zhì)量特征接近平均值是，在使用過(guò)程中會(huì)很少失效。朝六個(gè)方向靠近在安裝時(shí)是很必要的，然后是在高精度夾具和敏感部位上的可重構(gòu)、柔性?shī)A具及夾具的監(jiān)測(cè)。 4.討論 柔性?shī)A具適用于組裝和在加工部分有不同的設(shè)計(jì)和幾何參數(shù)。尤其是當(dāng)這些部件之間的設(shè)計(jì)變化小時(shí)，這種類型的夾具被證明是具有成本效益和快速的解決方案，這是因?yàn)樗赡軙?huì)通過(guò)夾具重新配置到一個(gè)新的產(chǎn)品或組件的變種上。然而，當(dāng)所需的零件盒裝配的設(shè)計(jì)完全不同時(shí)，可能需要不同尺寸夾具組件的完整地重排，因此，在設(shè)計(jì)一個(gè)新的零件和重組夾具的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)該考慮到要便于減少夾具的安裝和重新配置的時(shí)間以及成本，并最大限度的重用現(xiàn)在的組件在當(dāng)前的裝配中。 一個(gè)柔性?shī)A具有許多種裝配方式，是由于其靈活性。在正確的安裝順序下選擇合適的組件，可以最大限度的節(jié)約成本和時(shí)間。本次選擇的過(guò)程中應(yīng)該對(duì)未來(lái)產(chǎn)品的夾具的潛在的重用予以考慮。在產(chǎn)品不斷變化的情況下，計(jì)劃和設(shè)計(jì)夾具框架是很重要的。使用定制的夾具、緊固件、軸套和其他夾具元件都是降低成本的關(guān)鍵問(wèn)題。 仿真軟件和工具的廣泛使用，可以減少返工和浪費(fèi)夾具材料相關(guān)的成本。例如測(cè)量?jī)x器，其目標(biāo)點(diǎn)之間的視線檢查就會(huì)使用這些軟件來(lái)輔助。圖4顯示了柔性?shī)A具安裝在測(cè)量仿真軟件中的第一個(gè)階段。由于夾具正在興建的模擬的效益越 來(lái)越明顯，因此它可以突出儀器與目標(biāo)測(cè)量點(diǎn)的水平視線的問(wèn)題和不確定性。 由于關(guān)于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形，則可以提前在仿真中分析以及在購(gòu)買(mǎi)夾具元件方面的財(cái)政。更重要的是，這種工具允許更好的裝配和制造等操作，因?yàn)樗鼈兡芴崆胺治龀鰥A具的長(zhǎng)處和弱點(diǎn)，揭示其物理設(shè)置。 選擇合適的測(cè)量?jī)x器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計(jì)量。一個(gè)連貫的計(jì)量系統(tǒng)，其測(cè)量結(jié)果的不確定性能夠決定夾具的不確定性，也暴露了夾具和是否符合一個(gè)給定的公差范圍內(nèi)所需任務(wù)的能力。 圖4.1 測(cè)量輔助夾具安裝的模擬過(guò)程 由于關(guān)于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形，則可以提前在仿真中分析以及在購(gòu)買(mǎi)夾具元件方面的財(cái)政。更重要的是，這種工具允許更好的裝配和制造等操作，因?yàn)樗鼈兡芴崆胺治龀鰥A具的長(zhǎng)處和弱點(diǎn)，揭示其物理設(shè)置。 選擇合適的測(cè)量?jī)x器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計(jì)量。一個(gè)連貫的計(jì)量系統(tǒng)，其測(cè)量結(jié)果的不確定性能夠決定夾具的不確定性，也暴露了夾具和是否符合一個(gè)給定的公差范圍內(nèi)所需任務(wù)的能力。 總結(jié) 零件和裝配體應(yīng)該以盡量減少夾具成本的方式來(lái)設(shè)計(jì)，以滿足使用標(biāo)準(zhǔn)組件。如果在夾具更新至下一產(chǎn)品時(shí)提前思考，則其速度和成本可能會(huì)增加。在夾具和固定裝置的設(shè)計(jì)上有強(qiáng)大的總成本、碳足跡及其可持續(xù)性。它往往要求生產(chǎn)出只有極少數(shù)的典型設(shè)計(jì)或產(chǎn)品，子系統(tǒng)或組件，以滿足產(chǎn)品的變化和客戶的需求。對(duì)于大型產(chǎn)品的幾何尺寸超出幾米夾具的可能會(huì)造成重大的開(kāi)銷(xiāo)。此外，一旦所需的零部件倍制造出來(lái)，這些夾具則會(huì)變得多余。常規(guī)回收多余夾具是不經(jīng)濟(jì)的。因此，找到增加夾具的靈活性才是所需求的方法。 柔性?shī)A具和夾具的概念已存于二十余年。然而它們的潛能還沒(méi)有真正發(fā)揮，是由于其精度可可重復(fù)性的不確定性。高精度計(jì)量系統(tǒng)現(xiàn)在能夠用來(lái)對(duì)夾具進(jìn)行初始安裝和服務(wù)。然后使用該系統(tǒng)有可能重新設(shè)定夾具元素使其精確到一個(gè)新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以便于定位不同幾何位置的組件，允許幾次使用夾具。 本文提出了一種對(duì)于大規(guī)模柔性?shī)A具及夾具初始定位和安裝的通用的算法。計(jì)量輔助夾具安裝的新概念被證明對(duì)復(fù)雜的設(shè)置和夾具的安裝是有益的。當(dāng)完全裝配好時(shí)，夾具的穩(wěn)定性可以通過(guò)慎重考慮和選擇夾具幾何位置上的關(guān)鍵點(diǎn)來(lái)予以保證。這種方法將應(yīng)用于大尺寸元件和產(chǎn)品的制造以及裝配件，尤其是應(yīng)用于航空航天和發(fā)電工業(yè)中。 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 車(chē)床前刀架拖板工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及夾具設(shè)計(jì) 學(xué)生: 班級(jí): 學(xué)號(hào): 專業(yè): 指導(dǎo)老師: 摘 要 本課題來(lái)源于車(chē)床前刀架拖板零件的生產(chǎn)制造。本課題要求對(duì)車(chē)床前刀架拖板零 件進(jìn)行合理的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，包括零件每一道工序的選用設(shè)備、切削刀具、切削用量、 定位方式等，并要求繪出工序圖。另外要求對(duì)車(chē)床前刀架拖板工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及翻轉(zhuǎn)式 鉆摸進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)。其目的是把所學(xué)的機(jī)械制造工藝，金屬切削原理及工藝裝備設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)知識(shí)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法結(jié)合起來(lái)，加強(qiáng)理論知識(shí)并鍛煉實(shí)踐和動(dòng)手的能力。 為培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力打下良好的基礎(chǔ)。 在課題的研究設(shè)計(jì)階段，針對(duì)該零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制定加工工藝；深入理解了夾 具的相關(guān)知識(shí)，結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇需要的夾具元件，設(shè)計(jì)出夾具的整體結(jié)構(gòu) 關(guān)鍵詞:工件定位 夾具設(shè)計(jì) CAD Abstract This subject comes from the front turret lathe carriage parts manufacturing. The requirements on the knife carriage parts process planning reasonable lathe, selection of equipment, including parts of every process of the cutting tool, cutting, positioning, and drawing process. In addition to the front tool lathe carriage process design and fixture design of rotary drilling touch. The purpose is to make the manufacturing process of the mechanical, metal cutting principle and process equipment design basic knowledge and method of computer aided design combine to strengthen the theoretical knowledge and practical ability and training. A good foundation for the ability of independent analysis and problem solving problems the students lay. The research topics in the design phase, according to the structure characteristics of the parts, make the process; understand the relevant knowledge of fixture, with parts of the structural features of fixture components need, design the overall structure of the fixture Keywords: positioning of the workpiece and fixture design CAD 目 錄 前 言.........................................................................................................................................1 第一章 車(chē)床前刀架拖板零件分析...........................................................................................3 1.1 拖板零件分析 ..................................................................................................................3 1.2 毛坯的設(shè)計(jì) .......................................................................................................................4 1.3 車(chē)床前刀架拖板零件的特點(diǎn) ..........................................................................................4 第二章 前刀架拖板的機(jī)械加工工藝規(guī)程...............................................................................5 2.1 前刀架拖板的加工方法的選擇 .......................................................................................5 2.2 前刀架拖板零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程 ...........................................................................5 2.2.1 工藝規(guī)程的作用........................................................................................................5 2.2.2 生產(chǎn)類型的確定........................................................................................................6 2.3 前刀架拖板零件加工工藝過(guò)程的設(shè)計(jì) ...........................................................................6 2.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇........................................................................................................6 2.3.2 加工順序的安排........................................................................................................6 2.3.3 前刀架拖板加工工藝過(guò)程的確定............................................................................7 2.4 工序設(shè)計(jì) ...........................................................................................................................7 2.4.1 工時(shí)定額的計(jì)算........................................................................................................7 2.4.2 機(jī)床的選擇................................................................................................................7 2.4.3 工藝裝備的選擇........................................................................................................8 2.4.4 加工余量及工序尺寸的確定....................................................................................8 2.4.5 具體工序計(jì)算............................................................................................................8 第三章 前刀架拖板翻轉(zhuǎn)式鉆模夾具設(shè)計(jì).............................................................................17 3.1 夾具的設(shè)計(jì)要求 .............................................................................................................17 3.2 定位方案和定位元件 .....................................................................................................17 3.3 定位誤差分析 .................................................................................................................18 3.3.1 定位誤差的計(jì)算 .....................................................................................................19 3.3.2 夾緊力計(jì)算 .............................................................................................................20 3.3.3 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .....................................................................................................21 3.4 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 ................................................................................22 3.5 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) ................................................................................24 3.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 ........................................................................................25 結(jié)論...........................................................................................................................................26 致謝...........................................................................................................................................27 參考文獻(xiàn)...................................................................................................................................28 1 前 言 國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種 類總數(shù)的 85左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng) 的需求與競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中 等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬(wàn)套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的 企業(yè)中，每隔 34 年就要更新 5080左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為 1020左右。近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新 加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的 投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本； 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件； 3）能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī) 床夾具；5）采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高 勞動(dòng)生產(chǎn)率；6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。 (2)機(jī)床夾具行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個(gè)方 面。 （1）標(biāo)準(zhǔn)化：機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。目前我國(guó)已有夾具 零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148T225991 以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。 機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn) 總成本。 （2）精密化：隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。精 密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤(pán)，其分度精度可達(dá)0.1；用 于精密車(chē)削的高精度三爪自定心卡盤(pán)，其定心精度為 5m。 （3）高效化：高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng) 生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見(jiàn)的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具和具有 夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率可提高 5 倍左右； 在車(chē)床上使用高速三爪自定心卡盤(pán)，可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為 9000r/min 的條件下仍 能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動(dòng)線 配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng) 裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。 （4）柔性化：機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過(guò)調(diào)整、組 合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批 量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用 2 可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種、中小 批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)， 發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。 在經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)研和搜集、查閱了大量有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，本文對(duì)車(chē)床前刀架拖板 零件機(jī)械加工工藝過(guò)程進(jìn)行了分析和研究，編制了車(chē)床前刀架拖板零件的機(jī)械加工工 藝規(guī)程，并進(jìn)行了夾具設(shè)計(jì)?？偨Y(jié)前人的成果，并提出了自己的見(jiàn)解，在滿足零件加 工要求的前提下，提高生產(chǎn)率。 此次設(shè)計(jì)，在老師的指導(dǎo)下，將所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，達(dá)到了鞏固、 擴(kuò)大、深化知識(shí)的目的，提高了分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，進(jìn)一步鍛煉了有關(guān)設(shè)計(jì)、 計(jì)算、繪圖等方面的實(shí)際動(dòng)手能力，為今后更好的走向工作崗位打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 3 第一章 車(chē)床前刀架拖板零件分析 1.1 拖板零件分析 車(chē)床前刀架拖板零件是機(jī)床的基礎(chǔ)部件，它主要起支撐刀架作用，并帶動(dòng)刀架運(yùn) 動(dòng)，在機(jī)床切削加工中起著重要作用。其結(jié)構(gòu)圖如圖所示： 圖 1-1 拖板零件結(jié)構(gòu)圖 車(chē)床前刀架拖板零件加工表面的加工工藝要求，描述如下： （1）A 面與 C 面得平行度公差 100：0.02 （2）B 面與 C 面垂直度公差為 0.01mm （3）D 面與 B 面平行度公差 100：0.02 （4）粗糙度 6.3，孔粗糙度 3.2 經(jīng)過(guò)對(duì)以上加工表面的分析，我們可先選定粗基準(zhǔn)，加工出精基準(zhǔn)所在的加工表 面，然后借助專用夾具對(duì)其他加工表面進(jìn)行加工，保證它們的位置精度。 零件材料是 HT200。零件年產(chǎn)量是大批量，而且零件加工的輪廓尺寸不大，在考 慮提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用鑄造成型。零件形狀并不復(fù)雜，因此毛坯形狀可 以與零件的形狀盡量接近，內(nèi)孔需要鑄出。毛坯尺寸通過(guò)確定加工余量后再?zèng)Q定。 1.2 毛坯的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中加工余量的確定是通過(guò)查閱機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)和切削用 量簡(jiǎn)明手冊(cè)來(lái)進(jìn)行的。毛坯鑄件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 2 所示： 4 圖 1-2 毛坯鑄件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1.3 車(chē)床前刀架拖板零件的特點(diǎn) 該零件外圍尺寸不大，但是孔比較多，而且在斜面上需要打孔，攻絲，給加工帶 來(lái)很大困難，傳統(tǒng)的加工方法是每一個(gè)工序需要單獨(dú)設(shè)計(jì)一套夾具，耗時(shí)費(fèi)力，生產(chǎn) 率低。因此需要合理設(shè)計(jì)夾具，減少多次夾緊定位帶來(lái)的加工誤差，提高加工精度， 提升加工效率。 5 第二章 前刀架拖板的機(jī)械加工工藝規(guī)程 2.1 前刀架拖板的加工方法的選擇 零件的加工方法的選擇主要取決于加工表面的技術(shù)要求，如粗糙度、尺寸精度， 公差等級(jí)等，再有，就是和被加工材料、生產(chǎn)類型，技術(shù)條件等也有關(guān)系。當(dāng)明確了 上述因素后，就可以根據(jù)此來(lái)選擇加工方法，來(lái)滿足零件質(zhì)量、較好的經(jīng)濟(jì)性和較高 的生產(chǎn)率的要求。車(chē)床前刀架拖板零件的主要加工面有 P、S、Q、R 及其對(duì)應(yīng)后面和右 面，R 面鉆孔和 S、Q、T 面上的孔的加工等。參考機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) ，零 件加工方法如下： （1）P 面以及內(nèi)槽兩側(cè)面以及 R 面: 表面粗糙度 Ra=6.3,公差等級(jí)為 IT11，粗銑半 精銑。 （2）S 面：表面粗糙度 Ra=6.3,公差等級(jí)為 IT11，粗銑半精銑。 （3）Q 面以及 R 面對(duì)應(yīng)的后面及對(duì)應(yīng)右面：表面粗糙度 Ra=6.3,公差等級(jí)為 IT11，粗 銑半精銑。 （4）鉆底面 P 上 7 個(gè)深 16mm5 底孔、1 個(gè)深 11mm5 底孔、以及 2 個(gè) 3 油孔并分 別攻絲：表面粗糙度 Ra=6.3,公差等級(jí)為 IT11，鉆-----攻絲。 （5）鉆頂面 Q 上 6H9-3 階梯孔下部的 3 油孔，擴(kuò)、鉸 6H9 孔和鉆銑槽時(shí)的 8 進(jìn)刀孔：表面粗糙度 Ra=3.2,公差等級(jí)為 IT7IT10，鉆---擴(kuò)鉸 （6）鉆正面 R 上 4 孔至 3.7、鉸孔至 4：表面粗糙度 Ra=3.2,公差等級(jí)為 IT7IT10。 鉆---鉸 （7）鉆 S 面上兩個(gè)深 15mm 的 M6 孔以及 1 個(gè)深 20mm 的 M6 孔并攻絲: 表面粗糙度 Ra=6.3,公差等級(jí)為 IT11。鉆---攻絲。 （8）鉆 T 面 12 孔至 11.7 鉸孔至 12：表面粗糙度 Ra=3.2,公差等級(jí)為 IT7IT10，鉆---鉸。 2.2 前刀架拖板零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程 2.2.1 工藝規(guī)程的作用 工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造工藝過(guò)程和操作方法等的工藝文件。工藝規(guī)程 的作用是： （1） 工藝規(guī)程指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件； （2） 工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織和生產(chǎn)管理工作的依據(jù)； （3） 工藝規(guī)程是新建、擴(kuò)建或改建機(jī)械制造廠的主要技術(shù)資料。 因此，零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程是每個(gè)機(jī)械制造廠或加工車(chē)間必不可少的技術(shù)文 件。生產(chǎn)前用它做生產(chǎn)的準(zhǔn)備，生產(chǎn)中用它做生產(chǎn)的指揮，生產(chǎn)后用它做生產(chǎn)的檢驗(yàn)。 工廠或車(chē)間的每個(gè)工人、技術(shù)人員和干部都必須按照工藝規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)，以確保產(chǎn)品 6 質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本和安全生產(chǎn)。零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程作用重大，必須 認(rèn)真做好。 2.2.2 生產(chǎn)類型的確定 根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)來(lái)確定生產(chǎn)類型。生產(chǎn)類型將直接影響工藝規(guī)程的內(nèi)容和生 產(chǎn)的組織形式。前刀架拖板零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) N=10000 件/年，應(yīng)屬大批生產(chǎn)。因此，工 件的耐用性好，毛坯多用鑄件，精度一般，加工余量中等，多采用普通數(shù)控機(jī)床、專 用夾具（加工精度基本由其保證）等，并且工藝規(guī)程要詳細(xì)、規(guī)范。 2.3 前刀架拖板零件加工工藝過(guò)程的設(shè)計(jì) 2.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 正確選擇定位基準(zhǔn)是設(shè)計(jì)工藝過(guò)程的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在最初的工序中只能選擇未 加工過(guò)的毛坯面為定位基準(zhǔn)，稱為粗基準(zhǔn)，用加工過(guò)的表面作定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。 在加工過(guò)程中，必須相應(yīng)的以一個(gè)或幾個(gè)面為依據(jù)來(lái)加工其他表面，以達(dá)到零件圖上 的要求。所以在機(jī)械加工中要確定正確的定位基準(zhǔn)。 前刀架拖板零件粗基準(zhǔn)的選擇主要遵循粗基準(zhǔn)選擇的一般原則。粗基準(zhǔn)的選擇將 會(huì)影響各加工面的余量分配和位置精度。該零件工藝過(guò)程是以前刀架拖板毛胚的 Q 表 面為加工的粗基準(zhǔn)，首先以毛坯的 Q 表面為基準(zhǔn)來(lái)銑削 P 平面，然后用加工過(guò)的平面 為精基準(zhǔn)加工其他工序，保證了前刀架拖板零件各平面的加工余量均勻。粗基準(zhǔn)最好 只使用一次，不要重復(fù)使用，以免產(chǎn)生較大的位置誤差。 選擇精基準(zhǔn)應(yīng)考慮保證加工精度和裝夾準(zhǔn)確、方便。本工藝過(guò)程精基準(zhǔn)的選擇主 要考慮了以下幾個(gè)方面： （1）由于是鑄件毛胚，選擇定位基準(zhǔn)時(shí)主要是選擇面積較大，精度較高的 P 面作 為定位基準(zhǔn)。 （2）當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)來(lái)定位可方便的加工其他表面時(shí)，就盡可能的在多數(shù) 工序中選擇這組基準(zhǔn)來(lái)定位，即“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則，這樣的好處是避免了因基準(zhǔn)轉(zhuǎn) 換過(guò)多帶來(lái)的誤差，有利于保證其相互位置精度。 （3）選擇零件圖上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)來(lái)作為加工的精基準(zhǔn)，以便消除基準(zhǔn)不重合誤差， 即所謂的“基準(zhǔn)重合”原則。這樣可以減少由于定位不準(zhǔn)確引起的加工誤差。 2.3.2 加工順序的安排 一般來(lái)說(shuō)，零件的加工順序可劃分為粗加工階段、半精加工階段、精加工階段以 及光整加工階段，并依次進(jìn)行。前刀架拖板的加工表面除了自身的加工精度外，還有 位置精度要求。為了達(dá)到這些要求，工件的各個(gè)加工面的加工順序就不能隨意安排， 必須遵照一定的原則。即“先粗后精、先主后次、先面后孔、先基準(zhǔn)后其它” 。 7 （1）作為基準(zhǔn)的表面應(yīng)先加工，因?yàn)楹罄m(xù)工序中要以它作為定位基準(zhǔn)，即“先基 準(zhǔn)后其它”的原則。本文的工藝過(guò)程中，前刀架拖板 Q 面和 P 平面要作為基本的定位 基準(zhǔn)，故安排其先加工，以保證后續(xù)工序的加工精度。 （2）精基準(zhǔn)加工完畢后，應(yīng)對(duì)主要加工表面及關(guān)鍵孔進(jìn)行粗加工、半精加工和精 加工。主要表面的精加工一般放在最后階段進(jìn)行，以免受到其它的工序影響。次要表 面的加工可穿插在主要表面及關(guān)鍵孔加工工序之間進(jìn)行，即按照“先粗后精、先主后 次”的原則。 2.3.3 前刀架拖板加工工藝過(guò)程的確定 綜合以上的分析，制訂兩套工藝過(guò)程如下： 第一套：鑄造毛坯；以 Q 面為粗基準(zhǔn)，銑 P 面以及內(nèi)槽兩側(cè)面以及 R 面，然后銑 S 面; 翻轉(zhuǎn)零件以 P 面為精基準(zhǔn)銑加工 Q 面以、R 面對(duì)應(yīng)的后面及對(duì)應(yīng)右面，鉆底面 P 上 7 個(gè)深 16mm5 底孔、1 個(gè)深 11mm5 底孔、以及 2 個(gè) 3 油孔并分別攻絲，鉆頂面 Q 上 6H9-3 階梯孔下部的 3 油孔，擴(kuò)、鉸 6H9 孔和鉆銑槽時(shí)的 8 進(jìn)刀孔，鉆 正面 R 上 4 孔至 3.7、鉸孔至 4 鉆 S 面上兩個(gè)深 15mm 的 M6 孔以及 1 個(gè)深 20mm 的 M6 孔并攻絲，最后鉆 T 面 12 孔至 11.7 鉸孔至 12。去毛刺，檢測(cè)。 第二套：鑄造毛坯；粗銑、半精銑 Q 面及左、右端面；翻轉(zhuǎn)零件以 Q 面為精基準(zhǔn)， 銑 P 面及前后端面，并且銑出溝槽。鉆底面 P 上 7 個(gè)深 16mm5 底孔、1 個(gè)深 11mm5 底孔、以及 2 個(gè) 3 油孔并分別攻絲，鉆頂面 Q 上 6H9-3 階梯孔下部的 3 油孔， 擴(kuò)、鉸 6H9 孔和鉆銑槽時(shí)的 8 進(jìn)刀孔，鉆正面 R 上 4 孔至 3.7、鉸孔至 4 鉆 S 面上兩個(gè)深 15mm 的 M6 孔以及 1 個(gè)深 20mm 的 M6 孔并攻絲，最后鉆 T 面 12 孔至 11.7 鉸孔至 12，去毛刺，檢測(cè)。 第二套的工藝方案加工平面的順序有區(qū)別與第一套，但是不易保證 B 面與 C 面得 垂直度要求，并且設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，誤差較大所以應(yīng)使用第一套方案。 2.4 工序設(shè)計(jì) 工序設(shè)計(jì)的內(nèi)容是為某一工序選擇機(jī)床和工裝設(shè)備，確定進(jìn)給量，背吃刀量 （切削深度）和切削速度等切削用量，同時(shí)選擇刀具，量具等設(shè)備，以高效、高質(zhì)量 的完成本道工序。 2.4.1 工時(shí)定額的計(jì)算 T=（365-3-3-522）860/10000=12.24（min） 2.4.2 機(jī)床的選擇 選擇機(jī)床要遵循一定的原則。機(jī)床的加工范圍應(yīng)與零件的外輪廓尺寸相適應(yīng)；機(jī) 床的精度應(yīng)與工序要求的精度相適應(yīng)；機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。本 文中零件生產(chǎn)綱領(lǐng)為 10000 件/年，屬于大批量生產(chǎn)，零件的加工精度比較高的工序一 8 般采用專用機(jī)床，大部分工序采用通用機(jī)床。 2.4.3 工藝裝備的選擇 在單件小批量生產(chǎn)中，應(yīng)盡量采用通用夾具和組合夾具，而在大批量生產(chǎn)中則應(yīng) 根據(jù)工序的加工要求自行設(shè)計(jì)制造專用夾具。因?yàn)橥习辶慵螤畈灰?guī)則，在加工中主 要采用專用夾具。量具的選擇主要是根據(jù)生產(chǎn)類型和要求檢驗(yàn)的精度來(lái)確定的。對(duì)拖 板的檢測(cè)可用游標(biāo)卡尺，塞規(guī)進(jìn)行檢測(cè)，如零件的長(zhǎng)、寬、高等就可以用游標(biāo)卡尺進(jìn) 行檢測(cè)，檢測(cè)通孔可用塞規(guī)進(jìn)行測(cè)量。刀具的選擇主要取決于所采用的加工方法、加 工表面的尺寸、工件的材料、所要求的加工精度和表面粗糙度、生產(chǎn)效率以及經(jīng)濟(jì)性 等。在對(duì)拖板的加工中的刀具均采用 SANDVIK 提供的刀具樣本，其刀具質(zhì)量好，剛度、 加工精度完全能滿足要求。 2.4.4 加工余量及工序尺寸的確定 為了保證零件圖上某平面的精度和表面粗糙度值，需要從其毛坯面上切除全部多 余的金屬層，這一金屬層的總厚度叫做該表面的加工總余量。工件加工余量的大小將 直接影響工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。例如加工余量很小時(shí)，不易去掉上道工 序所遺留下來(lái)的表面缺陷及表面的相互位置誤差而造成廢品；加工余量太大時(shí)，會(huì)造 成加工工時(shí)和材料的浪費(fèi)，甚至因余量過(guò)大而引起很大的切削力和切削熱，使工件變 形，影響加工質(zhì)量。目前，確定加工余量的方法一般有兩種，一是靠經(jīng)驗(yàn)，另一種是 查閱有關(guān)的手冊(cè)來(lái)確定。零件的工序尺寸按照“入體原則”從后向前，根據(jù)確定的加 工余量即可計(jì)算得出。 2.4.5 具體工序計(jì)算 1. 銑 P 面以及內(nèi)槽兩側(cè)面以及 R 面 I、粗銑 P 面以及內(nèi)槽兩側(cè)面以及 R 面 所選刀具為高速鋼鑲齒圓柱銑刀，根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)選用刀具直徑為 15 的 立銑刀 切削用量及基本時(shí)間的確定 （1）ap=1.5mm，走刀次數(shù) m=1。 （2）進(jìn)給量 f= 0.8mm/r。 （3）確定切削速度 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表查?。篤c= dnc/1000=31.79m/min。 綜上，此工步的切削用量為：ap=1.5mm ，f =0.8mm/r，n =425r/min，Vc=20m/min。 (3)計(jì)算基本工時(shí)： T=L/(fn)=(l+y+)/(fn) =5.28min。 .半精銑 P 面以及內(nèi)槽兩側(cè)面以及 R 面 9 (1)選擇刀具：高速鋼鑲齒圓柱銑刀，選用刀具直徑為 15 的立銑刀 (2)確定切削用量 (a)確定背吃刀量 半精銑 P 面以及內(nèi)槽兩側(cè)面以及 R 面，加工余量為 0.5mm，一次走刀，則 ap=0.5mm。 (b)確定進(jìn)給量 由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)HT200，ap=0.5mm 選 f=1.03.0。再由機(jī)械制造工 藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)查取 f =2mm/r。 (c)確定切削速度 Vc： =278r/mindvcn/10 查(機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)取機(jī)床轉(zhuǎn)速 nc=382r/min，則實(shí)際切削速 度 Vc= dnc/1000==18m/min。 綜上，此工步的切削用量為：a =0.5mm，f =2.0， n =382r/min， Vc=18m/min。 (3)計(jì)算基本工時(shí)： T=L/(fn)=(l+y+)/(fn) =2.24min。 2. 銑削 S 面 I.粗銑 S 面 本工序?yàn)榇帚?，所選刀具高速鋼鑲齒圓柱銑刀，選用刀具直徑為 15 的立銑刀。 切削用量及基本時(shí)間的確定 （1）ap=1.5mm，走刀次數(shù) m=1。 （2）進(jìn)給量 f= 0.8mm/r。 （3）確定切削速度 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)得 =380r/mindvcn/10 查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表選擇與 380r/min 相近似的機(jī)床轉(zhuǎn)速 nc=420r/min，則實(shí)際切削速度 Vc= dnc/1000=21m/min。 綜上，此工步的切削用量為：a =1.5mm，f =0.8mm/r，n =420r/min，Vc=21m/min。 (3)計(jì)算基本工時(shí)： T=L/(fn)=(l+y+)/(fn) =0.7min。 .半精銑 S 面 (1)選擇刀具：所選刀具高速鋼鑲齒圓柱銑刀，選用刀具直徑為 15 的立銑刀 (2)確定切削用量 (a)確定背吃刀量 半精車(chē)外圓，加工余量為 0.5mm，一次走刀，則 ap=0.5mm。 (b)確定進(jìn)給量 由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)HT200，ap=0.5mm，查 f=0.21.0。再由機(jī)械制造 工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)查取 f =0.4mm/r。 (c)確定切削速度 Vc： 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè): =360r/mindvcn/10 查(機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)選取機(jī)床轉(zhuǎn)速 nc=392r/min，則實(shí)際切削 速度 Vc= dnc/1000=19m/min。 綜上，此工步的切削用量為：a =0.5mm，f =0.4， n =392r/min， 10 Vc=19m/min。 (3)計(jì)算基本工時(shí)： T=L/(fn)=(l+y+)/(fn)= 1.33min。 3. 銑削 Q 面以及 R 面對(duì)應(yīng)的后面及對(duì)應(yīng)右面 I.粗銑 Q 面以及 R 面對(duì)應(yīng)的后面及對(duì)應(yīng)右面 本工序?yàn)榇帚?，所選刀具：高速鋼鑲齒圓柱銑刀，選用刀具直徑為 15 的立銑刀。 切削用量及基本時(shí)間的確定 （1）ap=1.5mm，走刀次數(shù) m=1。 （2）進(jìn)給量 f= 0.8mm/r。 （3）確定切削速度 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)： =400r/min。查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)dvcn/10 明手冊(cè)取機(jī)床轉(zhuǎn)速 nc=424r/min，則實(shí)際切削速度 Vc= dnc/1000=20m/min。 綜上，此工步的切削用量為：a =1.5mm，f =0.8mm/r，n =424r/min，Vc=20m/min。 (4)計(jì)算基本工時(shí)： T=L/(fn)=(l+y+)/(fn) =2.04min。 . 半精銑 Q 面以及 R 面對(duì)應(yīng)的后面及對(duì)應(yīng)右面 (1)選擇刀具：高速鋼鑲齒圓柱銑刀，選用刀具直徑為 15 的立銑刀 (2)確定切削用量 (a)確定背吃刀量 加工余量為 0.5mm，一次走刀，則 ap=0.5mm。 (b)確定進(jìn)給量 由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)HT200， ap=0.5mm，取 f=0.4。 (c)確定切削速度 Vc： 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)查 =375r/mindvcn/10 查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)選機(jī)床轉(zhuǎn)速 nc=392r/min，則實(shí)際切削速度 Vc= dnc/1000=18m/min。 綜上，此工步的切削用量為：a =0.5mm，f =0.4， n =392r/min， Vc=18m/min。 (3)計(jì)算基本工時(shí)： T=L/(fn)=(l+y+)/(fn)=2.64min。 4. 鉆孔底面孔 I.鉆 7- 5mm （1）選則刀具 直徑為 5mm 的標(biāo)準(zhǔn)直柄麻花鉆 （2）確定刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.12 鉆頭、擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命可知： 鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為后刀面最大磨損限度 1.0mm，壽命 75min。 （3）計(jì)算切削用量 切削深度 2.5Pam 進(jìn)給量 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表選擇 。0.3/fmr 11 計(jì)算切削速度 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表取 13/min 所以切削速度為： 82(/min)10cndv （4）計(jì)算基本工時(shí) 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表，鉆孔過(guò)程分 7 次進(jìn)給完成，則基本工時(shí)為：0.68(in)lytnf （5）驗(yàn)算機(jī)床功率 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.32 鉆孔時(shí)軸向力、扭矩及功率的計(jì)算公式可知：軸 向 力 0zFyfCdfk 扭矩 zMc 功率 03 cvPd 公式中的系數(shù)和指數(shù)： 、 、 、 、 、42FC1.Fz.8Fy0.26MC.0Mz.8My 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 1.29-1 1.8Fk 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.33 加工條件改變時(shí)鉆孔軸向力及扭矩的修正系數(shù)： 、 、 、.3xFk.0 xMk.9hF.7h 則 1.0.8042651.309243.()zFyfCdf N2.0.. .8761.zMck m 0 71.3.9()6cvPkwd 根據(jù) Z3025 床機(jī)床說(shuō)明書(shū)，機(jī)床功率足夠，可以正常加工。 、鉆 1- 5mm （1）選則刀具 直徑為 5mm 的標(biāo)準(zhǔn)直柄麻花鉆。 （2）計(jì)算切削用量 切削深度 2.5Pam 進(jìn)給量 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表選擇 。0.3/fmr 計(jì)算切削速度 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表取 1in 12 所以切削速度為： 82(/min)10cndv （3）計(jì)算基本工時(shí) 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表，鉆孔過(guò)程分 1 次進(jìn)給完成，則基本工時(shí)為：0.74(in)lytnf 5. 鉆上面兩孔 I 鉆 3mm 孔 （1）選則刀具 直徑為 3mm 的標(biāo)準(zhǔn)直柄麻花鉆。 （2）計(jì)算切削用量 切削深度 1.5Pam 進(jìn)給量 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表選擇 。0.2/fmr 計(jì)算切削速度 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表取 1in 所以切削速度為： 168(/in)0cndv （3）計(jì)算基本工時(shí) 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表，鉆孔過(guò)程分 1 次進(jìn)給完成，則基本工時(shí)為：0.64(min)lytnf .擴(kuò) 6mm 的孔 （1）選則刀具 直徑為 6mm 的標(biāo)準(zhǔn)直柄擴(kuò)孔鉆。 （2）計(jì)算切削用量 切削深度 1.5Pa 進(jìn)給量 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表選擇 。0.9/fmr 計(jì)算切削速度 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表取 1in 所以切削速度為： 539(/in)10cndv （3）計(jì)算基本工時(shí) 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表，鉆孔過(guò)程分 1 次進(jìn)給完成，則基本工時(shí)為：0.25(min)lytnf .鉸 6mm 的孔 （1）選則刀具 直徑為 6mm 的標(biāo)準(zhǔn)鉸刀。 13 （2）計(jì)算切削用量 切削深度 0.1Pam 進(jìn)給量 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表選擇 。1.0/fmr 計(jì)算切削速度 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表取 6in 所以切削速度為： 318(/in)0cndv （3）計(jì)算基本工時(shí) 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表，鉆孔過(guò)程分 1 次進(jìn)給完成，則基本工時(shí)為：0.46(min)lytnf 鉆 8mm 的孔 （1）選則刀具 直徑為 8mm 的標(biāo)準(zhǔn)直柄麻花鉆。 （2）計(jì)算切削用量 切削深度 4.0Pa 進(jìn)給量 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表選擇 。0.4/fmr 計(jì)算切削速度 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表取 2in 所以切削速度為： 796(/in)10cndv （3）計(jì)算基本工時(shí) 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表，鉆孔過(guò)程分 1 次進(jìn)給完成，則基本工時(shí)為：0.53(min)lytnf 6. 鉆 R 面上孔 .鉆 3.7mm 的孔 （1）選則刀具 直徑為 3.7mm 的標(biāo)準(zhǔn)直柄麻花鉆。 （2）計(jì)算切削用量 切削深度 1.85Pam 進(jìn)給量 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表選擇 。0.2/fmr 計(jì)算切削速度 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表取 13in 所以切削速度為： 19(/in)0cndv （3）計(jì)算基本工時(shí) 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表，鉆孔過(guò)程分 1 次進(jìn)給完成，則基本工時(shí)為： 14 0.41(min)lytnf .鉸 4.0mm 的孔 （1）選則刀具 直徑為 4mm 的標(biāo)準(zhǔn)鉸刀。 （2）計(jì)算切削用量 切削深度 0.15Pa 進(jìn)給量 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表選擇 。0.6/fmr 計(jì)算切削速度 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表取 13in 所以切削速度為： 1035(/in)cndv （3）計(jì)算基本工時(shí) 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表，鉆孔過(guò)程分 1 次進(jìn)給完成，則基本工時(shí)為：0.142(min)lytnf 7. 鉆 S 面上的孔 .鉆 2- 5mm 的孔 （1）選則刀具 直徑為 5mm 的標(biāo)準(zhǔn)直柄麻花鉆。 （2）計(jì)算切削用量 切削深度 2.5Pam 進(jìn)給量 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表選擇 。0.4/fmr 計(jì)算切削速度 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表取 13in 所以切削速度為： 82(/in)10cndv （3）計(jì)算基本工時(shí) 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表，鉆孔過(guò)程分 1 次進(jìn)給完成，則基本工時(shí)為：0.132(min)lytnf .鉆 1- 15mm 的孔 （1）選則刀具 直徑為 5mm 的標(biāo)準(zhǔn)直柄麻花鉆。 （2）計(jì)算切削用量 切削深度 2.5Pam 進(jìn)給量 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表選擇 。0.3/fmr 15 計(jì)算切削速度 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表取 13/min 所以切削速度為： 82(/min)10cndv （3）計(jì)算基本工時(shí) 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表，鉆孔過(guò)程分 1 次進(jìn)給完成，則基本工時(shí)為：0.12(in)lytnf 攻 2-M6 螺紋 攻 1-M6 螺紋 8. 鉆 T 面上的孔 . 鉆 11.7mm 的孔 （1）選則刀具 直徑為 11.7mm 的標(biāo)準(zhǔn)直柄麻花鉆。 （2）計(jì)算切削用量 切削深度 5.8Pam 進(jìn)給量 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表選擇 。0.5/fmr 計(jì)算切削速度 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表取 13in 所以切削速度為： 354(/in)10cndv （3）計(jì)算基本工時(shí) 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表，鉆孔過(guò)程分 1 次進(jìn)給完成，則基本工時(shí)為：0.8(min)lytnf . 鉸 12mm 的孔 （1）選則刀具 直徑為 12mm 的標(biāo)準(zhǔn)鉸刀。 （2）計(jì)算切削用量 切削深度 0.15Pam 進(jìn)給量 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表選擇 。0.8/fmr 計(jì)算切削速度 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表取 13in 所以切削速度為： 345(/in)10cndv （3）計(jì)算基本工時(shí) 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表，鉆孔過(guò)程分 1 次進(jìn)給完成，則基本工時(shí)為： 16 0.56(min)lytnf 17 第三章 前刀架拖板翻轉(zhuǎn)式鉆模夾具設(shè)計(jì) 3.1 夾具的設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)夾具，首先要仔細(xì)分析加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方 法，擬定夾具設(shè)計(jì)方案；在滿足加工精度的條件下，合理的進(jìn)行安裝、定位、夾緊； 在完成夾具草圖后，進(jìn)一步考慮零件間的連接關(guān)系和螺釘、螺母、定位銷(xiāo)等的固定方 式，設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)個(gè)零部件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；根據(jù)零件的使用要求，選擇相應(yīng)的 材料。 完成鉆床夾具的所有設(shè)計(jì)后，用 AutoCAD 進(jìn)行二位圖形的繪制，首先畫(huà)裝配圖， 然后從裝配圖上拆畫(huà)零件圖，標(biāo)注相關(guān)尺寸及技術(shù)要求，最后進(jìn)行論文撰寫(xiě)、整理、 修改完成該畢業(yè)設(shè)計(jì)。 本例中夾具的設(shè)計(jì)任務(wù)是：前刀架拖板翻轉(zhuǎn)式鉆模夾具設(shè)計(jì) 3.2 定位方案和定位元件 18 圖 3-1 定位夾緊方式簡(jiǎn)單示意圖 本夾具用于鉆銷(xiāo)零件所需的的孔和。由于被加工孔與零件底面有相對(duì)位置度要求， 應(yīng)以底面為基準(zhǔn)，限制其自由度。工件裝到夾具上后，由定位銷(xiāo)使其完全定位，然后 用兩個(gè)聯(lián)動(dòng)壓板同時(shí)將工件夾緊。 安裝工件時(shí)，松開(kāi)兩螺母，將兩壓板抬起，將工件固定到在定位銷(xiāo)上，落下壓板， 擰螺母，使兩壓板壓緊工件，便可使工件加緊。夾具以?shī)A具體的一面及定位鍵在銑床 工作臺(tái)上定位，并用螺栓擰緊。本夾具使用聯(lián)動(dòng)壓板，可使四個(gè)夾緊點(diǎn)同時(shí)均勻受力， 而且操作方便。 本夾具設(shè)計(jì)為加工零件的上、下兩側(cè)孔。當(dāng)一側(cè)的孔加工完成，翻轉(zhuǎn)夾具體實(shí)現(xiàn) 另一側(cè)孔的加工。這種設(shè)計(jì)減少了對(duì)零件的多次裝夾，提高了加工效率。 3.3 定位誤差分析 工件在夾具中的定位誤差 DW=DB+jw()()min0.30.6()jwxjygjTXm 又 DB=0 (基準(zhǔn)不重合誤差), DW=0+0.06=0.06 故工件在夾具中的定位誤差符合加工要求。 19 圖 3-2 定位誤差分析示意圖 3.3.1 定位誤差的計(jì)算 該夾具以一銷(xiāo)定位，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。 gwj 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差 ，一般可用下式表示：j MjWDAZWj 由參考文獻(xiàn)5可得： 銷(xiāo)的定位誤差 ：11minDd 12min2min.DdDdJWarctgL 其中： ，10.52D20 ，d.3d ， minmin4 .6DWm .02J 夾緊誤差 ： cos)(inaxyj 其中接觸變形位移值： 20 1 ()(9.62nHBZyRaZkNcl 查5表 1215 有 。 104,0.6,.42,0.7RazHBKCncos.8jym 磨損造成的加工誤差： 通常不超過(guò)Mjm5. 夾具相對(duì)刀具位置誤差： 取AD. 誤差總和： 0.53jw 從以上的分析可見(jiàn)，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。 3.3.2 夾緊力計(jì)算 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)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： FKW 安全系數(shù) K 可按下式計(jì)算有：： 6543210 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)5表 可得： 6 12..01.301.56CK 12522.3P ....f 所以有： 193.08()KCWFN 76P 5.()Kf 螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有： )(210 tgtQLWz 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)5可查得： 21 6.2.76zr90105229 螺旋夾緊力： 048()WN 該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過(guò)弧形壓塊壓緊工件，受力簡(jiǎn)圖如下： 163 圖 4.1 受力簡(jiǎn)圖 由表 得：原動(dòng)力計(jì)算公式 261001KLWl 即： 0478.23.932.75()KWLNl 由上述計(jì)算易得： K 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(jiǎn)單、操作方便，決定 選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 3.3.3 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 采用螺旋直接夾緊或與其他元件組合實(shí)現(xiàn)夾緊工件的機(jī)構(gòu)，統(tǒng)稱螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 由于這類夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾緊可靠，通用性大，故在機(jī)床夾具中得到廣泛運(yùn)用。它的 主要缺點(diǎn)是夾緊和松開(kāi)工件時(shí)比較費(fèi)力。 本夾具采用移動(dòng)壓板進(jìn)行夾緊，同時(shí)保證了夾緊可靠和動(dòng)作迅速的要求。同時(shí)， 由于移動(dòng)壓板標(biāo)準(zhǔn)件，可直接購(gòu)買(mǎi)，降低了夾具的制造成本。 夾緊力的計(jì)算 22 單個(gè)螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按下列計(jì)算： )(210tgrtQLWz 式中： W0單個(gè)螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力 （N ） ； Q 原始作用力 （N ） ； L作用力臂（mm） ； 螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑（mm ） ，其值視螺桿端部的結(jié)r 構(gòu)形式而定，參見(jiàn)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版表 1-2-20； 螺桿端部與工件間的摩擦角（） ；1 螺紋中徑之半（mm） ；zr 螺旋升角 （） ，參見(jiàn)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三版表 1-2-21； 螺旋副的當(dāng)量摩擦角 （） ， 式中 為螺旋副的摩擦角（） ，2 2 為螺紋牙型半角（） ，參見(jiàn)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版表 1-2-22。 3.4 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少 更換鉆套的輔助時(shí)間。 23 圖 6.1 可換鉆套 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差 F7 基本 極限 偏差 D6 01 3 +0.010 +0.004 6 11.8 4 7 1.82.6 5 8 6 9 -- 2.63 +0.016 +0.006 33.3 6 +0.016 +0.008 9 3.34 7 10 45 8 11 8 12 16 56 +0.022 +0.010 10 +0.019 +0.010 13 68 12 15 10 16 20 810 +0.028 +0.013 15 18 1012 18 +0.023 +0.012 22 12 20 25 1215 22 26 0.008 1518 +0.034 +0.016 26 30 16 28 36 1822 30 +0.028 +0.015 34 2226 35 39 20 36 HT 200 2630 +0.041 +0.020 42 46 3035 48 +0.033 +0.017 52 25 HT200 56 3542 +0.050 +0.025 55 +0.039 59 30 56 67 0.012 24 4248 62 66 4850 70 +0.020 74 0.040 3.5 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 夾具體：夾具的定位、引導(dǎo)、夾緊裝置裝在夾具體上，使其成為一體，并能正確 的安裝在機(jī)床上。夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個(gè)整體的最大最復(fù)雜 的基礎(chǔ)件。夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機(jī)床的連接， 而且在零件的加工過(guò)程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)， 因此夾具體必須具有必要的強(qiáng)度和剛度。切削加工過(guò)程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會(huì)落 在夾具體上，切屑積聚過(guò)多將影響工件的可靠的定位和夾緊，因此設(shè)計(jì)夾具體時(shí)，必 須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于排屑。此外，夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性、經(jīng)濟(jì)性以及操作和裝拆的便捷 性等，在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)加以考慮。 夾具體設(shè)計(jì)的基本要求 （1）應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對(duì)刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约?夾具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取? 為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn) 行退火處理。 （2）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度 為了保證在加工過(guò)程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振 動(dòng)，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋。 （3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高， 25 因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和 強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡(jiǎn)單。 （4）應(yīng)便于排除切屑 在機(jī)械加工過(guò)程中，切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周?chē)?，如不及時(shí)排除，切削熱量 的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會(huì)破壞定位精度， 甚至發(fā)生安全事故。因此，對(duì)于加工過(guò)程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)加大定位元 件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對(duì)于加工過(guò)程中切削產(chǎn)生較多的情 況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。 （5）在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠 夾具在機(jī)床上的安裝都是通過(guò)夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或 配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí)，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠 大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型 夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。 工件裝夾方案確定以后，根據(jù)定位元件及夾緊機(jī)構(gòu)所需要的空間范圍及機(jī)床工作 臺(tái)的尺寸，確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見(jiàn)繪制的夾具裝配圖。 3.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式，在夾緊和 松開(kāi)工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)