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夾具定位規(guī)劃中完整性評估和修訂 CAM 實驗室 機械工程學系 伍斯特理工學院研究院 100 路 伍斯特 碩士 01609 美國 2004 年 9 月 14 日收稿 2004 年 11 月 9 日修訂 2004 年 11 月 10 日發(fā)表 摘 要 幾何約束是夾具設計中最重要的考慮因素之一 確定位置的解析擬訂已發(fā) 達 然而 如何分析和修改在實際夾具設計實踐過程中的一個非確定性的定位 計劃尚未深入研究 在本文中 提出了一種方法來描述在限制約束下的重點夾 具系統(tǒng)的幾何約束狀態(tài) 一種限制約束下狀態(tài) 如果它存在 可以識別給定定 位計劃 可以自動識別工件的所有限制約束下約束狀態(tài)的提案 這有助于改善 逆差定位計劃 并為修訂提供指引 以最終實現(xiàn)確定性的定位 關鍵詞 夾具設計 幾何約束 確定性定位 限制約束 過約束 1 介紹 夾具是用于制造工業(yè)進行工件牢固定位的一種機制 在零件加工過程中規(guī) 劃一個關鍵的第一步 夾具設計需要 以確保定位精度和三維工件的精度 3 2 1原則 在一般情況下 是最廣泛使用的指導原則發(fā)展的位置計劃 V型塊 和銷孔定位原則也常用 一個加工夾具定位方案必須滿足一些要求 最基本的要求是 必須提供工 件確定的位置 這種觀點指出 定位計劃生產的確定位置 工件不能移動 而 至少有一個定位不會失去聯(lián)系 這一直是夾具設計的最根本的準則之一 許多 研究人員關于幾何約束狀態(tài)的研究表明 工件在任何定位計劃分為以下三個類 別 1 良好的約束 確定性 工件在一個獨特的位置進行配合 工件表面 與 6 個定位器取得聯(lián)系 2 限制約束 不完全約束工件的自由度 3 過約束 工件自由度超過 6 定位的制約 在1985年 淺田 1 提出了滿秩為準則雅可比矩陣的約束方程 基于分析形成 了調研后 確定定位 周等 2 在1989年制定了在確定性定位問題上使用螺旋理 論 結果表明 定位矩陣的定位需要壓力滿秩達到確定的位置 該方法的確定通 過無數(shù)的研究 王等 3 考慮定位工件的接觸的影響 而采用點接觸面積 他們 介紹了接觸矩陣 并指出 兩個接觸的機構不應該有平等的 但在接觸點曲率 相反 卡爾森 4 認為 可能沒有足夠的應用 如一些不是非棱柱的表面或相對 誤差近似的非小線性 他提出一個二階泰勒展開 其中也考慮到定位誤差相互 作用 馬林和費雷拉 5 應用周對 3 2 1的位置擬訂 制定若干按照規(guī)則的規(guī)劃 盡管眾多的位置上的確定分析研究很少注意非確定性分析的位置 在淺田的擬定方案中 他們假設工件夾具元件和點之間的聯(lián)絡無阻力 理想 的位置q 而應放置工件表面和分片 可微函數(shù)是 gi 見圖1 表面函數(shù)定義為 gi q 0是確定的 應該有一個獨一無二的解決方案為下列 所有定位方程組 gi q 0 i 1 2 n 1 其中n是定位器的位置與 方向 代表了工件的定位和 方向 只有考慮到目標位置q 附近在 處 淺田表明 2 hi是幾何函數(shù)的雅可比矩陣 矩陣式所示 3 確定定位 如果雅可比矩陣滿秩 可滿足要求 2 只有q q 一個解決辦法 3 在1個3 2 1定位計劃中 一個約束方程的雅可比矩陣的滿秩的約束狀態(tài)如 表1所示 如果定位是小于6 工件是限制約束的 即存在至少有一個工件自由 定位議案不受限制的 如果矩陣滿秩 但定位大于6 定位 工件是過約束 這表 明存在至少一個定位等 而幾何約束工件被刪除不影響的狀態(tài) 找出一個模型除 了3 2 1 可以建立基準框架提取等效的定位點 胡等 6 已經(jīng)發(fā)展出一種系統(tǒng)的方 法 對這個用途 因此 這則能適用于所有的定位方案 圖1 夾具系統(tǒng)模型 表 1 等級 數(shù)量的定位 地位 6 Over constrained 康等 7 遵循這些方法和他們實施制定的幾何約束分析模塊其自動化的計算機輔 助夾具設計的核查制度 他們的 CAFDV 系統(tǒng)可以計算出雅可比矩陣和它的排 名來確定定位的完整性 它也可以分析工件的位移和靈敏度定位錯誤 熊等人 8 提 出的等級檢查方法的定位矩陣 WL 見附件 他們還介紹了左 右邊的定位矩陣 廣義逆理論 分析了工件的幾何誤差 結果表明 定位及發(fā)展方向誤差 X 和位 置誤差 r 的工件定位相關如下 Under constrained X WL r 4 Well constrained X WTLWL 1WLT r 5 Over constrained X WLT WTLWL 1 r I6 6 WLT WTLWL 1WL 6 是任意一個向量 他們還介紹了從這些矩陣的幾個指標 評價定位配置 其次是通過約束非 線性規(guī)劃的優(yōu)化 然而 他們的研究分析 不涉及非確定性定位的修訂 目前 還沒有就如何處理與提供確定的位置的夾具設計系統(tǒng)的研究 2 定位完整性評價 如果不確定性的位置達到夾具系統(tǒng)設計的要求 設計師知道約束狀態(tài)是什 么 以如何改善設計是非常重要的條件 如果夾具系統(tǒng)是過度約束 是理想定 位需要的不必要的信息 而下約束時 所有有關知識約束工件的議案 可以引 導設計師選擇額外的定位或使得修改定位計劃更有效 的總體戰(zhàn)略定位計劃表 征幾何約束的狀態(tài)描述圖 2 在本文中 定位矩陣秩的幾何約束的施加評價狀態(tài) 見附件為獲得的定位矩 陣 確定需要六個定位器定位提供矩陣的滿秩定位 WL 如圖 3 所示 在給定的定位器數(shù)量 n 定位法向量 ai bi ci 和定位的位置 xi yi zi 每一個定位器 i 1 2 n n 6 定位矩陣可以確定如下 7 當?shù)燃?WL 6 n 6 時 是工件良好約束 當?shù)燃?WL 6 n 6 時 是工件過約束 這意味著 n 6 有不必要的定位在定位方案上 工件將不存在限制 n 6 定位器 這種狀態(tài)的數(shù)學表示方法 那就是 n 6 在定位向量矩陣 可表示為 線性組合的其他六行向量 圖 2 幾何約束狀態(tài)描述 圖 3 一個簡化的定位方案 定位方案 提供了確定性的位置 發(fā)達國家的算法使用下列方法確定不必 要的定位 1 找到所有的 n 6 組合定位的 2 為每個組合 從 n 6 定位器確定定位方案 3 重新計算矩陣秩的定位為左六個定位器 4 如果等級不變 被刪除的 n 6 定位器是負責過約束狀態(tài) 這種方法可能會產生多種解決方案 并要求設計師來決定哪一套不必要的 定位應該被刪除以最佳定位性能 當?shù)燃?WL 6 工件的限制約束 參考文獻 1 Asada H By AB 自動重構夾具的柔性裝配夾具的運動學分析 IEEE J 機器人 autom1985 RA 1 86 93 2 zhou YC Chandru V Barash MM 加工裝置的自動配置的數(shù)學方法分析和綜合 反 ASME J 英工業(yè) 1989 111 299 306 3 Wang MY Liu T Pelinescu DM 夾具運動學分析的基礎上充分接觸剛體模型 J 制造 業(yè) 科學與工程 2003 125 316 24 4 Carlson JS 剛性零件的裝夾和定位計劃的二次靈敏度分析 ASME J 制造業(yè) 2001 年 科學與工程 123 3 462 72 5 Marin R Ferreira P 確定性 3 2 1 定位計劃的運動學分析和綜合加工裝置 ASME J 制造 業(yè) 科學與工程 2001 年 123 708 19 6 Hu W 設置規(guī)劃和公差分析 博士論文中 伍斯特理工學院 2001 年 7 Kang Y Rong Y Yang J Ma W 計算機輔助夾具設計驗證 大會 Autom2002 22 350 9 8 Rong KY Huang SH Hou Z 先進的計算機輔助夾具設計 波士頓 愛思唯爾 2005 年 產品型號 零件圖號機械加工工序卡片 產品名稱 底座 零件名稱 底座 共 10 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 3 銑 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 灰口鑄鐵 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X5032 夾具編號 夾具名稱 切削液 銑面夾具 工序工時 分 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步 號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進給次數(shù) 機動 輔助 1 粗銑底平面 游標卡尺 端面銑刀 200 250 11 67 3 00 2 0 55 0 1 2 精銑底平面 游標卡尺 端面銑刀 300 375 10 5 1 5 1 1 18 0 1 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會 簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 產品型號 零件圖號機械加工工序卡片 產品名稱 底座 零件名稱 底座 共 10 頁 第 2 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 4 銑 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 灰口鑄鐵 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X5032 夾具編號 夾具名稱 切削液 銑夾具 工序工時 分 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步 號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進給次數(shù) 機動 輔助 1 粗銑左側面 115 游標卡尺 端面銑刀 150 30 3 3 1 0 46 0 1 精銑左側面 115 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會 簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 產品型號 零件圖號機械加工工序卡片 產品名稱 底座 零件名稱 底座 共 10 頁 第 3 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 5 銑 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 灰口鑄鐵 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X5032 夾具編號 夾具名稱 切削液 銑面夾具 工序工時 分 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步 號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進給次數(shù) 機動 輔助 1 粗銑右側 115 端面 游標卡尺 端面銑刀 150 30 3 3 1 0 46 0 1 精銑右側 115 端面長度尺寸 255 到位 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會 簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 產品型號 零件圖號機械加工工序卡片 產品名稱 底座 零件名稱 底座 共 10 頁 第 4 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 6 鉆 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 灰口鑄鐵 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 搖臂鉆床 Z3050 夾具編號 夾具名稱 切削液 鉆夾具 工序工時 分 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步 號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進給次數(shù) 機動 輔助 鉆底面 4 11 鉆頭 11 游標卡尺 600 20 0 25 2 5 1 0 38 0 1 忽平 22 700 14 0 15 1 5 1 0 46 0 1 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會 簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 產品型號 零件圖號機械加工工序卡片 產品名稱 底座 零件名稱 底座 共 10 頁 第 5 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 7 鏜 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形 尺寸 每毛坯可制 件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 灰口鑄鐵 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件 數(shù) 臥式鏜床 T68 夾具編號 夾具名稱 切削液 鏜夾具 工序工時 分 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 主軸轉 速 切削 速度 進給 量 切削深 度 工步工 時工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進給次 數(shù) 機 動 輔 助 1 粗鏜側面 80K7 孔 鏜刀 YG3X 60 15 0 6 2 1 0 79 0 1 2 精鏜側面 80K7 孔尺寸公差到位 鏜刀 YG3X 84 21 0 4 1 1 0 85 0 1 0 2 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會 簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 產品型號 零件圖號機械加工工序卡片 產品名稱 底座 零件名稱 底座 共 10 頁 第 8 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 8 鉆 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 灰口鑄鐵 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 搖臂鉆床 Z3050 夾具編號 夾具名稱 切削液 鉆夾具 工序工時 分 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步 號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進給次數(shù) 機動 輔助 1 鉆 115 端面上的 6 M8 孔兩處 鉆頭 6 8 M8 絲攻 250 8 88 1 5 1 5 10 0 12 0 1 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會 簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 1 產品型號 零件圖號機械加工工藝過程卡片 產品名稱 底座 零件名稱 底座 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 HT200 毛 坯 種 類 灰口鑄鐵 毛坯外形尺寸 263x199x177 每毛坯件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 備 注 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內 容 車 間 工 段 設 備 工 藝 裝 備 備注 1 鑄造 鑄造 清理 2 熱處理 退火處理 3 銑 粗銑 精銑底平面 X5032 游標卡尺 端面銑刀 4 銑 粗 精銑 115 的端面 X5032 游標卡尺 端面銑刀 5 銑 粗 精銑另一側的 115 端面厚度 255mm X5032 游標卡尺 面銑刀 6 鉆 鉆底面 4 11 孔和忽平 4 22 Z3050 鉆頭 11 忽鉆頭 22 7 鏜 粗鏜 精鏜兩側面 80K7 孔 T68 游標卡尺 鏜刀 YG3X 8 鉆 鉆兩側面上的共 12 M8 孔 Z3050 游標卡尺 鉆頭 6 8 絲錐 M8 9 去毛刺 去各部分銳邊毛刺 鉗工臺 平板銼 10 終檢 終檢 檢驗臺上 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會 簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 1 畢業(yè)設計 論文 類 型 畢業(yè)設計說明書 畢業(yè)論文 題 目 數(shù)控機床底座機械加工工藝工裝 設計 學生姓名 金龍 指導教師 張瑞華 專 業(yè) 數(shù)控技術 時 間 2017 4 22 2 目錄 目錄 2 摘 要 3 Abstract 4 第一章零件的分析 5 1 1 底座零件技術要求 5 1 2 零件的材料 5 1 3 選擇毛坯的原則 6 1 3 1 零件毛坯的選擇 6 第二章銑底面夾具 17 4 1 定位基準的選擇 17 4 2 定位元件的設計 17 4 3 誤差分析 18 4 4 切削力及夾緊力的計算 21 4 5 對刀塊的設計 23 4 6 夾緊裝置的設計 23 第三章鏜孔夾具的設計 24 5 1 定位基準的選擇 24 5 2 定位元件設計與選擇 24 5 3 切削力及夾緊力的計算 26 5 4 鏜套與襯套的設計 27 6 5 夾緊裝置設計 29 總結 30 參考文獻 31 致 謝 33 摘 要 3 本次設計內容為一種底座零件的加工工藝及主要夾具設計的內容 根據(jù)底座的零件圖分析 它的表面加工精度 表面粗糙度及一些技術要求 分 析加工尺寸及各部分特征的加工情況 確定其合理的加工工藝規(guī)程 并制定合理的 機械加工工藝過程卡 還有編寫其工序卡 對每個工序都會有個詳細的了解 并通 過機械加工手冊 對每個工序進行相應的切削用量和工時的計算 確定好工藝規(guī)程后 然后選擇其中的兩個主要工序作為夾具設計的任務 本次 選擇的工序為銑底面的工序和鏜側邊的兩個大孔 80K7 在此兩套主要工序的夾具 設計中 按照基本的定位原則 確定好定位元件和夾緊元件 并考慮還需要對刀元 件和導向元件等的使用 夾具設計完成后 應用 C AD 軟件對其裝配圖和零件圖的繪制 最后并編寫設 計說明書 關鍵詞 底座 工藝規(guī)程 夾具設計 4 Abstract This design content is a base part processing craft and the main jig design content According to the analysis of the base of the parts diagram surface machining accuracy its surface roughness and some technical requirements analysis processing and the processing size characteristics determine the reasonable machining process machining process and to develop a reasonable card and write the process card will have a detailed understanding of the each process and through manual mechanical processing calculate the corresponding cutting parameters and the working hours of each process To determine a good procedure then choose one of the two main processes as the fixture design task the selection process for milling the bottom two large hole diameter 80K7 and the side of the boring process The fixture design of two main processes according to the basic principle of positioning determine the positioning elements and clamping elements and also need to consider the use of tool components and guide elements etc Fixture design is completed the application of C software AD assembly drawing and parts drawing and finally write design specifications Keywords Base process specification fixture design 5 第一章零件的分析 1 1 底座零件技術要求 零件圖上的主要技術要求為 表面粗糙度要求見圖 2 1 底座 未標注圓角 R2 R3 圖 2 1 底座零件圖 1 2 零件的材料 由 零件圖可知本次的車床尾座體的材料選擇 HT200 此材料為灰鑄鐵 也叫灰 口鑄鐵 最小抗拉強度 200MPa 屬于中等輕度的鑄造體 鑄造的性能好 工藝步 驟少且容易 鑄造應力小 而且可以不用人工控制 有良好的機械強度和較好的減 震性能 適合于在制造受力能力中等的且在腐蝕性較弱環(huán)境下的零件 6 1 3 選擇毛坯的原則 1 3 1 零件毛坯的選擇 機械零件的制造包括毛坯成形和切削加工兩個階段 毛坯成形不僅對后續(xù)的切 削加工產生很大的影響 而且對零件乃至機械產品的質量 使用性能 生產周期和 成本都有影響 因此正確選擇毛坯的類型和生產方法對零件后續(xù)加工具有重要的意 義 零件采用 HT200 材料等常采用鑄造成形 鑄造的方法采用常用的砂型鑄造的 方式進行鑄造 雖然目前擁有精鑄的方式 但根據(jù)本次的零件特征不必需要精鑄而 成 7 第二章銑底面夾具 本夾具主要用來銑底座的底面夾具 該夾具為零件的開始工序 所以結合工件 的外形來參考定位和夾緊方式 通過專用夾具的定位設計 減少工作時間 提高工 作效率 2 1 定位基準的選擇 根據(jù)本次的零件的工藝流程 銑底端面為工件的首道工序 零件的各處特征均 還沒有加工 因此需要考慮以工件的外形來參考定位 本次選擇工件的外形定位主 要包括以下 以外圓 115 參考定位限制工件的四個自由度 另外在工件的兩個側 邊分別限制兩個方向上的自由度 這樣整個工件就被完全定位 工件被限制了六個 自由度 2 2 定位元件的設計 根據(jù)外圓弧 115 的外圓弧選擇的定位元件為固定式 V 型塊 在側邊的定位方 式選擇定位元件為支承釘?shù)亩ㄎ辉?固定式 V 型塊是根據(jù)外圓弧 115 的圓弧作為基準的 設計此 V 型塊的開口角 度尺寸為 120 度 圖 4 1V 型塊開口角度 120 度的定位尺寸 根據(jù)公式 0 5 289THDN 式中 8 D V 型塊的檢驗芯軸直徑 也就是工件的定位基準直徑 H V 型塊的高度 用于大直徑定位的時候 H 0 5D 用于小直徑的時候 取 H 1 2D N V 型塊的開口尺寸 類 別 V 形塊的標準定位高度 T mm 工作角度 120 公式 T H 0 577D 0 289 N 參數(shù) H 25 參數(shù) D 115 參數(shù) N 55 計算結果 25mm 2 3 切削力及夾緊力的計算 1 切削力計算 本次的切削力為銑削力 公式如下 0 86 720 86pzpFCfDBZK 式中 F 切削力 N 高速鋼銑刀銑削時考慮工件材料銑刀類型系數(shù) 查表p 銑削深度 mm D 銑刀直徑 mm 每齒進給量 mmzf B 銑削寬度 mm Z 銑刀的齒數(shù) 高速鋼銑刀銑削時 考慮工件材料機械性能不同的修正系數(shù)pK 銑削切削力計算類別 工件材料 碳鋼 青銅 鋁合金 可鍛鑄鐵等 刀具材料 高速鋼 9 銑刀類型 圓柱銑刀 立銑刀 盤銑刀 鋸片銑刀 角度銑刀 半圓成形銑刀 等 公式 F Cp ap 0 86 fz 0 72 D 0 86 B z Kp 參數(shù) Cp 669 參數(shù) ap 3 參數(shù) fz 0 1 參數(shù) D 20 參數(shù) B 60 參數(shù) z 4 參數(shù) Kp 1 計算結果 5985 161N 2 夾緊力的計算 本次的夾緊按照切削方向與夾緊的方向是夾緊力與切削力方向垂直 圖 4 5 夾緊形式 由公式 12kKFW 式中 實際所需的夾緊力k F 切削力 安全系數(shù)K 10 夾緊元件與工件間的摩擦系數(shù)1 工件與夾具支承面間的摩擦系數(shù)2 計算方式如下 定位形式 工件以平面定位 夾緊形式 夾緊力與切削力方向垂直 公式 Wk K F 1 2 參數(shù) K 1 5 參數(shù) F 5985 參數(shù) 1 0 15 參數(shù) 2 0 15 計算結果 2992 5N 2 4 對刀塊的設計 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成 用來確定刀具與夾具的相對位置 由于本道工序是完成車床撥叉上端面的粗 精銑加工 所以選用圓形對刀塊 夾具上所裝的對刀塊 可使夾具在一批零件的加工前很好地對刀 2 5 夾緊裝置的設計 本裝置中的夾緊部位主要是側邊定位的地方 采用一個壓板對側邊的大端面進 行夾緊 夾緊力的方向是與切削力方向垂直方向 在對側邊大端面進行壓緊的情況 下 由于夾緊力較大 需要采用大一點的壓板對其進行夾緊 11 第三章鏜孔夾具的設計 在給定的底座零件中 對本步加工的定位需要保證其孔和底平面保證平行度 定位要求比較高 因此 本步的重點應在保證平行度上 還應考慮如何提高生產率 從對工件的結構形狀分析 若工件以底面放置在鏜夾具底板上 定位夾緊都比較可 靠 也容易實現(xiàn) 待夾緊后就能滿足加工要求 在臥式鏜床上鏜 80 孔 考慮用定位夾具固定 5 1 定位基準的選擇 由零件圖可知 在鏜孔側邊的孔之前 工件的底面和底面上的孔已經(jīng)加工完成 顯而易見 可以選擇工件的底面與底面上的孔作為定位基準的方式 這種定位方式 就是一面兩孔的定位原則方式 選擇底面為一面 兩孔就是 選擇底面對角方向上的 2 11 孔 5 2 定位元件設計與選擇 這個零件采用了一個面兩個孔作為定位基準 因此一個面兩個銷作為定位的元 件 所以這個設計的目的就是對圍繞長圓柱銷和短削邊銷的特點來做設計 由加工孔工序簡圖可計算出兩孔中心距 gL219gLm 由于兩孔有位置度公差 所以其尺寸公差為 10 3Lgm 所以兩加工孔的中心距為 而兩孔尺寸為 219m 根據(jù)參考文獻 10 削邊銷與圓柱銷的設計計算過程如下 12 定 位 銷 中 心 距基 準 孔 中 心 距 圖 5 1 定位銷 1 確定兩定位銷中心距尺寸 及其偏差xLLx xg219m L 0 3153Lg 2 確定圓柱銷直徑 及其公差1d1d 基準孔最小直徑 D1D 取 f71d 所以圓柱銷尺寸為 m 3 削邊銷的寬度 b 和 B 由參考文獻 10 4 256Dm 4 削邊銷與基準孔的最小配合間隙 式 3 1 2 12 bLgx 其中 基準孔最小直徑 2D 圓柱銷與基準孔的配合間隙1 2 0 234 0 15 m 5 削邊銷直徑 及其公差2d 210 8D 13 按定位銷一般經(jīng)濟制造精度 其直徑公差帶為 則削邊銷的定位圓柱部分定6h 位直徑尺寸為 10 8m 6 補償值 1in 0 51 05 482Lgx m 5 3 切削力及夾緊力的計算 0 75 12943cpcpFfVK 圓周切削分力 N 背吃刀量p f 每轉進給量 切削速度cV 修正系數(shù)pKpmkprfrpK 本次鏜削 80 孔的圓周分力 Fc 工件材料 結構鋼和鑄鋼 b 736MPa 刀具材料 硬質合金 加工方式 縱向和橫向鏜 公式 Fc 2943 ap f 0 75 vc 0 15 Kp 參數(shù) ap 2 參數(shù) f 0 5 參數(shù) vc 50 參數(shù) Kp 1 計算結果 1946 266N 本道工序加工孔時 采用移動壓板進行夾緊 3 1 kLQWqH 14 式中 實際所需夾緊力 NkW L 夾壓點到軸心線的距離 mm 摩擦系數(shù) 0 1 0 5 H 壓板的導向長度 mm q 彈簧作用力 N 公式 Q Wk 1 3 L H q 參數(shù) Wk 273 2 參數(shù) L 50 參數(shù) 0 2 參數(shù) H 25 參數(shù) q 200 計算結果 801 04N 5 4 鏜套與襯套的設計 根據(jù)工藝要求是對 80 的孔進行鏜孔 因為鏜刀只有一個 所以本次設計采用 可換的鏜套 在工件的兩側分布兩個鏜套 在鏜套安裝座上安裝上對應的鏜套 可 以更換鏜套 這樣以此為了能更好的加工這些孔 具體的鏜套安裝座和鏜套 襯套 的具體選擇如下 選用鏜套如圖所示 圖 6 1 鏜套 15 其結構參數(shù)如下表 表 6 1 鏜套基本結構參數(shù) D d H 公稱 尺寸 允差 12Dh1Cm1r 60 45 75 0 012 0 027 90 85 18 2 5 40 40 3 襯套選用鏜套用襯套其結構如圖所示 圖 6 2 鏜套用襯套 其機構參數(shù)如下表 表 6 2 鏜套用襯套結構參數(shù) d D 公稱尺 寸 允差 H 公稱尺寸 允差 C 1 75 0 03 0 45 85 0 039 0 020 3 2 鏜套固定在鏜套安裝座上時需要用螺釘固定 一般選用鏜套螺釘來固定 根據(jù) 本次的鏜套尺寸 配用的螺釘為 M12 的鏜套螺釘 16 圖 6 3 鏜套螺釘標準 圖 6 4 鏜套螺釘?shù)闹饕叽?6 5 夾緊裝置設計 本夾具裝夾很簡單 采用在工件的定位面的上端面使用兩個移動壓板對工件進 行夾緊 在鏜孔的過程中 當鏜孔鏜完后 松開壓板的鎖緊螺母 拿開工件 然后 就可以進行接下來的零件的加工 在更換零件的時候也是松開鎖緊螺母 整個夾具 的操作較為簡單 容易操作 總結 底座作為一個基礎的零件 其性能直接影響到機床使用的情況 進而影響到需 要用車床的加工零件的精度 表面質量等 本次設計的是底座的工藝規(guī)程 和主要工序的夾具設計 具體總結的一下內容 1 分析零件的表面技術要求 確定其加工方法 確定其工藝流程 2 確定好工藝流程后 對其中兩個主要工序進行專用的夾緊設計 選擇銑底 17 面夾具和鏜孔夾具 3 鏜孔夾具使我熟悉掌握了一面兩銷的各項知識與規(guī)律 并掌握了鏜孔夾具 中使用的鏜套等導向元件 4 銑面夾具使我熟悉了用 V 型塊定位的原則 學會使用了對刀塊的對刀元件 參考文獻 1 許曉旸 專用機床設備設計 M 重慶 重慶大學出版社 2003 2 孫已德 機床夾具圖冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1984 20 23 3 貴州工學院機械制造工藝教研室 機床夾具結構圖冊 M 貴陽 貴州任命出 版社 1983 42 50 4 東北重型機械學院等 機床夾具設計手冊 M 上海 上?？茖W技術出版社 1979 5 孟少龍 機械加工工藝手冊第 1 卷 M 北京 機械工業(yè)出版社 1991 6 金屬機械加工工藝人員手冊 修訂組 金屬機械加工工藝人員手冊 M 上 海 上?？茖W技術出版社 1979 7 李洪 機械加工工藝手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1990 8 馬賢智 機械加工余量與公差手冊 M 北京 中國標準出版社 1994 9 上海金屬切削技術協(xié)會 金屬切削手冊 M 上海 上海科學技術出版社 1984 10 周永強 高等學校畢業(yè)設計指導 M 北京 中國建材工業(yè)出版社 2002 11 劉文劍 曹天河 趙維 夾具工程師手冊 M 哈爾濱 黑龍江科學技術出版 社 1987 12 余光國 馬俊 張興發(fā) 機床夾具設計 M 重慶 重慶大學出版社 1995 13 東北重型機械學院 洛陽農業(yè)機械學院 長春汽車廠工人大學 機床夾具設 計手冊 M 上海 上?？茖W技術出版社 1980 14 李慶壽 機械制造工藝裝備設計適用手冊 M 銀州 寧夏人民出版社 1991 18 15 廖念釗 莫雨松 李碩根 互換性與技術測量 M 中國計量出版社 2000 9 19 16 王光斗 王春福 機床夾具設計手冊 M 上?？茖W技術出版社 2000 17 樂兌謙 金屬切削刀具 機械工業(yè)出版社 2005 4 17 18 吳拓 簡明機床夾具設計手冊 化學工業(yè)出版社 2010 19 孫麗媛 機械制造工藝及專用夾具設計指導 M 冶金工業(yè)出版社 2010 20 李益民 機械制造工藝設計簡明手冊 M 機械工業(yè)出版社 1994 21 李名望 機床夾具設計實例教程 M 化學工業(yè)出版社 2009 22 李旦 邵東向 機床專用夾具圖冊 M 哈爾濱 哈爾濱工業(yè)大學出版社 2005 23 武文革 辛志杰 金屬切削原理及道具 M 國防工業(yè)出版社 2009 24 陳宏軍 實用機械加工工藝手冊 M 機械工業(yè)出版社 2009 25 李昌年 機床夾具設計與制造 M 機械工業(yè)出版社 2006 26 Yon chun Chou R A Srinivas Automatic design of machining fixture conceptual design J Int J Adv Manuf Technol 1994 9 3 12 27 J Cecil A Clamping Design Approach for Automated Fixture Design J Int J Adv Manuf Technol 2001 18 784 789 28 Machine Tools N chernor 1984 29 Machine Tool Metalworking John L Feirer 1973 30 Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984 19 致 謝 首先 在張瑞華老師的指導下我完成了這次畢業(yè)設計 對此我十分感謝 在這 過程中 她的貼心仔細的指導讓我倍受鼓舞 同時 我十分感謝在大學時光給予我教誨的老師們 因為他們的教導我學到了 知識與經(jīng)驗 了解了不少對我完成畢業(yè)設計有用的道理 然后對于我的爸媽我也非 常感激 在學校生活中 因為他們的鼓勵與支持 才能讓我不受影響的學習 當然還有和我生活了三年的室友 你們對我的照顧與關懷讓我十分感激 在此 那些給予我?guī)椭c關懷的朋友們對你們表示感謝 20