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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
專(zhuān)業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí) XXX 姓名 XXX 下發(fā)日期 2011-03-05
題目
車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件機(jī)械加工工藝規(guī)程及銑夾具設(shè)計(jì)
專(zhuān)題
1. 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)盤(pán)零件加工工藝設(shè)計(jì)
2. 銑平面夾具設(shè)計(jì)
主
要
內(nèi)
容
及
要
求
要求： 在教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，培養(yǎng)較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)和學(xué)習(xí)能力，獲得機(jī)械工程師的基本訓(xùn)練。使整個(gè)設(shè)計(jì)在技術(shù)上是先進(jìn)的，在經(jīng)濟(jì)上是合理的，在生產(chǎn)上是可行的。工藝規(guī)程設(shè)計(jì)應(yīng)該滿(mǎn)足加工質(zhì)量，生產(chǎn)率，經(jīng)濟(jì)性要求，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)方案應(yīng)該合理，有一定的特色和見(jiàn)解。計(jì)算步驟清晰，計(jì)算結(jié)果正確；設(shè)計(jì)制圖符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；使用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，計(jì)算和繪圖；說(shuō)明書(shū)要求文字通順，語(yǔ)言簡(jiǎn)練，圖示清晰。
必須以負(fù)責(zé)的態(tài)度對(duì)待自己所做的技術(shù)決定，數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果。
主要內(nèi)容：
（1） 確定生產(chǎn)類(lèi)型，對(duì)零件進(jìn)行工藝分析。
（2） 選擇毛胚種類(lèi)及其制造方法，繪制毛坯綜合圖。
（3） 擬定零件的加工工藝過(guò)程，選擇各工序的加工設(shè)備和工藝裝備，確定各工序切削用量和工學(xué)尺寸，計(jì)算某一代表工序的工時(shí)定額。
（4） 填寫(xiě)工藝文件： 工藝過(guò)程卡片（或工藝卡片），工序卡片（可視工作量大小只填部分主要工序的工序卡片）。
（5） 設(shè)計(jì)指定工序的專(zhuān)用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖。
（6） 撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
成果形式： 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)不少于10000萬(wàn)字，查閱文獻(xiàn)10篇以上，繪制圖紙折合總量不少于2張A0
主要技術(shù)參數(shù)
該零件圖一張，年生產(chǎn)綱領(lǐng)5000件，每日一班。
進(jìn) 度 及 完 成 日 期
3月23日—4.月3日 ：實(shí)習(xí) 二周
4月6日—4月10日 ：繪制被加工零件圖和毛胚圖 一周
4月13日—4月24日 ：制定加工路線(xiàn)，編制工藝卡 二周
4月27日—5月8日 ：進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算 二周
5.月11日—5月22日 ：設(shè)計(jì)一套夾具裝配圖 二周
5月25日—5月29日 ：設(shè)計(jì)夾具的零件圖 一周
6月1日—6月56日 ：外文資料翻譯 一周
6月.8日—6月12日 ：編制和整理設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 一周
6月15日—6月19日 ：機(jī)動(dòng) 一周
6月22日—6月26日 ：準(zhǔn)備答辯和答辯
教學(xué)院長(zhǎng)簽字
日期
教研主任簽字
日期
指導(dǎo)教師簽字
日期
夾具夾緊力的優(yōu)化及對(duì)工件定位精度的影響
B.Li 和 S.N.Mellkote
布什伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院，佐治亞理工學(xué)院，格魯吉亞，美國(guó)研究所
由于夾緊和加工，在工件和夾具的接觸部位會(huì)產(chǎn)生局部彈性變形，使工件尺寸發(fā)生變化，進(jìn)而影響工件的最終加工質(zhì)量。這種效應(yīng)可通過(guò)最小化夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化，夾緊力是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)變量，可以得到優(yōu)化，以減少工件的位移。本文提出了一種確定多夾緊夾具受到準(zhǔn)靜態(tài)加工部位的最佳夾緊力的新方法。該方法采用彈性接觸力學(xué)模型代表夾具與工件接觸，并涉及制定和解決方案的多目標(biāo)優(yōu)化模型的約束。夾緊力的最優(yōu)化對(duì)工件定位精度的影響通過(guò)3-2-1式銑夾具的例子進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：彈性 接觸 模型 夾具 夾緊力 優(yōu)化
前言
定位和夾緊的工件加工中的兩個(gè)關(guān)鍵因素。要實(shí)現(xiàn)夾具的這些功能，需將工件定位到一個(gè)合適的基準(zhǔn)上并夾緊，采用的夾緊力必須足夠大，以抑制工件在加工過(guò)程中產(chǎn)生的移動(dòng)。然而，過(guò)度的夾緊力可誘導(dǎo)工件產(chǎn)生更大的彈性變形 ，這會(huì)影響它的位置精度，并反過(guò)來(lái)影響零件質(zhì)量。所以有必要確定最佳夾緊力，來(lái)減小由于彈性變形對(duì)工件的定位誤差，同時(shí)滿(mǎn)足加工的要求。在夾具分析和綜合領(lǐng)域上的研究人員使用了有限元模型的方法或剛體模型的方法。大量的工作都以有限元方法為基礎(chǔ)被報(bào)道[參考文獻(xiàn)1-8]。隨著得墨忒耳[8]，這種方法的限制是需要較大的模型和計(jì)算成本。同時(shí)，多數(shù)的有限元基礎(chǔ)研究人員一直重點(diǎn)關(guān)注的夾具布局優(yōu)化和夾緊力的優(yōu)化還沒(méi)有得到充分討論，也有少數(shù)的研究人員通過(guò)對(duì)剛性模型[9-11]對(duì)夾緊力進(jìn)行了優(yōu)化，剛型模型幾乎被近似為一個(gè)規(guī)則完整的形狀。得墨忒耳[12，13]用螺釘理論解決的最低夾緊力，總的問(wèn)題是制定一個(gè)線(xiàn)性規(guī)劃，其目的是盡量減少在每個(gè)定位點(diǎn)調(diào)整夾緊力強(qiáng)度的法線(xiàn)接觸力。接觸摩擦力的影響被忽視，因?yàn)樗^法線(xiàn)接觸力相對(duì)較小，由于這種方法是基于剛體假設(shè)，獨(dú)特的三維夾具可以處理超過(guò)6個(gè)自由度的裝夾，復(fù)和倪[14]也提出迭代搜索方法，通過(guò)假設(shè)已知摩擦力的方向來(lái)推導(dǎo)計(jì)算最小夾緊力，該剛體分析的主要限制因素是當(dāng)出現(xiàn)六個(gè)以上的接觸力是使其靜力不確定，因此，這種方法無(wú)法確定工件移位的唯一性。
這種限制可以通過(guò)計(jì)算夾具——工件系統(tǒng)[15]的彈性來(lái)克服，對(duì)于一個(gè)相對(duì)嚴(yán)格的工件，該夾具在機(jī)械加工工件的位置會(huì)受夾具點(diǎn)的局部彈性變形的強(qiáng)烈影響。Hockenberger和得墨忒耳[16]使用經(jīng)驗(yàn)的接觸力變形的關(guān)系（稱(chēng)為元功能），解決由于夾緊和準(zhǔn)靜態(tài)加工力工件剛體位移。同一作者還考察了加工工件夾具位移對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的影響[17]。桂 [18] 等 通過(guò)工件的夾緊力的優(yōu)化定位精度彈性接觸模型對(duì)報(bào)告做了改善，然而，他們沒(méi)有處理計(jì)算夾具與工件的接觸剛度的方法，此外，其算法的應(yīng)用沒(méi)有討論機(jī)械加工刀具路徑負(fù)載有限序列。李和Melkote [19]和烏爾塔多和Melkote [20]用接觸力學(xué)解決由于在加載夾具夾緊點(diǎn)彈性變形產(chǎn)生的接觸力和工件的位移，他們還使用此方法制定了優(yōu)化方法夾具布局[21]和夾緊力[22]。但是，關(guān)于multiclamp系統(tǒng)及其對(duì)工件精度影響的夾緊力的優(yōu)化并沒(méi)有在這些文件中提到 。
本文提出了一種新的算法，確定了multiclamp夾具工件系統(tǒng)受到準(zhǔn)靜態(tài)加載的最佳夾緊力為基礎(chǔ)的彈性方法。該法旨在盡量減少影響由于工件夾緊位移和加工荷載通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化夾緊力的一部分定位精度。接觸力學(xué)模型，用于確定接觸力和位移，然后再用做夾緊力優(yōu)化，這個(gè)問(wèn)題被作為多目標(biāo)約束優(yōu)化問(wèn)題提出和解決。通過(guò)兩個(gè)例子分析工件夾緊力的優(yōu)化對(duì)定位精度的影響，例子涉及的銑削夾具3-2-1布局。
1． 夾具——工件聯(lián)系模型
1．1 模型假設(shè)
該加工夾具由L定位器和帶有球形端的c形夾組成。工件和夾具接觸的地方是線(xiàn)性的彈性接觸，其他地方完全剛性。工件——夾具系統(tǒng)由于夾緊和加工受到準(zhǔn)靜態(tài)負(fù)載。夾緊力可假定為在加工過(guò)程中保持不變，這個(gè)假設(shè)是有效的，在對(duì)液壓或氣動(dòng)夾具使用。在實(shí)際中，夾具工件接觸區(qū)域是彈性分布，然而，這種模式的發(fā)展，假設(shè)總觸剛度（見(jiàn)圖1）第i夾具接觸力局部變形如下：
(1) 其中（j=x，y，z）表示，在當(dāng)?shù)刈幼鴺?biāo)系切線(xiàn)和法線(xiàn)方向的接觸剛度
第 19 頁(yè) 共 15 頁(yè)
圖1 彈簧夾具——
工件接觸模型。
表示在第i個(gè)
接觸處的坐標(biāo)系
（j=x，y，z）是對(duì)應(yīng)沿著xyz方向的彈性變形，分別 （j= x，y，z）的代表和切向力接觸 ，法線(xiàn)力接觸。
1．2 工件——夾具的接觸剛度模型
集中遵守一個(gè)球形尖端定位，夾具和工件的接觸并不是線(xiàn)性的，因?yàn)榻佑|半徑與隨法線(xiàn)力呈非線(xiàn)性變化 [23]。由于法線(xiàn)力接觸變形作用于半徑和平面工件表面之間，這可從封閉赫茲的辦法解決縮進(jìn)一個(gè)球體彈性半空間的問(wèn)題。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題， 是法線(xiàn)的變形，在[文獻(xiàn)23 第93頁(yè)]中給出如下：
（2）
其中式中 和是工件和夾具的彈性模量，、分別是工件和材料的泊松比。
切向變形沿著和切線(xiàn)方向）硅業(yè)切力距有以下形式[文獻(xiàn)23第217頁(yè)]
（3）
其中、 分別是工件和夾具剪切模量
一個(gè)合理的接觸剛度的線(xiàn)性可以近似從最小二乘獲得適合式 （2），這就產(chǎn)生了以下線(xiàn)性化接觸剛度值：在計(jì)算上述的線(xiàn)性近似，
（4）
(5)
正常的力被假定為從0到1000N，且最小二乘擬合相應(yīng)的R2值認(rèn)定是0.94。
2．夾緊力優(yōu)化
我們的目標(biāo)是確定最優(yōu)夾緊力，將盡量減少由于工件剛體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，局部的夾緊和加工負(fù)荷引起的彈性變形，同時(shí)保持在準(zhǔn)靜態(tài)加工過(guò)程中夾具——工件系統(tǒng)平衡，工件的位移減少，從而減少定位誤差。實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)是通過(guò)制定一個(gè)多目標(biāo)約束優(yōu)化問(wèn)題的問(wèn)題，如下描述。
2.1 目標(biāo)函數(shù)配方
工件旋轉(zhuǎn)，由于部隊(duì)輪換往往是相當(dāng)小[17]的工件定位誤差假設(shè)為確定其剛體翻譯基本上，其中 、、和 是 沿，和三個(gè)正交組件（見(jiàn)圖2）。
圖2 工件剛體平移和旋轉(zhuǎn)
工件的定位誤差歸于裝夾力，然后可以在該剛體位移的范數(shù)計(jì)算如下：
（6）
其中表示一個(gè)向量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
但是作用在工件的夾緊力會(huì)影響定位誤差。當(dāng)多個(gè)夾緊力作用于工件，由此產(chǎn)生的夾緊力為,有如下形式：
（7）
其中夾緊力是矢量，夾緊力的方向矩陣，是夾緊力是矢量的方向余弦，、和 是第i個(gè)夾緊點(diǎn)夾緊力在、和方向上的向量角度（i=1、2、3...,C）。
在這個(gè)文件中，由于接觸區(qū)變形造成的工件的定位誤差，被假定為受的作用力是法線(xiàn)的，接觸的摩擦力相對(duì)較小，并在進(jìn)行分析時(shí)忽略了加緊力對(duì)工件的定位誤差的影響。意指正常接觸剛度比，是通過(guò)（i=1，2…L）和最小的所有定位器正常剛度相乘，并假設(shè)工件、、取決于、、的方向，各自的等效接觸剛度可有下式計(jì)算得出（見(jiàn)圖3），工件剛體運(yùn)動(dòng)，歸于夾緊行動(dòng)現(xiàn)在可以寫(xiě)成：
(8)
工件有位移，因此，定位誤差的減小可以通過(guò)盡量減少產(chǎn)生的夾緊力向量 范數(shù)。因此，第一個(gè)目標(biāo)函數(shù)可以寫(xiě)為：
最小化 （9）
要注意，加權(quán)因素是與等效接觸剛度成正比的在、和 方向上。通過(guò)使用最低總能量互補(bǔ)參考文獻(xiàn)[15，23]的原則求解彈性力學(xué)接觸問(wèn)題得出A的組成部分是唯一確定的，這保證了夾緊力和相應(yīng)的定位反應(yīng)是“真正的”解決方案，對(duì)接觸問(wèn)題和產(chǎn)生的“真正”剛體位移，而且工件保持在靜態(tài)平衡，通過(guò)夾緊力的隨時(shí)調(diào)整。因此，總能量最小化的形式為補(bǔ)充的夾緊力優(yōu)化的第二個(gè)目標(biāo)函數(shù)，并給出：
最小化 （10）
其中代表機(jī)構(gòu)的彈性變形應(yīng)變能互補(bǔ)，代表由外部力量和力矩配合完成，是遵守對(duì)角矩陣的， 和是所有接觸力的載體。
如圖3 加權(quán)系數(shù)計(jì)算確定的基礎(chǔ)
內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（外文翻譯）
2.2 摩擦和靜態(tài)平衡約束
在（10）式優(yōu)化的目標(biāo)受到一定的限制和約束，他們中最重要的是在每個(gè)接觸處的靜摩擦力約束。庫(kù)侖摩擦力的法律規(guī)定（是靜態(tài)摩擦系數(shù)）,這方面的一個(gè)非線(xiàn)性約束和線(xiàn)性化版本可以使用，并且[19]有：
（11）
假設(shè)準(zhǔn)靜態(tài)載荷，工件的靜力平衡由下列力和力矩平衡方程確保（向量形式）：
(12)
其中包括在法線(xiàn)和切線(xiàn)方向的力和力矩的機(jī)械加工力和工件重量。
2.3界接觸力
由于夾具——工件接觸是單側(cè)面的，法線(xiàn)的接觸力只能被壓縮。這通過(guò)以下的的約束表（i=1，2…,L+C） （13）
它假設(shè)在工件上的法線(xiàn)力是確定的，此外，在一個(gè)法線(xiàn)的接觸壓力不能超過(guò)壓工件材料的屈服強(qiáng)度（）。這個(gè)約束可寫(xiě)為：
（i=1，2，…,L+C） (14)
如果是在第i個(gè)工件——夾具的接觸處的接觸面積，完整的夾緊力優(yōu)化模型，可以寫(xiě)成：最小化 (15)
3．模型算法求解
式（15）多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題可以通過(guò)求解約束[24]。這種方法將確定的目標(biāo)作為首要職能之一，并將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)約束對(duì)。該補(bǔ)充（）的主要目的是處理功能，并由此得到夾緊力（）作為約束的加權(quán)范數(shù)最小化。對(duì)為主要目標(biāo)的選擇，確保選中一套獨(dú)特可行的夾緊力，因此，工件——夾具系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)（即最低能量狀態(tài)），此狀態(tài)也表示有最小的夾緊力下的加權(quán)范數(shù)。 的約束轉(zhuǎn)換涉及到一個(gè)指定的加權(quán)范數(shù)小于或等于，其中是 的約束，假設(shè)最初所有夾緊力不明確，要確定一個(gè)合適的。在定位和夾緊點(diǎn)的接觸力的計(jì)算只考慮第一個(gè)目標(biāo)函數(shù)（即）。雖然有這樣的接觸力，并不一定產(chǎn)生最低的夾緊力，這是一個(gè)“真正的”可行的解決彈性力學(xué)問(wèn)題辦法，可完全抑制工件在夾具中的位置。這些夾緊力的加權(quán)系數(shù)，通過(guò)計(jì)算并作為初始值與比較，因此，夾緊力式（15）的優(yōu)化問(wèn)題可改寫(xiě)為:
最小化 （16）
由： (11)–(14) 得。
類(lèi)似的算法尋找一個(gè)方程根的二分法來(lái)確定最低的上的約束, 通過(guò)盡可能降低上限，由此產(chǎn)生的最小夾緊力的加權(quán)范數(shù)。 迭代次數(shù)K，終止搜索取決于所需的預(yù)測(cè)精度和，有參考文獻(xiàn)[15]：
（17）
其中表示上限的功能，完整的算法在如圖4中給出。
圖4 夾緊力的優(yōu)化算法（在示例1中使用）。 圖5 該算法在示例2使用
4． 加工過(guò)程中的夾緊力的優(yōu)化及測(cè)定
上一節(jié)介紹的算法可用于確定單負(fù)載作用于工件的載體的最佳夾緊力，然而，刀具路徑隨磨削量和切割點(diǎn)的不斷變化而變化。因此，相應(yīng)的夾緊力和最佳的加工負(fù)荷獲得將由圖4算法獲得，這大大增加了計(jì)算負(fù)擔(dān)，并要求為選擇的夾緊力提供標(biāo)準(zhǔn)， 將獲得滿(mǎn)意和適宜的整個(gè)刀具軌跡 ，用保守的辦法來(lái)解決下面將被討論的問(wèn)題，考慮一個(gè)有限的數(shù)目（例如m）沿相應(yīng)的刀具路徑設(shè)置的產(chǎn)生m個(gè)最佳夾緊力，選擇記為， ， …,在每個(gè)采樣點(diǎn)，考慮以下四個(gè)最壞加工負(fù)荷向量：
(18)、和表示在、和方向上的最大值，、和上的數(shù)字1，2，3分別代替對(duì)應(yīng)的和另外兩個(gè)正交切削分力，而且有：
雖然4個(gè)最壞情況加工負(fù)荷向量不會(huì)在工件加工的同一時(shí)刻出現(xiàn)，但在每次常規(guī)的進(jìn)給速度中，刀具旋轉(zhuǎn)一次出現(xiàn)一次，負(fù)載向量引入的誤差可忽略。因此，在這項(xiàng)工作中，四個(gè)載體負(fù)載適用于同一位置，（但不是同時(shí)）對(duì)工件進(jìn)行的采樣 ，夾緊力的優(yōu)化算法圖4，對(duì)應(yīng)于每個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)算最佳的夾緊力。夾緊力的最佳形式有：
(i=1,2,…,m) (j=x,y z,r) (19)
其中是最佳夾緊力的四個(gè)情況下的加工負(fù)荷載體，(C=1，2，…C)是每個(gè)相應(yīng)的夾具在第i個(gè)樣本點(diǎn)和第j負(fù)荷情況下力的大小。是計(jì)算每個(gè)負(fù)載點(diǎn)之后的結(jié)果，一套簡(jiǎn)單的“最佳”夾緊力必須從所有的樣本點(diǎn)和裝載條件里發(fā)現(xiàn)，并在所有的最佳夾緊力中選擇。這是通過(guò)在所有負(fù)載情況和采樣點(diǎn)排序，并選擇夾緊點(diǎn)的最高值的最佳的夾緊力，見(jiàn)于式 （20）：
（k=1，2，…，C） （20）
只要這些具備，就得到一套優(yōu)化的夾緊力，驗(yàn)證這些力，以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡。否則，會(huì)出現(xiàn)更多采樣點(diǎn)和重復(fù)上述程序。在這種方式中，可為整個(gè)刀具路徑確定“最佳”夾緊力 ，圖5總結(jié)了剛才所描述的算法。請(qǐng)注意，雖然這種方法是保守的，它提供了一個(gè)確定的夾緊力，最大限度地減少工件的定位誤差的一套系統(tǒng)方法。
5．影響工件的定位精度
它的興趣在于最早提出了評(píng)價(jià)夾緊力的算法對(duì)工件的定位精度的影響。工件首先放在與夾具接觸的基板上，然后夾緊力使工件接觸到夾具，因此，局部變形發(fā)生在每個(gè)工件夾具接觸處，使工件在夾具上移位和旋轉(zhuǎn)。隨后，準(zhǔn)靜態(tài)加工負(fù)荷應(yīng)用造成工件在夾具的移位。工件剛體運(yùn)動(dòng)的定義是由它在、和方向上的移位和自轉(zhuǎn)（見(jiàn)圖2），
如前所述，工件剛體位移產(chǎn)生于在每個(gè)夾緊處的局部變形，假設(shè)為相對(duì)于工件的質(zhì)量中心的第i個(gè)位置矢量定位點(diǎn)，坐標(biāo)變換定理可以用來(lái)表達(dá)在工件的位移，以及工件自轉(zhuǎn)如下: (21)
其中表示旋轉(zhuǎn)矩陣,描述當(dāng)?shù)卦诘趇幀相聯(lián)系的全球坐標(biāo)系和是一個(gè)旋轉(zhuǎn)矩陣確定工件相對(duì)于全球的坐標(biāo)系的定位坐標(biāo)系。假設(shè)夾具夾緊工件旋轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn)很小，故也可近似為：
（22）
方程（21）現(xiàn)在可以改寫(xiě)為： （23）
其中是經(jīng)方程（21）重新編排后變換得到的矩陣式，是夾緊和加工導(dǎo)致的工件剛體運(yùn)動(dòng)矢量。工件與夾具單方面接觸性質(zhì)意味著工件與夾具接觸處沒(méi)有拉力的可能。因此，在第i裝夾點(diǎn)接觸力可能與的關(guān)系如下：
（24）
其中是在第i個(gè)接觸點(diǎn)由于夾緊和加工負(fù)荷造成的變形，意味著凈壓縮變形，而負(fù)數(shù)則代表拉伸變形; 是表示在本地坐標(biāo)系第i個(gè)接觸剛度矩陣，是單位向量. 在這項(xiàng)研究中假定液壓/氣動(dòng)夾具，根據(jù)對(duì)外加工負(fù)荷，故在法線(xiàn)方向的夾緊力的強(qiáng)度保持不變，因此，必須對(duì)方程（24）的夾緊點(diǎn)進(jìn)行修改為：
（25）
其中是在第i個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力，讓表示一個(gè)對(duì)外加工力量和載體的6×1矢量。并結(jié)合方程（23）—（25）與靜態(tài)平衡方程，得到下面的方程組：
（26）
其中，其中表示相乘。由于夾緊和加工工件剛體移動(dòng)，q可通過(guò)求解式（26）得到。工件的定位誤差向量， （見(jiàn)圖6），
現(xiàn)在可以計(jì)算如下： （27）
其中是考慮工件中心加工點(diǎn)的位置向量，且
6．模擬工作
較早前提出的算法是用來(lái)確定最佳夾緊力及其對(duì)兩例工件精度的影響例如：
1．適用于工件單點(diǎn)力。
2．應(yīng)用于工件負(fù)載準(zhǔn)靜態(tài)銑削序列
如左圖7 工件夾具配置中使用的模擬研究 工件夾具定位聯(lián)系; 、和全球坐標(biāo)系。
3-2-1夾具圖7所示，是用來(lái)定位并控制7075 - T6鋁合金（127毫米×127毫米×38.1毫米）的柱狀塊。假定為球形布局傾斜硬鋼定位器/夾具在表1中給出。工件——夾具材料的摩擦靜電對(duì)系數(shù)為0.25。使用伊利諾伊大學(xué)開(kāi)發(fā)EMSIM程序[參考文獻(xiàn)26] 對(duì)加工瞬時(shí)銑削力條件進(jìn)行了計(jì)算，如表2給出例（1），應(yīng)用工件在點(diǎn)（109.2毫米，25.4毫米，34.3毫米）瞬時(shí)加工力，圖4中表3和表4列出了初級(jí)夾緊力和最佳夾緊力的算法 。該算法如圖5所示 ，一個(gè)25.4毫米銑槽使用EMSIM進(jìn)行了數(shù)值模擬，以減少起步（0.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）和結(jié)束時(shí)（127.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）四種情況下加工負(fù)荷載體，
（見(jiàn)圖8）。模擬計(jì)算銑削力數(shù)據(jù)在表5中給出。
圖8最終銑削過(guò)程模擬例如2。
表6中5個(gè)坐標(biāo)列出了為模擬抽樣調(diào)查點(diǎn)。最佳夾緊力是用前面討論過(guò)的排序算法計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)和負(fù)載載體最后的夾緊力和負(fù)載。
7．結(jié)果與討論
例如算法1的繪制最佳夾緊力收斂圖9，
圖9
對(duì)于固定夾緊裝置在圖示例假設(shè)（見(jiàn)圖7），由此得到的夾緊力加權(quán)范數(shù)有如下形式：.結(jié)果表明，最佳夾緊力所述加工條件下有比初步夾緊力強(qiáng)度低得多的加權(quán)范數(shù)，最初的夾緊力是通過(guò)減少工件的夾具系統(tǒng)補(bǔ)充能量算法獲得。由于夾緊力和負(fù)載造成的工件的定位誤差，如表7。結(jié)果表明工件旋轉(zhuǎn)小，加工點(diǎn)減少錯(cuò)誤從13.1％到14.6％不等。在這種情況下，所有加工條件改善不是很大，因?yàn)閺淖畛跬ㄟ^(guò)互補(bǔ)勢(shì)能確定的最小化的夾緊力值已接近最佳夾緊力。圖5算法是用第二例在一個(gè)序列應(yīng)用于銑削負(fù)載到工件，他應(yīng)用于工件銑削負(fù)載一個(gè)序列。最佳的夾緊力，，對(duì)應(yīng)列表6每個(gè)樣本點(diǎn)，隨著最后的最佳夾緊力，在每個(gè)采樣點(diǎn)的加權(quán)范數(shù)和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖10，在每個(gè)采樣點(diǎn)的加權(quán)范數(shù)的，，和繪制。
結(jié)果表明，由于每個(gè)組成部分是各相應(yīng)的最大夾緊力，它具有最高的加權(quán)范數(shù)。如圖10所示，如果在每個(gè)夾緊點(diǎn)最大組成部分是用于確定初步夾緊力，則夾緊力需相應(yīng)設(shè)置，有比相當(dāng)大的加權(quán)范數(shù)。故是一個(gè)完整的刀具路徑改進(jìn)方案。上述模擬結(jié)果表明，該方法可用于優(yōu)化夾緊力相對(duì)于初始夾緊力的強(qiáng)度，這種做法將減少所造成的夾緊力的加權(quán)范數(shù)，因此將提高工件的定位精度。
圖10
8．結(jié)論
該文件提出了關(guān)于確定多鉗夾具，工件受準(zhǔn)靜態(tài)加載系統(tǒng)的優(yōu)化加工夾緊力的新方法。夾緊力的優(yōu)化算法是基于接觸力學(xué)的夾具與工件系統(tǒng)模型，并尋求盡量減少應(yīng)用到所造成的工件夾緊力的加權(quán)范數(shù)，得出工件的定位誤差。該整體模型，制定一個(gè)雙目標(biāo)約束優(yōu)化問(wèn)題，使用-約束的方法解決。該算法通過(guò)兩個(gè)模擬表明，涉及3-2-1型，二夾銑夾具的例子。今后的工作將解決在動(dòng)態(tài)負(fù)載存在夾具與工件在系統(tǒng)的優(yōu)化，其中慣性，剛度和阻尼效應(yīng)在確定工件夾具系統(tǒng)的響應(yīng)特性具有重要作用。
9．參考資料：
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16、M. J. Hockenberger and E. C. DeMeter. 對(duì)工件準(zhǔn)靜態(tài)分析功能位移在加工夾具的應(yīng)用程序，制造科學(xué)雜志與工程： 325–331頁(yè), 1996。
目 錄
摘要…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… 1
緒論…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… 2
第一章 車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的編制 …… …… …… …… 4
第一節(jié) 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)確定生產(chǎn)類(lèi)型…… …… …… …… …… …… 4
第二節(jié) 零件的分析 …… …… …… …… …… …… …… …… 5
一、 零件的分析 …… …… …… …… …… …… …… …… 5
二、 選擇毛坯及毛坯制造方法 …… …… …… …… …… …… 5
第三節(jié) 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) …… …… …… …… …… …… …… …… 7
一、 定位基面的選擇 …… …… …… …… …… …… …… …… 7
二、 車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件表面加工方法的選擇 …… …… …… …… …… 7
三、 制定工藝路線(xiàn) …… …… …… …… …… …… …… …… 8
四、 選擇加工設(shè)備及工藝裝備 …… …… …… …… …… …… 9
五、 加工工序設(shè)計(jì)、工序尺寸及切削用量的計(jì)算 …… …… …… 10
六、 時(shí)間定額計(jì)算 …… …… …… …… …… …… …… …… 14
七、 填寫(xiě)機(jī)械加工工藝過(guò)程卡和機(jī)械加工工序卡 …… …… …… 15
第二章 車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)…… …… ………………… … 17
第一節(jié) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基本要求和一般步驟 …… …… …… 17
一、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基本要求 …… …… …… …… …… …… 17
二、專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)步驟 …… …… …… …… …… …… 17
第二節(jié) 車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件的夾具設(shè)計(jì) …… …… …… …… …… …… 19
一、 零件本工序加工要求的分析 …… …… …… …… …… …… 19
二、 確定夾具類(lèi)型 …… …… …… …… …… …… …… …… 19
三、 擬訂定位方案和選擇定位元件 …… …… …… …… …… 19
四、 確定夾緊方案 …… …… …… …… …… …… …… …… 21
五、 繪制夾具總裝圖 …… …… …… …… …… …… …… …… 21
六、 夾具精度分析與計(jì)算 …… …… …… …… …… …… …… 21
附錄 …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… 22
附圖1 銑床夾具總裝配圖 鉆床夾具總裝配圖
附表 車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件機(jī)械加工工藝過(guò)程卡
車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件機(jī)械加工工序卡
總結(jié) …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… 33
致謝…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… 34
參考文獻(xiàn) …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… 35
37
目 錄
摘要…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… 1
緒論…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… 2
第一章 車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的編制 …… …… …… …… 4
第一節(jié) 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)確定生產(chǎn)類(lèi)型…… …… …… …… …… …… 4
第二節(jié) 零件的分析 …… …… …… …… …… …… …… …… 5
一、 零件的分析 …… …… …… …… …… …… …… …… 5
二、 選擇毛坯及毛坯制造方法 …… …… …… …… …… …… 5
第三節(jié) 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) …… …… …… …… …… …… …… …… 7
一、 定位基面的選擇 …… …… …… …… …… …… …… …… 7
二、 車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件表面加工方法的選擇 …… …… …… …… …… 7
三、 制定工藝路線(xiàn) …… …… …… …… …… …… …… …… 8
四、 選擇加工設(shè)備及工藝裝備 …… …… …… …… …… …… 9
五、 加工工序設(shè)計(jì)、工序尺寸及切削用量的計(jì)算 …… …… …… 10
六、 時(shí)間定額計(jì)算 …… …… …… …… …… …… …… …… 14
七、 填寫(xiě)機(jī)械加工工藝過(guò)程卡和機(jī)械加工工序卡 …… …… …… 15
第二章 車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)…… …… ………………… … 17
第一節(jié) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基本要求和一般步驟 …… …… …… 17
一、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基本要求 …… …… …… …… …… …… 17
二、專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)步驟 …… …… …… …… …… …… 17
第二節(jié) 車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件的夾具設(shè)計(jì) …… …… …… …… …… …… 19
一、 零件本工序加工要求的分析 …… …… …… …… …… …… 19
二、 確定夾具類(lèi)型 …… …… …… …… …… …… …… …… 19
三、 擬訂定位方案和選擇定位元件 …… …… …… …… …… 19
四、 確定夾緊方案 …… …… …… …… …… …… …… …… 21
五、 繪制夾具總裝圖 …… …… …… …… …… …… …… …… 21
六、 夾具精度分析與計(jì)算 …… …… …… …… …… …… …… 21
附錄 …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… 22
附圖1 銑床夾具總裝配圖 鉆床夾具總裝配圖
附表 車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件機(jī)械加工工藝過(guò)程卡
車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件機(jī)械加工工序卡
總結(jié) …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… 33
致謝…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… 34
參考文獻(xiàn) …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… 35
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摘要
能通過(guò)運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到實(shí)踐知識(shí)，正確的解決一個(gè)零件在加工過(guò)程中的定位.夾緊以及工藝路線(xiàn)安排.工藝尺寸確定等問(wèn)題，保證零件的加工質(zhì)量
學(xué)會(huì)使用圖表資料以及手冊(cè)，掌握與本本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱(chēng)，出處，能夠做到熟練運(yùn)用。因此，它在我們的大學(xué)生活中占有重要的地位。就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，為今后參加工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。由于能力有限，設(shè)計(jì)當(dāng)中可能會(huì)有不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正。
Abstract：Can through the utilization machine manufacture technology curriculum in elementary theory as well as in the productive practice middle school to the practice knowledge, a correct solution components in processing process localization. Clamp as well as craft route arrangement. Questions and so on craft size determination, guarantee components processing quality The academic society uses the graph data as well as the handbook, grasps designs the related each kind of material with the notebook the name, the source, can achieve the skilled utilization. Therefore, it holds the important status in ours university life. To my own opinion, I hoped that can the work which will be engaged to own future carry on an adaptability training through this curriculum project, will exercise itself to analyze the question, will solve the question ability, will start the work for the present to build a good foundation. Because ability is limited, middle the design will possibly have the deficiency, will request earnestly fellow teachers to give the criticism to point out mistakes.
緒 論
畢業(yè)實(shí)踐工作對(duì)于每一位即將畢業(yè)的畢業(yè)生來(lái)說(shuō)都是非常重要的，它對(duì)我們以后走上工作崗位很有幫助。對(duì)于我們機(jī)電專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，在以后的工作中經(jīng)常要做關(guān)于夾具的設(shè)計(jì)工作，在這里，我以連桿零件為例，對(duì)它的工藝過(guò)程和夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)。做畢業(yè)設(shè)計(jì)可以把以前所學(xué)的知識(shí)加以綜合運(yùn)用，起到鞏固學(xué)到的知識(shí)的作用，從而提高分析，解決問(wèn)題的能力。因此，認(rèn)真的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)是很有必要的。
機(jī)械制造工藝規(guī)程的制定需選擇機(jī)械加工余量，機(jī)械加工余量的大小，不僅影響機(jī)械零件的毛坯尺寸，而且也影響工藝裝備的尺寸，設(shè)備的調(diào)整，材料的消耗，切削用量的選擇，加工工時(shí)的多少。因此，正確的確定機(jī)械加工余量，對(duì)于節(jié)約金屬材料，降低刀具損耗，減少工時(shí)，從而降低產(chǎn)品制造成本，保證加工質(zhì)量具有十分重要的意義。
在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，廣泛的收集各種資料及標(biāo)準(zhǔn)，課程設(shè)計(jì)中另一個(gè)重要的設(shè)計(jì)為專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)。專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)是為了特殊加工工序的技術(shù)要求的加工。
夾具是機(jī)械制造廠(chǎng)使用的一種工藝裝備,分為機(jī)床夾具、焊接夾具、裝配夾具及檢驗(yàn)夾具等。
各種金屬切削機(jī)床上用于裝夾工件的工藝裝備，稱(chēng)機(jī)床夾具，如車(chē)床上使用的三爪自定心卡盤(pán)、銑床上使用的平口虎鉗等。
一、 機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用
對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，為了保證加工要求，首先要使工件相對(duì)于刀具及機(jī)床有正確的位置，并使這個(gè)位置在加工過(guò)程中不因外力的影響而變動(dòng)。為此，在進(jìn)行機(jī)械加工前，首先要將工件裝夾好。
工件的裝夾方法有兩種：一種是工件直接裝夾在機(jī)床的工作臺(tái)或花盤(pán)上；另一種是工件裝夾在夾具上。
采用第一種方法夾工件時(shí)，一般要先按圖樣要求在工件表面劃線(xiàn)，劃出加工表面的尺寸和位置，裝夾時(shí)用劃針或百分表找正后再夾緊。這種方法無(wú)需專(zhuān)用裝備，但效率低，一般用于小批生產(chǎn)。批量較大時(shí)，大都用夾具裝夾工件。
用夾具裝夾工件有下列優(yōu)點(diǎn)：
（1） 能穩(wěn)定地保證工件的加工精度 用夾具裝夾工件時(shí)，工件相對(duì)于刀具及機(jī)床的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。
（2） 能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要?jiǎng)澗€(xiàn)找正，可顯著地減少輔助工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切削用量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步提高生產(chǎn)率。
（3） 能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍
（4）能降低成本 在批量生產(chǎn)中使用夾具后，由于勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高、使用技術(shù)等級(jí)較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯地降低了生產(chǎn)成本。夾具制造成本分?jǐn)傇谝慌ぜ?，每個(gè)工件增加的成本是極少的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于由于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率而降低的成本。工件批量愈大，使用夾具所取得的經(jīng)濟(jì)效益就愈顯著。
二、 機(jī)床夾具的分類(lèi)
機(jī)床夾具的種類(lèi)繁多，可以從不同的角度對(duì)機(jī)床夾具進(jìn)行分類(lèi)。常用的分類(lèi)方法有以下幾種。
1. 按夾具的使用特點(diǎn)分類(lèi)
（1） 通用夾具 已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，可加工一定范圍內(nèi)不同工件的夾具，稱(chēng)為通用夾具，如三爪定心卡盤(pán)、機(jī)床用平口虎鉗、萬(wàn)能分度頭、磁力工作臺(tái)等。這些夾具已作為機(jī)床附件的專(zhuān)門(mén)工廠(chǎng)制造供應(yīng)，只需選購(gòu)即可。
（2）專(zhuān)用夾具 專(zhuān)門(mén)為某一工件的某道工序設(shè)計(jì)制造的夾具，稱(chēng)為專(zhuān)用夾具。專(zhuān)用夾具一般在批量生產(chǎn)中使用。
（3）可調(diào)夾具 夾具的某些元件可調(diào)整或可更換，以適應(yīng)多種工件加工的夾具，稱(chēng)為可調(diào)夾具。它還分為通用可調(diào)夾具和成組夾具兩類(lèi)。
（4）組合夾具 采用標(biāo)準(zhǔn)的組合夾具元件、部件，專(zhuān)為某一工件的某道工序組裝的夾具，稱(chēng)為組合夾具。
（5）拼裝夾具 用專(zhuān)門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的拼裝夾具而成的夾具，稱(chēng)為拼裝夾具。它具有組合夾具的優(yōu)點(diǎn)，但比組合夾具精度高、效能高、結(jié)構(gòu)緊湊。它的基礎(chǔ)板和夾緊部件中常帶有小型液壓缸。。此類(lèi)夾具更適合在數(shù)控機(jī)床上使用。
2. 按使用機(jī)床分類(lèi)
夾具按使用機(jī)床可分為車(chē)床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、齒輪機(jī)床夾具、數(shù)控機(jī)床夾具、自動(dòng)機(jī)床夾具、自動(dòng)線(xiàn)隨行夾具以及其它機(jī)床夾具等。
3. 按夾緊的動(dòng)力源分類(lèi)
夾具按夾緊的動(dòng)力源可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、氣液增力夾具、電磁夾具以及真空夾具等。
三、 機(jī)床夾具的組成
機(jī)床夾具的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)雖然繁多，但它們的組成均可概括為下面幾個(gè)部分。
1. 定位裝置
定位裝置的作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。
2. 夾緊裝置
夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過(guò)程中受到外力作用是不離開(kāi)已經(jīng)占據(jù)的正確位置。
3. 對(duì)刀或?qū)蜓b置
對(duì)刀或?qū)蜓b置用于確定刀具相對(duì)于定位元件的正確位置。
4. 連接元件
連接元件是確定夾具在機(jī)床上正確位置的元件。
5. 夾具體
夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)件。
6. 其它裝置或元件
它們是指夾具中因特殊需要而設(shè)置的裝置或元件。如需加工按一定規(guī)律分
布的多個(gè)表面時(shí)，常設(shè)置分度裝置；為能方便、準(zhǔn)確地定位，常設(shè)置預(yù)定位裝置；對(duì)于大型夾具，常設(shè)置吊裝元件等。
四、 本設(shè)計(jì)的任務(wù)
本設(shè)計(jì)的任務(wù)是：設(shè)計(jì)零件的工藝規(guī)程以及對(duì)典型夾具進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析與精度分析；通過(guò)本課程的設(shè)計(jì)使學(xué)生具有一定的設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具的能力和分析生產(chǎn)中與夾具有關(guān)的技術(shù)問(wèn)題的能力。
第一章 車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的編制
第一節(jié) 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類(lèi)型
一、計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類(lèi)型
生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對(duì)生產(chǎn)組織和零件加工工藝過(guò)程起著重要的作用，它決定了各工序所需專(zhuān)業(yè)化和自動(dòng)化的程度，以及所選用的工藝方法和工藝裝備。
零件生產(chǎn)綱領(lǐng)可按下式計(jì)算。
N=Qn（1+a%）（1+b%）
根據(jù)教材中生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類(lèi)型及產(chǎn)品大小和復(fù)雜程度的關(guān)系，確定其生產(chǎn)類(lèi)型。
如某產(chǎn)品上的一個(gè)連桿零件。該產(chǎn)品年產(chǎn)量為5000臺(tái)。設(shè)其備品率為25%，機(jī)械加工廢品率為0.2%，每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量為1件，現(xiàn)制定該連桿零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程。
N=Qn（1+a%）（1+b%）
=5000*1*（1+25%）（1+0.2%）
=6262.5 件/年
車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件的年產(chǎn)量為6262.5件，現(xiàn)已知該產(chǎn)品屬于輕型機(jī)械，根據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系查閱參考文獻(xiàn) ，確定其生產(chǎn)類(lèi)型為大量生產(chǎn)。
車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件工件圖
大量生產(chǎn)的工藝特征：
（1） 零件的互換性：具有廣泛的互換性，少數(shù)裝配精度較高處，采用分組裝配法和調(diào)整法。
（2） 毛坯的制造方法和加工余：廣泛采用金屬模機(jī)器造型，鑄或其他商效方法。毛坯精度高，加工余量小。
（3） 機(jī)床設(shè)備及其布置形式：廣泛采用商效專(zhuān)用機(jī)床及自動(dòng)機(jī)床，按流水線(xiàn)和自動(dòng)排列設(shè)備。
（4） 工藝裝備：廣泛采用高效夾具，復(fù)合刀具，專(zhuān)用量具或自動(dòng)檢驗(yàn)裝置，靠調(diào)整法達(dá)到精度要求。
（5） 對(duì)工人的技術(shù)要求：對(duì)調(diào)整工的技術(shù)水平要求高，對(duì)操作工的技術(shù)水平要求較低。
（6） 工藝文件：有工藝過(guò)程卡或工序卡，關(guān)鍵工序要調(diào)整卡和檢驗(yàn)卡。
（7） 成本：較低。
（8） 生產(chǎn)率：高。
（9） 工人勞動(dòng)條件：較好。
第二節(jié) 零件的分析
一、零件的分析
. 1 首先在對(duì)加工零件進(jìn)行充分的工藝分析，確定鉆孔或擴(kuò)孔、鉸孔的結(jié)構(gòu)形式
2. 其次零件加工工藝路線(xiàn)或加工順序。根據(jù)零件圖、零件的制造材料、零件的質(zhì)量要求確定主運(yùn)動(dòng)的啟動(dòng)、停止、方向、變速；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度大?。贿x擇刀具的參數(shù)及冷卻液開(kāi)、關(guān)等輔助裝置的動(dòng)作。
3. 根據(jù)零件的形狀和加工位置設(shè)計(jì)制造其專(zhuān)用夾具，適合于工件的大批量生產(chǎn)。
4. 零件的圖形、尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度、材料、熱處理及其他技術(shù)要求要表示的清晰明了。
5. 要做到加工效率高、加工質(zhì)量符合要求、加工費(fèi)用低等要求。
基本尺寸
考慮材料力學(xué)性能：強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度；
內(nèi)外表面質(zhì)量
題目所給的零件是普通車(chē)床上的轉(zhuǎn)盤(pán)零件，主要起調(diào)整角度作用。零件底平面外圓與機(jī)床連接，；上平面燕槽起導(dǎo)向作用，兩邊2-與機(jī)床連接，使轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到平穩(wěn)。
所以對(duì)韌性和強(qiáng)度耐磨度有一定的要求.如零件圖所示該零件主要加工表面及技術(shù)要求分析如下.
1.零件整體在未注尺寸公差為IT14級(jí).這對(duì)一般的銑削加工都不難達(dá)到.
2.零件的形位公差要求也不高.它是GBIT1184-1996K級(jí)也較容易達(dá)到.
3.T1.T2.T3.T4.T5.T6表面
二、選擇毛坯及毛坯制造方法
根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小和材料性能毛坯的鑄造方法選用----低壓鑄造毛坯公差等級(jí)---IT8級(jí)
球墨鑄鐵：在鐵水（球墨生鐵）澆注前加一定量的球化劑（硅，鎂）使鑄鐵中石墨球化，由于碳以球狀存在于鑄件基體中，改善其對(duì)基體的割裂作用，球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度，塑性，沖擊韌性大大提高，并且有耐磨，減震。工藝性能好，成本低等優(yōu)點(diǎn)因?yàn)榱慵鬅o(wú)砂眼，所以在毛坯鑄造時(shí)要注意氣孔的產(chǎn)生氣孔原因：
1．空氣夾雜在熔湯中
2．氣體的來(lái)源：熔解時(shí)、在料管中、在模具中、離型劑
改善方法：
1．適當(dāng)?shù)穆?
2．檢查流道轉(zhuǎn)彎是否圓滑，截面積是否漸減
3．檢查逃氣道面積是否夠大，是否有被阻塞，位置是否位於最后充填的地方
4．檢查離型劑是否噴太多，模溫是否太低
5．使用真空．
第三節(jié) 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
一、定位基面的選擇
定位基面的選擇是擬定零件的機(jī)械加工路線(xiàn)，確定加工方案中首先要做的重要工作?；孢x擇得正確、合理與否，將直接影響工件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。
在選擇定位基面時(shí)，需要同時(shí)考慮以下三個(gè)問(wèn)題：
(1) 以哪一個(gè)表面作為加工時(shí)的精基面或統(tǒng)一基準(zhǔn)，才能保證加工精度，使整個(gè)機(jī)械加工工藝過(guò)程順利地進(jìn)行?
(2) 為加工上述精基面或統(tǒng)一基準(zhǔn)，應(yīng)采用哪一個(gè)表面作為粗基面?
(3) 是否有個(gè)別工序?yàn)榱颂厥獾募庸ひ螅枰捎媒y(tǒng)一基準(zhǔn)以外的精基面?
精基面的選擇：根據(jù)精基面的選擇原則，選擇精基面時(shí)，首先應(yīng)考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題，即在可能的情況下，應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)。
在車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)械加工工藝過(guò)程中，大部分工序選用車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)的一個(gè)指定的端面和孔作為主要基面，并用指定一側(cè)的外圓面作為另一基面。這是由于：端面的面積大，定位比較穩(wěn)定；用孔定位可直接控制大小頭孔的中心距。這樣就使各工序的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一起來(lái)，減少定位誤差。
再深入研究一下：
（1） 根據(jù)零件圖，車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件的大小孔有一端面在一個(gè)平面上，因此可以同時(shí)加工出來(lái)，但另一端面不在一個(gè)平面上，這對(duì)作為定位基準(zhǔn)面來(lái)說(shuō)是不利的。因此，在加工時(shí)需主意其定位方案的合理性。
（2） 孔內(nèi)孔作為基面，所以小頭孔內(nèi)孔表面的加工安排得比較早。 在小頭孔與大頭孔作為定位基面前的加工工序且鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，這些工序?qū)τ诩庸ず蟮目着c孔的平行度不易保證，有時(shí)會(huì)影響到后續(xù)工序的加工精度，因此，在加工時(shí)應(yīng)注意，選用合理的定位方案。
（3） 在第一道工序中，工件的各個(gè)表面都是毛坯表面，定位和夾緊的條件都較差，而加工余量和切削力都較大，如果再遇上工件本身的剛性差，則對(duì)加工精度會(huì)有很大影響，因此第一道工序的定位和夾緊方法的選擇，對(duì)于整個(gè)工藝過(guò)程的加工精度常有深遠(yuǎn)的影響。十字頭接頭加工就是如此。在粗銑中工件如何定位呢？一個(gè)方法是以毛坯端面定位，在側(cè)面和端部夾緊，粗銑一個(gè)端面后，翻身，以銑好的面定位，銑另一個(gè)毛坯面。但是由于毛坯表面 不平整，剛性差，定位夾緊時(shí)工件可能變形，粗銑后端面似乎平整了，一放松，工件又恢復(fù)變形，影響后續(xù)工序的定位精度。
二、車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件表面加工方法的選擇
零件各表面加工方法和方案的選擇，首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，還須考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性方面的要求，在選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)各種加工方法的特點(diǎn)及其經(jīng)濟(jì)加工精度和表面粗糙度，結(jié)合零件的特點(diǎn)和技術(shù)要求，慎重決定。
1.大部分外表面可達(dá)到要求. 其經(jīng)濟(jì)精度IT12-14. 表面粗糙度Ra12.5-6.3.都可以達(dá)到零件設(shè)計(jì)要求.
2.孔Ф13 鉆→鉸 其經(jīng)濟(jì)精度IT8-10 表面粗糙度Ra3.2-1.6
3.孔Ф30+0.033 Φ35+0.039其他公差為IT8級(jí) 其經(jīng)濟(jì)精度IT11-13 表面
粗糙Ra12.5-6.3 有Ra≤12.5的粗糙度要求
4.在孔Φ13的內(nèi)壁粗糙度要求為Ra≤1.6其它孔壁都在Ra≤6.3.Ф40的上偏差為0.039Ф30的上偏差為0.033公差等級(jí)都為IT8.所以對(duì)現(xiàn)代機(jī)加工不難.
零件各表面加工順序的確定
①機(jī)械加工順序安排
根據(jù)機(jī)械加工順序安排時(shí)應(yīng)遵循的原則，考慮到該工件的具體特點(diǎn)，先安排兩端面的加工，接著安排加工大小兩孔，再就是銑槽，再加工大小Φ30mm、Φ35mm的孔銑槽，最后鉆Φ13mm的孔。
②熱處理工序的安排
由于毛坯為鑄件，在機(jī)械加工之前，首先安排正火處理，以消除鍛造應(yīng)力，改善金屬組織，細(xì)化晶粒，改善切削性能。
③輔助工序的安排。
檢驗(yàn)工序：在熱處理工序后安排中間檢驗(yàn)工序，最后安排終結(jié)檢驗(yàn)。
三、制定工藝路線(xiàn)
制定工藝路線(xiàn)主要是確定加工方法和劃分加工階段。
(1)選擇加工方法應(yīng)以零件加工表面的技術(shù)條件為依據(jù)，主要是加工面的尺寸精度、形狀精度、表面粗糙度，并綜合考慮各個(gè)方面工藝因素的影響。一般是根據(jù)主要表面的技術(shù)條件先確定終加工方法，接著再確定一系列準(zhǔn)備工序的加工方法，然后再確定其他次要表面的加工方法。
(2)在各表面加工方法選定以后，就需進(jìn)一步考慮這些加工方法在工藝路線(xiàn)中的大致順序，以定位基準(zhǔn)面的加工為主線(xiàn)，妥善安排熱處理工序及其他輔助工序。
(3)排加工路線(xiàn)圖表。
當(dāng)生產(chǎn)批量不同時(shí)零件的工藝路線(xiàn)也會(huì)有較大的差別，先在列出零件大量生產(chǎn)時(shí)的工藝路線(xiàn)。見(jiàn)附表.
四、選擇加工設(shè)備及工藝裝備
(1)根據(jù)零件加工精度、輪廓尺寸和批量等因素，合理確定機(jī)床種類(lèi)及規(guī)格。
(2)根據(jù)質(zhì)量、效率和經(jīng)濟(jì)性選擇夾具種類(lèi)和數(shù)量。
(3)根據(jù)工件材料和切削用量以及生產(chǎn)率的要求，選擇刀具，應(yīng)注意盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具。
(4)根據(jù)批量及加工精度選擇量具。
由于生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以通用機(jī)床為主，輔以少量專(zhuān)用機(jī)床的流水生產(chǎn)線(xiàn)。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完成。
①選擇機(jī)床
A，工序10，20，30：是粗銑和半精銑。本零件外輪廓尺寸大。精度要求不是很高，選用X5025。
B，工序40，50，70：可以在立式鉆床上加工?？蛇x用Z5140立式鉆床。
②選擇夾具
本車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件除加工鉆2-Φ13mm孔設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具外，還有銑平面夾具也需要一套夾具，其他各工序使用通用夾具即可。
③選擇刀具
A，零件要求槽深度為21mm。因此，所選銑刀：槽時(shí)，銑刀規(guī)格為d=16mm，D=50mm，L=2mm。
B，銑上下兩端面時(shí)，銑刀選A類(lèi)可轉(zhuǎn)位面銑刀直徑為50mm。
C，鉆Φ30 mm的小頭端孔至尺寸Φ30H8 mm，選用錐柄麻花鉆，錐柄擴(kuò)孔復(fù)合鉆，擴(kuò)孔時(shí)倒角。選用錐柄機(jī)用絞刀。
D，鉆擴(kuò)Φ35H11mm 的大端孔：選用錐柄擴(kuò)孔復(fù)合鉆，擴(kuò)孔時(shí)倒角。
E，鉆Φ13 mm的孔，選用錐柄麻花鉆。
④選擇量具
本零件屬大量生產(chǎn)，一般均采用量具，選擇量具的方法有兩種：一是按計(jì)量器具的不確定度選擇；二是按計(jì)量具的測(cè)量方法極限誤差選擇。
A，選擇加工孔用量具，可選內(nèi)徑百分尺，選分度植為0.01mm。
B，選擇加工槽所用量具，選用分度植為0.02mm,測(cè)量范圍為0~150mm游標(biāo)尺進(jìn)行測(cè)量。
五、加工工序設(shè)計(jì)、工序尺寸及切削用量的計(jì)算
（1）用查表法確定工序余量。
（2）當(dāng)無(wú)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，工序尺寸及其公差的確定應(yīng)首先明確工序的加工精度。
（3）當(dāng)有基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)的工序尺寸及其公差應(yīng)由解算工藝尺寸鏈獲得。
（4）確定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標(biāo)注。當(dāng)無(wú)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，同一表面多次加工的工序尺寸只與工序（或工步）的加工余量有關(guān)。有基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，工序尺寸應(yīng)用工藝尺寸鏈解算。
切削用量的選擇
單件小批生產(chǎn)時(shí)，一般可由操作工人自定，大批生產(chǎn)條件下，工藝規(guī)程必須給定切削用量的詳細(xì)數(shù)值，選擇的原則是確保質(zhì)量的前提下具有較高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，具有選用可參考各類(lèi)工藝人員手冊(cè)。
⑴工序粗銑及半精銑Q面尺寸234mm兩端面
查有關(guān)手冊(cè)平面加工余量表，得半精加工余量Z為1 mm，已知端面總余量Z總為3 mm，故粗加工余量Z粗=（3-1）mm=2 mm。
如圖1.4（a）所示，半精銑右端面以左端面定位，工序尺寸為：
則粗精銑左端面工序尺寸
X粗238 mm,
X精=234mm
則粗銑右端面工序尺寸
X粗為235mm,X精為234mm。
查教材表3－16平面加工方法，得粗銑加工公差等級(jí)為IT11~13，取IT11，其公差T精=0.13mm，所以X精=（112±0.065）mm。
加工端面的工步余量和工序尺寸及公差/mm
加工表面
工序邊余量/mm
工序尺寸及公差/mm
表面粗糙度/um
粗 半精
粗 半精
粗 半精
右端面
2 1
235±0.065 234±0.037
6.3 3.2
左端面
2 1
238±0.095 237±0.026
6.3 3.2
上端面
2 1
48±0.065 46±0.026
6.3 3.2
下端面
2 1
45±0.095 44±0.026
6.3 3.2
查閱有關(guān)資料手冊(cè)，取粗銑的每齒進(jìn)給量fz=0.2mm/z;半精銑的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.05mm/z,粗銑走刀1次，ap =2mm;半精銑走刀1次，ap=1mm。
取粗銑的主軸轉(zhuǎn)速為150r/min，取半精銑的主軸轉(zhuǎn)速為300r/min，又前面已選定銑刀直徑D為Φ50 mm，故相應(yīng)的切削速度分別為：
粗加工 Vc=πDn粗/1000=3.14*50*150/1000m/min=23.55m/min
半精加工 Vc=πDn粗/1000=3.14*50*300/1000 m/min=47.1 m/min
⑵工序鉆、擴(kuò)、鉸通孔到Φ13H8
加工表面
加工方法
余量
公差等級(jí)
工序尺寸
深度
Φ30
鉆孔
1
IT11
Φ1
24
Φ30H8
擴(kuò)孔
0.9（單邊）
IT10（58μm）
Φ26+0.058
24
Φ30H8
鉸孔
0.1（單邊）
IT8（27μm）
Φ30+0.027
24
Φ13H8的孔鉆、擴(kuò)、鉸余量參考有關(guān)資料手冊(cè)Z擴(kuò)=0.9mm，Z鉸=0.1 mm，由此可推算出Z鉆=（4/2-0.9-0.1）=1mm。
鉆、擴(kuò)、鉸Φ26的孔到Φ30H8的加工余量
參考Z25140機(jī)床技術(shù)參數(shù)表，取鉆孔Φ13H8的進(jìn)給量f=0.3 mm/ r，參考有關(guān)資料得鉆孔Φ13的v=0.435m/s=26.1m/min。由此算出轉(zhuǎn)速為：
n=1000v/Πd=1000*26.1/3.14*12 r /min=692.68 r /min
按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=630 r /min，則實(shí)際切削速度為：
Vc=∏d n/1000=3.14*12*630/1000 m/min= 23.74m/min
查有關(guān)資料得：
Ff=9.81*42.7dof0.8KF（N）
M=9.81*0.021 dof0.8KM（N·m）
鉆Φ13 mm的孔Ff和M如下：
Ff=9.81*42.7*12*0.30.8*1 N=1918.56 N
M=9.81*0.021*122*0.30.8*1 N·m=11.32 N·m
擴(kuò)孔Φ13 mm，參考有關(guān)資料，并參考機(jī)床實(shí)際進(jìn)給量，取f=0.3 mm/ r，
參考有關(guān)資料，擴(kuò)孔切削速度為鉆孔是的1/2-1/3，故取擴(kuò)孔時(shí)=1/2*23.74 m/min=11.87 m/min。
由此算出轉(zhuǎn)速為：
n=1000v/Πd=1000*11.87/3.14*13.8 r /min=273.93 r /min
按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=300 r /min。
參考有關(guān)資料，取鉸孔的切削速度為Vc=0.3 m/s=18 m/min。
由此算出轉(zhuǎn)速為：
n=1000v/Πd=1000*18/3.14*14 r /min =409.46 r /min
按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取為n=400 r /min。則實(shí)際切削速度為：
Vc=∏d n/1000=3.14*14*400/1000 m/min=17.58 m/min
工序鉆、擴(kuò)大頭端Φ35H11 mm的孔
Φ40H11 mm的孔，擴(kuò)余量參考有關(guān)手冊(cè)取Z擴(kuò)=0.9 mm。
由此可算出Z鉆=（40/2-0.9）=19.1 mm
鉆、擴(kuò)、大頭端Φ40H11 mm的孔的加工余量表
加工表面
加工方法
余量
公差等級(jí)
工序尺寸
Φ35H11
鉆孔
14.1
—
Φ33.2
Φ35H11
擴(kuò)孔
0.9（單邊）
H11
Φ35+0.13
參考Z25140機(jī)床技術(shù)參數(shù)表，取鉆孔Φ35H11 mm的進(jìn)給量取f=0.4 mm/ r。
參考有關(guān)資料，得鉆孔Φ33.2 mm的切削速度Vc=0.445m/s=126.7m/min。
由此可算出轉(zhuǎn)速為：
n=1000v/Πd=1000*26.7/3.14*38.2 r /min=222.6r /min
按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=300 r /min，則實(shí)際切削速度為：
Vc=∏d n/1000=3.14*38.2*300/1000=35.98 m/min
查有關(guān)資料得：
Ff=9.81*42.7dof0.8KF（N）
M=9.81*0.021 dof0.8KM（N·M）
所以Φ35的Ff和M如下：
Ff=9.81*42.7*28.2*0.40.8*1 N=5675.4 N
M=9.81*0.021*38.22*0.40.8*1 N·M=78.71N·M
擴(kuò)Φ35H11 mm的孔，參考機(jī)床實(shí)際進(jìn)給量取f=0.4 mm/ r。
參考有關(guān)資料，擴(kuò)孔切削速度為鉆孔時(shí)的1/2—1/3，故取擴(kuò)孔時(shí)=1/2*36.56 m/min =13.28m/min。
由此可算出轉(zhuǎn)速為：
n=1000v/Πd=1000*13.28/3.14*40 r /min=105.72 r /min
按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=400 r /min。
⑷確定拉槽時(shí)的工序尺寸。粗銑就可達(dá)到零件圖樣的要求，則該工序尺寸：槽寬2mm、、深2mm。其工序余量既等于總余量2 mm。
⑸鉆小頭端Φ3 mm本工序與加工Φ35孔相同要求。
本工序的切削用量及其余次要工序設(shè)計(jì)略。
六、時(shí)間定額計(jì)算
（一）計(jì)算工序的時(shí)間定額
① 機(jī)動(dòng)時(shí)間。
參考有關(guān)資料，得鉆孔的計(jì)算公式為：
Tj=（l+l1+l2）/fn
L1=D/2cotkr+（1~2）
對(duì)鉆Φ13 mm的孔有：
L1=D/2cotkr+（1~2）=[12/2cot（118°/2）+1.5] mm≈5.1mm
L=20mm。
將以上數(shù)據(jù)及前面已選定的f及n代入公式得：
Tj=（20+5.1+0）/0.3*630 min≈0.24min
參考有關(guān)資料，得擴(kuò)孔的計(jì)算公式為：
Tj=（l+l1+l2）/fn
L1=（D-d1）/2cotkr+（1~2）
擴(kuò)盲孔和鉸盲控時(shí)l2=0。
對(duì)擴(kuò)孔Φ1.8 mm有：
L1= （D-d1）/2cotkr+（1~2）=[（1.8-1）/2cot60°+1.5] mm≈2 mm
L=20mm，取 l2=0 mm。
將以上數(shù)據(jù)及前面已選定的f及n代入公式得：
Tj=（40+2+0）/0.3*300 min≈0.47min
對(duì)鉸孔Φ4 mm有：
L1= （D-d1）/2cotkr+（1~2）=[（4-3.8）/2cot45°+1.5] mm≈1.6 mm
將以上數(shù)據(jù)及前面已選定的f及n代入公式得：
Tj=（4+1.6+0）/0.3*400 min≈0.35min
② 總機(jī)動(dòng)時(shí)間Tj（既基本時(shí)間tb）為：
Tb=（0.24+0.47+0.35）=1.06 min。
（二）計(jì)算工序的時(shí)間定額
① 機(jī)動(dòng)時(shí)間。
參考有關(guān)資料得鉆孔的計(jì)算公式為：
Tj=（l+l1+l2）/fn
L1=D/2cotkr+（1~2）
對(duì)鉆Φ33.2 mm的孔有：
L1=D/2cotkr+（1~2）=[33.2/2cot（118°/2）+1.5] mm≈9.96mm
L=21.5mm，取 l2=3 mm。
將以上數(shù)據(jù)及前面已選定的f及n代入公式得：
Tj=（21.5+9.96+3）/0.4*300 min≈0.29min
參考有關(guān)資料，得擴(kuò)孔的計(jì)算公式為：
Tj=（l+l1+l2）/fn
L1=（D-d1）/2cotkr+（1~2）
對(duì)擴(kuò)孔Φ40 mm有：
L1= （D-d1）/2cotkr+（1~2）=[（40-38.2）/2cot60°+1.5] mm≈2 mm
L=21.5mm，取 l2=3 mm。
將以上數(shù)據(jù)及前面已選定的f及n代入公式得：
Tj=（21.5+2+3）/0.4*140 min≈0.47min
②總機(jī)動(dòng)時(shí)間Tj（既基本時(shí)間tb）為：
Tb=（0.29+0.47）=0.76 min。
其余時(shí)間定額計(jì)算略。
七、填寫(xiě)機(jī)械加工工藝過(guò)程卡和機(jī)械加工工序卡
①工藝過(guò)程綜合卡片
簡(jiǎn)要寫(xiě)明各道工序，作為生產(chǎn)管理使用。
②工藝卡片
詳細(xì)說(shuō)明整個(gè)工藝過(guò)程，作為指導(dǎo)工人生產(chǎn)和幫助管理人員、技術(shù)人員掌握整個(gè)零件加工過(guò)程的一種工藝文件，除 寫(xiě)明工序內(nèi)容外，還應(yīng)填寫(xiě)工序所采用的切削用量和工裝設(shè)備名稱(chēng)、代號(hào)等。
③工序卡片
用于指導(dǎo)工人進(jìn)行生產(chǎn)的更為詳細(xì)的工藝文件，在大批量生產(chǎn)的關(guān)鍵零件的關(guān)鍵工序才使用。
（1）簡(jiǎn)圖可按比例縮小，用盡量少的投影視圖表達(dá)。簡(jiǎn)圖也可以只畫(huà)出與加工部位有關(guān)的局部視圖，除加工面、定位面夾緊面、主要輪廓面，其余線(xiàn)條可省略，以必需、明了為度。
（2）被加工表面用粗實(shí)線(xiàn)（或紅線(xiàn)）表示，其余均用細(xì)實(shí)線(xiàn)。
應(yīng)標(biāo)明本工序的工序尺寸，公差及粗糙度要求。
（3）定位、夾緊表面應(yīng)以規(guī)定的符號(hào)標(biāo)明。
工藝文件詳見(jiàn)表
第二章 車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件的夾具設(shè)計(jì)
（銑夾具的設(shè)計(jì), 鉆夾具的設(shè)計(jì)）
第一節(jié) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基本要求和一般步驟
一、對(duì)專(zhuān)用夾具的基本要求
1.保證工件的加工精度
專(zhuān)用夾具應(yīng)有合理的定位方案，標(biāo)注合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的精度分析，確保夾具能滿(mǎn)足工件的加工精度要求。
2.提高生產(chǎn)效率
應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小設(shè)計(jì)不同復(fù)雜程度的高效夾具，以縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
3.工藝性好
專(zhuān)用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、合理，便于加工、裝配、檢驗(yàn)和維修。
專(zhuān)用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)。當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時(shí)，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整或修配結(jié)構(gòu)，如設(shè)置適當(dāng)?shù)恼{(diào)整間隙，采用可修磨的墊片等。
4.使用性好
專(zhuān)用夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)便、省力、安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要時(shí)可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)。
5.經(jīng)濟(jì)性好
除考慮專(zhuān)用夾具本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低廉外。還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)夾具方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。
二、專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)步驟
1.明確設(shè)計(jì)任務(wù)與收集設(shè)計(jì)資料
夾具設(shè)計(jì)的第一步是在已知生產(chǎn)綱領(lǐng)的前提下，研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，對(duì)工件進(jìn)行工藝分析。其內(nèi)容主要是了解工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料；確定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準(zhǔn)和夾緊表面及所用的機(jī)床、刀具、量具等。
其次是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)收集有關(guān)資料，如機(jī)床的技術(shù)參數(shù)，夾具零部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)和廠(chǎng)訂標(biāo)準(zhǔn)，各類(lèi)夾具圖冊(cè)、夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)等，還可收集一些同類(lèi)夾具的設(shè)計(jì)圖樣，并了解該廠(chǎng)的工裝制造水平，以供參考。
2.擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖
1） 確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置。
2） 確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置。
3） 確定對(duì)刀或?qū)蚍桨?，設(shè)計(jì)對(duì)刀或?qū)蜓b置。
4） 確定夾具與機(jī)床的連接方式，設(shè)計(jì)連接元件及安裝基面。
5） 確定和設(shè)計(jì)其它裝置及元件的結(jié)構(gòu)形式。如分度裝置、預(yù)定位裝置
及吊裝元件等。
6） 確定夾具體的結(jié)構(gòu)形式及夾具在機(jī)床上的安裝方式。
7） 繪制夾具草圖，并標(biāo)注尺寸、公差及技術(shù)要求。
1. 進(jìn)行必要的分析計(jì)算
工件的加工精度較高時(shí)，應(yīng)進(jìn)行工件加工精度分析。有動(dòng)力裝置的夾具，需計(jì)算夾緊力。當(dāng)有幾種夾具方案時(shí)，可進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，選用經(jīng)濟(jì)效益較高的方案。
3.審查方案與改進(jìn)設(shè)計(jì)
夾具草圖畫(huà)出后，應(yīng)征求有關(guān)人員的意見(jiàn)，并送有關(guān)部門(mén)審查，然后根據(jù)根據(jù)他們的意見(jiàn)對(duì)夾具方案作進(jìn)一步修改。
4.繪制夾具裝配總圖
夾具的總裝配圖應(yīng)按國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。繪圖比例盡量采用1：1。主視圖按夾具面對(duì)操作者的方向繪制?？倛D應(yīng)把夾具的工作原理、個(gè)種裝置的結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系表達(dá)清楚。
夾具總圖繪制次序如下：
1） 用雙點(diǎn)劃線(xiàn)將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個(gè)視圖的合適位置上。在總圖中，工件可看作透明體，不遮擋后面夾具上的線(xiàn)條。
2） 依次繪出定位裝置、夾緊裝置、對(duì)刀或?qū)蜓b置、其它裝置、夾具體及連接元件和安裝基面。
3） 標(biāo)注必要的尺寸、公差和技術(shù)要求。
4） 編制夾具明細(xì)表及標(biāo)題欄。
完整的夾具裝配總圖的參閱“夾具圖冊(cè)”中的圖。
5.繪制夾具零件圖
夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)零件均要畫(huà)零件圖，并按夾具總圖的要求，確定零件的尺寸、公差及技術(shù)要求。
第二節(jié) 車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件的銑床夾具設(shè)計(jì)
1 銑車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)上平面夾具設(shè)計(jì)
本夾具主要用來(lái)銑車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)上平面。由于加工本道工序的工序簡(jiǎn)圖可知。粗、精銑車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)上平面時(shí)，上平面尺寸為227×78mm，粗糙度要求，車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)上平面與直徑30孔軸線(xiàn)垂直度的要求，本道工序是對(duì)直徑30與上平面進(jìn)行粗加工。因此在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)應(yīng)保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量。
2定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知工藝孔的軸線(xiàn)所在平面有垂直度的要求，從定位和夾緊的角度來(lái)看，本工序中，定位基準(zhǔn)是下平面，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)也是要求保證上、下兩平面的平行度要求，定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，不需要重新計(jì)算上下平面的平行度，便可保證平行度的要求。在本工序只需保證下平面放平就行，保證下平面與兩定位板正確貼合就行了。
為了提高加工效率，現(xiàn)決定用兩把銑刀車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)的上平面同時(shí)進(jìn)行銑加工。同時(shí)進(jìn)行采用手動(dòng)夾緊。
3定位元件的設(shè)計(jì)
本工序選用的定位基準(zhǔn)為下平面與側(cè)定位，屬于不完全定位,所以相應(yīng)的因此進(jìn)行定位元件的設(shè)計(jì)主要是對(duì)固定擋銷(xiāo)和帶大端面的短圓柱銷(xiāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]帶大端面的短圓柱銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如圖3.5所示。
圖3.5 帶大端面的短圓柱銷(xiāo)
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]固定擋銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)如圖3.6所示。
圖3.6 固定擋銷(xiāo)
4銑削力與夾緊力計(jì)算
本夾具是在銑床上使用的，用于定位螺釘?shù)牟坏鸬蕉ㄎ挥?，還用于夾緊，為了保證工件在加工工程中不產(chǎn)生振動(dòng)，必須對(duì)“17”六角螺母和”11”螺母螺釘施加一定的夾緊力。由計(jì)算公式
Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2) 式（3.2）
Fj－沿螺旋軸線(xiàn)作用的夾緊力
Fs－作用在六角螺母
L－作用力的力臂(mm)
d0－螺紋中徑(mm)
α－螺紋升角(゜)
ψ1－螺紋副的當(dāng)量摩擦(゜)
ψ2－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的摩擦角(゜)
r’－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的當(dāng)量摩擦半徑(゜)
根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]其回歸方程為
Fj＝ktTs
其中Fj－螺栓夾緊力(N)；
kt－力矩系數(shù)(cm－1)
Ts－作用在螺母上的力矩(N.cm)；
Fj =5×2000=10000N
5夾具體槽形與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì)
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過(guò)定向鍵與銑床工作臺(tái)U形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]定向鍵的結(jié)構(gòu)如圖3.7所示。
圖3.7 定向鍵
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖3.8所示。
圖3.8 U型槽
主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下表3.5所示。
表3.5 U型槽的結(jié)構(gòu)尺寸
螺栓直徑
12
14
30
20
對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，用來(lái)確定刀具與夾具的相對(duì)位置。
由于本道工序是完成車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)上平面尺寸為227×78mm的加工，所以選用直角對(duì)刀塊。根據(jù)GB2243—80直角對(duì)到刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖3.9所示。
圖3.9 直角對(duì)刀塊
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖3.10所示。
圖3.10 平塞尺
塞尺尺寸如表3.6所示。
表3.6 平塞尺結(jié)構(gòu)尺寸
公稱(chēng)尺寸H
允差d
C
3
-0.006
0.25
6夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
本夾具用于在立式銑床上加工車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)上平面，工件以與此相平行的下平面為及其側(cè)面和水平面底為定位基準(zhǔn)，在短銷(xiāo)、支承板和支承釘上實(shí)現(xiàn)定位。采用轉(zhuǎn)動(dòng)壓柱夾緊工件。當(dāng)加工完一邊，可松開(kāi)螺母來(lái)加工另一邊。如夾具裝配圖所示。
第三節(jié) 車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)零件的鉆床夾具設(shè)計(jì)
3.1 工件的加工工藝性分析
因采用立式鉆床，待加工孔處于水平位置。若設(shè)平行于待加工孔的面分別為頂面和底面，則使多孔那面為底面，即定位基準(zhǔn)面。以基準(zhǔn)面上的直徑為φ30與φ35的兩孔以及基準(zhǔn)面定位。
鉆模板應(yīng)垂直與定位基準(zhǔn)面，鉆套中心線(xiàn)與待加工孔中心線(xiàn)同軸。夾緊件由工件頂面向定位基準(zhǔn)面夾緊。采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
3.2 定位元件的選擇與設(shè)計(jì)
3.2.1 定位元件的選擇
工件在夾具中位置的確定，主要是通過(guò)各種類(lèi)型的定位元件實(shí)現(xiàn)的。在機(jī)械加工中，雖然被加工工件的種類(lèi)繁多和形狀各異，但從它們的基本結(jié)構(gòu)來(lái)看，不外乎是由平面、圓柱面、圓錐面及各種成形面所組成。工件在夾具中定位時(shí)，可根據(jù)各自的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工序加工精度要求，選擇其上的平面、圓柱面，圓錐面或它們之間的組合表面作為定位基準(zhǔn)。為此，在夾具設(shè)計(jì)中可根據(jù)需要選用各類(lèi)型的定位元件。
在夾具設(shè)計(jì)中常用于圓孔表面的定位元件有定位銷(xiāo)、剛性心軸和錐度心軸等。工件以圓孔表面定位時(shí)使用定位銷(xiāo)定位；套類(lèi)零件，為了簡(jiǎn)化定心裝置，常常采用剛性心軸作為定位元件；為消除工件與心軸的配合間隙，提高定心定位精度，在夾具設(shè)計(jì)中還可選用小錐度心軸。在此次設(shè)計(jì)中，根據(jù)泵體蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用一面兩孔定位。如圖2-1為工件在夾具中的定位方式簡(jiǎn)圖．
在夾具中，工件以圓孔表面定位時(shí)使用的定位銷(xiāo)一般有固定式和可換式兩種。在大批量生產(chǎn)中，由于定位銷(xiāo)磨損較快，為保證工序加工精度需定期維修更換，此時(shí)常采用便于更換的可換式定位銷(xiāo)。
圖2-1 所示為常用的固定式定位銷(xiāo)的典型結(jié)構(gòu)[9]。當(dāng)被定位工件的圓孔尺寸較小時(shí)，可選圖中(a)所示的定位銷(xiāo)結(jié)構(gòu)。這種帶有小凸肩的定位銷(xiāo)結(jié)構(gòu)，與夾具體連接時(shí)穩(wěn)定牢靠。當(dāng)被定位工件的圓孔尺寸較大時(shí)，選用圖中(b)所示的結(jié)構(gòu)即可。若被定位工件同時(shí)以其上的圓柱孔和端面組合定位時(shí)，還可選用帶有支撐墊圈的定位銷(xiāo)結(jié)構(gòu)。支撐墊圈與定位銷(xiāo)可做成整體式的，也可做成組合式的。為保證定位銷(xiāo)在夾具上的位置精度，一般與夾具的連接采用過(guò)盈配合。
可換式定位銷(xiāo)如圖2-2所示，為了便于定期更換，在定位銷(xiāo)與夾具體之間裝有襯套，定位銷(xiāo)與襯套內(nèi)徑的的配合采用間隙配合，而襯套與夾具體則采用過(guò)度配合。由于這種定位銷(xiāo)與襯套之間存在裝配間隙，故其位置精度較固定式定位銷(xiāo)低。
為了便于工件的順利裝入，上述定位銷(xiāo)的定位端頭部均加工成的大倒角。各種類(lèi)型定位銷(xiāo)對(duì)工件圓孔定位時(shí)限制的自由度，應(yīng)視其與工件定位孔的接觸長(zhǎng)度而定，一般選用長(zhǎng)定位銷(xiāo)時(shí)限制四個(gè)自由度，短定位銷(xiāo)時(shí)則限制兩個(gè)自由度。若采用削邊銷(xiāo)，則分別限制兩個(gè)或一個(gè)自由度。當(dāng)采用圖 所示的錐面定位銷(xiāo)定位時(shí)，則相當(dāng)于三個(gè)支撐點(diǎn)，限制三個(gè)自由度。
圖2-1 固定式定位銷(xiāo)
Fig.2-2 Stationary positioning pin
圖2-3 可換式定位銷(xiāo)及錐面定位銷(xiāo)
Fig.2-2 The replacing positioning pin and the conical surface positioning pin
在固定式和可換式中，為適應(yīng)以工件上的兩孔一起定位的需要，應(yīng)在兩個(gè)定位銷(xiāo)中采用一個(gè)削邊定位銷(xiāo)。直徑為3~50mm的削邊定位銷(xiāo)都做成菱形。
3.2.2 定位誤差的分析
夾具的作用首先是要保證工序加工精度，在設(shè)計(jì)夾具選擇和確定工件的定位方案時(shí)，根據(jù)工件定位原理選用相應(yīng)的定位元件外，還必須對(duì)選定的工件定位方案能否滿(mǎn)足工序加工精度要求作出判斷。為此，就需對(duì)可能產(chǎn)生的定位誤差進(jìn)行分析和計(jì)算。
定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面對(duì)工序基準(zhǔn)的距離尺寸）或位置要求方面的加工誤差。對(duì)某一定位方案，經(jīng)分析計(jì)算其可能產(chǎn)生的定位誤差，只要小于工件有關(guān)尺寸或位置公差的~，一般即認(rèn)為此定位方案能滿(mǎn)足該工序的加工精度要求。
工件在夾具中的位置是由定位元件確定的，當(dāng)工件上的定位表面一旦與夾具上的定位元件相接觸或相配合，作為一個(gè)整體的工件的位置也就確定了。但對(duì)于一批工件來(lái)說(shuō)，由于在各個(gè)工件的有關(guān)表面之間，彼此在尺寸及位置上均有著在公差范圍內(nèi)的差異，夾具定位元件本身和各定位元件之間也具有一定的尺寸和位置公差。這樣一來(lái)，工件雖已定位，但每個(gè)被定位工件的某些具體表面都會(huì)有自己的位置變動(dòng)量，從而造成在工序尺寸和位置要求方面的加工誤差。
由此可知，定位誤差是指工件在用調(diào)整法加工時(shí)，僅僅由于定位不準(zhǔn)而引起工序尺寸或位置要求的最大可能變動(dòng)范圍。即定位誤差主要是由基準(zhǔn)位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差兩項(xiàng)組成。
根據(jù)定位誤差的上述定義，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，對(duì)任何一個(gè)定位方案，可通過(guò)一批工件定位時(shí)的兩個(gè)極端位置，直接計(jì)算出工序基準(zhǔn)的最大變動(dòng)范圍，即為該定位方案的定位誤差。
在機(jī)械加工中，有很多工件是以多個(gè)表面作為定位基準(zhǔn)，在夾具中實(shí)現(xiàn)表面組合定位的。
采用表面組合定位時(shí)，由于各個(gè)定位基準(zhǔn)面之間存在著位置偏差，故在定位誤差的分析和計(jì)算時(shí)也必須加以考慮。為了便于分析和計(jì)算，通常把限制不定度最多的主要定位表面成為第一定位基準(zhǔn)，然后再依次劃分為第二、第三定位基準(zhǔn)。一般來(lái)說(shuō)，采用多個(gè)表面組合定位的工件，其第一定位基準(zhǔn)的位置誤差最小，第二定位基準(zhǔn)次之，而第三定位基準(zhǔn)的位置誤差最大。
3.2.3 定位誤差的計(jì)算
在本次設(shè)計(jì)中采用一面兩孔組合定位。
采用工件上一面兩孔組合定位時(shí)，根據(jù)工序加工要求可能采用平面為第一定位基準(zhǔn)，也可能采用其中某一個(gè)內(nèi)孔為第一定位基準(zhǔn)。圖2-3所示為一長(zhǎng)方體工件及其在一面兩銷(xiāo)上的定位情況，因系采用短定位銷(xiāo)，故工件底面1為第一定位基準(zhǔn)，工件上的內(nèi)孔及分別為第二和第三定位基準(zhǔn)。
一批工件在夾具中定位時(shí)，工件上作為第一基準(zhǔn)的底面1沒(méi)有基準(zhǔn)位置誤差。由于定位孔較淺，其內(nèi)孔中心線(xiàn)由于內(nèi)孔與地面垂直度誤差而引起的基準(zhǔn)位置誤差也可忽略不計(jì)。但作為第二、第三定位基準(zhǔn)的、，由于與定位銷(xiāo)的配合間隙及兩孔、兩銷(xiāo)中心距誤差引起的基準(zhǔn)位置誤差必須考慮。
圖2-4長(zhǎng)方體工件在夾具中一面兩銷(xiāo)上的定位
Fig.2-3 The cubic work piece located in the jig with one plant and two positioning pin
根據(jù)上述，確定本次夾具設(shè)計(jì)采用底面為第一基準(zhǔn)面，兩孔分別為第二和第三基準(zhǔn)面。兩定位銷(xiāo)的尺寸及定位誤差的計(jì)算如下：
圖2-5 一面兩孔式，第二、第三定位基準(zhǔn)的位置和角度誤差[10]
Fig.2-4 At the same time two types, second, third localization datum position and angle error
根據(jù)圖2-4有：
1) 兩定位銷(xiāo)中心距
==14.5
式中 ——工件兩定位孔的中心距
2) 兩定位銷(xiāo)中心距的公差
(2-1)
式中 ——工件兩定位孔的中心距公差
中心距公差
則兩定位銷(xiāo)中心
3) 圓柱銷(xiāo)直徑的公稱(chēng)值
=5
式中 ——與圓柱銷(xiāo)相配合的工件定位孔的最小直徑