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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?？梢宰詣幼R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(chǎn)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?？柹璠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 - Under-constrained =6 =6 Well-constrained =6 >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ΔX和位置誤差Δr的工件定位相關如下: Under-constrained:ΔX=WLΔr, (4) Well-constrained :ΔX=(WTLWL)-1WLTΔr, (5) Over-constrained:ΔX=WLT(WTLWL)-1Δr+(I6*6-WLT(WTLWL)-1WL)λ, (6) λ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)燃墸╓L）=6，n=6時，是工件良好約束。 當?shù)燃墸╓L）=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(chǎn)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)燃墸╓L）<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。 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 導向塊 零件名稱 導向塊 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 HT200 毛 坯 種 類 鑄鐵 毛坯外形尺寸 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 2 熱處理 時效 3 銑 銑58.5mm兩側平面 X62W銑床 專用夾具，游標卡尺、銑刀 4 銑 銑端面保證105mm X62W銑床 專用夾具，游標卡尺、銑刀 5 銑 銑21mm臺階面 X62W銑床 專用夾具，游標卡尺、銑刀 6 銑 銑28mm槽 X62W銑床 游標卡尺，專用夾具，銑刀 7 鏜 鏜φ28孔 T618鏜床 專用夾具，游標卡尺、鏜刀 8 鏜 鏜φ22孔 T618鏜床 專用夾具，游標卡尺、鏜刀 9 鉆 鉆M16孔 Z4012鉆床 專用夾具、 鉆頭 絲攻 10 鉆 鉆2-M6孔 Z4012鉆床 專用夾具、 鉆頭 絲攻 11 鉆 鉆4-M8孔 Z4012鉆床 專用夾具、 鉆頭 絲攻 12 去毛刺 去各部分銳邊毛刺 鉗工臺 平板銼 13 終檢 終檢 檢驗臺上 14 15 16 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 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 導向塊 零件名稱 導向塊 共 12 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 1 鑄造 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄造 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 夾具編號 夾具名稱 切削液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 鑄造成型 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 導向塊 零件名稱 導向塊 共 12 頁 第 2 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 2 銑58.5mm兩側平面 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄造 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X62W 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 安裝 專用夾具、 0 0 0 0 2 粗銑兩側平面留余量各1mm 銑刀，游標卡尺 397.5 15 0.27 5 1 3 精銑兩側平面至尺寸 銑刀，游標卡尺 397.5 15 0.27 2 1 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 導向塊 零件名稱 導向塊 共 12 頁 第 3 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 3 銑端面保證105mm HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄造 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X62W 夾具編號 夾具名稱 切削液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 安裝 專用夾具、 0 0 0 0 2 粗銑端面留余量各1mm 銑刀，游標卡尺 400 15 0.27 4 1 3 精銑端面至尺寸 銑刀，游標卡尺， 500 15 0.27 1 1 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 導向塊 零件名稱 導向塊 共 12 頁 第 4 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 4 銑21mm臺階面 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄造 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X62W 夾具編號 夾具名稱 切削液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 安裝 專用夾具、 0 0 0 0 2 粗銑端面留余量各1mm 銑刀，游標卡尺 500 15 0.27 4 1 3 精銑端面至尺寸 銑刀，游標卡尺 500 15 0.27 1 1 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 導向塊 零件名稱 導向塊 共 14 頁 第 5 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 5 銑28mm槽 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄造 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X62W 夾具編號 夾具名稱 切削液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 安裝 專用夾具、 0 0 0 0 2 粗銑端面留余量各1mm 銑刀，游標卡尺 400 14 0.27 5 1 3 精銑端面至尺寸 銑刀，游標卡尺 500 14 0.27 1 1 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 導向塊 零件名稱 導向塊 共 14 頁 第 6 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 6 鏜φ28孔 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄造 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 鏜床 T618 夾具編號 夾具名稱 切削液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 鏜φ28孔 游標卡尺、鏜刀 1270 100 0.2 2.5 1 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 導向塊 零件名稱 導向塊 共 12 頁 第 7 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 7 鏜φ22孔 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄造 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 鏜床 T618 夾具編號 夾具名稱 切削液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 安裝 V形塊 0 0 0 0 2 鏜φ22孔 游標卡尺、鏜刀 1270 100 0.2 2.5 1 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 導向塊 零件名稱 導向塊 共 12 頁 第 8 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 8 鉆M16孔 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄造 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 鉆床 Z4120 夾具編號 夾具名稱 切削液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 鉆M16底孔 塞規(guī)、φ14鉆頭 700 15 0.21 7 1 2 攻絲M16孔 塞規(guī)、M16絲攻 400 10 0.07 1 1 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 導向塊 零件名稱 導向塊 共 12 頁 第 9 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 9 鉆2-M6孔 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄造 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 鉆床 Z4120 夾具編號 夾具名稱 切削液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 鉆M6底孔 塞規(guī)、鉆頭 500 10 0.21 2.5 1 2 攻絲M6孔 塞規(guī)、M6絲攻 200 10 0.07 0.5 1 3 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 導向塊 零件名稱 導向塊 共 12 頁 第 10 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 10 鉆4-M8孔 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄造 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 鉆床 Z4120 夾具編號 夾具名稱 切削液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 鉆M8底孔 塞規(guī)、φ7鉆頭 500 10 0.21 4 1 2 攻絲M8孔 塞規(guī)、M8絲攻 200 10 0.07 1 1 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 導向塊 零件名稱 導向塊 共 12 頁 第 11 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 11 鉗工 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄造 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 夾具編號 夾具名稱 切削液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 去除銳邊毛剌 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 導向塊 零件名稱 導向塊 共 12 頁 第 12 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 12 終檢 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄造 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 夾具編號 夾具名稱 切削液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 檢驗 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 13 教學單位 學生學號 編 號 本科畢業(yè)論文（設計） 題　　目 導向塊零件加工工藝及專用夾具設計 學生姓名　 專業(yè)名稱　 機械設計制造及其自動化 指導教師　 2015 年 4月 23日 7 本科畢業(yè)論文（設計）開題報告 論文題目：　導向塊零件加工工藝及專用夾具設計 一、立項（選題）依據(jù)（學生填寫） 導向塊零件目前應用比較廣泛,涉及在深孔鉆削加工、導向塊產(chǎn)業(yè)報告，汽車的配件管理中，市場需求比較大,發(fā)展前景廣闊，因此選用了這個題目。 從導向塊零件開始入手，根據(jù)零件要求開始制定工藝路線，確定切削用量及基本工時，從而選擇定位元件，再計算定位誤差，計算切削力及所需夾緊力, 其次，設計中還包含銑28mm槽夾具設計和鉆4-M8孔夾具設計，通過立柱、心軸、支撐板等加緊裝置來合理加工槽和孔，設計思路清晰，順序設計得當。 在工廠師傅的指導下，加上自己對這個零件加工方面的了解，進行了設計。 二、研究內容（學生填寫） 導向塊零件的加工（工序、工藝），毛坯的結構確定，了解加工方法選擇的原則，工序的合理組合，基面的選擇，毛坯的結構工藝要求，毛坯形狀、尺寸確定的要求，毛坯類型，毛坯余量確定，毛坯－零件合圖草圖的擬定。 導向塊零件中銑28mm槽以及鉆4-M8孔夾具的設計，設計加緊機構，定位裝置，在制定工藝過程中，要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該工序的進給量，切削深度，主軸轉速和切削速度，還有走刀次數(shù)和走刀長度。 三、指導教師意見（指導教師填寫） 簽 名： 年 月 日 本科畢業(yè)論文（設計）結題報告 論文題目：　 導向塊零件加工工藝藝及專用夾具設計 一、課題完成情況，包括研究過程、結果及存在問題等（學生填寫） 通過對零件圖分析，然后在得出零件技術要求，根據(jù)零件的技術要求畫出了毛坯和零件合圖；完成了導向塊的加工（工序、工藝），制出工序卡和工藝過程卡，導向塊零件中銑28mm槽以及鉆4-M8孔夾具的設計；不足之處在于專用夾具設計的工藝方面沒有類比沒能深入說明，此處書寫有些簡單，只是通過技術和工藝的要求來確定夾具的設計。 簽 名： 年 月 日 二、指導教師評審意見及論文成績（指導教師填寫） 成 績： （百分制） 簽 名： 年 月 日 三、系畢業(yè)論文（設計）指導委員會審查意見： 簽 名： 年 月 日 本科畢業(yè)論文（設計）答辯報告 論文題目：　 導向塊零件加工工藝及專用夾具設計 　 評語：（答辯小組填寫） 答 辯 小 組 姓 名 職 稱 答辯成績 簽 字 組 長 成 員 畢業(yè)論文成績 （百分制） 指導教師評定成績 （權重50%） 答辯成績 （權重50%） 總評成績 教學單位 學生學號 編 號 本科畢業(yè)論文（設計） 題　　目 導向塊零件加工工藝及專用夾具設計 學生姓名　 專業(yè)名稱　 機械設計制造及其自動化 指導教師　 2015 年 5月 4日 導向塊零件加工工藝及專用夾具設計 摘要：在生產(chǎn)過程中，使生產(chǎn)對象（原材料，毛坯，零件或總成等）的質和量的狀態(tài)發(fā)生直接變化的過程叫工藝過程，如毛坯制造，機械加工，熱處理，裝配等都稱之為工藝過程。在制定工藝過程中，要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該工序的機車及機床的進給量，切削深度，主軸轉速和切削速度，該工序的夾具，刀具及量具，還有走刀次數(shù)和走刀長度，最后計算該工序的基本時間，輔助時間和工作地服務時間。 根據(jù)給定的生產(chǎn)綱領和零件的結構特點及加工精度要求，制定工藝方案，進行工藝計算，繪制并填寫加工工藝綜合卡, 根據(jù)該孔系的尺寸精度和位置精度的要求，確定定位基準和定位方式，設計夾緊機構、導向機構、繪制夾具總裝圖，并拆畫夾具的主要零件圖。 關鍵詞： 工序 工藝 工步  Guide block part processing and special fixture design Abstract：In the production process so that the production target (of raw materials, blank, or assembly of parts, and so on) the quality and quantity of the state direct the process of change is called process, such as blank manufacturing, machining, heat treatment, assembly, have called the process Process. In the course of the development process, it is necessary to determine the process to install the work place and the process needed further work, the process of the processing machine tools and locomotives of the feed rate, cutting depth, cutting speed and spindle speed, the process of the fixture, and cutting tools Measuring, and cutting the number and length of the knife away, the final calculation of the basic processes of time, support time and work to serve the time. As said by the given production package and part of the structural physiognomies and precision requirements. Grow technology solutions for process controls, draw and fill a comprehensive card processing, Depending on the size and positional accuracy of the holes of the request, determine positioning reference and positioning. Holding mechanism design, guide mechanism, drawing fixture assembly diagram, and the demolition of the main parts diagram drawing fixture. key words: Process Technology Step Allowance Orientation Program 目 錄 前言…………………………………………………………………………………… … 1 1.分導向塊的加工工藝設計 3 1.1零件結構功用分析 3 1.2零件圖紙分析 3 1.1.1主要技術條件 5 2.毛坯的結構確定 5 2.1毛坯的結構工藝要求 5 2.1.1毛坯形狀、尺寸確定的要求 5 2.1.2毛坯類型 5 2.1.3毛坯余量確定 6 3.基面的選擇 7 4.工藝過程設計中應考慮的主要問題 7 4.1加工方法選擇的原則 7 4.1.1加工階段的劃分 8 4.1.2工序的集中與分散……………………………………………………………9 4.1.3工序的合理組合 …9 5.制定工藝路線 10 5.1設備及其工藝裝備確定 12 5.1.1確定切削用量及基本工時 12 6.夾具設計 20 6.1鉆4-M8孔夾具設計 21 6.2選擇定位元件 21 6.1.1定位誤差的計算…………………………………………………………… 21 6.1.2計算切削力及所需夾緊力 21 6.1.3設計鉆套連接元件及夾具體、鉆模板…………………………………………22 7. 銑28mm槽夾具設計 22 7.1定為基準的選擇 23 7.1.1定位元件設計 23 7.1.2定位誤差分析 23 7.1.3銑削力與夾緊力計算 23 7.1.2夾具體槽形與對刀裝置設計……………………………………………… 24 7.1.5夾緊裝置及夾具設計……………………………………………………… 24 7.1.6夾具設計操作的簡要說明………………………………………………… 25 總 結……………………………………………………………………………… 26 參考文獻 27 謝 辭 28 前言 我的畢業(yè)設計是根據(jù)學校課本第九版機械設計、羅建華和邵明璽編寫的公差與配合，還有參考機械制造技術基礎這本書來展開設計的，其中，只有對公差配合學的比較精通或者了解的比較廣，才能展開后邊的設計計算，同時，加工導向塊零件是以機械教材制造技術基礎這本書為根據(jù)的，設計圖里要求的專用夾具（車槽、鉆孔夾具）與西北大學出版的機械設計教材息息相關。 制造業(yè)在中國乃至世界上來說都是產(chǎn)業(yè)的重中之重，也是一個國家經(jīng)濟發(fā)展的彰顯，一個國家能不能說明是經(jīng)濟強國，主要是看其所擁有的制造業(yè)先進與高端與否，制造業(yè)的重要支持是其健康能持續(xù)發(fā)展的一個模式，包含產(chǎn)品全部生命周期里的系統(tǒng)的技術于長期的鉆研與探討中形成了，研究的制造技術從簡單的功能向組成系統(tǒng)的方面發(fā)展，研究內涵以加工理論和工序方法為主的簡單學科區(qū)域全面性好多學科領域連續(xù)開拓，這樣就鑄成了一個全面的加工研究理論結構。但是不管知識在以后的研究當中怎么發(fā)展和改進，以及所使用的知識方面的用具怎么變化，制造技術身為物品設計和生產(chǎn)制造的鏈條的基本性能是不會改變的；深入勘測和挖掘怎么才可以最充分的從初始原模獲得有效用品，使企業(yè)收獲最優(yōu)的經(jīng)濟效率和社會成績的最終目標不變。因而，依據(jù)制造過程的特性和技術要求，栽培長成的制造型人才，加強制造業(yè)的公開競爭局勢，是一個長久不變的話題。 隨著科技的發(fā)展，人類改變大自然的方式不僅是從簡單的步驟形成龐大的體系，而且體現(xiàn)系統(tǒng)性能的方式也在不斷更替。而今，機械系統(tǒng)的組成正在向機電、夜光等微量電子類智能類方面涉及，我們生活水平的改進，收入也增加了，思想空間變得很大，這些高端性的技術指使著老派的守舊的機械產(chǎn)品改頭換面、創(chuàng)新加改變，但是，機械產(chǎn)品的基礎還會是整套的機械系統(tǒng)。 產(chǎn)品的基本性能直接由機械系統(tǒng)中要求的方法和框架的優(yōu)虐展出，這個作為二級機械學科的教材也是教育部最新改進出來的，它的目的性要求明顯體現(xiàn)的很寬闊，包含了和以前學過的相似的知識，比如：牌子汽車，小型機動車、工程上的車；追究原因，主要是這類機械問題由機組成，而且共同點比各個工作方法和要求的差異點多，算起來，他們相同的方面出現(xiàn)的比重大，因此，機械系統(tǒng)教材是學習機械類專業(yè)的龍頭，教材也被歸到了“9.5”國家圖書庫中，我們?yōu)榱嗽跈C械行業(yè)有所作為，為了設計工作的順利進行，為了專業(yè)知識的強大應用，為了這一切美好的結果,都應該細心認真的學習教材，知道如何設計，夾具在哪加緊，都會起到什么作用，不加緊會出現(xiàn)什么問題，總之，機械體系龐大，我們要一點一滴專注！ 27 1.導向塊的加工工藝設計 機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設計，保證產(chǎn)品質量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段，是企業(yè)進行生產(chǎn)準備，計劃調度，加工操作，安全生產(chǎn)，技術檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種，上質量，上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術保證。 在實際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類型、材料、結構、形狀、尺寸和技術要求等不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機床上，用某一種加工方法就能完成的，而是要經(jīng)過一定的工藝過程才能完成其加工。因此，不僅要根據(jù)零件的具體要求，結合現(xiàn)場的具體條件，對零件的各組成表面選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，逐步地把零件加工出來。 對于某個具體零件，可采用幾種不同的工藝方案進行加工。雖然這些方案都可以加工出來合格的零件，但從生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益來看，可能其中有種方案比較合理且切實可行。因此，必須根據(jù)零件的具體要求和可能的加工條件等，擬訂較為合理的工藝過程。 1.1零件結構功用分析 題目所給的零件是常見零件的一種——導向塊零件，它的應用范圍很廣。由于它們功用的不同，該類零件的結構和尺寸有著很大的差異，但結構上仍有共同特點：零件的主要表面為精度要求較高的孔及其平面，零件由內孔、外圓、端面等表面構成。 1.2零件圖紙分析 這個導向塊零件圖,大體上看,有通孔、槽、圓角、倒角、螺紋孔、半圓、臺階面，零件的技術要求都給出了，可以便于加工制造，設計夾具的時候,注意表面精度要求,夾具定位加緊作用,要完全限制自由度，使工件無法移動。 圖1.導向塊零件圖 由零件圖可知，該零件形狀較為復雜、外形尺寸不大，可以采用鑄造毛坯。由于該零件的兩個φ22孔與φ14孔要求較高，它的表面質量直接影響工作狀態(tài)，通常對其尺寸要求較高。一般為IT7-IT9。加工時兩φ22孔的與其平面的垂直度要求較高.應該控制在0.03mm以內。 1.1.1主要技術條件： ① 孔徑精度：φ28孔的孔徑的尺寸誤差和形狀誤差會影響到工作狀態(tài)，因此對孔的要求較高，其孔的尺寸公差為IT7 ② 主要平面的精度：由于φ22端面影響聯(lián)接時的密封性能，并且加工過程中常作為定位基面，則會影響孔的加工精度，因此須規(guī)定其加工要求。 2.毛坯的結構確定 2.1 毛坯的結構工藝要求 導向塊零件為鑄造件，對毛坯的結構工藝有一定要求： ① 鑄件的壁厚應和合適，均勻，不得有突然變化。 ② 鑄造圓角要適當，不得有尖角。 ③ 鑄件結構要盡量簡化，并要有和合理的起模斜度，以減少分型面、芯子、并便于起模。 ④ 加強肋的厚度和分布要合理，以免冷卻時鑄件變形或產(chǎn)生裂紋。 ⑤ 鑄件的選材要合理，應有較好的可鑄 2.1.1毛坯形狀、尺寸確定的要求 設計毛坯形狀、尺寸還應考慮到： ① 各加工面的幾何形狀應盡量簡單。 ② 工藝基準以設計基準相一致。 ③ 便于裝夾、加工和檢查。 ④ 結構要素統(tǒng)一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。 在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。 2.1.2毛坯類型 考慮到導向塊零件工作時的作用，要求材料要有很高的強度，并且該零件結構較為復雜，故選用鑄造毛坯材料為HT200。 2.1.3毛坯余量確定 由書機械加工工藝設計資料表1.2-10查得毛坯端面加工余量為2mm孔加工余量為３.５mm，毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得為1.4。 圖2．毛坯合圖 3.基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 粗加工時，加工精度與表面粗糙度要求不高，毛坯余量較大，因此，選擇粗加工切削用量時，要盡量保證較高的單位時間金屬切除量（金屬切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度V、進給量F和切削深度醦）中，提高任何一項，都能提高金屬切削率。但是對刀具耐用度影響最大的是切削速度，其次是進給量，切削深度影響最小。所以，粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個盡可能大的切削深度醦，其次選擇一個較大的進給量F，最后確定一個合適的切削速度V。 精加工時加工精度和表面質量要求比較高，加工余量要求小而均勻。因此，選取精加工切削用量時應著重考慮，如何保證加工質量，并在此前提下盡量提高生產(chǎn)率。所以，在精加工時，應選用較小的切削深度醦和進給量F，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V，以保證加工質量和表面質量。 4．工藝過程設計中應考慮的主要問題 4.1 加工方法選擇的原則 ① 所選加工方法應考慮每種加工方法的經(jīng)濟、精度要求相適應。 ② 所選加工方法能確保加工面的幾何形狀精度，表面相互位置精度要求。 ③ 所選加工方法要與零件材料的可加工性相適應。 ④ 加工方法要與生產(chǎn)類型相適應。 ⑤ 所選加工方法企業(yè)現(xiàn)有設備條件和工人技術水平相適應。 4.2 加工方法選擇時考慮的問題 (1)根據(jù)加工每個表面的技術要求,確定加工方法以及加工方案,選擇零件各表面的加工方案,確定各加工方法及其組合后所能達到的經(jīng)濟精度和表面粗糙度。要注意的是，所選擇的方案必須在保證零件達到圖紙要求方面具有穩(wěn)定可靠性，并具有合理的生產(chǎn)效率和加工成本。 （2）決定加工方法是要考慮被加工材料的性質。例如，淬火鋼用磨削的加工方法，而有色金屬磨削困難，一般采用金剛鏜或高速精密車削的加工方法進行精加工。 （3）選擇加工方法要考慮生產(chǎn)類型，即要考慮生產(chǎn)效率和經(jīng)濟問題。在大批量生產(chǎn)中，可采用專用的高效率設備和專用工藝裝備。在單件小批生產(chǎn)中，則采用通用設備、通用工藝裝備及一般的加工方法。如何提高單件小批生產(chǎn)的生產(chǎn)效率，仍是目前機械工藝的重要部分。 （4）選擇加工方法時，還應考慮本廠或者本車間的現(xiàn)有設備情況及技術條件。 4.1.1 加工階段的劃分 按照加工性質和作用的不同，工藝過程一般可劃分為四個加工階段： ① 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多余的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為，粗糙度為Ra 0.22 Ra 0.35。 ② 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準確保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為。表面粗糙度為Ra 0.087 Ra 0.14。 ③ 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為，表面粗糙度為Ra 0.074 Ra 0.12。 ④ 光整加工階段 對某些要求特別高的需進行光整加工，主要用于改善表面質量，對尺度精度改善很少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為,表面粗糙度為Ra 0.015 Ra 0.022。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 4.1.2工序集中與分散 零件的加工往往是有許多工步組成的。如何把這些工步組成成工序，是擬定工藝過程要考慮的一個問題。工序集中就是把許多可能的工步集中到一道工序中完成。由于工序集總是要使用結構更復雜、自動化程度更高的機床設備，因此，工序集中的特點主要有如下四點： ①減少了設備的數(shù)量，減少了操作工人，減小了生產(chǎn)面積。 ②減少了工序數(shù)目，減小了運輸工作量，簡化了生產(chǎn)計劃量，縮短了生產(chǎn)周期。 ③減少了工件的裝夾次數(shù)，不僅有利于提高生產(chǎn)效率，而且還在一次裝夾下加工與多表面，易于保證這些表面之間的相互位置精度。 ④使用結構更復雜、自動化程度更高的機床，生產(chǎn)效率高，但機床和工藝設備的調整和維修費時，生產(chǎn)準備工作量大。 當然，還存在另一個可能性，那就是工序分散，甚至每一個工步都作為一個工序在一臺機床上加工，因此，工序分散具有以下特征： (1)采用比較簡單的機床和工藝裝備，調整容易。 (2)對工人的技術要求低，經(jīng)過較短的時間即可操作。 (3)生產(chǎn)準備工作量小，容易變換產(chǎn)品， (4)設備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大。 根據(jù)目前的情況及今后的發(fā)展趨勢來看，一半多采用工序集中的原則來組織生產(chǎn)。這是因為單件小批量生產(chǎn)，生產(chǎn)組織管理要求工序集中；帶大量生產(chǎn)中，設備特點決定了要工序集中；數(shù)控機床、加工中心及柔性加工系統(tǒng)的發(fā)展中使工序集中成為可能。 4.1.3 工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： ① 工序分散原則 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。 ② 工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。 5. 制定工藝路線 表5.1工藝路線方案一 1 鑄造，清理 2 時效 3 鉆M16孔 4 鉆2-M6孔 5 鉆4-M8孔 6 銑28mm槽 7 鏜φ28孔 8 鏜φ22孔 9 銑58.5mm兩側平面 10 銑端面保證105mm 11 銑21mm臺階面 12 去各部分銳邊毛刺 13 終檢 表5.2工藝路線方案二 1 鑄造，清砂 2 時效 3 銑58.5mm兩側平面 4 銑端面保證105mm 5 銑21mm臺階面 6 銑28mm槽 7 鏜φ28孔 8 鏜φ22孔 9 鉆M16孔 10 鉆2-M6孔 11 鉆4-M8孔 12 去各部分銳邊毛刺 13 終檢 工藝路線的比較與分析： 第二條工藝路線不同于第一條是將工序鉆孔與工序銑平面工序對調， 鉆孔工序放到后面。加工左右端面各螺紋孔M8與螺紋孔進出油孔放在底平面及其它端面銑加工后再進行加工，其它的先后順序均沒變化。通過分析發(fā)現(xiàn)這樣的變動提高了生產(chǎn)效率。而且對于零件的尺寸精度和位置精度都有太大程度的幫助。 采用互為基準的原則，先加工平面，然后以平面為精基準再加工平面上的各孔，這樣便保證了，平面的平行度要求同時為加平面上各孔保證了垂直度要求。符合先加工面再鉆孔的原則。若選第一條工藝路線， 加工不便于裝夾，并且毛坯的端面與軸的軸線是否垂直決定了鉆出來的孔的軸線與軸的軸線是非平行這個問題。所以發(fā)現(xiàn)第一條工藝路線并不可行。如果選取第二條工藝方案，先加各平面，然后以這些已加工的孔為精基準，加工其它各孔便能保證各孔的形位公差要求 從提高效率和保證精度這兩個前提下，發(fā)現(xiàn)第二個方案比較合理。所以我決定以第二個方案進行生產(chǎn)。具體的工藝過程見工藝卡片所示。 5.1 設備及其工藝裝備確定 所用的設備有： X62W、T618、Z4012、檢驗臺、鉗工臺。 夾具有：φ22孔專用夾具、鉆4-M8孔專用夾具、鉆M16孔專用夾具、銑28槽專用夾具 刀具有：90度車刀、硬質合金銑刀、平板銼、開式自鎖夾緊鏜刀、各級鉆頭、絲攻、圓銼刀 量具有：游標卡尺、專用塞規(guī)、專用量具 5.1.1 .確定切削用量及基本工時 (1)工序： 銑58.5mm兩側平面：（T1=T輔助時間 T2=T機床時間） 由根據(jù)參考文獻[5] 查表5.3-1可得進給量f=0.4m/r 由表5.3-20得：v=90m/r 則n=220x90/40=495 r/mm (2)工序工時定額： 根據(jù)參考文獻[3]表3.3-3得：操作機床時間為： 0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64 min 由表3.3-4得：測量工件時間為：0.08+0.08=0.16 min 所以輔助時間T1=0.64+0.16=0.8 min 根據(jù)參考文獻[5]表 5.4-1得機動時間為： T2=0.05+0.02+0.03=0.1 min 根據(jù)文獻[9] 表2-24得T基公式- 則T總=T1+T2+T基=2.26 min 鏜φ22孔時：因為單邊與量: Z=5mm 根據(jù)參考文獻表[3]中3-1得：：f=0.5 m/r 根據(jù)參考文獻[5]中5.3-20得：v=82 m/r 則機床主軸轉速 (3)工時定額： 根據(jù)參考文獻表[3]中 3.3-3得：操作機床時間為： 0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64 min 根據(jù)參考文獻由表[3]中 3.3-4得： 測量工件時間為：0.08+0.08=0.16 min 所以T1=0.64+0.16=0.8 min 根據(jù)參考文獻表5.4-1得機動時間為： T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r 根據(jù)文獻[9] 表2-24得T基公式- 則T總=T1+T2+T基=0.347 min 半精鏜φ22孔時：（鏜刀桿尺寸BXH取16X25） 精鏜該面的單邊余量: Z=1mm 鏜削深度: ap=1 由表3-1得:f=0.4 m/r 由表5.3-20得：v=100 m/r 則 (4)工時定額： 由表3.3-3得：操作機床時間為： 0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64 min 由表3.3-4得：測量工件時間為：0.08+0.08=0.16 min T1=0.64+0.16=0.8 min 由表5.4-1得機動時間為： T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r 則T總=T1+T2+T基=0.52 min 精鏜φ22孔時：（鏜刀刀桿尺寸BXH取16X25）ap=0.5 由表3-1得：：f=0.3 m/r 由表5.3-20得：v=107 m/r 則工時定額： 由表3.3-3得：操作機床時間為： 0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64 min 由表3.3-4得：測量工件時間為：0.08+0.08=0.16 min T1=0.64+0.16=0.8 min 由表5.4-1得機動時間為： T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r 則T總=T1+T2+T基=1.75 min 工序 : 銑端面保證105mm 查參考文獻[10]表2.4-73 刀具：硬質合金銑刀（面銑刀），材料：，D=68mm ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=3.5mm 所以銑削深度：=3.5mm 每齒進給量：根據(jù)參考文獻[2]表2.4-75，取，銑削速度：參照參考文獻[2]表30—34，取V=1.33m/s 機床主軸轉速： 式中 V—銑削速度； d—刀具直徑。 機床主軸轉速： 按照參考文獻[3]表3.1-74 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量：6.7mm/s×60=402mm/min ：根據(jù)參考文獻[2]表2.4-81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 銑刀切入時?。? ， 銑刀切出時?。? 根據(jù)《機械制造工藝學》表可得： =0.22min 由表3.3-7得：操作機床時間為：0.83 min 由表3.3-8得：測量工件時間為：0.14 min T1=0.97min 則T總=T1+T2 =1.19min C: 鉆4-M8孔時； 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表查得：進給量,切削速度，切削深度 機床主軸轉速 取 實際切削速度 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 根據(jù)《機械制造工藝學》表可得： =0.09 由表3.3-9得：裝夾工件時間為0.17min 由表3.3-10得：松開卸下工件時間為0.15min 由表3.3-12得：測量工件時間為：0.04min 所以輔助時間是T1=1.34 min T2=0.09×4=0.36min 則T總=T1+T2=1.80min 攻絲M8孔： 選擇M8攻絲（《工藝》表3.1－17） ，， 按機床選?。ā豆に嚒繁?2－15） （《工藝》表4.2－16） 基本工時： 銑21mm臺階面時； 粗銑：切削用量：ap=5 v=1.33m/s 機床主軸轉速： 按照參考文獻[3]表3.1-74 實際銑削速度： 進給量： 精銑時：切削用量：ap=1 由表6.3-2得：f=0.12 m/r V=2.5m/s 由表6.3-21硬質合金銑刀銑削灰鑄鐵時v=150 m/r 則機床轉速 工時定額：由表6.4-1得： 由表3.3-7得：操作時間為0.83min 由表3.3-8得：測量工件時間為：0.14min T1=0.97min 則T總=T1+T2 =1.41min 粗鏜φ28內孔、精鏜φ28內孔時； 粗鏜時：切削用量：ap=3 毛坯孔徑d=5 由表8.2-1得：f=0.5 m/r v=80 m/r 則n=318V/D=1817.1m/r 取D=1800r/min 實際切削速度 工作臺每分鐘進給量 被切削層長度 刀具切入長度 刀具切出長度 取 行程次數(shù)： 基本工時，由式（1.5）有： 半精鏜時: 毛坯孔徑d=5 由表8.2-1得：f=0.3 m/r v=80 m/r 機床主軸轉速 取n=1500r/min 實際切削速度 工作臺每分鐘進給量 被切削層長度： 刀具切入長度 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 基本工時： 精鏜時：切削用量：ap=1 毛坯孔徑D=15 由表6.3-2得：f=0.2m/r v=100m/r 機床主軸轉速 取n=2100r/min 實際切削速度 工作臺每分鐘進給量： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 基本工時： ⑴．鉆孔 鉆孔時先采取的是鉆到在鉸到，所以， 切削深度： 進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-53，取 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 基本工時： 擴孔加工: 擴孔：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表查表： ,； ，取 ， 擴孔時，由《機械加工工藝手冊》表得： 根據(jù)《機械制造工藝學》表可得： 攻螺紋M16mm： 選擇M16mm高速鋼機用絲錐 f等于工件螺紋的螺距p，即 按機床選取 基本工時： 6.夾具設計 簡單的來說，夾具的組成可以分為以下幾個部分： (1)定位元件以及定位裝置，用于確定工件正確位置的原件或裝置。 (2)加緊元件以及加緊裝置，用于工件已獲得的正確位置的元件或裝置。 (3)導向及對刀元件，用于確定工件與刀具相互位置的原件。 (4)動力裝置，在成批生產(chǎn)中，為了減輕工人的勞動強度，提高生產(chǎn)效率，常采用氣動、液壓等動力裝置。 (5)夾具體，用于將各種元件，裝置連接在一起，并通過它將整個夾具安裝在機床上。 (6)其他元件及裝置，根據(jù)加工需要來設置或裝置。 6.1鉆4-M8孔夾具設計 工序尺寸精度分析:由工序圖可知此工序的加工精度要求不高，具體加工要求如下：鉆4-M8孔，無其它技術要求，該工序在Z4012鉆床上加工，零件屬成批量生產(chǎn)。定位方案確定：根據(jù)該工件的加工要求可知該工序必須限制工件五個自由度，即x移動、x轉動、y轉動、y移動、z轉動，但為了方便的控制刀具的走刀位置，還應限制z移動，因而工件的六個自由度都被限制，由分析可知要使定位基準與設計基準重合。選 平面作為定位基準，采取一面與孔組合定位限制移動。 6.2 選擇定位元件： 在制定工件的工藝規(guī)程時，已經(jīng)初步考慮了加工中的工藝集中問題，有時還繪制了工藝簡圖，設計夾具時，原則上應該選工藝基準為定為基準。無論是工藝基準還是定為基準都要符合六點定位原則。 自由度，我們一般稱為一個物體在三維空間中可能具有的運動。在oxyz坐標系中，物體可以有沿x/y/z軸的移動和沿x/y/z軸的轉動，共有六個獨立的運動，即六個自由度，所謂工件的定位就是要采取適當措施限制這六個自由度，以實現(xiàn)工件的定位，六點定位原理：采用六個按一定規(guī)則布置的約束點，限制工件的六個自由度，使工件實現(xiàn)完全定位。 由于本工序的定位面是側平面及平面上 φ22的孔作為定位基準,所以夾具上相應的定位元件選為二個定位平面和一個孔。定位誤差分析計算：分析計算孔的尺寸22的定位誤差：用 面定位，工件定位面是 表面，定位元件的定位工作面是φ22外圓面，定位基準是外圓母線，當發(fā)生變化時其中心線在定位孔內左右移動。 6.1.1 定位誤差計算如下： △jb=1/2T(d)= 1/2x0.021=0.0105 △db=1/2(△D+△d+△min)=(0.021+0.015+0.023)/2=0.0295 △dw=△jb+△db-=0.04≤T/3 所以滿足要求。 6.1.2 計算切削力及所需加緊力： 工件在加工時所受的力有加緊力J、切削力F和工件重力G，三者作用方向一至，由機床夾具設計手冊表1-2-7得切削力的計算公式： Fx=667DsKp=667x7x700x650/726≈1083N 實際所需加緊力與計算加緊力之間的關系為： F=KFx(K由表1-2-2查得為1.15)=1.15Fx==1245.45N 6.1.3 設計鉆套，連接元件及夾具體，鉆模板： 由于此工件是成批量生產(chǎn)，固選用GB2264-80可換鉆套，選用活動式鉆模板。 根據(jù)鉆床T型槽的寬度，決定選用GB2206-80寬度B=14，公差帶為h6的A型兩個定位鍵來確定夾具在機床上的位置。 夾具體選用灰鑄鐵的鑄造夾具體，并在夾具體底部兩端設計出供T型槽用螺栓緊固夾具用的U型槽耳座。 圖3.鉆套，連接元件及夾具體，鉆模板 7．銑28mm槽夾具設計 本夾具主要用來銑導向塊零件28mm槽面，由于加工本道工序的工序簡圖可知。銑導向塊時，粗糙度要求，導向塊上平面與下平面有平行度要求,并與φ２2孔軸線有垂直度的要求，本道工序是對導向塊28mm槽面進行加工。因此在本道工序加工時，主要應考慮提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和表面質量。 7.1 定位基準的選擇 由零件圖可知φ２2孔的軸線所在平面有垂直度的要求，從定位和夾緊的角度來看，本工序中，定位基準是下平面與外圓，設計基準也是要求保證φ２０孔與上,下兩平面的垂直度要求，定位基準與設計基準重合，不需要重新計算上下平面的平行度，便可保證垂直度的要求。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。 7.1.1 定位元件的設計 本工序選用的定位基準為外圓與平面定位，所以相應的夾具上的定位元件應是一面與心軸。因此進行定位元件的設計主要是對心軸和擋銷進行設計。 7.1.2 定位誤差分析 本夾具選用的定位元件為一面與心軸定位,,不存在定位誤差.可見這種定位方案是可行的。 7.1.3 銑削力與夾緊力計算 本夾具是在銑床上使用的，用于定位壓頭螺釘?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，必須對壓頭施加一定的夾緊力。由計算公式 Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2) 式（3.2） Fj－沿螺旋軸線作用的夾緊力 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)的當量摩擦半徑(゜) 根據(jù)參考文獻[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 =8×2000=160000N 7.1.4 夾具體槽形與對刀裝置設計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺U形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。 在銑床或者刨床夾具中，為保證加工面的位置準確，刀具相對于工件的位置需要調整，因此，常設置對刀裝置。對刀時移動機床工作臺，使刀具靠緊刀塊，在刀齒切削刃與對刀快間隙塞進一定規(guī)定尺寸的塞尺，讓切削刃輕輕靠近塞尺這樣就會確定刀具的最終位置。 對刀裝置由對刀塊來實現(xiàn)，用來確定刀具與夾具的相對位置。 由于本道工序是完成導向塊零件28mm槽面的的粗、精銑加工，所以選用直角對刀塊。 7.1.5夾緊裝置及夾具體設計 常用的加緊機構：斜楔加緊機構，有一定的擴力作用，可以很方便的使力的方向改變90度，缺點是楔角較小，行程較長；螺旋加緊機構，是手動加緊機構中應用最廣泛的一種，擴力比可達80以上，自鎖性好，結構簡單，制造方便，適應性強，其缺點誰，動作慢，操作強度大；偏心加緊機構，是靠偏心輪回轉時其半徑逐漸增大而產(chǎn)生夾緊力來加緊工件，優(yōu)點是結構簡單、操作方便，動作迅速，增利比大，易于改變力的作用點方向，其缺點是：自鎖性能差，加緊行程和增力比小，因此，一般用于工件尺寸變化不大，切削力小而且平穩(wěn)的場合，不適合在平穩(wěn)的場合用。 夾緊裝置采用移動的壓頭來夾緊工件，采用的移動壓板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出。夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構夾具裝配圖如上所示。 7.1.6夾具設計及操作的簡要說明 本夾具用于在銑床上加工，工件以與此相垂直的下平面為及其側面和水平面底為定位基準，在V型塊與底板實現(xiàn)定位。采用轉動壓頭夾緊工件。當加工完一邊，可松開手柄來加工另一邊。如夾具裝配圖所示。 圖5.夾具裝配圖 總 結 畢業(yè)設計是對我們所學課程知識的一個總結。通過畢業(yè)設計可以反映出我們在學校期間的學習程度。從而對我們所學專業(yè)知識做出正確有力判斷。 初步開始設計的時候，難度相當大，因為從來沒有自己一個人獨立完成夾具設計的，就只知道一些設計的要求，對大概設計順序一無所知，不知道怎么開始，然后一方面咨詢老師，一方面查課本總結，找工廠師傅指導，最后得出；我要仔細看圖，看懂每一個零件的組成，并勤思考該怎么設計，怎么加工，拿到一個零件圖要知道基本信息，公差范圍，再寫出技術要求，幫助自己更好地理解，從頭到尾整理后，毛坯零件合圖就簡單了。 在設計期間，我們第一次接觸了機械加工工藝方向的設計，對我有了很大提升。一遇到不懂的問題時，我會及時向老師請教，積極和同學老師討論總結困難，在這個設計的全程中，我發(fā)現(xiàn)學習時間過得非常的快，而且收獲了好多我以前不懂的知識，突然充滿了好多能量，同時也感覺學習是一件輕松而又美好的事情，指導老師們，特別是雷老師能細心的幫助我，給我親自檢查裝配圖，夾具圖，并指出存在的細小問題，讓我能找到方向及時修改，除過專業(yè)的設計以外，我更明白做任何事情都要不斷交流合作，然后留給自己充足的時間來改進自己的不足，做事要有韌性、愿意并且樂于鉆研；做人也是這樣，充滿激情和斗志，永不言敗，細心認真的態(tài)度才能做成某件事情，我知道每一件事情開頭都是非常困難，但是我對自己有信心，這也是成功的基礎 ，同學之間雖然每個人的設計課題不一樣，但我們之間還是會經(jīng)常討論，幫助相互，共同進步，這也是一份不錯的人生收獲，而且還加強了我們的團隊精神。最后，要感謝我們的指導老師，他們在設計期間為我們的解決了很多難題。相信我們通過這次設計，一定會在以后的工作崗位中發(fā)揮的更好。 在以后的工作生活中，我應該每每遇到自己想要放棄的事情時，就應該回憶一下我當初做畢業(yè)設計時的種種，來激勵我自己克服困難，開拓新的天地，深信一點，面對困難你強它就弱！ 謝 辭 首先，非常感謝雷老師的耐心指導，給我細致的講解圖上的細節(jié)要求，讓我對這次答辯有了一定的信心，通過這次學習我明白了動手實踐和憑空想象有很大的差距，實踐了才能知道整個設計操作過程是什么樣子的，心里才會生成自己的一種理解力。 其次，這個設計過程不只是一次知識的累積，更是對自己的一種挑戰(zhàn)，以后進入社會大學我們要具備的不只是一種專業(yè)的基礎知識，更應該是各種解決處理問題的能力，這次設計的過程就是一次團結合作的體驗，一次動腦思考的結果，一次獨立解決問題的體驗，為以后的工作生活奠定了深厚的基礎，我想：每一個人都應該要開始培養(yǎng)自己這種能力，因為社會需要這樣的人，我們要努力生活，加強自身的素養(yǎng)，把自己培養(yǎng)成一個合格的社會青年，走到哪里，就把能力和激情帶到哪里，做一個被人需要的有用之人，常常想到把自己變得優(yōu)秀，讓企業(yè)讓領導不僅從外在喜歡自己，而且還要從內心欣賞自己！ 時間過得很快，我要畢業(yè)了，要開始我的新的人生之旅，可能以后道路崎嶇坎坷，旅途顛簸，但是，我相信之前在學校所積累的一切終將會是我的一筆財富，風雨兼程，它始終會提醒我要努力堅持、持之以恒，這種意志是堅不可摧的，它會帶領我向前,在我迷茫失措的時候，只要一想到此時拼搏鉆研的勁頭，我就會努力奮斗下去，不忘初心，是每一個人以后都該堅持的，最后，我要感謝我的大學時光，年輕，就應該拼搏。 參 考 文 獻 [1] 王逵主編，機械制造工藝書第三版.北京：機械工業(yè)出版社，1995 [2] 王啟平主編，機械制造工藝[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1995 [3] 胡永生主編，機械制造工藝原理[M].北京：北京理工大學出版社，1992 [4] 鄭煥文主編，機械制造工藝[M].沈陽：東北工學院出版社，1988 [5] 黃天銘主編，機械制造裝備設計[M].重慶：重慶大學出版社，1988 [6] 韓紅濤主編，機械制造技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003 [7] 吳玉華主編，金屬切削加工技術第三版.北京：機械工業(yè)出版社，1998 [8] 鄭修本、張強，機械制造工藝書[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999 [9] 孫庚午主編，機械加工工藝手冊.北京：兵器工業(yè)出版社，1994 [10]馮辛安主編，機械制造裝備設計第三版.上海：機械工業(yè)出版社2009 [11] 龔定安、趙曉昶、高化主編，機床夾具設計[M].西安：西安交通大學出版社，1992 [12]蔡建國主編，機床夾具設計原理第二版.四川：陜西科技出版社，1981 [13] 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