0068-工藝夾具-進(jìn)給箱機(jī)械加工工藝規(guī)程及鉆孔夾具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì),工藝,夾具,進(jìn)給,機(jī)械,加工,規(guī)程,鉆孔,設(shè)計(jì) 學(xué)位論文 附錄二 ：中文翻譯 通過(guò)夾具布局設(shè)計(jì)和夾緊力的優(yōu)化控制變形 摘 要 工件變形必須控制在數(shù)值控制機(jī)械加工過(guò)程之中。夾具布局和夾緊力是影響加工變形程度和分布的兩個(gè)主要方面。在本文提出了一種多目標(biāo)模型的建立，以減低變形的程度和增加均勻變形分布。有限元方法應(yīng)用于分析變形。遺傳算法發(fā)展是為了解決優(yōu)化模型。最后舉了一個(gè)例子說(shuō)明，一個(gè)令人滿意的結(jié)果被求得， 這是遠(yuǎn)優(yōu)于經(jīng)驗(yàn)之一的。多目標(biāo)模型可以減少加工變形有效地改善分布狀況。 關(guān)鍵詞：夾具布局；夾緊力； 遺傳算法；有限元方法 1 引言 夾具設(shè)計(jì)在制造工程中是一項(xiàng)重要的程序。這對(duì)于加工精度是至關(guān)重要。一個(gè)工件應(yīng)約束在一個(gè)帶有夾具元件，如定位元件，夾緊裝置，以及支撐元件的夾具中加工。定位的位置和夾具的支力，應(yīng)該從戰(zhàn)略的設(shè)計(jì)，并且適當(dāng)?shù)膴A緊力應(yīng)適用。該夾具元件可以放在工件表面的任何可選位置。夾緊力必須大到足以進(jìn)行工件加工。通常情況下，它在很大程度上取決于設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)，選擇該夾具元件的方案，并確定夾緊力。因此，不能保證由此產(chǎn)生的解決方案是某一特定的工件的最優(yōu)或接近最優(yōu)的方案。因此，夾具布局和夾緊力優(yōu)化成為夾具設(shè)計(jì)方案的兩個(gè)主要方面。 定位和夾緊裝置和夾緊力的值都應(yīng)適當(dāng)?shù)倪x擇和計(jì)算，使由于夾緊力和切削力產(chǎn)生的工件變形盡量減少和非正式化。 夾具設(shè)計(jì)的目的是要找到夾具元件關(guān)于工件和最優(yōu)的夾緊力的一個(gè)最優(yōu)布局或方案。在這篇論文里， 多目標(biāo)優(yōu)化方法是代表了夾具布局設(shè)計(jì)和夾緊力的優(yōu)化的方法。 這個(gè)觀點(diǎn)是具有兩面性的。一，是盡量減少加工表面最大的彈性變形； 另一個(gè)是盡量均勻變形。 ANSYS軟件包是用來(lái)計(jì)算工件由于夾緊力和切削力下產(chǎn)生的變形。遺傳算法是MATLAB的發(fā)達(dá)且直接的搜索工具箱，并且被應(yīng)用于解決優(yōu)化問(wèn)題。最后還給出了一個(gè)案例的研究，以闡述對(duì)所提算法的應(yīng)用。 2 文獻(xiàn)回顧 隨著優(yōu)化方法在工業(yè)中的廣泛運(yùn)用，近幾年夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化已獲得了更多的利益。夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化包括夾具布局優(yōu)化和夾緊力優(yōu)化。King 和 Hutter提出了一種使用剛體模型的夾具-工件系統(tǒng)來(lái)優(yōu)化夾具布局設(shè)計(jì)的方法。DeMeter也用了一個(gè)剛性體模型，為最優(yōu)夾具布局和最低的夾緊力進(jìn)行分析和綜合。他提出了基于支持布局優(yōu)化的程序與計(jì)算質(zhì)量的有限元計(jì)算法。李和melkote用了一個(gè)非線性編程方法和一個(gè)聯(lián)絡(luò)彈性模型解決布局優(yōu)化問(wèn)題。兩年后， 他們提交了一份確定關(guān)于多鉗夾具受到準(zhǔn)靜態(tài)加工力的夾緊力優(yōu)化的方法。他們還提出了一關(guān)于夾具布置和夾緊力的最優(yōu)的合成方法，認(rèn)為工件在加工過(guò)程中處于動(dòng)態(tài)。相結(jié)合的夾具布局和夾緊力優(yōu)化程序被提出，其他研究人員用有限元法進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)與分析。蔡等對(duì)menassa和devries包括合成的夾具布局的金屬板材大會(huì)的理論進(jìn)行了拓展。秦等人建立了一個(gè)與夾具和工件之間彈性接觸的模型作為參考物來(lái)優(yōu)化夾緊力與，以盡量減少工件的位置誤差。Deng和melkote 提交了一份基于模型的框架以確定所需的最低限度夾緊力，保證了被夾緊工件在加工的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。 大部分的上述研究使用的是非線性規(guī)劃方法，很少有全面的或近全面的最優(yōu)解決辦法。所有的夾具布局優(yōu)化程序必須從一個(gè)可行布局開(kāi)始。此外，還得到了對(duì)這些模型都非常敏感的初步可行夾具布局的解決方案。夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)的問(wèn)題是非線性的，因?yàn)槟繕?biāo)的功能和設(shè)計(jì)變量之間沒(méi)有直接分析的關(guān)系。例如加工表面誤差和夾具的參數(shù)之間（定位、夾具和夾緊力）。 以前的研究表明，遺傳算法（ GA ）在解決這類優(yōu)化問(wèn)題中是一種有用的技術(shù)。吳和陳用遺傳算法確定最穩(wěn)定的靜態(tài)夾具布局。石川和青山應(yīng)用遺傳算法確定最佳夾緊條件彈性工件。vallapuzha在基于優(yōu)化夾具布局的遺傳算法中使用空間坐標(biāo)編碼。他們還提出了針對(duì)主要競(jìng)爭(zhēng)夾具優(yōu)化方法相對(duì)有效性的廣泛調(diào)查的方法和結(jié)果。這表明連續(xù)遺傳算法取得最優(yōu)質(zhì)的解決方案。krishnakumar和melkote 發(fā)展了一個(gè)夾具布局優(yōu)化技術(shù)，用遺傳算法找到夾具布局，盡量減少由于在整個(gè)刀具路徑的夾緊和切削力造成的加工表面的變形。定位器和夾具位置被節(jié)點(diǎn)號(hào)碼所指定。krishnakumar等人還提出了一種迭代算法，盡量減少工件在整個(gè)切削過(guò)程之中由不同的夾具布局和夾緊力造成的彈性變形。Lai等人建成了一個(gè)分析模型，認(rèn)為定位和夾緊裝置為同一夾具布局的要素靈活的一部分。Hamedi 討論了混合學(xué)習(xí)系統(tǒng)用來(lái)非線性有限元分析與支持相結(jié)合的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ ANN ）和GA。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被用來(lái)計(jì)算工件的最大彈性變形，遺傳算法被用來(lái)確定最佳鎖模力。Kumar建議將迭代算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來(lái)發(fā)展夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。Kaya用迭代算法和有限元分析，在二維工件中找到最佳定位和夾緊位置，并且把碎片的效果考慮進(jìn)去。周等人。提出了基于遺傳算法的方法，認(rèn)為優(yōu)化夾具布局和夾緊力的同時(shí)，一些研究沒(méi)有考慮為整個(gè)刀具路徑優(yōu)化布局。一些研究使用節(jié)點(diǎn)數(shù)目作為設(shè)計(jì)參數(shù)。一些研究解決夾具布局或夾緊力優(yōu)化方法，但不能兩者都同時(shí)進(jìn)行。 有幾項(xiàng)研究摩擦和碎片考慮進(jìn)去了。 碎片的移動(dòng)和摩擦接觸的影響對(duì)于實(shí)現(xiàn)更為現(xiàn)實(shí)和準(zhǔn)確的工件夾具布局校核分析來(lái)說(shuō)是不可忽視的。因此將碎片的去除效果和摩擦考慮在內(nèi)以實(shí)現(xiàn)更好的加工精度是必須的。 在這篇論文中，將摩擦和碎片移除考慮在內(nèi)，以達(dá)到加工表面在夾緊和切削力下最低程度的變形。一多目標(biāo)優(yōu)化模型被建立了。一個(gè)優(yōu)化的過(guò)程中基于GA和有限元法提交找到最佳的布局和夾具夾緊力。最后，結(jié)果多目標(biāo)優(yōu)化模型對(duì)低剛度工件而言是比較單一的目標(biāo)優(yōu)化方法、經(jīng)驗(yàn)和方法。 3 多目標(biāo)優(yōu)化模型夾具設(shè)計(jì) 一個(gè)可行的夾具布局必須滿足三限制。首先，定位和夾緊裝置不能將拉伸勢(shì)力應(yīng)用到工件；第二，庫(kù)侖摩擦約束必須施加在所有夾具-工件的接觸點(diǎn)。夾具元件-工件接觸點(diǎn)的位置必須在候選位置。為一個(gè)問(wèn)題涉及夾具元件-工件接觸和加工負(fù)荷步驟，優(yōu)化問(wèn)題可以在數(shù)學(xué)上仿照如下： 這里的△表示加工區(qū)域在加工當(dāng)中j次步驟的最高彈性變形。 其中 是△的平均值； 是正常力在i次的接觸點(diǎn)； μ是靜態(tài)摩擦系數(shù)； fhi是切向力在i次的接觸點(diǎn)； pos(i)是i次的接觸點(diǎn)； 是可選區(qū)域的i次接觸點(diǎn)； 整體過(guò)程如圖1所示，一要設(shè)計(jì)一套可行的夾具布局和優(yōu)化的夾緊力。最大切削力在切削模型和切削力發(fā)送到有限元分析模型中被計(jì)算出來(lái)。優(yōu)化程序造成一些夾具布局和夾緊力，同時(shí)也是被發(fā)送到有限元模型中。在有限元分析座內(nèi)，加工變形下，切削力和夾緊力的計(jì)算方法采用有限元方法。根據(jù)某夾具布局和變形，然后發(fā)送給優(yōu)化程序，以搜索為一優(yōu)化夾具方案。 圖1 夾具布局和夾緊力優(yōu)化過(guò)程 4 夾具布局設(shè)計(jì)和夾緊力的優(yōu)化 4.1 遺傳算法 遺傳算法（ GA ）是基于生物再生產(chǎn)過(guò)程的強(qiáng)勁，隨機(jī)和啟發(fā)式的優(yōu)化方法?；舅悸繁澈蟮倪z傳算法是模擬“生存的優(yōu)勝劣汰“的現(xiàn)象。每一個(gè)人口中的候選個(gè)體指派一個(gè)健身的價(jià)值，通過(guò)一個(gè)功能的調(diào)整，以適應(yīng)特定的問(wèn)題。遺傳算法，然后進(jìn)行復(fù)制，交叉和變異過(guò)程消除不適宜的個(gè)人和人口的演進(jìn)給下一代。人口足夠數(shù)目的演變基于這些經(jīng)營(yíng)者引起全球健身人口的增加和優(yōu)勝個(gè)體代表全最好的方法。 遺傳算法程序在優(yōu)化夾具設(shè)計(jì)時(shí)需夾具布局和夾緊力作為設(shè)計(jì)變量，以生成字符串代表不同的布置。字符串相比染色體的自然演變，以及字符串，它和遺傳算法尋找最優(yōu)，是映射到最優(yōu)的夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃。在這項(xiàng)研究里，遺傳算法和MATLAB的直接搜索工具箱是被運(yùn)用的。 收斂性遺傳算法是被人口大小、交叉的概率和概率突變所控制的 。只有當(dāng)在一個(gè)人口中功能最薄弱功能的最優(yōu)值沒(méi)有變化時(shí)，nchg達(dá)到一個(gè)預(yù)先定義的價(jià)值ncmax ，或有多少幾代氮，到達(dá)演化的指定數(shù)量上限nmax， 沒(méi)有遺傳算法停止。有五個(gè)主要因素，遺傳算法，編碼，健身功能，遺傳算子，控制參數(shù)和制約因素。 在這篇論文中，這些因素都被選出如表1所列。 表1 遺傳算法參數(shù)的選擇 由于遺傳算法可能產(chǎn)生夾具設(shè)計(jì)字符串，當(dāng)受到加工負(fù)荷時(shí)不完全限制夾具。這些解決方案被認(rèn)為是不可行的，且被罰的方法是用來(lái)驅(qū)動(dòng)遺傳算法，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)可行的解決辦法。1夾具設(shè)計(jì)的計(jì)劃被認(rèn)為是不可行的或無(wú)約束，如果反應(yīng)在定位是否定的。在換句話說(shuō)，它不符合方程（2）和（3）的限制。罰的方法基本上包含指定計(jì)劃的高目標(biāo)函數(shù)值時(shí)不可行的。因此，驅(qū)動(dòng)它在連續(xù)迭代算法中的可行區(qū)域。對(duì)于約束（4），當(dāng)遺傳算子產(chǎn)生新個(gè)體或此個(gè)體已經(jīng)產(chǎn)生，檢查它們是否符合條件是必要的。真正的候選區(qū)域是那些不包括無(wú)效的區(qū)域。在為了簡(jiǎn)化檢查，多邊形是用來(lái)代表候選區(qū)域和無(wú)效區(qū)域的。多邊形的頂點(diǎn)是用于檢查?！癷npolygon ”在MATLAB的功能可被用來(lái)幫助檢查。 4.2 有限元分析 ANSYS軟件包是用于在這方面的研究有限元分析計(jì)算。有限元模型是一個(gè)考慮摩擦效應(yīng)的半彈性接觸模型，如果材料是假定線彈性。如圖2所示，每個(gè)位置或支持，是代表三個(gè)正交彈簧提供的制約。 圖2 考慮到摩擦的半彈性接觸模型 在x ， y和z 方向和每個(gè)夾具類似，但定位夾緊力在正常的方向。彈力在自然的方向即所謂自然彈力，其余兩個(gè)彈力即為所謂的切向彈力。接觸彈簧剛度可以根據(jù)向赫茲接觸理論計(jì)算如下： 隨著夾緊力和夾具布局的變化，接觸剛度也不同，一個(gè)合理的線性逼近的接觸剛度可以從適合上述方程的最小二乘法得到。連續(xù)插值，這是用來(lái)申請(qǐng)工件的有限元分析模型的邊界條件。在圖3中說(shuō)明了夾具元件的位置，顯示為黑色界線。每個(gè)元素的位置被其它四或六最接近的鄰近節(jié)點(diǎn)所包圍。 圖3 連續(xù)插值 這系列節(jié)點(diǎn)，如黑色正方形所示，是（37，38，31和30 ），（9，10 ，11 ， 18，17號(hào)和16號(hào)）和（ 26，27 ，34 ， 41，40和33 ）。這一系列彈簧單元，與這些每一個(gè)節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。對(duì)任何一套節(jié)點(diǎn)，彈簧常數(shù)是： 這里， kij 是彈簧剛度在的j -次節(jié)點(diǎn)周?chē)鷌次夾具元件， Dij 是i次夾具元件和的J -次節(jié)點(diǎn)周?chē)g的距離， ki是彈簧剛度在一次夾具元件位置, ηi 是周?chē)膇次夾具元素周?chē)墓?jié)點(diǎn)數(shù)量 為每個(gè)加工負(fù)荷的一步，適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件將適用于工件的有限元模型。在這個(gè)工作里，正常的彈簧約束在這三個(gè)方向（X ， Y ， Z ）的和在切方向切向彈簧約束，（X ， Y ）。夾緊力是適用于正常方向（Z）的夾緊點(diǎn)。整個(gè)刀具路徑是模擬為每個(gè)夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃所產(chǎn)生的遺傳算法應(yīng)用的高峰期的X ，Y ，z切削力順序到元曲面，其中刀具通行證。在這工作中，從刀具路徑中歐盟和去除碎片已經(jīng)被考慮進(jìn)去。在機(jī)床改變幾何數(shù)值過(guò)程中，材料被去除，工件的結(jié)構(gòu)剛度也改變。 因此，這是需要考慮碎片移除的影響。有限元分析模型，分析與重點(diǎn)的工具運(yùn)動(dòng)和碎片移除使用的元素死亡技術(shù)。在為了計(jì)算健身價(jià)值，對(duì)于給定夾具設(shè)計(jì)方案，位移存儲(chǔ)為每個(gè)負(fù)載的一步。那么，最大位移是選定為夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃的健身價(jià)值。 遺傳算法的程序和ANSYS之間的互動(dòng)實(shí)施如下。定位和夾具的位置以及夾緊力這些參數(shù)寫(xiě)入到一個(gè)文本文件。那個(gè)輸入批處理文件ANSYS軟件可以讀取這些參數(shù)和計(jì)算加工表面的變形。 因此， 健身價(jià)值觀，在遺傳算法程序，也可以寫(xiě)到當(dāng)前夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃的一個(gè)文本文件。 當(dāng)有大量的節(jié)點(diǎn)在一個(gè)有限元模型時(shí)，計(jì)算健身價(jià)值是很昂貴的。因此，有必要加快計(jì)算遺傳算法程序。作為這一代的推移，染色體在人口中取得類似情況。在這項(xiàng)工作中，計(jì)算健身價(jià)值和染色體存放在一個(gè)SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)。遺傳算法的程序，如果目前的染色體的健身價(jià)值已計(jì)算之前，先檢查；如果不，夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃發(fā)送到ANSYS，否則健身價(jià)值觀是直接從數(shù)據(jù)庫(kù)中取出。嚙合的工件有限元模型，在每一個(gè)計(jì)算時(shí)間保持不變。每計(jì)算模型間的差異是邊界條件，因此，網(wǎng)狀工件的有限元模型可以用來(lái)反復(fù)“恢復(fù)”ANSYS 命令。 5 案例研究 一個(gè)關(guān)于低剛度工件的銑削夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化問(wèn)題是被顯示在前面的論文中，并在以下各節(jié)加以表述。 5.1 工件的幾何形狀和性能 工件的幾何形狀和特點(diǎn)顯示在圖4中，空心工件的材料是鋁390與泊松比0.3和71Gpa的楊氏模量。外廓尺寸152.4mm×127mm*76.2mm.該工件頂端內(nèi)壁的三分之一是經(jīng)銑削及其刀具軌跡，如圖4 所示。夾具元件中應(yīng)用到的材料泊松比0.3和楊氏模量的220的合金鋼。 圖4 空心工件 5.2 模擬和加工的運(yùn)作 舉例將工件進(jìn)行周邊銑削，加工參數(shù)在表2中給出。基于這些參數(shù)，切削力的最高值被作為工件內(nèi)壁受到的表面載荷而被計(jì)算和應(yīng)用，當(dāng)工件處于330.94 n（切）、398.11 N （下徑向）和22.84 N （下軸） 的切削位置時(shí)。整個(gè)刀具路徑被26個(gè)工步所分開(kāi)，切削力的方向被刀具位置所確定 表2加工參數(shù)和條件 。 5.3 夾具設(shè)計(jì)方案 夾具在加工過(guò)程中夾緊工件的規(guī)劃如圖5所示。 圖5 定位和夾緊裝置的可選區(qū)域 一般來(lái)說(shuō)， 3-2-1定位原則是夾具設(shè)計(jì)中常用的。夾具底板限制三個(gè)自由度，在側(cè)邊控制兩個(gè)自由度。這里，在Y=0mm截面上使用了4個(gè)定點(diǎn)（L1，L2 ， L3和14 ），以定位工件并限制2自由度；并且在Y=127mm的相反面上，兩個(gè)壓板（C1,C2）夾緊工件。在正交面上，需要一個(gè)定位元件限制其余的一個(gè)自由度，這在優(yōu)化模型中是被忽略的。在表3中給出了定位加緊點(diǎn)的坐標(biāo)范圍。 表3 設(shè)計(jì)變量的約束 由于沒(méi)有一個(gè)簡(jiǎn)單的一體化程序確定夾緊力，夾緊力很大部分（6673.2N）在初始階段被假設(shè)為每一個(gè)夾板上作用的力。且從符合例5的最小二乘法，分別由4.43×107 N/m 和5.47×107 N/m得到了正常切向剛度。 5.4 遺傳控制參數(shù)和懲罰函數(shù) 在這個(gè)例子中，用到了下列參數(shù)值：Ps=30, Pc=0.85, Pm=0.01, Nmax=100和Ncmax=20.關(guān)于f1和σ的懲罰函數(shù)是 這里fv可以被F1或σ代表。當(dāng)nchg達(dá)到6時(shí)，交叉和變異的概率將分別改變成0.6和0.1. 5.5 優(yōu)化結(jié)果 連續(xù)優(yōu)化的收斂過(guò)程如圖6所示。且收斂過(guò)程的相應(yīng)功能（1）和（2）如圖7、圖8所示。優(yōu)化設(shè)計(jì)方案在表4中給出。 圖6 夾具布局和夾緊力優(yōu)化程序的收斂性遺傳算法 圖7 第一個(gè)函數(shù)值的收斂 圖8第二個(gè)函數(shù)值的收斂性 表4 多目標(biāo)優(yōu)化模型的結(jié)果 表5 各種夾具設(shè)計(jì)方案結(jié)果進(jìn)行比較， 5.6 結(jié)果的比較 從單一目標(biāo)優(yōu)化和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)中得到的夾具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)函數(shù)值，如表5所示。單一目標(biāo)優(yōu)化的結(jié)果，在論文中引做比較。在例子中，與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)相比較，單一目標(biāo)優(yōu)化方法有其優(yōu)勢(shì)。最高變形減少了57.5 ％，均勻變形增強(qiáng)了60.4 ％。最高夾緊力的值也減少了49.4 ％ 。從多目標(biāo)優(yōu)化方法和單目標(biāo)優(yōu)化方法的比較中可以得出什么呢？最大變形減少了50.2％ ，均勻變形量增加了52.9 ％，最高夾緊力的值減少了69.6 ％ 。加工表面沿刀具軌跡的變形分布如圖9所示。很明顯，在三種方法中，多目標(biāo)優(yōu)化方法產(chǎn)生的變形分布最均勻。 與結(jié)果比較，我們確信運(yùn)用最佳定位點(diǎn)分布和最優(yōu)夾緊力來(lái)減少工件的變形。圖10示出了一實(shí)例夾具的裝配。 圖9沿刀具軌跡的變形分布 圖10 夾具配置實(shí)例 6 結(jié)論 本文介紹了基于GA和有限元的夾具布局設(shè)計(jì)和夾緊力的優(yōu)化程序設(shè)計(jì)。優(yōu)化程序是多目標(biāo)的：最大限度地減少加工表面的最高變形和最大限度地均勻變形。ANSYS軟件包已經(jīng)被用于 健身價(jià)值的有限元計(jì)算。對(duì)于夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化的問(wèn)題，GA和有限元分析的結(jié)合被證明是一種很有用的方法。 在這項(xiàng)研究中，摩擦的影響和碎片移動(dòng)都被考慮到了。為了減少計(jì)算的時(shí)間，建立了一個(gè)染色體的健身數(shù)值的數(shù)據(jù)庫(kù)，且網(wǎng)狀工件的有限元模型是優(yōu)化過(guò)程中多次使用的。 傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)方法是單一目標(biāo)優(yōu)化方法或經(jīng)驗(yàn)。此研究結(jié)果表明，多目標(biāo)優(yōu)化方法比起其他兩種方法更有效地減少變形和均勻變形。這對(duì)于在數(shù)控加工中控制加工變形是很有意義的。 參考文獻(xiàn) 1、 King LS，Hutter（ 1993年） 自動(dòng)化裝配線上棱柱工件最佳裝夾定位生成的理論方法。De Meter EC (1995) 優(yōu)化機(jī)床夾具表現(xiàn)的Min - Max負(fù)荷模型。 2、 De Meter EC (1998) 快速支持布局優(yōu)化。Li B, Melkote SN (1999) 通過(guò)夾具布局優(yōu)化改善工件的定位精度。 3、 Li B, Melkote SN (2001) 夾具夾緊力的優(yōu)化和其對(duì)工件的定位精度的影響。 4、 Li B, Melkote SN (1999) 通過(guò)夾具布局優(yōu)化改善工件的定位精度。 5、 Li B, Melkote SN (2001) 夾具夾緊力的優(yōu)化和其對(duì)工件定位精度的影響。 6、 Li B, Melkote SN (2001) 最優(yōu)夾具設(shè)計(jì)計(jì)算工件動(dòng)態(tài)的影響。 7、 Lee JD, Haynes LS (1987) 靈活裝夾系統(tǒng)的有限元分析。 8、 Menassa RJ, DeVries WR (1991) 運(yùn)用優(yōu)化方法在夾具設(shè)計(jì)中選擇支位。 9、 Cai W, Hu SJ, Yuan JX (1996) 變形金屬板材的裝夾的原則、算法和模擬。 10、 Qin GH, Zhang WH, Zhou XL (2005) 夾具裝夾方案的建模和優(yōu)化設(shè)計(jì)。 11、Deng HY, Melkote SN (2006) 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定裝夾中夾緊力最小值的確定。 12、Wu NH, Chan KC (1996) 基于遺傳算法的夾具優(yōu)化配置方法。 13、Ishikawa Y, Aoyama T(1996) 借助遺傳算法對(duì)裝夾條件的優(yōu)化。 14、Vallapuzha S, De Meter EC, Choudhuri S, et al (2002) 一項(xiàng)關(guān)于空間坐標(biāo)對(duì)基于遺傳算法的夾具優(yōu)化問(wèn)題的作用的調(diào)查。 15、Vallapuzha S, De Meter EC, Choudhuri S, et al (2002) 夾具布局優(yōu)化方法成效的調(diào)查。 16、Kulankara K, Melkote SN (2000) 利用遺傳算法優(yōu)化加工夾具的布局。 17、Kulankara K, Satyanarayana S, Melkote SN (2002) 利用遺傳算法優(yōu)化夾緊布局和夾緊力。 18、Lai XM, Luo LJ, Lin ZQ (2004) 基于遺傳算法的柔性裝配夾具布局的建模與優(yōu)化。 19、Hamedi M (2005) 通過(guò)一種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法混合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)智能夾具。 20、Kumar AS, Subramaniam V, Seow KC (2001) 采用遺傳算法固定裝置的概念設(shè)計(jì)。 21、Kaya N (2006) 利用遺傳算法優(yōu)化加工夾具的定位和夾緊點(diǎn)。 22、Zhou XL, Zhang WH, Qin GH (2005) 遺傳算法用于優(yōu)化夾具布局和夾緊力。 23、Kaya N, ?ztürk F (2003) 碎片位移和摩擦接觸的運(yùn)用對(duì)工件夾具布局的校核。 62 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品型號(hào) 零（部）件圖號(hào) 設(shè)計(jì)者： 產(chǎn)品名稱 零（部）件名稱 進(jìn)給箱體 共1頁(yè) 第1 頁(yè) 車(chē)間 工序號(hào) 工序名稱 材料牌號(hào) 機(jī)加 40 鉆斜油孔 毛坯種類 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺(tái)件數(shù) 鑄件 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù) 搖臂鉆床 1 夾具編號(hào) 夾具名稱 切削液 進(jìn)給箱/鉆-1 斜油孔鉆模 工位器具編號(hào) 工位器具名稱 工序工時(shí) 準(zhǔn)終 單件 工步號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工藝裝備（含：刀具、量具、專用工具） 主軸轉(zhuǎn)速 r/min 切削速度 m/min 進(jìn)給量 mm/r 切削深度 mm 進(jìn)給次數(shù) 工 步 工 時(shí) 1 鉆φ7mm, 深50mm 直柄麻花鉆，游標(biāo)卡尺 910 20 0.4 50 1 機(jī)動(dòng) 輔助 2 锪沉孔φ10深2mm 锪刀，游標(biāo)卡尺 700 25 0.19 2 1 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 產(chǎn)品型號(hào) 零（部）件圖號(hào) 0號(hào) 共 1 頁(yè) 產(chǎn)品名稱 進(jìn)給箱體 零（部）件名稱 進(jìn)給箱體 第 頁(yè) 材料牌號(hào) HT150 毛坯種類 機(jī)器沙模造型 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺(tái) 件 數(shù) 備 注 工序號(hào) 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 車(chē)間 工段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工 時(shí) 準(zhǔn)終 單件 1 機(jī)器砂模造型 鑄 2 時(shí)效處理 3 劃線。 機(jī) 4 刨 粗刨尺寸為320×170mm的上端面 機(jī) 牛頭刨床B660 端面刨刀 5 刨 掉面，粗刨尺寸為320×235mm的下端面 機(jī) 牛頭刨床B660 端面刨刀 6 刨 精刨尺寸為320×170mm的上端面 機(jī) 牛頭刨床B660 端面刨刀 7 刨 精刨尺寸為320×235mm的下端面 機(jī) 牛頭刨床B660 端面刨刀 8 鉆 鉆定位孔，锪沉孔4×深8mm 機(jī) 搖臂鉆床Z35 直柄麻花鉆，锪刀 9 鏜 粗鏜縱向孔，；粗鏜縱向孔， 機(jī) 鏜床T611 圓形鏜刀 10 鏜 精鏜縱向孔，；精鏜縱向孔， 機(jī) 鏜床T611 圓形鏜刀 11 鉆 鉆mm深48mm,锪孔mm深2mm；鉆mm深75mm,锪孔深2mm；鉆mm深50mm,锪孔深2mm；鉆的孔 機(jī) 搖臂鉆床Z35 直柄麻花鉆，锪刀 12 鉗 攻螺紋孔 13 檢查 目 錄 摘要 I ABSTRACT .II 目 錄 1 第一章 前言 .1 1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的 .1 1.2 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)的步驟和方法 .2 1.3 零件機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) .2 1.4 工藝裝備設(shè)計(jì) .2 1.5 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) .2 第二章 零件的分析 3 2.1 零件的功用 .3 2.2 零件的工藝分析 .3 第三章 零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4 3.1 確定零件生產(chǎn)類型 .4 3.2 確定毛坯的制造形式 .4 3.3 基面的選擇 .4 3.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 .4 3.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 .4 3.4 制定工藝路線 .5 3.5 機(jī)械加工余量.工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5 3.5.1 工序 1：按劃線，校正，刨底平面，頂平面 .6 3.5.1.1、粗刨底面 6 3.5.1.2、精刨底面 6 3.5.1.3、粗刨頂面 7 3.5.1.4、精刨頂面 8 3.5.2 工序 2：鉆底座 4×φ14 通，锪沉孔 4×φ20 深 89 3.5.2.1、鉆底座 4×φ14 通 9 3.5.2.2、锪沉孔 4×φ20 深 8.11 3.5.3 工序 3：鏜 7474H?；鏜床 7435H?.14 3.5.3.1、粗鏜 14 3.5.3.2、精鏜 215 3.5.3.1、粗鏜 5.16 3.5.3.1、精鏜 .17 3.5.4 工序 4：鉆油孔：φ8mm,深 48mm,然后锪孔到 φ12mm,深 2mm ;18 3.5.4.1、鉆 φ7mm, 深 50mm18 3.5.4.2、锪沉孔 φ10 深 2mm.21 3.5.4.3、鉆 φ8mm, 深 48mm23 3.5.4.4、锪沉孔 φ12 深 2mm.26 3.5.4.5、鉆 φ6mm, 深 75mm28 3.5.4.6、锪沉孔 φ14 深 2mm.30 第四章 夾具設(shè)計(jì) .33 4.1 問(wèn)題的提出 .33 4.2 夾具設(shè)計(jì) 33 4.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 33 4.2.2 定位誤差分析 33 4.2.3 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 33 4.3 專用夾具零部件的選擇 34 4.3.1 螺母 34 4.3.2 雙頭螺柱 34 4.3.3 壓板 35 第五章 設(shè)計(jì)體會(huì) .36 第六章 參考文獻(xiàn) .37 致謝 .39 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 前言 1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)教育的最后一環(huán)，在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中占有極為重要的地位。其目 的是使學(xué)生獲得工程師的基本訓(xùn)練。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù) 基礎(chǔ)課以及專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們對(duì)所學(xué)各門(mén)課程的一次深入的、綜合性的總 復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)過(guò)程,因此,它在我們四年的大學(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)畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(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，為今后參加祖國(guó)的“四化”建設(shè)打 下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們應(yīng)在下述各方面得到鍛煉： （1） 能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝及其夾具課和所學(xué)過(guò)的其他課程的基本理論，正確 的分析和解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線合理制定等問(wèn)題，從而保 證零件制造的質(zhì)量，生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。 （2） 通過(guò)工藝裝備的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力和制圖能力。 （3） 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)及相關(guān)專業(yè)課程（工程材料與熱處理、機(jī)械 設(shè)計(jì)、互換性與測(cè)量技術(shù)、金屬切削加工及裝備等）的理論知識(shí)，結(jié)合金工實(shí)習(xí)、生 產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立地分析和解決機(jī)械加工工藝問(wèn)題，初步具備設(shè)計(jì)一個(gè) 中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。 （4） 能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，學(xué)會(huì)擬訂夾 具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步具備設(shè)計(jì)保證加工質(zhì)量的高效、省力、經(jīng)濟(jì)合 理的專用夾具的能力。 （5） 培養(yǎng)學(xué)生熟悉和應(yīng)用有關(guān)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、圖表等技術(shù)資料的能力，指導(dǎo)學(xué)生分析 零件加工的技術(shù)要求和本企業(yè)具備的加工條件，掌握從事工藝設(shè)計(jì)的方法和步驟。 （6） 進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械制圖、設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和編寫(xiě)技術(shù)文件等的基本技能。 （7） 培養(yǎng)學(xué)生耐心細(xì)致、科學(xué)分析、周密思考、吃苦耐勞的良好習(xí)慣。 （8） 通過(guò)整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程，學(xué)會(huì)調(diào)查研究，收集中外技術(shù)資料的方法，并能熟練 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 的使用有關(guān)的手冊(cè)，圖表資料及技術(shù)參考書(shū)。 （9） 在畢業(yè)設(shè)計(jì)中鼓勵(lì)學(xué)生勇于創(chuàng)新并培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)及工作作用。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 1.2 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)的步驟和方法 在獲得畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)之后，應(yīng)細(xì)讀《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 ，了解畢業(yè)設(shè)計(jì) 質(zhì)量的好壞在很大程度上取決于這一階段的工作是否深入細(xì)致。一般通過(guò)調(diào)查研究收 集以下一些原始資料： （1） 零件工作圖及其產(chǎn)品裝配圖 （2） 產(chǎn)品驗(yàn)收的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) （3） 現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)條件（機(jī)床設(shè)備，工藝裝備，工人技術(shù)水平，毛坯生產(chǎn)情況等） （4） 國(guó)內(nèi)外有關(guān)的先進(jìn)工藝及以后生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展方向等 （5） 有關(guān)的工藝，圖紙，手冊(cè)及技術(shù)書(shū)刊等資料 在調(diào)查研究中多提出一些問(wèn)題，廣泛征求意見(jiàn)，醞釀設(shè)計(jì)方案。 1.3 零件機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) （1）分析研究產(chǎn)品的裝配圖和零件工作圖；并畫(huà)出零件 （2）選擇毛坯或按標(biāo)準(zhǔn)確定型材規(guī)格。 （3）選擇定位基準(zhǔn) （4）制定工藝路線（主要是工序內(nèi)容，數(shù)目和順序） （5）確定各工序的加工余量，工序尺寸及公差，畫(huà)出毛坯圖 （6）選擇各工序的加工設(shè)備，刀具，夾具，量具及其它的輔助工具，提出工藝裝備設(shè) 計(jì)任務(wù)書(shū) (7)計(jì)算切削用量及估算工時(shí)定額 （8）填寫(xiě)工藝文件 （9）必要時(shí)，對(duì)不同工藝方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析 1.4 工藝裝備設(shè)計(jì) 根據(jù)工藝裝備設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，議定設(shè)計(jì)方案，經(jīng)分析討論后，選擇合理方案繪制裝 配圖。 1.5 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第二章 零件的分析 2.1 零件的功用 C615 車(chē)床是現(xiàn)代制造業(yè)常用的機(jī)床之一，此車(chē)床可保證工件的加工精度和效率， 適用于各種行業(yè)的機(jī)械加工，可用于車(chē)削外圓，內(nèi)孔端面，溝槽，鉆孔，鉸孔及公制 螺紋，英制螺紋，模數(shù)螺紋等。該機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好，安全可靠，操作方便，價(jià) 格低廉。 進(jìn)給箱是 C615 車(chē)床六大組成部件之一，它位于機(jī)床床身左端前面，主要安裝進(jìn)給 變速機(jī)構(gòu)，它的作用是把從主組經(jīng)掛輪機(jī)構(gòu)傳來(lái)的 運(yùn)動(dòng)傳給光桿和絲桿，取得不同的 進(jìn)給量和螺距。其中 , 三個(gè)同組孔為聯(lián)接光桿，457H?,427,? 兩個(gè)同組孔為絲桿聯(lián)接孔，使進(jìn)給箱和車(chē)床光桿，絲桿聯(lián)接在一起。457,3H? 2.2 零件的工藝分析 從零件圖上可以看出，它的加工可分為以下幾個(gè)部分： 1.以 三個(gè)同組孔的一系列孔和加工面，以 兩個(gè)457,,427H?? 457,3H? 同組孔聯(lián)接絲桿的 加工孔和面。包括 左端面上 圓上的 螺紋通孔。457H?628M? 右端以 圓上的 深 25 的孔。268M? 2.尺寸為 270 面上的 4-M8 螺紋以及 R15 的倒角 3.三個(gè)油孔的加工 4.攻螺紋孔 2-M8.M6.4-M8。 以上各部分的位置要求： 1. φ35H7φ47H7φ42H7 的同軸度公差為 ，以便于安裝光桿0.2m? 2. 的同軸度公差為 ，以便于安裝絲桿457,3H?. 3.左上端面與右上端面的 直線度公差為 0.05 4.前端面與后端面的垂直度公差為 0.05 由以上分析可知：對(duì)于頭兩組加工面來(lái)說(shuō)，我們可以先選擇其中的一組表明進(jìn)行加工， 然后再用已加工過(guò)的表面為基準(zhǔn)，加工其他各組表面，并保證它們之間的位置精度 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第三章 零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1 確定零件生產(chǎn)類型 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)計(jì)算查手冊(cè)得出零件為大批量生產(chǎn) 3.2 確定毛坯的制造形式 影響毛坯選擇的因素通常包括： 1.零件材料的工藝性及零件對(duì)材料組織的要求 2.零件的結(jié)構(gòu)形狀和外形尺寸 3.零件對(duì)毛坯精度，表面粗糙度和表面層性能的要求 4.零件生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小 5.現(xiàn)有生產(chǎn)能力和發(fā)展前途 由于 C615 車(chē)床進(jìn)給箱在加工工件中，箱體要負(fù)責(zé)將主軸的動(dòng)力傳遞給光桿和絲 桿，所以承受的載荷比較大，這要求零件具有較好的強(qiáng)度和良好的韌性，考慮到這些 因素，所以選擇 HT150,由于零件的材料是灰口鐵，而且零件外形比較復(fù)雜，故毛坯制 造形式采用砂型鑄造。 3.3 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的 重要工作之一。基面選擇的正確與合理可以使加工 質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還 會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。 3.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)于有若干個(gè)不加工表面的 工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)，或以要求余 量均勻的重要加工表面作為粗基準(zhǔn)。根據(jù)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取零件上，面積比較大、 精度比較高尺寸為 320×235mm 的表面作為粗基準(zhǔn)，同時(shí)兼顧到使各重要孔的余量均 勻。 3.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 主要考慮基準(zhǔn)重合問(wèn)題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算， 各加工表面的精基準(zhǔn)，在以后還要進(jìn)行專門(mén)說(shuō)明，此處不再重復(fù)。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 3.4 制定工藝路線 （1）制定工藝路線的依據(jù) 應(yīng)使零件上的各尺寸精度.位置精度.表面粗糙度和各項(xiàng)技術(shù)要求均能得到保證。 由于本零件生產(chǎn)綱領(lǐng)確定為大批量生產(chǎn)，因此，可以考慮采用通用機(jī)床配以專用夾具 來(lái)進(jìn)行加工，以便使工序集中，這樣即可以提高生產(chǎn)率，又可提高加工精度，且可使 生產(chǎn)成本降低，以獲得最好的經(jīng)濟(jì)效果。 加工順序按以下原則確定：先粗加工，后精加工;先主要表面，后次要表面；先基 準(zhǔn)面，后其他面；先加工平面，后加工孔。 （2）兩種工藝路線方案 A.工藝路線方案之一： 工序 1.劃線 工序 2.粗.精刨尺寸為 320×235mm 的后端面。以零件尺寸為 300×170mm 的 前端 面為粗基準(zhǔn)，選用牛頭門(mén)刨床加工。 工序 3.粗.精鏜 φ35H7φ47H7φ42H7 的孔，以加工完成的后端面為基準(zhǔn)，選擇專用 夾具。 工序 4.鉆底座面上的定位孔 4- mm，然后锪孔到 mm，用 Z525 通用鉆床14?20? 工序 5.鉆 4-M8 的螺紋孔，用 Z525 通用鉆床加工 工序 6.鉆三個(gè)油孔: mm,深 48mm,然后锪孔到 mm,深 2mm ; mm, 深 75mm, 然816 后锪孔到 ; mm, 深 50mm, 然后锪孔到 .用 Z525 通用鉆床加工。14?7 工序 7.檢查 B.工序路線方案之二： 工序 1.劃線：劃各加工表面的刨加工線及校正線，要考慮進(jìn)給箱內(nèi)側(cè)中心尺寸及各 結(jié)合面的位置。 工序 2. .粗.精刨尺寸為 320mm 的后端面。以零件尺寸為 300mm 的前端面為粗基準(zhǔn)， 掉面刨尺寸為 300mm 的前端面，選用牛門(mén)刨床加工。 工序 3.鉆定位孔 。以上下兩端面定位。用搖臂鉆床加工。41?? 工序 4.锪定位孔 到 。以上下兩端面定位。用搖臂鉆床加工20 工序 5.粗，精鏜各縱向孔，φ35H7φ47H7φ42H7 。以上下兩端面和定位孔 來(lái)定位。用組合鏜床來(lái)加工。41?? 工序 6.加工三個(gè)油孔： mm,深 48mm,然后锪孔到 mm,深 2mm ; mm, 深 75mm, 8?12?6? 然后锪孔到 深 2mm; mm, 深 50mm, 然后锪孔到 深 2mm。以底面和兩定位孔定470 位。設(shè)計(jì)專用夾具加工。 工序 7.鉆 的孔16? 工序 8.攻螺紋孔 以底面和兩定位孔定位。用搖臂鉆床加工28,64m? 工序 9.檢查 綜合考慮各個(gè)問(wèn)題，選擇第二方案 3.5 機(jī)械加工余量.工序尺寸及毛坯尺寸的確定 C615 車(chē)床進(jìn)給箱，零件材料 HT150.生產(chǎn)類型大批量，鑄造毛坯。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及 毛坯如下： 1.刨尺寸為 320mm 的后端面和 300mm 的前端面延伸方向的 加工余量及公差。 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 2.2-2.5，取端面長(zhǎng)度底面加工余量為 6.5mm 頂 面加工余量為 8.5。 3.5.1 工序 1：按劃線，校正，刨底平面，頂平面 3.5.1.1、粗刨底面 ㈠ 加工條件 工件材料：灰口鑄鐵 HT150 硬度 HB：150 ㈡ 查表 7.2-10（4） ，取粗刨時(shí)的余量 Z=5mm，留余量 Z=1.5mm 所以， =5mmpa 查表 7.2-10（1） ，取 f=3.0～2.4，取 f=2.8 查表 7.2-18，切削速度 V=25m/min 查表 7.2-36，刨平面的時(shí)間計(jì)算公式： ifnlBtm243?? 其中 B=235mm， ， =1～3mm，取 0)~5.0(co3rpKal l ??45rK 得 =5.5mm， =1.5mm。3l4 )1( 02kpvLn?? 查表知 =100～200mm21l? 其中 =0.5～0.75m/min， + =320+（100～200）=500mmkpv/ l21 得 =33.3 r/min)(02kpvLn??)5.0(?? 所以 =2.6minifnlBtm243?3.81?? 3.5.1.2、精刨底面 ㈠ 加工條件 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 工件材料：灰口鑄鐵 HT150 硬度 HB：150 ㈡ 查表 7.2-10（4） ，取粗刨時(shí)的余量 Z=5mm，留余量 Z=1.5mm 所以， =1.5mmpa 查表 7.2-10（1） ，取 f=10～20，取 f=10 查表 7.2-18，切削速度 V=14～18m/min，取 V=15m/min 查表 7.2-36，刨平面的時(shí)間計(jì)算公式： ifnlBtm243?? 其中 B=235mm， ， =1～3mm，取 0)~5.0(co3rpKal l ??45rK 得 =5.5mm， =1.5mm。3l4 )1( 02kpvLn?? 查表知 =100～200mm21l? 其中 =0.5～0.75m/min， + =320+（100～200）=500mmkpv/ l21 得 =13.3 r/min)(02kpvLn??)5.0(?? 所以 =6.5minifnlBtm243?13.10?? 3.5.1.3、粗刨頂面 ㈠ 加工條件 工件材料：灰口鑄鐵 HT150 硬度 HB：150 ㈡ 查表 7.2-10（4） ，取粗刨時(shí)的余量 Z=7mm，留余量 Z=1.5mm 所以， =7mmpa 查表 7.2-10（1） ，取 f=3.0～2.4，取 f=2.9 查表 7.2-18，切削速度 V=25m/min 查表 7.2-36，刨平面的時(shí)間計(jì)算公式： ifnlBtm243?? 其中 B=235mm， ， =1～3mm，取)~5.0(co3rpKal l ??45rK 得 =5.5mm， =2mm。3l4 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 )1( 02kpvLn?? 查表知 =100～200mm21l? 其中 =0.5～0.75m/min， + =300+（100～200）=500mmkpv/ l21 得 ==33.3 r/min)1(02kpvLn??)5.0(?? 所以 =2.46minifnlBtm243??3.951?? 3.5.1.4、精刨頂面 ㈠ 加工條件 工件材料：灰口鑄鐵 HT150 硬度 HB：150 ㈡ 查表 7.2-10（4） ，取粗刨時(shí)的余量 Z=7mm，留余量 Z=1.5mm 所以， =1.5mmpa 查表 7.2-10（1） ，取 f=10～20，取 f=10 查表 7.2-18，切削速度 V=14～18m/min，取 V=15m/min 查表 7.2-36，刨平面的時(shí)間計(jì)算公式： ifnlBtm243?? 其中 B=235mm， ， =1～3mm，取)~5.0(co3rpKal l ??45rK 得 =5.5mm， =1.5mm。3l4 )1( 02kpvLn?? 查表知 =100～200mm21l? 其中 =0.5～0.75m/min， + =320+（100～200）=500mmkpv/ l21 得 =13.3 r/min)(02kpvLn??)5.0(?? 所以 =6.17minifnlBtm2433.1?? 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 . 4 個(gè)定位孔：鉆孔 14mm 通孔，锪孔 20mm?? 3.5.2 工序 2：鉆底座 4×φ14 通，锪沉孔 4×φ20 深 8 機(jī)床的選擇 搖臂鉆床 Z3050×16A 主軸轉(zhuǎn)速范圍（r/min）：25～2000 主電動(dòng)機(jī)功率（KW）：5.5 3.5.2.1、鉆底座 4×φ14 通 ㈠ 刀具 查《工藝手冊(cè)》 ，表 10.2-5 高速鋼麻花鉆的類型和用途 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 類型 直徑范圍（mm） 用途 GB1436-85 直柄麻花鉆 2.0～20.0 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥?鉆模鉆孔 GB1437-85 直柄長(zhǎng)麻花鉆 1.0～31.5 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥?鉆模鉆孔 GB1438-85 錐柄麻花鉆 3.0～100.0 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥?鉆模鉆孔 GB1439-85 錐柄長(zhǎng)麻花鉆 5.0～50.0 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥?鉆模鉆孔 一般鉆頭直徑≤20mm 采用直柄麻花鉆，由于是鉆 φ14 通孔，因此選擇直柄麻花 鉆； 查表 10.2-7 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的全長(zhǎng)和溝槽長(zhǎng)度（摘自 GB6137-85） mm 直柄麻花鉆 直徑范圍 l l1 11.80～15.20 151 101 查 10.2-8 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值（根據(jù) GB6137-85） （o） d (mm) β 2ф α f ψ 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 8.6～18.00 30 118 12 40～60 查表 10.4-8 鉆頭、擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 （1）后刀面最大磨損限度 mm 鉆頭 直徑 d0（mm）刀具材料 加工材料 ≤20 高速鋼 鑄鐵 0.5～0.8 （2）單刃加工刀具耐用度 T min 刀具直徑 d0（mm） 刀具類型 加工材料 刀具材料 11～20 鉆頭（鉆孔及擴(kuò)孔） 鑄鐵、銅合金及合 金 高速鋼 60 鉆頭后刀面最大磨損限度為 0.5～0.8mm 刀具耐用度 T=60min ㈡ 鉆削用量 查《工藝手冊(cè)》 ，表 10.4-9 鉆、擴(kuò)、鉸孔實(shí)施切削速度的計(jì)算公式 vyxpmzfaTdCV0?Kin/ 公式中的系數(shù)和指數(shù) 工件材 料 加工 類型 刀具 材料 切削液 用否 進(jìn)給量 f（mm/r ） vvzvxvym 灰鑄鐵 150HB 鉆孔 高速 鋼 不用 0.3 14 0.25 0 0.4 0.125 再結(jié)合表 10.4-14，進(jìn)給量 f 表 取 0.7 mm/r 根據(jù)計(jì)算公式 ≈22.76m/minvyxpm zfaTdCV0?K4.0125.025.76?? 計(jì)算出刀具轉(zhuǎn)速 ：jn = ≈518 r/minj01d?47.? 根據(jù)鉆床說(shuō)明書(shū)取： n=520r/min, f=0.7mm/r 這時(shí) V≈22.85m/min 鉆孔時(shí)軸向力、扭矩及功率計(jì)算： 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 查表 10.4-11 鉆孔時(shí)軸向力、扭矩及功率計(jì)算公式 (1)計(jì)算公式 軸向力 扭矩 功率NfdCFFyZ0?NMKfdCMyZmM0?03dVPm?KW （2）公式中的系數(shù)和指數(shù) 系數(shù)和指數(shù) 軸向力 扭矩加工材料 刀具材料 FCzFyFCMzy 灰鑄鐵 150HB 高速鋼 420 1.0 0.8 0.206 2.0 0.8 軸向力： = 420×141.0×0.700.8≈1622NNfdFF yZ0? 扭矩： =0.206×142.0×0.700.8≈11.14N?MMKfCM yZmM0 功率： = ≈0.61 KW03dVPm?1485.2.? 校驗(yàn)機(jī)床功率： 由于機(jī)床有效功率 為：'Ep = 5.5×0.81 = 4.46 KW?? 其值大于鉆削功率 Pm ，故選擇的鉆削用量可在該機(jī)床上使用。 鉆削加工機(jī)動(dòng)時(shí)間： 查表 10.4-43，鉆孔加工機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： fnlltwm1?? 機(jī)動(dòng)進(jìn)給鉆孔時(shí)： ≈7.3mmrfKdlcot23 =41l ≈0.23 minfnlltwm1??630.47?? 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 3.5.2.2、锪沉孔 4×φ20 深 8 ㈠ 刀具 查《工藝手冊(cè)》 ，表 10.2-47 帶可換導(dǎo)柱錐柄平底锪鉆形式和尺寸（GB4261-84）mm d d1 d2锪鉆代 號(hào) （d×d 1 ） 基本 尺寸 偏差 基本 尺寸 偏差 基本 尺寸 偏差 L l l1 莫氏 錐柄 號(hào) 適用螺 栓或螺 釘規(guī)格 20×9 9 -0.025-0.059 M8 20×11 20 +0.125+0.073 11 -0.032-0.059 12 0 -0.043 100 22 11 2 M10 選擇锪鉆代號(hào) 20×9； 查表 10.4-8 鉆頭、擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 （1）后刀面最大磨損限度 mm 鉆頭 直徑 d0（mm）刀具材料 加工材料 ≤20 高速鋼 鑄鐵 0.5～0.8 （2）單刃加工刀具耐用度 T min 刀具直徑 d0（mm） 刀具類型 加工材料 刀具材料 11～20 鉆頭（鉆孔及擴(kuò)孔） 鑄鐵、銅合金及合 金 高速鋼 60 鉆頭后刀面最大磨損限度為 0.5～0.8mm 刀具耐用度 T=60min ㈡ 鉆削用量 查《工藝手冊(cè)》 ，表 10.4-9 鉆、擴(kuò)、鉸孔實(shí)施切削速度的計(jì)算公式 vyxpmzfaTdCV0?Kin/ 公式中的系數(shù)和指數(shù) 工件材 料 加工 類型 刀具 材料 切削液 用否 進(jìn)給量 f（mm/r ） vvzvxvym 灰鑄鐵 150HB 鉆孔 高速 鋼 不用 ≤0.3 12 0.25 0 0.55 0.125 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 再結(jié)合表 10.4-14，進(jìn)給量 f 表 取 0.2 mm/r 根據(jù)計(jì)算公式 ≈24.88 m/minvyxpm zfaTdCV0?K5.0125.02.6?? 計(jì)算出刀具轉(zhuǎn)速 ：jn = ≈396 r/minj0dV?8.4 根據(jù)鉆床說(shuō)明書(shū)?。?n=400 r/min, f=0.2 mm/r 這時(shí) V≈25.13m/min 鉆孔時(shí)軸向力、扭矩及功率計(jì)算： 查表 10.4-11 鉆孔時(shí)軸向力、扭矩及功率計(jì)算公式 (1)計(jì)算公式 軸向力 扭矩 功率NfdCFFyZ0?NMKfdCMyZmM0? KW03dVPm? （2）公式中的系數(shù)和指數(shù) 系數(shù)和指數(shù) 軸向力 扭矩加工材料 刀具材料 FCzFyFCMzy 灰鑄鐵 150HB 高速鋼 420 1.0 0.8 0.206 2.0 0.8 軸向力： = 420×201.0×0.200.8≈2318NNfdFF yZ0? 扭矩： =0.206×202.0×0.200.8≈22.74N?MMKfCMyZmM0 功率： = ≈0.96 KW03dVPm?213.574.? 校驗(yàn)機(jī)床功率： 由于機(jī)床有效功率 為：'Ep = 5.5×0.81 = 4.46 KW??? 其值大于鉆削功率 Pm ，故選擇的鉆削用量可在該機(jī)床上使用。 鉆削加工機(jī)動(dòng)時(shí)間： 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 查表 10.4-43，锪沉孔時(shí)間計(jì)算公式： fnltwm?? 手動(dòng)進(jìn)給锪沉孔時(shí)： 0?fl = 0.03 minfnltwm??702.? 3.鏜孔，鏜 φ35H7φ47H7；鏜床 φ42H7φ47H7，以上下兩端面和定位孔 來(lái)41?? 定位。用組合鏜床來(lái)加工。 3.5.3 工序 3：鏜 ；鏜床74742H?7435H? 3.5.3.1、粗鏜 H? 粗鏜 42H7 至 41.9H7， 44H7 至 43.9H7， 47H7 至 46.9H7??? ㈠ 刀具及刀桿 查《工藝手冊(cè)》 ，表 11.2-10 普通刀桿 mm 鏜孔直徑范圍 莫氏錐柄 D L b A 型 B 型 3、4 20 120 8 24～52 24～44 選擇莫氏錐柄 3，D=20mm，L=120mm，b=8mm 的刀桿； 再根據(jù)表 11.2-2 單刃鏜刀，選擇刀具 B×H=10mm×10mm，L=30～50mm， =90°rK ㈡ 鏜削用量 由于直徑上加工余量分別為 =1.5mm， =2.5mm， =4mm，可在一次走刀內(nèi)切完，1Z23Z 故 =0.75mm， =1.25mm， =2mm1wa2wa3wa 查表 11.4-1 臥式鏜床的鏜削用量 選擇硬質(zhì)合金刀片牌號(hào) YG8， 取 1m/s，f 取 0.2mm/r。表v 計(jì)算出刀具轉(zhuǎn)速 n： = = ≈7.58r/s10d?421? = =0.2×7.58=1.5mm/svfn = ≈7.24r/s20? = =0.2×7.24=1.4mm/sf 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 = ≈6.78r/s3n01dv?471?? = =0.2×6.78=1.35mm/sf 根據(jù)鏜床說(shuō)明書(shū)?。?n=7.2r/s，v=1.4mm/s 鏜削時(shí)間的確定： =5mm，1l =7mm，w 根據(jù)鏜削時(shí)間計(jì)算公式： =6.4svltw11??4.27 =6.4s2 =6.4s3tvlw1. 3.5.3.2、精鏜 74742H? 確定鏜削寬度 ：wa 由于直徑上加工余量為 0.2mm，故可在一次走刀內(nèi)切完，故 =0.1mm。wa 查表 11.4-1 臥式鏜床的鏜削用量 鑄鐵 加工方式 刀具材料 刀具類型 min)/(v)/(rf )(mp （直徑上） 刀頭 15～30 0.15～0.5 鏜刀塊 8～15 1.0～4.0 0.6～1.2 高速鋼 精鉸刀 10～20 2.0～5.0 0.1～0.4 刀頭 50～80 0.15～0.5 鏜刀塊 20～40 1.0～4.0 0.6～1.2 精鏜 硬質(zhì)合金 精鉸刀 30～50 2.5～5.0 0.1～0.4 由于是半精加工帶外皮的鑄鐵件，選擇硬質(zhì)合金刀片牌號(hào) YG8， 取 0.5m/s，f表v 取 1.0mm/r。 計(jì)算出刀具轉(zhuǎn)速 n： = = ≈7.58r/s10dv?421? = =0.1×7.58=0.76mm/sf 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 = ≈7.24r/s2n01dv?41?? = =0.1×7.24=0.72mm/sf = ≈6.78r/s307 = =0.1×6.78=0.68mm/svfn 根據(jù)鏜床說(shuō)明書(shū)?。?n=7.2r/s，v=0.7mm/s 切削時(shí)間的確定： =2mm，1l =7mm，w 根據(jù)切削時(shí)間計(jì)算公式： =12.8svltw11??7.02 =12.8s2 =12.8s3tvlw1. 3.5.3.1、粗鏜 745H? 粗鏜 35H7 至 34.9H7， 47H7 至 46.9H7?? ㈠ 刀具及刀桿 查《工藝手冊(cè)》 ，表 11.2-10 普通刀桿 mm 鏜孔直徑范圍 莫氏錐柄 D L b A 型 B 型 3、4 20 120 8 24～52 24～44 選擇莫氏錐柄 3，D=20mm，L=120mm，b=8mm 的刀桿； 再根據(jù)表 11.2-2 單刃鏜刀，選擇刀具 B×H=8mm×8mm，L=25～40mm， =90°，rK ㈡ 鏜削用量 確定鏜削寬度 ：wa 加工余量分別為 =1.5mm， =7.5m，故可在二次走刀內(nèi)切完，故 =0.75mm，1Z2 1wa 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 =3.75mm2wa 查表 11.4-1 臥式鏜床的鏜削用量 選擇硬質(zhì)合金刀片牌號(hào) YG8， 取 1m/s，f 取 0.2mm/r。表v 計(jì)算出刀具轉(zhuǎn)速 n： = = ≈9.1r/s10d?351? = =0.2×9.1=1.82mm/svf = ≈6.78r/s2n047? = =0.2×6.78=1.36mm/sf 根據(jù)鏜床說(shuō)明書(shū)取： n=8r/s，v=1.5mm/s 鏜削時(shí)間的確定： =2mm，1lw =7mm， 根據(jù)鏜削時(shí)間計(jì)算公式： =6svltw11??5.27 =12s2i? 。 3.5.3.1、精鏜 7435H? 確定鏜削寬度 ：wa 由于直徑上加工余量為 0.2mm，故可在一次走刀內(nèi)切完，故 =0.1mm。wa 查表 11.4-1 臥式鏜床的鏜削用量 鑄鐵 加工方式 刀具材料 刀具類型 min)/(v)/(rf )(mp （直徑上） 刀頭 15～30 0.15～0.5 鏜刀塊 8～15 1.0～4.0 0.6～1.2 精鏜 高速鋼 精鉸刀 10～20 2.0～5.0 0.1～0.4 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 刀頭 50～80 0.15～0.5 鏜刀塊 20～40 1.0～4.0 0.6～1.2 硬質(zhì)合金 精鉸刀 30～50 2.5～5.0 0.1～0.4 由于是半精加工帶外皮的鑄鐵件，選擇硬質(zhì)合金刀片牌號(hào) YG8， 取 0.5m/s，f表v 取 1.0mm/r。 計(jì)算出刀具轉(zhuǎn)速 n： = = ≈9.1r/s10dv?351? = =0.1×9.1=0.91mm/sf = ≈6.78r/s2n047? = =0.1×6.78=0.68mm/svf 根據(jù)鏜床說(shuō)明書(shū)?。?n=8r/s，v=0.8mm/s 切削時(shí)間的確定： =2mm，1l =7mm，w 根據(jù)切削時(shí)間計(jì)算公式： =11.3svltw11??8.027 =11.3s2 3.5.4 工序 4：鉆油孔：φ8mm,深 48mm,然后锪孔到 φ12mm,深 2mm ; φ6mm, 深 75mm, 然后锪孔到 φ14 深 2mm; φ7mm, 深 50mm, 然后锪孔到 φ10 深 2mm 機(jī)床的選擇： 搖臂鉆床 Z3050×16A 主軸轉(zhuǎn)速范圍（r/min）：25～2000 主電動(dòng)機(jī)功率（KW）：5.5 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 3.5.4.1、鉆 φ7mm, 深 50mm ㈠ 刀具 查《工藝手冊(cè)》 ，表 10.2-5 高速鋼麻花鉆的類型和用途 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 類型 直徑范圍（mm） 用途 GB1436-85 直柄麻花鉆 2.0～20.0 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥?鉆模鉆孔 GB1437-85 直柄長(zhǎng)麻花鉆 1.0～31.5 在各種機(jī)床上，用鉆模或不用 鉆模鉆孔 GB1438-85 錐柄麻花鉆 3.0～100.0 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥?鉆模鉆孔 GB1439-85 錐柄長(zhǎng)麻花鉆 5.0～50.0 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥?鉆模鉆孔 一般鉆頭直徑≤20mm 采用直柄麻花鉆，由于是鉆 φ7 孔，因此選擇直柄麻花鉆； 查表 10.2-7 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的全長(zhǎng)和溝槽長(zhǎng)度（摘自 GB6137-85） mm 直柄麻花鉆 直徑范圍 l l1 6.7～7.5 74 34 查 10.2-8 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值（根據(jù) GB6137-85） （o） d (mm) β 2ф α f ψ 6.8～7.5 29 118 12 40～60 查表 10.4-8 鉆頭、擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 （1）后刀面最大磨損限度 mm 鉆頭 直徑 d0（mm）刀具材料 加工材料 ≤20 高速鋼 鑄鐵 0.5～0.8 （2）單刃加工刀具耐用度 T min 刀具直徑 d0（mm） 刀具類型 加工材料 刀具材料 6～10 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 鉆頭（鉆孔及擴(kuò)孔） 鑄鐵、銅合金及合 金 高速鋼 35 鉆頭后刀面最大磨損限度為 0.5～0.8mm 刀具耐用度 T=35min ㈡ 鉆削用量 查《工藝手冊(cè)》 ，表 10.4-9 鉆、擴(kuò)、鉸孔實(shí)施切削速度的計(jì)算公式 vyxpmzfaTdCV0?Kin/ 公式中的系數(shù)和指數(shù) 工件材 料 加工 類型 刀具 材料 切削液 用否 進(jìn)給量 f（mm/r ） vvzvxvym 灰鑄鐵 150HB 鉆孔 高速 鋼 不用 0.3 14 0.25 0 0.4 0.125 再結(jié)合表 10.4-14，進(jìn)給量 f 表 取 0.4mm/r 根據(jù)計(jì)算公式 ≈ 20.5 m/minvyxpm zfaTdCV0?K4.0125.025.37?? 計(jì)算出刀具轉(zhuǎn)速 ：jn = ≈ 909r/minj0dV?7. 根據(jù)鉆床說(shuō)明書(shū)取： n=910r/min, f=0.4mm/r 這時(shí) V≈20m/min 鉆孔時(shí)軸向力、扭矩及功率計(jì)算： 查表 10.4-11 鉆孔時(shí)軸向力、扭矩及功率計(jì)算公式 (1)計(jì)算公式 軸向力 扭矩 功率NfdCFFyZ0?NMKfdCMyZmM0? KW03dVPm? （2）公式中的系數(shù)和指數(shù) 系數(shù)和指數(shù) 軸向力 扭矩加工材料 刀具材料 FCzFyFCMzy 灰鑄鐵 150HB 高速鋼 420 1.0 0.8 0.206 2.0 0.8 軸向力： 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 = 420×71.0×0.400.8≈811NNfdCFF yZ0? 扭矩： =0.206×72.0×0.400.8≈2.78N?MMKfMyZmM0 功率： 0.27 KW03dVPm???728. 校驗(yàn)機(jī)床功率： 由于機(jī)床有效功率 為：'Ep = 5.5×0.81 = 4.46 KW??? 其值大于鉆削功率 Pm ，故選擇的鉆削用量可在該機(jī)床上使用。 鉆削加工機(jī)動(dòng)時(shí)間： 查表 10.4-43，鉆孔加工機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： fnlltwm1?? 機(jī)動(dòng)進(jìn)給鉆孔時(shí)： ≈6.8mmrfK dlcot23 =41l ≈0.33minfnlltwm1??0.4865?? 3.5.4.2、锪沉孔 φ10 深 2mm ㈠ 刀具 查《工藝手冊(cè)》 ，表 10.2-47 帶可換導(dǎo)柱錐柄平底锪鉆形式和尺寸（GB4261-84）mm d d1 d2锪鉆代 號(hào) （d×d 1 ） 基本 尺寸 偏差 基本 尺寸 偏差 基本 尺寸 偏差 L l l1 莫氏 錐柄 號(hào) 適用螺 栓或螺 釘規(guī)格 10×3. 5 3.4 -0.020-0.038 M3 10×5. 5 10 +0.078+0.042 5.5 -0.020-0.038 8 0 -0.036 80 18 5 2 M5 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 選擇锪鉆代號(hào) 10×5.5； 查表 10.4-8 鉆頭、擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 （1）后刀面最大磨損限度 mm 鉆頭 直徑 d0（mm）刀具材料 加工材料 ≤20 高速鋼 鑄鐵 0.5～0.8 （2）單刃加工刀具耐用度 T min 刀具直徑 d0（mm） 刀具類型 加工材料 刀具材料 6～10 鉆頭（鉆孔及擴(kuò)孔） 鑄鐵、銅合金及合 金 高速鋼 35 鉆頭后刀面最大磨損限度為 0.5～0.8mm 刀具耐用度 T=35min ㈡ 鉆削用量 查《工藝手冊(cè)》 ，表 10.4-9 鉆、擴(kuò)、鉸孔實(shí)施切削速度的計(jì)算公式 vyxpmzfaTdCV0?Kin/ 公式中的系數(shù)和指數(shù) 工件材 料 加工 類型 刀具 材料 切削液 用否 進(jìn)給量 f（mm/r ） vvzvxvym 灰鑄鐵 150HB 鉆孔 高速 鋼 不用 ≤0.3 12 0.25 0 0.55 0.125 再結(jié)合表 10.4-14，進(jìn)給量 f 表 取 0.19mm/r 根據(jù)計(jì)算公式 ≈ 22.38 m/minvyxpm zfaTdCV0?K5.0125.02.93?? 計(jì)算出刀具轉(zhuǎn)速 ：jn = ≈ 702 r/minj0dV?108. 根據(jù)鉆床說(shuō)明書(shū)?。?n =700r/min, f =0.19mm/r 這時(shí) V≈25.13m/min 鉆孔時(shí)軸向力、扭矩及功率計(jì)算： 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 查表 10.4-11 鉆孔時(shí)軸向力、扭矩及功率計(jì)算公式 (1)計(jì)算公式 軸向力 扭矩 功率NfdCFFyZ0?NMKfdCMyZmM0? KW03dVPm? （2）公式中的系數(shù)和指數(shù) 系數(shù)和指數(shù) 軸向力 扭矩加工材料 刀具材料 FCzFyFCMzy 灰鑄鐵 150HB 高速鋼 420 1.0 0.8 0.206 2.0 0.8 軸向力： = 420×101.0×0.190.8≈1158NNfdFF yZ0? 扭矩： =0.206×102.0×0.190.8≈5.68N?MMKfCMyZmM0 功率： ≈0.48 KW03dVP?13.2568.? 校驗(yàn)機(jī)床功率： 由于機(jī)床有效功率 為：'Ep = 5.5×0.81 = 4.46 KW?? 其值大于鉆削功率 Pm ，故選擇的鉆削用量可在該機(jī)床上使用。 鉆削加工機(jī)動(dòng)時(shí)間： 查表 10.4-43，锪沉孔時(shí)間計(jì)算公式： fnltwm?? 手動(dòng)進(jìn)給锪沉孔時(shí)： 0?fl = 0.014 minfnltwm??702.? 3.5.4.3、鉆 φ8mm, 深 48mm ㈠ 刀具 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 查《工藝手冊(cè)》 ，表 10.2-5 高速鋼麻花鉆的類型和用途 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 類型 直徑范圍（mm） 用途 GB1436-85 直柄麻花鉆 2.0～20.0 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥?鉆模鉆孔 GB1437-85 直柄長(zhǎng)麻花鉆 1.0～31.5 在各種機(jī)床上，用鉆模或不用 鉆模鉆孔 GB1438-85 錐柄麻花鉆 3.0～100.0 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥?鉆模鉆孔 GB1439-85 錐柄長(zhǎng)麻花鉆 5.0～50.0 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥?鉆模鉆孔 一般鉆頭直徑≤20mm 采用直柄麻花鉆，由于是鉆 φ7 孔，因此選擇直柄麻花鉆； 查表 10.2-7 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的全長(zhǎng)和溝槽長(zhǎng)度（摘自 GB6137-85） mm 直柄麻花鉆 直徑范圍 l l1 7.5～8.5 79 37 查 10.2-8 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值（根據(jù) GB6137-85） （o） d (mm) β 2ф α f ψ 7.6～8.5 29 118 14 40～60 查表 10.4-8 鉆頭、擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 （1）后刀面最大磨損限度 mm 鉆頭 直徑 d0（mm）刀具材料 加工材料 ≤20 高速鋼 鑄鐵 0.5～0.8 （2）單刃加工刀具耐用度 T min 刀具直徑 d0（mm） 刀具類型 加工材料 刀具材料 6～10 鉆頭（鉆孔及擴(kuò)孔） 鑄鐵、銅合金及合 金 高速鋼 35 鉆頭后刀面最大磨損限度為 0.5～0.8mm 刀具耐用度 T=35min 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 ㈡ 鉆削用量 查《工藝手冊(cè)》 ，表 10.4-9 鉆、擴(kuò)、鉸孔實(shí)施切削速度的計(jì)算公式 vyxpmzfaTdCV0?Kin/ 公式中的系數(shù)和指數(shù) 工件材 料 加工 類型 刀具 材料 切削液 用否 進(jìn)給量 f（mm/r ） vvzvxvym 灰鑄鐵 150HB 鉆孔 高速 鋼 不用 0.3 14 0.25 0 0.4 0.125 再結(jié)合表 10.4-14，進(jìn)給量 f 表 取 0.4 mm/r 根據(jù)計(jì)算公式 ≈ 20.9 m/minvyxpm zfaTdCV0?K4.0125.025.83?? 計(jì)算出刀具轉(zhuǎn)速 ：jn = ≈ 832r/minj0dV?9. 根據(jù)鉆床說(shuō)明書(shū)取： n=830r/min, f=0.4mm/r 這時(shí) V≈21m/min 鉆孔時(shí)軸向力、扭矩及功率計(jì)算： 查表 10.4-11 鉆孔時(shí)軸向力、扭矩及功率計(jì)算公式 (1)計(jì)算公式 軸向力 扭矩 功率NfdCFFyZ0?NMKfdCMyZmM0? KW03dMVPm? （2）公式中的系數(shù)和指數(shù) 系數(shù)和指數(shù) 軸向力 扭矩加工材料 刀具材料 FCzFyFCMzy 灰鑄鐵 150HB 高速鋼 420 1.0 0.8 0.206 2.0 0.8 軸向力： = 420×81.0×0.40.8≈926NNfdFFyZ0? 扭矩： 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 =0.206×82.0×0.40.8≈3.6N?MNMKfdCMyZmM0? 功率： ≈0.20 KW03VP8216.? 校驗(yàn)機(jī)床功率： 由于機(jī)床有效功率 為：'Ep = 5.5×0.81 = 4.46 KW?? 其值大于鉆削功率 Pm ，故選擇的鉆削用量可在該機(jī)床上使用。 鉆削加工機(jī)動(dòng)時(shí)間： 查表 10.4-43，鉆孔加工機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： fnlltwm1?? 機(jī)動(dòng)進(jìn)給鉆孔時(shí)： ≈7mmrfKdlcot23 =41l ≈0.36minfnlltwm1??830.47? 3.5.4.4、锪沉孔 φ12 深 2mm ㈠ 刀具 查《工藝手冊(cè)》 ，表 10.2-47 帶可換導(dǎo)柱錐柄平底锪鉆形式和尺寸（GB4261-84）mm d d1 d2锪鉆代 號(hào) （d×d 1 ） 基本 尺寸 偏差 基本 尺寸 偏差 基本 尺寸 偏差 L l l1 莫氏 錐柄 號(hào) 適用螺 栓或螺 釘規(guī)格 10×3. 5 3.4 -0.020-0.038 M3 10×5. 5 10 +0.078+0.042 5.5 -0.020-0.038 8 0 -0.036 80 18 5 2 M5 選擇锪鉆代號(hào) 10×5.5； 查表 10.4-8 鉆頭、擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 （1）后刀面最大磨損限度 mm 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 鉆頭 直徑 d0（mm）刀具材料 加工材料 ≤20 高速鋼 鑄鐵 0.5～0.8 （2）單刃加工刀具耐用度 T min 刀具直徑 d0（mm） 刀具類型 加工材料 刀具材料 6～10 鉆頭（鉆孔及擴(kuò)孔） 鑄鐵、銅合金及合 金 高速鋼 35 鉆頭后刀面最大磨損限度為 0.5～0.8mm 刀具耐用度 T=35min ㈡ 鉆削用量 查《工藝手冊(cè)》 ，表 10.4-9 鉆、擴(kuò)、鉸孔實(shí)施切削速度的計(jì)算公式 vyxpmzfaTdCV0?Kin/ 公式中的系數(shù)和指數(shù) 工件材 料 加工 類型 刀具 材料 切削液 用否 進(jìn)給量 f（mm/r ） vvzvxvym 灰鑄鐵 150HB 鉆孔 高速 鋼 不用 ≤0.3 12 0.25 0 0.55 0.125 再結(jié)合表 10.4-14，進(jìn)給量 f 表 取 0.18mm/r 根據(jù)計(jì)算公式 ≈ 22.7 m/minvyxpm zfaTdCV0?K5.0125.02.83?? 計(jì)算出刀具轉(zhuǎn)速 ：jn = ≈ 602 r/minj0dV?. 根據(jù)鉆床說(shuō)明書(shū)?。?n=600r/min, f=0.18mm/r 這時(shí) V≈22.5m/min 鉆孔時(shí)軸向力、扭矩及功率計(jì)算： 查表 10.4-11 鉆孔時(shí)軸向力、扭矩及功率計(jì)算公式 (1)計(jì)算公式 軸向力 扭矩 功率 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 NfdCFFyZ0?NMKfdCMyZmM0? KW03dVPm? （2）公式中的系數(shù)和指數(shù) 系數(shù)和指數(shù) 軸向力 扭矩加工材料 刀具材料 FCzFyFCMzy 灰鑄鐵 150HB 高速鋼 420 1.0 0.8 0.206 2.0 0.8 軸向力： = 420×121.0×0.180.8≈1389NNfdFF yZ0? 扭矩： =0.206×122.0×0.180.8≈8.17N?MMKfCMyZmM0 功率： ≈0.51 KW03dVP?125.7.8? 校驗(yàn)機(jī)床功率： 由于機(jī)床有效功率 為：'Ep = 5.5×0.81 = 4.46 KW?? 其值大于鉆削功率 Pm ，故選擇的鉆削用量可在該機(jī)床上使用。 鉆削加工機(jī)動(dòng)時(shí)間： 查表 10.4-43，锪沉孔時(shí)間計(jì)算公式： fnltwm?? 手動(dòng)進(jìn)給锪沉孔時(shí)： 0?fl = 0.02minfnltwm602.?? 3.5.4.5、鉆 φ6mm, 深 75mm ㈠ 刀具 查《工藝手冊(cè)》 ，表 10.2-5 高速鋼麻花鉆的類型和用途 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 類型 直徑范圍（mm） 用途 GB1436-85 直柄麻花鉆 2.0～20.0 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥?鉆模鉆孔 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 GB1437-85 直柄長(zhǎng)麻花鉆 1.0～31.5 在各種機(jī)床上，用鉆模或不用 鉆模鉆孔 GB1438-85 錐柄麻花鉆 3.0～100.0 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥?鉆模鉆孔 GB1439-85 錐柄長(zhǎng)麻花鉆 5.0～50.0 在各種機(jī)床上，用鉆模或不用 鉆模鉆孔 一般鉆頭直徑≤20mm 采用直柄麻花鉆，由于是鉆 φ7 孔，因此選擇直柄麻花鉆； 查表 10.2-7 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的全長(zhǎng)和溝槽長(zhǎng)度（摘自 GB6137-85） mm 直柄麻花鉆 直徑范圍 l l1 6.00～6.7 70 31 查 10.2-8 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值（根據(jù) GB6137-85） （o） d (mm) β 2ф α f ψ 4.80～6.7 22 118 16 40～60 查表 10.4-8 鉆頭、擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 （1）后刀面最大磨損限度 mm 鉆頭 直徑 d0（mm）刀具材料 加工材料 ≤20 高速鋼 鑄鐵 0.5～0.8 （2）單刃加工刀具耐用度 T min 刀具直徑 d0（mm） 刀具類型 加工材料 刀具材料 6～10 鉆頭（鉆孔及擴(kuò)孔） 鑄鐵、銅合金及合 金 高速鋼 35 鉆頭后刀面最大磨損限度為 0.5～0.8mm 刀具耐用度 T=35 min ㈡ 鉆削用量 查《工藝手冊(cè)》 ，表 10.4-9 鉆、擴(kuò)、鉸孔實(shí)施切削速度的計(jì)算公式 vyxpmzfaTdCV0?Kin/ 工件材 加工 刀具 切削液 進(jìn)給量 公式中的系數(shù)和指數(shù) 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 料 類型 材料 用否 f（mm/r ） v Cvzvxvym 灰鑄鐵 150HB 鉆孔 高速 鋼 不用 0.3 14 0.25 0 0.4 0.125 再結(jié)合表 10.4-14，進(jìn)給量 f 表 取 0.4 mm/r 根據(jù)計(jì)算公式 ≈ 19.9 m/minvyxpm zfaTdCV0?K4.0125.025.736?? 計(jì)算出刀具轉(zhuǎn)速 ：jn = ≈ 1052r/minj01dV?69.1?? 根據(jù)鉆床說(shuō)明書(shū)?。?n=1050r/min, f=0.4mm/r 這時(shí) V≈20m/min 鉆孔時(shí)軸向力、扭矩及功率計(jì)算： 查表 10.4-11 鉆孔時(shí)軸向力、扭矩及功率計(jì)算公式 (1)計(jì)算公式 軸向力 扭矩 功率NfdCFFyZ0?NMKfdCMyZmM0? KW03dVPm? （2）公式中的系數(shù)和指數(shù) 系數(shù)和指數(shù) 軸向力 扭矩加工材料 刀具材料 FCzFyFCMzy 灰鑄鐵 150HB 高速鋼 420 1.0 0.8 0.206 2.0 0.8 軸向力： = 420×61.0×0.40.8≈694NNfdFFyZ0? 扭矩： =0.206×62.0×0.40.8≈2.0N?MMKfCMyZmM0 功率： ≈0.22 KW03dVP?62.? 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 校驗(yàn)機(jī)床功率： 由于機(jī)床有效功率 為：'Ep = 5.5×0.81 = 4.46 KW??? 其值大于鉆削功率 Pm ，故選擇的鉆削用量可在該機(jī)床上使用。 鉆削加工機(jī)動(dòng)時(shí)間： 查表 10.4-43，鉆孔加工機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： fnlltwm1?? 機(jī)動(dòng)進(jìn)給鉆孔時(shí)： ≈6mmrmfKdlcot23? =41l ≈0.40minfnlltwm1??05.467? 3.5.4.6、锪沉孔 φ14 深 2mm ㈠ 刀具 查《工藝手冊(cè)》 ，表 10.2-47 帶可換導(dǎo)柱錐柄平底锪鉆形式和尺寸（GB4261-84）mm d d1 d2锪鉆代 號(hào) （d×d 1 ） 基本 尺寸 偏差 基本 尺寸 偏差 基本 尺寸 偏差 L l l1 莫氏 錐柄 號(hào) 適用螺 栓或螺 釘規(guī)格 10×3. 5 3.4 -0.020-0.038 M3 10×5. 5 10 +0.078+0.042 5.5 -0.020-0.038 8 0 -0.036 80 18 5 2 M5 選擇锪鉆代號(hào) 10×5.5； 查表 10.4-8 鉆頭、擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 （1）后刀面最大磨損限度 mm 鉆頭 直徑 d0（mm）刀具材料 加工材料 ≤20 高速鋼 鑄鐵 0.5～0.8 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 （2）單刃加工刀具耐用度 T min 刀具直徑 d0（mm） 刀具類型 加工材料 刀具材料 6～10 鉆頭（鉆孔及擴(kuò)孔） 鑄鐵、銅合金及合 金 高速鋼 35 鉆頭后刀面最大磨損限度為 0.5～0.8mm 刀具耐用度 T=35min ㈡ 鉆削用量 查《工藝手冊(cè)》 ，表 10.4-9 鉆、擴(kuò)、鉸孔實(shí)施切削速度的計(jì)算公式 vyxpmzfaT