0072-工藝夾具-輸出軸的數(shù)控工藝及主要工裝設(shè)計(jì)
0072-工藝夾具-輸出軸的數(shù)控工藝及主要工裝設(shè)計(jì),工藝,夾具,輸出,數(shù)控,主要,工裝,設(shè)計(jì)
(10-20.cut,2007.6.5,22:12:5.359)N10G90G54G00Z60.000N12S1000M03N14X21.631Y-66.574Z60.000N16Z50.000N18G99G81X21.631Y-66.574Z0.000R30.500F100N20X56.631Y-41.145N22X70.000Y0.000N24X56.631Y41.145N26X21.631Y66.574N28X-21.631Y66.574N30X-56.631Y41.145N32X-70.000Y0.000N34X-56.631Y-41.145N36G98X-21.631Y-66.574N38G80G00Z60.000N40M05N42M30(2-8.cut,2007.6.5,22:12:29.31)N10G90G54G00Z60.000N12S1000M03N14X1.934Y0.477Z60.000N16Z50.000N18G98G81X1.934Y0.477Z-35.000R0.500F100N20G80G00Z60.000N22M05N24M30學(xué)位論文附錄二 :中文翻譯 通過夾具布局設(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。最后舉了一個例子說明,一個令人滿意的結(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。這對于加工精度是至關(guān)重要。一個工件應(yīng)約束在一個帶有夾具元件,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; 另一個是盡量均勻變形。 ANSYS軟件包是用來計(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)化問題。最后還給出了一個案例的研究,以闡述對所提算法的應(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)來優(yōu)化夾具布局設(shè)計(jì)的方法。DeMeter也用了一個剛性體模型,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用了一個非線性編程方法和一個聯(lián)絡(luò)彈性模型解決布局優(yōu)化問題。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)為工件在加工過程中處于動態(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menassa和devries包括合成的夾具布局的金屬板材大會的理論進(jìn)行了拓展。秦等人建立了一個與夾具和工件之間彈性接觸的模型作為參考物來優(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)化程序必須從一個可行布局開始。此外,還得到了對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)的問題是非線性的,因?yàn)槟繕?biāo)的功能和設(shè)計(jì)變量之間沒有直接分析的關(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。他們還提出了針對主要競爭夾具優(yōu)化方法相對有效性的廣泛調(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切削過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)被用來計(jì)算工件的最大彈性變形,遺傳算法被用來確定最佳鎖模力。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,一些研究沒有考慮為整個刀具路徑優(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。碎片的移動和摩擦接觸的影響對于實(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說是不可忽視的。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。一個優(yōu)化的過程中基于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力應(yīng)用到工件;第二,庫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。為一個問題涉及夾具元件-工件接觸和加工負(fù)荷步驟,優(yōu)化問題可以在數(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);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。優(yōu)化程序造成一些夾具布局和夾緊力,同時也是被發(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。每一個人口中的候選個體指派一個健身的價值,通過一個功能的調(diào)整,以適應(yīng)特定的問題。遺傳算法,然后進(jìn)行復(fù)制,交叉和變異過程消除不適宜的個人和人口的演進(jìn)給下一代。人口足夠數(shù)目的演變基于這些經(jīng)營者引起全球健身人口的增加和優(yōu)勝個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)在一個人口中功能最薄弱功能的最優(yōu)值沒有變化時,nchg達(dá)到一個預(yù)先定義的價值ncmax ,或有多少幾代氮,到達(dá)演化的指定數(shù)量上限nmax, 沒有遺傳算法停止。有五個主要因素,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驅(qū)動遺傳算法,以實(shí)現(xiàn)一個可行的解決辦法。1夾具設(shè)計(jì)的計(jì)劃被認(rèn)為是不可行的或無約束,如果反應(yīng)在定位是否定的。在換句話說,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)值時不可行的。因此,驅(qū)動它在連續(xù)迭代算法中的可行區(qū)域。對于約束(4),當(dāng)遺傳算子產(chǎn)生新個體或此個體已經(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)域是那些不包括無效的區(qū)域。在為了簡化檢查,多邊形是用來代表候選區(qū)域和無效區(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,每個位置或支持,是代表三個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,這是用來申請工件的有限元分析模型的邊界條件。在圖3中說明了夾具元件的位置,顯示為黑色界線。每個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號和16號)和( 26,27 ,34 , 41,40和33 )。這一系列彈簧單元,與這些每一個節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。對任何一套節(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)周圍i次夾具元件,Dij 是i次夾具元件和的J -次節(jié)點(diǎn)周圍之間的距離,ki是彈簧剛度在一次夾具元件位置,i 是周圍的i次夾具元素周圍的節(jié)點(diǎn)數(shù)量為每個加工負(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。在這個工作里,正常的彈簧約束在這三個方向(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)。整個刀具路徑是模擬為每個夾具設(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)動和碎片移除使用的元素死亡技術(shù)。在為了計(jì)算健身價值,對于給定夾具設(shè)計(jì)方案,位移存儲為每個負(fù)載的一步。那么,最大位移是選定為夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃的健身價值。遺傳算法的程序和ANSYS之間的互動實(shí)施如下。定位和夾具的位置以及夾緊力這些參數(shù)寫入到一個文本文件。那個輸入批處理文件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, 健身價值觀,在遺傳算法程序,也可以寫到當(dāng)前夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃的一個文本文件。當(dāng)有大量的節(jié)點(diǎn)在一個有限元模型時,計(jì)算健身價值是很昂貴的。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)算健身價值和染色體存放在一個SQL Server數(shù)據(jù)庫。遺傳算法的程序,如果目前的染色體的健身價值已計(jì)算之前,先檢查;如果不,夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃發(fā)送到ANSYS,否則健身價值觀是直接從數(shù)據(jù)庫中取出。嚙合的工件有限元模型,在每一個計(jì)算時間保持不變。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反復(fù)“恢復(fù)”ANSYS 命令。5 案例研究一個關(guān)于低剛度工件的銑削夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化問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152.4mm127mm*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?;谶@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。整個刀具路徑被26個工步所分開,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)域一般來說, 3-2-1定位原則是夾具設(shè)計(jì)中常用的。夾具底板限制三個自由度,在側(cè)邊控制兩個自由度。這里,在Y=0mm截面上使用了4個定點(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,兩個壓板(C1,C2)夾緊工件。在正交面上,需要一個定位元件限制其余的一個自由度,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)變量的約束由于沒有一個簡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)為每一個夾板上作用的力。且從符合例5的最小二乘法,分別由4.43107 N/m 和5.47107 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和的懲罰函數(shù)是這里fv可以被F1或代表。當(dāng)nchg達(dá)到6時,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)化的收斂過程如圖6所示。且收斂過程的相應(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 第一個函數(shù)值的收斂圖8第二個函數(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。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)被用于健身價值的有限元計(jì)算。對于夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化的問題,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都被考慮到了。為了減少計(jì)算的時間,建立了一個染色體的健身數(shù)值的數(shù)據(jù)庫,且網(wǎng)狀工件的有限元模型是優(yōu)化過程中多次使用的。 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)化和其對工件的定位精度的影響。4、 Li B, Melkote SN (1999) 通過夾具布局優(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)對基于遺傳算法的夾具優(yōu)化問題的作用的調(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, ztrk F (2003) 碎片位移和摩擦接觸的運(yùn)用對工件夾具布局的校核。62畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)說 明 書題 目 輸出軸的數(shù)控工藝及主要工裝設(shè)計(jì) 機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號零(部)件圖號設(shè)計(jì)者:產(chǎn)品名稱動力輸出軸零(部)件名稱輸出軸共 10 頁第 2 頁車間工序號工序名稱材料牌號機(jī)加2鉆孔45毛坯種類毛坯外型尺寸每毛坯可制件數(shù)每臺件數(shù)模鍛802571811設(shè)備名稱設(shè)備型號設(shè)備編號同時加工件數(shù)搖臂鉆床Z35A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準(zhǔn)終單件工步號工 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1鉆小端中心孔B6/15B型中心鉆,塞規(guī)10009.80.075620.406輔助2鉆大端中心孔 B6/15B型中心鉆,塞規(guī)10009.80.075620.406 機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號零(部)件圖號設(shè)計(jì)者:產(chǎn)品名稱動力輸出軸零(部)件名稱輸出軸共10 頁第 3 頁車間工序號工序名稱材料牌號機(jī)加3粗車半精車45毛坯種類毛坯外型尺寸每毛坯可制件數(shù)每臺件數(shù)模鍛802571811設(shè)備名稱設(shè)備型號設(shè)備編號同時加工件數(shù)臥式車床C620-1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準(zhǔn)終單件工步號工 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1粗車外圓50YT15車刀,專用夾具8002000.511.7520.108輔助2粗車外圓60YT15車刀,專用夾具6301580.59.2520.0443粗車外圓65YT15車刀,專用夾具6301580.56.2510.0494粗車外圓75YT15車刀,專用夾具6301580.51.7510.121 機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號零(部)件圖號設(shè)計(jì)者:產(chǎn)品名稱動力輸出軸零(部)件名稱輸出軸共 10 頁第 4 頁車間工序號工序名稱材料牌號機(jī)加4精車45毛坯種類毛坯外型尺寸每毛坯可制件數(shù)每臺件數(shù)模鍛802571811設(shè)備名稱設(shè)備型號設(shè)備編號同時加工件數(shù)臥式車床C620-1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準(zhǔn)終單件工步號工 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1精車外圓55YT15車刀,專用夾具630111.70.50.5510.068輔助2精車外圓60YT15車刀,專用夾具6301220.50.5510.0223精車外圓65YT15車刀,專用夾具6301320.50.5510.0984精車外圓75YT15車刀,專用夾具6301200.50.5510.304機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號零(部)件圖號設(shè)計(jì)者產(chǎn)品名稱動力輸出軸零(部)件名稱輸出軸共10 頁第 5 頁車間工序號工序名稱材料牌號機(jī)加5車45毛坯種類毛坯外型尺寸每毛坯可制件數(shù)每臺件數(shù)模鍛801設(shè)備名稱設(shè)備型號設(shè)備編號同時加工件數(shù)臥式車床C620-1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準(zhǔn)終單件工步號工 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1車階梯孔50YT15車刀,專用夾具6301790.52550.263輔助2車階梯孔80YT15車刀,專用夾具6301790.515.5530.2463車階梯孔104YT15車刀,專用夾具6301780.512.050.228機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號零(部)件圖號設(shè)計(jì)者:產(chǎn)品名稱動力輸出軸零(部)件名稱輸出軸共10 頁第 6 頁車間工序號工序名稱材料牌號機(jī)加6精車毛坯種類毛坯外型尺寸每毛坯可制件數(shù)每臺件數(shù)模鍛801設(shè)備名稱設(shè)備型號設(shè)備編號同時加工件數(shù)臥式車床C620-1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準(zhǔn)終單件工步號工 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1半精車階梯孔80YT15車刀,專用夾具5001420.50.5510.308輔助機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號零(部)件圖號設(shè)計(jì)者:產(chǎn)品名稱動力輸出軸零(部)件名稱輸出軸共10 頁第 7 頁車間工序號工序名稱材料牌號機(jī)加11半精磨45毛坯種類毛坯外型尺寸每毛坯可制件數(shù)每臺件數(shù)模鍛設(shè)備名稱設(shè)備型號設(shè)備編號同時加工件數(shù)外圓磨床M120W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準(zhǔn)終單件工步號工 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1半精磨外圓55砂輪,專用夾具15000.30.020.4163.32輔助2半精磨外圓60砂輪,專用夾具15000.30.020.4123.323半精磨外圓65砂輪,專用夾具15000.30.020.4125.264半精磨外圓75砂輪,專用夾具15000.30.020.4196.23 機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號零(部)件圖號設(shè)計(jì)者:產(chǎn)品名稱動力輸出軸零(部)件名稱輸出軸共 10 頁第 8 頁車間工序號工序名稱材料牌號機(jī)加12鉆孔45毛坯種類毛坯外型尺寸每毛坯可制件數(shù)每臺件數(shù)模鍛1設(shè)備名稱設(shè)備型號設(shè)備編號同時加工件數(shù)搖臂鉆床Z35A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準(zhǔn)終單件工步號工 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1鉆10-20孔20鉆頭,鉆膜30018.840.420.213.38輔助2鉸10-20孔20.2H8mm鉸刀,快換夾頭30018.841.20.213.04 機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號零(部)件圖號設(shè)計(jì)者:產(chǎn)品名稱動力輸出軸零(部)件名稱輸出軸共10 頁第 9 頁車間工序號工序名稱材料牌號機(jī)加13鉆孔45毛坯種類毛坯外型尺寸每毛坯可制件數(shù)每臺件數(shù)模鍛1設(shè)備名稱設(shè)備型號設(shè)備編號同時加工件數(shù)搖臂鉆床Z35A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準(zhǔn)終單件工步號工 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1鉆2-8孔8鉆頭,鉆膜80015.820.15810.164輔助摘要機(jī)械制造業(yè)是一個國家技術(shù)進(jìn)步和社會發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一,無論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),還是新興產(chǎn)業(yè),都離不開各式各樣的機(jī)械設(shè)備。而各種機(jī)器零部件的加工的核心問題是工藝。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是選擇了這樣一個課題對動力輸出軸的數(shù)控加工工藝及斜孔的夾具設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。在機(jī)加工工藝編制方面,主要通過仔細(xì)分析產(chǎn)品零件圖和相關(guān)技術(shù)要求,查閱箱體類零件相關(guān)資料,結(jié)合暑假實(shí)習(xí)經(jīng)歷等等,考慮了的工藝結(jié)構(gòu)要求、批量要求、經(jīng)濟(jì)性、可行性等多方面因素,最終安排了19個工序來完成變速箱體的加工,其中包括各道工序的加工方法,機(jī)床、刀具、夾具、輔具、量具的選擇,基準(zhǔn)面的選取,定位和夾緊方案的擬定,并通過反復(fù)推敲、比較,最終確定了最佳方案,并將其編入工序卡,清晰明了的表達(dá)出了整個加工過程。另外,在夾具設(shè)計(jì)方面,主要就鉆斜孔這個工序進(jìn)行了夾具方案的分析,計(jì)算和最終敲定,并用一張裝配圖和兩張零件圖來表達(dá)設(shè)計(jì)出的夾具方案。關(guān)鍵字:斜孔,一面雙銷,平行度,輸出軸,工序卡ABSTRACTThe mechanical manufacturing industry is one of pillar industrieswhich a country technology advancement and the society develops,regardless of is the traditional industry, or the emerging industry,all cannot leave all kinds of mechanical device. But each kind ofmachine spare part processing core question is a craft. Thisgraduation project was has chosen this kind of topic - conducts theresearch to the power output shaft numerical control processing craftand the slanting hole jig design. In the machining craft establishmentaspect, mainly through the careful analysis product detail drawing andthe related specification, consults the box body class componentscorrelation data, the union summer vacation practises experience andso on, had considered craft structure request, batch request,efficiency, feasible and so on various factor, finally arranged 19working procedures to complete the gear box body the processing,including each working procedure processing method, engine bed,cutting tool, jig, auxiliary, measuring instrument choice, reducedplane selection, located and clamps the plan drawing up, and throughrepeatedly deliberated, the comparison, finally had determined thepreferred plan, and enrolled it the working procedure card, Clearbright expression entire processing process. Moreover, in the jigdesign aspect, mainly drilled slanting Kong Zheige the workingprocedure to carry on the jig plan analysis, the computation andfinally makes a final decision, and expressed the jig plan with anassembly drawing and two detail drawings which designed。Key word:Slanting hole ,At the same time double sells ,Parallelism ,Output shaft,Working procedure cardII機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號零(部)件圖號共 1 頁產(chǎn)品名稱動力輸出軸零(部)件名稱輸出軸第 1 頁材料牌號45毛坯種類模鍛毛坯外型尺寸每毛坯可制件數(shù)每 臺 件 數(shù)備 注工序號工序名稱工 序 內(nèi) 容車間工段設(shè) 備工 藝 裝 備工 時準(zhǔn)終單件1車半精車外圓50、60、65、75,半精車階梯孔80,半精車前后端面機(jī)加數(shù)控機(jī)床CAK6150CYT15車刀,2鉆、銑鉆、鉸10-20孔,鉆2-8孔,銑鍵槽165機(jī)加數(shù)控機(jī)床TK5410020直柄麻花鉆,8直柄麻花鉆,直柄鍵槽銑刀機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號零(部)件圖號共 2 頁產(chǎn)品名稱動力輸出軸零(部)件名稱輸出軸第 1 頁材料牌號45剛毛坯種類模鍛毛坯外型尺寸每毛坯可制件數(shù)每 臺 件 數(shù)備 注工序號工序名稱工 序 內(nèi) 容車間工段設(shè) 備工 藝 裝 備工 時準(zhǔn)終單件1鍛造模鍛毛坯鍛造2粗車粗車輸出軸前后端面及其他各部機(jī)加C620-1臥式車床專用夾具3鉆孔鉆2-B6/15中心孔機(jī)加Z35A搖臂鉆床專用夾具,B型中心鉆4粗車粗車外圓50、60、65、75機(jī)加C620-1臥式車床專用夾具5半精車半精車外圓50、60、65、75機(jī)加C620-1臥式車床專用夾具6半精車半精車前后端面C620-1臥式車床專用夾具7倒角倒角145機(jī)加鉗工8粗車粗車階梯孔50、80、104機(jī)加C620-1臥式車床專用夾具9半精車半精車階梯孔80機(jī)加C620-1臥式車床專用夾具10倒角倒角145機(jī)加鉗工11調(diào)質(zhì)對工件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理至200HBS機(jī)加12研磨研磨中心孔機(jī)加機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號零(部)件圖號共 2 頁產(chǎn)品名稱動力輸出軸零(部)件名稱輸出軸第 2 頁材料牌號45毛坯種類模鍛毛坯外型尺寸每毛坯可制件數(shù)每 臺 件 數(shù)備 注工序號工序名稱工 序 內(nèi) 容車間工段設(shè) 備工 藝 裝 備工 時準(zhǔn)終單件13半精磨半精磨55、60、65、75外圓機(jī)加M120W外圓磨床專用夾具14鉆粗鉸鉆10-20孔機(jī)加Z35A搖臂鉆床專用夾具 15鉆孔鉆2-28孔機(jī)加M120W外圓磨床專用夾具16倒角倒角145機(jī)加Z35A搖臂鉆床專用夾具17銑銑鍵165機(jī)加X63W銑床專用夾具18去毛刺,修整19檢驗(yàn)、入庫目 錄中文摘要英文摘要第1章 前言1 1.1 零件的作用1 1.2 劃分階段1 1.3 零件的工藝分析2第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3 2.1 確定毛坯的制造形式3 2.2 制定工藝路線 3 2.3 加工方法的選擇4 2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定4 2.5 確定切削用量及基本工時 5第3章 夾具的設(shè)計(jì)24 3.1 夾具的作用及設(shè)計(jì)條件243.2 夾具設(shè)計(jì)計(jì)算243.2.1 確定工件定位方式、分析定位誤差243.2.2 確定刀具導(dǎo)引方式和導(dǎo)引文件253.2.3 確定工件夾緊方式、選擇夾緊機(jī)構(gòu)、計(jì)算夾緊力253.3 分度機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)273.4 分度裝置機(jī)構(gòu)的選定28第4章 數(shù)控工藝與編程31第5章 結(jié)論32參考文獻(xiàn)33致謝34附錄 A:鉆孔20程序35附錄 B:鉆孔8程序35畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第一章 前言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(xué)各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)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。就我個人而言,我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練,從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力,為今后參加祖國的建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。由于能力所限,設(shè)計(jì)尚有許多不足之處,懇請各位老師給予原諒。1.1、零件的作用 題目所給定的零件是動力輸出裝置中的主要零件:動力輸出軸。主要作用是傳遞扭矩,使動力能夠傳出。80孔與動力源(電動機(jī)主軸等)配合起定心作用。用10-20銷將動力傳至該軸,在由55處通過鍵165將動力輸出,A、B是兩端支承軸頸。零件如圖:1.2劃分階段:粗加工階段粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬,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(zhǔn),粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷,予以報(bào)廢或修補(bǔ),以免浪費(fèi)工時。粗加工可采用功率大,剛性好,精度低的機(jī)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(nèi)應(yīng)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IT11IT12。粗糙度為Ra80100m。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(zhǔn)備,保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為IT9IT10。表面粗糙度為Ra101.25m。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(dá)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(yīng)采用高精度的機(jī)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IT6IT7,表面粗糙度為Ra101.25m。光整加工階段對某些要求特別高的需進(jìn)行光整加工,主要用于改善表面質(zhì)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IT5IT6,表面粗糙度為Ra1.250.32m。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(zhì)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。但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實(shí)際生活中,對于剛性好,精度要求不高或批量小的工件,以及運(yùn)輸裝夾費(fèi)事的重型零件往往不嚴(yán)格劃分階段,在滿足加工質(zhì)量要求的前提下,通常只分為粗、精加工兩個階段,甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的,不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。例如工序的定位精基準(zhǔn)面,在粗加工階段就要加工的很準(zhǔn)確,而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。1.3、零件的工藝分析 本零件加工時可分為3部分,他們之間有一定的位置要求?,F(xiàn)分述如下:1.車端面以及外圓 這一組加工表面包括:外圓55、60、65、75及倒角、前后端面、階梯孔50、80、104及倒角.其中外圓60與75為兩端支承軸頸,分別為A、B面。A與B面有圓跳動公差為0.04。2.鉆孔 這一組加工表面包括:鉆10-20、鉆斜孔2-8、銑鍵槽165。3.磨外圓 磨60、65、75以及階梯孔80。由以上分析可知,對于這三組加工平面而言,可以先加工一組表面,然后借助于專用夾具加工另外兩組表面,并且保證他們之間的位置精度要求。35第二章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1、確定毛坯的制造形式 1.零件材料為45鋼??紤]到在運(yùn)行中要正、反轉(zhuǎn)以及加速,零件則經(jīng)常承受交變載荷及沖擊載荷,因此該選用鍛件,以使金屬纖維盡量不被切斷,保證零件工作可靠。由于零件為大批量生產(chǎn),而且零件的輪廓不大。故可采用模鍛成型。采用在自由鍛設(shè)備上用自由鍛方法制坯,然后在胎膜中成型。這從提高生產(chǎn)效率、保證加工精度上考慮,也是應(yīng)該的。 2.基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。其基面選擇是否正確與合理,可以使加工質(zhì)量得到保證,生產(chǎn)率得到提高。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(bào)廢,使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。1.粗基準(zhǔn)的選擇。對于一般的軸類零件而言,以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的?,F(xiàn)選取外圓75為粗基準(zhǔn)。利用自動定心的窄口卡爪,夾在75外圓柱面上,用以消除、x方向、y方向自由度。2.精基準(zhǔn)的選擇。主要考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時,應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。毛坯如圖:2.2、制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用采用萬能性機(jī)床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率。除此以外,還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果,以便使生產(chǎn)成本盡量降低。工藝路線方案1.模鍛毛坯2.粗車兩端面及其他各部3.鉆2-B/15中心孔4.粗車、半精車外圓55、60、65、755.半精車前后端面6.倒角1457.車階梯孔50、80、104,半精車80孔8.倒角1459.調(diào)質(zhì)處理10.研磨中心孔11.半精磨外圓55、60、65、7512.鉆、粗鉸10-20孔13. 鉆2-8孔14.倒角14515.銑鍵16516.去毛刺,修整17.檢驗(yàn)、入庫2.3、加工方法的選擇本零件的加工有端面、槽、外圓、內(nèi)孔及小孔等,材料為HBS200。參考機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊上的有關(guān)數(shù)據(jù),其加工方法選擇如下: (1) 55mm的外端面:參考機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊根據(jù)GB180079規(guī)定其公差等級為IT9,表面粗糙度為Ra2.5 ,需要進(jìn)行粗車、半精車表面。 (2)104mm的外端面:參考機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊根據(jù)GB180079規(guī)定其公差等級為IT9,表面粗糙度為Ra3.2 ,需要進(jìn)行粗車、半精車表面。(3)55、60、65、75mm的外圓:公差等級為IT7。表面粗糙度為Ra1.25,需要進(jìn)行粗車、半精車、磨。 (4)階梯孔50、80、104:其中50、104粗糙度要求為12.5,公差等級為IT11,只需進(jìn)行粗車。80公差等級為IT9,表面粗糙度要求為Ra3.2,須進(jìn)行粗車、半精車。(5)孔10-20:其公差等級為IT8,表面粗糙度為Ra3.2,須進(jìn)行鉆、粗鉸。(6)鍵槽165:槽寬的公差等級為IT9,表面粗糙度要求為Ra6.3,須進(jìn)行粗銑。槽深的公差等級為IT8,表面粗糙度要求Ra3.2,須進(jìn)行粗銑、半精銑。(7)孔2- 8 :公差等級為IT11,表面粗糙度要求為Ra12.5.直接鉆即可達(dá)到要求。 2.4、機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定輸出軸零件材料為45鋼,硬度200HBS,生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn),采用在自由鍛設(shè)備上用自由鍛方法制坯,然后在胎膜中成型。根據(jù)上述原始資料及加工工藝,分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:查機(jī)械加工工藝手冊表2.3-39、2.3-42、2.3-48、2.3-431.前端面毛坯尺寸257mm磨削 252 2Z=0.5mm 半精車 252.5 2Z=1.1mm 粗車 253.6 2Z=3.4mm2.后端面毛坯尺寸252mm磨削 252 2Z=0.5mm 半精車 252.5 2Z=1.1mm 粗車 253.6 2Z=3.4mm3.外圓55毛坯尺寸80mm磨削 55 2Z=0.4mm 半精車 55.4 2Z=1.1mm 粗車 56.5 2Z=23.5mm4.外圓60毛坯尺寸80mm磨削 60 2Z=0.4mm 半精車 60.4 2Z=1.1mm 粗車 61.5 2Z=18.5mm5.外圓65毛坯尺寸80mm磨削 65 2Z=0.4mm 半精車 65.4 2Z=1.1mm 粗車 66.5 2Z=13.5mm6.外圓75毛坯尺寸80mm磨削 75 2Z=0.4mm 半精車 75.4 2Z=1.1mm 粗車 76.5 2Z=3.5mm7.階梯孔50此孔粗糙度要求為12.5,只要求粗加工,此時余量為2Z=50mm。8. 階梯孔80半精車 80 2Z=1.1mm粗車 81.1 2Z=31.1mm9.階梯孔104此孔粗糙度要求為12.5,只要求粗加工,此時余量為2Z=24mm。10.鉆孔2-8此孔粗糙度要求為12.5,只要求粗加工,此時余量為2Z=8mm。11.鉆孔10-20粗鉸 20 2Z=0.2mm鉆 20.2 2Z=20.2mm12.銑鍵165精銑 5 2Z=0.8mm粗銑 4.2 2Z=4.2mm13粗車其他各部,包括10-20孔上端部、30圓錐面、與外圓75垂直面。10-20孔上端部 2Z=5mm30圓錐面 2Z=5mm與外圓75垂直面 2Z=5mm2.5、確定切削用量及基本工時1.粗車端面加工條件工件材料:45鋼調(diào)質(zhì),=0.6GPa,模鍛加工要求粗車兩端面機(jī)床:查機(jī)械設(shè)計(jì)加工工藝手冊C620-1臥式車床。刀具:刀片材料YT15,刀桿尺寸1625mm,Kr=90,r=15,a=12,r=0.5mm。計(jì)算切削用量粗車前端面從257mm至253.6mm,已知毛坯長度方向的加工余量為3.4,單邊余量為1.7,故可一次走刀切除,每次a=1.7進(jìn)給量f,根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表2.4-4當(dāng)?shù)稐U尺寸為1625mm,a3mm以及工件直徑為55時f=0.50.7mm/r取f=0.5mm/r計(jì)算切削速度,按機(jī)械加工工藝手冊表8.4-8,切削速度的計(jì)算公式(壽命選T=60min)V=(m/min)其中 C=242,X=0.15,y=0.35,m=0.2修正系數(shù)K即:K=1.44,K=0.8,K=1.04,K=0.81,K=0.97V=144.9(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速n=576.8按機(jī)床選取n=630(m/min)(查表3.1-18)機(jī)床加工工藝手冊。實(shí)際切削速度為 V=158m/min切削工時,按表2.5-3 t=L=+l+ l+ l,l=2mm,l=4mm,l=0mm,i=2t=0.039min2.粗車右端面切削深度 粗車后端面從253.6mm至247.5mm,已知毛坯長度方向的加工余量為3.4,單邊余量為1.7,故可一次走刀切除,每次a=1.7.進(jìn)給量f,根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表2.4-4當(dāng)?shù)稐U尺寸為1625mm,a3mm以及工件直徑為55時f=0.50.7mm/r取f=0.5mm/r計(jì)算切削速度,按機(jī)械加工工藝手冊表8.4-8,切削速度的計(jì)算公式(壽命選T=60min)V=(m/min)其中 C=242,X=0.15,y=0.35,m=0.2修正系數(shù)K即:K=1.44,K=0.8,K=1.04,K=0.81,K=0.97V=144.9(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速n=576.8按機(jī)床選取n=630(m/min)(查表3.1-18)機(jī)床加工工藝手冊。實(shí)際切削速度為 V=158m/min切削工時,按表2.5-3 t=L=+l+ l+ l,l=2mm,l=4mm,l=0mm,i=2t=0.082min3.鉆中心孔2-B6/15加工條件機(jī)床 Z35A搖臂鉆床,刀具B型中心鉆查機(jī)械加工工藝手冊表4.3-2切削深度 單邊余量為z=3,故可一次走刀切除,a=3進(jìn)給量f f=0.075mm/r查機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊表15-39切削速度 V=18m/min確定主軸轉(zhuǎn)速n=955r/min按機(jī)床選取n=1000(m/min)(查表3.1-18)機(jī)床加工工藝手冊。實(shí)際切削速度為 V=9.8m/min切削工時,按表2.5-3 t=L=10,l=取 l=ctg60+2=5l=0mm,l=0mm,i=2t=0.406min4.粗車外圓55切削深度 粗車外圓從80至56.5單邊余量為z=11.75,故需兩次走刀切除,第一次a=6,第二次a=5.75進(jìn)給量f,根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表2.4-4 f=0.50.7mm/r取f=0.5mm/r計(jì)算切削速度,按機(jī)械加工工藝手冊表8.4-8,切削速度的計(jì)算公式(壽命選T=60min)V=(m/min)其中 C=242,X=0.15,y=0.35,m=0.2修正系數(shù)K即:K=1.44,K=0.8,K=1.04,K=0.81,K=0.97V=183(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速n=728.5按機(jī)床選取n=800(m/min)(查表3.1-18)機(jī)床加工工藝手冊。實(shí)際切削速度為 V=200m/min切削工時,按表2.5-3 t=L=+l+ l+ lt=0.108min檢驗(yàn)機(jī)床功率 主切削力按機(jī)械加工工藝手冊第一卷表8.4-10F=Cafvk其中C=2795,=1,=0.75,=-0.15K=()=()=0.81K=0.89F=2795=919 N切削時消耗的功率P為P=2.42KW由機(jī)械加工工藝手冊C620-1主軸電動機(jī)功率為7.8KW。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為630r/min時,主軸傳遞的最大功率為5.5KW,所以機(jī)床功率足夠,可正常加工。檢驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度已知主軸切削力F=919 N,徑向切削力FF= Cafvk其中C=1950,x =0.90,y=0.6,n=0.3K=()=()=0.678K=0.5F=1950=158 N而軸向切削力:F= Cafvk其中C=2880,x=1.0,y=0.5,n=-0.4K=()=()=0.75K=1.17軸向切削力=2880=412 N取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)=0.1,則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為F= F+(F+F)=412+0.1(919+158)=519.7 N而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為3530N,故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。5.粗車外圓60切削深度 粗車外圓從80至61.5單邊余量為z=9.25mm,故需兩次走刀切除,第一次a=5mm,第二次a=4.25mm進(jìn)給量f,根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表2.4-4 f=0.50.7mm/r取f=0.5mm/r計(jì)算切削速度,按機(jī)械加工工藝手冊表8.4-8,切削速度的計(jì)算公式(壽命選T=60min)V=(m/min)其中 C=242,X=0.15,y=0.35,m=0.2修正系數(shù)K即:K=1.44,K=0.8,K=1.04,K=0.81,K=0.97V=160.9(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速 n=640.5(r/min)按機(jī)床選取n=630(m/min)(查表3.1-18)機(jī)床加工工藝手冊。實(shí)際切削速度為 V=158m/min切削工時,按表2.5-3 t=L=+l+ l+ lt=2=0.044min6.粗車外圓65切削深度 粗車外圓從80至66.5單邊余量為z=6.25mm,故需兩次走刀切除,第一次a=3.25mm,第二次a=3mm進(jìn)給量f,根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表2.4-4 f=0.50.7mm/r取f=0.5mm/r計(jì)算切削速度,按機(jī)械加工工藝手冊表8.4-8,切削速度的計(jì)算公式(壽命選T=60min)V=(m/min)其中 C=242,X=0.15,y=0.35,m=0.2修正系數(shù)K即:K=1.44,K=0.8,K=1.04,K=0.81,K=0.97V=166(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速 n=662按機(jī)床選取n=630(m/min)(查表3.1-18)機(jī)床加工工藝手冊。實(shí)際切削速度為 V=158m/min切削工時,按表2.5-3 t=L=+l+ l+ lt=0.049min7. 粗車外圓75切削深度 粗車外圓從80至76.5單邊余量為z=1.75mm,故可一次走刀切除a=1.75mm進(jìn)給量f,根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表2.4-4 f=0.50.7mm/r取f=0.5mm/r計(jì)算切削速度,按機(jī)械加工工藝手冊表8.4-8,切削速度的計(jì)算公式(壽命選T=60min)V=(m/min)其中 C=242,X=0.15,y=0.35,m=0.2修正系數(shù)K即:K=1.44,K=0.8,K=1.04,K=0.81,K=0.97V=137(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速 n=547(r/min)按機(jī)床選取n=630(m/min)(查表3.1-18)機(jī)床加工工藝手冊。實(shí)際切削速度為 V=158m/min切削工時,按表2.5-3 t=L=+l+ l+ lt=0.121min檢驗(yàn)機(jī)床功率 主切削力按機(jī)械加工工藝手冊第一卷表8.4-10F=Cafvk其中C=2795,=1,=0.75,=-0.15K=()=()=0.963K=0.89F=2795=1093 N切削時消耗的功率P為P=2.8KW由機(jī)械加工工藝手冊C620-1主軸電動機(jī)功率為7.8KW。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為630r/min時,主軸傳遞的最大功率為5.5KW,所以機(jī)床功率足夠,可正常加工。檢驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度已知主軸切削力F=1067 N,徑向切削力FF= Cafvk其中C=1950,x =0.90,y=0.6,n=0.3K=()=()=0.936K=0.5F=1950=251 N而軸向切削力:F= Cafvk其中C=2880,x=1.0,y=0.5,n=-0.4K=()=()=0.952K=1.17軸向切削力=2880=523 N取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)=0.1,則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為F= F+(F+F)=523+0.1(1093+251)=657.4而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為3530N,故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。8.半精車外圓55切削深度 半精車外圓從56.5至55.4單邊余量為z=0.55mm,可一次走刀切除 a=0.55mm進(jìn)給量f,根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表2.4-4 f=0.50.7mm/r取f=0.5mm/r計(jì)算切削速度,按機(jī)械加工工藝手冊表8.4-8,切削速度的計(jì)算公式(壽命選T=60min)V=(m/min)其中 C=242,X=0.15,y=0.35,m=0.2修正系數(shù)K即:K=1.44,K=0.8,K=1.04,K=0.81,K=0.97V=115.5(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速 n=651按機(jī)床選取n=630(m/min)(查表3.1-18)機(jī)床加工工藝手冊。實(shí)際切削速度為 V=111.7m/min切削工時,按表2.5-3 t=L=+l+ l+ lt=0.068min檢驗(yàn)機(jī)床功率 主切削力按機(jī)械加工工藝手冊第一卷表8.4-10F=Cafvk其中C=2795,=1,=0.75,=-0.15K=()=()=0.963K=0.89F=2795=349 N切削時消耗的功率P為P=0.7KW由機(jī)械加工工藝手冊C620-1主軸電動機(jī)功率為7.8KW。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為630r/min時,主軸傳遞的最大功率為5.5KW,所以機(jī)床功率足夠,可正常加工。檢驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度已知主軸切削力F=349 N,徑向切削力FF= Cafvk其中C=1950,x =0.90,y=0.6,n=0.3K=()=()=0.936K=0.5F=1950=80 N而軸向切削力:F= Cafvk其中C=2880,x=1.0,y=0.5,n=-0.4K=()=()=0.952K=0.923軸向切削力:=2880=178 N取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)=0.1,則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為F= F+(F+F)=178+0.1(80+349)=221 N而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為3530N,故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作9.半精車外圓60切削深度 半精車外圓從61.5至60.4單邊余量為z=0.55mm,可一次走刀切除 a=0.55mm進(jìn)給量f,根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表2.4-4 f=0.50.7mm/r取f=0.5mm/r計(jì)算切削速度,按機(jī)械加工工藝手冊表8.4-8,切削速度的計(jì)算公式(壽命選T=60min)V=(m/min)其中 C=242,X=0.15,y=0.35,m=0.2修正系數(shù)K即:K=1.44,K=0.8,K=1.04,K=0.81,K=0.97V=115.5(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速 n=598(r/min)按機(jī)床選取n=630(m/min)(查表3.1-18)機(jī)床加工工藝手冊。實(shí)際切削速度為 V=122m/min切削工時,按表2.5-3 t=L=+l+ l+ lt=0.022min10.半精車外圓65切削深度 半精車外圓從66.5至65.4單邊余量為z=0.55mm,可一次走刀切除 a=0.55mm進(jìn)給量f,根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表2.4-4 f=0.50.7mm/r取f=0.5mm/r計(jì)算切削速度,按機(jī)械加工工藝手冊表8.4-8,切削速度的計(jì)算公式(壽命選T=60min)V=(m/min)其中 C=242,X=0.15,y=0.35,m=0.2修正系數(shù)K即:K=1.44,K=0.8,K=1.04,K=0.81,K=0.97V=115.5(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速 n=551(r/min)按機(jī)床選取n=630(m/min)(查表3.1-18)機(jī)床加工工藝手冊。實(shí)際切削速度為 V=132m/min切削工時,按表2.5-3 t=L=+l+ l+ lt=0.098min11.半精車外圓75切削深度 半精車外圓從76.5至75.4單邊余量為z=0.55mm,可一次走刀切除 a=0.55mm進(jìn)給量f,根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表2.4-4 f=0.50.7mm/r取f=0.5mm/r計(jì)算切削速度,按機(jī)械加工工藝手冊表8.4-8,切削速度的計(jì)算公式(壽命選T=60min)V=(m/min)其中 C=242,X=0.15,y=0.35,m=0.2修正系數(shù)K即:K=1.44,K=0.8,K=1.04,K=0.81,K=0.97V=115.5(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速 n=551(r/min)按機(jī)床選取n=630(m/min)(查表3.1-18)機(jī)床加工工藝手冊。實(shí)際切削速度為 V=132m/min切削工時,按表2.5-3 t=L=+l+ l+ lt=0.304min檢驗(yàn)機(jī)床功率 主切削力按機(jī)械加工工藝手冊第一卷表8.4-10F=Cafvk其中C=2795,=1,=0.75,=-0.15K=()=()=0.963K=0.89F=2795=349 N切削時消耗的功率P為P=0.7KW由機(jī)械加工工藝手冊C620-1主軸電動機(jī)功率為7.8KW。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為630r/min時,主軸傳遞的最大功率為5.5KW,所以機(jī)床功率足夠,可正常加工。檢驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度已知主軸切削力F=349 N,徑向切削力FF= Cafvk其中C=1950,x =0.90,y=0.6,n=0.3K=()=()=0.936K=0.5F=1950=80 N而軸向切削力:F= Cafvk其中C=2880,x=1.0,y=0.5,n=-0.4K=()=()=0.952K=0.923軸向切削力:=2880=178 N取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)=0.1,則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為F= F+(F+F)=178+0.1(80+349)=221 N而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為3530N,故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。12.半精車前端面切削深度 半精車前端面從253.6至252.5單邊余量為z=0.55mm,可一次走刀切除 a=0.55mm進(jìn)給量f,根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表2.4-4 f=0.50.7mm/r取f=0.5mm/r計(jì)算切削速度,按機(jī)械加工工藝手冊表8.4-8,切削速度的計(jì)算公式(壽命選T=60min)V=(m/min)其中 C=242,X=0.15,y=0.35,m=0.2修正系數(shù)K即:K=1.44,K=0.8,K=1.04,K=0.81,K=0.97V=115.5(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速 n=651(r/min)按機(jī)床選取n=630(m/min)(查表3.1-18)機(jī)床加工工藝手冊。實(shí)際切削速度為 V=111.7m/min切削工時,按表2.5-3 t=L=+l+ l+ lt=0.054min13.半精車后端面切削深度 半精車后端面從248.6至247.5單邊余量為z=0.55mm,可一次走刀切除 a=0.55mm進(jìn)給量f,根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表2.4-4 f=0.50.7mm/r取f=0.5mm/r計(jì)算切削速度,按機(jī)械加工工藝手冊表8.4-8,切削速度的計(jì)算公式(壽命選T=60min)V=(m/min)其中 C=242,X=0.15,y=0.35,m=0.2修正系數(shù)K即:K=1.44,K=0.8,K=1.04,K=0.81,K=0.97V=115.5(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速 n=651(r/min)按機(jī)床選取n=630(m/min)(查表3.1-18)機(jī)床加工工藝手冊。實(shí)際切削速度為 V=111.7m/min切削工時,按表2.5-3 t=L=+l+ l+ lt=0.054min14.車階梯孔50切削深度 單邊余量為z=25mm,可分五次走刀切除第一次a=5mm,以后每次都是5mm進(jìn)給量f,根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表2.4-4 f=0.50.7mm/r取f=0.5mm/r計(jì)算切削速度,按機(jī)械加工工藝手冊表8.4-8,切削速度的計(jì)算公式(壽命選T=60min)V=(m/min)其中 C=242,X=0.15,y=0.35,m=0.2修正系數(shù)K即:K=1.44,K=0.8,K=1.04,K=0.81,K=0.97V=161(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速 n=566(r/min)按機(jī)床選取n=630(m/min)(查表3.1-18)機(jī)床加工工藝手冊。實(shí)際切削速度為 V=179m/min切削工時,按表2.5-3 t=L=+l+ l+ lt=0.263min15.車階梯孔80切削深度 車階梯孔80從50至81.1單邊余量為z=15.55mm,可分三次走刀切除第一次a=5.55mm,以后每次都是5mm進(jìn)給量f,根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表2.4-4 f=0.50.7mm/r取f=0.5mm/r計(jì)算切削速度,按機(jī)械加工工藝手冊表8.4-8,切削速度的計(jì)算公式(壽命選T=60min)V=(m/min)其中 C=242,X=0.15,y=0.35,m=0.2修正系數(shù)K即:K=1.44,K=0.8,K=1.04,K=0.81,K=0.97V=163(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速 n=575(r/min)按機(jī)床選取n=630(m/min)(查表3.1-18)機(jī)床加工工藝手冊。實(shí)際切削速度為 V=179m/min切削工時,按表2.5-3 t=L=+l+ l+ lt=0.438min16. 車階梯孔104切削深度 車階梯孔104從81.1至104單邊余量為z=12.05mm,可分兩次走刀切除第一次a=6mm,第二次a=6.05mm進(jìn)給量f,根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表2.4-4 f=0.50.7mm/r取f=0.5mm/r計(jì)算切削速度,按機(jī)械加工工藝手冊表8.4-8,切削速度的計(jì)算公式(壽命選T=60min)V=(m/min)其中 C=242,X=0.15,y=0.35,m=0.2修正系數(shù)K即:K=1.44,K=0.8,K=1.04,K=0.81,K=0.97V=165.5(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速 n=586(r/min)按機(jī)床選取n=630(m/min)(查表3.1-18)機(jī)床加工工藝手冊。實(shí)際切削速度為 V=178m/min切削工時,按表2.5-3 t=L=+l+ l+ lt=0.228min17.半精車80切削深度 半精車車階梯孔80從81.1至80單邊余量為z=0.55mm,可一次走刀切除a=0.55mm進(jìn)給量f,根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表2.4-4 f=0.50.7mm/r取f=0.5mm/r計(jì)算切削速度,按機(jī)械加工工藝手冊表8.4-8,切削速度的計(jì)算公式(壽命選T=60min)V=(m/min)其中 C=242,X=0.15,y=0.35,m=0.2修正系數(shù)K即:K=1.44,K=0.8,K=1.04,K=0.81,K=0.97V=115.5(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速 n=406(r/min)按機(jī)床選取n=500(m/min)(查表3.1-18)機(jī)床加工工藝手冊。實(shí)際切削速度為 V=142/min切削工時,按表2.5-3 t=L=+l+ l+ lt=0.144min18.半精磨55由55.4至55選擇砂輪 由機(jī)械加工工藝手冊4.8中磨料的選擇各表選取:A46GV69 350其含義為:砂輪磨料為棕剛玉,粒度為46號,硬度為中軟1級,陶瓷結(jié)合劑,6號組織手型砂輪其尺寸為350(DBd)切削用量的選擇 砂輪速度: n=1500r/min,V=30m/s軸向進(jìn)給量:f=0.2B=8mm(雙線程)機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊表15-67徑向進(jìn)給量: f=0.02(雙線程)工件速度 v=100V=0.3(m/s)N=1.737r/m切削工時 查機(jī)械加工工藝手冊表2.5-11 k=1.1表2.5-12t=63.32(s)19半精磨60從60.4至60切削用量的選擇 砂輪速度: n=1500r/min,V=30m/s軸向進(jìn)給量:f=0.2B=8mm(雙線程)機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊表15-67徑向進(jìn)給量: f=0.02(雙線程)工件速度 v=100V=0.3(m/s)N=1.592r/m切削工時 查機(jī)械加工工藝手冊表2.5-11 k=1.1表2.5-12t=23.32(s)20.半精磨65從65.4至65切削用量的選擇 砂輪速度: n=1500r/min,V=30m/s軸向進(jìn)給量:f=0.2B=8mm(雙線程)機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊表15-67徑向進(jìn)給量: f=0.02(雙線程)工件速度 v=100V=0.3(m/s)N=1.47r/m切削工時 查機(jī)械加工工藝手冊表2.5-11 k=1.1表2.5-12t=25.26(s)21. 半精磨75從75.4至75切削用量的選擇 砂輪速度: n=1500r/min,V=30m/s軸向進(jìn)給量:f=0.2B=8mm(雙線程)機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊表15-67徑向進(jìn)給量: f=0.02(雙線程)工件速度 v=100V=0.3(m/s)N=1.273r/m切削工時 查機(jī)械加工工藝手冊表2.5-11 k=1.1表2.5-12t=96.23(s)22.鉆10-20選擇機(jī)床 按機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊表15-39選取Z35A搖臂鉆床.切削用量進(jìn)給量 f=0.4mm/r切削速度 v=18m/min主軸轉(zhuǎn)速n=286.6r/min按機(jī)床選取n=300r/min。實(shí)際切削速度m/min。切削工時t=l=30,l=,l=2t=有10個孔t=3.38min23.鉆2-8切削用量進(jìn)給量 f=0.15mm/r切削速度 v=18m/min主軸轉(zhuǎn)速n=716.56r/min按機(jī)床選取n=800r/min。實(shí)際切削速度m/min。切削工時t=l=30,l=,l=2t=min24.銑鍵槽 根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊第一卷表3.1-74選取X63W機(jī)床。據(jù)表9.2-4選用直柄鍵槽銑刀:d=16,d=16,l=28,L=75切削深度單邊余量a=8,可兩次切除。每次a=8。確定每齒進(jìn)給量據(jù)表機(jī)械加工工藝手冊2.4-78選擇=0.03確定銑刀的磨鈍耐久度現(xiàn)將銑刀后刀面最大磨損限度取為1.0mm,耐用度為T=5.4s。機(jī)械加工工藝手冊表2.4-71,2.4-72。據(jù)表2.4-87 V=107.4m/min p=0.7采用Y15銑刀 d=12,步數(shù)z=4主軸轉(zhuǎn)速N=r/min按機(jī)床選取N= 1500r/min故m/min切削工時當(dāng)轉(zhuǎn)速為1500r/min工作臺每分鐘進(jìn)給量應(yīng)該為:=,=0.03=20mm/min據(jù)表2.5-10切削工時t=其中l(wèi)=55,d=16,i=2t=0.975min第三章 夾具設(shè)計(jì)3.1夾具的作用及設(shè)計(jì)條件機(jī)械制造業(yè)中廣泛采用的能迅速把工件固定在準(zhǔn)確位置上或同時能夠確定加工工具位置的一種輔助裝置,這種裝備統(tǒng)稱為夾具。在金屬切削機(jī)床上采用的夾具統(tǒng)稱為機(jī)床夾具。夾具在機(jī)械加工中起著重要的作用,它直接影響機(jī)械加工的質(zhì)量、工人勞動強(qiáng)度、生產(chǎn)率和成本。一、夾具在現(xiàn)代機(jī)械加工中應(yīng)用得相當(dāng)廣泛,它能夠起到下列作用:(1) 保證穩(wěn)定可靠地達(dá)到各項(xiàng)加工精度要求(2) 縮短加工工時,提高勞動生產(chǎn)率(3) 降低生產(chǎn)成本(4) 減輕工人勞動強(qiáng)度(5) 可由較低技術(shù)等級的工人進(jìn)行操作(6) 能夠擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍二、 機(jī)床夾具作用實(shí)現(xiàn)必須滿足三個條件:夾具在機(jī)床上的準(zhǔn)確裝夾;. 工件在夾具中占有正確的加工位置;. 刀具相對于工件有準(zhǔn)確的位置。3.2夾具設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1、確定工件定位方式、分析定位誤差。1.定位基準(zhǔn)的選擇 在這里選擇“一面雙銷”的定位方式,底面放在分度盤上,定位孔選擇10-20孔的其中2個,2孔互為180。 2.定位誤差分析(1)定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為2個階型定位銷,該定位銷的尺寸與公差為:20,16。兩定位銷中心矩:40兩定位銷中心距公差: ?。?求:取銷1與孔1的配合為,則孔1的尺寸及公差為,而得銷1的尺寸公差為。求d:=12-0.006=11.994求求c:c=0.141+0.036-0.006=0.171查表2.1(P29)得b=3求:=cb/D=01713/12=0.042750.043d2:d2=D-=12-0.043=11.957 (即)取T(d)=0.011(IT6),則=12-0.054=11.946,T(d)=0.011(IT6)由于本到工序加工2-8孔并無任何形狀精度要求,故能滿足要求。3.2.2、確定刀具導(dǎo)引方式和導(dǎo)引元件本工序的夾具要用到鉆模支架,采用上面單導(dǎo)向,鉆桿與機(jī)床浮動連接主要使用于鉆孔長度通孔或同軸度孔,保證較高的中心距或者同軸度要求。保證幾個孔同時加工時不互相干涉。鉆套用T10A做成,熱處理T10A HRC 5864,滲碳深度0.8 1.2 。鉆孔時鉆套的標(biāo)記示例:8;H=28的A型固定鉆套:鉆套A GB 2262-80鉆套見下圖:3.2.3、確定工件夾緊方式,選擇夾緊機(jī)構(gòu),計(jì)算夾緊力鉆削時的主鉆削力計(jì)算:運(yùn)用表8.410公式: = =691N由表8.410和表8.411的公式中系數(shù)及指數(shù):=900,=1.0,=0.75,=0,=0.4工件采用的是一面兩銷定位的方式,故防止工件在切削力P作用下平移所需夾緊力:由公式式中系數(shù) 基本安全系數(shù),一般取1.5。 加工狀態(tài)系數(shù),粗加工取1.2。 刀具鈍化系數(shù),粗鏜鑄鐵取1.0。 切削特點(diǎn)系數(shù),連續(xù)取1.0。 考慮夾緊動力穩(wěn)定性系數(shù),手動夾緊取1.3。 考慮手動夾緊時手柄位置的系數(shù),取1.2。 僅有力矩企圖使工件回轉(zhuǎn)時,才應(yīng)考慮支撐面接觸情況的系數(shù),工件是安裝在支撐釘上取1.0。 夾緊元件與工件間的摩擦系數(shù)取0.3。 工件于夾具支撐面間的摩擦系數(shù)取0.25。=5292N采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)截面寬高之比為,材料為45鋼,取安全系數(shù),查得極限應(yīng)力為=380。求的最大彎矩: =壓板材料的許用應(yīng)力:壓板的抗彎截面系數(shù): =根據(jù)壓板的強(qiáng)度條件為:所以而。3.3、分度機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由于本工序所需加工的斜孔有2個,在工件上互為180對稱。為減少工件的裝夾次數(shù),減小因裝夾帶來的誤差,現(xiàn)就本工序設(shè)計(jì)一分度裝置。當(dāng)加工完1斜孔時,轉(zhuǎn)動分度裝置即可加工另外一孔。分度裝置大致可分為2類:(1)回轉(zhuǎn)分度裝置,他是一種對圓周角分度的裝置,又稱圓分度裝置。本道工序即采用此類分度裝置。(2)直線分度裝置,他是指對直線方向上的尺寸進(jìn)行分度的裝置,其分度原理與回轉(zhuǎn)分度裝置基本相同?;剞D(zhuǎn)分度裝置種類繁多,一般可按下述形式設(shè)計(jì):(1)按分度盤與對定銷位置的不同分為軸向分度和徑向分度(如下圖)。對于軸向分度對定銷4的運(yùn)動方向與回轉(zhuǎn)方向平行。對與徑向分度,對定銷的運(yùn)動方向與回轉(zhuǎn)方向垂直。由于分度盤的直徑較大,故能減小分度誤差所以多用于精度要求較好的場合。(2)按分度盤回轉(zhuǎn)軸線分布位置的不同可分為臥軸式、立軸式、和斜軸式。一般按機(jī)床的具體加工條件的不同而具體設(shè)計(jì)。(3)按分度裝置工作原理的不同可分為機(jī)械分度、光學(xué)分度等。機(jī)械分度裝置結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,應(yīng)用廣泛。光學(xué)分度裝置的分度精度較高故在機(jī)械加工中的應(yīng)用受到限制。(4)按分度裝置的使用特性可分為通用和專用兩大類3.4分度裝置機(jī)構(gòu)的選定分度裝置包括:固定部分、轉(zhuǎn)動部分、分度對定機(jī)構(gòu)及控制機(jī)構(gòu)、抬起鎖緊機(jī)構(gòu)和潤滑部分。(1)分度對定機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式較多,它們各有不同特點(diǎn),且適用與不同場合。一般有鋼球?qū)Χ?、圓柱銷對定、菱形銷對定、圓錐銷對定、雙斜面楔形槽對定、單斜面楔形槽對定、正多面體對定、滾珠對定如圖所示:(2)控制機(jī)構(gòu)下圖所示為已標(biāo)準(zhǔn)化的GB/T2215-90手拉式定位器。將捏手5向外拉,即可將對定銷1從分度盤襯套2的孔中拔出。當(dāng)橫銷4脫離槽B后,可將捏手轉(zhuǎn)動90使橫銷4擱在導(dǎo)套3的面A上,此時即可轉(zhuǎn)位分度。本機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單工作可靠,主要參數(shù)D為8mm,10mm,12mm,15mm四種。本次設(shè)計(jì)即采用此種控制機(jī)構(gòu)。圖3-4 手拉式定位器(3)抬起及鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在分度轉(zhuǎn)位之前,為了使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動靈活,特別對于較大規(guī)格的轉(zhuǎn)臺,需將回轉(zhuǎn)盤稍微抬起;在分度結(jié)束后,則應(yīng)將轉(zhuǎn)盤鎖緊,以增強(qiáng)分度裝置的剛度和穩(wěn)定性。為此可設(shè)置抬起鎖緊裝置。(4)分度精度分析 分度精度的評定:分度精度是指分度誤差的大小。圓分度精度一般用單個分度誤差和總分度誤差來評定。單個分度誤差是指兩個分度的實(shí)際數(shù)值與理論數(shù)值之間的代數(shù)差。(5)影響分度精度的因素影響分度精度的主要因素有:分度盤本身的誤差、分度盤相對于回轉(zhuǎn)軸線的徑向圓跳動所造成的附加誤差、對定誤差和有關(guān)元件的誤差等。由于本道工序只須轉(zhuǎn)動180精度要求不高所以不需詳細(xì)計(jì)算。第四章 數(shù)控工藝與編程根據(jù)原始普通機(jī)械加工工藝,得出可在數(shù)控加工中心上加工的有:工序1:半精車外圓50、60、65、75,半精車階梯孔80,半精車前后端面工序2:半精磨50、60、65、75,半精磨階梯孔80工序3:鉆、鉸10-20孔,鉆2-8孔,銑鍵槽165數(shù)控加工軌跡示意圖如下:圖4-1第五章 結(jié)論本次設(shè)計(jì)是在學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(xué)各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)際的訓(xùn)練。因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。經(jīng)過這次設(shè)計(jì)之后使我掌握了機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定內(nèi)容和順序:分析被加工零件選擇毛坯設(shè)計(jì)工藝過程工序設(shè)計(jì)編制工藝文件。首先重要分析了零件的技術(shù)要
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