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在www.sciencedirect.com網(wǎng)上獲取 科學指導(dǎo) 能源技術(shù)14(2014)397 - 404 第二次創(chuàng)新自動化和機電一體化工程、國際會議 ICIAME 2014 設(shè)計發(fā)展數(shù)控回轉(zhuǎn)夾具用電腦輔助質(zhì)量平衡方法 pre-mortem工具 Nirav p . Maniar a,b *,d . p . Vakharia博士 德賽Dharmsinh大學機械工程系,nadiad - 387001,印度古吉拉特邦 機械工程系,Sardar Vallabhbhai國家理工學院,蘇拉特- 395007,印度古吉拉特邦 摘要 各領(lǐng)域相關(guān)的夾具已經(jīng)被著名的學者所描述但仍迫切需要把所有這些研究成果用到工業(yè)應(yīng)用中。介紹了設(shè)計開發(fā)的旋轉(zhuǎn)夾具加工煉油廠工業(yè)組件-流三通的過程。實際執(zhí)行所需的HMC是最好的解決方案,但HMC成本大約1250萬盧比,而數(shù)控車削中心成本只有250萬盧比。在這里,本文的研究工作證明。夾具設(shè)計與制造,這有助于完成所需的加工數(shù)控車削中心上的操作,因此1000萬盧比應(yīng)用在安裝成本。質(zhì)量平衡的方法旋轉(zhuǎn)夾具由調(diào)查員設(shè)計，目的主要是充當事后工具;計算夾具不平衡質(zhì)量。在目前的工作,pre-mortem工具用來在制造之前預(yù)測不平衡質(zhì)量。目前的研究工作也提出了三種備選方法使用Pro /機制來平衡旋轉(zhuǎn)夾具質(zhì)量。分析動態(tài)加工已經(jīng)實現(xiàn)。夾具設(shè)計質(zhì)量平衡和生產(chǎn)同時進行;這篇文章列出了設(shè)計制造的經(jīng)典例子。?2014愛思唯爾有限公司。這是一個開放存取下條CC BY-NC-ND許可證（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/) 同行評審在ICIAME 2014組委會的責任下進行。 關(guān)鍵詞:設(shè)計制造;旋轉(zhuǎn)夾具;計算機輔助質(zhì)量平衡;數(shù)控;有限元分析. 相應(yīng)的作者。電話:+9-198-242-08587 電子郵件地址:niravpmaniar@rediffmail.com 2212 - 0173年?2014愛思唯爾有限公司這是一個開放存取下條CC BY-NC-ND許可證 （http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/) 同行評審在ICIAME 2014組委會的責任下進行。 doi:10.1016 / j.protcy.2014.08.051 1.介紹 機床行業(yè)隨著用戶要求經(jīng)歷了足夠的的工程系統(tǒng)改變;首先開始于基本通用機床的制造。雖然這些機器提供更高的靈活性但并不適合大規(guī)模生產(chǎn)。在日益增長的快速生產(chǎn)前景下、能適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的機械是非常重要的。這些機器是高度專業(yè)化的但不靈活，但適合大規(guī)模生產(chǎn)的大規(guī)模生產(chǎn)的機器。這一點作用很好數(shù)控機床與適當?shù)膴A具設(shè)置必須接受這激勵了設(shè)計和開發(fā)數(shù)控回轉(zhuǎn)夾具研究工作。夾具設(shè)計和制造被認為是復(fù)雜的任務(wù)要求不同的知識幾何公差、尺寸、過程和制造過程等。在設(shè)計這時,很多著名的作者寫在這一課題的文獻得到引用。夾具計劃(FP)和加工計劃(MP)是相互依賴的。這一結(jié)論隱含的說明,紙坐標耦合夾具設(shè)計制造和質(zhì)量平衡通過議員和《外交政策》 。 關(guān)于這個研究的一個相關(guān)的問題就是當考慮到需求量時，要把它當做一般概念來闡明兩個方面的主要意義：功能性需求(FR)和約束(C)。盡管有些貢獻已經(jīng)在多個領(lǐng)域相關(guān)的夾具設(shè)計與夾具設(shè)計知識模型過程,工件位置,計算機輔助在分析動態(tài)加工的夾具設(shè)計,夾具等,但是大量的緊迫性和重要性將所有這些研究工作向工業(yè)應(yīng)用方向推進。綜述所有這些工作和研究目的是將夾具設(shè)計的理論知識轉(zhuǎn)換為實際應(yīng)用。 機械的平衡由擁有持續(xù)利益的平衡機設(shè)計師表達的解決方案來實現(xiàn)，所涉及問題是預(yù)防噪音、磨損和疲勞的傳播所產(chǎn)生的不平衡顫抖的力量和震動時機器的框架和基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。它通常指振動力和振動力矩平衡,通過內(nèi)部質(zhì)量重新分配或全部或部分抗衡。然而,完整的振動力和振動力矩平衡問題是非常復(fù)雜的。旋轉(zhuǎn)夾具質(zhì)量平衡由充當后檢驗工具的調(diào)查員實現(xiàn);目前夾具在制造后計算不平衡質(zhì)量，pre-mortem工具在開發(fā)預(yù)測不平衡質(zhì)量之前制造。通過一步一步實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)夾具的質(zhì)量平衡，提出的創(chuàng)新的方法有使用Creo 5.0元素/ Pro。目前的研究工作提出了三種備選方法分別為第四象限,第八象限和八世鉆石象限計算機輔助質(zhì)量平衡方法(CAMBM)平衡旋轉(zhuǎn)夾具。除組件圖和夾具圖外，包含在每一個夾具設(shè)計部分的重要細節(jié)和夾具問題都已澄清。研究工作包括3 d &組裝夾具使用Creo的爆炸視圖元素/ Pro 5.0。數(shù)控機床夾具和提供旋轉(zhuǎn)的設(shè)計和開發(fā)的最佳工藝條件是目前的研究對象。 命名法 n 轉(zhuǎn)每分鐘 s 毎轉(zhuǎn)走刀量 t 深度削減 x 接近角 U 單位功率 每分鐘走刀量 Q 金屬去除率 a 平均芯片厚度 N 主軸 N 電機的功率 P 切向切削力 主軸轉(zhuǎn)矩 2. 旋轉(zhuǎn)夾具的設(shè)計和開發(fā) 2.1 聲明問題 “旋轉(zhuǎn)夾具的設(shè)計和開發(fā)加工流三通數(shù)控車削中心。操作流程為為執(zhí)行前置,外徑,開槽,加熱和重新校正。夾具扶輪在本質(zhì)上必須是質(zhì)量平衡的。第三，建立夾具被設(shè)計用來執(zhí)行所需的操作?！? 2.2 組件的細節(jié) 夾具的設(shè)計方法提出包括兩個階段來實現(xiàn)。第一階段是幾何對象的知識像部分,加工過程、功能和詳細的夾具設(shè)計以及夾具資源的獲取。第二階段描述了推理過程(設(shè)計和解釋規(guī)則)來獲得第一個解決方案的加工夾具。 作為第一階段的一部分,幾何組件討論在這一節(jié)如圖所示。1。該組件是流三通,由低碳鋼,重達46.5公斤,是煉油廠的組件之一。組件是用作管道接頭或耦合器通過石油液體產(chǎn)品流和混合。該組件是用作管道接頭或耦合器，通過石油等液體。該組件原材料形式是偽造的,證明傳統(tǒng)的車床上加工機械加工余量為3毫米有24英寸直徑搖擺。在組件上執(zhí)行的操作,夾具設(shè)置前置,外徑、開槽、鉆孔和重新校正。 a b c d 圖1 (一)零件圖;(b)3 d視圖原始組件;(c)剖視圖;(d)3 d視圖 2.3 設(shè)計建立–我夾具 定位和夾緊裝置是通過使用三個三角槽板和鎖夾如圖2所示。鎖夾夾具裝配的元素包括三角槽板,底板,垂直板,適配器板,定位器和肋骨。夾具使用三個三角槽板定位和鎖夾組件。鎖夾由兩米6螺栓直接夾緊工件。數(shù)控車削中心的查克將完全取代夾具設(shè)置使用一個適配器板。適配器板使用相同尺寸的夾盤。定位器定位使垂直板與適配器板保持正確位置。夾具組裝在基板上完成。肋骨提供固定底座和安裝鎖夾作用。數(shù)控車削中心上執(zhí)行操作時夾具轉(zhuǎn)速550 rpm。數(shù)控車削中心的軸頭是一種A2 - 8主軸,它可以載重450公斤。夾具直接安裝在軸頭主軸端。 a a c e b 圖2 (一)2 d夾具圖;(b)3 d視圖夾具沒有組件;(c)3 d后視圖夾具;(d)3 d視圖的夾具組 件(e)夾具的三維爆炸視圖 。 2.4 計算機質(zhì)量平衡輔助設(shè)置-夾具 方法開發(fā)的大部分的研究人員充當事后工作,計算和確定不平衡質(zhì)量夾具制造緊隨其后的是不平衡質(zhì)量取消或抗衡。,可以在設(shè)計階段預(yù)測不平衡質(zhì)量尚不發(fā)達的一個工具。現(xiàn)在的體質(zhì)提出了獨特的方法,使用Creo元素/ Pro 5.0,這將使不平衡質(zhì)量的預(yù)測在設(shè)計階段之前制造。這種方法將在車間進行,因為它在節(jié)省材料成本,提高生產(chǎn)力和減少人類勞動有非常有用的作用。在這個工作中,夾具通過添加相等的平衡級和相反的方向來抗衡合成質(zhì)量的不平衡。夾具是不對稱的,它必須是質(zhì)量平衡。夾具繞一軸旋轉(zhuǎn),因此它必須是關(guān)于其他兩個垂直軸平衡的。x軸是作為旋轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)目前的分析工作。三個創(chuàng)新方法提出了——第四象限,第八象限和八世鉆石象限質(zhì)量平衡裝置。 2.5 第四象限的計算機質(zhì)量平衡輔助設(shè)置 步驟1:夾具的重量和偏距的重心及旋轉(zhuǎn)軸中心如圖3（a）所示。重要結(jié)果:夾具與組件的重量= 233.12公斤,沒有不平衡質(zhì)量。重心沿著x軸-130.56毫米,y -軸-1.11毫米和z -軸2.38毫米相對于旋轉(zhuǎn)軸抵消。 步驟2:現(xiàn)在夾具位于4象限,垂直于軸線旋轉(zhuǎn)如圖3(b)所示。 步驟3:確定每個象限的夾具重量和重心如圖3(c);(d);(e);(f)所示。 第四步:以上輸出每個象限的夾具的重量和重心進行了分析，x軸和y -軸計算如表1所示。 第五步:根據(jù)原則使質(zhì)量平衡。不平衡質(zhì)計算如表1所示。 第六步:質(zhì)量不平衡計算合成使用力的平行四邊形法則,如表2所示 第七步:重心的X和Y坐標計算合成不平衡質(zhì)量如表3所示。 不平衡質(zhì)量被發(fā)現(xiàn)是24.75公斤,它的重心 落在X軸13.45 度角，與軸距離19.44毫米。因此,夾具可以通過將大小和方向的相反的不平衡質(zhì)量抵消，來使質(zhì)量平衡。 a c d e f c 圖3(a)夾具的力學分析;(b)3 d視圖的夾具在4象限;(c)重量和重心夾具在1象限;(d)重量和重心第二象限的夾具;(e)在第三象限夾具的重量和重心;(f)第四象限的夾具重量和重心。 表1 總結(jié)的重量和重心設(shè)置——在所有象限的夾具。 象限（i） 重量(kg) 重心坐標(mm) 角度 角度 角度 角度 X軸質(zhì)量（kg） Y軸質(zhì)量（kg） X Y 一 38.50 83.09 92.04 1.11 47.92 0.67 0.74 3198.97 3543.54 二 48.09 -103 80.78 0.78 38.11 0.79 0.62 -4953.27 3884.47 三 53.36 -101.14-77.35 0.76 37.41 0.79 0.61 -5396.83 -4127.40 四 43.82 82.35 -85.71 1.04 46.14 0.69 0.72 3608.58 -3755.81 -3542.56 -454.96 表2計算結(jié)果不平衡質(zhì)量R。 總量 量級 579.24 33.17 合成R= 24.75 13.45° 表3 合成的X和Y坐標的計算重心不平衡質(zhì)量。 總量 量級 -19.8 -2.48 377.74 19.44 2.6 第八象限和八世鉆石象限計算機質(zhì)量平衡輔助設(shè)置-夾具 在第八象限計算機輔助質(zhì)量平衡方法,夾具是削減8象限4軸45度角垂直于旋轉(zhuǎn)軸。遵循相同的步驟,第四象限計算機輔助質(zhì)量平衡法、不平衡質(zhì)量為21.00公斤及其c . g . 19.01 度角坐落在第三象限軸距19.42毫米。因此,可以抗衡平等級和相反方向的不平衡質(zhì)量夾具可以平衡。在八世鉆石象限輔助質(zhì)量平衡方法,夾具是削減8象限鉆石切割法和垂直于旋轉(zhuǎn)軸如圖所示。4再次遵循相同的步驟質(zhì)量平衡、不平衡質(zhì)量是25.30公斤,其c . g . 第三象限11.37度角與軸的距離19.44毫米。制衡平等級和相反方向的不平衡質(zhì)量，因此夾具可以平衡。 2.7 比較三種方法的結(jié)果用于計算機輔助質(zhì)量平衡設(shè)計 表4 比較三種方法的結(jié)果用于計算機輔助質(zhì)量平衡的設(shè)置- 1裝置 參數(shù) 四象限 八象限 第八鉆石象限 不平衡質(zhì)量 24.75 21.00 25.3 該角度不平衡質(zhì)量重心位于 11.89 19.01 11.37 不平衡質(zhì)量重心位于 19.43 19.42 19.44 不平衡質(zhì)量重心所在象限 三 三 三 構(gòu)件與不平衡質(zhì)量的夾具總質(zhì)量 257.87 254.12 258.42 構(gòu)件與不平衡質(zhì)量的夾具實際質(zhì)量 269.73 269.73 269.73 絕對誤差 11.86 15.61 11.31 相對誤差 0.04 0.06 0.04 百分比誤差 4.59 6.14 4.38 2.8 有限元分析建立-夾具 夾具的要求之一是,夾具必須限制工件的變形?？紤]削減部隊以及工件的夾緊力是很重要的。過度削減和夾緊力導(dǎo)致工件變形量和變形取決于彈性的部分。有限元分析被證明是一個很好的工具來解決其中的一些問題。有限元分析主要對組件的夾具適配器板、肋鎖夾和V塊使用Pro / Mechanica進行分析，如圖所示。在分析所示,合力取決于夾具的重量,離心力和切削力隨著于夾具的重量和離心力在不同時刻變化而變化。 a b c d 圖5 (一)適配器板的有限元分析;(b)肋;(c)鎖夾,(d)三角槽板。 2.9 分析建立-我的夾具 作為主要執(zhí)行的操作，在組件外徑車削和最大切削力下進行進行此操作；計算相同切削條件下的數(shù)據(jù)： 組件低碳鋼,假設(shè)后刀面磨損校正后刀面磨損, 前角 前角校正系數(shù) 假設(shè)傳動效率 切削力僅為519.49?N，兩個M6螺栓夾緊力2.5 kN用來夾住工件。 2.10 面向制造的設(shè)計 建立了二，三夾具如圖6（a）(b)所示；采用相同的步驟使質(zhì)量平衡，作有限元分析可隨后建立二和建立三夾具。 a b 圖6 （a）三維視圖的設(shè)置-二夾具；（b）三維視圖的建立三夾具。 結(jié)論 設(shè)計一種綜合的方法，制造和質(zhì)量平衡的旋轉(zhuǎn)夾具采用了此方法。這種方法在實際生產(chǎn)環(huán)境中有著重要意義。實際上，HMC組件被認為是在這項工作執(zhí)行所需的是最好的解決方案，但不能要求工業(yè)設(shè)計師取代現(xiàn)有的數(shù)控車削中心， HMC費用大約12500000盧比，而數(shù)控車削中心的成本只有約2500000盧比。在這里，本文的研究工作證明；機器的安裝成本為10000000盧比。一個簡化的，使用克里奧元素/ Pro 5的分析方法找到了求解平衡問題。這種方法是很有用的因為為一般的問題和困難的任務(wù)找到出路，如非對稱夾具的情況一樣。然而，預(yù)計在其應(yīng)用方面將更加靈活，因為它是不敏感的動態(tài)條件。目前的研究工作提出了輔助質(zhì)量平衡方法的計算機三的替代方法，緩解了夾具設(shè)計冗長繁瑣的平衡問題的工作。四象限和第八鉆石象限方法被發(fā)現(xiàn)比八象限法更準確。然而，第八鉆石象限比四象限法稍好一點。不平衡質(zhì)量及其位置的重心的結(jié)果在動平衡機的實驗結(jié)果中相同。夾具和生產(chǎn)制造涉及設(shè)計和質(zhì)量平衡，本文舉出許多經(jīng)典例子。 感謝 作者要感謝蘇先生先生的Pradeep thanki技術(shù)支持，印度的古吉拉特邦拉杰果德先生。 參考 [1] Koji Teramoto, Masahiko Anasoto, Kazuaki Iwata.協(xié)調(diào)代加工和夾具計劃，由一個模塊化的問題求解器完成。CIRP年刊，制造技術(shù)1998; 47: 437–440. 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