I倒擋撥叉鉆14H9孔夾具設(shè)計(jì)(全套含CAD圖紙)
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可持續(xù)夾具及固定裝置的高精度安裝的方法論J. Jamshidi,P.G. maropoulos 英國巴斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)系摘要在夾具安裝階段,夾具組件的精確測(cè)量能力決定其精確性,尤其是對(duì)大尺寸的產(chǎn)品和應(yīng)用來說。大量定制一些在設(shè)計(jì)上有多樣性的小批量產(chǎn)品和零部件是十分重要的。產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)該與迅速轉(zhuǎn)換理念相互協(xié)調(diào),對(duì)于敏感元器件及組件而言,以犧牲產(chǎn)品質(zhì)量來提高速度是不明智的,例如在航空航天工業(yè)中所看到的那些零部件。提高精確性對(duì)于夾具的安裝是很有必要的,為了要盡量少用,這可取決于夾具和夾具定位變化的耐受性預(yù)算。在航空航天工業(yè)中,靈活和可重構(gòu)夾具的概念的發(fā)展及固定裝置是夾具的主要開銷成本。吸引他們的是重構(gòu)夾具的可重用性,可持續(xù)使用是由于那些零部件也能夠被重新應(yīng)用到許多種產(chǎn)品和裝配中去。一直不佳的準(zhǔn)確性和可靠性為這類夾具的缺點(diǎn),這篇論文主要是研究可持續(xù)夾具主要零部件的精確定位,影響夾具性能的因素在安裝階段會(huì)得以審查。本文介紹了一種在靈活?yuàn)A具中為了最大限度地減少定位和夾緊的不確定性的方法。關(guān)鍵詞:可持續(xù)性夾具;夾具安裝;校準(zhǔn)不確定性;夾具的監(jiān)測(cè);計(jì)量;可重復(fù)使用的夾具1引言質(zhì)量和可靠性等因素早已經(jīng)轉(zhuǎn)換為新零件固有的特征。在他們的產(chǎn)品和服務(wù)范圍內(nèi),近期市場(chǎng)趨勢(shì)已經(jīng)迫使制造業(yè)走向大規(guī)模定制。其次增加新陳品的多樣化設(shè)計(jì)在部件和組件級(jí)別上遵循第二次高幅度的變化。有先進(jìn)制造系統(tǒng)和技術(shù)的國家提供了更多的靈活性,能使設(shè)計(jì)師更加自由的發(fā)揮想象。例如在過去幾十年發(fā)展起來的一種新的大體積測(cè)量方法,就能測(cè)量及公丈的距離。用來檢測(cè)大尺寸零件的這些設(shè)備通常是由多個(gè)組裝部件所制造出來的。在重組和裝配期間,那些大尺寸產(chǎn)品的制造需要用到專用的夾具和固定裝置,以便于他們的零部件能夠被定位在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)上。對(duì)于大批量產(chǎn)品,在計(jì)算機(jī)輔助軟件上就能估算出其主要的花費(fèi)需求,否則,在某些情況下或以其他方式生產(chǎn)的產(chǎn)品成本可能會(huì)是非常高的。這個(gè)問題與客戶不斷用錢來尋求具有更高價(jià)值的市場(chǎng)需求相互矛盾。用一種典型的變化產(chǎn)品可以創(chuàng)建一個(gè)更加具有持續(xù)性的商業(yè),因?yàn)樗軌驖M足相對(duì)比較大地市場(chǎng)需求。由支持產(chǎn)品變化的不同形狀的產(chǎn)品而形成的靈活和可重構(gòu)夾具及固定裝置則是應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)關(guān)鍵的解決方案。靈活?yuàn)A具的概念已經(jīng)在研究領(lǐng)域存在了幾年1。然而,它們?cè)诤艽蟪潭壬蠜]有充分利用真正的生產(chǎn)設(shè)施,尤其是大尺寸產(chǎn)品的制造,如航空航天設(shè)備。這是由于關(guān)于它們的初始安裝、校準(zhǔn)困難和可重復(fù)性等挑戰(zhàn)往往超出公差要求。這些夾具和高品質(zhì)關(guān)鍵部件裝置的制造以及大量的集成計(jì)量系統(tǒng),都可以減少上述限制。本文包括了有關(guān)安裝的計(jì)量問題和靈活的夾具校準(zhǔn)以及檢測(cè)服務(wù)。2相關(guān)工作2.1大型零件的制造和裝配通常把要精密制造的機(jī)械零件移動(dòng)到機(jī)床工作臺(tái)是必需的,先進(jìn)行粗加工,然后精對(duì)準(zhǔn)和夾緊。在這個(gè)階段,一方面是準(zhǔn)備用于加工高精度的關(guān)鍵所在,然而,這對(duì)于一些大尺寸或重的零部件并不總是可以實(shí)現(xiàn)的。大型產(chǎn)品是指那些與一些不經(jīng)濟(jì)的可能需要處理或在工廠周圍移動(dòng)的的組件一起來達(dá)到制造和裝配的目的2。制造業(yè)和這些部件的裝配工藝包括所需機(jī)器和系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)以及這些部件的位置和方向。這些零部件通常定位在大尺寸夾具及固定裝置上該定位的位置。如果這些部件以小批量生產(chǎn),在航空航天工業(yè)、高開銷的情況下,每個(gè)產(chǎn)品將會(huì)出現(xiàn)。在設(shè)計(jì)和制造夾具上,已經(jīng)有了許多嘗試,以便于能夠持有許多種組件的變種。然而,這方法是不可行的,因?yàn)槊舾谢蜿P(guān)鍵的零部件完全是由它們的高精度要求所決定的。與固定的夾具相比較,可調(diào)、可重構(gòu)夾具會(huì)產(chǎn)生更低的重復(fù)性。固定夾具有固定的方式,可以通過焊接或鉚接的接頭固定在一起來實(shí)現(xiàn)。這些機(jī)械故障,例如夾具和固定裝置由于疲勞和塑料變形就是一個(gè)終止其服務(wù)的主要原因,發(fā)送它們?cè)龠M(jìn)行回收。小批量制造的需求是目前常見的淘汰不合格夾具,其使用壽命取決于產(chǎn)品的生命周期。換句話說,在制造變種零件停止不久之后,與之有關(guān)聯(lián)的夾具和固定裝置將會(huì)變得多余。即使夾具有工作順序,但它們?nèi)匀挥袌?bào)廢并送往循環(huán)再造。這種方法會(huì)帶來高負(fù)擔(dān)回收的能耗。在大尺寸零件下的固定夾具和夾具的漂移以及夾具都能影響大尺寸零件組裝的精確性5。對(duì)于大尺寸的夾具已經(jīng)開發(fā)出了幾種分析夾具剛性的方法,可用來評(píng)估振動(dòng)的影響因素。在任何情況下更加可持續(xù)生產(chǎn)要通過選擇性方案才能得以實(shí)現(xiàn)。如圖2.1所示。圖2.1 典型的大型夾具元件用于制造所延誤的時(shí)間是固定夾具的又一重大缺點(diǎn),這些夾具應(yīng)該在制造前就被訂購,在生產(chǎn)計(jì)劃和產(chǎn)品上市前還可以創(chuàng)建額外的復(fù)雜性。不管他們的類型,大型夾具有一些共同的元素,包括一個(gè)主框架、內(nèi)在的框架,有可能有一個(gè)或數(shù)多個(gè)可移動(dòng)的機(jī)制或更小的組件,如鉗、套管、皮卡和可調(diào)螺絲表1。2.2柔性夾具開發(fā)的柔性夾具的概念增加了其可持續(xù)性、快速轉(zhuǎn)換以及降低了成本?,F(xiàn)在可以使用現(xiàn)成的模塊來設(shè)計(jì)和組裝夾具。根據(jù)規(guī)定,只有極少數(shù)夾具的專用零件需要設(shè)計(jì)和制造。以這種概念看,大多數(shù)散裝部件、附件關(guān)節(jié)都應(yīng)用的很具體。一旦產(chǎn)品設(shè)計(jì)變異完全制造出來,然后就可以拆卸上述組件和重組成一種新的元件來與未來的設(shè)計(jì)變異相匹配。因?yàn)榻M裝和組件范圍上的設(shè)計(jì)都相當(dāng)接近,所以這種方法是最能降低夾具成本的。根據(jù)組件的變化水平和工作類型的需求,每一個(gè)不同比例的柔性夾具都需要被重新安排。為了增加使用這種類型夾具的效益,這個(gè)問題在設(shè)計(jì)階段考慮是十分重要的。例如,在可能的情況下,皮卡車的位置和三維定位夾具上的組件的不同變種,甚至完全不同的部分應(yīng)該是在靠近增加兼容性和夾具子系統(tǒng)間變性。夾具關(guān)鍵部件的收集在短期內(nèi)能保證所需夾具的可用性。另外,這些夾具的存儲(chǔ)需要很少空間,因?yàn)椴鸪心K是可能的,通常以腳手架的形式并把它們彼此放在一起。目前在一些汽車公司應(yīng)用到柔性夾具,因?yàn)樗鼈兊木鹊燃?jí)是足夠滿足的。大尺寸制造的夾具設(shè)施盡管沒有許多柔性夾具那樣操作靈活,比如航空航天設(shè)備。準(zhǔn)確性和定位銷的不確定性、夾具的可重復(fù)性以及夾具結(jié)構(gòu)的漂移都出現(xiàn)這樣一個(gè)事實(shí),這些夾具在發(fā)電和航空航天等工業(yè)不能滿足公差要求。一旦它們的精度問題得以解決,這些夾具在上述的工業(yè)中將會(huì)有很高的利用價(jià)值。圖2.2 夾具與汽車行業(yè)中的可重構(gòu)組件大量的體積計(jì)量系統(tǒng)和技術(shù)一直有許多新的發(fā)展。依靠計(jì)量系統(tǒng)和技術(shù)的現(xiàn)代激光技術(shù)現(xiàn)在就能夠測(cè)量一些可接受精度的大尺寸產(chǎn)品甚至到幾公丈的產(chǎn)品。在安裝和初期安裝調(diào)試期間,這些系統(tǒng)能夠用來精確定位一些夾具的關(guān)鍵部件。夾具的安裝通常開始形成機(jī)架或主要框架,然后是那些大的部件和像皮卡和夾具那樣逐漸更小的零部件。計(jì)量系統(tǒng)能夠用于柔性夾具的主要框架和其內(nèi)部框架的安裝,從而來保證每個(gè)零部件彼此之間的準(zhǔn)確定位。表1顯示了這些大規(guī)模的測(cè)量系統(tǒng)數(shù)。跟蹤系統(tǒng)能夠測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn),它是實(shí)現(xiàn)這一目的的最合適的測(cè)量系統(tǒng)。一起跟蹤球式反射鏡在三維空間內(nèi)都可以認(rèn)準(zhǔn)所要記錄的位置。球式反射鏡可以直接練習(xí)目標(biāo)對(duì)象來提供幾何位置信息或可以在機(jī)械重復(fù)的球式反射鏡下應(yīng)用,從這個(gè)角度用激光來跟蹤目標(biāo)或短期目標(biāo)。像一些其他測(cè)量儀器的激光跟蹤有時(shí)候不確定,在夾具的安裝過程中需要做以說明。此外,激光跟蹤和目標(biāo)點(diǎn)之間的光線問題還應(yīng)該考慮到。如果必要的話,多個(gè)跟蹤職位都可以使用,在實(shí)際測(cè)量活動(dòng)中,其結(jié)果必然是伴隨著一個(gè)不確定的說明。經(jīng)過測(cè)量,這些給定的分散的特征值是合理的,這個(gè)問題與一些夾具或夾具的安裝及以后的審核都是一樣的。這些知識(shí)闡明了一個(gè)給定的定位夾具的能力和裝配任務(wù)。換句話說,它表示在其相關(guān)流程中一套夾具是否能夠滿足公差要求。2.3夾具理論比較為了用于多種生產(chǎn)裝置和組裝應(yīng)用,在不同的公司也有大量不同形狀和設(shè)計(jì)的夾具。這些夾具中的某一些的形式都是標(biāo)準(zhǔn)形式,然而另一些是經(jīng)過專門設(shè)計(jì)和制造的特殊零部件。后者可以說是建立在產(chǎn)品的復(fù)雜性和大規(guī)模的基礎(chǔ)上的,所以可能會(huì)是非常昂貴的9。無論成本和目的如何,制造和組裝過程都可以完成,要么不使用夾具,要么用固定幀夾具或用可重構(gòu)或柔性夾具。表2對(duì)它們的典型應(yīng)用的這些方法做出了比較。固定框夾具通常用于重型應(yīng)用上,它們更適合于應(yīng)用在能夠減輕花費(fèi)開銷的大量產(chǎn)品上。對(duì)于制造業(yè)和大型組裝及復(fù)雜產(chǎn)品來說,柔性夾具的應(yīng)用有很多好處。特別是在研究和發(fā)展工作中,以及低容量產(chǎn)品的情況下,制造柔性夾具和夾具可能會(huì)是非常有益的。除了在時(shí)間和金錢上使利益均衡外,柔性夾具還會(huì)有一個(gè)更加靈活的設(shè)計(jì)思路。由于在夾具的制造和裝配過程中,會(huì)直接和經(jīng)常改變夾具的拓?fù)涑杀尽Ec傳統(tǒng)夾具相比較,這種類型的柔性夾具的可重用性和可重構(gòu)性是一個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)。這一點(diǎn)尤為重要,因?yàn)樗诰G色制造方面符合行業(yè)的發(fā)展方向,通過回收使用系統(tǒng)的組成部件,為相關(guān)項(xiàng)目的工裝費(fèi)用降低了項(xiàng)目成本。表2.1 用于驗(yàn)證夾具大量的例子、便攜式測(cè)量儀器儀器輔助部件測(cè)量類型接觸式 非接觸式圖像激光跟蹤儀賽立信探頭是T型探頭是激光雷達(dá)球形目標(biāo)是攝影目標(biāo)是光投影是關(guān)節(jié)臂三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)基于激光掃描頭是接觸探頭是2.4 柔性夾具的安裝本節(jié)中描述的夾具在安裝過程中需要考慮一些問題。夾具元件安裝在合適位置可以說是一種挑戰(zhàn),尤其是當(dāng)定位公差比較小時(shí),柔性夾具也應(yīng)當(dāng)被監(jiān)測(cè)以便于開發(fā)和與傳統(tǒng)夾具相比較它們的剛性。給出了一個(gè)通用的描述階段根據(jù)初步夾具安裝在仿真軟件環(huán)境和利用一些尺寸為5m4m3m的大尺寸夾具的實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果來測(cè)量指令階段。這是不論這個(gè)夾具是否是第一次安裝在夾具中還是對(duì)已經(jīng)存在的夾具只做外形上的更換,其都是為了定位不同的零部件。根據(jù)其復(fù)雜性,一種典型的大尺寸夾具具有三至五個(gè)結(jié)構(gòu)。通常除了有一個(gè)主框架之外,在每一個(gè)級(jí)別的基本水平,也可以由一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)用來作為參考以便于作為夾具基準(zhǔn)來定位。在一個(gè)自動(dòng)化固定的平臺(tái)上,機(jī)器系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行多項(xiàng)任務(wù),比如定位、加工和進(jìn)行裝配。因此機(jī)器人的工作基準(zhǔn)與夾具的工作框架相聯(lián)系。仔細(xì)考慮夾具的綜合數(shù)據(jù),會(huì)確保后續(xù)安裝達(dá)到預(yù)期的公差要求。2.4.1 測(cè)試輔助柔性夾具的安裝柔性夾具的安裝在第一次進(jìn)行模擬仿真時(shí)有幾個(gè)安裝階段。使用模擬演習(xí),在這個(gè)工程中可以減少一些潛在的錯(cuò)誤和返工。測(cè)量輔助安裝過程是類似的跟蹤對(duì)象位置的過程,是常見的大尺寸組件用到的。夾具的組件先用這種方法使其大致位置公差在1mm以內(nèi),然后當(dāng)所有的夾具組件被放到所設(shè)計(jì)的位置時(shí),在0.1mm至0.15mm公差內(nèi),它們可以使用適當(dāng)?shù)呐ぞ厥站o。典型的計(jì)量協(xié)助柔性夾具安裝階段如下:在出廠時(shí)設(shè)置初試參考結(jié)構(gòu);測(cè)量初始參照系;安裝基地或其位置的主框架;安裝脫機(jī)內(nèi)結(jié)構(gòu);安裝控股和定位;在內(nèi)框和主框架位置安裝鉗、套管和皮卡。底座上安裝內(nèi)框;重點(diǎn)定位元件的精細(xì)調(diào)整和緊固;核查參照系和夾具;對(duì)于夾具關(guān)鍵位置的服務(wù)監(jiān)測(cè)。這些階段是從無到有夾具的完整安裝。更不用說,在設(shè)計(jì)變化略有變化的情況下,一些下面的操作將被忽略。 表2.2 不同夾具理念之間簡明的比較典型特征固定框架柔性夾具夾具應(yīng)用大批量產(chǎn)品小批量產(chǎn)品樣機(jī)優(yōu)點(diǎn)唯一性可重復(fù)性可重構(gòu)性成本效益耐用性非常高高低剛度非常高剛性不確定低缺點(diǎn)重量重中低可移植性不可移植難以在每一個(gè)安裝中定位難以進(jìn)行成本非常高中等低生產(chǎn)時(shí)間長中等短2.4.2 柔性夾具的安裝柔性夾具安裝過程中采取了以下階段:安裝夾具的主框架;移動(dòng)單元和子系統(tǒng)組裝;夾具內(nèi)框架在夾具裝配中的安裝;皮卡和夾具的裝配。主框架通常是夾具的骨干。因此,它一般不會(huì)改變外形,和內(nèi)框架及較小的元素如襯套、皮卡和夾具一樣具有規(guī)律性。慎重考慮制造過程可以減少夾具元件較大元素的重新排列,也會(huì)更進(jìn)一步節(jié)約時(shí)間和成本。圖3顯示了三組不同活動(dòng)小組對(duì)于柔性夾具的安裝過程。在這個(gè)過程中,假定夾具的標(biāo)準(zhǔn)件是從可供選擇的現(xiàn)成的部件和組件中選出來的,然后提前在大量的物理安裝測(cè)試和調(diào)試時(shí)以降低測(cè)量不確定度來進(jìn)行一次夾具安裝。一旦達(dá)到可接受水平的不確定性的物理安裝才能進(jìn)行。圖2.3 柔性夾具的測(cè)量輔助安裝程序在夾具安裝過程中,它可能需要用到多個(gè)測(cè)量系統(tǒng)或用到包括一套完整夾具安裝關(guān)鍵點(diǎn)的測(cè)量系統(tǒng)。這應(yīng)該包括在夾具維修期間放在工廠的地板和墻壁上的穩(wěn)定性及漂移檢查的目標(biāo)參考點(diǎn)。在夾具上定位的關(guān)鍵點(diǎn)、測(cè)量儀器的不確定性應(yīng)該予以考慮。作為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)法則,每個(gè)夾具關(guān)鍵位置的定位的準(zhǔn)確性應(yīng)該是在10倍,甚至比所需的耐受性更好。換句話說,如果組件公差指定至0.1mm,則夾具定位精度至少應(yīng)為0.01mm。柔性夾具安裝的最佳做法如下:一個(gè)工廠的墻壁和地板上的初始參考點(diǎn)的位置是首選,以減少測(cè)量的不確定性;應(yīng)驗(yàn)證該儀器所在位置上經(jīng)常使用初始參考點(diǎn)的基地;在每個(gè)夾具的大節(jié)上,為更好地具有跟蹤和可重復(fù)性,可以附加多個(gè)球式反射跟蹤系統(tǒng);夾具大型組件有關(guān)于彎曲或扭曲的測(cè)量應(yīng)集中在角梁的中央部分,以減少定位誤差;內(nèi)框架參考點(diǎn)應(yīng)選擇盡可能遠(yuǎn)的創(chuàng)建框的坐標(biāo)系統(tǒng)。這可能會(huì)導(dǎo)致在內(nèi)框坐標(biāo)系時(shí)的較小的不確定性。3.不確定性由于評(píng)估的結(jié)果旨在對(duì)于所描述物體真正價(jià)值范圍內(nèi)的評(píng)估定位,則不確定性被定義為膠8。這里的不確定性來自兩方面的審查,首先是與測(cè)量過程中有關(guān)的,其次是與夾具定位的不確定性有關(guān)。測(cè)量不確定性的一些因素,如灰塵、重力、溫度、氣壓、濕度、測(cè)量儀器和相關(guān)軟件中的系統(tǒng)誤差、操作人員的技能、接觸探針或球式反射跟蹤儀?;谀z8的定義,測(cè)量結(jié)果應(yīng)伴隨著它的不確定性說明,這些錯(cuò)誤詳細(xì)來源的討論超出了本文的范圍。已經(jīng)有多項(xiàng)研究來建立真正的不確定性的一些測(cè)量儀器10、11。夾具關(guān)鍵點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果應(yīng)該包括相關(guān)的置信水平。除了最初的不確定性上升的測(cè)量儀器,夾具的不確定性還有其他方面的影響。夾具框架方面的應(yīng)用由于產(chǎn)品重量以及制造工藝過程在夾具框架中能創(chuàng)建一些彈性變形。夾具有了集成化、自動(dòng)化和移動(dòng)部分,是這個(gè)問題變得更加復(fù)雜。仔細(xì)考慮夾具設(shè)計(jì)階段不確定性的來源可以在一個(gè)給定的情況下減少過度使用公差預(yù)算的風(fēng)險(xiǎn)。夾具的精度和夾具的成本之間有著直接的關(guān)系。然而,整體的成本也應(yīng)該被考慮在內(nèi)。高數(shù)額的零部件有更長的使用壽命。換句話說,質(zhì)量特征接近平均值是,在使用過程中會(huì)很少失效。朝六個(gè)方向靠近在安裝時(shí)是很必要的,然后是在高精度夾具和敏感部位上的可重構(gòu)、柔性夾具及夾具的監(jiān)測(cè)。4.討論柔性夾具適用于組裝和在加工部分有不同的設(shè)計(jì)和幾何參數(shù)。尤其是當(dāng)這些部件之間的設(shè)計(jì)變化小時(shí),這種類型的夾具被證明是具有成本效益和快速的解決方案,這是因?yàn)樗赡軙?huì)通過夾具重新配置到一個(gè)新的產(chǎn)品或組件的變種上。然而,當(dāng)所需的零件盒裝配的設(shè)計(jì)完全不同時(shí),可能需要不同尺寸夾具組件的完整地重排,因此,在設(shè)計(jì)一個(gè)新的零件和重組夾具的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)該考慮到要便于減少夾具的安裝和重新配置的時(shí)間以及成本,并最大限度的重用現(xiàn)在的組件在當(dāng)前的裝配中。一個(gè)柔性夾具有許多種裝配方式,是由于其靈活性。在正確的安裝順序下選擇合適的組件,可以最大限度的節(jié)約成本和時(shí)間。本次選擇的過程中應(yīng)該對(duì)未來產(chǎn)品的夾具的潛在的重用予以考慮。在產(chǎn)品不斷變化的情況下,計(jì)劃和設(shè)計(jì)夾具框架是很重要的。使用定制的夾具、緊固件、軸套和其他夾具元件都是降低成本的關(guān)鍵問題。仿真軟件和工具的廣泛使用,可以減少返工和浪費(fèi)夾具材料相關(guān)的成本。例如測(cè)量儀器,其目標(biāo)點(diǎn)之間的視線檢查就會(huì)使用這些軟件來輔助。圖4顯示了柔性夾具安裝在測(cè)量仿真軟件中的第一個(gè)階段。由于夾具正在興建的模擬的效益越來越明顯,因此它可以突出儀器與目標(biāo)測(cè)量點(diǎn)的水平視線的問題和不確定性。由于關(guān)于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形,則可以提前在仿真中分析以及在購買夾具元件方面的財(cái)政。更重要的是,這種工具允許更好的裝配和制造等操作,因?yàn)樗鼈兡芴崆胺治龀鰥A具的長處和弱點(diǎn),揭示其物理設(shè)置。選擇合適的測(cè)量儀器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計(jì)量。一個(gè)連貫的計(jì)量系統(tǒng),其測(cè)量結(jié)果的不確定性能夠決定夾具的不確定性,也暴露了夾具和是否符合一個(gè)給定的公差范圍內(nèi)所需任務(wù)的能力。圖4.1 測(cè)量輔助夾具安裝的模擬過程由于關(guān)于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形,則可以提前在仿真中分析以及在購買夾具元件方面的財(cái)政。更重要的是,這種工具允許更好的裝配和制造等操作,因?yàn)樗鼈兡芴崆胺治龀鰥A具的長處和弱點(diǎn),揭示其物理設(shè)置。選擇合適的測(cè)量儀器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計(jì)量。一個(gè)連貫的計(jì)量系統(tǒng),其測(cè)量結(jié)果的不確定性能夠決定夾具的不確定性,也暴露了夾具和是否符合一個(gè)給定的公差范圍內(nèi)所需任務(wù)的能力??偨Y(jié)零件和裝配體應(yīng)該以盡量減少夾具成本的方式來設(shè)計(jì),以滿足使用標(biāo)準(zhǔn)組件。如果在夾具更新至下一產(chǎn)品時(shí)提前思考,則其速度和成本可能會(huì)增加。在夾具和固定裝置的設(shè)計(jì)上有強(qiáng)大的總成本、碳足跡及其可持續(xù)性。它往往要求生產(chǎn)出只有極少數(shù)的典型設(shè)計(jì)或產(chǎn)品,子系統(tǒng)或組件,以滿足產(chǎn)品的變化和客戶的需求。對(duì)于大型產(chǎn)品的幾何尺寸超出幾米夾具的可能會(huì)造成重大的開銷。此外,一旦所需的零部件倍制造出來,這些夾具則會(huì)變得多余。常規(guī)回收多余夾具是不經(jīng)濟(jì)的。因此,找到增加夾具的靈活性才是所需求的方法。柔性夾具和夾具的概念已存于二十余年。然而它們的潛能還沒有真正發(fā)揮,是由于其精度可可重復(fù)性的不確定性。高精度計(jì)量系統(tǒng)現(xiàn)在能夠用來對(duì)夾具進(jìn)行初始安裝和服務(wù)。然后使用該系統(tǒng)有可能重新設(shè)定夾具元素使其精確到一個(gè)新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),以便于定位不同幾何位置的組件,允許幾次使用夾具。本文提出了一種對(duì)于大規(guī)模柔性夾具及夾具初始定位和安裝的通用的算法。計(jì)量輔助夾具安裝的新概念被證明對(duì)復(fù)雜的設(shè)置和夾具的安裝是有益的。當(dāng)完全裝配好時(shí),夾具的穩(wěn)定性可以通過慎重考慮和選擇夾具幾何位置上的關(guān)鍵點(diǎn)來予以保證。這種方法將應(yīng)用于大尺寸元件和產(chǎn)品的制造以及裝配件,尤其是應(yīng)用于航空航天和發(fā)電工業(yè)中。機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱零件名稱倒擋拔叉共13頁第 1頁車間工序號(hào)工序名材料牌號(hào)10粗銑拔叉頭左右兩端面ZG310-570毛坯種類毛坯外形尺寸每坯可制件數(shù)每臺(tái)件數(shù)鑄件11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)立式銑床2夾具編號(hào)夾具名稱切削液專用夾具描圖工位器具編號(hào)工位器具名稱描校工步號(hào)工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)切削速度/(m/min)進(jìn)給量/(mm/r)背吃刀量/mm進(jìn)給次數(shù)1粗銑A面Ra25,控制尺寸50mm端銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具16040.20.231底圖號(hào)2粗銑B面Ra25,控制尺寸端銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具16040.20.231設(shè)計(jì)(日期)審核(日期)標(biāo)準(zhǔn)化(日期)會(huì)簽(日期)裝訂號(hào)標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱零件名稱倒擋拔叉共13頁第 2頁車間工序號(hào)工序名材料牌號(hào)20鉆孔、鉸孔ZG310-570毛坯種類毛坯外形尺寸每坯可制件數(shù)每臺(tái)件數(shù)鑄件11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)立式鉆床1夾具編號(hào)夾具名稱切削液專用夾具工位器具編號(hào)工位器具名稱描圖工步號(hào)工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)切削速度/(m/min)進(jìn)給量/(mm/r)背吃刀量/mm進(jìn)給次數(shù)描校1鉆孔mm,倒角C1,至A面46mm,復(fù)合鉆頭、游標(biāo)卡尺19.220.154.512粗鉸mm,Ra12.5錐柄機(jī)用鉸刀23.620.82.41底圖號(hào)3精鉸mm,Ra6.3 錐柄機(jī)用鉸刀0.50.11設(shè)計(jì)(日期)審核(日期)標(biāo)準(zhǔn)化(日期)會(huì)簽(日期)裝訂號(hào)標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期描圖機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱零件名稱倒擋拔叉共13頁第 3頁車間工序號(hào)工序名材料牌號(hào)30粗銑撥叉頭側(cè)面ZG310-570毛坯種類毛坯外形尺寸每坯可制件數(shù)每臺(tái)件數(shù)鑄件11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)立式銑床1夾具編號(hào)夾具名稱切削液專用夾具工位器具編號(hào)工位器具名稱描校工步號(hào)工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)切削速度/(m/min)進(jìn)給量/(mm/r)背吃刀量/mm進(jìn)給次數(shù)底圖號(hào)1粗銑拔叉頭側(cè)面,控制尺寸高速鋼套式面銑刀、游標(biāo)卡尺38050.000.1531設(shè)計(jì)(日期)審核(日期)標(biāo)準(zhǔn)化(日期)會(huì)簽(日期)裝訂號(hào)標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱零件名稱倒擋拔叉共 13頁第 4頁車間工序號(hào)工序名材料牌號(hào)40粗車拔叉腳槽底內(nèi)表面ZG310-570毛坯種類毛坯外形尺寸每坯可制件數(shù)每臺(tái)件數(shù)鑄件11設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)設(shè)備型號(hào)同時(shí)加工件數(shù)臥式車床4夾具編號(hào)夾具名稱切削液專用夾具工位器具編號(hào)工位器具名稱描圖工步號(hào)工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)切削速度/(m/min)進(jìn)給量/(mm/r)背吃刀量/mm進(jìn)給次數(shù)1粗車B面,控制尺寸端面車刀、游標(biāo)卡尺3150227.490.431描校2粗車C面,控制尺寸端面車刀、游標(biāo)卡尺240075.40.4713粗車A面,控制尺寸端面車刀、游標(biāo)卡尺3150227.490.431底圖號(hào)4粗車D面,控制尺寸端面車刀、游標(biāo)卡尺240075.40.471設(shè)計(jì)(日期)審核(日期)標(biāo)準(zhǔn)化(日期)會(huì)簽(日期)裝訂號(hào)標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱零件名稱倒擋拔叉共 13頁第5頁車間工序號(hào)工序名材料牌號(hào)50銑叉爪口內(nèi)表面ZG310-570毛坯種類毛坯外形尺寸每坯可制件數(shù)每臺(tái)件數(shù)鑄件11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)立式銑床2夾具編號(hào)夾具名稱切削液專用夾具描圖工位器具編號(hào)工位器具名稱描校工步號(hào)工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)切削速度/(m/min)進(jìn)給量/(mm/r)背吃刀量/mm進(jìn)給次數(shù)1粗銑內(nèi)圓,控制尺寸端面銑刀、卡尺220069.10.131底圖號(hào)2粗銑外圓,控制尺寸端面銑刀、卡尺200062.80.161設(shè)計(jì)(日期)審核(日期)標(biāo)準(zhǔn)化(日期)會(huì)簽(日期)裝訂號(hào)標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期描圖機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱零件名稱倒擋拔叉共13頁第 6頁車間工序號(hào)工序名材料牌號(hào)60粗銑叉爪口內(nèi)表面?zhèn)让鎆G310-570毛坯種類毛坯外形尺寸每坯可制件數(shù)每臺(tái)件數(shù)鑄件11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)立式銑床1夾具編號(hào)夾具名稱切削液專用夾具工位器具編號(hào)工位器具名稱描校工步號(hào)工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)切削速度/(m/min)進(jìn)給量/(mm/r)背吃刀量/mm進(jìn)給次數(shù)底圖號(hào)1粗銑叉爪口內(nèi)表面?zhèn)让?,控制尺寸端面銑刀、游?biāo)卡尺188059.00.1531設(shè)計(jì)(日期)審核(日期)標(biāo)準(zhǔn)化(日期)會(huì)簽(日期)裝訂號(hào)標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期描圖機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱零件名稱倒擋拔叉共13頁第 7頁車間工序號(hào)工序名材料牌號(hào)70粗銑操縱槽內(nèi)側(cè)面ZG310-570毛坯種類毛坯外形尺寸每坯可制件數(shù)每臺(tái)件數(shù)鑄件11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)立式銑床1夾具編號(hào)夾具名稱切削液專用夾具工位器具編號(hào)工位器具名稱描校工步號(hào)工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)切削速度/(m/min)進(jìn)給量/(mm/r)背吃刀量/mm進(jìn)給次數(shù)底圖號(hào)1粗車操縱槽內(nèi)側(cè)面,分別控制尺寸鍵槽銑刀、卡規(guī)、深度游標(biāo)卡尺1306.120.1531設(shè)計(jì)(日期)審核(日期)標(biāo)準(zhǔn)化(日期)會(huì)簽(日期)裝訂號(hào)標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱零件名稱倒擋拔叉共 13頁第 8頁車間工序號(hào)工序名材料牌號(hào)80粗銑槽底部分內(nèi)表面內(nèi)側(cè)兩端面ZG310-570毛坯種類毛坯外形尺寸每坯可制件數(shù)每臺(tái)件數(shù)鑄件11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)立式銑床2夾具編號(hào)夾具名稱切削液專用夾具描圖工位器具編號(hào)工位器具名稱描校工步號(hào)工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)切削速度/(m/min)進(jìn)給量/(mm/r)背吃刀量/mm進(jìn)給次數(shù)1粗銑A面,控制尺寸端面銑刀、游標(biāo)卡尺10243.220.131底圖號(hào)2粗銑B面,控制尺寸端面銑刀、游標(biāo)卡尺10243.220.131設(shè)計(jì)(日期)審核(日期)標(biāo)準(zhǔn)化(日期)會(huì)簽(日期)裝訂號(hào)標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期描圖機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱零件名稱倒擋拔叉共13頁第 9頁車間工序號(hào)工序名材料牌號(hào)90鉆孔ZG310-570毛坯種類毛坯外形尺寸每坯可制件數(shù)每臺(tái)件數(shù)鑄件11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)立式鉆床1夾具編號(hào)夾具名稱切削液專用夾具工位器具編號(hào)工位器具名稱描校工步號(hào)工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)切削速度/(m/min)進(jìn)給量/(mm/r)背吃刀量/mm進(jìn)給次數(shù)底圖號(hào)1鉆孔、倒圓復(fù)合鉆頭、卡尺、塞規(guī)1403.820.1531設(shè)計(jì)(日期)審核(日期)標(biāo)準(zhǔn)化(日期)會(huì)簽(日期)裝訂號(hào)標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期描圖機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱零件名稱倒擋拔叉共13頁第10頁車間工序號(hào)工序名材料牌號(hào)100鉆孔ZG310-570毛坯種類毛坯外形尺寸每坯可制件數(shù)每臺(tái)件數(shù)鑄件11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)立式鉆床1夾具編號(hào)夾具名稱切削液專用夾具工位器具編號(hào)工位器具名稱描校工步號(hào)工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)切削速度/(m/min)進(jìn)給量/(mm/r)背吃刀量/mm進(jìn)給次數(shù)底圖號(hào)1鉆孔麻花鉆、游標(biāo)卡尺1405.280.1531設(shè)計(jì)(日期)審核(日期)標(biāo)準(zhǔn)化(日期)會(huì)簽(日期)裝訂號(hào)標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期描圖機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱零件名稱倒擋拔叉共13頁第12頁車間工序號(hào)工序名材料牌號(hào)110磨削撥叉角內(nèi)表面ZG310-570毛坯種類毛坯外形尺寸每坯可制件數(shù)每臺(tái)件數(shù)鑄件11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)平面磨床1夾具編號(hào)夾具名稱切削液專用夾具工位器具編號(hào)工位器具名稱描校工步號(hào)工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)切削速度/(m/min)進(jìn)給量/(mm/r)背吃刀量/mm進(jìn)給次數(shù)底圖號(hào)1磨削拔叉角內(nèi)表面砂輪、游標(biāo)卡尺224070.330.1531設(shè)計(jì)(日期)審核(日期)標(biāo)準(zhǔn)化(日期)會(huì)簽(日期)裝訂號(hào)標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期描圖機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱零件名稱倒擋拔叉共13 頁第 13頁車間工序號(hào)工序名材料牌號(hào)120磨削撥叉頭孔ZG310-570毛坯種類毛坯外形尺寸每坯可制件數(shù)每臺(tái)件數(shù)鑄件11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)內(nèi)圓磨床1夾具編號(hào)夾具名稱切削液專用夾具工位器具編號(hào)工位器具名稱描校工步號(hào)工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)切削速度/(m/min)進(jìn)給量/(mm/r)背吃刀量/mm進(jìn)給次數(shù)底圖號(hào)1磨削拔叉頭孔砂輪、游標(biāo)卡尺28010.560.1531設(shè)計(jì)(日期)審核(日期)標(biāo)準(zhǔn)化(日期)會(huì)簽(日期)裝訂號(hào)標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期描圖機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱零件名稱倒擋拔叉共13頁第 14頁車間工序號(hào)工序名材料牌號(hào)130磨削銷釘孔ZG310-570毛坯種類毛坯外形尺寸每坯可制件數(shù)每臺(tái)件數(shù)鑄件11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)內(nèi)圓磨床1夾具編號(hào)夾具名稱切削液專用夾具工位器具編號(hào)工位器具名稱描校工步號(hào)工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)切削速度/(m/min)進(jìn)給量/(mm/r)背吃刀量/mm進(jìn)給次數(shù)底圖號(hào)1磨削銷釘孔砂輪、游標(biāo)卡尺2807.650.1531設(shè)計(jì)(日期)審核(日期)標(biāo)準(zhǔn)化(日期)會(huì)簽(日期)裝訂號(hào)標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱 零件名稱倒檔撥叉零件 共1頁第1頁材 料 牌 號(hào)毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯件數(shù)每 臺(tái) 件 數(shù)備 注 工序號(hào)工序名稱 工序目的 車 間 工 段設(shè) 備工 藝 裝 備 工 時(shí) 準(zhǔn)終 單件1毛坯退火消除內(nèi)應(yīng)力改善機(jī)械加工性能2車端面得到相應(yīng)精度的平整表面車床3鉆孔拉孔拉孔精度最高鉆床和拉床4車端面和倒角得到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)車床5粗銑腳面使表面平整銑床6精銑開檔得到高精度開檔銑床7銑槽得到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)銑床8鉆孔得到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)鉆床9精銑腳面達(dá)到要求精度銑床 設(shè) 計(jì)(日 期) 校 對(duì)(日期) 審 核(日期) 標(biāo)準(zhǔn)化(日期) 會(huì) 簽(日期) 標(biāo)記更改文件號(hào)簽 字 日 期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽 字 日 期目 錄一、序言- 2 -二、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定- 2 -1 零件的作用- 2 -2 零件的工藝分析- 2 -3 零件的生產(chǎn)類型- 3 -三、毛坯的選擇與設(shè)計(jì)- 4 -1 選擇毛坯- 4 -2 確定機(jī)械加工余量- 4 -3 設(shè)計(jì)毛坯圖- 5 -四、加工方法和工藝路線的設(shè)計(jì)- 6 -1 定位基準(zhǔn)的選擇- 6 -(1)粗基準(zhǔn)的選擇- 6 -(2)精基準(zhǔn)的選擇- 7 -2 零件表面加工方法的選擇- 7 -3 制訂工藝路線- 8 -五、工序設(shè)計(jì)- 10 -1 選擇加工設(shè)備與工藝裝備- 10 -(1)選擇機(jī)床- 10 -(3)選擇量具- 11 -2 確定工序尺寸- 11 -(1)24端面加工余量- 11 -(2)鉆13、擴(kuò)14H9孔- 12 -(3)面加工余量- 12 -(3)鉆孔- 13 -六、確定切削用量及基本時(shí)間- 13 -1工序3- 13 -2 工序4- 14 -2.1確定鉆13mm孔的切削用量。- 14 -2.2確定擴(kuò)14H9孔的切削用量。- 14 -2.3基本時(shí)間- 14 -3工序6- 15 -3.1確定銑開擋底面圓柱面R15的切削用量- 15 -3.2 確定銑開擋底面圓柱面R19的切削用量- 15 -3.3確定開擋腳面的切削用量- 16 -4工序7- 16 -5 、工序8- 17 -七、夾具設(shè)計(jì)- 17 -八、設(shè)計(jì)小結(jié)- 18 -九、參考資料- 19 - 20 -一、 序言機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課,并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的又一個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造基礎(chǔ)中的基本理論,并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí),獨(dú)立地分析和解決了零件機(jī)械制造工藝問題,在老師和同學(xué)的幫助下,我還對(duì)夾具,機(jī)床,刀具的的結(jié)構(gòu)和工作原理有了更深的了解,不知不覺中我的圖紙分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力都得到了提高,為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。 在結(jié)束了機(jī)械制造基礎(chǔ)及有關(guān)的學(xué)習(xí)后,通過本次的設(shè)計(jì)使我們所學(xué)的知識(shí)得到了鞏固和加深,并培養(yǎng)了我們學(xué)會(huì)全面綜合地運(yùn)用所學(xué)知識(shí),去分析和解決機(jī)械制造中的問題的能力。由于能力有限,經(jīng)驗(yàn)不足,設(shè)計(jì)中還有許多不足之處,希望老師多加指教。二、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定1 零件的作用 題目所給的零件為倒擋撥叉,是與操縱機(jī)構(gòu)零件結(jié)合用與撥動(dòng)滑動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)輸出軸的倒轉(zhuǎn)。故對(duì)配合面、14H13槽以及下?lián)懿嬗芯纫蟆? 零件的工藝分析通過對(duì)該零件圖的重新繪制,知原圖樣的試圖正確、完整,尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。從零件圖上看,該零件是典型的叉架類零件,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,形位精度要求不算高。為大批量生產(chǎn)的鑄件。其主要加工的有14H9表面粗糙度為Ra6.3um,其軸軸要保證直線度M級(jí)0.03;斜腳面尺寸要求公差尺寸為-0.48到0;開擋公差尺寸為0.1到0.2,表面粗糙度為Ra6.3um并保證與14H9軸線的垂直度為0.25;R19面粗糙度為Ra12.5um,表面要求淬火處理,硬度要求為4853HRC;下爪總長公差尺寸為-1到0;后腳面公差尺寸為0到0.52,前面到軸線尺寸18的公差尺寸為0.2;孔8.7公差尺寸為0到0.09,其軸線到開擋前腳面的尺寸41.5的公差尺寸為0.15,孔深32公差尺寸為-1到0;撥叉尺寸要求較高,兩內(nèi)表面歸于孔8.7的對(duì)稱度為0.4,內(nèi)表面表面粗糙度為Ra12.5,內(nèi)表面滿足配合14H13公差尺寸為0到0.27,其槽底部分允許呈R3max圓角或2最大長為3的倒角;孔8.7還需锪平直徑為12;孔24端面、開擋內(nèi)R15面、孔8.7內(nèi)表面以及槽14H13底面表面粗糙度為Ra25一般的加工都可獲得。通過分析該零件,其布局合理,雖結(jié)構(gòu)復(fù)雜,但加工要求比較容易保證,我們通過專用夾具可保證其加工要求,整個(gè)圖面清晰,尺寸完整合理,能夠完整表達(dá)物體的形狀和大小,符合要求。3 零件的生產(chǎn)類型依設(shè)計(jì)題目,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際可知該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)零件是大批量生產(chǎn)的鑄件。三、毛坯的選擇與設(shè)計(jì)1 選擇毛坯 該零件材料為ZG310-570,屬于批量生產(chǎn),而且零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,采用鑄件成型。2 確定機(jī)械加工余量 鑄件的尺寸公差按GB/T6414-1999確定,機(jī)械加工余量按GB/T11351-89確定,材料為ZG310-570。由于是大批量且形狀復(fù)雜的零件,所以毛坯選擇砂型鑄造。根據(jù)GB/T6414-1999查表得尺寸公差CT為8-12級(jí)。加工余量等級(jí)為FH。所以,可取CT=9級(jí)。查表(GB/T6414)查出各表面的公差數(shù)值。零件尺寸公差CT端面462腳面圓柱面151.6腳面圓柱面191.7兩腳面尺寸61.514H13槽面尺寸141.6槽底面141.6叉腳開擋尺寸231.73 設(shè)計(jì)毛坯圖 撥叉毛坯圖尺寸(單位:mm)零件表面總余量毛坯尺寸公差CT端面462502腳面圓柱面152131.6腳面圓柱面192171.7兩腳面尺寸62101.514H13槽面尺寸142101.6槽底面142121.6叉腳開擋尺寸232191.7下圖為該零件的毛坯圖(具體尺寸請(qǐng)看毛坯圖):四、加工方法和工藝路線的設(shè)計(jì)1 定位基準(zhǔn)的選擇 (1)粗基準(zhǔn)的選擇工件在加工第一道或最初幾道工序時(shí),一般選毛坯上未加工的表面作為定位基準(zhǔn),這個(gè)是粗基準(zhǔn),該零件選用肋板6的左端面作為粗基準(zhǔn)來加工14H9孔。以上選擇符合粗基準(zhǔn)的選擇原則中的余量最小原則、便于裝夾原則,以及當(dāng)零件有不加工表面應(yīng)該以這些不加工表面做粗基準(zhǔn)的原則,在以后的工序中,則使用經(jīng)過加工的表面作為定位基準(zhǔn),加工14H9孔,保證其軸線的直線度,并作為以后工序的定位基準(zhǔn),這個(gè)基準(zhǔn)就是精基準(zhǔn)。(2)精基準(zhǔn)的選擇在選精基準(zhǔn)時(shí)采用有基準(zhǔn)重合,基準(zhǔn)統(tǒng)一。這樣定位比較簡單可靠,為以后加工重要表面做好準(zhǔn)備。2 零件表面加工方法的選擇本零件的加工面有內(nèi)孔、倒角、槽、下底面、圓環(huán)面等,材料為ZG310-570。以公差等級(jí)和表面粗糙度要求,參考有關(guān)資料,其加工方法選擇如下。(1)24端面:表面粗糙度為Ra25um,可選粗銑即可滿足要求。(2)14H9孔:公差等級(jí)為9級(jí),表面粗糙度為Ra6.3um,公差尺寸0到0.043,根據(jù)GB/T1800.3-1998規(guī)定其公差等級(jí)按IT9,可以先鉆后擴(kuò)孔來滿足要求。(3)開擋15內(nèi)圓柱面:表面粗糙度為Ra25um,未標(biāo)注公差等級(jí),故粗銑即可滿足要求。(4)腳面:表面粗糙度Ra6.3um,加工方法可采用粗銑即可達(dá)到要求。(4)開擋:表面粗糙度為Ra12.5um,加工方法可采用粗銑即可達(dá)到要求。(5)槽14H13:表面粗糙度為Ra12.5um,公差等級(jí)13,加工方法可采用粗銑即可達(dá)到要求。(6)槽14H13底面:表面粗糙度為Ra25um,加工方法可采用粗銑即可達(dá)到要求。(7)孔:表面粗糙度Ra25um,公差尺寸為0到0.1,根據(jù)GB1800-79規(guī)定其公差等級(jí)按IT11,采用鉆孔即可達(dá)到要求。3 制訂工藝路線 工藝路線的擬定為保證達(dá)到零件的幾何形狀,尺寸精度、位置精度及各項(xiàng)技術(shù)要求,必須制定合理的工藝路線。由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批生產(chǎn)所采用的通用機(jī)床配以專用加工夾具,并考慮工序集中以提高生產(chǎn)率和減少機(jī)床數(shù)量,使生產(chǎn)成本下降?,F(xiàn)有工藝路線如下:工藝路線一工藝路線二精鑄退火精鑄退火工序工序銑端面鉆孔鉆孔粗銑腳面擴(kuò)孔銑端面倒角擴(kuò)孔粗銑腳面倒角銑開擋銑開擋銑槽銑槽鉆孔鉆孔精銑腳面方案的比較選擇:方案2先銑腳面雖然滿足了先面后孔的原則,但是對(duì)于后面工序的基準(zhǔn)選定卻不夠方便,所以不合理,根據(jù)根據(jù)經(jīng)濟(jì)性級(jí)工序內(nèi)容的簡便性可選擇方案一,并制定出詳細(xì)的工序內(nèi)容。毛坯為精鑄件,拿到毛坯后應(yīng)該先退火處理下,消除掉鑄件在鑄造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力及誤差。并在毛坯車間調(diào)整好毛坯的機(jī)械性能以達(dá)到技術(shù)要求,然后送到機(jī)械加工車間加工,具體工序如下:鑄造熱處理銑端面鉆13孔、擴(kuò)14H9孔倒角銑腳面、開擋銑槽鉆8.7去毛刺檢驗(yàn)根據(jù)工序安排編出機(jī)械加工工序卡,共6張。五、工序設(shè)計(jì)1 選擇加工設(shè)備與工藝裝備(1)選擇機(jī)床1-1工序4鉆13孔、擴(kuò)14H9孔、工序5倒角及工序8鉆8.7,工步不多,選用立式鉆床就能滿足要求,本零件外廓尺寸不大,選用Z525立式鉆床。1-2工序3、6、7是粗銑和精銑,各工序的工步數(shù)不多,成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率,故選用臥式銑床就能滿足要求,選用X62臥式銑床即可。選擇刀具(參考指南)1-1工序3銑端面1-2工序4鉆13孔。選擇莫氏錐柄麻花鉆13 GB/T1438.1-1996。其直徑為13mm,工作長度101mm,莫氏錐度為1號(hào),總長182mm。1-3工序4擴(kuò)14H9孔。選擇14 GB/T 1141-1984。其直徑為14mm,工作長度108mm,莫氏錐度為1號(hào),總長189mm。1-4工序5倒角。1-5工序3、6、7都是銑。銑刀按表5-105選鑲齒三面刃銑刀,直徑為100,孔徑d=27,齒數(shù)z=12。1-6工序8鉆8.7孔。孔徑為8.7mm無通用刀具,故可制造專用刀具,方便制造及經(jīng)濟(jì)效益,可做成直柄麻花鉆。(3)選擇量具本零件為中批量生產(chǎn),一般盡可能采用通用量具,根據(jù)表面精度、尺寸和形狀等要求,參考有關(guān)手冊(cè)資料,選擇量具如下表:工序工序名稱量具3銑端面游標(biāo)卡尺、粗糙塊4鉆13孔擴(kuò)、14H9孔游標(biāo)卡尺、塞規(guī)5倒角游標(biāo)卡尺6銑腳面、開擋游標(biāo)卡尺、粗糙塊7銑槽游標(biāo)卡尺、粗糙塊8鉆8.7游標(biāo)卡尺、塞規(guī)2 確定工序尺寸(1)24端面加工余量加工表面工序雙邊余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗銑粗銑粗銑端面50446Ra25(2)鉆13、擴(kuò)14H9孔加工表面工序雙邊余量工序尺寸及公差表面粗糙度鉆擴(kuò)孔鉆孔擴(kuò)孔鉆孔擴(kuò)孔鉆孔擴(kuò)孔131Ra6.3(3)面加工余量加工表面工序余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗銑精銑粗銑精銑粗銑精銑R15圓柱面2 15Ra25R19圓柱面2Ra12.5腳面1.60.4Ra12.5Ra6.314H13槽底面210Ra2514H13槽1.60.414.4Ra25Ra12.5(3)鉆孔 加工表面工序雙邊余量工序尺寸及公差表面粗糙度孔8.7Ra25六、確定切削用量及基本時(shí)間1工序3切削用量:本工序?yàn)榇周嚩嗣妫阎庸げ牧蠟閆G310-570,表面淬火處理后HRC40-50。確定粗銑端面的切削用量。所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。=2mm,查表得進(jìn)給量f =0.2mm/z,又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min,精度要求不高,選擇n=150r/min。由前面可知刀具直徑為100mm,則切削速度為。校核機(jī)床功率: 參考公式其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1,解得kw7.5kw ,故可用。2 工序4切削用量:本工序?yàn)殂@13mm、擴(kuò)14H9。2.1確定鉆13mm孔的切削用量。所選刀具為莫氏錐柄麻花鉆,其直徑為13mm,工作長度101mm,莫氏錐度為1號(hào),總長182mm。 確定切削用量=13/2=6.5mm,查表得進(jìn)給量f =0.28mm/r,切削速度v =21m/min。則主軸轉(zhuǎn)速n=514.19r/min,故取n=545r/min,此時(shí)v=22.26m/min。2.2確定擴(kuò)14H9孔的切削用量。所選刀具為14 GB/T 1141-1984,其直徑為14mm,工作長度108mm,莫氏錐度為1號(hào),總長189mm。 確定切削用量=1/2=0.5mm,查表得進(jìn)給量f =0.45mm/r,切削速度v =60m/min。則主軸轉(zhuǎn)速n=1364.19r/min,故取n=960r/min,此時(shí)v=42.2m/min。 2.3基本時(shí)間確定鉆13mm孔的基本時(shí)間=確定擴(kuò)14H9孔的基本時(shí)間=3工序6 切削用量:本工序是銑腳面、開擋,先粗銑,后半精銑。3.1確定銑開擋底面圓柱面R15的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。=2mm,查表得進(jìn)給量f =0.2mm/z,又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min,精度要求不高(Ra=25um),選擇n=150r/min。由前面可知刀具直徑為100mm,則切削速度為。校核機(jī)床功率: 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1,解得kw7.5kw ,故可用。3.2 確定銑開擋底面圓柱面R19的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。=2mm,查表得進(jìn)給量f =0.2mm/z,又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min,精度要求不高(Ra=12.5um),選擇n=200r/min。由前面可知刀具直徑為100mm,則切削速度為。校核機(jī)床功率: 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=200/60r/s kpm=1,解得kw7.5kw ,故可用。 3.3確定開擋腳面的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。=4mm,查表得進(jìn)給量f =0.2mm/z,又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min,精度要求較高(Ra=6.3um及有垂直度要求),選擇n=250r/min。由前面可知刀具直徑為100mm,則切削速度為。校核機(jī)床功率: 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=250/60r/s kpm=1,解得kw7.5kw ,故可用。4工序7本工序?yàn)殂姴?,先粗銑槽底,再銑槽?.1確定槽底面的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。=2mm,查表得進(jìn)給量f =0.2mm/z,又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min,精度要求不高(Ra=25um),選擇n=150r/min。由前面可知刀具直徑為100mm,則切削速度為。校核機(jī)床功率: 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1,解得kw7.5kw ,故可用。4.2確定槽的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。=4mm,查表得進(jìn)給量f =0.2mm/z,又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min,精度要求較高(Ra=12.5um且對(duì)稱度為0.4),選擇n=220r/min。由前面可知刀具直徑為100mm,則切削速度為。校核機(jī)床功率: 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=220/60r/s kpm=1,解得kw7.5kw ,故可用。5 、工序8 本工序?yàn)殂@8.7,并锪平12。確定鉆8.7孔的切削用量。所選刀具為直柄麻花鉆,其直徑為8.7mm,工作長度80mm,總長122mm。 確定切削用量=8.7/2=4.35mm,查表得進(jìn)給量f =0.49mm/r,切削速度v =27m/min。則主軸轉(zhuǎn)速n=987.8r/min,故取n=960r/min,此時(shí)v=26.24m/min。七、夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,需要設(shè)計(jì)專用夾具。并設(shè)計(jì)工序鉆孔14。兩夾具將分別用于Z525立式鉆床,刀具為高速麻花鉆。(一)問題的提出本夾具主要用來鉆孔14,在加工時(shí)應(yīng)保證和14孔的垂直度要求。此外,在本工序加工時(shí)還應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度。精度不是主要考慮的問題。(二)夾具設(shè)計(jì)1、定位基準(zhǔn)選擇由零件圖可知, ,相對(duì)于14孔有0.15的垂直度要求,為使定位誤差為零,應(yīng)該選擇孔中心為定位基準(zhǔn)保證該垂直度。2、切削力及夾緊力計(jì)算根據(jù)切削手冊(cè)查得,。根據(jù)簡明手冊(cè)表4.2-36查得,?。?,故實(shí)際切削速度: 當(dāng)時(shí),工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為:查說明書,取計(jì)算切削基本工時(shí):因此,3、夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明如前所述,在設(shè)計(jì)夾具時(shí),應(yīng)該考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。為此,設(shè)計(jì)采用了快換裝置。拆卸時(shí),松開夾緊螺母扣,拔下固定V型塊,實(shí)現(xiàn)工件的快換。八、設(shè)計(jì)小結(jié) 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是我們?cè)趯W(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課,專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課后進(jìn)行的。這是進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后的一項(xiàng)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),也是在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)的各科一次深入的綜合性總復(fù)習(xí),和一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此,它在我們的大學(xué)四年生活中占有重要的地位。 就我個(gè)人而言,我希望通過這次設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)一步適應(yīng)性的訓(xùn)練,希望自己在設(shè)計(jì)中能鍛煉自己的分析問題、解決問題、查資料的能力 ,為以后的工作打下良好的基礎(chǔ).由于能力有限、時(shí)間有限,設(shè)計(jì)尚有很多不足之處,希望各位老師給予指導(dǎo) 九、參考資料1機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)指南 秦凱主編 化學(xué)工業(yè)出版社2機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 王光斗 王春福主編 上海科學(xué)技術(shù)出版社3機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 吉衛(wèi)喜 高等教育出版社4機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 上??茖W(xué)技術(shù)出版社
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夾具
設(shè)計(jì)
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