推動架工藝工裝設(shè)計-鉆Ф6孔+車F面兩幅夾具設(shè)計
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畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書 題 目 推動架工藝工裝設(shè)計 系 名: 機(jī)械工程系 專業(yè)班級: 學(xué)生姓名: 學(xué) 號: 指導(dǎo)教師姓名: 指導(dǎo)教師職稱:課題名稱推動架工藝工裝設(shè)計同組學(xué)生姓名無設(shè)計(研究)內(nèi)容:1、抄畫被加工零件圖2、被加工零件毛坯圖一份3、零件加工工藝過程卡一份、工序卡一套4、鉆孔夾具裝配圖一份5、車夾具裝配圖一份6、車夾具體零件圖、鉆夾具體零件圖各一份7、設(shè)計計算說明書一份8、畢業(yè)實習(xí)總結(jié)、評定表一份說明:1、圖紙總工作量折合A0幅面1.5張以上 2、說明書的字?jǐn)?shù)5000字以上 3、圖紙和說明書符合相應(yīng)的規(guī)范要求 4、圖形采用CAD繪圖,文字采用Word打印參考文獻(xiàn):1機(jī)械加工工藝手冊 李洪 主編 2機(jī)床夾具設(shè)計手冊 東北重型機(jī)械學(xué)院 等編 3機(jī)械制造工藝學(xué) 鄭修本 馮冠大主編4機(jī)床夾具設(shè)計 劉友才,肖繼德 主編5機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊 吳宗澤,羅圣國主編6金屬切削機(jī)床夾具圖冊 南京市機(jī)械研究所主編7機(jī)械零件設(shè)計手冊 冶金工業(yè)出版社進(jìn) 度 計 劃 表序號起 止 日期計劃完成內(nèi)容實際完成情況檢 查 日 期檢查人簽名120XX822-20XX.9.15收集資料、調(diào)研、學(xué)習(xí)閱讀相關(guān)文獻(xiàn)1、提前完成 ( )2、按時完成 ( )3、基本完成 ( )4、未完成 ( )徐德愛220XX916-20XX.9.30完成總體方案設(shè)計1、提前完成 ( )2、按時完成 ( )3、基本完成 ( )4、未完成 ( )徐德愛320XX101-20XX.10.25完成裝配圖設(shè)計1、提前完成 ( )2、按時完成 ( )3、基本完成 ( )4、未完成 ( )徐德愛420XX1026-20XX.11. 20完成零件圖設(shè)計1、提前完成 ( )2、按時完成 ( )3、基本完成 ( )4、未完成 ( )徐德愛520XX1121-20XX.11.30完成設(shè)計說明書1、提前完成 ( )2、按時完成 ( )3、基本完成 ( )4、未完成 ( )徐德愛620XX121-20XX.12.10整理論文、檢查打印不檢查720XX1211-20XX.12.15畢業(yè)答辯準(zhǔn)備不檢查820XX12.19畢業(yè)答辯不檢查910畢業(yè)設(shè)計(論文)評語及評分(指導(dǎo)教師專用)學(xué)生姓名XX專業(yè)班級XX總 分評 分 內(nèi) 容評 分 等 級好較好一般差應(yīng)用文獻(xiàn)資料和調(diào)研能力分析與解決問題的能力(包括計算方法、數(shù)據(jù)處理等)計算機(jī)能力(包括編程、數(shù)據(jù)、圖形及文字處理)論文質(zhì)量(論點、論據(jù)、實驗分析、推理、深度等)設(shè)計質(zhì)量(方案、技術(shù)路線、設(shè)計水平、圖面質(zhì)量等)工作量、工作態(tài)度技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力(包括技術(shù)可靠性、經(jīng)濟(jì)合理性的分析評價)創(chuàng)新 (包括創(chuàng)新意識、獨特見解)寫作的規(guī)范性指導(dǎo)教師評語:該同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計期間,設(shè)計態(tài)度(端正、較好、尚可、較差),(能、基本能、不能)遵守畢業(yè)設(shè)計紀(jì)律和相關(guān)規(guī)定,(能、基本能、不能)按照指導(dǎo)教師的規(guī)定完成各階段的任務(wù),設(shè)計工作量(多、飽滿、較輕、不足),(完成、基本完成、沒用完成)相關(guān)的畢業(yè)實習(xí)和調(diào)研任務(wù),(能較好地、尚能、不能)處理好畢業(yè)設(shè)計與工作實習(xí)的關(guān)系。該同學(xué)在設(shè)計過程中,(能很好地、較好地、尚能、不能)應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識于畢業(yè)設(shè)計之中,(獨立、基本獨立、根據(jù)參考、不能獨立)完成畢業(yè)設(shè)計規(guī)定的任務(wù)。應(yīng)用文獻(xiàn)資料和調(diào)研能力(強(qiáng)、較強(qiáng)、一般、較差),具有(很好的、較好的、一般的、較差的)分析與解決問題的能力。設(shè)計方案(正確、基本正確、尚正確、不夠正確),結(jié)構(gòu)(合理、較合理、尚合理、不夠合理);圖面質(zhì)量(好、較好、一般、較差);說明書的寫作(規(guī)范、較規(guī)范、尚規(guī)范、不夠規(guī)范),質(zhì)量(好、較好、一般、尚可、較差);計算能力(好、較好、一般、尚可、較差),設(shè)計中的創(chuàng)新意識(強(qiáng)、較強(qiáng)、一般、較少)。 本設(shè)計已達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)為(優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格)。指導(dǎo)教師 簽字年 月 日畢業(yè)設(shè)計(論文)評語及評分(主審教師專用)學(xué)生姓名XX專業(yè)班級XX總 分評 分 內(nèi) 容評 分 等 級好較好一般差1總體設(shè)計方案2零部件設(shè)計方案3圖紙質(zhì)量和有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)視 圖4圖紙幅面5標(biāo)注6技術(shù)條件7標(biāo)題欄8明細(xì)欄9圖號10說明書質(zhì)量格式的規(guī)范性11內(nèi)容的完整性12分析的正確性13深 度14創(chuàng) 新15其它(資料袋、裝訂要求等)備注:主審教師: 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(論文)評語及評分(答辯小組專用)學(xué)生姓名XX專業(yè)班級XX總 分評 分 內(nèi) 容評 分 等 級好較好一般差學(xué)生陳述清楚、精練、正確、邏輯性強(qiáng)論文質(zhì)量(論點、論據(jù)、實驗分析、推理、深度、創(chuàng)新等)設(shè)計質(zhì)量(方案、技術(shù)路線、設(shè)計水平、圖面質(zhì)量、創(chuàng)新等)問題:1、 2、 3、 答辯小組意見:該同學(xué)設(shè)計方案(正確、基本正確、尚正確、不正確),設(shè)計結(jié)構(gòu)(合理、較合理、尚合理、不合理);圖面質(zhì)量(好、較好、一般、較差);說明書的寫作(規(guī)范、較規(guī)范、尚規(guī)范、不規(guī)范),總體完成質(zhì)量(好、較好、一般、尚可、較差);答辯中的個人陳述 (清楚、基本清楚、尚清楚、不清楚),回答問題(正確、基本正確、尚正確、不正確);上交的設(shè)計資料(齊全、較齊全、基本齊全、不夠齊全),綜合考核已達(dá)到(優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格)標(biāo)準(zhǔn)。答辯小組成員: 答辯小組組長 年 月 日最 終 評 定 成 績 6鎮(zhèn)江市高等專科學(xué)校機(jī)械加工工序卡產(chǎn)品型號及規(guī)格圖 號名 稱工藝文件編號共7 頁推 動 架第1頁 材料牌號及名稱毛坯外型尺寸HT200169.5x70.5x50零件毛重零件凈重硬 度設(shè) 備 型 號設(shè) 備 名 稱臥式車床專 用 工 藝 裝 備名 稱代 號機(jī)動時間單件工時定額每合件數(shù)技 術(shù) 等 級冷 卻 液工序號工步號工 序 及 工 步 內(nèi) 容刃 具量 檢 具切 削 用 量代 號名 稱代 號名稱銑削速度(米/分)銑削深度(毫米)進(jìn)給量(毫米/轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)101車C面游標(biāo)卡尺2150編 制校 對會 簽復(fù) 制丁基善修改標(biāo)記處 數(shù)文件號簽 字日 期修改標(biāo)記處 數(shù)文件號簽 字日 期09.10.20鎮(zhèn)江市高等??茖W(xué)校機(jī)械加工工序卡產(chǎn)品型號及規(guī)格圖 號名 稱工藝文件編號共7 頁推 動 架第2頁 材料牌號及名稱毛坯外型尺寸HT200169.5x70.5x50零件毛重零件凈重硬 度設(shè) 備 型 號設(shè) 備 名 稱立式鉆床專 用 工 藝 裝 備名 稱代 號立式鏜床機(jī)動時間單件工時定額每合件數(shù)技 術(shù) 等 級冷 卻 液工序號工步號工 序 及 工 步 內(nèi) 容刃 具量 檢 具切 削 用 量代 號名 稱代 號名稱銑削速度(米/分)銑削深度(毫米)進(jìn)給量(毫米/轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)201粗鏜游標(biāo)卡尺編 制校 對會 簽復(fù) 制丁基善修改標(biāo)記處 數(shù)文件號簽 字日 期修改標(biāo)記處 數(shù)文件號簽 字日 期09.10.20鎮(zhèn)江市高等??茖W(xué)校機(jī)械加工工序卡產(chǎn)品型號及規(guī)格圖 號名 稱工藝文件編號共7 頁推 動 架第3頁 材料牌號及名稱毛坯外型尺寸HT200169.5x70.5x50零件毛重零件凈重硬 度設(shè) 備 型 號設(shè) 備 名 稱臥式車床專 用 工 藝 裝 備名 稱代 號立式鉆床機(jī)動時間單件工時定額每合件數(shù)技 術(shù) 等 級冷 卻 液工序號工步號工 序 及 工 步 內(nèi) 容刃 具量 檢 具切 削 用 量代 號名 稱代 號名稱銑削速度(米/分)銑削深度(毫米)進(jìn)給量(毫米/轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)301車B面游標(biāo)卡尺2150編 制校 對會 簽復(fù) 制丁基善修改標(biāo)記處 數(shù)文件號簽 字日 期修改標(biāo)記處 數(shù)文件號簽 字日 期09.10.20鎮(zhèn)江市高等??茖W(xué)校機(jī)械加工工序卡產(chǎn)品型號及規(guī)格圖 號名 稱工藝文件編號共7 頁推 動 架第4頁材料牌號及名稱毛坯外型尺寸HT200169.5x70.5x50零件毛重零件凈重硬 度設(shè) 備 型 號設(shè) 備 名 稱X52K立式銑床專 用 工 藝 裝 備名 稱代 號立式銑床機(jī)動時間單件工時定額每合件數(shù)技 術(shù) 等 級冷 卻 液工序號工步號工 序 及 工 步 內(nèi) 容刃 具量 檢 具切 削 用 量代 號名 稱代 號名稱銑削速度(米/分)銑削深度(毫米)進(jìn)給量(毫米/轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)401粗銑D面100mm的面銑刀游標(biāo)卡尺21502粗銑E面100mm的面銑刀游標(biāo)卡尺2150編 制校 對會 簽復(fù) 制丁基善修改標(biāo)記處 數(shù)文件號簽 字日 期修改標(biāo)記處 數(shù)文件號簽 字日 期09.10.21鎮(zhèn)江市高等專科學(xué)校機(jī)械加工工序卡產(chǎn)品型號及規(guī)格圖 號名 稱工藝文件編號共7 頁推 動 架第5頁 材料牌號及名稱毛坯外型尺寸HT200169.5x70.5x50零件毛重零件凈重硬 度設(shè) 備 型 號設(shè) 備 名 稱立式鉆床專 用 工 藝 裝 備名 稱代 號立式鉆床機(jī)動時間單件工時定額每合件數(shù)技 術(shù) 等 級冷 卻 液工序號工步號工 序 及 工 步 內(nèi) 容刃 具量 檢 具切 削 用 量代 號名 稱代 號名稱銑削速度(米/分)銑削深度(毫米)進(jìn)給量(毫米/轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)501粗鉆160+0.019游標(biāo)卡尺26.45.10.4405編 制校 對會 簽復(fù) 制丁基善修改標(biāo)記處 數(shù)文件號簽 字日 期修改標(biāo)記處 數(shù)文件號簽 字日 期09.10.21鎮(zhèn)江市高等??茖W(xué)校機(jī)械加工工序卡產(chǎn)品型號及規(guī)格圖 號名 稱工藝文件編號共7 頁推 動 架第6頁 材料牌號及名稱毛坯外型尺寸HT200169.5x70.5x50零件毛重零件凈重硬 度設(shè) 備 型 號設(shè) 備 名 稱CA6140臥式車床專 用 工 藝 裝 備名 稱代 號機(jī)動時間單件工時定額每合件數(shù)技 術(shù) 等 級冷 卻 液工序號工步號工 序 及 工 步 內(nèi) 容刃 具量 檢 具切 削 用 量代 號名 稱代 號名稱銑削速度(米/分)銑削深度(毫米)進(jìn)給量(毫米/轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)601車F面臥式車床游標(biāo)卡尺2043042502鉆孔10mm麻花鉆游標(biāo)卡尺223.50.5630編 制校 對會 簽復(fù) 制丁基善修改標(biāo)記處 數(shù)文件號簽 字日 期修改標(biāo)記處 數(shù)文件號簽 字日 期09.10.22鎮(zhèn)江市高等專科學(xué)校機(jī)械加工工序卡產(chǎn)品型號及規(guī)格圖 號名 稱工藝文件編號共7 頁推 動 架第7頁 材料牌號及名稱毛坯外型尺寸HT200169.5x70.5x50零件毛重零件凈重硬 度設(shè) 備 型 號設(shè) 備 名 稱立式鉆床專 用 工 藝 裝 備名 稱代 號立式鉆床機(jī)動時間單件工時定額每合件數(shù)技 術(shù) 等 級冷 卻 液工序號工步號工 序 及 工 步 內(nèi) 容刃 具量 檢 具切 削 用 量代 號名 稱代 號名稱銑削速度(米/分)銑削深度(毫米)進(jìn)給量(毫米/轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)701鉆鉸88麻花鉆游標(biāo)卡尺26451044052攻螺紋M8-6HM8絲錐游標(biāo)卡尺4709171253鉆66麻花鉆游標(biāo)卡尺2645104405編 制校 對會 簽復(fù) 制丁基善修改標(biāo)記處 數(shù)文件號簽 字日 期修改標(biāo)記處 數(shù)文件號簽 字日 期09.10.22鎮(zhèn)江市高等??茖W(xué)校工 藝 過 程 卡產(chǎn)品型號圖3-8零(部)件圖號共 1頁產(chǎn)品名稱推 動 架零(部)件名稱推動架第 1 頁材料牌號HT200毛坯種類鑄件毛坯外形尺寸175x80x55每毛坯件數(shù) 1每臺件數(shù) 11備注工序號工序名稱工 序 內(nèi) 容車間設(shè) 備工 藝 裝 備工 時名稱、型號編號夾具輔具刀、量具準(zhǔn)終單件鑄造鑄時效熱涂底漆表10車粗、半精車50左端面金工通用車夾具20鏜粗、半精鏜孔,并倒角1X45金工組合機(jī)床專用銑夾具30車粗、半精車50右端面金工專用車夾具40銑粗銑20兩個面同銑金工XH754/2專用鏜夾具50鉆鉆、鉸孔并倒角1X45金工立式鉆床專用鉆夾具60鉆粗車零件上表面并鉆孔,鉆、鉸孔金工立式鉆床專用鉆夾具70鉆鉆孔6和鉆鉸M8-6H并攻螺紋M8-6H 金工立式鉆床專用鉆夾具80鉆銑油槽R3,銑槽61、槽69.5金工立式銑床通用銑夾具100 檢驗110入庫編 制審 核會 簽 丁基善標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽 字日 期標(biāo) 記處數(shù)更改文件號簽 字日 期09.10.10 X X大學(xué)XX COLLEGE畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書推動架工藝工裝設(shè)計Technics and Fixture Design of Promote planes系 名:專業(yè)班級:學(xué)生姓名:學(xué) 號:指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教師職稱20XX年12月10日目 錄引言 4第一章 零件的分析 51.1零件的作用51.2零件的工藝分析5第二章 確定毛坯、畫毛坯圖6第三章 工藝規(guī)程設(shè)計63.1定位基準(zhǔn)的選擇73.2制定工藝路線73.3選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具8第四章 加工工序設(shè)計8第五章 夾具設(shè)計11結(jié)論12致謝13參考文獻(xiàn)14推動架工藝工裝設(shè)計摘要 零件為機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)中的推動架。主要設(shè)計了從毛坯圖怎么樣加工成成品,并在加工過程中用到的工裝和夾具設(shè)計,工藝卡片和工序卡片的制定設(shè)計加工參數(shù)的確定等等關(guān)鍵詞 工藝、工序、圓柱銷、圓錐銷、定位、夾緊、夾具體等。Technics and Fixture Design of Promote planesAbstract Machine tool parts for the feeding mechanism of promoting the plane. The main design from a rough map like how processed into finished products and processing equipment and fixtures used in the design, technology and the card design process to develop the card processing parameters, etc.Key words Technics、working procedure、column cancel、taper cancel 、orientation Clamp.引 言畢業(yè)設(shè)計是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝學(xué)及機(jī)床夾具設(shè)計課程,并進(jìn)行了生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個教學(xué)環(huán)節(jié),它要求學(xué)生全面地綜合運用本課程及有關(guān)先修課程的理論和實踐知識,進(jìn)行零件加工工藝規(guī)程的設(shè)計和機(jī)床夾具的設(shè)計。這次設(shè)計使我能綜合運用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論,并結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐經(jīng)驗知識,獨立的分析和解決工藝問題,初步具備了設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設(shè)計的基本原理和方法,擬訂夾具設(shè)計方案,完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力,為未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。第一章 零件的分析1.1零件的作用推動架是牛頭刨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)中的零件。320+0.027mm孔裝工作臺進(jìn)給絲杠軸,靠近32mm孔左端處裝一棘輪,在棘輪上方即160+0.033mm孔裝一棘爪,160+0.033mm孔通過銷與杠桿連接,把從動機(jī)傳來的旋轉(zhuǎn)運動通過偏心輪、杠桿使該零件繞320+0.027 mm軸心線擺動。此時,棘爪撥動棘輪,使杠桿轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)工作臺的自動進(jìn)給。 圖 1-1 推動架零件示意圖1.2零件的工藝分析推動架的材料為HT200,該材料具有比較高的強(qiáng)度、耐磨度、耐熱性及減震性,適用于趁手較大應(yīng)力、要求耐磨的零件。該零件的主要加工面為50、35、27端面,32、16、6的孔等,R3mm的槽,M8-6H的螺紋。50端面直接影響到裝配精度及密封,所以必須保證面45的精度。參考文獻(xiàn)的有關(guān)面和孔加工的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床能達(dá)到的位置精度可知,上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的,零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。第二章 確定毛坯、畫毛坯圖根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件。由原始資料可知可知,起生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。毛坯的鑄造方法選用砂型機(jī)器造型,因為是成批量生產(chǎn),32的孔鑄預(yù)孔。為消除殘余應(yīng)力,鑄造后應(yīng)安排人工時效。毛坯最大外形尺寸:1808055mm。參考文獻(xiàn)1表2.3-6該種鑄件的尺寸公差等級CT8-10級,加工余量等級MA為G級,故取CT為9-8級,MA為G級。鑄件的分型面左視圖的對稱面。澆冒口位置為上面或下面澆鑄。參考文獻(xiàn)1表12-2,用查表法確定個表面的總余量,如下表:各加工表面總余量加工表面基本尺寸加工余量等級總余量50左端面50G332孔32G327面27G2.520兩個面20G2.5其他孔未鑄出表1-1參考文獻(xiàn)1表12-4可得鑄件主要毛坯尺寸的公差,如下表:主要毛坯尺寸及公差主要面尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸公差等級50左端面50656232孔326261.827面275321.320兩個面205251.2表1-2第三章 工藝規(guī)程設(shè)計3.1 定位基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇:推動架(50左右端面)既是裝配基準(zhǔn)又是設(shè)計基準(zhǔn),用它們作為精基準(zhǔn),能使加工遵循“基準(zhǔn)重合”的原則,各面和孔的加工也能用它定位,這樣使工藝路線遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。此外,32內(nèi)壁的面積較大,定位比較穩(wěn)定,夾緊方案也比較簡單,可靠、操作方便。 粗基準(zhǔn)的選擇,考慮到以下幾點要求,選擇零件的重要的孔與內(nèi)壁作為粗基準(zhǔn)。第一,在保證各加工面有加工余量的前提下,使重要孔的加工余量盡量均勻;其二,裝入箱體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)零件,如齒輪、軸套等與箱體內(nèi)壁有足夠的間隙。此外還能保證定位準(zhǔn)確,夾緊可靠。所以,在本設(shè)計中選擇32內(nèi)壁,也可以加工16與之的垂直度0.01。3.2 指定工藝路線根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度,確定各表面的加工方法如下: 根據(jù)先主要表面后次要表面和先加工面后加工孔的原則,加工面順序為50左端面,27面、50右端面、銑20面,然后加工孔。上述方案遵循了工藝路線擬定的一般原則,但某些工序有些問題還值得進(jìn)一步討論。改進(jìn)方案如下:序號工序內(nèi)容鑄造時效涂底漆10粗、半精車50左端面20粗、半精鏜孔,并倒角1X4530粗、半精車50右端面40粗銑20兩個面同銑50鉆、鉸孔160+0.019并倒角1X4560粗車零件上表面并鉆孔100+0.1,鉆、鉸孔160+0.01970鉆孔6和鉆鉸M8-6H并攻螺紋M8-6H 80銑油槽R3,銑槽61、槽69.590檢驗100入庫表1-33.3 選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具由于生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn),故加工設(shè)備宜以通用機(jī)床為主,輔以少量專用機(jī)床。其生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床加專用夾具為主,輔以少量專用機(jī)床的流水線生產(chǎn)。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均為人工完成。銑基準(zhǔn)面??紤]到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計等問題,采用立銑,選擇X52K立式銑床。選擇直徑為D100mm的C類可轉(zhuǎn)為面銑刀。專用夾具個游標(biāo)卡尺,其他銑面需同鉆孔10,選擇立式擴(kuò)、鉸10、16孔,選用搖臂鉆床Z3025選用椎柄麻花鉆擴(kuò)孔復(fù)合鉆。選用椎柄機(jī)用鉸刀、專用夾具、快換夾頭、游標(biāo)卡尺及塞規(guī)。鏜孔32選用臥式鏜床,鏜28到32mm,選高速鋼刀具。鉆孔160+0.019,15.8鉆頭、立式車床CA6140,盲孔車刀、外圓車刀,游標(biāo)卡尺鉆通孔10mm,锪120錐孔,選用搖臂鉆床Z5125A,選用專用鉆夾具麻花鉆,120锪鉆,游標(biāo)卡尺鉆6.6螺紋底孔,M8絲錐攻絲,選用搖臂鉆床Z5125A,選用專用鉆夾具6.6麻花鉆、M8絲錐,游標(biāo)卡尺、螺紋塞規(guī)。其他孔類、面加工均與上述選擇相類似。第四章 加工工序設(shè)計選用工序70鉆M8-6H孔 鉆M8-6H孔的加工余量查參考文獻(xiàn)1表2.348取 Z鉸=0.12mm由此可算出Z鉆=8/2-0.12=3.98mm6由此可算出Z鉆=6/2=3mm加工余量和工序尺寸及公差加工表面加工方法余量公差等級工序尺寸及公差M86H鉆3.98-7.96M86H鉸0.126H86孔鉆3-6表1-4查參考文獻(xiàn)1表2.4-38,并參考Z3025機(jī)床說明鉆取鉆6的孔的進(jìn)給量f=0.1mm/r,取鉆8的孔的進(jìn)給量f=0.12mm/r。查參考文獻(xiàn)1表2.4-41,用插入法求得鉆8孔的切削s速度V=0.69m/s=41.4m/min,由此得出轉(zhuǎn)速為:n=1000v/d=1000*41.4/(3.14*8)=1648r/min按機(jī)床實際轉(zhuǎn)速取n=1500r/min,則實際求削速度為:V=3.14*8*1500/1000=37.68m/min同理,用插入法求得鉆6孔得v=0.7m/s=42m/minn=1000v/d=1000*42/(3.14*6)=2229r/min按機(jī)床實際轉(zhuǎn)速取n=2000r/min,則實際求削速度為V=3.14*6*2000/1000=37.68m/min查參考文獻(xiàn)1表2.4-69:Ff=9.81*42.7*d*f0.8*k=9.81*42.7*8*0.120.8*1=614.5N M=9.81*0.021*6.7*82*0.12*1=2.42NMFf=9.81*42.7*d*f0.8*k=9.81*42.7*6*0.10.8*1=398N M=9.81*0.021*6.7*62*0.1*1=1.2NM它們均小于機(jī)床的最大進(jìn)給力7840N和最大轉(zhuǎn)矩196NM,故機(jī)床剛度足夠。參考文獻(xiàn)1表2.4-58, 8鉸孔進(jìn)給量取f=0.4-0.8(0.6)參考文獻(xiàn)1表2.4-60,取鉸孔得切削速度為V=0.29m/s=17.4m/min由此算出轉(zhuǎn)速n=1000v/d=1000*17.4/(3.14*8)=692.7r/min。按機(jī)床實際轉(zhuǎn)速取n=700r/min,則實際求削速度為: V=3.14*8*700/1000=17.6m/min2. 工序60:粗,半精車F面,鉆孔10。按表面粗糙度,半精車選擇進(jìn)給量,背吃刀量。查12.4-3 背吃刀量ap=3 進(jìn)給量f=0.4-0.5查2.4-20 cv=22.7 yv=0.4 kv=1.11查2.4-2 T=3600切削速度 V=Cv*kv/(600.9*T0.1*ap0.15*fyv) =22.7*1.11/(600.9*36000.1*30.15*0.40.4) =0.34m/s實際轉(zhuǎn)速 n=1000v/3.14d=1000*60*0.34/3.14*27=250r/min鉆擴(kuò),鉸孔,倒角1x45.1、由于此孔直徑較小無法直接鑄造,故鉆出。該工序具體分為以下兩步 :擴(kuò)孔15.8mm,鉸孔1626mm。表2-1各工步的余量和工序尺寸及公差加工表面加工方法余量公差等級工序尺寸及公差15.8擴(kuò)孔7.9二級15.816鉸孔8二級16表1-5擴(kuò)15.8mm孔,參考文獻(xiàn)(1)表2.4-50,并參考機(jī)床實際進(jìn)給量,取f=0.3mm/r(因鉸的是盲孔,所以進(jìn)給量取得較小)。參考文獻(xiàn)(4)表3-54,擴(kuò)孔的切削速度為(1/2-1/3)鉆,故取擴(kuò)=1/2鉆=1/222m/min=11m/min。由此算出轉(zhuǎn)速n=1000/d=100011/(3.148.8)=398r/min。按機(jī)床實際轉(zhuǎn)速取n=400r/min。參考文獻(xiàn)(1)表2.4-58,鉸孔的進(jìn)給量取f=0.3mm/r(因鉸的是盲孔,所以進(jìn)給量取得較小)。參考文獻(xiàn)(1)表2.4-60取鉸孔的切削速度為v=0.3m/s=18m/min。由此算出轉(zhuǎn)速n=1000/d=100011/(3.149)=636.9r/min。按機(jī)床實際轉(zhuǎn)速取n=630r/min,則實際切削速度為=dn/1000=3.149630/1000m/min=17.8m/min。它們均小于機(jī)床的最大進(jìn)給力7840N和機(jī)床的最大扭轉(zhuǎn)力矩196Nm,故機(jī)床的剛度足夠。2、時間定額(1)機(jī)動時間 參考文獻(xiàn)1表2.5-7,得鉆孔的計算公式為:Tj=(L+L1+L2)/fnL1=(D/2)Cottankr+(12)L2=3擴(kuò)15.8 mm孔:L1=(16-15.8)/2Cottan(118/2)+1.5=7.4mmL=15mm取L2=3mm將以上數(shù)據(jù)及前面已選定的f及n代入公式,得: Tj0.8min 總機(jī)動時間Tj總也就是基本時間Tb為:Tb=0.8min各工步的輔助時間為:擴(kuò)15.8 mm孔0.215min ,裝卸工件時間,參考文獻(xiàn)1表2.5-42取1.5 min。所以輔助時間Ta為:Ta=0.215 +1.5+0.04=1.755min(3)作業(yè)時間:TB=Tb+Ta=1.755.+0.8=2.555min(4)布置工作地時間。參考文獻(xiàn)2 取=3% 則:Ts= TB =2.5553%0.08min(5)休息與生理需要時間。參考文獻(xiàn)2取=3% 則:Tt= TB=2.5553%0.08min(6)準(zhǔn)備與終結(jié)時間Te。參考文獻(xiàn)1表2.5-40取各部分時間為:中等件33 min:升降搖臂1min;深度定位0.3 min:使用回轉(zhuǎn)夾具 10 min; Te=33+1+0.3+10 =44.3min由已知生產(chǎn)批量為10000件,則:Te/n=(33+1+0.3+10+7)/10000=0.00513參考文獻(xiàn)2 由于是大量生產(chǎn)Te/n0故Te/n不計入。(7)單件時間TpTp=Ta+Tb+Ts+Tr=1.755+0.08+0.12+0.09=2.045min (8)單件計算時間Tc=Tp+Te/n=2.045+0.00513=2.05min 第五章 夾具設(shè)計 本次設(shè)計的夾具為第40,70道工序鉆6孔和車F面,分別采用了Z3025鉆床,臥式車床。為了提高勞動生產(chǎn)率,保證工件質(zhì)量,降低勞動強(qiáng)度,需設(shè)計專用夾具.經(jīng)過和指導(dǎo)老師的協(xié)商,決定設(shè)計110道工序.確定設(shè)計方按:分析零件的形狀和結(jié)構(gòu),需要定位6個自由度,首先在32的孔可以限制2個自由度,其次在16的小孔上面可以限制1個自由度,最后在50的面上限制3個自由度,這樣看來零件的6個自由度就可以全部定位了.此道工序是同時鉆兩個孔,所以我們可以用翻轉(zhuǎn)式夾具同時完成兩個工序以減少時間來提高效率。此中定位夾緊方案,操作方便,安裝迅速,其通用結(jié)構(gòu)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,系列化,可用于大批量生產(chǎn).(祥見夾具圖)結(jié) 論這次設(shè)計使我能綜合運用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論,并結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐經(jīng)驗知識,獨立的分析和解決工藝問題,初步具備了設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設(shè)計的基本原理和方法,擬訂夾具設(shè)計方案,完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力,培養(yǎng)了我的熟悉并運用有關(guān)手冊、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力,進(jìn)一步培養(yǎng)了我的識圖、制圖、圖表和編寫技術(shù)文件等基本技能。為今后從事的工作打下良好的基礎(chǔ).由于能力所限,經(jīng)驗不足,設(shè)計中還有許多錯誤和不足之處,希望各位老師多加包含和批評。感謝指導(dǎo)老師在本次設(shè)計中的指導(dǎo)和幫助。致 謝在四年的學(xué)習(xí)期間,得到了學(xué)校為我們提供一切可提供的便利條件,本人在此深表感謝。特別要提出感謝的是我的指導(dǎo)老師,他給了我很多關(guān)懷和幫助,一直在關(guān)注我的論文情況,從選題到論文的進(jìn)展,并及時予以指導(dǎo)和溝通,對我的論文研究和設(shè)計花了大量心血,時時掛在心上,盡最到的努力幫助我解決難題。徐老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn),善解人意,學(xué)識淵博,他對工作一絲不茍的態(tài)度,過硬的業(yè)務(wù)水平,和藹可親的為人,使我終身難忘和佩服。我很慶幸自己有這樣一位好導(dǎo)師。這對我以后的學(xué)習(xí)和工作都有相當(dāng)大的影響。在此我表示由衷的感謝。我還要感謝我的家人,是他們給了我始終如一的支持,我才可以順利的完成學(xué)業(yè)??傊兄x在四年里所有幫助過我的師長和同學(xué)們! 參考文獻(xiàn):1 金屬機(jī)械加工工藝人員手冊 金屬機(jī)械加工工藝人員手冊修訂組修訂 上海科學(xué)技術(shù)出版社出版2機(jī)械制造技術(shù) 陳立德 李曉輝 主編 上海交通大學(xué)出版社出版3機(jī)械加工工藝人員手冊 孟少農(nóng) 主編 上??茖W(xué)技術(shù)出版社出版4機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書及習(xí)題 張龍勛 主編 機(jī)械工業(yè)出版社5機(jī)床夾具設(shè)計 劉友才主編 北京:機(jī)械工業(yè)出版社19 附錄二 :中文翻譯 通過夾具布局設(shè)計和夾緊力的優(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)計在制造工程中是一項重要的程序。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,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)計師的經(jīng)驗,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)計和夾緊力的優(yōu)化的方法。 這個觀點是具有兩面性的。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)中的廣泛運用,近幾年夾具設(shè)計優(yōu)化已獲得了更多的利益。夾具設(shè)計優(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)化的程序與計算質(zhì)量的有限元計算法。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)計的問題是非線性的,因為目標(biāo)的功能和設(shè)計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)點數(shù)目作為設(shè)計參數(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現(xiàn)更為現(xiàn)實和準(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)驗和方法。3 多目標(biāo)優(yōu)化模型夾具設(shè)計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。夾具元件-工件接觸點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;是靜態(tài)摩擦系數(shù);fhi是切向力在i次的接觸點;pos(i)是i次的接觸點;是可選區(qū)域的i次接觸點;整體過程如圖1所示,一要設(shè)計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)計時需夾具布局和夾緊力作為設(shè)計變量,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)計計劃。在這項研究里,遺傳算法和MATLAB的直接搜索工具箱是被運用的。 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,以實現(xiàn)一個可行的解決辦法。1夾具設(shè)計的計劃被認(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)點所包圍。圖3 連續(xù)插值這系列節(jié)點,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)點相關(guān)聯(lián)。對任何一套節(jié)點,彈簧常數(shù)是:這里,kij 是彈簧剛度在的j -次節(jié)點周圍i次夾具元件,Dij 是i次夾具元件和的J -次節(jié)點周圍之間的距離,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。整個刀具路徑是模擬為每個夾具設(shè)計計劃所產(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,分析與重點的工具運動和碎片移除使用的元素死亡技術(shù)。在為了計算健身價值,對于給定夾具設(shè)計方案,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)計計劃的健身價值。遺傳算法的程序和ANSYS之間的互動實施如下。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)計計劃的一個文本文件。當(dāng)有大量的節(jié)點在一個有限元模型時,計算健身價值是很昂貴的。因此,有必要加快計算遺傳算法程序。作為這一代的推移,染色體在人口中取得類似情況。在這項工作中,計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算之前,先檢查;如果不,夾具設(shè)計計劃發(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,在每一個計算時間保持不變。每計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(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的坐標(biāo)范圍。表3 設(shè)計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)驗設(shè)計中得到的夾具設(shè)計的設(shè)計變量和目標(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)驗設(shè)計相比較,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,我們確信運用最佳定位點分布和最優(yōu)夾緊力來減少工件的變形。圖10示出了一實例夾具的裝配。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)計和夾緊力的優(yōu)化程序設(shè)計。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算。對于夾具設(shè)計優(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。 在這項研究中,摩擦的影響和碎片移動都被考慮到了。為了減少計算的時間,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)計方法是單一目標(biāo)優(yōu)化方法或經(jīng)驗。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)計計算工件動態(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) 運用優(yōu)化方法在夾具設(shè)計中選擇支位。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。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) 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