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產(chǎn)品圖號 零件圖號 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品名稱 零件名稱 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 45 毛 坯 種 類 鍛造毛坯 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工 時 工 序 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 車間 設 備 工 藝 裝 備 準終 單件 1 下料 鍛造毛坯 正火后達到硬度 HB167 299 鍛造 鍛壓機 模具 2 粗銑 粗銑 12H7 的兩側面 使兩面間距為 27 機加工 銑床 專用夾具 量具 銑刀 3 精銑 精銑 12H7 的兩側面 使兩面間距為 25 機加工 銑床 專用夾具 量具 銑刀 4 粗銑 粗銑 26 孔的兩側面 使兩面的間距為 6 85 機加工 銑床 專用夾具 量具 銑刀 5 精銑 精銑 26 孔的兩側面 使兩面之間的距離為 5 35 留 0 5mm 的磨削余量 機加工 銑床 專用夾具 量具 銑刀 6 鉆孔 鉆 12H7 的底孔 11 5 機加工 鉆床 專用夾具 量具 鉸刀 7 鉸孔 鉸 12H7 的通孔 機加工 鉆床 鉆床夾具 量具 鉸刀 8 鏜孔 鏜孔 26 機加工 鏜床 鏜床夾具 量具 鏜刀 9 銑削 銑斜面 使距離 12H7中心孔距離為 05 8 機加工 鉆床 鉆床夾具 量具 鉸刀 10 銑削 銑 8 孔端面 使距離 12H7 中心孔距離為 9機加工 銑床 專用夾具 量具 銑刀 11 鉆孔 鉆 8 的底孔 7 5 垂直于 12H7 的通孔 機加工 鉆床 鉆床夾具 量具 鉆頭 12 鉸孔 鉸 8 的孔 垂直于 12H7 的通孔 機加工 鉆床 專用夾具 量具 鉸刀 13 銑削 銑削爪部開口槽至 45 0326 機加工 銑床 專用夾具 量具 銑刀 14 熱 熱處理 HRC55 5 熱處理 15 磨削 磨削爪部兩端面 達到圖紙尺寸公差 4 85 和粗糙度要求 0 8 機加工 磨床 磨床夾具 量具 16 鉗 鉗工打毛刺 鉗 17 檢驗 檢驗 檢驗 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會 簽 日期 標 記 處 數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標 記 處 數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 錢煜龍 夾具夾緊力的優(yōu)化及對工件定位精度的影響 B Li 和 S N Mellkote 布什伍德拉夫機械工程學院 佐治亞理工學院 格魯吉亞 美國研究所 由于夾緊和加工 在工件和夾具的接觸部位會產(chǎn)生局部彈性變形 使工件 尺寸發(fā)生變化 進而影響工件的最終加工質(zhì)量 這種效應可通過最小化夾具設 計優(yōu)化 夾緊力是一個重要的設計變量 可以得到優(yōu)化 以減少工件的位移 本文提出了一種確定多夾緊夾具受到準靜態(tài)加工部位的最佳夾緊力的新方法 該方法采用彈性接觸力學模型代表夾具與工件接觸 并涉及制定和解決方案的 多目標優(yōu)化模型的約束 夾緊力的最優(yōu)化對工件定位精度的影響通過 3 2 1 式 銑夾具的例子進行了分析 關鍵詞 彈性 接觸 模型 夾具 夾緊力 優(yōu)化 前言 定位和夾緊的工件加工中的兩個關鍵因素 要實現(xiàn)夾具的這些功能 需將 工件定位到一個合適的基準上并夾緊 采用的夾緊力必須足夠大 以抑制工件 在加工過程中產(chǎn)生的移動 然而 過度的夾緊力可誘導工件產(chǎn)生更大的彈性變 形 這會影響它的位置精度 并反過來影響零件質(zhì)量 所以有必要確定最佳夾 緊力 來減小由于彈性變形對工件的定位誤差 同時滿足加工的要求 在夾具 分析和綜合領域上的研究人員使用了有限元模型的方法或剛體模型的方法 大 量的工作都以有限元方法為基礎被報道 參考文獻 1 8 隨著得墨忒耳 8 這種 方法的限制是需要較大的模型和計算成本 同時 多數(shù)的有限元基礎研究人員 一直重點關注的夾具布局優(yōu)化和夾緊力的優(yōu)化還沒有得到充分討論 也有少數(shù) 的研究人員通過對剛性模型 9 11 對夾緊力進行了優(yōu)化 剛型模型幾乎被近似為 一個規(guī)則完整的形狀 得墨忒耳 12 13 用螺釘理論解決的最低夾緊力 總的 問題是制定一個線性規(guī)劃 其目的是盡量減少在每個定位點調(diào)整夾緊力強度的 法線接觸力 接觸摩擦力的影響被忽視 因為它較法線接觸力相對較小 由于 這種方法是基于剛體假設 獨特的三維夾具可以處理超過 6 個自由度的裝夾 復和倪 14 也提出迭代搜索方法 通過假設已知摩擦力的方向來推導計算最小 夾緊力 該剛體分析的主要限制因素是當出現(xiàn)六個以上的接觸力是使其靜力不 確定 因此 這種方法無法確定工件移位的唯一性 第 1 頁 共 15 頁 這種限制可以通過計算夾具 工件系統(tǒng) 15 的彈性來克服 對于一個相 對嚴格的工件 該夾具在機械加工工件的位置會受夾具點的局部彈性變形的強 烈影響 Hockenberger 和得墨忒耳 16 使用經(jīng)驗的接觸力變形的關系 稱為元功 能 解決由于夾緊和準靜態(tài)加工力工件剛體位移 同一作者還考察了加工工件 夾具位移對設計參數(shù)的影響 17 桂 18 等 通過工件的夾緊力的優(yōu)化定位精 度彈性接觸模型對報告做了改善 然而 他們沒有處理計算夾具與工件的接觸 剛度的方法 此外 其算法的應用沒有討論機械加工刀具路徑負載有限序列 李和 Melkote 19 和烏爾塔多和 Melkote 20 用接觸力學解決由于在加載夾具夾 緊點彈性變形產(chǎn)生的接觸力和工件的位移 他們還使用此方法制定了優(yōu)化方法 夾具布局 21 和夾緊力 22 但是 關于 multiclamp 系統(tǒng)及其對工件精度影響的 夾緊力的優(yōu)化并沒有在這些文件中提到 本文提出了一種新的算法 確定了 multiclamp 夾具工件系統(tǒng)受到準靜態(tài)加 載的最佳夾緊力為基礎的彈性方法 該法旨在盡量減少影響由于工件夾緊位移 和加工荷載通過系統(tǒng)優(yōu)化夾緊力的一部分定位精度 接觸力學模型 用于確定 接觸力和位移 然后再用做夾緊力優(yōu)化 這個問題被作為多目標約束優(yōu)化問題 提出和解決 通過兩個例子分析工件夾緊力的優(yōu)化對定位精度的影響 例子涉 及的銑削夾具 3 2 1 布局 1 夾具 工件聯(lián)系模型 1 1 模型假設 該加工夾具由 L 定位器和帶有球形端的 c 形夾組成 工件和夾具接觸的地 方是線性的彈性接觸 其他地方完全剛性 工件 夾具系統(tǒng)由于夾緊和加工 受到準靜態(tài)負載 夾緊力可假定為在加工過程中保持不變 這個假設是有效的 在對液壓或氣動夾具使用 在實際中 夾具工件接觸區(qū)域是彈性分布 然而 這種模式的發(fā)展 假設總觸剛度 見圖 1 第 i 夾具接觸力局部變形如下 1 iijjFkd 其中 j x y z 表示 在當?shù)刈幼鴺讼登芯€和法線方向的接觸剛度ij 第 2 頁 共 15 頁 圖1 彈簧夾具 工件接觸模型 表示在第i個ixyz 接觸處的坐標系 j x y z 是對應沿著 xyz方向的彈性變形 分別 j x y z 的代表ijd 和 切向力接觸 法線力接觸 ixFiyizF 1 2 工件 夾具的接觸剛度模型 集中遵守一個球形尖端定位 夾具和工件的接觸并不是線性的 因為接觸 半徑與隨法線力呈非線性變化 23 由于法線力 接觸變形作用于半徑 和平iPiR 面工件表面之間 這可從封閉赫茲的辦法解決縮進一個球體彈性半空間的問題 對于這個問題 是法線的變形 在 文獻 23 第 93 頁 中給出如下 in 2 1 3296 iiniPRE 其中 式中 和 是工件和夾具的彈性模量 22 11fw wEf w 分別是工件和材料的泊松比 f 切向變形 沿著 和 切線方向 硅業(yè)切力距ity iittx 或 者 ixiy 有以下形式 文獻 23 第 217 頁 iyQiix或 者 3 t28 ifi wiaG 其中 分別是工件和夾具剪切模量 1 3134ifi wPRE fGw 一個合理的接觸剛度的線性可以近似從最小二乘獲得適合式 2 這就 產(chǎn)生了以下線性化接觸剛度值 在計算上述的線性近似 第 3 頁 共 15 頁 4 1 32 68 9iizREk 5 1 24jii iwxy zf kG 正常的力被假定為從 0 到 1000N 且最小二乘擬合相應的 R2 值認定是 0 94 2 夾緊力優(yōu)化 我們的目標是確定最優(yōu)夾緊力 將盡量減少由于工件剛體運動過程中 局 部的夾緊和加工負荷引起的彈性變形 同時保持在準靜態(tài)加工過程中夾具 工件系統(tǒng)平衡 工件的位移減少 從而減少定位誤差 實現(xiàn)這個目標是通過制 定一個多目標約束優(yōu)化問題的問題 如下描述 2 1 目標函數(shù)配方 工件旋轉 由于部隊輪換往往是相當小 17 的工件定位誤差 假設為確定其剛體翻譯基本上 其中 和TwwdXYZ wX wY 是 沿 和 三個正交組件 見圖 2 Zxgygz 圖 2 工件剛體平移和旋轉 工件的定位誤差歸于裝夾力 然后可以在該剛體位移的 范數(shù)計算如下 2L 第 4 頁 共 15 頁 6 222wwwdXYZ 其中 表示一個向量二級標準 但是作用在工件的夾緊力會影響定位誤差 當多個夾緊力作用于工件 由 此產(chǎn)生的夾緊力為 有如下形式 TRRCXYZP 7 RC 其中夾緊力 是矢量 夾緊力的方向 矩陣 1 TLCC 1 TCLCRn 是夾緊力是矢量的方向余弦 和 coscosLiLiiin i i Li 是第 i 個夾緊點夾緊力在 和 方向上的向量角度 i 1 2 3 C gXYgZ 在這個文件中 由于接觸區(qū)變形造成的工件的定位誤差 被假定為受的作 用力是法線的 接觸的摩擦力相對較小 并在進行分析時忽略了加緊力對工件 的定位誤差的影響 意指正常接觸剛度比 是通過 i 1 2 L 和最小zkii 的所有定位器正常剛度 相乘 并假設工件 取決于 zks xNyzgXY 的方向 各自的等效接觸剛度可有下式 計算gZ 111 XYZNNssszizizikk 和 得出 見圖 3 工件剛體運動 歸于夾緊行動現(xiàn)在可以寫成 wd 8 111XYZ TRRRwNNNsssziziziPPdkk 工件有位移 因此 定位誤差的減小可以通過盡量減少產(chǎn)生的夾緊力向量 范數(shù) 因此 第一個目標函數(shù)可以寫為 2L 最小化 XYZ 222RRERCNNw111PP iii 9 第 5 頁 共 15 頁 要注意 加權因素是與等效接觸剛度成正比的在 和 方向上 通gXYgZ 過使用最低總能量互補參考文獻 15 23 的原則求解彈性力學接觸問題得出 A 的組成部分是唯一確定的 這保證了夾緊力和相應的定位反應是 真正的 解 決方案 對接觸問題和產(chǎn)生的 真正 剛體位移 而且工件保持在靜態(tài)平衡 通過夾緊力的隨時調(diào)整 因此 總能量最小化的形式為補充的夾緊力優(yōu)化的第 二個目標函數(shù) 并給出 最小化 10 222iiiL CL CL Cx 111FFUW kkyziii TQ 其中 代表機構的彈性變形應變能互補 代表由外部力量和力矩配合 W 完成 是遵守對角矩陣的 和Q1 LCxyzxyzcc 1iijjck 是所有接觸力的載體 TxyzzFF 如圖 3 加權系數(shù) 計算確定的基礎2L 2 2 摩擦和靜態(tài)平衡約束 在 10 式優(yōu)化的目標受到一定的限制和約束 他們中最重要的是在每個 接觸處的靜摩擦力約束 庫侖摩擦力的法律規(guī)定 是 22iiixyszFF is 靜態(tài)摩擦系數(shù) 這方面的一個非線性約束和線性化版本可以使用 并且 19 有 內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 6 頁 共 15 頁 11 iiixyszF 假設準靜態(tài)載荷 工件的靜力平衡由下列力和力矩平衡方程確保 向量形式 12 0F 0M 其中包括在法線和切線方向的力和力矩的機械加工力和工件重量 2 3 界接觸力 由于夾具 工件接觸是單側面的 法線的接觸力 只能被壓縮 這通過iP 以下的 的約束表 i 1 2 L C 13 iP0i 它假設在工件上的法線力是確定的 此外 在一個法線的接觸壓力不能超過壓 工件材料的屈服強度 這個約束可寫為 yS i 1 2 L C 14 iyiPSA 如果 是在第 i 個工件 夾具的接觸處的接觸面積 完整的夾緊力優(yōu)化i 模型 可以寫成 最小化 15 12fTRCwQP 3 模型算法求解 式 15 多目標優(yōu)化問題可以通過求解約束 24 這種方法將確定的目標 作為首要職能之一 并將其轉換成一個約束對 該補充 的主要目的是處1f 理功能 并由此得到夾緊力 作為約束的加權范數(shù) 最小化 對 為主要2f 2L1f 目標的選擇 確保選中一套獨特可行的夾緊力 因此 工件 夾具系統(tǒng)驅(qū)動 到一個穩(wěn)定的狀態(tài) 即最低能量狀態(tài) 此狀態(tài)也表示有最小的夾緊力下的加權 范數(shù) 的約束轉換涉及到一個指定的加權范數(shù) 小于或等于 其中 是 2Lf 2L 的約束 假設最初所有夾緊力不明確 要確定一個合適的 在定位和夾緊f 點的接觸力的計算只考慮第一個目標函數(shù) 即 雖然有這樣的接觸力 并不1f 內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 7 頁 共 15 頁 一定產(chǎn)生最低的夾緊力 這是一個 真正的 可行的解決彈性力學問題辦法 可完全抑制工件在夾具中的位置 這些夾緊力的加權系數(shù) 通過計算并作為2L 初始值與 比較 因此 夾緊力式 15 的優(yōu)化問題可改寫為 最小化 16 12TfQ 由 11 14 得 RCwP 類似的算法尋找一個方程根的二分法來確定最低的 上的約束 通過盡RCwP 可能降低 上限 由此產(chǎn)生的最小夾緊力的加權范數(shù) 迭代次數(shù) K 終止搜 2L 索取決于所需的預測精度 和 有參考文獻 15 TwxyzTiiiziidrXYZ 2Klog 17 其中 表示上限的功能 完整的算法在如圖 4 中給出 內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 8 頁 共 15 頁 內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 9 頁 共 15 頁 圖 4 夾緊力的優(yōu)化算法 在示例 1 中使用 圖 5 該算法在示例 2 使用 4 加工過程中的夾緊力的優(yōu)化及測定 上一節(jié)介紹的算法可用于確定單負載作用于工件的載體的最佳夾緊力 然 而 刀具路徑隨磨削量和切割點的不斷變化而變化 因此 相應的夾緊力和最 佳的加工負荷獲得將由圖 4 算法獲得 這大大增加了計算負擔 并要求為選擇 的夾緊力提供標準 將獲得滿意和適宜的整個刀具軌跡 用保守的辦法來解 決下面將被討論的問題 考慮一個有限的數(shù)目 例如 m 沿相應的刀具路徑設 置的產(chǎn)生 m 個最佳夾緊力 選擇記為 在每個采樣點 1optP2t3optPopt 考慮以下四個最壞加工負荷向量 內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 10 頁 共 15 頁 max1axTXYZF 2maxaxTYXYZF 3maxaxTXYZF 4aTrXYZF 18 和 表示在 和 方向上的最大值 和 上gg 的數(shù)字 1 2 3 分別代替對應的 和 另外兩個正交切削分力 而且maxXYmaxZ 有 222maxrXYZFF 雖然 4 個最壞情況加工負荷向量不會在工件加工的同一時刻出現(xiàn) 但在每 次常規(guī)的進給速度中 刀具旋轉一次出現(xiàn)一次 負載向量引入的誤差可忽略 因此 在這項工作中 四個載體負載適用于同一位置 但不是同時 對工件進 行的采樣 夾緊力的優(yōu)化算法圖 4 對應于每個采樣點計算最佳的夾緊力 夾 緊力的最佳形式有 i 1 2 m j x y z r 19 max12 TiiijjcjPC 其中 是最佳夾緊力的四個情況下的加工負荷載體 C 1 2 C 是每ij ikjC 個相應的夾具在第 i 個樣本點和第 j 負荷情況下力的大小 是計算每個負maxijP 載點之后的結果 一套簡單的 最佳 夾緊力必須從所有的樣本點和裝載條件 里發(fā)現(xiàn) 并在所有的最佳夾緊力中選擇 這是通過在所有負載情況和采樣點排 序 并選擇夾緊點的最高值的最佳的夾緊力 見于式 20 maxkC k 1 2 C 20 maxikkjC 只要這些具備 就得到一套優(yōu)化的夾緊力 驗證這Tmaxax12C optP 些力 以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡 否則 會出現(xiàn)更多采樣點和重復上述 程序 在這種方式中 可為整個刀具路徑確定 最佳 夾緊力 圖 5 總結optP 了剛才所描述的算法 請注意 雖然這種方法是保守的 它提供了一個確定的 夾緊力 最大限度地減少工件的定位誤差的一套系統(tǒng)方法 5 影響工件的定位精度 它的興趣在于最早提出了評價夾緊力的算法對工件的定位精度的影響 工 件首先放在與夾具接觸的基板上 然后夾緊力使工件接觸到夾具 因此 局部 內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 11 頁 共 15 頁 變形發(fā)生在每個工件夾具接觸處 使工件在夾具上移位和旋轉 隨后 準靜態(tài) 加工負荷應用造成工件在夾具的移位 工件剛體運動的定義是由它在 和gXY 方向上的移位 和自轉 見圖 2 gZTdwwXYZ Twxyz 如前所述 工件剛體位移產(chǎn)生于在每個夾緊處的局部變形 假設Tiiixyzd 為相對于工件的質(zhì)量中心的第 i 個位置矢量定位點 坐標變換定理 TiirXYZ 可以用來表達在工件的位移 以及工件自轉idwwXYZ 如下 21 wxyz 1Tii iiRrd 其中 表示旋轉矩陣 描述當?shù)卦诘?i 幀相聯(lián)系的全球坐標系和 是一個1iR wcR 旋轉矩陣確定工件相對于全球的坐標系的定位坐標系 假設夾具夾緊工件旋轉 由于旋轉 很小 故 也可近似為 w wcR 22 w 1R1zyzxyx 方程 21 現(xiàn)在可以改寫為 23 TiiidRBq 其中 是經(jīng)方程 21 重新編排后變換得到的矩 ii ii10YBZ0Xi 陣式 是夾緊和加工導致的工件剛體運動矢量 yqTwwxzX 工件與夾具單方面接觸性質(zhì)意味著工件與夾具接觸處沒有拉力的可能 因此 在第 i 裝夾點接觸力 可能與 的關系如下 iFid 24 0 iiiKdzFotherws 其中 是在第 i 個接觸點由于夾緊和加工負荷造成的變形 意 Tiz 0iz 味著凈壓縮變形 而負數(shù)則代表拉伸變形 是表示在本地坐標iixyzKdagk 內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 12 頁 共 15 頁 系第 i 個接觸剛度矩陣 是單位向量 在這項研究中假定液壓 氣 01Tze 動夾具 根據(jù)對外加工負荷 故在法線方向的夾緊力的強度保持不變 因此 必須對方程 24 的夾緊點進行修改為 25 TyiiixFp 其中 是在第 i 個夾緊點的夾緊力 讓 表示一個對外加工力量和載體的 6 1i EF 矢量 并結合方程 23 25 與靜態(tài)平衡方程 得到下面的方程組 26 1L C1 0iEiiiRFfr 其中 其中 表示相乘 由于夾緊和加工工件剛體移動 q 可通過求解式 26 得到 工件的定位誤差向量 見圖 6 rrTXYZmm 現(xiàn)在可以計算如下 27 rmBq 其中 是考慮工件中心加工點的位置向量 且rTmXYZ 100mmYBX 6 模擬工作 較早前提出的算法是用來確定最佳夾緊力及其對兩例工件精度的影響例如 1 適用于工件單點力 2 應用于工件負載準靜態(tài)銑削序列 內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 13 頁 共 15 頁 如左圖 7 工件夾具配置中使用的模 擬研究 工件夾具定位聯(lián)系 16L 和 全球坐標系 gXYgZ 3 2 1 夾具圖 7 所示 是用來定位并控制 7075 T6 鋁合金 127 毫米 127 毫米 38 1 毫米 的柱狀塊 假定為球形布局傾斜硬鋼定位器 夾具在表 1 中給出 工件 夾具材料的摩擦靜電對系數(shù)為 0 25 使用伊利諾伊大學開發(fā) EMSIM 程序 參考文獻 26 對加工瞬時銑削力條件進行了計算 如表 2 給出例 1 應 用工件在點 109 2 毫米 25 4 毫米 34 3 毫米 瞬時加工力 圖 4 中表 3 和表 4 列出了初級夾緊力和最佳夾緊力的算法 該算法如圖 5 所示 一個 25 4 毫 米銑槽使用 EMSIM 進行了數(shù)值模擬 以減少起步 0 0 毫米 25 4 毫米 34 3 毫米 和結束時 127 0 毫米 25 4 毫米 34 3 毫米 四種情況下加工負荷載體 內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 14 頁 共 15 頁 內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 15 頁 共 15 頁 見圖 8 模擬計算銑削力數(shù)據(jù)在表 5 中給出 圖 8 最終銑削過程模擬例如 2 內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 16 頁 共 15 頁 表 6 中 5 個坐標列出了為模擬抽樣調(diào)查點 最佳夾緊力是用前面討論過的排序 算法計算每個采樣點和負載載體最后的夾緊力和負載 7 結果與討論 例如算法 1 的繪制最佳夾緊力收斂圖 9 圖 9 對于固定夾緊裝置在圖示例假設 見圖 7 由此得到的夾緊力加權范數(shù) 有如2L 下形式 結果表明 最佳夾緊力所述加工 222 3RRRCXYZPP 條件下有比初步夾緊力強度低得多的加權范數(shù) 最初的夾緊力是通過減少工2L 件的夾具系統(tǒng)補充能量算法獲得 由于夾緊力和負載造成的工件的定位誤差 如表 7 結果表明工件旋轉小 加工點減少錯誤從 13 1 到 14 6 不等 在這 種情況下 所有加工條件改善不是很大 因為從最初通過互補勢能確定的最小 化的夾緊力值已接近最佳夾緊力 圖 5 算法是用第二例在一個序列應用于銑削 負載到工件 他應用于工件銑削負載一個序列 最佳的夾緊力 對應列表 6 每個樣本點 隨著最后的最佳夾緊 maxaxmax iiiiij yzrPP 力 在每個采樣點的加權范數(shù) 和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖 10 在每個采樣opt 2L 內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 17 頁 共 15 頁 點的加權范數(shù) 的 和 繪制 2LmaxiPaxiymaxizaxirP 結果表明 由于每個 組成部分是各相應的最大夾緊力 它具有最高的加opt 權范數(shù) 如圖 10 所示 如果在每個夾緊點最大組成部分是用于確定初步夾2 緊力 則夾緊力需相應設置 有比 相當大的加權范數(shù) 故 是一個inPopt 2LoptP 完整的刀具路徑改進方案 上述模擬結果表明 該方法可用于優(yōu)化夾緊力相對 于初始夾緊力的強度 這種做法將減少所造成的夾緊力的加權范數(shù) 因此將2 提高工件的定位精度 圖 10 8 結論 該文件提出了關于確定多鉗夾具 工件受準靜態(tài)加載系統(tǒng)的優(yōu)化加工夾緊力 的新方法 夾緊力的優(yōu)化算法是基于接觸力學的夾具與工件系統(tǒng)模型 并尋求 盡量減少應用到所造成的工件夾緊力的加權范數(shù) 得出工件的定位誤差 該2L 整體模型 制定一個雙目標約束優(yōu)化問題 使用 約束的方法解決 該算法通 過兩個模擬表明 涉及 3 2 1 型 二夾銑夾具的例子 今后的工作將解決在動 態(tài)負載存在夾具與工件在系統(tǒng)的優(yōu)化 其中慣性 剛度和阻尼效應在確定工件 夾具系統(tǒng)的響應特性具有重要作用 9 參考資料 內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 18 頁 共 15 頁 1 J D Lee 和 L S Haynes 柔性夾具系統(tǒng)的有限元分析 交易美國 ASME 工程雜志工業(yè) 134 139 頁 2 W Cai S J Hu 和 J X Yuan 柔性鈑金夾具 原理 算法和模擬 交 易美國 ASME 制造科學與工程雜志 1996 318 324 頁 3 P Chandra S M Athavale R E DeVor 和 S G Kapoor 負載對表面平 整度的影響 工件夾具制造科學研討會論文集 1996 第一卷 146 152 頁 4 R J Menassa 和 V R DeVries 適用于選拔夾具設計與優(yōu)化方法 美國 ASME 工業(yè)工程雜志 113 412 414 1991 5 A J C Trappey C Su 和 J Hou 計算機輔助夾具分析中的應用有限元 分析和數(shù)學優(yōu)化模型 1995 ASME 程序 MED 777 787 頁 6 S N Melkote S M Athavale R E DeVor S G Kapoor 和 J Burkey 基于加工過程仿真的加工裝置作用力系統(tǒng)研究 NAMRI SME 207 214 頁 1995 7 考慮工件夾具 夾具接觸相互作用布局優(yōu)化模擬的結果 341 346 1998 8 E C DeMeter 快速支持布局優(yōu)化 國際機床制造 碩士論文 1998 9 Y C Chou V Chandru M M Barash 加工夾具機械構造的數(shù)學算法 分析和合成 美國 ASME 工程學報工業(yè) 1989 299 306 頁 10 S H Lee 和 M R Cutkosky 具有摩擦性的夾具規(guī)劃 美國 ASME 工業(yè)工程學報 1991 320 327 頁 11 S Jeng L Chen 和 W Chieng 最小夾緊力分析 國際機床制造 碩 士論文 1995 年 12 E C DeMeter 加工夾具的性能的最小 最大負荷標準 美國 ASME 工業(yè)工程雜志 1994 13 E C DeMeter 加工夾具最大負荷的性能優(yōu)化模型 美國 ASME 工 業(yè)工程雜志 1995 14 JH 復和 AYC 倪 核查和工件夾持的夾具設計 方案優(yōu)化 設計和制 造 4 碩士論文 307 318 1994 內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計 外文翻譯 第 19 頁 共 15 頁 15 T H Richards 埃利斯 霍伍德 1977 應力能量方法分析 1977 16 M J Hockenberger and E C DeMeter 對工件準靜態(tài)分析功能位移在加 工夾具的應用程序 制造科學雜志與工程 325 331 頁 1996 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 156FM 凸輪 軸調(diào)節(jié)叉 零件名稱 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉 共 11 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 鍛造車間 1 鍛造 45 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鍛造毛坯 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 無 無 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 分 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工步內(nèi)容 工藝設備 r min m min mm r mm 進給次 數(shù) 機動 輔助 1 鍛造 設計 日期 校對 日期 審核 日期 標準化 日期 會簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 156FM 凸輪 軸調(diào)節(jié)叉 零件名稱 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉 共 11 頁 第 2 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 鍛造車間 1 鍛造 45 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鍛造毛坯 2 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X62W X62W 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 分 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工步內(nèi)容 工藝設備 r min m min mm r mm 進給次 數(shù) 機動 輔助 2 粗銑底面兩圓柱凸臺底面 留 1mm 精加工余量 銑床 專用夾具 1450 119 10 1 3 30min 5min 3 精銑底面兩圓柱凸臺底面 保證尺寸精度及表面粗糙度 銑床 專用夾具 650 80 0 2 1 3 30min 設計 日期 校對 日期 審核 日期 標準化 日期 會簽 日期 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 156FM 凸輪 軸調(diào)節(jié)叉 零件名稱 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉 共 11 頁 第 3 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 鍛造車間 1 鍛造 45 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鍛造毛坯 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X62W X62W 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 分 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工步內(nèi)容 工藝設備 r min m min mm r mm 進給次 數(shù) 機動 輔助 4 掉頭 銑另一端凸臺面 留 1mm 精加工余量 銑床 專用夾具 1450 119 2 1 3 30min 5min 5 精銑另一端凸臺面 保證尺寸精度及表面粗糙度 銑床 專用夾具 800 60 0 2 1 3 30min 5min 設計 日期 校對 日期 審核 日期 標準化 日期 會簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 156FM 凸輪 軸調(diào)節(jié)叉 零件名稱 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉 共 11 頁 第 4 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 鍛造車間 1 鍛造 45 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鍛造毛坯 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 分 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工步內(nèi)容 工藝設備 r min m min mm r mm 進給次 數(shù) 機動 輔助 6 熱處理 HRC55 5 設計 日期 校對 日期 審核 日期 標準化 日期 會簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 156FM 凸輪 軸調(diào)節(jié)叉 零件名稱 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉 共 11 頁 第 5 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 鍛造車間 1 鍛造 45 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鍛造毛坯 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 磨床 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 分 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工步內(nèi)容 工藝設備 r min m min mm r mm 進給次 數(shù) 機動 輔助 7 磨削 26 半圓孔兩凸臺端面 達到圖紙尺寸公差 4 85 和粗糙度 要求 0 8 磨床 專用夾具 1450 119 2 1 3 30min 5min 設計 日期 校對 日期 審核 日期 標準化 日期 會簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 156FM 凸輪 軸調(diào)節(jié)叉 零件名稱 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉 共 11 頁 第 6 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 鍛造車間 1 鍛造 45 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鍛造毛坯 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 鉆 Z51 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 分 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工步內(nèi)容 工藝設備 r min m min mm r mm 進給次 數(shù) 機動 輔助 8 鉆小凸臺底孔 10 擴小凸臺底孔 11 5 鉆床 專用夾具 1450 119 0 2 1 3 30min 5min 9 將 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉孔鉸至 mm12 鉆床 專用夾具 300 69 0 2 1 3 30min 5min 10 倒角 0 5 鉆床 專用夾具 300 69 0 2 1 3 5min 1min 設計 日期 校對 日期 審核 日期 標準化 日期 會簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 156FM 凸輪 軸調(diào)節(jié)叉 零件名稱 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉 共 11 頁 第 7 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 鍛造車間 1 鍛造 45 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鍛造毛坯 1 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 鏜床 T68 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 分 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工步內(nèi)容 工藝設備 r min m min mm r mm 進給次 數(shù) 機動 輔助 11 鏜孔 26 鏜床專用夾具 850 119 0 2 1 3 30min 5min 設計 日期 校對 日期 審核 日期 標準化 日期 會簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 156FM 凸輪 軸調(diào)節(jié)叉 零件名稱 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉 共 11 頁 第 8 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 鍛造車間 1 鍛造 45 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鍛造毛坯 1 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X62W 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 分 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工步內(nèi)容 工藝設備 r min m min mm r mm 進給次 數(shù) 機動 輔助 12 銑削距離為 一段 45 0326 銑床專用夾具 850 119 0 2 1 3 30min 5min 設計 日期 校對 日期 審核 日期 標準化 日期 會簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 156FM 凸輪 軸調(diào)節(jié)叉 零件名稱 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉 共 11 頁 第 9 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 鍛造車間 1 鍛造 45 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鍛造毛坯 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 銑床 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 分 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工步內(nèi)容 工藝設備 r min m min mm r mm 進給次 數(shù) 機動 輔助 13 銑 8 孔端面 使距離 12H7 中心孔距離為 5 9銑床 銑床夾具 800 60 0 2 1 3 30min 5min 設計 日期 校對 日期 審核 日期 標準化 日期 會簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 156FM 凸輪 軸調(diào)節(jié)叉 零件名稱 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉 共 11 頁 第 10 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 鍛造車間 1 鍛造 45 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鍛造毛坯 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 鉆 Z51 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 分 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工步內(nèi)容 工藝設備 r min m min mm r mm 進給次 數(shù) 機動 輔助 14 鉆小凸臺底孔 7 5 鉆床 專用夾具 1450 119 0 2 9 5 1 30min 15min 15 將 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉孔鉸至 mm8 鉆床 專用夾具 300 69 0 2 9 5 1 30min 5min 16 倒角 0 5 鉆床 專用夾具 300 69 0 2 1 1 5min 1min 設計 日期 校對 日期 審核 日期 標準化 日期 會簽 日期 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 156FM 凸輪 軸調(diào)節(jié)叉 零件名稱 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉 共 11 頁 第 11 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 鍛造車間 1 鍛造 45 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鍛造毛坯 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 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 分 準終 單件 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工步內(nèi)容 工藝設備 r min m min mm r mm 進給次 數(shù) 機動 輔助 17 在圖紙標識部位鍍硬鉻 18 鉗工打毛刺 19 檢驗 檢驗夾具 設計 日期 校對 日期 審核 日期 標準化 日期 會簽 日期 I 寧 XX 學院 畢 業(yè) 設 計 論 文 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉加工工藝及夾具設計 所 在 學 院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指 導 老 師 年 月 日 摘 要 本文是對 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉零件加工應用及加工的工藝性分析 主要包括對零 件圖的分析 毛坯的選擇 零件的裝夾 工藝路線的制訂 刀具的選擇 切削用量的 確定 加工工藝文件的填寫 選擇正確的加工方法 設計合理的加工工藝過程 此外 還對 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉零件的兩道工序的加工設計了專用夾具 機床夾具的種類很多 其中 使用范圍最廣的通用夾具 規(guī)格尺寸多已標準化 并且有專業(yè)的工廠進行生產(chǎn) 而廣泛用于批量生產(chǎn) 專為某工件加工工序服務的專用 夾具 則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設計制造 本論文夾具設計的主要內(nèi)容 是設計鏜床夾具和銑床夾具 最后設計了一副檢驗夾具 關鍵詞 調(diào)節(jié)叉 加工工藝 加工方法 工藝文件 夾具 1 Abstract This article is on the156FM camshaft adjusting fork parts processing application and processing technology and analysis including the spare parts diagram analysis the choice of blank parts of the clamping the craft route making tool selection the determination of cutting conditions processing documents Choose the correct processing method the rational design of machining process In addition to the156FM camshaft adjusting fork parts of the two process designing special fixture Machine tool fixture of many kinds among them the most widely used common fixture size specifications have been standardized and a professional production plant While widely used in batch production designed for a certain workpiece processing services for the fixture it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture In this paper fixture design are the main contents of design jig boring machine and milling fixture the design of a test fixture Key Words Adjust the fork Processing technology processing method process documentation fixture 目 錄 摘 要 I Abstract 1 目 錄 2 第 1 章 緒論 1 1 1 機械加工工藝概述 1 1 2 機械加工工藝流程 1 1 3 夾具概述 2 1 4 機床夾具的功能 2 1 5 機床夾具的發(fā)展趨勢 3 1 5 1 機床夾具的現(xiàn)狀 3 1 5 2 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 4 第 2 章 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉的加工工藝規(guī)程設計 5 2 1 零件的分析 5 2 1 1 零件的作用 5 2 1 2 零件的工藝分析 5 2 2 確定生產(chǎn)類型 6 2 3 確定毛坯 6 2 3 1 確定毛坯種類 6 2 3 2 確定鍛件加工余量及形狀 6 2 3 3 繪制鍛件零件圖 6 2 4 工藝規(guī)程設計 7 2 4 1 選擇定位基準 7 2 4 2 制定工藝路線 7 2 4 3 選擇加工設備和工藝設備 9 2 4 4 機械加工余量 工序尺寸及公差的確定 10 2 5 確定切削用量及基本工時 11 2 5 1 工序 1 粗精銑 12H7 的兩側面 11 3 2 5 3 工序 3 鉆 12H7 的通孔 13 2 5 4 工序 5 鉸 12H7 的通孔 15 2 5 5 工序 6 粗銑 12H7 的兩側面 16 2 5 6 工序 7 粗銑 26 孔的兩面 17 2 5 7 工序 8 精銑 26 孔的兩面 18 2 5 8 工序 10 銑斜面 19 2 5 9 工序 13 鉆鉸 8 的孔 20 2 6 本章小結 22 第 3 章 鏜孔夾具設計 23 3 1 問題的提出 23 3 2 定位 夾緊方案的選擇 23 3 3 切削力及夾緊力的計算 24 3 4 誤差分析與計算 25 3 5 零 部件的設計與選用 26 3 6 夾具設計及操作的簡要說明 27 3 7 本章小結 27 第 4 章 銑床夾具設計 29 4 1 問題的指出 29 4 2 定位基準的選擇 29 4 3 定位方案和元件設計 29 4 4 夾緊機構的設計 29 4 5 定位誤差的計算 29 4 6 本章小結 30 第 5 章 檢驗夾具的設計 31 5 1 題的指出 31 5 2 定位基準的選擇 31 5 3 檢驗夾具設計 31 5 4 檢驗夾具檢測項目 32 5 5 本章小結 32 結 論 33 參 考 文 獻 34 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 1 1 機械加工工藝概述 機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀 尺寸 相對位置和性質(zhì)使其成為 合格零件的全過程 加工工藝是工人進行加工的一個依據(jù) 機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟 采用機械加工的方法 直接改變毛 坯的形狀 尺寸和表面質(zhì)量等 使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程 比如一個普通 零件的加工工藝流程是粗加工 精加工 裝配 檢驗 包裝 就是個加工的籠統(tǒng)的流程 機械加工工藝就是在流程的基礎上 改變生產(chǎn)對象的形狀 尺寸 相對位置和性質(zhì)等 使其成為成品 或半成品 是每個步驟 每個流程的詳細說明 比如 上面說的 粗加工可能 包括毛坯制造 打磨等等 精加工可能分為車 鉗工 銑床 等等 每個步驟就要有詳 細的 數(shù)據(jù)了 比如粗糙度要達到多少 公差要達到多少 技術人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量 設備條件和工人素質(zhì)等情況 確定采用的工藝過程 并將有關 內(nèi)容寫成工藝文件 這種文件就稱工藝規(guī)程 這個就比較有針對性了 每個廠都可能不太一 樣 因為實際情況都不一樣 總的來說 工藝流程是綱領 加工工藝是每個步驟的詳細參數(shù) 工藝規(guī)程是某個廠根據(jù) 實際情況編寫的特定的加工工藝 1 2 機械加工工藝流程 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一 它是在 具體的生產(chǎn)條件下 把較為合理的工藝過程和操作方法 按照規(guī)定的形式書寫 成工藝文件 經(jīng)審批后用來指導生產(chǎn) 機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容 工件加工的工藝路線 各工 序的具體內(nèi)容及所用的設備和工藝裝備 工件的檢驗項目及 檢驗方法 切削用量 時間定額 等 制訂工藝規(guī)程的步驟 1 計算年生產(chǎn)綱領 確定生產(chǎn)類型 2 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖 對零件進行工藝分析 3 選擇毛坯 畢業(yè)設計 論文 4 擬訂工藝路線 5 確定各工序的加工余量 計算工序尺寸及公差 6 確定各工序所用的設備及刀具 夾具 量具和輔助工具 7 確定切削用量及工時定額 8 確定各主要工序的技術要求及檢驗方法 9 填寫工藝文件 在制訂工藝規(guī)程的過程中 往往要對前面已初步確定的內(nèi)容進行調(diào)整 以提高經(jīng)濟效益 在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中 可能會出現(xiàn)前所未料的情況 如生產(chǎn)條件的變化 新技術 新工藝 的引進 新材料 先進設備的應用等 都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完善 1 3 夾具概述 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備 它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工 熱處理 裝配 焊接和檢測等工藝過程中 在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具 在現(xiàn)代生產(chǎn)中 機床夾具是一種不可缺 少的工藝裝備 它直接影響著加工的精度 勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等 幫機床夾具設 計在企業(yè)的產(chǎn)品設計和制造以及生產(chǎn)技術準備中占有極其重要的地位 機床夾具設計是一項 重要的技術工作 隨著科學技術的發(fā)展 各種新材料 新工藝和新技術不斷涌現(xiàn) 機械制造工藝正向著高 質(zhì)量 高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展 各種新工藝的出現(xiàn) 已突破傳統(tǒng)的依靠機械能 切削力 進行切削加工的范疇 可以加工各種難加工材料 復雜的型面和某些具有特殊要求的零件 數(shù)控機床的問世 提高了更新頻率的小批量零件和形狀復雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度 特別是計算方法和計算機技術的迅速發(fā)展 極大地推動了機械加工工藝的進步 使工藝過程 的自動化達到了一個新的階段 工欲善其事 必先利其器 工具是人類文明進步的標志 自 20 世紀末期以來 現(xiàn)代制造技術與機械制造工藝自動化 都有了長足的發(fā)展 但工具 含夾具 刀具 量具與輔具等 在不斷的革新中 其功能仍然 十分顯著 機床夾具對零件加工的質(zhì)量 生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響 因此 無論 在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中 夾具都是重要的工藝裝備 第 1 章 緒論 3 1 4 機床夾具的功能 在機床上用夾具裝夾工件時 其主要功能是使工件定位和夾緊 1 機床夾具的主要功能 機床夾具的主要功能是裝工件 使工件在夾具中定位和夾緊 1 定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程 定位是通過工件定位基準面與夾具 定位元件面接觸或配合實現(xiàn)的 正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求 2 夾緊 工件定位后將其固定 使其在加工過程中保持定位位置不變的操作 由于工 件在加工時 受到各種力的作用 若不將工件固定 則工件會松動 脫落 因此 夾緊為工 件提供了安全 可靠的加工條件 2 機床夾具的特殊功能 機床夾具的特殊功能主要是對刀和導向 1 對刀 調(diào)整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置 如銑床夾具中的對刀塊 它能 迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置 2 導向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套 能迅速地確定鉆頭的位置 并引導其進行鉆 削 導向元件制成模板形式 故鉆床夾具常稱為鉆模 鏜床夾具 鏜模 也具有導向功能 1 5 機床夾具的發(fā)展趨勢 隨著科學技術的巨大進步及社會生產(chǎn)力的迅速提高 夾具已從一種輔助工具發(fā)展成 為門類齊全的工藝裝備 1 5 1 機床夾具的現(xiàn)狀 國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明 目前中 小批多品種生產(chǎn)的工作品種已占工件種類總數(shù) 的 85 左右 現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代 以適應市場激烈的競爭 然而 一般企業(yè)仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具 另一方面 在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中 約 4 年就要更新 80 左右的專用夾具 而夾具的實際磨損量僅為 15 左右 特別是近年來 數(shù)控 機床 NC 加工中心 MC 成組技術 GT 柔性制造系統(tǒng) FMS 等新技術的應用 對機 床夾具提出了如下新的要求 1 能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn) 以縮短生產(chǎn)準備周期 降低生產(chǎn)成本 2 能裝夾一組具有相似性特征的工件 3 適用于精密加工的高精度機床夾具 畢業(yè)設計 論文 4 適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具 5 采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置 以進一步提高勞動生產(chǎn)率 6 提高機床夾具的標準化程度 1 5 2 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為精密化 高效化 柔性化 標準化四個方面 精密化 隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高 勢必相應提高了對夾具的精度要求 精密化夾具的結構 類型很多 例如用于精密分度的多齒盤 其分度精度可達 0 1 用于精密車削的高精度三爪 卡盤 其定心精度為 5 m 精密心軸的同軸度公差可控制在 1 m 內(nèi) 又如用于軸承套圈磨 削的電磁無心夾具 工件的圓度公差可達 0 2 0 5 m 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間 以提高勞動生產(chǎn)率 減輕工 人的勞動強度 常見的高效化夾具有 自動化夾具 高速化夾具 具有夾緊動力裝置的夾具 等 例如 在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件 效率可提高 5 倍左右 在車床上使用的高速三 爪自定心卡盤 可保證卡爪在 試驗 轉速為 2600r min 的條件下仍能牢固地夾緊工件 從 而使切削速度大幅度提高 柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似 它是指機床夾具通過調(diào)整 拼裝 組合等方式 以適應可變因素的能力 可變因素主要有 工序特征 生產(chǎn)批量 工件的形狀和尺寸等 具 有柔性化特征的新型夾具種類主要有 組合夾具 通用可調(diào)夾具 成組夾具 拼裝夾具 數(shù) 控機床夾具等 在較長時間內(nèi) 夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向 標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面 在制訂典型夾具結構的基礎上 首 先進行夾具元件和部件的通用化 建立類型尺寸系列或變型 以減少功能用途相近的夾具元 件和部件的型式 屏除一些功能低劣的結構 通用化方法包括夾具 部件 元件 毛壞和材 料的通用化 夾具的標準化階段是通用化的深入 主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列 為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件 目前我國已有夾具零件及部件的國家標準 GB T2148 T2259 91 以及各類通用夾具 組合夾具標準等 機床夾具的標準化 有利于夾具 的商品化生產(chǎn) 有利于縮短生產(chǎn)準備周期 降低生產(chǎn)總成本 第 1 章 緒論 5 畢業(yè)設計 論文 第 2 章 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉的加工工藝規(guī)程設計 2 1 零件的分析 2 1 1 零件的作用 題目所給的零件是 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉 它位于車床變速機構中 主要起換 檔 使主軸回轉運動按照工作者的要求工作 獲得所需的速度和扭矩的作用 2 1 2 零件的工藝分析 圖 1 1 凸輪軸調(diào)節(jié)叉零件圖 零件的材料為 45 鍛造性能和切削加工性能優(yōu)良 以下是 156FM 凸輪軸調(diào) 節(jié)叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求 1 中心圓孔 26 12H7 2 兩端面與中心孔 12H7 有 0 05 的垂直度 4 半孔 26 與中心孔 12H7 有 51 5 的位置關系 由上面分析可知 可以先加工 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉中心孔 然后以此作為基 準采用專用夾具進行加工 并且保證位置精度要求 再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精 第 2 章 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉的加工工藝規(guī)程設計 7 度及機床所能達到的位置精度 并且此 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉零件沒有復雜的加工 曲面 所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證 2 2 確定生產(chǎn)類型 已知此 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn) 所以初步確定工 藝安排為 加工過程劃分階段 工序應當集中 加工設備以通用設備為主 大量 采用專用工裝 2 3 確定毛坯 2 3 1 確定毛坯種類 零件材料為 45 考慮零件在機床運行過程中所受沖擊大 零件結構復雜 生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn) 故選擇鍛造毛坯 2 3 2 確定鍛件加工余量及形狀 查 機械零件切削加工工藝與技術標準實用手冊 112 頁表 1 4 7 2 3 3 繪制鍛件零件圖 圖 2 1 零件毛坯圖 畢業(yè)設計 論文 2 4 工藝規(guī)程設計 2 4 1 選擇定位基準 粗基準的選擇 以零件的下端孔為主要的定位粗基準 以較大面 a 面為輔助粗基準 精基準的選擇 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便 依據(jù) 基準重合 原則和 基 準統(tǒng)一 原則 以加工后的通孔為主要的定位精基準 以下端孔為輔助的定位精 基準 2 4 2 制定工藝路線 根據(jù)零件的幾何形狀 尺寸精度及位置精度等技術要求 以及加工方法所能 達到的經(jīng)濟精度 在生產(chǎn)綱領已確定的情況下 可以考慮采用各種機床配以專用 夾具 并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率 除此之外 還應當考慮經(jīng)濟效果 以便 使生產(chǎn)成本盡量下降 選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下 表 2 1 工藝路線方案一 工序號 工序內(nèi)容 工序一 鉆 12H7 的底孔 11 5 工序二 鉸 12H7 的通孔 達到圖紙尺寸公差 工序三 粗銑 12H7 的兩端面 使粗糙度達到 6 3 使兩面間的距離為 27 工序四 精銑 12H7 的兩端面 使粗糙度達到 3 2 達到圖紙尺寸公差 工序五 粗銑下端圓孔的兩側面 使兩面之間的距離為 6 85 工序六 精銑下端圓孔的兩側面 使兩面之間的距離為 5 35 留 0 5mm 的 磨削余量 工序七 磨削 26 半圓孔兩凸臺端面 達到圖紙尺寸公差 4 85 和粗糙度 要求 0 8 工序八 鏜孔 26 達到圖紙尺寸公差 工序九 銑削距離為 一段45 0326 工序十 銑斜面?zhèn)冗?使距離 12H7中心孔距離為 05 8 第 2 章 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉的加工工藝規(guī)程設計 9 工序十一 銑 8 孔端面 使距離 12H7 中心孔距離為 5 9 工序十二 鉆 8 的底孔 7 5 垂直于 12H7 的通孔 工序十三 鉸 8 的孔 垂直于 12H7 的通孔 工序十四 鉗工打毛刺 工序十五 檢驗 表 2 2 工藝路線方案二 工序號 工序內(nèi)容 工序一 鍛造毛坯 正火后達到硬度 HB167 299 工序二 粗銑 12H7 的兩側面 使兩面間距為 27 工序三 精銑 12H7 的兩側面 使兩面間距為 25 工序四 粗銑 26 孔的兩面 使兩面的間距為 6 85 工序五 精銑下端圓孔的兩側面 使兩面之間的距離為 5 35 留 0 5mm 的 磨削余量 工序六 鉆 12H7 的底孔 11 5 工序七 鉸 12H7 的通孔 工序八 鏜孔 26 工序九 銑削距離為 一段45 0326 工序十 銑斜面?zhèn)冗?使距離 12H7中心孔距離為 05 8 工序十一 銑 8 孔端面 使距離 12H7 中心孔距離為 9 工序十二 鉆 8 的底孔 7 5 垂直于 12H7 的通孔 工序十三 銑削爪部開口槽至 45 0326 工序十四 熱處理 HRC55 5 工序十五 磨削爪部兩端面 達到圖紙尺寸公差 4 85 和粗糙度要求 0 8 工序十六 鉗工打毛刺 工序十七 檢驗 工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于 方案二是加工工序分散 適合流水線生產(chǎn) 畢業(yè)設計 論文 縮短裝換刀具的時間 加工完前次的又可成為下次加工的基準 這樣使工序非常 清晰易提高加工精度 是對大批量生產(chǎn)是很合適的 方案一把工件加工工序分得 很紊亂并且很集中 基準得不到保證 加工出來的精度低 不符合現(xiàn)代化的生產(chǎn) 要求 兩種方案的裝夾比較多 但是考慮到加工零件的方便性 及加工精度 且 還是大批生產(chǎn) 所以采用方案二比較合適 工序號 工序內(nèi)容 工序一 粗銑 12H7 的兩側面 使兩面間距為 27 工序二 精銑 12H7 的兩側面 使兩面間距為 25 工序三 粗銑 26 孔的兩面 使兩面的間距為 6 85 工序四 精銑下端圓孔的兩側面 使兩面之間的距離為 5 35 留 0 5mm 的 磨削余量 工序五 鉆 12H7 的底孔 11 5 工序六 鉸 12H7 的通孔 工序七 鏜孔 26 工序八 銑削距離為 一段45 0326 工序九 銑斜面?zhèn)冗?使距離 12H7 中心孔距離為 05 8 工序十 銑 8 孔端面 使距離 12H7 中心孔距離為 9 工序十一 鉆 8的底孔 7 5 垂直于 12H7的通孔 工序十二 銑削爪部開口槽至 45 0326 工序十三 熱處理 HRC55 5 工序十四 磨削爪部兩端面 達到圖紙尺寸公差 4 85 和粗糙度要求 0 8 工序十五 鉗工打毛刺 工序十六 檢驗 2 4 3 選擇加工設備和工藝設備 機床的選擇 工序 1 2 3 4 8 9 12 采用 X5028 立式銑床 工序 5 6 7 11 采用 Z535 立式鉆床 選擇夾具 第 2 章 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉的加工工藝規(guī)程設計 11 該 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉的生產(chǎn)綱領為大批生產(chǎn) 所以采用專用夾具 選擇刀具 在銑床上加工的各工序 采用硬質(zhì)合金銑刀即可保證加工質(zhì)量 在鉸孔 12H7 由于精度不高 可采用硬質(zhì)合金鉸刀 選擇量具 加工的孔均采用極限量規(guī) 其他 對垂直度誤差采用千分表進行檢測 對角度尺寸利用專用夾具保證 其他尺 寸采用通用量具即可 2 4 4 機械加工余量 工序尺寸及公差的確定 根據(jù)前面資料已初步確定工件各面的總加工余量 現(xiàn)在確定各表面的各個加 工工序的加工余量如下 表 2 3 各加工工序的加工余量及達到的尺寸 經(jīng)濟度 粗糙度 工序余量 工序 號 工序內(nèi)容 加 工 余 量 經(jīng)濟 精度 表面 粗糙 度 最小 最大 1 粗銑 12H7 的兩側面 3 IT11 6 3 0 1 0 1 2 粗銑平下端孔 側面的工藝凸 臺 3 IT11 6 3 0 1 0 1 3 鉆 12H7 通 孔 IT12 6 3 1 1 4 擴 12H7 通 孔 2 0 IT12 3 2 0 05 0 05 5 鉸 12H7 通 孔 0 2 IT8 1 6 0 006 0 006 畢業(yè)設計 論文 粗銑 左面 6 粗銑 12H 7 的 兩側 面 粗銑 右面 3 IT12 6 3 0 1 0 1 7 粗銑 26 孔 的兩面 2 IT11 6 3 0 1 0 1 8 精銑 26 孔 的兩面 1 IT9 3 2 0 05 0 05 9 鉆鉸 8 的孔 IT13 6 3 1 1 2 5 確定切削用量及基本工時 2 5 1 工序 1 粗精銑 12H7 的兩側面 機床 X5028 立式銑床 刀具 兩塊鑲齒套式面銑刀 間距為 80 材料 齒數(shù)15YT20Dm 為粗齒銑刀 20Z 因其單邊余量 Z 3mm 所以銑削深度 pa3m 每齒進給量 根據(jù)參考文獻 3 表 2 4 73 取 銑削速度 f 0 15 famZ V 參照參考文獻 3 表 2 4 81 取 2 54 Vs 機床主軸轉速 n 102 5460 8 min31Vnrd 按照參考文獻 3 表 3 1 74 245 實際銑削速度 v3 12 6 00dns 第 2 章 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉的加工工藝規(guī)程設計 13 進給量 fV0 1524 6012 5 ffaZnms 工作臺每分進給量 m 73infVs 根據(jù)參考文獻 3 表 2 4 81 aa 切削工時 被切削層長度 由毛坯尺寸可知 l 42lm 刀具切入長度 1210 5 3lDa 20 5 06 1 37 6m 刀具切出長度 取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 jt1247 620 min35jmlf 查參考文獻 1 表 2 5 45 工步輔助時間為 1 23min 2 5 2 工序 2 粗精銑下端孔側面的工藝凸臺 機床 X5028 刀具 硬質(zhì)合金端銑刀 面銑刀 齒數(shù)mdw40 14 Z 粗銑 a 面 銑削深度 3pm 每齒進給量 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 2 4 73 取f 0 15 famZ 銑削速度 參照 機械加工工藝手冊 表 2 4 81 取V 6 Vs 機床主軸轉速 取n0160287 in3 4Vrd 3inr 實際銑削速度 160nms 進給量 fV0 543 1 5 ffaZ 畢業(yè)設計 論文 工作臺每分進給量 mf10 5 630 minfVs 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 2 4 81 a a24 被切削層長度 由毛坯尺寸可知ll 刀具切入長度 1D 3 1 5 02 刀具切出長度 取2lm 走刀次數(shù)為 1 機動時間 jt12640 95min3jmlf 查參考文獻 1 表 2 5 45 工步輔助時間為 1 52min 2 5 3 工序 3 鉆 12H7 的通孔 工件材料為 45 硬度 200HBS 孔的直徑為 12mm 公差為 H7 表面粗糙度 加工機床為 Z535 立式鉆床 鉆頭為 22mm 標準高速鋼麻花鉆 磨出雙1 6aRm 錐和修磨橫刃 確定鉆削用量 確定進給量 根據(jù)參考文獻 2 表 28 10 可查出f 查 Z535 立式鉆床說明書 取 0 47 5 fmr 表 0 43 fmr 根據(jù)參考文獻 2 表 28 8 鉆頭強度所允許是進給量 由于機床 1 75 進給機構允許的軸向力 由機床說明書查出 根據(jù)參考文獻 2 max15690FN 表 28 9 允許的進給量 8 fr 由于所選進給量 遠小于 及 故所選 可用 ff 確定切削速度 軸向力 F 轉矩 T 及切削功率 根據(jù)參考文獻 2 v mP 表 28 15 由插入法得 17 min 表 4732N 表 5 69TNM 表 1 5PkW表 第 2 章 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉的加工工藝規(guī)程設計 15 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同 故應對所的結論進行修正 根據(jù)參考文獻 2 由表 28 3 故0 8Mvk 75lvk 17 min0 8751 2 min v 表 0 6 in rd 表 查 Z535 機床說明書 取 實際切削速度為195 in 0214 min10nmrv 由參考文獻 2 表 28 5 故 6MFTk 4732 65 FN 51 904 8Tm 校驗機床功率 切削功率 為mP mMPnk表 1 25 9 246 1 05WkW 機床有效功率 4 0 83E mPkP 故選擇的鉆削用量可用 即 02dm fr195 inr 14 inv 相應地 516FN54 8T 0mPkW 切削工時 被切削層長度 l7 刀具切入長度 1 12 107 42rDlctgkctgm 刀具切出長度 取l42 l32 畢業(yè)設計 論文 走刀次數(shù)為 1 機動時間 2jt78 431 08min095jLnf 查參考文獻 1 表 2 5 41 工步輔助時間為 1 76min 2 5 4 工序 5 鉸 12H7 的通孔 加工機床為 Z535 立式鉆床 鉸刀為 12mm 標準高速鉸刀 確定鉸孔切削用量 確定進給量 根據(jù)表 28 36 按該表注 4 進給量f 1 3 26fm 表 取小植 查 Z535 說明書 取 1 6 fmr 確定切削速度 及 由表 28 39 取 由表 28 3 得修vn8 inv表 正系數(shù) 0 8Mvk 0 9pavk254 7 0125 pRa 根 據(jù) 故 2 min 7 14 minv 表 01 nd 表 25 91 minr 查 Z535 說明書 取 實際鉸孔速度 ir 301vn 32510 in7 8 ir 切削工時 被切削層長度 l78m 刀具切入長度 101 254 7 120 92rDdlctgkctgm 刀具切出長度 取2lm1l32 走刀次數(shù)為 1 機動時間 3jt78 09 5in61jLnf 第 2 章 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉的加工工藝規(guī)程設計 17 查參考文獻 1 表 2 5 41 工步輔助時間為 1 51min 該工序的加工機動時間的總和是 jt1 0854 2 14minj 2 5 5 工序 6 粗銑 12H7 的兩側面 機床 X5028 刀具 硬質(zhì)合金端銑刀 面銑刀 齒數(shù)mdw40 14 Z 粗銑左面 銑削深度 3pam 每齒進給量 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 2 4 73 取f 0 15 famZ 銑削速度 參照 機械加工工藝手冊 表 2 4 81 取V 6 Vs 機床主軸轉速 取n0160287 in3 4Vrd 3inr 實際銑削速度 160nms 進給量 fV0 543 1 5 ffaZ 工作臺每分進給量 m 3infVs 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 2 4 81 a ma240 被切削層長度 由毛坯尺寸可知l 90l 刀具切入長度 1D 3 1 5 02 刀具切出長度 取2lm 走刀次數(shù)為 1 機動時間 jt12904 21min63jmlf 查參考文獻 1 表 2 5 45 工步輔助時間為 2 03min 粗銑右面 同樣的銑削深度 ap3 畢業(yè)設計 論文 每齒進給量 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 2 4 73 取fa 0 15 famZ 銑削速度 參照 機械加工工藝手冊 表 2 4 81 取V 6 Vs 機床主軸轉速 n0160287 in3 4Vrd 取 30 mir 實際銑削速度 V 0 106 28 nms 進給量 f 543 5 ffaZ 工作臺每分進給量 m10 630infs 根據(jù) 機械加工工藝手冊 表 2 4 81 a ma24 被切削層長度 由毛坯尺寸可知ll 刀具切入長度 1D 3 1 5 02 刀具切出長度 取2lm 走刀次數(shù)為 1 機動時間 jt12340 12min6jmlf 查參考文獻 1 表 2 5 45 工步輔助時間為 1 52min 2 5 6 工序 7 粗銑 26 孔的兩面 機床 X5028 立式銑床 刀具 兩塊鑲齒套式面銑刀 間距為 14 材料 齒數(shù)15YT20Dm 為粗齒銑刀 20Z 因其單邊余量 Z 2mm 所以銑削深度 pa2m 每齒進給量 根據(jù)參考文獻 3 表 2 4 73 取 銑削速度 f 0 15 famZ V 參照參考文獻 3 表 2 4 81 取 54 Vs 機床主軸轉速 n 第 2 章 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉的加工工藝規(guī)程設計 19 10 54602 8 min31Vnrd 按照參考文獻 3 表 3 1 74 5n 實際銑削速度 v3 142 56 00ds 進給量 fV 52 1 ffaZnm 工作臺每分進給量 m 735infVs 根據(jù)參考文獻 3 表 2 4 81 aa60 切削工時 被切削層長度 由毛坯尺寸可知 l 82lm 刀具切入長度 1210 5 3lDa 20 5 06 1 37 6m 刀具切出長度 取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 jt1287 620 15min3jmlf 查參考文獻 1 表 2 5 45 工步輔助時間為 1 57min 2 5 7 工序 8 精銑 26 孔的兩面 機床 X5028 立式銑床 刀具 兩塊鑲齒套式面銑刀 間距為 材料 齒0 5162 15YT20Dm 數(shù) Z 12 為細齒銑刀 精銑該平面的單邊余量 Z 1 0mm 銑削深度 pa1 0m 每齒進給量 根據(jù)參考文獻 3 表 2 4 73 取 銑削速度 f 0 12 famZ V 參照參考文獻 3 表 2 4 81 取 3 2 Vs 機床主軸轉速 n 畢業(yè)設計 論文 103 2605 7 min14Vnrd 按照參考文獻 3 表 3 1 31 31 實際銑削速度 v 4203 24 06dns 進給量 fV 15 15 ffaZm 工作臺每分進給量 m 930infVs 被切削層長度 由毛坯尺寸可知 l 82l 刀具切入長度 精銑時110lD 刀具切出長度 取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 2jt12802 31min9jmlf 查參考文獻 1 表 2 5 45 工步輔助時間為 1 94min 2 5 8 工序 10 銑斜面 機床 X5028 立式銑床 加工余量 3mm 由于零件此處的設計精度不高 用銑削達到尺寸精度的要求 銑刀參數(shù) L 10 D 100mm d 30mm ro 15 ao 12 an 6 Z 24 由于寬度為 25mm 故一次走完 ap 3mm 由 切削用量簡明手冊 表 3 3 確定 f 0 5mm r 現(xiàn)取 f 0 8mm r fz 0 5 24 0 02mm z 選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命 根據(jù) 切削用量簡明手冊 表 3 7 得最大磨 損量為 0 5 由表 3 8 確定刀具壽命 T 120 確定切削速度 Vc 和每齒進給量 決定切削速度 Vc 和每齒進給量 Vf 由 切 削用量簡明手冊 的公式 第 2 章 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉的加工工藝規(guī)程設計 21 60Zaf Tdo CVc m 1pueyzxpmqv vvv Cv 25 qv 0 2 Xv 0 1 yv 0 2 uv 0 5 pv 0 1 m 0 25 Km 1 12 in 6 98 0Zaf Tdo c m 1pueyzxpmqv vvvvv n 1000 Vc do 1000 98 6 3 14 100 314r min 根據(jù) 金屬機械加工工藝人員手冊 X5028 立式銑床型銑床說明選 nc 300r min 實際速度 Vc donc 1000 94 2m min 選 Vfc ncf 300 0 5 150mm min 根據(jù) X62W 型銑床說明書選 Vf 150mm min fzc 150 300 24 0 020mm z 基本工時基本工時根據(jù) 切削用量簡明手冊 表 3 5 Tm L L1 i Vf 40 20 2 150 0 8 min 2 5 9 工序 13 鉆鉸 8 的孔 機床 Z535 立式鉆床 刀具 7 8 直柄短麻花鉆 8 鉸刀 確定鉆削用量 確定進給量 根據(jù)參考文獻 2 表 28 10 可查出 f 0 47 5 fmr 表 查 Z535 立式鉆床說明書 取 43 fmr 根據(jù)參考文獻 2 表 28 8 鉆頭強度所允許是進給量 由于機床 1 fr 進給機構允許的軸向力 由機床說明書查出 根據(jù)參考文獻 2 max15690FN 表 28 9 允許的進給量 8 fr 由于所選進給量 遠小于 及 故所選 可用 ff 確定切削速度 軸向力 F 轉矩 T 及切削功率 根據(jù)參考文獻 2 表v mP 28 15 由插入法得 畢業(yè)設計 論文 17 minv 表 4732FN 表 5 69TNM 表 1 5PkW表 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同 故應對所的結論進行修正 根據(jù)參考文獻 2 由表 28 3 故0 8v 75lv 17 min0 8751 2 min v 表 0 74 3 i n rd 表 查 Z535 機床說明書 取 實際切削速度為15 inr 02 1 26 min10nmv 由參考文獻 2 表 28 5 故0MFTk 4732 651 FN 51 904 8Tm 校驗機床功率 切削功率 為mP mMPnk表 1 25 9 246 1 05WkW 機床有效功率 4 0 83E mPkkP 故選擇的鉆削用量可用 即 02 5dm fr 175 inr 1 2 minv 相應地 16FN4 8T 0mPkW 切削工時 被切削層長度 l32 刀具切入長度 1 第 2 章 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉的加工工藝規(guī)程設計 23 1 0 5 1 126 9rDlctgkctgm 刀具切出長度 取2lm4l32 走刀次數(shù)為 1 機動時間 2jt36 90 5in417jLnf 查參考文獻 1 表 2 5 41 工步輔助時間為 1 58min 2 6 本章小結 本章節(jié)主要從零件的結構和外型入手分析 從而得出設計毛坯的依據(jù) 再查 閱有關資料 設計出零件加工的毛坯 在工藝規(guī)程的制定上 將兩種方案進行比 較 選取一個最佳方案來 在計算每一步的切削用量時 先選用刀具和機床 再 查閱資料找出進給量 由它算出機床所需的轉速 翻閱機床手冊選一個最接近它 的一值 算切削速度 機動時間等 畢業(yè)設計 論文 第 3 章 鏜孔夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率 保證加工質(zhì)量 降低勞動強度 在加工此 156FM 凸輪 軸調(diào)節(jié)叉零件時 需要設計專用夾具 根據(jù)任務要求中的設計內(nèi)容 需要設計 鉆鉸孔夾具 銑面夾具及檢驗夾具 各一套 3 1 問題的提出 本夾具主要用來鉆 156FM 凸輪軸調(diào)節(jié)叉 26 孔 這個孔距右平面有尺寸精度 要求為 與中心孔垂直 因為位置精度要求不高 也無需表面粗糙度要求 故再 本道工序加工時主要應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率 降低勞動強度 3 2 定位 夾緊方案的選擇 由零件圖可知 在對孔進行加工前 底平面進行了粗 精銑加工 孔 進行了鉆 擴 鉸加工 因此 定位 夾緊方案有 209H 方案 選底平面 工藝孔和大頭孔外圓端來定位 即一面 一短圓209H 柱銷和 V 型塊定位 夾緊方式可設計圓環(huán)套在大頭孔圓周邊進行夾緊 方案 應用一面即撥叉底面 一銷即定位于大頭孔外端的擋銷和 工209H 藝孔的心軸來定位 夾緊方式就用螺母在心軸上夾緊 方案 選一面兩銷定位方式 工藝孔用短圓柱銷 還有一擋銷定位209H 于大頭孔外端 夾緊方式用操作簡單 通用性較強的移動壓板來夾緊 分析比較上面三種方案 方案 中的 V 型塊定位造成過定位 而夾緊方式加 大了設計量 裝 取工件也不易 方案 中的心軸夾緊 定位是不正確的 也端是不加工的 且定位與夾緊應分開 因夾緊會破壞定位 209H 通過比較分析只有方案 滿足要求 孔 其加工與孔 的軸線間有尺4 209H 寸公差 選擇小頭孔為定位基準來設計鏜模 從而保證其尺寸公差要求 第 3 章 鏜孔夾具設計 25 3 3 切削力及夾緊力的計算 鏜刀材料 硬質(zhì)合金鏜刀 5YT 刀具的幾何參數(shù) 60 粗 K 90精 1 0s 8 由參考文獻 5 查表 可得 321 圓周切削分力公式 0 75 14CpcPFafvK 式中 0 4pam fr rpsopkKK 查 5 表 得 查 5 表 取 21 736nmb 125 0 6b 75n 由表 可得參數(shù) 694 0pk 0 opK sp 1rpK 即 74 8 CFN 同理 徑向切削分力公式 0 9750 3238PpcPFafv 式中參數(shù) 7 0pkK 1 op sK 1 rp 即 32 4 PFN 軸向切削分力公式 0 5 4326fpcPFafv 式中參數(shù) 1 pkK o 1spK 0 rp 即 605 48 fFN 根據(jù)工件受力切削力 夾緊力的作用情況 找出在加工過程中對夾緊最不利 的瞬間狀態(tài) 按靜力平衡原理計算出理論夾緊力 最后為保證夾緊可靠 再乘以 安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值 即 FKW 安全系數(shù) K 可按下式計算有 6543210 式中 為各種因素的安全系數(shù) 查參考文獻 5 表 可得 0 12 畢業(yè)設計 論文 1 20 1 301 56CK 522 3P f 所以有 193 08 KCWFN 76P 5 Kf 螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有 210 tgtQLWz 式中參數(shù)由參考文獻 5 可查得 6 2 76zr 901 052 29 其中 3 Lm 8NQ 螺旋夾緊力 04 W 由計算可知所需實際夾緊力不是很大 為了使其夾具結構簡單 操作方便 決定選用螺絲夾緊機構 3 4 誤差分析與計算 該夾具以一個平面和和個定位銷定位 要求保證孔軸線間的尺寸公差 為了 滿足工序的加工要求 必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公 差 由 5 和 6 可得 1 定位誤差 當短圓柱銷以任意邊接觸時 minDWd 當短圓柱銷以固定邊接觸時 2dD 第 3 章 鏜孔夾具設計 27 式中 為定位孔與定位銷間的最小間隙min 通過分析可得 0 52D 1dmin 因此 當短圓柱銷以任意邊接觸時 0 63DW 2 夾緊誤差 cos minaxyj 其中接觸變形位移值 SNcHBKRkmnZaZy 014 8 9 1 cos0 3jy 磨損造成的加工誤差 通常不超過Mj 05 夾具相對刀具位置誤差 取ADm1 誤差總和 0 965jw 從以上的分析可見 所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求 3 5 零 部件的設計與選用 1 定位銷選用本夾具選用一可換定位銷來定位 其參數(shù)如下 表 3 1 定位銷參數(shù) D d H 公稱尺寸 允差 1h1b1dC1 14 18 16 15 0 011 22 5 1 4 M12 4 畢業(yè)設計 論文 2 夾緊裝置的選用 該夾緊裝置選用螺絲 3 6 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述 該工件不但可以采用心軸夾緊 定位 還可設計圓環(huán)套來夾緊 但由于心軸的夾緊有可能破壞其定位 不選用該方式 而設計圓環(huán)套不易裝 取 工件 也不選用 為提高生產(chǎn)率 經(jīng)過方案的認真分析和比較 選用了手動夾緊 方式 螺旋夾緊機構 這類夾緊機構結構簡單 夾緊可靠 通用性大 在機床 夾具中很廣泛的應用 此外 當夾具有制造誤差 工作過程出現(xiàn)磨損 以及零件尺寸變化時 影響 定位 夾緊的可靠 為防止此現(xiàn)象 選用可換定位銷 以便隨時根據(jù)情況進行調(diào) 整換取 3 7 本章小結 鏜孔夾具的設計要認真的分析方案 應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率 降低勞動 強度 盡可能的考慮多個方面在考慮采取什么樣的夾緊的方案的同時 還要考慮 誤差的存在 要選取最適合的鏜孔夾具方案 要考慮怎么去確保零件的尺寸 所 以設計夾具是一門很復雜的藝術 第 3 章 鏜孔夾具設計 29 圖 3 1 鏜孔夾具裝配圖 畢業(yè)設計 論文 第 4 章 銑床夾具設計 4 1 問題的指出 為了提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本 保證加工質(zhì)量 降低勞動強度 需要 設計專用夾具 對于銑削156FM凸輪軸調(diào)節(jié)叉斜平面 由于對加工精度要求不是 很高 所以在本道工序加工時 主要考慮如何降低降低生產(chǎn)成本和降低勞動強度 4 2 定位基準的選擇 在加工中用作確定工件在夾具中占有正確位置的基準 稱為定位基準 據(jù) 夾具手冊 知定位基準應盡可能與工序基準重合 在同一工件的各道工序中 應盡量采用同一定位基準進行加工 根據(jù)本道工序 選 G 面為定位基準 4 3 定位方案和元件設計 根據(jù)工序圖及對零件的結構的分析 本道工序需限制 4 個自由度 為了增加 定位的可靠行 實際限制了其 6 個自由度 本夾具采用 6 點定位原則 用兩個固 定的支撐板作為一大平面 限制了工件的兩個旋轉自由度和一個移動自由度 用 一個側向支撐板作為一小平面 限制了工件的一個旋轉自由度和一個移動自由度 用一個支撐釘作為止推點 本夾具的止推點采用了自位支撐的方式 4 4 夾緊機構的設計 本夾具采用定位銷和螺絲進行夾緊 同時保證了夾緊可靠和動作迅速的要求 同時 由于定位銷和螺絲屬于標準件 可直接購買 降低了夾具的制造成本 4 5 定位誤差的計算 本夾具的定位表面為工序所要求的基準不重合誤差 JB 0 由于 G 面是加工 表面 根據(jù)其制造方式 其表面粗糙度為 Ra25 由于 H7 g6 為間隙配合 最大間 隙為 0 017 因此基準位移誤差 Jw 0 025 0 017 0 042 總定位誤差 dw JB Jw 0 042 0 333 因此該夾具滿足精度要求 第 4 章 銑床夾具設計 31 4 6 本章小結 銑床夾具的設計本次主要是選擇了銑背面 但是看上去比較簡單 實際上還 是有很多問題存在的 當中也遇到了很多難題 說明平時的基礎掌握的不夠扎實 很多方面都是考慮不周全的原因 所以夾具設計真的是一門千變?nèi)f化的藝術 我 們以后再工作中也許還會碰到許多這樣的夾具 我們不妨多去觀察觀察 學習學 習 以這樣的方式來提升自我 圖 4 1 銑斜面夾具裝配圖 畢業(yè)設計 論文 第 5 章 檢驗夾具的設計 5 1 題的指出 為了提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本 保證檢驗效率 降低勞動強度 需要 設計檢驗夾具 在檢驗時 主要考慮如何降低生產(chǎn)成本和降低勞動強度 5 2 定位基準的選擇 在加工中用作確定工件在夾具中占有正確位置的基準 稱為定位基準 據(jù) 夾具手冊 知定位基準應盡可能與工序基準重合 在同一工件的各道工序中 應盡量采用同一定位基準進行加工 根據(jù)本道工序 選 G 面為定位基準 孔 及 一 側 面 凸 臺 面和 2671 H 5 3 檢驗夾具設計 檢驗夾具 檢驗工件及裝配件的尺寸大小和形狀等參數(shù)時 用來夾持或安裝 被測工件 或裝配件 便于進行檢測的一種裝置 圖 5 1 檢驗夾具裝配圖 第 5 章 檢驗夾具的設計 33 5 4 檢驗夾具檢測項目 檢驗夾具主要測量中心距離 51 1 及銷孔與中心孔之間的距離 14 幾個工件 能否正常安裝上去 可以檢驗位置關系是否正確的 檢驗兩孔中心距時 圖 5 1 大 圓柱銷固定在夾具體上 放置工件至圖示大致為止 然后裝入小圓柱銷 如果小 圓柱銷能夠順利裝入 說明是合適的 如果裝入太卡或太松 則說明有問題 當 檢驗 12H7 與 8 孔的距離位置關系情況時 當二者中心距放置調(diào)整下 在圖 示位置裝入小孔銷 如果小孔銷能正常順利裝入說明合理 如果裝入困難或根本 無法裝入 說明存在問題 5 5 本章小結 檢驗夾具的設計是之前從來沒有接觸過的 雖然平時在上課的時候 在實訓 中心的時候都會碰到很多的量具 但是和這種專用夾具還是有很大的區(qū)別的 說 實話剛開始連什么是檢驗夾具都不知道 在實習的時候問了一些師傅 也查看了 一些書籍 終于算了入門 但是還是存在很多問題的 以后再工作生活中也許還 會碰到這樣的難題 相信通過這次的設計會好許多 畢業(yè)設計 論文 結 論 本次設計從零件的毛坯生產(chǎn)到最終成品 中間經(jīng)過了銑 鏜 鉆 攻螺紋 打毛刺等工序 因為是大批量生產(chǎn) 工序就分得很散 中間就可省去換刀具和調(diào) 試的時間 在每道工序中都有計算切削用量和工時 在本次設計中已無大的問題 基本達到了要求 只是在夾具的設計中沒有能 提出多中方案進行分析比較 有所不足 參考文獻 35 參 考 文 獻 1 李 洪 機械加工工藝手冊 M 北京出版社 2006 1 2 陳宏鈞 實用金屬切削手冊 M 機械工業(yè)出版社 2005 1 3 上海市金屬切削技術協(xié)會 金屬切削手冊 M 上海科學技術出版社 2002 4 楊叔子 機械加工工藝師手冊 M 機械工業(yè)出版社 2000 5 徐鴻本 機床夾具設計手冊 M 遼寧科學技術出版社 2003 10 6 都克勤 機床夾具結構圖冊 M 貴州人民出版社 2003 4 7 胡建新 機床夾具 M 中國勞動社會保障出版社 2001 5 8 馮 道 機械零件切削加工工藝與技術標準實用手冊 M 安徽文化音 像出版社 2003 9 王先逵 機械制造工藝學 M 機械工業(yè)出版社 2000 10 馬賢智 機械加工余量與公差手冊 M 中國標準出版社 1994 12 11 劉文劍 夾具工程師手冊 M 黑龍江科學技術出版社 2007 12 王光斗 機床夾具設計手冊 M 上?？茖W技術出版社 2002 8 畢業(yè)設計 論文 致謝 在畢業(yè)設計即將結束之際我向所有幫助過我的老師和同學說一聲 謝謝 我 想沒有他們的幫助 畢業(yè)設計就會做得很困難 這次畢業(yè)設計是在老師悉心指導下完成的 老師以其淵博的學識 嚴謹?shù)闹?學風范 高度的責任感使我受益非淺 在做設計的過程中也遇到了不少的問題 楊老師給了我許多關懷和幫助 并且隨時詢問我畢業(yè)設計的進展情況 細心的指 導我們 也經(jīng)常打電話或者發(fā)電子郵件過來指導我的設計 在論文工作中 得到了機電學院有關領導和老師的幫助與支持 在此表示衷心 的感謝 最后 在即將完成畢業(yè)設計之時 我再次感謝對我指導 關心和幫助過老師 領導及同學 謝謝了