機械設計及其自動化專業(yè) 尾座體零件加工工藝及夾具設計

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1、尾座體零件加工工藝及夾具設計 摘 要：近年來, 機械行業(yè)的競爭越來越激烈, 許多企業(yè)對生產效率和產品質量提出了更高的要求。市場競爭既需要高質量, 也需要低成本的產品。夾具的使用可以實現工件的快速夾緊, 減少輔助加工時間, 降低加工成本。本文設計了一套結構緊湊、操作方便、省力、能保證加工精度高、生產效率高的小型車床尾座加工專用夾具。機床尾座是機床不可缺少的重要組成部分。尾座通常安裝在機床導軌的尾部。尾座上的內套可用于在安裝頂部后支撐較長的部件, 鉆頭和重新采樣器可用于加工孔, 螺紋可在安裝攻絲或板齒后進行加工?？梢钥闯? 機床的尾座得到了廣泛的應用, 其精度將直接影響零件的質量。只有深入分析其

2、工藝特點, 采用正確的加工方案, 才能保證尾座的性能滿足應用要求?；谝淮涡詩A緊和多方面加工的設計理念, 對車床尾座車身的六面旋轉鉆具進行了三維結構設計, 并對夾緊力和定位誤差進行了分析。利用 SolidWorks 軟件的仿真插件, 用有限元法分析了六面旋轉鉆井夾具中力最大的旋轉座椅。該夾具可用于一次固定工件, 連續(xù)完成六個表面孔的加工, 保證了加工精度, 大大提高了批量生產的生產效率。 關鍵詞：尾座體；工藝 ；夾具；設計 目 錄 第一章 緒論 2 1.1引言 2 1.2 國內外研究現狀 3 1.2.1 組合夾具管理系統(tǒng)的發(fā)展及研究 4 1.2.2 CAFD 的發(fā)展及研究

3、 4 1.3 夾具設計規(guī)劃 5 1.4 夾具性能評價 6 第二章 零件的工藝分析 7 2.1 零件分析 7 2.1.1 加工面確定 8 2.1.2 位置度要求 8 2.2 工藝規(guī)程設計 8 2.3 確定毛坯制造形式 9 2.4 機械加工余量及毛坯尺寸的確定 9 2.4.1 機械加工余量的確定 9 2.4.2 毛坯尺寸的確定 10 2.5 基面的選擇 11 2.5.1 粗基準的選擇 11 2.5.2 精基準的選擇 12 2.6 制定工藝路線 12 2.6.1 工藝路線方案一 12 2.6.2 工藝路線方案二 13 2.6.3 工藝方案的分析與比較 13 2.

4、6.4 量具的選擇 13 第三章 夾具設計及其分析 14 3.1 夾具設計分析 14 3.2 定位機構設計 15 3.3 夾緊機構的設計 16 3.4 鉆模板設計 18 3.5 回轉機構設計 19 3.6夾緊力的計算及定位誤差分析 19 3.6.1 夾緊力分析計算 19 3.6.2 定位誤差分析 20 3.6.3 有限元分析 20 3.7 夾具使用效果 20 第四章 結論 21 致 謝 21 參考文獻 23 第一章 緒論 1.1引言 尾座是車床的重要組成部分。尾座的主要部分是尾座。尾座的六個表面有需要加工的孔。使用傳統(tǒng)的加工方法時, 需要許多夾具來加

5、工各方面的孔。在批量生產中, 效率低, 精度差, 互換性差。為了保證產品加工的質量, 當生產批次大的時候, 需要特殊的夾具來保證尾體每個表面孔加工的準確性。 夾具是一種用于準確確定工件位置并在切割過程中牢固夾緊的技術設備。它是現代機械加工行業(yè)不可缺少的重要技術設備之一。夾具的使用可以提高工件加工的精度, 確保零件的互換性, 提高勞動生產率, 降低勞動強度, 改善工人的工作條件。夾具的使用還可以擴大現有機床的應用范圍, 充分利用現有的設備資源。 小型車床的尾座是精密儀器和儀表車床的匹配裝置。在加工長車床時, 后座頂針可用于防止零件因長度而被夾緊或在吃刀

6、的側向力后掉落。另一個功能是安裝各種鉆具鉆孔或擊中車床的中心角度。 傳統(tǒng)的鉆孔夾具設計方法是定位工件的底部、凹槽或側面, 以限制工件的總自由度, 然后使用聯(lián)動夾緊機構擰緊夾緊螺絲, 使壓力板壓下工件底板和夾具。這種操作方式繁瑣, 要求操作人員較多, 且工件容易發(fā)生扭轉變形, 剛度差。為了提高機床的生產率, 縮短工件的安裝時間, 提高夾具的剛度, 設計了一套新型的小型車床尾座鉆床專用夾具。 機床尾座廣泛應用于車床、磨床、銑床等各類機床, 是機床不可缺少的配件之一。對于機械加工, 為了保證產品質量, 提高生產效率, 降低廢品率, 有必要仔細分析產品的工藝特點, 使其加工計劃

7、科學化。機床尾座對于空白材料和夾具的選擇非常挑剔, 因為這些因素會直接影響機床尾座的質量、服務性能和壽命, 從而影響機床的加工精度。機床。本文將選擇機床的尾座零件對加工工藝進行深入分析。 1.2 國內外研究現狀 在機械制造過程中, 夾具用于固定加工對象, 并將其保持在正確的位置, 以接受施工或檢查。它在整個機械制造行業(yè)中發(fā)揮著不可或缺的作用, 對企業(yè)的成本、效率和產品質量產生了很大的影響。根據相關數據, 夾具的設計制造將占整個生產準備周期的 70-80%, 夾具的成本占總量的 10-20, 夾具的公差占總公差的30-50。在單一產品形式和大批量生產的背景下, 特殊夾具提高了加工效率, 降低

8、了工人的勞動強度, 在很大程度上保證了產品質量。隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展和市場需求的變化, 滿足產品多樣性和新產品試生產的小批量生產需求不斷增加, 產品的迭代周期越來越短,特種夾具設計的生產成本較高, 制造周期長、通用性差的問題越來越突出, 不能滿足現代生產的需要。與特殊夾具不同, 模塊化夾具是一套高度標準化的預制夾具組件和配件。它可以通過連續(xù)拆卸和組裝來滿足不同部件的夾緊需求, 直到模塊化夾具的組件及其部件磨損到極限, 然后報廢。模塊化夾具更符合 FMS 的設計理念, 滿足了適應性強、通用性好、制造靈活性高的要求, 更符合當今的現代生產。隨著數控機床的廣泛應用, 越來越多的機械制造企業(yè)采用模塊

9、化夾具。 當前, 制造業(yè)的發(fā)展更加面向信息化和智能化。制造企業(yè)信息化程度對企業(yè)未來的發(fā)展前景影響很大。因此, 計算機輔助制造 (CAD) 具有舉足輕重的地位。計算機輔助夾具設計 (CAFD) 研究作為企業(yè)信息化的一部分, 也被提上了許多企業(yè)的議事日程。在 CAD 技術的支持下, CAFD 將 CAD 的幾何元素與 CAPP 的技術元素結合起來, 設計夾具和夾具。CAFD 技術的研究主要包括幾個方面: 夾具規(guī)劃、夾具配置設計和夾具驗證。目前, 計算機輔助夾具設計可分為三類: 交互式 CAFD 系統(tǒng)、變型 CAFD 系統(tǒng)和創(chuàng)新的 CAFD 系統(tǒng)。CAFD 的應用大大縮短了模

10、塊化夾具的實際裝配時間, 減少了裝配工人的經驗對模塊化夾具裝配效果的影響, 避免了由于夾具精度不合格而返工的可能性績效評估。 隨著柔性制造的不斷發(fā)展, 具有高靈活性和標準化的模塊化夾具得到了越來越廣泛的應用。國內外學者對模塊化夾具模具管理系統(tǒng)的開發(fā)和 CAFD 技術在模塊化夾具領域的應用做了大量的研究工作。相關技術的應用可以顯著提高工作效率, 縮短工作周期, 適應多樣化的產品需求和快速更換的情況。 1.2.1 組合夾具管理系統(tǒng)的發(fā)展及研究 模塊化夾具管理的研究主要集中在過程信息、幾何信息和處理信息的管理上。2003年, T. Girish10 等人開發(fā)了模塊化夾

11、具組件資源管理系統(tǒng), 該系統(tǒng)可以實時維護和跟蹤管理組件的基本信息。2004年, 趙懷東11等人建立了8mm 凹槽模塊化夾具構件庫, 并構建了一個簡單的管理系統(tǒng)。胡宏軍12等人在首頁2000平臺上開發(fā)了基于 b1 結構的機床夾具信息管理系統(tǒng), 只涉及簡單的瀏覽和查詢功能。2006年, 康文立13等人在 Auto CAD 2000 環(huán)境下完成了采用 v c++ 和對象 ARX 技術的模塊化夾具組件管理模塊的設計。該模塊實現了夾具部件的增加、修改和刪除的基本管理功能。馬子琴14號等人研究了數學組合在夾具管理中的應用, 并提出了相應的理論, 并給出了實例。2007年, 王芳15 等人接受了。作為企業(yè)再

12、開發(fā)的平臺, 設計并優(yōu)化了基于 SQL Server 2000 數據庫的模塊化夾具管理系統(tǒng), 實現了設計周期的縮短。2011年, LQ Li 等人通過對生產管理流程的深入分析, 利用 J2EE 框架開發(fā)了基于小批量生產的資源管理系統(tǒng)。它可以實現分層管理和協(xié)作, 具有良好的可擴展性。還為該系統(tǒng)編寫了與 ERP 和 MES 系統(tǒng)的垂直接口以及與 CAPP 和 PDM 系統(tǒng)的水平接口。在2013年的 Solid Edge 環(huán)境中, 李群等人開發(fā)了一個靈活的模塊化夾具管理平臺, 具有更好的裝配仿真、數據保留和經驗繼承;楊丹描述了模塊化夾具裝配模型的層次模型和關系模型, 并在知識描述的基礎上完成了電力建

13、設者9.0 平臺上夾具庫管理系統(tǒng)的構建。 1.2.2 CAFD 的發(fā)展及研究 20世紀70年代, 德國學者 Imhof 和 Grarl 涉足計算機輔助模塊化夾具設計領域, 但由于當時計算機硬件和軟件技術的局限性, 他們沒有取得好的效果。上世紀 8 0 年代, 歐洲學者率先提出了第一代 CAFD 系統(tǒng): 交互式 CAFD 系統(tǒng)。基于內置技術的第二代 CAFD 系統(tǒng)是在上世紀 8 0 年代中后期開發(fā)的。1984年, 馬庫斯開發(fā)了基于箱式零件專家系統(tǒng)的模塊化夾具自動裝配系統(tǒng)。1988年, Darvishi 和 Gill 在專家系統(tǒng)的知識表示和應用領域進行了探索性研究。從 1989 年到 199

14、4 年 , 周鴻等人通過螺桿理論提出了數學理論 , 并得到了一種自動配置設計方法。進入20世紀90年代后, j. c. Trappy 和 c. r. 劉提出了通過投影位置布置自動確定工件定位夾緊點的方法。將遺傳算法應用于模塊化夾具的推理設計, 開發(fā)了基于網絡技術的交互式研究系統(tǒng)。Marco Ryll 等人研究了模塊化夾具的快速重構技術。在面向對象技術的基礎上, 采用快速重構技術, 提高了模塊化夾具系統(tǒng)的夾具定位能力, 具有平臺通用性的特點。 中國 CAFD 的發(fā)展始于上世紀 8 0 年代。雖然起步較晚, 但有很好的發(fā)展趨勢。清華大學榮一明教授將理論與實際生產經驗相結合,

15、 開發(fā)了帶孔的模塊化夾具自動設計系統(tǒng)。系統(tǒng)提取模塊化夾具的裝配關系, 并將其存儲為裝配圖, 用裝配圖編寫相應的算法來指導裝配。其團隊成功地使用這項技術編寫了 Fix-Des 業(yè)務計劃。河北理工大學顧永茂等人提出了一種基于神經網絡的專家系統(tǒng)結構系統(tǒng), 該系統(tǒng)將神經網絡與模塊化思想集成到專家系統(tǒng)中, 使專家系統(tǒng)和神經網絡知識庫得以學習從彼此的強項和弱項, 并實現更智能的目標。河北工業(yè)大學段國林等人提出了一種基于典型結構的半智能模塊化夾具設計方法。該系統(tǒng)利用手工裝配和分組技術的裝配經驗對各種典型結構進行分類, 然后自動選擇和改進。華中科技大學的王華橋和王耿云開發(fā)了基于特征建模和基于 UG 平臺的參數

16、化驅動的 CAFD 系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括夾具庫管理、自動裝配、功能檢查等多個模塊。它實現了集成的設計理念, 具有良好的應用效果。 1.3 夾具設計規(guī)劃 夾具設計規(guī)劃是指夾具設計前夾緊面、緊固點、定位支撐方式、定位平面和定位點位置的確定。目前最常用的夾具設計規(guī)劃方法有基于規(guī)則的推理 (RBR)、遺傳算法、基于案例的推理 (CBR)、遺傳算法和有限元結構分析方法。Nee 等人提出了一種基于規(guī)則推理的夾具設計系統(tǒng), 并采用數學分析方法確定了定位、夾緊和支撐的選擇方法。此外, 曾蔭權還對基于特征的夾具設計進行了深入研究。通過研究自由曲面工件最小范數原理, 提出了干涉的數學模型, 解決了定位點時的干擾預

17、測和預防方法。Ppen33 等人利用 RBR 和 CBR 方法, 構建了基于虛擬現實 (VR) 技術的模塊化夾具設計系統(tǒng)。Nasr34 等人提出了一種基于搜索策略的模塊化夾具設計系統(tǒng)。CBR 方法無疑是應用最廣泛、最成熟的方法之一。Sun35 等人在基于案例推理 (CBR) 的模塊化夾具設計系統(tǒng)中應用分組技術對模塊化夾具進行了分類和編碼。在獲取新任務時, 他們首先比較了類似的成形示例, 并對這些示例進行了修改。對夾具設計系統(tǒng)的案例庫進行了自動補充, 并不斷提高系統(tǒng)的推理能力。 Y. Zhen36 等人分析比較了隨機算法、交換算法和分支約束法在計算最大切線球體時的優(yōu)缺點, 并應用相關算法對夾具

18、布局進行優(yōu)化和改進定位精度。分析了夾緊方案的穩(wěn)定性和碰撞約束, 提出了一種生成定位方案的智能算法。H Hashemi38 等人總結了近年來基于 CBR 方法的 cafd 的發(fā)展, 分析和解釋了其主要缺點和今后的研究方向。在中國, 華中科技大學的趙紅星39在面向對象概念的 Visual c++ 6.0 開發(fā)環(huán)境下開發(fā)了 UG 二級開發(fā)。開發(fā)了模塊化夾具的計算機輔助虛擬裝配測試系統(tǒng) fix Assem。該系統(tǒng)包含交互式裝配、性能測試和基于案例推理 (CBR) 的模塊, 具有一定的實驗教學意義。四川大學徐磊40通過提出特征要素的概念, 完善了產品信息模型和構建信息模型, 采用知識重用指標模型構建的方

19、法, 提出了混合特征"規(guī)則 + 實例" 的推理方法和需求功能特征結構的映射模型, 定義了組件裝配關系圖, 構造了裝配關系庫, 并在此基礎上對夾具進行了研究。組件組裝算法。南京航空航天大學劉金山41號提出了將三維模型檢索技術與傳統(tǒng)幾何推理技術相結合的廣義三維幾何推理技術。三維幾何信息的提取方法、幾何推理策略、幾何模型的拓撲表示、融合工程語義的幾何模型相似性比較、基于幾何的智能變型設計對相似性和設計知識進行了深入的研究。開發(fā)了一個完整的 CAFD 提取和表示系統(tǒng)。浙江大學的鄭宏軍42采用通用 KADS 方法指導 CAFD 任務的知識獲取, 用 CML 語言構建夾具設計知識模型, 用 Kohonen

20、 自適應神經網絡優(yōu)化夾具表面, 并通過以下方法優(yōu)化定位點:遺傳算法, 并提出了地方結構中的目標導向規(guī)劃。南京航空航天大學的陸曉斌43通過二次開發(fā)開發(fā)了基于 UG 平臺的模塊化夾具快速設計系統(tǒng), 支持知識的重用。通過對近年來 CBR 研究的總結, 在面向對象和并行檢索算法的基礎上, 應用了統(tǒng)一建模語言 (UML), 計算了幾何形狀和位置拓撲關系的方法。零件幾何特征的相似性, 取得了較好的效果。 1.4 夾具性能評價 模塊化夾具設計后, 對模塊化夾具的夾緊穩(wěn)定性、定位精度、整體剛度、質量和裝配復雜度進行分析和評價的過程稱為模塊化夾具的性能評價。此過程確定每個手指。標準是否符合標準, 并根據權重

21、進行整體評價。夾具性能評價也稱為計算機輔助夾具設計評價 (CAFD), 包括以下內容: 誤差分析。誤差分析主要包括模塊化夾具的定位誤差和夾緊誤差分析。在誤差分析中采用了神經網絡算法、遺傳算法和幾何分析。干擾檢查。干擾檢測考慮靜態(tài)和動態(tài)兩個方面, 重點是組裝和加工過程中的干擾。目前主要采用幾何分析方法。夾緊力和剛度分析。夾具系統(tǒng)的靜力分析主要采用有限元法, 以驗證其剛度和夾緊力是否符合標準。這也是計算理論公式和經驗公式的一種簡單方法。經濟檢查。本項目主要用于夾具設計成本評估。在評價方法方面, 哈梅迪將非線性有限元法、遺傳算法和神經網絡集成到模塊化夾具評價系統(tǒng)的構建中。在此基礎上, 利用神經網絡和

22、遺傳算法對夾緊力進行了優(yōu)化。結合 ANSYS 參數化設計語言有限元分析和遺傳算法, 提出了一種減少工件變形誤差的分析和優(yōu)化方法。采用有限元法建立了夾具的靜態(tài)模型, 分析了不同影響因素對工件變形的影響程度。Asada 構建了三維空間夾具的雅可比矩陣模型, 并計算了其動力學。 本文對其位置約束和其他問題進行了評價。在國內, 李敏波等人分析了并行工程中的夾具, 并通過模糊評價方法開發(fā)了基于 Web 網絡系統(tǒng)的夾具評價系統(tǒng)。李惠平提出了一種極限位置分析方法, 以改進機床專用夾具的定位誤差分析。彭和明等人分析了基準對夾具約束的影響, 利用基準的類型和位置關系對夾具約束進行了評價,

23、 建立了精加工過程的基準選擇和評價標準。 第二章 零件的工藝分析 2.1 零件分析 尾座安裝在機床的右側導軌上, 尾座上的套筒可安裝在頂部, 以支持較長工件的右端 (即工件的中心孔), 安裝鉆頭和改造機進行孔加工, 并安裝攻絲螺絲工具和圓形齒套螺絲工具, 用于處理內螺紋和外螺紋。尾座可以沿尾座導軌縱向調整和移動, 然后按下尾座緊固手輪, 將尾座固定在所需位置, 并晃動尾座手輪, 以實現頂部擰緊、松動或工件的縱向進給。由數控銑床和鉆床加工從粗件到半成品的尾體。工件的材料是 HT200 灰鐵。該零件年產量為 10, 000件批量生產。為了提高勞動效率, 降低成本, 應設計專門的夾具來設計和

24、加工本部分。 2.1.1 加工面確定 "尾體" 有三個主要的機加工表面: 1) 尾體 A 基的機加工表面;2) 尾體兩個凹槽 B 的加工表面;3) 62H7 孔內壁加工表面 I;其中, 氣缸兩端的 D 和 F 為二次加工表面, 氣缸的非機加工表面被夾緊。 2.1.2 位置度要求 機加工表面具有位置公差要求, 如下所示: 62H7 孔圓度公差為 0.003 mm;62H7 孔圓柱度公差為 0.00 mm;62H7 孔中心線和參考平面 a 平行度公差為 0.005 mm;62H7 孔中心線和兩個凹槽表面 B 對稱公差為 0.005 mm;62H7 孔軸線和導軌表面位置誤差為 0-0

25、.1 mm。如圖1所示, 尾座的加工表面和孔可以在圖 1) 底部 A、B、C 中看到;2) d、E、G、F;3) 末端 J, H;4) 頂部 i 和我表面孔 20;5) x 孔 (32 毫米);6) 8 毫米, 14 毫米步孔;7) 10mm, 20mm 工藝孔;8) 孔 4 * M8。 2.2 工藝規(guī)程設計 考慮到經濟效益, 降低生產成本, 在保證零件尺寸公差、形狀公差和表面粗糙度的技術條件下, 制定了零件的加工工藝方案。該方案首先處理精確的基準, 然后使用精確的基準定位來處理其他加工表面?；鶞蔬x擇合理, 定位可靠, 滿足加工的可行性。它符合集中分散加工程序的原則, 第一面、第一面、第

26、一優(yōu)先、第一基準、夾緊、可靠定位, 適用于大批量生產和加工。 2.3 確定毛坯制造形式 由于機床尾座坯表面尺寸精度高, 產量大, 因此有必要設計金屬鑄造模型, 采用機器精密鑄造。根據毛坯的技術要求, 鑄件的質量要求和結構技術如下: 1) 鑄件壁厚應均勻, 鑄件厚度不應不同;2) 鑄造坯不應有砂孔、裂縫、氣孔、疤痕、收縮、粘砂、砂夾雜物等鑄造缺陷;3) 鑄件圓度應適當, 不應發(fā)現鋒利的邊緣和尖角;4) 鑄件空白應退火。為了消除內應力, 有必要在530-605攝氏度的情況下進行爐膛冷卻處理 5. 在保證空白鑄件符合技術要求, 并應提供合理的啟動角度, 以方便模具的啟動;6) 鑄件中鋼筋肋的厚

27、度和分布應合理, 避免鑄件因淬火內應力不均勻而變形或產生。裂紋啟動;7) 鑄件的選材應合理, 具有較好的澆注性。 圖1 機床尾架簡圖 機床尾架簡圖 2.4 機械加工余量及毛坯尺寸的確定 2.4.1 機械加工余量的確定 銑削津貼基于 "加工工藝設計實用手冊" 表8-31 和表15-50。公差基于 "互換性和測量技術基礎" 表3-2。從 "加工技術" 表1-15 中獲得了表面粗糙度和經濟精度。鉆孔、擴展和擴孔余量是根據《加工工藝設計實用手冊》表8-18 編制的。尾座零件材料為 HT200 (珠光體灰鑄鐵)。根據上述要求, 確定了每個加工表面的加工余量、工藝尺寸和空白尺寸, 方法

28、如下: 1) 尾座基準 a 和 B。因為這兩個曲面是基準級別, 所以要求相對較高。檢查《金屬加工技術員手冊》 (以下簡稱《力學手冊》), 可以看出鑄件的尺寸偏差為 (+ 1 mm), 表面粗糙度 Ra 1.6 um。為了滿足公差和表面粗糙度的要求, 必須進行粗加工和精加工。參照實用金屬切削加工手冊 (以下簡稱 "切割手冊"), 我們可以知道, 加工余量是: 粗 Z = 2 毫米, 精細 Z = 0.85 毫米, 粗 Z = 2 毫米, 和精細 Z = 0.85 毫米。粗銑削的精度為 IT11, 因此偏差為 (+ 0.11 mm)。精加工的偏差是零件圖紙上的尺寸公差, 平面公差為 0.3 m

29、m。 2) 尾座凸面 C。由于精度要求不高, 參照《切割手冊》, 我們可以知道只需要粗加工, 加工余量 Z = 2 毫米。 3) 尾體側 d、E、G、F 和尾體左右的 D、E、g、f 要求相同。表面粗糙度為 Ra6.3 微米。提到《切割手冊》, 可以看出, 只需要粗加工和半精加工。加工余量粗糙 z = 1.3 毫米, 半精加工 Z = 0.7 mm。 4) 尾座上的32H6 孔。由于該孔精度要求高, 根據加工工藝的要求, 參照 "互換性和測量技術", 我們可以看到, 該孔需要精細的鉸鏈和匹配。精細鉸鏈 2Z = 0.15 m

30、m, 研磨 2Z = 0.05 mm。公差 (+ 0.011 mm)。由于在空白工藝和后續(xù)工藝 (或步驟) 中存在加工公差, 為了避免過多或較小的累積公差, 應根據實際加工條件進行調整。因此, 上述處理津貼只是名義處理津貼, 實際上, 處理余量可以分為最大和最小。本設計中指定的部件大量生產。因此, 在計算最大和最小加工余量時, 應根據調整方法確定。 2.4.2 毛坯尺寸的確定 根據《機械人員手冊》 , 零件的加工余量確定為 5 - 7 , 空白尺寸如下 : (1) 底部 A 和 B 向下加厚 8 毫米 , 底部 C 向下加厚 3 毫米 , 頂部 i 是被發(fā)現3毫米向上。空白的總高度

31、為 153 mm+8 mm+3 mm+3 mmmx167 毫米。 (2) 側 D 和 E 分別添加3毫米的外部?？瞻椎撞康目傞L度為 160 mm+3 mm+3 mmmxx166 mm。 (3) 側 G 和 F 分別添加3毫米的外部?？瞻椎撞康目倢挾葹?125 mm+3 mm+3 mmmsx131 mm。 (4) 空白端面的總長度為165毫米 + 3 毫米 + 3 毫米 + 3 毫米 = 171 毫米。 (5) 零件毛坯的孔直徑為 32 mm-5 mm-5 mm = 22 毫米, 臺式機床尾座的空白圖如

32、圖2所示。 圖 圖2 機床尾架毛坯圖 2.5 基面的選擇 基面選擇是零件加工中最重要的任務之一。基礎平面的選擇是否正確, 直接影響工件的加工精度和裝配精度。正確選擇基面可以使零件滿足技術要求, 否則會給加工和裝配帶來很大的問題, 提高產品的廢品率, 導致加工和裝配過程無法完成正常進行。 箱體零件的主要加工面是裝配基準和軸承支撐孔。如何保證這些表面的尺寸精度和表面粗糙度、孔之間的位置精度、孔與裝配基準之間的距離、尺寸精度和相互位置精度是主要的加工技術箱體零件的問題。由于箱體零件結構復雜, 壁厚薄, 不均勻, 有必要合理選擇定位基準, 劃分加工階段, 安排加工順

33、序, 消除加工過程中的內應力。制造。 2.5.1 粗基準的選擇 在箱體加工中, 主要孔 (如主軸孔) 和遠離它們的另一個孔通常被選擇為粗糙基準, 以確保箱體上重要孔的加工余量均勻。此外, 箱內壁上也形成了其他支撐孔和泥芯, 將箱體打成空白, 并將其作為一個整體進行包裝。因此, 以重要孔作為粗略的基準, 也有助于確保其他支撐孔的加工余量均勻。對于本設計中的尾座零件, 選擇粗基準是非常重要的。由于該零件的內孔需要加工, 根據粗糙基準選擇的原理, 粗基準為 M 和 N。 2.5.2 精基準的選擇 箱體各支撐孔的設計基準通常是箱體底部 (裝配基準)。軸線和箱體兩端在底部表面有一定的位置

34、精度要求。因此, 應將底面作為精確基準, 使工藝基準與設計基準一致。在每個支承孔的加工中, 底部以其為主定位基準, 不僅符合基準重合原則, 而且符合基準統(tǒng)一原則, 有利于保證取孔加工精度。箱。同時, 為了消除工件的旋轉, 保證支撐孔的軸線與箱體端面之間的垂直性, 還需要定位兩個針孔 (工藝孔) 或導面, 這是 在底部 (或頂部) 表面上專門制作的箱體的裝配基準。 對于本設計中的尾座零件, 為了保證零件的同軸性和垂直性, 并符合 "參考重疊" 的原則, 應在同一夾具中完成幾個過程。在非加工曲面 m 和 N 的粗糙基準的基礎上對曲面 a 和 b 進行處理, 作為精確基準, 以保

35、證這些要求。在處理其他表面孔時, 選擇更合適的精確基準。在選擇基平面時, 應盡可能地選擇重疊基準, 以避免一些不必要的誤差, 減少設計過程中累積的誤差。如果設計基準與工藝基準不一致, 必須進行誤差分析和計算。 2.6 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點應能保證零件幾何形狀、尺寸精度和位置精度的技術要求。在生產方案已確定為批量生產的條件下, 可以考慮特殊夾具, 并盡可能集中工藝, 提高生產率。此外, 還應考慮到經濟效益, 以盡量減少生產成本。 2.6.1 工藝路線方案一 過程 I 鑄造;第二程序砂清洗;第三程序人工老化處理 (低溫退火);第四程序底漆涂層;程序 V 銑削兩側 D,

36、 E, 銑削兩側 G, F;程序 VI 銑削底部 A, B, c, 銑削頂 I;程序七銑削端 j, H. 過程八鉆孔、擴孔、reaming_8mm and_14mm 步進孔;第九程序鉆孔、擴孔、reaming_10mm and_20mm 工藝孔;工藝鉆孔, reaming_20mm 工藝孔;工藝粗加工、半精加工鉆孔、精細擴孔、磨削 x 孔 32mm;工藝鉆井, 攻絲 4 * M8;程序十三去毛刺和修剪;第十五程序清潔;根據圖紙要求進行第十六程序檢查;程序十六倉儲。 2.6.2 工藝路線方案二 過程 I 鑄造;第二程序砂清洗;第三程序人工老化處理 (低溫退火);第四程序底漆涂層;程序 V

37、 銑削底面 a, B, C;程序 VI 銑削兩側 G, F;第七程序銑削兩側 d, E;第八程序銑削頂面 i;程序九銑削端面 j, H;工藝 X 鉆井 D 表面技術 hole_20mm, hole_20mm d 表面 hole_10mm 同軸;10毫米;程序十一。粗鉆、半精密鉆孔、精密鉆孔、精密擴孔、磨削匹配 x 孔 to_32mm;hole_20mm 工藝十二鉆井的頂部表面 I;工藝十三鉆孔的 D 和 E 表面上的兩步孔14mm 和 8mm;十四鉆井攻絲 4*M8;工藝十五去毛刺和修剪;工藝十六清洗;根據圖紙要求進行十七道檢驗;進程十八存儲。 2.6.3 工藝方案的分析與比較 上述兩種

38、工藝方案的特點如下: 一是雙面 d 和 E 銑削;銑削兩側 G 和 F, 然后將底部 A、B 和 C 定位在側面, 然后在底部加工 X 孔;第二, 選擇底部 A、B、C 作為基礎, 然后在底部的基礎上處理側面和 X 孔及其他要處理的表面。通過對兩種方案的比較, 通過先處理底面, 然后用引腳定位平面和其他孔, 可以很容易地保證平面和其他孔的定位精度, 定位和夾緊更加方便, 工藝也比較方便。集中, 從而減少夾緊時間。從加工精度要求的角度來看, 選擇第二種工藝路線更為合理。 2.6.4 量具的選擇 當使用不同的測量工具和方法時, 可以獲得不同的測量精度。合理選擇測量工具是正確分析零件加工工藝

39、、采取措施防止廢品的關鍵。由于零件主要是加工面和孔, 尺寸主要由操作人員的技術水平保證, 因此采用 175-200 mm 的千分尺測量銑削底部、側面和端面。當鉆孔 x 孔 32mm, 由于要求高, 它應該測量內徑百分位計。其余只需要使用 0 ~ 150 毫米特殊游標卡尺。插頭儀表用于確保加工其他孔, 螺紋表也用于處理螺紋。(請注意, 一般規(guī)則和法規(guī)用于檢查批量生產中的固定裝置) 。 第三章 夾具設計及其分析 夾具結構設計是指確定制造夾具所需部件的設計過程, 包括定位元件、緊固元件、底板等, 以及用上述元件組裝最終的模塊化夾具。在自動編程的研究中, 馬先生采用幾何分析的方法, 分析了模塊化夾

40、具的幾何特性以及夾具與工件之間的幾何關系。李等人將有限元法應用于夾具配置設計規(guī)劃。Roy 將一般黑板模型應用于模塊化夾具結構的設計, 取得了較好的效果。在國內, 王琦等人構建了一個以知識為基礎的 CF-CAFix 設計系統(tǒng), 并利用框架與規(guī)則相結合的知識表示方法, 建立了具有大小和特征雙重屬性的參數化模型庫。通過引入有效表面和有效路徑的概念, 陳濰坊等人建立了模塊化夾具的快速裝配平臺。王軍等人利用基于特征的調用方法對整個夾具庫進行調用, 實現了計算機輔助夾具調用方法。秦國華等人利用加權幾何相關度和過程匹配度建立了定位元件的匹配數學模型和匹配函數, 實現了元件的自動選擇。 3.1 夾具設計分析

41、 本設計的尾座主體主要是主軸孔的加工精度。其技術要求是, 前部和后部中心線與前部和前部之間的平行度不超過 0.04:200 mm;左、右定位鍵與鉆孔套筒中心軸之間的對稱性不超過 0.005:100 mm;而鉆孔和磨削支承的前后中心線之間的同軸性不超過 0.025:100 mm。 為了解決上述問題, 設計了一套鉆孔夾具。上述精度主要取決于鉆孔模具的精度和安裝質量。鉆孔時, 導軌支架直接固定在夾具上, 提高了夾具的剛性, 保證了支撐孔的尺寸和位置精度。鉆孔夾具簡稱為鉆孔模具, 主要用于處理殼體零件上的精密孔或孔。它類似于鉆井夾具。鉆孔套筒用于引導和支撐鉆桿, 以確?？缀?/p>

42、孔的加工精度。采用鉆孔模具后, 鉆孔的精度不受鉆孔機精度的影響, 但主要取決于鉆孔模具的精度。鉆孔模具不僅廣泛應用于普通鉆床和高效組合鉆床, 而且在沒有這種設備的情況下, 還可用于加工普通機床上的高精度孔 (如搖桿鉆頭、車床和銑床)機)。它主要由鉆孔底座、鉆孔支撐、鉆孔套筒、鉆桿以及必要的定位和夾緊裝置組成。 3.2 定位機構設計 為了確保所有表面上的鉆孔擴孔都能同時安裝和加工, 夾具結構必須實現六面旋轉。考慮到起始基準與定位基準的一致性, 并盡可能保證加工精度, 以尾座基座為主定位面, 限制三自由度, 兩自由度為限制與導軌的長修剪銷的定位準55H6 孔, 和下垂在45度凹槽底部的推力定

43、位在直表面上限制一個程度的自由度。充分定位考慮到了定位方案和加工過程中切削力的實現、夾緊和旋轉的結構以及工件裝卸的便利性。夾具體的上平面為主要定位面, 長切削刃銷為導向定位, 推進器定位采用蝸桿和齒條驅動提升結構, 方便工件。裝卸。 定位元件用于確定工件的正確位置。工件的定位基座直接接觸或與夾具定位元件匹配。根據參考曲面的不同條件, 定位方法和定位元件也不同。當工件放置在平面上時, 常用的定位元件為固定支撐、可調支撐、自支撐和輔助支撐。除了輔助支架外, 它們都對工件起到定位作用。本設計的組合定位方法是以平面為主要定位基準, 支撐板用于限制工件的三度自由度。兩個插槽由定位

44、鍵定位, 以限制工件的兩個自由度。兩個 b 型支撐板主要用于支撐工件的側面和底部。所稱支撐板結構簡單, 易于制造。支撐元件由四個支撐釘組成。支撐釘與夾具主體 H7/6 匹配。在定位零件時, 必須滿足六點定位的原則, 使工件相對于機床和機床的相對位置正確。然而, 這六個自由度不一定是有限的, 只要工件完全定位, 但定位不足時不會發(fā)生。只有當工件系統(tǒng)的剛度需要提高, 定位平面具有更高的允許過定位方案時。 這套鉆孔夾具的定位主要是在底部平面上固定三個點, 在定位鍵上固定兩個點。尾座的底部是一個重要的表面。它作為滿足參考重合和極限 z、X 和 y 原理的基準。支撐板通過螺絲固定

45、在夾具體的凸臺上。由于兩個支撐板兩側接近, 為了防止切削力變形和定位不可靠, 在工作周圍增加了四個支撐釘, 以適合夾具體, 并對 h7r6 或 H7 n6 的干擾配合。用來按壓。安裝支撐件后, 為了保證支撐部件上表面的平整度, 安裝后的研磨確保一定的平整度。 3.3 夾緊機構的設計 由于夾具本身是結構復雜的六面旋轉夾具, 因此在工作時通常需要反轉夾具, 因此不方便使用氣動或液壓夾緊方式, 但手動夾緊方式可以大大簡化其結構。夾具, 因此主要和輔助夾緊方式是手動夾緊模式。主夾緊是通過在尾體前面的凹部凸面邊緣移動頭部寬的壓板來實現的;輔助夾緊通過輔助夾緊實現。手部螺釘可以在尾座體左端面的下推力

46、定位點夾緊、定位元件和夾緊機構。 有兩個夾具, 一個主要夾在尾座體前面凹面部分的凸緣上, 另一個夾緊尾座體底部45度槽的垂直定位點尾座體左端面下部正面對相應的尾體。最終的定位夾緊方案如圖3所示。 圖 3 尾座體三維零件圖及定位夾緊方案 圖4顯示了本設計中使用的夾緊裝置。當螺絲釘螺母通過壓力板在工件表面壓緊時, 將螺桿鉸鏈壓力板與弧形壓力板結合在一起, 對工件進行夾緊, 因此壓力板的位置不能一直保持水平。夾緊表面的高度大小的誤差。右側采用球形肩螺母和錐形墊圈, 主要是在夾緊面高度錯誤的情況下。球面與錐形面的組合可以自動調整, 防止壓力板傾斜時螺栓彎曲變形, 以免被

47、彎矩損壞。為了增加夾板與工件之間的接觸面積, 確保夾緊的可靠性, 圖形中的夾板是弧形夾板。夾緊過程如下: 工件在夾具中正確定位后, 電弧壓板使壓板調整對工件的支撐, 使壓板與工件表面接觸, 并與螺母鎖定,然后將球面肩螺母擰緊, 通過壓板將工件表面壓入, 鉸鏈壓板擺動, 直到另一個壓板均勻地接觸工件并擰緊工件。 圖 4 夾緊裝置 為了提高勞動生產率, 降低勞動強度, 保證零件加工精度, 設計了一種適用于尾架車身加工的專用夾具。該特殊夾具可用于處理 hole_20mm 在 I 和 I 上, 孔32H6 在 x, hole_20mm 在末端 j, h 和 D, hole_10mm 同軸與 d

48、 平面上的 hole_20mm, 和兩個步驟 holes_14mm, _8Mm d 和 E 平面上的, 以及鉆孔和攻絲4*M8。由于對工件的 X 孔32H 的精度要求高, 而且與 A 和 B 平面的平行度較高, 因此, 根據這些技術要求, 應準確地設計以導軌和燕子尾為主要定位點的夾具, 如圖5。 圖5 夾具圖 1.夾具體； 2.螺母； 3.支架； 4.支承板； 5.螺釘； 6.對刀塊； 7.螺桿； 8.壓板； 9.彈簧墊圈 ； 10.工件 3.4 鉆模板設計 為了提高尾座的加工精度, 在不影響工件定位、夾緊、裝卸、旋轉結構的情況下, 盡可能采用固定鉆制模板?？紤]到尾座在夾具上的定

49、位和加工前后的裝卸因素, 一些鉆井模板不方便固定類型的使用, 最后將固定鉆井模板與鉸鏈 (翻轉) 鉆井結合起來采用模板。根據加工工藝的要求, 快速更換鉆井模板上的鉆套, 如圖6所示。 圖 6 鉆模板設計 3.5 回轉機構設計 旋轉座椅和夾具主體之間有兩個相對安裝的圓錐滾子軸承。該夾具不僅可以通過索引裝置圍繞旋轉中心90度旋轉, 而且還可以承受軸向和徑向力。如圖7所示。該夾具可同時通過旋轉座上的四個插槽, 將螺栓與水平軸旋轉臺連接并旋轉分度, 實現六面旋轉, 連接水平軸旋轉臺并安裝工件如圖8所示。 圖7 回轉對定機構設計 圖 8 已與臥軸回轉工作臺聯(lián)接并安裝工件后的夾具

50、3.6夾緊力的計算及定位誤差分析 3.6.1 夾緊力分析計算 在鉆夾具時, 會產生軸向切削力和切削扭矩, 在六面旋轉夾具的每個工作位置, 軸向切削力和切削扭矩會因加工孔直徑不同而不同。其次, 對產生最大切削力和切削力矩的準35H7 孔 (準 33位) 的夾緊力進行了分析和計算。如果夾緊力能夠滿足要求, 也可以滿足夾具其他位置的加工要求。鉆孔力 P = 425.3D s 0.8 n 鉆孔扭矩 M = d 位直徑, 毫米 0.21D2S0.8Nm;S-per 進料, mm/r. P=425.3*33*0.50.8=8 057.76 n M=0.21*332*0.50.8=131.124 n

51、 m 時鉆準 35 H7 孔 (準 33位), 因為夾具在這個時候工作, 軸向切削力由夾具體承擔, 扭矩由夾緊扭矩。分析計算表明, 摩擦扭矩滿足要求。可以看出, 該夾具采用的夾緊方法所產生的夾緊力和夾緊扭矩能夠滿足整個鉆井過程中每一步的要求。 3.6.2 定位誤差分析 尾座主體中只有一個維度公差。準35H7 孔中心線與準55H6 孔中心線之間的距離為 41 + 0.07。其他距離尺寸公差是自由公差。根據夾具公差確定原理, 確定了準35H7 孔中心線與準55H6 孔中心線的夾具之間的尺寸公差40.93±0.04。 3.6.3 有限元分析 由于六面旋轉鉆具的所有機構和尾座都安裝在

52、旋轉閥座上, 并且切割載荷也由旋轉閥座承擔, 為了使夾具安全可靠, 旋轉閥座的最大力在利用 SolidWorks 軟件中的仿真插件對六面旋轉鉆井夾具進行了分析。當旋轉座椅為鑄造結構, 材料為 HT200 時, 旋轉座和水平軸旋轉工作臺通過螺栓連接。轉臺上的最大載荷是整個機構的重量和切割載荷。因為當尾座處于正向位置時, 夾具的力最大, 而準35H7 孔加工時, 切削力也是最大的?？紤]到切削載荷穩(wěn)定, 對這種情況下的轉臺進行了靜態(tài)有限元分析。通過對旋轉座進行嚙合, 得到了與旋轉座的最大應力、最大應變、最大位移和最小安全系數相對應的網格節(jié)點的位置。與材料的允許應力、應變和位移相比, 分析得到的最小安

53、全系數為 2.1, 也滿足設計要求。 3.7 夾具使用效果 模具加工后, 不僅位置準確, 而且夾緊面是面對面接觸, 使夾緊可靠, 有效地保護了工件的加工表面, 從而大大提高了加工效率。工件的質量。通過現場多批零件的實際加工檢驗, 設備完全滿足工件的加工精度要求, 合格率為100%。采用專用夾具后, 工件定位和夾緊操作簡單快捷, 顯著縮短了輔助工作時間;夾具夾緊工件提高了工件的剛性, 提高了切削參數;此外, 使用夾具后, 產品質量穩(wěn)定, 廢品率降低, 可以安排技術水平較低的工人, 大大降低生產成本;對能源、安全、舒適運行的要求, 大大降低勞動強度。 第四章 結論 套筒部分屬于結構簡單、

54、尺寸大、難以滿足要求的特殊夾具。因此, 根據實際情況, 設計了特殊夾具。該夾具可實現工件的快速夾緊, 減少輔助加工時間, 降低加工成本。而且, 該夾具使用方便, 易于制造和加工, 成本不高, 產品質量也能很好地保證。 SolidWorks 軟件用于設計尾座六面旋轉鉆井夾具的三維結構和通過仿真插件對主要部件進行有限元分析, 確保了該裝置結構的科學性和合理性。夾具。夾具操作方便, 夾具的夾緊力和定位精度滿足旋轉加工的要求。一個夾具后可連續(xù)加工6個表面孔, 提高了加工精度, 保證了零件的互換性, 降低了工人的勞動強度, 大大提高了生產效率, 并已廣泛應用于批量生產。機床尾座是

55、機床的重要配件。它的主要功能是集中、支撐、加工孔和一些螺紋。因此, 機床的尾座對零件的加工有著重要的影響。為了保證機床尾座的準確性, 有必要保證空白材料、尺寸、加工工藝以及操作人員的技術水平。本文根據尾座加工技術的要求, 合理設計了尾座加工方案, 并根據加工工藝的要求設計了合理的夾具。這對于保證尾座的準確性、提高生產效率、降低廢品率具有重要意義。 致 謝 時光飛逝，終于到了論文定稿的這一刻。雖然文章顯得有些粗糙，但畢竟凝聚了自己的心血，在此謹向曾經關心、幫助、支持和鼓勵我的老師、同事、同學、親人和朋友們致以最誠摯的謝意和最衷心的祝福衷心感謝我的導師謝鐵兔。老師對我兩年來的學習、生活給予了悉

56、心的關懷，在本論文的開題、寫作、修改、定稿方面更是給予了悉心指導和匠心點撥，論文凝結著導師的汗水和心血。在這兩年多的學習和生活過程中，我要向老師們表示衷心的感謝是他們給了我熱情的關懷、支持和幫助，使我得以順利完成學業(yè)。同時，衷心感謝我的父母、家人以及和我一起學習的各位同學，是他們在我學習和論文寫作過程中，給予我了莫大的支持和鼓勵。 最后，再一次感謝所有關心和支持我的人們，我一定會用所學知識更好地做好本職工作來報答你們。 參考文獻 [1] 趙如福.金屬機械加工工藝人員手冊[M].第四版.上海：上?？茖W技術出版社，2006. [2] 陳家芳.實用金屬切削加工工藝手冊[M].第二版

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