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夾具定位規(guī)劃中完整性評估和修訂 CAM 實驗室 機械工程學系 伍斯特理工學院研究院 100 路 伍斯特 碩士 01609 美國 2004 年 9 月 14 日收稿 2004 年 11 月 9 日修訂 2004 年 11 月 10 日發(fā)表 摘 要 幾何約束是夾具設(shè)計中最重要的考慮因素之一 確定位置的解析擬訂已發(fā) 達 然而 如何分析和修改在實際夾具設(shè)計實踐過程中的一個非確定性的定位 計劃尚未深入研究 在本文中 提出了一種方法來描述在限制約束下的重點夾 具系統(tǒng)的幾何約束狀態(tài) 一種限制約束下狀態(tài) 如果它存在 可以識別給定定 位計劃 可以自動識別工件的所有限制約束下約束狀態(tài)的提案 這有助于改善 逆差定位計劃 并為修訂提供指引 以最終實現(xiàn)確定性的定位 關(guān)鍵詞 夾具設(shè)計 幾何約束 確定性定位 限制約束 過約束 1 介紹 夾具是用于制造工業(yè)進行工件牢固定位的一種機制 在零件加工過程中規(guī) 劃一個關(guān)鍵的第一步 夾具設(shè)計需要 以確保定位精度和三維工件的精度 3 2 1原則 在一般情況下 是最廣泛使用的指導原則發(fā)展的位置計劃 V型塊 和銷孔定位原則也常用 一個加工夾具定位方案必須滿足一些要求 最基本的要求是 必須提供工 件確定的位置 這種觀點指出 定位計劃生產(chǎn)的確定位置 工件不能移動 而 至少有一個定位不會失去聯(lián)系 這一直是夾具設(shè)計的最根本的準則之一 許多 研究人員關(guān)于幾何約束狀態(tài)的研究表明 工件在任何定位計劃分為以下三個類 別 1 良好的約束 確定性 工件在一個獨特的位置進行配合 工件表面 與 6 個定位器取得聯(lián)系 2 限制約束 不完全約束工件的自由度 3 過約束 工件自由度超過 6 定位的制約 在1985年 淺田 1 提出了滿秩為準則雅可比矩陣的約束方程 基于分析形成 了調(diào)研后 確定定位 周等 2 在1989年制定了在確定性定位問題上使用螺旋理 論 結(jié)果表明 定位矩陣的定位需要壓力滿秩達到確定的位置 該方法的確定通 過無數(shù)的研究 王等 3 考慮定位工件的接觸的影響 而采用點接觸面積 他們 介紹了接觸矩陣 并指出 兩個接觸的機構(gòu)不應該有平等的 但在接觸點曲率 相反 卡爾森 4 認為 可能沒有足夠的應用 如一些不是非棱柱的表面或相對 誤差近似的非小線性 他提出一個二階泰勒展開 其中也考慮到定位誤差相互 作用 馬林和費雷拉 5 應用周對 3 2 1的位置擬訂 制定若干按照規(guī)則的規(guī)劃 盡管眾多的位置上的確定分析研究很少注意非確定性分析的位置 在淺田的擬定方案中 他們假設(shè)工件夾具元件和點之間的聯(lián)絡無阻力 理想 的位置q 而應放置工件表面和分片 可微函數(shù)是 gi 見圖1 表面函數(shù)定義為 gi q 0是確定的 應該有一個獨一無二的解決方案為下列 所有定位方程組 gi q 0 i 1 2 n 1 其中n是定位器的位置與 方向 代表了工件的定位和 方向 只有考慮到目標位置q 附近在 處 淺田表明 2 hi是幾何函數(shù)的雅可比矩陣 矩陣式所示 3 確定定位 如果雅可比矩陣滿秩 可滿足要求 2 只有q q 一個解決辦法 3 在1個3 2 1定位計劃中 一個約束方程的雅可比矩陣的滿秩的約束狀態(tài)如 表1所示 如果定位是小于6 工件是限制約束的 即存在至少有一個工件自由 定位議案不受限制的 如果矩陣滿秩 但定位大于6 定位 工件是過約束 這表 明存在至少一個定位等 而幾何約束工件被刪除不影響的狀態(tài) 找出一個模型除 了3 2 1 可以建立基準框架提取等效的定位點 胡等 6 已經(jīng)發(fā)展出一種系統(tǒng)的方 法 對這個用途 因此 這則能適用于所有的定位方案 圖1 夾具系統(tǒng)模型 表 1 等級 數(shù)量的定位 地位 6 Over constrained 康等 7 遵循這些方法和他們實施制定的幾何約束分析模塊其自動化的計算機輔 助夾具設(shè)計的核查制度 他們的 CAFDV 系統(tǒng)可以計算出雅可比矩陣和它的排 名來確定定位的完整性 它也可以分析工件的位移和靈敏度定位錯誤 熊等人 8 提 出的等級檢查方法的定位矩陣 WL 見附件 他們還介紹了左 右邊的定位矩陣 廣義逆理論 分析了工件的幾何誤差 結(jié)果表明 定位及發(fā)展方向誤差 X 和位 置誤差 r 的工件定位相關(guān)如下 Under constrained X WL r 4 Well constrained X WTLWL 1WLT r 5 Over constrained X WLT WTLWL 1 r I6 6 WLT WTLWL 1WL 6 是任意一個向量 他們還介紹了從這些矩陣的幾個指標 評價定位配置 其次是通過約束非 線性規(guī)劃的優(yōu)化 然而 他們的研究分析 不涉及非確定性定位的修訂 目前 還沒有就如何處理與提供確定的位置的夾具設(shè)計系統(tǒng)的研究 2 定位完整性評價 如果不確定性的位置達到夾具系統(tǒng)設(shè)計的要求 設(shè)計師知道約束狀態(tài)是什 么 以如何改善設(shè)計是非常重要的條件 如果夾具系統(tǒng)是過度約束 是理想定 位需要的不必要的信息 而下約束時 所有有關(guān)知識約束工件的議案 可以引 導設(shè)計師選擇額外的定位或使得修改定位計劃更有效 的總體戰(zhàn)略定位計劃表 征幾何約束的狀態(tài)描述圖 2 在本文中 定位矩陣秩的幾何約束的施加評價狀態(tài) 見附件為獲得的定位矩 陣 確定需要六個定位器定位提供矩陣的滿秩定位 WL 如圖 3 所示 在給定的定位器數(shù)量 n 定位法向量 ai bi ci 和定位的位置 xi yi zi 每一個定位器 i 1 2 n n 6 定位矩陣可以確定如下 7 當?shù)燃?WL 6 n 6 時 是工件良好約束 當?shù)燃?WL 6 n 6 時 是工件過約束 這意味著 n 6 有不必要的定位在定位方案上 工件將不存在限制 n 6 定位器 這種狀態(tài)的數(shù)學表示方法 那就是 n 6 在定位向量矩陣 可表示為 線性組合的其他六行向量 圖 2 幾何約束狀態(tài)描述 圖 3 一個簡化的定位方案 定位方案 提供了確定性的位置 發(fā)達國家的算法使用下列方法確定不必 要的定位 1 找到所有的 n 6 組合定位的 2 為每個組合 從 n 6 定位器確定定位方案 3 重新計算矩陣秩的定位為左六個定位器 4 如果等級不變 被刪除的 n 6 定位器是負責過約束狀態(tài) 這種方法可能會產(chǎn)生多種解決方案 并要求設(shè)計師來決定哪一套不必要的 定位應該被刪除以最佳定位性能 當?shù)燃?WL 6 工件的限制約束 參考文獻 1 Asada H By AB 自動重構(gòu)夾具的柔性裝配夾具的運動學分析 IEEE J 機器人 autom1985 RA 1 86 93 2 zhou YC Chandru V Barash MM 加工裝置的自動配置的數(shù)學方法分析和綜合 反 ASME J 英工業(yè) 1989 111 299 306 3 Wang MY Liu T Pelinescu DM 夾具運動學分析的基礎(chǔ)上充分接觸剛體模型 J 制造 業(yè) 科學與工程 2003 125 316 24 4 Carlson JS 剛性零件的裝夾和定位計劃的二次靈敏度分析 ASME J 制造業(yè) 2001 年 科學與工程 123 3 462 72 5 Marin R Ferreira P 確定性 3 2 1 定位計劃的運動學分析和綜合加工裝置 ASME J 制造 業(yè) 科學與工程 2001 年 123 708 19 6 Hu W 設(shè)置規(guī)劃和公差分析 博士論文中 伍斯特理工學院 2001 年 7 Kang Y Rong Y Yang J Ma W 計算機輔助夾具設(shè)計驗證 大會 Autom2002 22 350 9 8 Rong KY Huang SH Hou Z 先進的計算機輔助夾具設(shè)計 波士頓 愛思唯爾 2005 年 I 江 陰 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設(shè)計 課 題 通油管底座加工工藝及夾具設(shè)計 專 題 專 業(yè) 機 械 制 造 及 自 動 化 學 生 姓 名 班 級 學 號 指 導 教 師 完 成 時 間 II 摘 要 本設(shè)計專用夾具的設(shè)計通油管底座零件加工過程的基礎(chǔ)上 主要加工部位是平面 和孔加工 在一般情況下 確保比保證精密加工孔很容易 因此 設(shè)計遵循的原則是 先加工面后加工孔表面 孔加工平面分明顯的階段性保證粗加工和加工精度加工孔 的基礎(chǔ)上 通過輸入輸出底面作一個良好的基礎(chǔ)過程的基礎(chǔ) 主要的流程安排是支持 在定位孔過程中的第一個 然后進行平面和孔定位技術(shù)支持上加工孔 在隨后的步驟 中 除了被定位在頂平面和孔的加工工藝及其他孔單獨過程 整個過程是一個組合的 選擇工具 專用夾具夾具的選擇 有自鎖機構(gòu) 因此 更高的生產(chǎn)力 對于大批量 滿足設(shè)計要求 關(guān)鍵詞 通油管底座類零件 工藝 夾具 III ABSTRACT Basic design the design of special fixture pipe base parts machining process The main chassis parts through the pipe surface roughness the hole processing In general ensure easy than guarantee precision machining precision holes Therefore the design principles of the first hole surface Hole machining plane is divided into distinct stages to ensure the rough machining and machining precision machining hole On the basis through the input shaft and the output shaft hole of the bottom surface as the basis for a good basic reference process pipeline The main flow arrangement is supported in the positioning hole of the first and then the processing hole plane and the hole positioning technology support In a subsequent step in addition to being positioned in the processing technology of the top plane and holes and other holes separate process The whole process is a combination of the selection tool Special fixture fixture selection a self locking mechanism therefore higher productivity for large quantities to meet the design requirements Keywords pipe base parts technology fixture IV 目 錄 摘 要 II ABSTRACT III 第一章 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 1 1 1 零件的分析 1 1 1 1 零件的作用 1 1 1 2 零件的工藝分析 1 1 2 加工的問題和設(shè)計所采取措施 2 1 2 1 孔和平面的加工順序 2 1 2 2 孔系加工方案選擇 2 1 3 通油管底座加工定位基準的選擇 3 1 3 1 粗基準的選擇 3 1 3 2 精基準的選擇 3 1 4 通油管底座加工主要工序安排 3 1 5 機械加工余量 工序及毛坯的確定 4 1 6 確定切削用量及基本工時 機動時間 5 1 7 時間定額計算及生產(chǎn)安排 10 第二章 鉆 4 16 孔夾具設(shè)計 12 2 1 研究原始質(zhì)料 12 2 2 定位 夾緊方案的選擇 12 2 3 切削力及夾緊力的計算 13 2 4 誤差分析與計算 14 2 5 鉆套 襯套 鉆模板設(shè)計與選用 15 2 6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 16 第 3 章 銑 A 面 夾具設(shè)計 18 3 1 設(shè)計要求 18 3 2 夾具設(shè)計 18 3 2 1 定位基準的選擇 18 3 2 2 切削力及夾緊力的計算 18 V 3 3 定位誤差的分析 20 3 4 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 21 結(jié) 論 22 致謝 23 參考文獻 24 1 第一章 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 1 1 零件的分析 1 1 1 零件的作用 本課題是通油管 通油管以保證兩軸之間的中心距離和并行處理的主要作用 并確保組件正確安裝 因此 通油管的加工質(zhì)量不但影響裝配精度和運動精度 又 影響精度 性能和壽命 通過油管實現(xiàn)功能底面 1 1 2 零件的工藝分析 由通油管底座零件圖可知 通油管底座零件圖顯示 管殼部分 分別安裝 在五個平面的外表面加工的需要 支持前和后孔 此外 表面還需加工一系列 孔 可分三組加工表面 分析如下 1 以底面主要加工表面加工面 這一組表面包括 底面銑削加工 孔加工其 中底面有表面粗糙度要求 mRa 3 6 3 頂面 A 面 加工面 這一組包括 頂面 A 面 的銑加工 其中孔加工底面 2 粗糙度要求 mRa 3 6 1 2 加工的問題和設(shè)計所采取措施 由以上分析可知 通油管底座零件加工表面是平面和孔系 一般保證平面加 工精度要比保證孔精度更加容易一些容易 因此 在這個過程中的主要問題是確保 和孔的位置精度 應對孔與平面間的關(guān)系 由于是大生產(chǎn)量生產(chǎn) 要考慮因素如何 滿足提高加工過程中的效率問題 1 2 1 孔和平面的加工順序 應按照粗加工和精加工互相分開原則 將孔 平面加工劃粗加工和精加工兩個 階段 保證精度 處理應遵循先加工面后來加工孔 第一個基準 定位基準的表面 處理 然后 整個系統(tǒng)的過程 地基處理的管道應遵循這一原則 因為平面面積大 采用平面定位可以保證可靠的定位牢固 進而保證孔加工精度 其次 首先先加工 面可以去除鑄件不均勻表面 進而為孔加工提供前提 也有利于保護刀具 1 2 2 孔系加工方案選擇 通過通油管底座的加工方案 應選擇符合加工方法 加工精度和加工設(shè)備 主 要考慮加工精度和效率 此外還有考慮經(jīng)濟因素 了滿足精度和生產(chǎn)率的要求 應 選擇在的最終價格 根據(jù)精密管的基通油管底座部要求顯示和生產(chǎn)力的要求 目前應用在鏜床夾具 鏜床組合適于 1 鏜套加工 在大批量生產(chǎn)中 加工管底座通孔通常是在組合鏜床的鏜模 加工孔鏜夾具在 設(shè)計和制造要求 當鏜桿的鏜套引導鏜 鏜模的精度直接保證鑰匙孔的精度 鏜模提高系統(tǒng)抗振動 剛度 同時加工幾個工件的過程 生產(chǎn)效率很高 結(jié)構(gòu) 復雜 成本高制造困難 鏜模制造和裝配在夾具誤差鏜桿鏜襯套磨損等原因 加工 精度可通過鉆孔獲得也受到一定的限制 2 用坐標鏜方法 3 在現(xiàn)代生產(chǎn)中 不僅要求產(chǎn)品的生產(chǎn)率高 而且可以實現(xiàn)大的品種和數(shù)量 和 產(chǎn)品的升級換代 所需時間短 普通的鏜模加工 生產(chǎn)成本高 周期長 難滿足要 求 和坐標鏜可以滿足這一要求 鏜加工模板還需要利用坐標鏜床 隨著坐標鏜削的方法 需要通油管底座孔的和在直角坐標轉(zhuǎn)換成的和公差的公 差 然后用在笛卡爾坐標系統(tǒng)的運動精度鏜 1 3 通油管底座加工定位基準的選擇 1 3 1 粗基準的選擇 基準的選擇應滿足下列要求 1 保證每個重要支持均勻的加工余量 2 保證零件和管壁有一定的差距 為了滿足要求 主要支持應作主要參考孔 作粗基準輸入軸和輸出軸 它是從 頂部背面附近的四自由度的限制主要參考孔 然后另一主軸定位限制第五個自由度 的軸承孔 當孔作粗基準的精度的參考 因此 主軸承孔的精定位 孔的加工余量 必須統(tǒng)一 因與孔的位置 墻是相同的核心的位置 1 3 2 精基準的選擇 從孔與孔的位置 孔與平面 平面與平面的位置 精基準的選擇應能確保在整 個過程的統(tǒng)一的管道基本上可以使用參考位置 從管底座零件圖的分析 支撐孔平 行并覆蓋大面積的平面與主軸 適合用作精基準 但與平面定位只能三自由度的限 制 如果使用一二孔定位方法對典型的全過程 基本能夠滿足定位要求的參考 最 后 雖然它是裝配基準通油管底座地 但因它是對垂直主軸承孔的基礎(chǔ) 1 4 通油管底座加工主要工序安排 用于零件的批量生產(chǎn) 總是首先產(chǎn)生均勻的基準 基管的處理的第一步是處理 一個統(tǒng)一的基礎(chǔ) 具體安排第一孔定位粗后 加工頂平面 第二步是定位兩個工藝 孔 由于頂面處理后到管道基礎(chǔ)處理已經(jīng)完成 除了個人的過程 作定位基準 因 此 孔底面也應在兩個工藝孔加工工藝處理 4 工序安排應該是盡可能地先加工表面然后再加工孔 首先粗加工面 然后粗加 工孔 螺紋孔鉆床的鉆頭 切削力大 也應在粗加工階段完成 對于工件 需要精 加工是支持前孔與平面結(jié)束后 根據(jù)以上原則應該先完成加工平面加工孔 但在本 裝置實際生產(chǎn)不易保證孔和端面互相垂直的 因此 工藝方案實際上是用于精加工 軸承孔 從而支持擴孔芯棒定位端處理 所以容易保證的端部的圖紙上的全跳動公 差 螺紋孔攻絲時 切削力小 可以分散在后期階段 根據(jù)以上分析過程 現(xiàn)將通油管底座加工工藝路線確定如下 工藝路線一 1 鑄造 2 時效處理 3 銑削底面 4 銑削頂面 A 面 5 銑削側(cè)面 5 鉆 4 16 定位銷孔 6 終檢 7 清洗入庫 綜合選擇方案 1 鑄造 2 時效處理 3 銑削底面 4 銑削頂面 A 面 5 銑削側(cè)面 5 鉆 4 16 定位銷孔 6 終檢 7 清洗入庫 1 5 機械加工余量 工序及毛坯的確定 通油管底座 零件材料采用 HT200 制造 材料是 HT200 硬度 HB170 到 240 大批量生產(chǎn) 鑄造毛坯 1 底面的加工余量 根據(jù)要求 面加工分粗 精銑加工 各步余量如 粗銑 參照 工藝手冊第 1 卷 其余量值規(guī)定 現(xiàn)取 m4 3 710 2 粗銑平面時厚度偏差取 m28 0 5 精銑 參照 工藝手冊 其余量值規(guī)定 m1 2 面加工余量 根據(jù)工藝要求 端面分粗銑 精銑加工 各余量如下 粗銑 參照 手冊第 1 卷 加工余量是 現(xiàn)取值為 5 3 72m0 3 1 6 確定切削用量及基本工時 機動時間 工序 3 銑削底面 銑床 X52K 刀具 硬質(zhì)合金端銑刀 面銑刀 齒數(shù) 10 mdw80 14 Z 1 粗銑 銑削深度 pa2 每齒進給量 根據(jù) 工藝手冊 取f Zmaf 25 0 銑削速度 參照 工藝手冊 取VsV 4 主軸轉(zhuǎn)速 取n in198 3610rd in 20r 6 實際銑削速度 V smnd 19 4601284 30 進給量 fZaff 7 25 每分進給量 m in 2 7smf 根據(jù) 工藝手冊 a40 被切削層 由毛坯可知ll31 刀具切入 1 aD42 3 5 02 刀具切出 取2lm 走刀次數(shù) 1 機動時間 jt min5 02 743121 mjfl 2 精銑 銑削深度 pa 每齒進給量 根據(jù) 工藝手冊 取f Zaf 15 0 銑削速度 參照 工藝手冊 取VsmV 6 主軸轉(zhuǎn)速 取n in2841 30rd min 30r 實際銑削速度 sn 6030 進給量 fVZaff 51 5 每分進給量 m in 31msVf 被切削層 由毛坯可知ll34 刀具切入 精銑時1D01 刀具切出 取2l 走刀次數(shù) 1 機動時間 2jt min18 63024121 mjfl 本工序機動時間 in7 8 501 jjj 工序 4 銑削頂面 A 面 銑床 X52K 7 刀具 硬質(zhì)合金端銑刀 mdw40 1 粗銑 銑削深度 pa2 每齒進給量 根據(jù) 工藝手冊 取f Zaf 25 0 銑削速度 參照 工藝手冊 取VsmV 4 主軸轉(zhuǎn)速 取n in19 3610rd min 20r 實際銑削速度 sn 4020 進給量 fVZaff 671 1425 每分進給量 m in 2 67msVf 根據(jù) 工藝手冊 a0 被切削層 由毛坯可知ll341 刀具切入 1 aD42 3 5 02 刀具切出 取2lm 走刀次數(shù) 1 機動時間 1jt min5 02 743121 mjfl 2 精銑 銑削深度 pa 每齒進給量 根據(jù) 工藝手冊 取f Zaf 15 0 銑削速度 參照 工藝手冊 取VsmV 6 主軸轉(zhuǎn)速 取n in2841 30rd min 30r 實際銑削速度 sn 6030 進給量 fVZaff 51 5 每分進給量 m in 31msVf 被切削層 由毛坯可知ll34 刀具切入 精銑時1D01 8 刀具切出 取2lm 走刀次數(shù) 1 機動時間 2jt min18 63024121 mjfl 本工序機動時間 in7 8 501 jjj 工序 5 銑削側(cè)面 銑床 X52K 刀具 硬質(zhì)合金端面銑刀 dw40 1 粗銑 銑削深度 pam2 每齒進給量 根據(jù) 工藝手冊 取f Zmaf 25 0 銑削速度 參照 工藝手冊 取VsV 4 主軸轉(zhuǎn)速 取n in19 3610rd in 20r 實際銑削速度 smn 4020 進給量 fVZaff 671 1425 每分進給量 m in 2 67smVf 根據(jù) 工藝手冊 表 2 4 81 aa0 被切削層 由毛坯可知ll341 刀具切入 1D42 3 5 02 刀具切出 取2lm 走刀次數(shù) 1 機動時間 jt min5 02 743121 mjfl 2 精銑 銑削深度 pa 每齒進給量 根據(jù) 工藝手冊 取f Zaf 15 0 銑削速度 參照 工藝手冊 取VsmV 6 9 主軸轉(zhuǎn)速 取nmin 28401 360rdV in 30r 實際銑削速度 sn 630 進給量 fVZaff 51 5 每分進給量 m in 301msVf 被切削層 由毛坯可知ll34 刀具切入 精銑時1D01 刀具切出 取2l 走刀次數(shù) 1 機動時間 2jt min18 63024121 mjfl 本工序機動時間 in7 8 501 jjj 工序 5 鉆 4 16 定位孔 先鉆定位孔底孔 11 切削深度 pam5 進給量 根據(jù) 工藝手冊 取f rmf 25 0 切削速度 參照 工藝手冊 取VsV4 主軸轉(zhuǎn)速 取n in 781 3610rd min 50r 實際切削速度 sn 29 0050 被切削層 lm2 刀具切入 1 mctgctgkDr 512 1 刀具切出 2l0 走刀次數(shù) 1 機動時間 jt in20 5 201 fnlj 鉸定位孔 進給量 根據(jù) 工藝手冊 擴盲孔 取f rmf 6 3rf 6 0 10 切削速度 參照 工藝手冊 取VsmV 3 0 主軸轉(zhuǎn)速 取n in485 1 3601rd min 50r 實際切削速度 sn 31 00 被切削層 lm2 刀具切入 1 mctgctgkdDr 25 285 1 0 刀具切出 2l 走刀次數(shù) 1 機動時間 2jt min08 56 0221 fnlj 1 7 時間定額計算及生產(chǎn)安排 設(shè)年產(chǎn)量是 10 萬件 一年有 250 個工作日 一個日產(chǎn)量 420 一天工作時間的 計算 8 個小時 每部分的生產(chǎn)時間不應超過 1 14min 機械加工單 在上述配方生 產(chǎn)類型 時間定額 大規(guī)模生產(chǎn) 因此在單一的時間定額的計算公式的大規(guī)模生產(chǎn) 其中 單件基本時間 輔助時間 一個過程的每一件必須及時進行的各種輔助動作的消費 包括裝卸時間 和輔助時間工作 生理需要時間百分比的操作時間 步驟 1 粗 精銑底 移動時間 輔助時間 根據(jù) 技術(shù)手冊 一步一步的時間 因為在裝卸時間生產(chǎn)線很短 所 以裝卸時間 然后 根據(jù) 技術(shù)手冊 表 2 5 48 單間時間定額 dt min14 i2 13 25 0731 kfj 因此布置 2 臺同時加工 min4 i1 4 dt 11 即能滿足生產(chǎn)要求 工序 2 鉆底面孔 鉸定位孔 機動時間 jtmin3 0 j 輔助時間 參照 工藝手冊 取工步輔助時間 在生產(chǎn)線上卸工件f min4 0 時間短 取卸工件時間 則i1 51 4 0 ftk 根據(jù) 工藝手冊 表 2 5 43 2k 單間時間定額 dt in14 i98 0 14 5 03 1 ktfj 因此布置一臺即能滿足生產(chǎn)要求 工序 3 粗銑側(cè)面凸臺 機動時間 jtmin46 0j 輔助時間 參照 工藝手冊 HT200 取工步輔助時間 由于在生產(chǎn)f min41 0 線上裝卸工件時間很短 所以取裝卸工件時間 則in1 0i5 ftk 根據(jù) 工藝手冊 13 k 單間時間定額 dt in14 i0 13 5 046 fj 因此布置一臺即能滿足生產(chǎn)要求 12 第二章 鉆 4 16 孔夾具設(shè)計 2 1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來鉆 4 16 孔 加工時除了要滿足粗糙度要求外 先鉆一個孔 然后旋轉(zhuǎn)鉆第二個孔 在旋轉(zhuǎn)鉆第三個 然后第四個孔 因為加工精度不高 故在加工中 主要目的是降低生產(chǎn)成本 減輕勞動強度從 而來提高效率 2 2 定位 夾緊方案的選擇 零件圖顯示 在前面的孔的加工 在粗 精銑 鉆 表面擴孔 擴孔 因此 定 位 夾緊方案 方案一 底面周圍和軸端定位 定位的 V 型塊 方案二 表面 底表面的采用 銷軸位于擋銷和定位工藝孔的大孔端 夾緊方式 與芯軸上的緊固螺母 方案三 選擇一二銷定位方法 采用短圓柱銷孔的過程 和一個止動銷位于大孔 端的夾持方法 操作簡單 通用性強的移動壓板夾緊 與上述三個方案的比較分析 V 型塊定位方案的定位和夾緊方式 擴大設(shè)計 安裝 和工件是不容易的 心軸夾緊 定位方案二是不正確的 也是不處理 以及 定位和夾緊的應該分開 因為夾持損傷位置 要合理選擇定位基準 不然會影響加工過程的質(zhì)量 進而最終工件質(zhì)量 選擇 不合適的基準 故會增加加工過程或不合理工藝路線 導致夾具設(shè)計困難 最終達 不到零件加工精度 特別位置精度 13 所以應根據(jù)零件要求 保證加工要求 合理選擇定位基準 這一部分不需很高 的技術(shù)要求 平行性和對稱性不高 所以應如何降低強度 提高工作效率 提高加 工 減少定位誤差 選擇利于定位精度夾具設(shè)計 包括加工工藝 設(shè)計好定位夾具 2 3 切削力及夾緊力的計算 選用 鉆床 Z525 刀具高速鋼刀具 由文獻可得 切削力公式 1 2076f PFDfK 式中 1m r 查表 得 82 0 75 36bp 其中 0 b 48K 即 95 fFN 實際所需夾緊力 12KFW 有 10 7 6 安全系數(shù) K 可按下式計算有 6543210K 式中 因素安全系數(shù) 60 10 56 所以 9581492 KfWFN 通過計算實際夾緊力不大 夾具結(jié)構(gòu)簡單操作方便 采用螺旋夾緊機構(gòu) 取 1 5610 7 2 16 根據(jù)切削力 夾緊力的影響因素 在夾緊不利狀態(tài)過程 該夾緊力的計算應該 根據(jù)機械平衡原理來設(shè)計 最后 為了確保可靠夾緊 數(shù)值乘以安全系數(shù)實際所需 夾緊力 14 FKW 安全系數(shù) K 可按下式計算有 6543210 式中 是各種因素安全系數(shù)6 01 3 0156C 1252 23PK f 所以有 19308 KCWFN 76 P 5 f 按以下公式計算有 210 tgtQLz 根據(jù)參考文獻可查得 6 2 76zr 901052 29 其中 3 Lm 8N 螺旋夾緊力 04 W 通過計算實際所需夾緊力不大 該夾具具有結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 決定使用手 動螺旋夾緊機構(gòu) 2 4 誤差分析與計算 必須要滿足誤差的總和應該小于或等于該工序公差 gwj 與夾具有關(guān)的加工誤差 一般可用下式表示 j MjjWDAZWj 由參考文獻可得 兩定位銷定位誤差 11minDWd 2i 2min DDdJarctgL 15 其中 10 52Dm 20D d 3dm in in4 6DW 02J 夾緊誤差 cos minaxyj 其中接觸變形位移值 1 9 62nHBZyRaZkNl 查 5 表 1 2 15 有 10 4 0 42 0 7zKC cos8jym 磨損造成的加工誤差 通常不超過Mj 5 夾具相對刀具位置誤差 取AD01 誤差總和 0 853jw 從以上 所設(shè)計的夾具滿足零件加工精度要求 2 5 鉆套 襯套 鉆模板設(shè)計與選用 為了減少輔助時間采用可換鉆套 以來滿足達到孔的加工的要求 16 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差 F7 基本 極限 偏差 D6 0 1 3 0 010 0 004 6 1 1 8 4 7 1 8 2 6 5 8 6 9 2 6 3 0 016 0 006 3 3 3 6 0 016 0 008 9 3 3 4 7 10 4 5 8 11 8 12 16 5 6 0 022 0 010 10 0 019 0 010 13 6 8 12 15 10 16 20 8 10 0 028 0 013 15 18 10 12 18 0 023 0 012 22 12 20 25 12 15 22 26 0 008 15 18 0 034 0 016 26 30 16 28 36 18 22 30 0 028 0 015 34 22 26 35 39 20 36 HT 200 26 30 0 041 0 020 42 46 30 35 48 0 033 0 017 52 25 HT200 56 35 42 55 59 42 48 62 66 0 012 48 50 0 050 0 025 70 0 039 0 020 74 30 56 67 0 040 鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板 用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上 2 6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 對夾具體的設(shè)計的基本要求 1 應該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面 如安裝接觸位置 安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的 足夠的精度 之間的位置精度穩(wěn)定夾具體 夾具體應該采用鑄造 時效處理 退火 等處理方式 2 應具有足夠的強度和剛度 17 保證在加工過程中不因夾緊力 切削力等外力變形和振動是不允許的 夾具應有足 夠的厚度 剛度可以適當加固 3 結(jié)構(gòu)的方法和使用應該不錯 夾較大的工件的外觀 更復雜的結(jié)構(gòu) 之間的相互位置精度與每個表面的要求 高 所以應特別注意結(jié)構(gòu)的過程中 應處理的工件 夾具 維修方便 再滿足功能 性要求 剛度和強度 前提下 應能減小體積減輕重量 結(jié)構(gòu)應該簡單 4 應便于鐵屑去除 在加工過程中 該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累 如果不及時清除 切削熱的積累會 破壞夾具定位精度 鐵屑投擲可能繞組定位元件 也會破壞的定位精度 甚至發(fā)生 事故 因此 在這個過程中的鐵屑不多 可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距 離增加的鐵屑空間 對切削過程中產(chǎn)生更多的 一般應在夾具體上面 5 安裝應牢固 可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的 當夾安裝在重力 的中心 夾具應盡可能低 支撐面積應足夠大 以安裝精度要高 以確保穩(wěn)定和可 靠的安裝 夾具底部通常是中空的 識別特定的文件夾結(jié)構(gòu) 然后繪制夾具布局 圖中所示的夾具裝配 加工過程中 夾具必承受大的夾緊力切削力 產(chǎn)生沖擊和振動 夾具的形狀 取決于夾具布局和夾具和連接 在因此夾具必須有足夠的強度和剛度 在加工過程 中的切屑形成的有一部分會落在夾具 積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠 所 以夾具設(shè)計 必須考慮結(jié)構(gòu)應便于鐵屑 此外 夾點技術(shù) 經(jīng)濟的具體結(jié)構(gòu)和操作 安裝方便等特點 在設(shè)計中還應考慮 在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在 夾具 切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠 所以夾具設(shè)計 必須考慮結(jié)構(gòu) 應便排出鐵屑 18 第 3 章 銑 A 面 夾具設(shè)計 3 1 設(shè)計要求 為了提高效率 提高加工質(zhì)量 減少勞動強度和體力 加工銑 A 面 需要設(shè)計 專用夾具 這里的銑床夾具 銑 專用夾具 夾具將用于 X62W 銑床 3 2 夾具設(shè)計 3 2 1 定位基準的選擇 通過零件圖可以看出 在加工 A 平面面之前已經(jīng)加工過底面 底面進行過粗 精銑 粗 精加工 因此 定位 夾緊方案 方法 1 選擇我的底面和側(cè)面夾緊方式 操作簡單 通用性強的移動壓板夾緊 方案 2 選擇一面二銷 夾緊方法操作簡單 通用性強的移動壓板夾緊 與上述兩個方案的比較分析 定位方案二是不正確的 固定銷的位置是固定的 和 定位夾緊應分開 因為夾持損傷位置 通過比較分析我符合要求 軸孔加工和孔的公差 選擇小孔和定位孔 以保證公 差要求 定位誤差滿足要求的范圍內(nèi) 在結(jié)構(gòu)中的位置的簡單易操作 3 2 2 切削力及夾緊力的計算 刀具 面銑刀硬質(zhì)合金 刀具有關(guān)幾何參數(shù) 015 001 頂 刃 0n 側(cè) 刃 601 5 30rK 2 5Lm2Z 8 famzmap 2 由參考文獻 銑削切削力計算公式 0 981 0 1pzFafDBzn 有 8 1 0 12352524836 2 N 根據(jù)應力影響切削力 夾緊力 在夾緊的最不利彎矩狀態(tài)的過程中該夾緊力的 計算根據(jù)靜力平衡原理 確?？煽繆A緊 實際所需夾緊力是安全系數(shù)乘以數(shù)值 19 即 FKW 安全系數(shù) K 可按下式計算 6543210 式中 是各個因素安全系數(shù) 查文獻可知其公式參數(shù) 6 123456 0 1 由此可得 0 31 056K 所以 845 WFN 經(jīng)過計算得出所需夾緊力不大 夾具應該采用結(jié)構(gòu)簡單 方便操作使用的方式 進行裝夾 因此采用手動螺旋夾緊機構(gòu) 確定夾緊力方向 1 夾緊力作用點選擇 作用點 A 夾緊力應作用在在支承定位元素 B 夾緊力作用點應該作用在要加工的工件剛性較好部位 可防止或減少對影響 工件加工的精度 C 夾緊力的作用點應該在加工表面的周圍 3 估計的夾緊力 確定夾緊力理論的大小 計算夾緊力是個非常復雜的問題 只是一個粗略估計 切削力 離心力 慣性力和重力 并夾緊力應力平衡計算 但事實上 工藝系統(tǒng)剛 度的大小 夾緊的相關(guān)轉(zhuǎn)移效率等 此外 切削力的大小變化的過程中 因此 估計方法 一是在最不利的夾緊找到的瞬時狀態(tài) 夾緊力 需要估計的條件 二是只考慮電力系統(tǒng)中的主要因素 在電力系統(tǒng)中的次要因素的省略 估計程序 20 理論夾緊力和切削力 FP 組 FJ 最大靜平衡方程 A FJ FP B 的夾緊力 FJ 的實際需要 應考慮安全因素 FJ kfj 檢查是否 C 夾緊的夾緊力滿足 FJ 的條件 該夾具是由定位和夾緊兩個緊密相連的過程 選址問題進行了研究 在前面 目的 是對工件的定位方法和定位精度 解決的是保證 在大多數(shù)情況下只有一個好地方 也不能被處理 只有在夾具上設(shè)有夾緊裝置 相應的夾持工件 在工件夾具完成任務 夾緊裝置的基本任務工件的定位夾持過程中實現(xiàn)的 可以正確夾緊工件的定位正 確不正確 通用夾緊裝置包括一個移動源產(chǎn)生的原動力部分 夾緊機構(gòu)是接受和傳遞原始的 力量 使夾緊力 以及任務的夾持部分的實現(xiàn) 他包括中間輸送機構(gòu)和夾緊元件 考慮到性能 批量生產(chǎn)加工時 通過手動夾緊的決定 螺旋夾緊機構(gòu)是另一種形式的斜楔夾緊螺桿 直接夾緊元件 或與其他元素或機制 相結(jié)合的夾緊機構(gòu)夾緊工件 夾緊機構(gòu)是最廣泛使用的 螺桿的螺旋夾緊機構(gòu) 實際上相當于在圓柱體 其作用原理與斜楔是一樣的 同時 產(chǎn)生的斜坡運動時的壓力夾緊工件 210 tgtQLWz 式中參數(shù)由參考文獻可查得 6 2 76zr 901052 29 其中 3 Lm 8N 螺旋夾緊力 04 該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu) 由上述計算易得 KW 由計算可知所需實際夾緊力不是很大 了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 決定 21 選用手動螺旋夾緊機構(gòu) 3 3 定位誤差的分析 必須要滿足誤差的總和應該小于或等于該工序公差 gwj 與夾具有關(guān)的加工誤差 一般可用下式表示 j MjjWDAZWj 由文獻可得 定位誤差 11minDWd 2i 2min DdJarctgL 其中 10 52Dm 20D d 3d in in4 夾緊誤差 cos minaxyj 其中接觸變形位移值 1 9 62nHBZyRaZkNl 查 5 表 1 2 15 有 10 4 0 42 0 7zKC cos8jym 磨損導致加工誤差 應該不超過Mj 5 夾具相對刀具位置誤差 取AD01 誤差總和 0 85 3jw 根據(jù)以上的情況分析 本課題所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工設(shè)計制造的要求 3 4 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 由于大規(guī)模生產(chǎn) 提高勞動生產(chǎn)率的主要考慮 這樣的設(shè)計 需要改變零件的 加工速度快 夾具設(shè)計 大平面定位移動的三個自由度 兩個自由度 最后一個旋 轉(zhuǎn)度的自由定位塊 22 結(jié) 論 通油管底座的加工工藝及夾具設(shè)計 主要是對加工工藝及夾具設(shè)計 主要是 確定的工藝設(shè)計的工藝路線 確定加工和切削參數(shù) 基本工時 本設(shè)計的零件工藝 路線是正確合理的 定位和夾緊的夾緊機構(gòu)可實現(xiàn)定位和夾緊的目的 可以保證工 件的加工精度 在很多問題的設(shè)計過程中 假設(shè)出現(xiàn)不合理工藝路線 甚無法保證 夾具設(shè)計的準確性 在夾具設(shè)計中 由于定位基準的選擇不合理 出現(xiàn)了定位或不 定位零件加工精度無法保證 在夾緊機構(gòu)由于尺寸的選擇 如不合理 但沒有達到 夾緊的目的 也可能是由于位置的夾緊力和工件表面的作用所產(chǎn)生的營業(yè)額不合理 然而 在老師的細心指導的悉心指導下 經(jīng)過三個月的努力 這些問題都一一解決 方案 在這一過程中 加工工藝及夾具設(shè)計知識和更深入的了解 提高了綜合專業(yè) 知識的能力 我的專業(yè)知識 進一步提高技能 為以后從事專業(yè)技術(shù)工作 然而 在老師的細心指導的悉心指導下 經(jīng)過三個月的努力 這些問題都一一解決方案 在這一過程中 加工工藝及夾具設(shè)計知識和更深入的了解 提高了綜合專業(yè)知識的 能力 我的專業(yè)知識 進一步提高技能 為以后從事專業(yè)技術(shù)工作 通過這次的畢 業(yè)設(shè)計 我深深地感受到 做任何事都必須有耐心 細心 有時是不小心計算誤差 只能被無情地重做 但一想到老師教得比平時多 病人 認為他們的社會責任感的 未來 思想在世界上是因為一些小錯誤 讓人觸目驚心的事故 我不能不提醒自己 要形成一個高度負責的好習慣 一絲不茍 發(fā)現(xiàn)自己的知識真的很差 他們的能力 用學到的知識是不夠的 幾年來學習很多課程 今天才知道自己和不使用 想到這 里 我真的有點不耐煩 主要是確定的工藝設(shè)計的工藝路線 確定加工和切削參數(shù) 基本工時 本設(shè)計的零件工藝路線是正確合理的 定位和夾緊的夾緊機構(gòu)可實現(xiàn)定 位和夾緊的目的 可以保證工件的加工精度 在很多問題的設(shè)計過程中 假設(shè)出現(xiàn) 不合理工藝路線 甚無法保證夾具設(shè)計的準確性 在夾具設(shè)計中 由于定位基準的 選擇不合理 出現(xiàn)了定位或不定位零件加工精度無法保證 在夾緊機構(gòu)由于尺寸的 選擇 如不合理 但沒有達到夾緊的目的 也可能是由于位置的夾緊力和工件表面 的作用所產(chǎn)生的營業(yè)額不合理 然而 在老師的細心指導的悉心指導下 經(jīng)過三個 月的努力 這些問題都一一解決方案 在這一過程中 加工工藝及夾具設(shè)計知識和 更深入的了解 提高了綜合專業(yè)知識的能力 我的專業(yè)知識 進一步提高技能 為 以后從事專業(yè)技術(shù)工作 然而 在老師的細心指導的悉心指導下 經(jīng)過三個月的努 力 這些問題都一一解決方案 在這一過程中 加工工藝及夾具設(shè)計知識和更深入 的了解 提高了綜合專業(yè)知識的能力 我的專業(yè)知識 進一步提高技能 為以后從 事專業(yè)技術(shù)工作 通過這次的畢業(yè)設(shè)計 我深深地感受到 做任何事都必須有耐心 細心 有時是不小心計算誤差 只能被無情地重做 但一想到老師教得比平時多 病人 認為他們的社會責任感的未來 思想在世界上是因為一些小錯誤 讓人觸目 驚心的事故 我不能不提醒自己 要形成一個高度負責的好習慣 一絲不茍 發(fā)現(xiàn) 23 自己的知識真的很差 他們的能力 用學到的知識是不夠的 幾年來學習很多課程 今天才知道自己和不使用 想到這里 我真的有點不耐煩 24 致謝 畢業(yè)設(shè)計是大學知識 相關(guān)的專業(yè)知識的綜合運用 是知識在實踐中的應用 通過本次畢業(yè)設(shè)計 使我的專業(yè)知識得到鞏固和提高在原來的基礎(chǔ)上 就離不開老 師和同學的幫助 設(shè)計的分析是在老師的指導下完成的 在分析過程中 老師給了 我很大的鼓勵 在設(shè)計和分析使我覺得更多的設(shè)計思路 提高的學習能力 和討論 的問題的分析 有一個更清楚的了解 使我受益不淺 說實話 畢業(yè)設(shè)計真是有點累了 然而 明確其自身的設(shè)計結(jié)果 畢業(yè)設(shè)計仔 細回味的旅程 一個罕見的成功立刻讓我昏昏欲睡 雖然這是我剛學的第一個走 一點在我的生命中的成功 但它讓我覺得更成熟了 通過這次的畢業(yè)設(shè)計 我深深 地感受到 做任何事都必須有耐心 細心 有時是不小心計算誤差 只能被無情地 重做 但一想到老師教得比平時多 病人 認為他們的社會責任感的未來 思想在 世界上是因為一些小錯誤 讓人觸目驚心的事故 我不能不提醒自己 要形成一個 高度負責的好習慣 一絲不茍 發(fā)現(xiàn)自己的知識真的很差 他們的能力 用學到的 知識是不夠的 幾年來學習很多課程 今天才知道自己和不使用 想到這里 我真 的有點不耐煩 因為臨近畢業(yè)的時間 許多本來應該了解到的地方都沒有時間去仔細調(diào)查的來 源 如控制 協(xié)調(diào)電網(wǎng)的理解 選擇求解器 它使我明白大學只是一個大致的方向 和距離太遠 離實際應用 但我認為 方向是最重要的 因為方向 將用最少的精 力去做事情 這項工作后 我的生命 因為在實際生產(chǎn)生活中 從事的工作是千差 萬別的 只有找到自己最喜歡的 最有前途的工作 個人有更高的熱情 但也最有 可能在自己的崗位上做出一定的貢獻 25 參考文獻 1 李旦等 專用夾具圖冊 哈爾濱 哈爾濱工業(yè)大學出版社 2005 2 孫已德 夾具圖冊 北京 機械工業(yè)出版社 1984 3 何玉林 機械制圖 重慶 重慶大學出版社 20001983 4 機械工程基礎(chǔ)與通用標準實用叢書編委會 形狀和位置公差 北京 中國計 劃出版社 2004 5 淘濟賢等 夾具設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 1986 6 李洪 機械加工工藝師手冊 北京 機械工業(yè)出版社 1990 7 機械設(shè)計手冊編委會 機械設(shè)計手冊卷 4 北京 機械工業(yè)出版社 1998 8 東北重型機械學院 夾具設(shè)計手冊 上海 上?？茖W技術(shù)出版社 1979 9 賀光誼等 畫法幾何及機械制圖 重慶 重慶大學出版社 1994 10 丁駿一 典型零件制造工藝 北京 機械工業(yè)出版社 1989 11 孫麗媛 機械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導 北京 冶金工業(yè)出版社 2002 12 東北重型機械學院等 夾具設(shè)計手冊 上海 上?？茖W技術(shù)出版社 1979 13 孟少龍 工藝手冊第 1 卷 北京 機械工業(yè)出版社 1991 14 金屬機械加工工藝人員手冊 修訂組 金屬機械加工工藝人員手冊 上 海 上?？茖W技術(shù)出版社 1979 16 馬賢智 機械加工余量與公差手冊 北京 中國標準出版社 1994 17 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