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畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯 系 別： 機(jī)電信息系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 外文出處： 機(jī)器人和計算機(jī)集成制造 21（2005）368-378 附 件： 1. 原文； 2. 譯文 2013年3月 夾具定位規(guī)劃中完整性評估和修訂 CAM實驗室，機(jī)械工程學(xué)系，伍斯特理工學(xué)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(dá)。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(diǎn)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?？梢宰詣幼R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(jìn)行工件牢固定位的一種機(jī)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(dǎo)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(diǎn)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(zhǔn)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(dú)特的位置進(jìn)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(zhǔn)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(dá)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(diǎn)接觸面積。他們介紹了接觸矩陣，并指出，兩個接觸的機(jī)構(gòu)不應(yīng)該有平等的，但在接觸點(diǎn)曲率相反?？柹璠4]認(rèn)為，可能沒有足夠的應(yīng)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(fèi)雷拉[5]應(yīng)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(diǎn)之間的聯(lián)絡(luò)無阻力。理想的位置q*,而應(yīng)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(yīng)該有一個獨(dú)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(biāo)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(zhǔn)框架提取等效的定位點(diǎn)。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 - 在受限 =6 =6 約束 =6 >6 過分約束 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(jī)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ΔX和位置誤差Δr的工件定位相關(guān)如下: 在受限:ΔX=WLΔr, (4) 約束:ΔX=(WTLWL)-1WLTΔr, (5) 過分約束:ΔX=WLT(WTLWL)-1Δr+(I6*6-WLT(WTLWL)-1WL)λ, (6) λ是任意一個向量。 他們還介紹了從這些矩陣的幾個指標(biāo)，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(dá)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(dǎo)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(dāng)?shù)燃墸╓L）=6，n=6時，是工件良好約束。 當(dāng)?shù)燃墸╓L）=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(xué)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(dá)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(fù)責(zé)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(yīng)該被刪除以最佳定位性能。 當(dāng)?shù)燃墸╓L）<6,工件的限制約束。 3。算法的開發(fā)和實施 在這里待開發(fā)的算法，將致力于提供信息的不受限運(yùn)動工件在不足的約束狀態(tài)。假設(shè)有n個定位器之間的關(guān)系的工件的位置/定向誤差和定位誤差可以表示為如下 其中，DX; DY，DZ，AX，AY，AZ沿X，Y，Z軸和X，Y，Z軸的旋轉(zhuǎn)，分別是位移。直接還原鐵 第i個定位器的幾何誤差。 WIJ的定義是正確的廣義逆的定位矩陣WR?WTL eWLWTL 為了找出所有未受限運(yùn)動的工件，V =dxi ; dyi ; dzi; daxi; dayi; dazi介紹了V DX = 0. 由于 rank（△X）＜6必須存在有非零V滿足式，每個非零的解決方案的V代表一個無約束 運(yùn)動。每學(xué)期的V代表該運(yùn)動的一個組成部分。例如，[0; 0; 0; 3; 0; 0] 說繞x軸的旋轉(zhuǎn)不約束裝置 ，[0; 1; 1; 0; 0; 0 ] 工件可以沿著由下式給出的方向向量[0; 1; 1 ] 有可能是無限的解決方案。解空間，然而，可以構(gòu)造6- rank（WL）基本的解決方案，致力于以下分析，找出基本的解決方案。 示出，Wr的行向量之間的依賴關(guān)系：在特殊情況下，例如，所有W1J等于零， V具有一個明顯的解決方案，[1，0，0，0，0，0]，表示沿x軸的位移還沒有限制。這是很容易理解，因為△=0在此情況下，這意味著相應(yīng)的工件的位置誤差是不依賴任何定位錯誤。因此，相關(guān)的動議未約束的定位器。此外，結(jié)合動議不約束，如果是△X的元素之一，可以作為其他元素的線性組合表示。然而，它 可以移動向量定義的x-和y-軸之間的沿對角線 為了找到解決辦法一般情況下，以下策略： 1. 在定位矩陣消除依賴的行（S）。 2。計算6不正確的修改后的定位矩陣的廣義逆 3 4規(guī)范的自由運(yùn)動空間。 5計算未定的V 6. 基于該算法，一個C ++程序的目的是為了查明受限的狀態(tài)下，不受約束的 運(yùn)動。 實施例1。在一個表面的磨削操作中，位于一個工件的夾具系統(tǒng)上，如示于圖。 正常矢量和每個定位器的位置如下： 因此，定位矩陣被確定。 在有限的定位方案 這種定位系統(tǒng)提供了根據(jù)有限的定位因為rank（WL）=5＜6，該程序，然后計算 正確的定位矩陣的廣義逆 第一行是公認(rèn)的依賴行，因為這一行的去除不影響矩陣的秩?！捌渌迮攀仟?dú)立的行。發(fā)現(xiàn)根據(jù)獨(dú)立的行的線性組合規(guī)定下約束狀態(tài)的程序的步驟5。這種特殊情況下的解決方案是顯而易見的，所有系數(shù)均為零。因此，所述un-約束運(yùn)動的工件可以被確定為V=[100000]這表明，工件可沿x方向移動?；谶@個結(jié)果，一個額外的定位器應(yīng)該是采用約束沿x軸的工件位移。 實施例2。圖5示出了鉸接3-2-1定位系統(tǒng)。的法線矢量和每個定位器的位置，在這最初的設(shè)計如下： 這種配置的定位矩陣是 610真正的設(shè)計修改 修改定位矩陣變?yōu)? 修改后的定位矩陣是正確的廣義逆 檢查的程序依賴行，每一行是依賴其它五個行。不失概括性的，第一行被視為依賴行。 5×5改進(jìn)的逆矩陣 根據(jù)第5步中，計算五個未確定的V條件 該矢量表示的位移的組合定義的自由運(yùn)動，沿[1，0，1.713]方向結(jié)合旋轉(zhuǎn)[0.0432，0.0706，0.04]。要修改這個定位的配置，另一種定位器被添加到限制這種自由運(yùn)動的工件，假設(shè)定位L1刪除在步驟1中。該程序可以也算自由運(yùn)動的工件，如果一個定位器以外L1刪除在步驟1中。這提供了多的設(shè)計師的修訂選項。 4.總結(jié) 確定性的位置是一個重要的要求夾具定位方案設(shè)計。分析標(biāo)準(zhǔn)決定性的地位已經(jīng)確立。為了進(jìn)一步研究非確定性狀態(tài)，提出了一種用于檢查幾何約束的狀態(tài)已經(jīng)研制成功。該算法可以識別欠約束狀態(tài)，并指示不受限運(yùn)動的工件。它也承認(rèn)過約束的狀態(tài)和不必要的定位器。輸出信息，可以幫助設(shè)計師來分析和改進(jìn)現(xiàn)有的定位方案。 參考文獻(xiàn) [1] Asada H, By AB.。自動重構(gòu)夾具的柔性裝配夾具的運(yùn)動學(xué)分析。 IEEE J機(jī)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(xué)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(yùn)動學(xué)分析的基礎(chǔ)上充分接觸剛體模型。 J制造業(yè)│科學(xué)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(xué)與工程;123（3）：462-72。 [5] Marin R, Ferreira P.確定性3-2-1定位計劃的運(yùn)動學(xué)分析和綜合加工裝置。 ASME J制造業(yè)│科學(xué)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(xué)院;2001年。 [7] Kang Y, Rong Y, Yang J, Ma W.計算機(jī)輔助夾具設(shè)計驗證。大會Autom2002;22:350-9。 [8] Rong KY, Huang SH, Hou Z.先進(jìn)的計算機(jī)輔助夾具設(shè)計。波士頓：愛思唯爾;2005年。 三、夾具設(shè)計 （一）問題的提出 為了提高勞動生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強(qiáng)度,需要設(shè)計專用夾具。 本次設(shè)計加工φ64.5寬20的鍵槽的插床夾具，本夾具將用于B5020插床上，刀具材料為高速鋼。 利用本夾具主要用來加工φ64.5寬20的鍵槽，這個外圓柱面的粗糙度要求為3.2，因此本工序的加工精度容易保證，主要考慮如何定位夾緊以節(jié)省操作時間和保證精度上，同時兼顧提高生產(chǎn)率。 （二）、夾具設(shè)計 ⒈定位基準(zhǔn)的選擇 　　由零件圖知，φ120mm的外圓對孔對φ60mm的內(nèi)圓段一定的位置度要求，為了減少定位誤差，以φ120mm外圓端面和外圓面為主要定位基準(zhǔn)面，以壓板作為壓緊，由于插床的力是垂直的，所以之限制片面方向的3個自由度和二個旋轉(zhuǎn)由度就可以了，，因此這一定位方案可行。 為了提高加工效率，縮短輔助時間，采用用外圓面定位和端面定位。 ⒉切削力及夾緊力計算 查表1-2-7文獻(xiàn)[1]， 摩擦系數(shù)查[4]表3-19，=0.25。 安全系數(shù) ， 式中 K————基本安全系數(shù)1.5； K————加工狀態(tài)系數(shù)1.2； K————刀具鈍化系數(shù)1.5，由文獻(xiàn)[4]表3-20查得； K————切削特點(diǎn)系數(shù)1.0； K————考慮加緊動力穩(wěn)定性系數(shù)1.3。 L=20mm, H=42mm, l=34mm ⒊定位誤差分析 夾具的主要定位元件為定位套，該定位套是根據(jù)零件定位方案設(shè)計的專用件，各定位面加工后對φ60mm孔的軸向位置偏差影響可以忽略不計。插鍵槽，以外圓和端面定位，定位夾緊可靠，裝卸方便快速，適合大批量生產(chǎn)。 ⒋夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率，裝夾零件時直接以外圓定位裝夾到底做坐上，調(diào)整好后用夾具壓緊，零件圖、零件毛坯圖和零件圖見隨附圖。 陜西理工大學(xué) 參考資料 1、王光斗、王春福主編．機(jī)床夾具設(shè)計手冊．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2、趙家齊主編．機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書．北京：機(jī)械工業(yè)出版社 3、孫巳德主編．機(jī)床夾具圖冊．北京：機(jī)械工業(yè)出版社 4、李慶余主編．機(jī)械制造裝備設(shè)計．北京：機(jī)械工業(yè)出版社 5、王先逵主編．機(jī)械制造工藝學(xué)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社 致 謝 感謝王彤老師在本次課程設(shè)計期間給予我的指導(dǎo)和幫助。由于個人能力所限，本設(shè)計難免存在缺點(diǎn)和錯誤，以及許多不足之處，懇請老師批評指正。 哈爾濱理工大學(xué)機(jī)電專業(yè) 機(jī)械加工工藝卡片 工件名稱 插鍵槽 工序號 Ⅴ 零件名稱 偏心套 零件號 零件重量 2.73kg 同時加工件數(shù) 材料 毛坯 牌號 硬度 型號 重量 GCr15 HRC58-60 鍛件件 1.5 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號 專用夾具 插床 B5020 安裝 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀長度mm 走刀次數(shù) 切削深度mm 進(jìn)給量mm/min 主軸轉(zhuǎn)速r/min 切削速度m/min 基本工 時min 1 插件槽子圖樣尺寸 插刀 游標(biāo)卡尺 100 10 0.5 100 375 15.31 0.94 設(shè)計者 王森林 指導(dǎo)老師 共 1 頁 第 1 頁 機(jī)械制造課程設(shè)計說明書 題 目 設(shè)計“偏心套（插件槽）”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（年產(chǎn)量4000件） 院(系)、部： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 專 業(yè)： 班 級： 完成時間： 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 題目：設(shè)計“偏心套”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（年產(chǎn)量為4000件） 內(nèi)容：1、 零件圖 1張 2、 毛坯圖 1張 3、 機(jī)械加工工藝規(guī)程 1套 4、 結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配圖 1張 5、 結(jié)構(gòu)設(shè)計零件圖 1張 6、 課程設(shè)計說明書 1份 班 級 學(xué) 生 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 2008年12月 緒 論 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。 機(jī)械制造技術(shù)是一門非常重要的技術(shù)，人類的發(fā)展過程就是一個不斷的制造過程。因此，制造技術(shù)的重要性是不言而喻的，它有以下四個方面的意義。 1． 社會發(fā)展與制造技術(shù)密切相關(guān) 2． 制造技術(shù)是科學(xué)技術(shù)物化的基礎(chǔ) 3． 制造技術(shù)是所有工業(yè)的支柱 4． 制造技術(shù)國力和國防的后盾 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在學(xué)完了機(jī)械設(shè)計制造工藝學(xué)、進(jìn)行了生產(chǎn)實習(xí)之后的下一個教學(xué)環(huán)節(jié)。它一方面要求學(xué)生通過設(shè)計能獲得綜合運(yùn)用過去所學(xué)過的全部課程進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本能力，另外，也為以后作好畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。學(xué)生通過機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計，應(yīng)在下述各方面得到鍛煉： （1）能熟練運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的時間知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。 （2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。學(xué)生通過設(shè)計借據(jù)（或量具）的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理而能保證加工的夾具的能力。 （3）學(xué)會使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱、出處，能夠做到熟練運(yùn)用。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。 由于個人能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請老師給予指導(dǎo) 目 錄 序 言 1 1 零 件 的 分 析 2 1.1零件的作用 2 1.2 零件的工藝分析 2 2 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計 3 2.1確定毛坯的制造形式 3 2.2基面的選擇 3 2.3制定工藝路線 3 2.4機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6 2.5確定切削用量及基本工時 8 3 夾具設(shè)計 30 3.1問題的提出 30 3.2夾具設(shè)計 30 參考文獻(xiàn) 34 致 謝 35 序 言 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是我們在學(xué)完大學(xué)的全部課程后進(jìn)行的，是我們對大學(xué)三年的學(xué)習(xí)的一次深入的綜合性的總考核，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，這次設(shè)計使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，獨(dú)立地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（偏心套）的工藝規(guī)程的能力和運(yùn)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，也是熟悉和運(yùn)用有關(guān)手冊、圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件等基本技能的一次實踐機(jī)會。 因此，它在我們大學(xué)生活中占有重要地位。就我個人而言，我也希望通過這次設(shè)計對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性心理，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，對未來的工作發(fā)展打下一個良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。 一、 零 件 的 分 析 （一）零件的作用 題目所給定的零件是偏心套（見附圖1）， 起偏心定位作用，精度要求很高。要以保證精度為準(zhǔn)。 （二）零件的工藝分析 偏心套是一偏心回轉(zhuǎn)體零件,有兩組組加工表面,這兩組分別是Φ120外圓 ,，包括:兩個Φmm外圓及端面, Φ100的外圓面，尺寸為Φmm的內(nèi)圓柱面。 這兩組加工表面是位置度和自身的平面度和圓柱度都有很高的精度要求 ,可以先加工它的一端外圓,再借助專用夾具以這個外圓為定位基準(zhǔn)加工另一端面,然后再加工其它加工表面. 二、 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計 （一）確定毛坯的制造形式 零件材料為GCr，由于零件年產(chǎn)量為10000件，已達(dá)到中批生產(chǎn)的水平，而且零件輪廓尺寸不大，故采用鍛造。這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。 (二)基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚著，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。 1） 粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)主要是選擇第一道機(jī)械加工工序的定位基準(zhǔn)，以便為后續(xù)的工序提供精基準(zhǔn)。對于一般的軸類零件來說，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。對本零件而言，由于每個表面都要求加工，為保證各表面都有足夠的余量，應(yīng)選加工余量最小的面為粗基準(zhǔn)（這就是粗基準(zhǔn)選擇原則里的余量足夠原則）現(xiàn)選取Φ120外圓柱面和端面作為粗基準(zhǔn)。在車床上用帶有子口的三爪卡盤夾住工件，消除工件的六個自由度，達(dá)到完全定位。 2）精基準(zhǔn)的選擇 主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不在重復(fù)。 （三）制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)一確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性的機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 工藝裝備 1 下料 棒料Φ120x165 鋸床 2 鍛造 Φ155xΦ45xΦ104 3 熱處理 正火 4 粗車 夾毛坯外圓粗車內(nèi)孔尺寸至Φ55，粗車端面見平即可車外圓至Φ145長45 C620 5 粗車 倒頭裝夾車外圓至Φ145與上工序接刀保證總長95，再距端面46mm處車Φ100圓至尺寸Φ102，槽寬6使槽寬外面的端面距外端面43 C620 6 精車 倒頭用三爪卡盤夾工件外圓找正，車內(nèi)孔尺寸至Φ59，精車另一端面保證總長92，并做標(biāo)記，精車Φ100圓及兩內(nèi)側(cè)端面，是槽寬為8，保證槽外端面靠外端面的距離為42 C620 7 鉗 劃鍵槽線非標(biāo)記面 8 插 已有標(biāo)記的端面及外圓定位按線找正插鍵槽，保證尺寸60及鍵槽尺寸64-64.5 B5020 9 鉗 修銼鍵槽毛刺 10 精車 精車Φ59內(nèi)孔及鍵槽定位用專用偏心夾具裝夾工件車偏心尺寸Φ120至Φ121.5長42.5 C620專用工裝 11 精車 以精車Φ59內(nèi)孔及鍵槽定位用專用偏心夾具裝夾工件另一端車偏心尺寸Φ120至Φ121.5長42.5 C620專用工裝 12 熱處理 淬火HRC58-60 13 熱處理 冰冷處理 14 熱處理 回火 15 磨 用專用偏心夾具裝夾工件Φ121.5外圓出，按Φ59內(nèi)孔找正，磨內(nèi)園尺寸至Φ60 M2110A專用工裝 16 鉗 修銼鍵槽中氧化皮 17 磨 以Φ60為內(nèi)孔，鍵槽和一端面定位裝夾工件，磨外圓至圖樣尺寸，并靠模此端外端面，保證偏心盤的厚度40mm為41mm并保證總長91mm M2110A專用工裝 18 質(zhì)檢 檢驗各部分尺寸 19 入庫 （四）機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “法蘭盤”零件材料為HT250，硬度200HBS，毛坯重量約為2.23KG，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸下： 1.Φmm外圓表面 外圓表面為IT6級，參照《實用機(jī)械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量 工序名稱 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差 精車外圓 1.5 121.5 0.017 Φ121.5 粗車外圓 1.5 130 +0.3 Φ130 毛坯 3 145 0.5 Φ145 2.外圓表面Φ60內(nèi)圓表面 參照《實用機(jī)械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量 工序名稱 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差 磨內(nèi)圓 0.3 59.7 Φ60 精車外圓 0.6 59.4 Φ59.4 半精車外圓 1.2 58.8 粗車內(nèi)圓 2 57 3. 2）精車余量：單邊為0.15mm（見《實用機(jī)械加工工藝手冊》中表3.2-2），精車公差既為零件公差-0.08； 3）半精車余量：單邊為0.6mm（見《實用機(jī)械加工工藝手冊》中表11-27），半精車公差的加工精度為IT9，因此可以知道本工序的加工公差為-0.12mm； 4）粗車余量：粗車的公差余量（單邊）為Z=2.0-0.2-0.6=1.2mm； 粗車公差：現(xiàn)在規(guī)定本工步（粗車）的加工精度為IT11級，因此，可以知道本工序的加工公差為-0.32mm，由于毛坯及以后各道工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實就是含義上的加工余量，實際上，加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分； （五）確定切削用量及基本工時 工序 1 粗車Φ120端面及外圓柱面， 工件材料：HT200 δb=220MPa 模鑄 加工要求：車削Φ100mm端面及外圓柱面， 刀具：采用刀片的材料為YT15，刀桿尺寸16x25mm,=90,=15, =12,=0.5mm 2．計算切削用量 (1) 粗車Φ120mm端面 1) 已知毛坯長度方向的加工余量為3+0..8 -0。7mm,考慮的模鑄拔模斜度，=4mm 2) 進(jìn)給量f 根據(jù)《實用機(jī)械加工工藝手冊》中表2.4-3,當(dāng)?shù)稐U尺寸為16×25 mm >3~5mm,以及工件直徑為120時，f =0.7~1.0mm/r 按C620車床說明書（見切削手冊）取 f =0.9mm/r 3) 計算切削速度，按《切削手冊》表1.27,切削速度的計算公式為(壽命T=60min) (m/min) 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min) 4)確定機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速 ns== 504r/min 按機(jī)床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8),與504r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為480r/min及600r/min?，F(xiàn)選取=480r/min。 所以實際切削速度v=110r/min/。 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1 　　　　　　　　　L==40mm , =2mm, =0, =0 tm===0.098(min) (2) 粗車Φ120mm外圓柱面，同時應(yīng)檢驗機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度 1) 切削深度，單邊余量Z=2mm,分二次切除。 2) 進(jìn)給量，　根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》取f=0.9mm/r 3)計算切削速度　?。?32m/min 4)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速　　 ns== 420r/min 與420r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為480r/min現(xiàn)選取480r/min 所以實際切削速度　　== 5) 檢驗機(jī)床功率　 　　　　　　　　　＝ 　　　　　其中?。?985，＝1.0，＝0.65，＝-0.15， ===0.63 =0.61 =29851.00.51500.630.89=1122.4(N) 切削時消耗功率＝＝＝2.81(KW) C620主電機(jī)功率為7.5kw.轉(zhuǎn)速為480r/min時主軸傳遞的最大功率為4.5kw.所以機(jī)床功率足夠，可以正常加工。 　　6) 校驗機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度　已知主切削力＝1122.4N.徑向切削力 ＝ 其中?。?940，＝0.9，＝0.6，＝-0.3， ===0.59 =0.5 所以 =19401.50.51500.590.5=203(N) 而軸向切削力 ＝ 其中?。?880，＝1.0，＝0.5，＝-0.4， ===0.34 =1.17 軸向切削力 =28801.50.51500.341.17=442(N) 取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)μ=0.1,則切削羅在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為F=+μ(+)=442+0.1(1122.4+203)=442+132.5=574.5N 而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)床可承受的最大縱向力為3530N(見《切削手冊》表1.30)故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。 　　7)切削工時　　　t=　 　　其中l(wèi)=10mm 　 =4mm =2mm 所以　　　　t=＝0.1min (3)面 1) 切削深度。單邊余量Z==30mm.分15次切除 2) 進(jìn)給量　根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》取f=0.9mm/r 3) 計算切削速度　　 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù) =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=126m/min 4) 確定機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速 ns== 378r/min 與378r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為400r/min。現(xiàn)選取=400r/min。 所以實際切削速度== 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　　　　　　　　　 t=i ;其中l(wèi)=30mm t=i=15=1.25(min) 工序 2 粗車Φ60端面及外圓柱面， 機(jī)床：C620臥式車床 刀具：采用刀片的材料為YT15，刀桿尺寸1625mm,=90,=15, =12,=0.5mm 工序 5 半精車Φ100的端面及外圓柱面，半精車B面，半精車Φ90的外圓柱面，車Φ100、Φ90外圓柱面上的倒角，車Φ45兩端過渡圓弧，車Φ20孔的左端倒角 (1) 半精車Φ120mm端面 粗精加工的切削用量除了進(jìn)給量和切削深度外其它都相同，故在此省略。 .取f＝0.5mm/r 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速＝480r/min 所以切削工時　tm==＝0.44（min） (2) 半精車Φ120mm外圓柱面 　　粗精加工的切削用量除了進(jìn)給量和切削深度外都相同，故其余在此省略 　　進(jìn)給量f 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-2 取f=0.2mm/r 主軸轉(zhuǎn)速 n=480r/min 所以切削工時　　t==0.17min (3) 半精車Φ100面 粗精加工的切削用量除了進(jìn)給量和切削深度外其它都相同，故在此省略。 進(jìn)給量f 根據(jù)《實用機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-2.取f＝0.5mm/r 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速＝400r/min 　 t=i ;其中l(wèi)=30mm t=i=15=2.25(min) (2)精車Φ120mm外圓柱面 　　粗精加工的切削用量除了進(jìn)給量和切削深度外都相同，故其余在此省略 進(jìn)給量f 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-2 取f=0.2mm/r 主軸轉(zhuǎn)速 n=480r/min 所以切削工時　　t==0.33 min ( 工序 8 精車Φ45的外圓，精車Φ90的端面 (1) 精車Φmm內(nèi)圓柱面 1) 切削深度 單邊余量為Z=0.3mm 分1次切除。 2) 進(jìn)給量 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》取f=0.2mm/r 3) 計算切削速度　 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=96m/min 4) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速　 ns== 585r/min 與585r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為600r/min?，F(xiàn)選取=600r/min。 所以實際切削速度 == 5)切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　　　　　　　　　 t=i ;其中l(wèi)=41mm; =4mm; =0mm; t=i==0.75(min) 工序 8 磨Φ60內(nèi)圓柱面和Φ120的外圓柱面 (1) 磨Φ120mm外圓柱面 機(jī)床　MQ1350A輕型外圓磨床 1)選擇砂輪。見《機(jī)械加工工藝手冊》第三章中磨料 　　　　　　A46KV6P 35040127 其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級，陶瓷結(jié)合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350x40x127 2)切削用量的選擇。查《機(jī)械加工工藝手冊》表33-42有 工件速度　　　?。?8m/min 縱向進(jìn)給量 ＝0.5B＝20mm(雙行程) 切削深度　　　　?。?.0157mm/st 　 3)切削工時　　 　式中　D---被加工直徑　 b----加工寬度 　　　　Z--單邊加工余量 　　　　K---系數(shù) 　　　　V---工作臺移動速度 　　　　--工作臺往返一次砂輪軸向進(jìn)給量 　　　　--工作臺往返一次砂輪徑向進(jìn)給量　 　　　?。?.55(min) (2) 磨Φ60mm內(nèi)圓柱面 機(jī)床　M2110A輕型外圓磨床 1)選擇砂輪。見《機(jī)械加工工藝手冊》第三章中磨料 　　　　　　A46KV6P 35040127 其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級，陶瓷結(jié)合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350x40x127 2)切削用量的選擇。查《機(jī)械加工工藝手冊》表33-42有 工件速度　　　　＝18m/min 縱向進(jìn)給量 ＝0.5B＝20mm(雙行程) 切削深度　　　　?。?.0157mm/st 　 3)切削工時　　 　式中　D---被加工直徑　 b----加工寬度 　　　　Z--單邊加工余量 　　　　K---系數(shù) 　　　　V---工作臺移動速度 　　　　--工作臺往返一次砂輪軸向進(jìn)給量 　　　　--工作臺往返一次砂輪徑向進(jìn)給量　 　　　　＝0.3(min) 其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級，陶瓷結(jié)合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350x40x127 2)切削用量的選擇。查《機(jī)械加工工藝手冊》表33-42有 砂輪輪速n=1500r/min (見機(jī)床說明書)　 v=27.5m/s 工件速度　　　?。?0m/min 軸向進(jìn)給量 ＝0.5B＝20mm(雙行程) 切削深度　　　　?。?.015mm/st 3)切削工時　　 式中　D---被加工直徑 b----加工寬度 Z--單邊加工余量 K---系數(shù) V---工作臺移動速度 --工作臺往返一次砂輪軸向進(jìn)給量 --工作臺往返一次砂輪徑向進(jìn)給量 　　　?。?.53(min) 最后，將以上各工序切削用量，工時定額的計算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填入機(jī)械加工工藝綜合卡片，見所附卡片。 三、夾具設(shè)計 （一）問題的提出 為了提高勞動生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強(qiáng)度,需要設(shè)計專用夾具。 本次設(shè)計加工φ64.5寬20的鍵槽的插床夾具，本夾具將用于B5020插床上，刀具材料為高速鋼。 利用本夾具主要用來加工φ64.5寬20的鍵槽，這個外圓柱面的粗糙度要求為3.2，因此本工序的加工精度容易保證，主要考慮如何定位夾緊以節(jié)省操作時間和保證精度上，同時兼顧提高生產(chǎn)率。 （二）、夾具設(shè)計 ⒈定位基準(zhǔn)的選擇 　　由零件圖知，φ120mm的外圓對孔對φ60mm的內(nèi)圓段一定的位置度要求，為了減少定位誤差，以φ120mm外圓端面和外圓面為主要定位基準(zhǔn)面，以壓板作為壓緊，由于插床的力是垂直的，所以之限制片面方向的3個自由度和二個旋轉(zhuǎn)由度就可以了，，因此這一定位方案可行。 為了提高加工效率，縮短輔助時間，采用用外圓面定位和端面定位。 ⒉切削力及夾緊力計算 查表1-2-7文獻(xiàn)[1]， 摩擦系數(shù)查[4]表3-19，=0.25。 安全系數(shù) ， 式中 K————基本安全系數(shù)1.5； K————加工狀態(tài)系數(shù)1.2； K————刀具鈍化系數(shù)1.5，由文獻(xiàn)[4]表3-20查得； K————切削特點(diǎn)系數(shù)1.0； K————考慮加緊動力穩(wěn)定性系數(shù)1.3。 L=20mm, H=42mm, l=34mm ⒊定位誤差分析 夾具的主要定位元件為定位套，該定位套是根據(jù)零件定位方案設(shè)計的專用件，各定位面加工后對φ60mm孔的軸向位置偏差影響可以忽略不計。插鍵槽，以外圓和端面定位，定位夾緊可靠，裝卸方便快速，適合大批量生產(chǎn)。 ⒋夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率，裝夾零件時直接以外圓定位裝夾到底做坐上，調(diào)整好后用夾具壓緊，零件圖、零件毛坯圖和零件圖見隨附圖。 陜西理工大學(xué) 參考資料 1、王光斗、王春福主編．機(jī)床夾具設(shè)計手冊．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2、趙家齊主編．機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書．北京：機(jī)械工業(yè)出版社 3、孫巳德主編．機(jī)床夾具圖冊．北京：機(jī)械工業(yè)出版社 4、李慶余主編．機(jī)械制造裝備設(shè)計．北京：機(jī)械工業(yè)出版社 5、王先逵主編．機(jī)械制造工藝學(xué)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社 致 謝 感謝王彤老師在本次課程設(shè)計期間給予我的指導(dǎo)和幫助。由于個人能力所限，本設(shè)計難免存在缺點(diǎn)和錯誤，以及許多不足之處，懇請老師批評指正。