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夾具定位規(guī)劃中完整性評(píng)估和修訂 CAM實(shí)驗(yàn)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(guó) 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(jì)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(shí)際夾具設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程中的一個(gè)非確定性的定位計(jì)劃尚未深入研究。在本文中，提出了一種方法來(lái)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?tīng)顟B(tài)，如果它存在，可以識(shí)別給定定位計(jì)劃?？梢宰詣?dòng)識(shí)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(jì)劃，并為修訂提供指引，以最終實(shí)現(xiàn)確定性的定位。 關(guān)鍵詞：夾具設(shè)計(jì);幾何約束;確定性定位;限制約束;過(guò)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(guò)程中規(guī)劃一個(gè)關(guān)鍵的第一步，夾具設(shè)計(jì)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(jì)劃。 V型塊和銷(xiāo)孔定位原則也常用。 一個(gè)加工夾具定位方案必須滿(mǎn)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(jì)劃生產(chǎn)的確定位置，工件不能移動(dòng)，而至少有一個(gè)定位不會(huì)失去聯(lián)系。這一直是夾具設(shè)計(jì)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(jì)劃分為以下三個(gè)類(lèi)別： 1、良好的約束（確定性）：工件在一個(gè)獨(dú)特的位置進(jìn)行配合，工件表面與6個(gè)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(guò)約束：工件自由度超過(guò)6定位的制約。 在1985年,淺田[1]提出了滿(mǎn)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(wèn)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(mǎn)秩達(dá)到確定的位置。該方法的確定通過(guò)無(wú)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(gè)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。卡爾森[4]認(rèn)為，可能沒(méi)有足夠的應(yīng)用，如一些不是非棱柱的表面或相對(duì)誤差近似的非小線性。他提出一個(gè)二階泰勒展開(kāi)，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(duì)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(wú)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(jiàn)圖1)。 表面函數(shù)定義為:gi(q*)=0是確定的,應(yīng)該有一個(gè)獨(dú)一無(wú)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(mǎn)秩，可滿(mǎn)足要求。 (2)只有q=q*一個(gè)解決辦法 (3) 在1個(gè)3-2-1定位計(jì)劃中，一個(gè)約束方程的雅可比矩陣的滿(mǎn)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(gè)工件自由定位議案不受限制的。如果矩陣滿(mǎn)秩，但定位大于6定位，工件是過(guò)約束，這表明存在至少一個(gè)定位等;而幾何約束工件被刪除不影響的狀態(tài)。找出一個(gè)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(duì)這個(gè)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(jí) 數(shù)量的定位 地位 <6 - Under-constrained =6 =6 Well-constrained =6 >6 Over-constrained 康等[7]遵循這些方法和他們實(shí)施制定的幾何約束分析模塊其自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的核查制度。他們的CAFDV系統(tǒng)可以計(jì)算出雅可比矩陣和它的排名來(lái)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(cuò)誤。熊等人[8]提出的等級(jí)檢查方法的定位矩陣WL(見(jiàn)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: Under-constrained:ΔX=WLΔr, (4) Well-constrained :ΔX=(WTLWL)-1WLTΔr, (5) Over-constrained:ΔX=WLT(WTLWL)-1Δr+(I6*6-WLT(WTLWL)-1WL)λ, (6) λ是任意一個(gè)向量。 他們還介紹了從這些矩陣的幾個(gè)指標(biāo)，評(píng)價(jià)定位配置，其次是通過(guò)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(méi)有就如何處理與提供確定的位置的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究。 2.定位完整性評(píng)價(jià) 如果不確定性的位置達(dá)到夾具系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)師知道約束狀態(tài)是什么，以如何改善設(shè)計(jì)是非常重要的條件。如果夾具系統(tǒng)是過(guò)度約束，是理想定位需要的不必要的信息。而下約束時(shí)，所有有關(guān)知識(shí)約束工件的議案，可以引導(dǎo)設(shè)計(jì)師選擇額外的定位或使得修改定位計(jì)劃更有效。的總體戰(zhàn)略定位計(jì)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(píng)價(jià)狀態(tài)(見(jiàn)附件為獲得的定位矩陣)。確定需要六個(gè)定位器定位提供矩陣的滿(mǎn)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(gè)定位器,i=1,2,.....,n,n*6定位矩陣可以確定如下: （7） 當(dāng)?shù)燃?jí)（WL）=6，n=6時(shí)，是工件良好約束。 當(dāng)?shù)燃?jí)（WL）=6，n>6時(shí);是工件過(guò)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(gè)簡(jiǎn)化的定位方案。 定位方案，提供了確定性的位置。發(fā)達(dá)國(guó)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(gè)組合,從（n-6）定位器確定定位方案。 3、重新計(jì)算矩陣秩的定位為左六個(gè)定位器。 4、如果等級(jí)不變,被刪除的(n-6)定位器是負(fù)責(zé)過(guò)約束狀態(tài)。 這種方法可能會(huì)產(chǎn)生多種解決方案，并要求設(shè)計(jì)師來(lái)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?jí)（WL）<6,工件的限制約束。 參考文獻(xiàn) [1] Asada H, By 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工藝裝備 　 鑄造 鑄造 　 熱處理 時(shí)效熱處理 　 涂 涂底漆 　1 銑下表面 粗精銑Φ25H9、工件左方Φ8H7的下平面 機(jī)加　 　 立式銑床X52k 組合夾具 　2 銑上表面 粗精銑Φ25H9、工件右方Φ8H7的上平面及30mm寬的平臺(tái)　 機(jī)加　 　 立式銑床X52k　 組合夾具　 3 加工孔Φ25H9 鉆、擴(kuò)、鉸Φ25H9孔至Φ25H9，孔口倒角1×45° 機(jī)加　 　 Z535立式鉆床　 組合夾具　 　4 加工孔Φ8H7 鉆、鉸2個(gè)Φ8H7孔至Φ8H7 機(jī)加 　 Z535立式鉆床　　 組合夾具　 　5 加工孔Φ10H7 鉆、鉸Φ10H7孔至Φ10H7　　　 機(jī)加　 　 Z535立式鉆床　 專(zhuān)用夾具　 　6 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 設(shè)計(jì)（日期） 校對(duì)（日期） 審核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 表2 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 　 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 　 　 　 　 　 產(chǎn)品名稱(chēng) 車(chē)床傳動(dòng)結(jié)構(gòu)　 零件名稱(chēng) 杠桿　 共 1 頁(yè) 材料牌號(hào) HT200　 毛坯種類(lèi) 鑄造　 毛坯外形尺寸 　198mm×83mm×60mm 每毛坯件數(shù) 1　 每臺(tái)件數(shù) 1　 備注 工序號(hào) 工序名稱(chēng) 工序內(nèi)容 車(chē)間 工段 設(shè)備 工藝裝備 　 鑄造 鑄造 　 熱處理 時(shí)效熱處理 　 涂 涂底漆 　1 銑下表面 粗精銑Φ25H9、工件左方Φ8H7的下平面 機(jī)加　 　 立式銑床X52k 組合夾具 　2 銑上表面 粗精銑Φ25H9、工件右方Φ8H7的上平面及30mm寬的平臺(tái)　 機(jī)加　 　 立式銑床X52k　 組合夾具　 3 加工孔Φ25H9 鉆、擴(kuò)、鉸Φ25H9孔至Φ25H9，孔口倒角1×45° 機(jī)加　 　 Z535立式鉆床　 組合夾具　 　4 加工孔Φ8H7 鉆、鉸2個(gè)Φ8H7孔至Φ8H7 機(jī)加 　 Z535立式鉆床　　 組合夾具　 　5 加工孔Φ10H7 鉆、鉸Φ10H7孔至Φ10H7　　　 機(jī)加　 　 Z535立式鉆床　 專(zhuān)用夾具　 　6 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 設(shè)計(jì)（日期） 校對(duì)（日期） 審核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 表3 機(jī)械加工工序卡片 機(jī)械加工工序卡片 　 　 　 　 　 　 產(chǎn)品名稱(chēng) 車(chē)床傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 零件名稱(chēng) 杠桿　 共 5 頁(yè) 第 1 頁(yè) ?。ㄔ摍谝螽?huà)工序簡(jiǎn)圖） 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 車(chē)間 工序號(hào) 工序名稱(chēng) 材料牌號(hào) 機(jī)加　 　1 粗精銑Φ25H9、工件左方Φ8H7的下平面　 HT200　 毛坯種類(lèi) 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺(tái)件數(shù) 　鑄件 　198mm×83mm×60mm 　1 　1 設(shè)備名稱(chēng) 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù) 立式銑床　 　X52k 　 　1 夾具編號(hào) 夾具名稱(chēng) 切削液 　 組合夾具　 　 工位器具編號(hào) 工位器具名稱(chēng) 工序工時(shí)/分 　 　 準(zhǔn)終 單件 　 　 工步號(hào) 工步內(nèi)容 工藝設(shè)備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 進(jìn)給次數(shù) 工步工時(shí) 　1 　粗銑Φ25H9、工件左方Φ8H7的下平面 　組合夾具 r/min m/min mm/r mm 機(jī)動(dòng) 輔助 　 　 　隨行心棒 　300 　90 　1 　2.8 　 　1 　0.23min 0.41min　 　 　 　Φ100mm可轉(zhuǎn)位面銑刀 　 　 　 　 　 　 　 　 　2 　精銑Φ25H9、工件左方Φ8H7的下平面 　組合夾具 　75 　24 　1.8 　0.2 　 　1 　1.2min 0.41min 　 　 　隨行心棒 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　Φ100mm可轉(zhuǎn)位面銑刀 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 設(shè)計(jì)（日期） 校對(duì)（日期） 審核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì)簽（日期） 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 表3 機(jī)械加工工序卡片 機(jī)械加工工序卡片 　 　 　 　 　 　 產(chǎn)品名稱(chēng) 　車(chē)床傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 零件名稱(chēng) 　 共 5 頁(yè) 第 2 頁(yè) 　（該欄要求畫(huà)工序簡(jiǎn)圖） 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 車(chē)間 工序號(hào) 工序名稱(chēng) 材料牌號(hào) 機(jī)加　 　2 粗精銑Φ25H9、工件右方Φ8H7的上平面及30mm寬的平臺(tái)　 HT200　 毛坯種類(lèi) 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺(tái)件數(shù) 　鑄件 　198mm×83mm×60mm 　1 　1 設(shè)備名稱(chēng) 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù) 立式銑床　 　X52k 　 　1 夾具編號(hào) 夾具名稱(chēng) 切削液 　 組合夾具　 　 工位器具編號(hào) 工位器具名稱(chēng) 工序工時(shí)/分 　 　 準(zhǔn)終 單件 　 　 工步號(hào) 工步內(nèi)容 工藝設(shè)備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 進(jìn)給次數(shù) 工步工時(shí) 　1 粗銑Φ25H9、工件右方Φ8H7的上平面及30mm寬的平臺(tái) 　組合夾具 r/min m/min mm/r mm 機(jī)動(dòng) 輔助 　 　 　隨行心棒 　300 　90 　1 　2.8 　 　1 　0.23min 0.41min　 　 　 Φ100mm可轉(zhuǎn)位面銑刀 　 　 　 　 　 　 　 　 　2 精銑Φ25H9、工件右方Φ8H7的上平面及30mm寬的平臺(tái) 　組合夾具 　75 　24 　1.8 　0.2 　 　1 　1.6min 0.41min 　 　 　隨行心棒 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Φ100mm可轉(zhuǎn)位面銑刀 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 設(shè)計(jì)（日期） 校對(duì)（日期） 審核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì)簽（日期） 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 表3 機(jī)械加工工序卡片 機(jī)械加工工序卡片 　 　 　 　 　 　 產(chǎn)品名稱(chēng) 　車(chē)床傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 零件名稱(chēng) 　杠桿 共 5 頁(yè) 第 3 頁(yè) ?。ㄔ摍谝螽?huà)工序簡(jiǎn)圖） 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 車(chē)間 工序號(hào) 工序名稱(chēng) 材料牌號(hào) 機(jī)加　 　3 加工孔Φ25H9　 HT200　 毛坯種類(lèi) 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺(tái)件數(shù) 　鑄件 　198mm×83mm×60mm 　1 　1 設(shè)備名稱(chēng) 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù) 立式銑床　 　Z535立式鉆床　 　 　1 夾具編號(hào) 夾具名稱(chēng) 切削液 　 組合夾具　 　 工位器具編號(hào) 工位器具名稱(chēng) 工序工時(shí)/分 　 　 準(zhǔn)終 單件 　 　 工步號(hào) 工步內(nèi)容 工藝設(shè)備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 進(jìn)給次數(shù) 工步工時(shí) 　 　 組合夾具、Φ23mm高速標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆、Φ24.7mm高速標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)孔鉆、Φ25mm高速標(biāo)準(zhǔn)鉸刀、游標(biāo)卡尺、塞規(guī) r/min m/min mm/r mm 機(jī)動(dòng) 輔助 　1 　鉆Φ25H9孔至Φ23 　195 　14 　0.43 　 　 　1 　0.69min 　1.77min 　2 擴(kuò)Φ25H9至Φ24.7　 　275 　21 　0.57 　 　 　1 　0.37min 　1.77min 　3 　鉸Φ25H9至尺寸要求 　100 　7.8 　1.6 　 　 　1 　0.63min 1.77min 　4 　孔口倒角1×45° 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 設(shè)計(jì)（日期） 校對(duì)（日期） 審核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì)簽（日期） 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 表3 機(jī)械加工工序卡片 機(jī)械加工工序卡片 　 　 　 　 　 　 產(chǎn)品名稱(chēng) 　車(chē)床傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 零件名稱(chēng) 　杠桿 共 5 頁(yè) 第 4 頁(yè) ?。ㄔ摍谝螽?huà)工序簡(jiǎn)圖） 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 車(chē)間 工序號(hào) 工序名稱(chēng) 材料牌號(hào) 機(jī)加　 　4 加工孔Φ8H7　 HT200　 毛坯種類(lèi) 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺(tái)件數(shù) 　鑄件 　198mm×83mm×60mm 　1 　1 設(shè)備名稱(chēng) 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù) 立式銑床　 　Z535立式鉆床　 　 　1 夾具編號(hào) 夾具名稱(chēng) 切削液 　 組合夾具　 　 工位器具編號(hào) 工位器具名稱(chēng) 工序工時(shí)/分 　 　 準(zhǔn)終 單件 　 　 工步號(hào) 工步內(nèi)容 組合夾具、Φ7.7mm高速標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆、Φ8mm高速標(biāo)準(zhǔn)鉸刀、游標(biāo)卡尺、塞規(guī) 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 進(jìn)給次數(shù) 工步工時(shí) r/min m/min mm/r mm 機(jī)動(dòng) 輔助 　1 　鉆Φ8H7至Φ7.7 　450 　11 　0.43 　 　 　1 　0.1min 1.77min　 　2 　鉸Φ8H7至尺寸要求 　300 　7.5 　1.6 　 　 　1 　0.05min 1.77min　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 設(shè)計(jì)（日期） 校對(duì)（日期） 審核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì)簽（日期） 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 表3 機(jī)械加工工序卡片 機(jī)械加工工序卡片 　 　 　 　 　 　 產(chǎn)品名稱(chēng) 車(chē)床傳動(dòng)結(jié)構(gòu)　 零件名稱(chēng) 　杠桿 共 5 頁(yè) 第 5 頁(yè) 　（該欄要求畫(huà)工序簡(jiǎn)圖） 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 車(chē)間 工序號(hào) 工序名稱(chēng) 材料牌號(hào) 機(jī)加　 　5 加工孔Φ10H7　 HT200　 毛坯種類(lèi) 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺(tái)件數(shù) 　鑄件 　198mm×83mm×60mm 　1 　1 設(shè)備名稱(chēng) 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù) 立式銑床　 　Z535立式鉆床 　 　1 夾具編號(hào) 夾具名稱(chēng) 切削液 　 專(zhuān)用夾具　 　 工位器具編號(hào) 工位器具名稱(chēng) 工序工時(shí)/分 　 　 準(zhǔn)終 單件 　 　 工步號(hào) 工步內(nèi)容 工藝設(shè)備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 進(jìn)給次數(shù) 工步工時(shí) 組合夾具、Φ9.7mm高速標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆、Φ10mm高速標(biāo)準(zhǔn)鉸刀、游標(biāo)卡尺、塞規(guī) r/min m/min mm/r mm 機(jī)動(dòng) 輔助 　1 　鉆Φ10H7至Φ9.7 　360 　11 　0.6 　 　 　1 　0.12min 　1.77min 　2 　鉸10H7至尺寸要求 　230 　18 　1.6 　 　 　1 　0.06min 1.77min　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 設(shè)計(jì)（日期） 校對(duì)（日期） 審核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì)簽（日期） 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目 杠桿零件機(jī)械加工工藝過(guò)程及 鉸削Φ10H7孔用鉆床夾具設(shè)計(jì) 學(xué)生所在校外學(xué)習(xí)中心 批次 層次 專(zhuān) 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 指 導(dǎo) 教 師 起 止 日 期 摘 要 本設(shè)計(jì)是杠桿零件的加工工藝規(guī)程及鉸削孔的專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)。杠桿零件的主要加工表面是平面及孔。一般來(lái)說(shuō)，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。因此，本設(shè)計(jì)遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔的加工精度?；鶞?zhǔn)的選擇以杠桿外圓面作為粗基準(zhǔn)，以孔及其下表面作為精基準(zhǔn)。先將底面加工出來(lái)，然后作為定位基準(zhǔn)，在以底面作為精基準(zhǔn)加工孔。整個(gè)加工過(guò)程選用專(zhuān)用機(jī)床。在夾具方面選用專(zhuān)用夾具?？紤]到零件的結(jié)構(gòu)尺寸簡(jiǎn)單，夾緊方式多采用手動(dòng)夾緊，夾緊簡(jiǎn)單，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，且能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞： 杠桿零件 加工工藝 夾具 定位 夾緊 目 錄 第1章 緒論 1 1.1設(shè)計(jì)背景及發(fā)展趨勢(shì) 1 1.2夾具的基本結(jié)構(gòu)及夾具設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1 第2章 零件的工藝分析 2 2.1零件的作用 2 2.2技術(shù)要求分析 2 2.3審查杠桿的工藝性 3 2.4加工表面的分析 3 2.4.1主要加工面 3 2.4.2主要基準(zhǔn)面 3 第3章 杠桿機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4 3.1計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)及確定生產(chǎn)類(lèi)型 4 3.2毛坯選擇與毛坯圖說(shuō)明 4 3.2.1選擇毛坯 4 3.2.2繪制毛坯圖 5 3.3工藝路線的確定 5 3.3.1選擇定位基準(zhǔn) 5 3.3.2零件表面加工方法的確定 6 3.3.3加工階段的劃分 6 3.3.4工序集中與分散 7 3.3.5確定工藝路線 7 3.4工序尺寸的確定及計(jì)算 9 3.5確定切削用量（切削速度、進(jìn)給量、切削深度）及時(shí)間定額 9 3.5.1確定切削用量 9 3.5.2確定基本工時(shí) 19 第4章 鉸削Φ10H7孔用鉆床夾具設(shè)計(jì) 24 4.1 夾具類(lèi)型的確定 24 4.1.1通用夾具 24 4.1.2專(zhuān)用夾具 24 4.1.3可調(diào)夾具 24 4.1.4組合夾具 24 4.1.5拼裝夾具 25 4.2確定工件的定位方案 25 4.3確定工件的夾緊形式 26 4.4確定刀具的導(dǎo)向方式或?qū)Φ堆b置 27 4.5.1定位基準(zhǔn)分析 29 4.5.2鉆削力計(jì)算 29 4.5.3夾緊力計(jì)算 30 4.6.1鑄造夾具體 30 4.6.2鍛造夾具體 31 4.6.3焊接夾具體 31 4.6.4裝配夾具體 31 4.7夾具精度校核 31 4.7.1驗(yàn)算中心距48 31 4.7.2驗(yàn)算兩孔平行度精度 32 第5章 繪制夾具裝配圖 34 第6章 總結(jié) 35 參考文獻(xiàn) 36 38 第1章 緒論 機(jī)床夾具已成為機(jī)械加工中的重要裝備。機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國(guó)機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,機(jī)床夾具的改進(jìn)和創(chuàng)造已成為廣大機(jī)械工人和技術(shù)人員在技術(shù)革新中的一項(xiàng)重要任務(wù)。 1.1設(shè)計(jì)背景及發(fā)展趨勢(shì) 材料、結(jié)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，一方面，技術(shù)制約著設(shè)計(jì)，另一方面，技術(shù)也推動(dòng)著設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)美學(xué)的觀點(diǎn)看，技術(shù)部?jī)H僅是物質(zhì)基礎(chǔ)還具有其本身的“功能”作用，只要善于應(yīng)用材料的特性，予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和適當(dāng)?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出適用，美觀，經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)的潛在的“功能”。 技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導(dǎo)，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來(lái)新的結(jié)構(gòu)，新的形態(tài)和新的造型風(fēng)格。材料，加工工藝，結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品形象有機(jī)地聯(lián)系在一起的，某個(gè)環(huán)節(jié)的變革，便會(huì)引起整個(gè)機(jī)體的變化。 工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)效率提出了越來(lái)越高的要求，使多品種，對(duì)中小批生產(chǎn)為機(jī)械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢(shì)，必然對(duì)機(jī)床夾具提出更高的要求。 1.2夾具的基本結(jié)構(gòu)及夾具設(shè)計(jì)的內(nèi)容 按在夾具中的作用,地位結(jié)構(gòu)特點(diǎn),組成夾具的元件可以劃分為以下幾類(lèi): (1)定位元件及定位裝置； (2)夾緊元件及定位裝置(或者稱(chēng)夾緊機(jī)構(gòu))； (3)夾具體； (4)對(duì)刀,引導(dǎo)元件及裝置(包括刀具導(dǎo)向元件,對(duì)刀裝置及靠模裝置等)； (5)動(dòng)力裝置； (6)分度,對(duì)定裝置； (7)其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機(jī)床相連接用的緊固螺釘,銷(xiāo)釘,鍵和各種手柄等)； 每個(gè)夾具不一定所有的各類(lèi)元件都具備,如手動(dòng)夾具就沒(méi)有動(dòng)力裝置,一般的車(chē)床夾具不一定有刀具導(dǎo)向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設(shè)有其它裝置及機(jī)構(gòu),例如在有的自動(dòng)化夾具中必須有上下料裝置。 專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)主要是對(duì)以下幾項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)： （1）定位裝置的設(shè)計(jì)； （2）夾緊裝置的設(shè)計(jì)； （3）對(duì)刀-引導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì)； （4）夾具體的設(shè)計(jì)； （5）其他元件及裝置的設(shè)計(jì)。 第2章 零件的工藝分析 2.1零件的作用 圖 2-1 杠桿零件示意圖 題目給出的杠桿件（圖2-1）。它的主要的作用是用來(lái)支承、固定的。要求零件的配合要符合要求。 2.2技術(shù)要求分析 該杠桿形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬于典型的杠桿類(lèi)零件。為實(shí)現(xiàn)支承、固定的功能，其杠桿各孔與機(jī)器有配合要求，因此加工精度要求較高。杠桿左端兩臂內(nèi)表面在工作中需承受較大的沖擊載荷，為增強(qiáng)其耐磨性，該表面要求高頻淬火處理；為保證裝配時(shí)有準(zhǔn)確的位置，2個(gè)Φ8H7、Φ25H9、Φ10H7三個(gè)端面孔有平行度要求，中間孔與兩端的孔的平行度為0.1mm。 綜上所述，該杠桿的各項(xiàng)技術(shù)要求制定的較合理，符合該零件支承、固定的功用。 2.3審查杠桿的工藝性 分析零件圖可知，杠桿零件中的Φ8H7、Φ25H9、Φ10H7孔的外端面均要求銑削加工,并在軸向方向上均高于相鄰表面，這樣既減少了加工面積，又提高了其接觸剛度；Φ8H7、Φ25H9、Φ10H7孔的端面均為平面，可以防止加工過(guò)程中鉆頭偏離，以保證加工精度；另外，該零件除主要工作表面外，其余表面加工精度較低，不需要高精度機(jī)床加工，通過(guò)銑削、鉆床的粗加工就可以達(dá)到加工要求；而主要工作表面雖然加工精度相對(duì)較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟(jì)的方法保質(zhì)保量的加工出來(lái)。由此可見(jiàn)，該零件的工藝性較好。 2.4加工表面的分析 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，為此以下是杠桿需要加工表面以及加工表面的位置要求?，F(xiàn)分析如下： 2.4.1主要加工面 （1）銑Φ25H9、Φ10H7孔的上下端面，銑左方Φ8H7孔的下端面，銑右方Φ8H7孔的上端面。 （2）加工Φ25H9孔； （3）加工Φ8H7孔； （4）加工Φ10H7孔； 2.4.2主要基準(zhǔn)面 （1）以Φ40外圓面為基準(zhǔn)的加工表面 這一組加工表面包括：Φ25H9孔及倒角、杠桿上下表面 （2）以Φ25H9的孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：左方Φ8H7孔及下端面、右方Φ8H7孔及上端面、Φ10H7孔，其中主要加工面Φ10H7孔。 第3章 杠桿機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)及確定生產(chǎn)類(lèi)型 由設(shè)計(jì)任務(wù)可知： （1）杠桿件年產(chǎn)量N=9000件 （2）杠桿件備品率α=2.5% （3）杠桿件廢品率β =1% 產(chǎn)品實(shí)際年產(chǎn)量 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定為大批量生產(chǎn)。 3.2毛坯選擇與毛坯圖說(shuō)明 3.2.1選擇毛坯 （1）確定毛坯制造方法 零件材料是HT200。零件年產(chǎn)量為大批量，而且零件加工的輪廓尺寸不大，在考慮提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用鑄造成型中的金屬模鑄造。零件形狀復(fù)雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，Φ8H7、Φ10H7三個(gè)小孔不鑄出，中間Φ25H9大孔鑄出。毛坯尺寸通過(guò)確定加工余量后再?zèng)Q定。 （2）確定毛坯尺寸公差和加工余量 ①確定毛坯尺寸 所有加工表面Ra≥1.6，因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查得的余量即可（見(jiàn)表3-1）。 表3-1毛坯尺寸及加工余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級(jí) 單邊加工余量(mm) Φ8H7兩孔外端面 15mm CT8 1.25 Φ25H9孔外端面 54mm CT8 3 Φ25H9孔內(nèi)表面 25mm CT9 1.5 Φ10H7孔上端面 25mm CT9 2 ②確定毛坯尺寸和公差等級(jí) 確定毛坯尺寸公差等級(jí)由《課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》中表2-1大批量生產(chǎn)的毛坯鑄件的公差等級(jí)表確定毛坯的尺寸的公差等級(jí)。由于鑄件材料為灰鑄鐵加工方法為金屬型鑄造，確定毛坯尺寸公差等級(jí)為CT8-10。 確定毛坯尺寸公差 查《鑄造工藝手冊(cè)》中表1-9確定本零件的毛坯尺寸公差如下。 表3-2毛坯尺寸公差 零件毛坯尺寸 公差 Φ8H7兩孔外端面 16.25mm 0.14mm Φ25H9孔外端面 60mm 0.24mm Φ25H9孔內(nèi)表面 22mm 0.14mm Φ10H7孔上端面 29mm 0.16mm 3.2.2繪制毛坯圖 根據(jù)選擇的毛坯繪制零件毛坯合圖。（見(jiàn)零件毛坯合圖） 圖3-1 毛坯零件合圖 3.3工藝路線的確定 3.3.1選擇定位基準(zhǔn) 基準(zhǔn)面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的重要過(guò)程之一?；娴倪x擇正確與否，可以是加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率提高，否則，不但加工工藝過(guò)程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的報(bào)廢，使用無(wú)法進(jìn)行，難以在工期內(nèi)完成加工任務(wù)。 （1）粗基準(zhǔn)的選擇 重點(diǎn)考慮到既要保證在各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量盡量均勻，又要保證定位夾緊的可靠性，裝夾的方便性，減少輔助時(shí)間，所以選杠桿零件Φ25H9孔及Φ8H7孔外端面為粗基準(zhǔn)。 （2）精基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)該杠桿零件的技術(shù)要求和裝配要求,對(duì)于精基準(zhǔn)而言，主要考慮到基準(zhǔn)重合的問(wèn)題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，本題目以Φ25H9的孔為精基準(zhǔn)，基本滿(mǎn)足要求。 3.3.2零件表面加工方法的確定 （1）杠桿零件中零件Φ25H9、Φ10H7、Φ8H7孔的外端面，它是毛坯鑄造出來(lái)之后第一個(gè)加工的端面，此面將作為粗基準(zhǔn)，表面粗糙度為6.3。根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑、半精銑的加工方式，即節(jié)省時(shí)間又能達(dá)到技術(shù)要求。 （2）杠桿零件中Φ25H9孔的下端面，表面粗糙度為3.2。根據(jù)表面粗糙度要求采取粗銑、半精銑的加工方式。 （3）Φ25H9孔加工，它將作為精基準(zhǔn)以完成以后的加工，為達(dá)到題目要求我們采取粗?jǐn)U—精擴(kuò)—鉸的工序過(guò)程，最終完成Φ25H9孔加工。 （4）Φ10H7、Φ8H7孔加工，加工時(shí)對(duì)Φ25H9孔有平行度要求，表面粗糙度為1.6，根據(jù)表面粗糙鍍要求采取鉆—鉸的加工方式。 3.3.3加工階段的劃分 該杠桿加工質(zhì)量要求一般，可將加工階段劃分成粗加工和精加工兩個(gè)階段。 在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)（Φ25H9孔）準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑三個(gè)圓孔的外端面、粗銑Φ10H7孔上端面；在精加工階段，進(jìn)行三個(gè)圓孔的外端面的半精銑、Φ10H7、Φ8H7孔的精鉸。 3.3.4工序集中與分散 在生產(chǎn)綱領(lǐng)確定成批生產(chǎn)的情況下，考慮到經(jīng)濟(jì)效益，工藝簡(jiǎn)單，盡量降低成本等因素我們采用工序集中。該杠桿的生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)，可以采用萬(wàn)用型機(jī)床配以專(zhuān)用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則可以使工件裝夾次數(shù)減少，不但可縮短輔助時(shí)間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對(duì)位置精度要求。 3.3.5確定工藝路線 根據(jù)先面后孔、先主后次、先粗后精、基面先行的原則，機(jī)械加工工序安排如下： 表3-3方案一 工序1 粗精銑Φ25H9、工件左方Φ8H7的下平面 工序2 鉆、擴(kuò)、鉸孔使尺寸到達(dá)Ф25H9mm 工序3 粗精銑Φ25H9、工件右方Φ8H7的上平面及30mm寬的平臺(tái) 工序4 加工孔Φ8H7 工序5 加工孔Φ10H7 工序6 檢驗(yàn) 表3-4方案二 工序1 粗銑Φ25H9、工件左方Φ8H7的下平面 工序2 精銑Φ25H9、工件左方Φ8H7的下平面 工序3 粗銑Φ25H9、工件右方Φ8H7的上平面及30mm寬的平臺(tái) 工序4 精銑Φ25H9、工件右方Φ8H7的上平面及30mm寬的平臺(tái) 工序5 鉆、擴(kuò)、鉸孔使尺寸到達(dá)Ф25H9mm 工序6 鉆、鉸孔使尺寸達(dá)Φ8H7 工序7 鉆、鉸孔Φ10H7 工序8 檢驗(yàn) 工藝路線的比較與分析：根據(jù)零件生產(chǎn)批量，方案二工序相對(duì)合理，便于管理。方案一則采用工序分散原則，各工序工作相對(duì)獨(dú)立?？紤]到該零件生產(chǎn)批量較大，工序集中可簡(jiǎn)化調(diào)整工作，易于保證加工質(zhì)量，可提高加工效率，故采用方案二較好。最終的工藝方案如表4-5。 表3-5 最終工藝方案 工序號(hào) 工序名稱(chēng) 機(jī)床設(shè)備 夾具 刀具 量具 1 粗銑Φ25H9、工件左方Φ8H7的下平面 立式銑X52k 組合夾具 端面銑刀 游標(biāo)卡尺 2 精銑Φ25H9、工件左方Φ8H7的下平面 立式銑X52k 組合夾具 端面銑刀 游標(biāo)卡尺 3 粗銑Φ25H9、工件右方Φ8H7的上平面及30mm寬的平臺(tái) 立式銑X52k 組合夾具 麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀 游標(biāo)卡尺、塞規(guī) 4 精銑Φ25H9、工件右方Φ8H7的上平面及30mm寬的平臺(tái) 立式銑X52k 組合夾具 麻花鉆、鉸刀 游標(biāo)卡尺、塞規(guī) 5 加工Ф25H9 Z535立式鉆床 組合夾具 麻花鉆、鉸刀 游標(biāo)卡尺、塞規(guī) 6 加工孔Ф8H7 Z535立式鉆床 組合夾具 麻花鉆、鉸刀 塞規(guī)、百分尺、卡尺 7 加工孔Ф10H7 Z535立式鉆床 專(zhuān)用夾具 麻花鉆、鉸刀 塞規(guī)、百分尺、卡尺 8 檢驗(yàn) 塞規(guī)、百分尺、卡尺等 3.4工序尺寸的確定及計(jì)算 1）粗精銑Φ25H9、工件左方Φ8H7的下平面 根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]表4-35和表4-37考慮3mm，粗加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求，精加工1mm。 2）粗精銑Φ25H9、工件右方Φ8H7的上平面及30mm寬的平臺(tái) 粗加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求，精加工1mm。 3）對(duì)Φ25的內(nèi)表面加工。由于內(nèi)表面有粗糙度要求1.6?？捎靡淮未旨庸?.9mm，一次精加工0.1mm就可達(dá)到要求。 4）加工孔Φ8H7 由于粗糙度要求1.6，因此考慮加工余量2mm?？梢淮未旨庸?.85mm，一次精加工0.15mm就可達(dá)到要求。 5）加工孔Φ10H7 由于粗糙度要求1.6，因此考慮加工余量2mm?？梢淮未旨庸?.85mm，一次精加工0.15mm就可達(dá)到要求。 3.5確定切削用量（切削速度、進(jìn)給量、切削深度）及時(shí)間定額 3.5.1確定切削用量 工序1：銑下表面 （1）粗銑Φ25H9、工件左方Φ8H7的下平面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機(jī)床：X52K立式銑床。 查參考文獻(xiàn)[7]表30—34 刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤(pán)銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 因其余量：Z=2.8mm 所以銑削深度： 每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]表30—34，取。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 式（4-1） 式中 V—銑削速度； d—刀具直徑。 由式2.1機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 式（4-2） 按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74 實(shí)際銑削速度： 式（4-3） 進(jìn)給量： 工作臺(tái)每分進(jìn)給量： ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表2.4-81, （2）精銑Φ25H9、工件左方Φ8H7的下平面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機(jī)床： X52K立式銑床。 參考文獻(xiàn)[7]表30—31 刀具：高速鋼三面刃圓盤(pán)銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12，此為細(xì)齒銑刀。 精銑該平面的余量：Z=0.2mm 銑削深度： 每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表30—31，取 銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]表30—31，取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（2.1）有： 按照參考文獻(xiàn)[7]表3.1-31 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量，由式（1.3）有： 工作臺(tái)每分進(jìn)給量： 工序2：銑上表面 （1）粗銑Φ25H9、工件右方Φ8H7的上平面及30mm寬的平臺(tái)加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機(jī)床：X52K立式銑床。 查參考文獻(xiàn)[7]表30—34 刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤(pán)銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 因其余量：Z=2.8mm 所以銑削深度： 每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]表30—34，取。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 式（4-4） 式中 V—銑削速度； d—刀具直徑。 由式2.1機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺(tái)每分進(jìn)給量： ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表2.4-81, （2）精銑Φ25H9、工件右方Φ8H7的上平面及30mm寬的平臺(tái) 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機(jī)床： X52K立式銑床。 參考文獻(xiàn)[7]表30—31 刀具：高速鋼三面刃圓盤(pán)銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12，此為細(xì)齒銑刀。 精銑該平面的余量：Z=0.2mm 銑削深度： 每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表30—31，取 銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]表30—31，取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（2.1）有： 按照參考文獻(xiàn)[7]表3.1-31 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量，由式（1.3）有： 工作臺(tái)每分進(jìn)給量： 工序3：加工孔Φ25到要求尺寸 工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。孔的直徑為25mm，公差為H9，表面粗糙度。加工機(jī)床為四面組合鉆床，加工工序?yàn)殂@、擴(kuò)、鉸，加工刀具分別為：鉆孔—Φ23mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴(kuò)孔—Φ24.7mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆；鉸孔—Φ25mm標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀。選擇各工序切削用量。 （1）確定鉆削用量 1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z535立式鉆床說(shuō)明書(shū)，取。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-8，鉆頭強(qiáng)度所允許是進(jìn)給量。由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力（由機(jī)床說(shuō)明書(shū)查出），根據(jù)表28-9，允許的進(jìn)給量。 由于所選進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及，故所選可用。 2）確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)表28-15，由插入法得： ， ， 由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對(duì)所的結(jié)論進(jìn)行修正。 由參考文獻(xiàn)[7]表28-3，，，故 查Z535機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取。實(shí)際切削速度為： 由表28-5，，故 3）校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率為 機(jī)床有效功率 故選擇的鉆削用量可用。即 ，，， 相應(yīng)地 ，， （2）確定擴(kuò)孔切削用量 1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-31，。根據(jù)Z535機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取=0.57mm/r。 2）確定切削速度及 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-33，取。修正系數(shù)： ， 故 查機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取。實(shí)際切削速度為 （3）確定鉸孔切削用量 1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-36，，按該表注4，進(jìn)給量取小植。查Z535說(shuō)明書(shū)，取。 2）確定切削速度及 由參考文獻(xiàn)[7]表28-39，取。由 參考文獻(xiàn)[7]表28-3，得修正系數(shù)， 故 查Z535說(shuō)明書(shū)，取，實(shí)際鉸孔速度 （4）各工序?qū)嶋H切削用量 根據(jù)以上計(jì)算，各工序切削用量如下： 鉆孔：，，， 擴(kuò)孔：，，， 鉸孔：，，， 工序4：加工孔Φ8H7 工件材料為HT200鐵，硬度200HBS?？椎闹睆綖?mm，公差為H7，表面粗糙度。加工機(jī)床為Z535立式鉆床，加工工序?yàn)殂@、鉸，加工刀具分別為：鉆孔—Φ7.7mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；鉸孔—Φ8mm標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀。選擇各工序切削用量。 （1）確定鉆削用量 1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z535立式鉆床說(shuō)明書(shū)，取。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-8，鉆頭強(qiáng)度所允許是進(jìn)給量。由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力（由機(jī)床說(shuō)明書(shū)查出），根據(jù)表28-9，允許的進(jìn)給量。 由于所選進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及，故所選可用。 2）確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)表28-15，由插入法得： ， ， 由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對(duì)所的結(jié)論進(jìn)行修正。 由參考文獻(xiàn)[7]表28-3，，，故 查Z535機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取。實(shí)際切削速度為： 由表28-5，，故 3）校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率為 機(jī)床有效功率 故選擇的鉆削用量可用。即 ，，， 相應(yīng)地 ，， （2）確定鉸孔切削用量 1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-36，，按該表注4，進(jìn)給量取小植。查Z535說(shuō)明書(shū)，取。 2）確定切削速度及 由參考文獻(xiàn)[7]表28-39，取。由 參考文獻(xiàn)[7]表28-3，得修正系數(shù)， 故 查Z535說(shuō)明書(shū)，取，實(shí)際鉸孔速度 （4）各工序?qū)嶋H切削用量 根據(jù)以上計(jì)算，各工序切削用量如下： 鉆孔：，，， 鉸孔：，，， 工序5：加工孔Φ10H7 工件材料為HT200鐵，硬度200HBS?？椎闹睆綖?0mm，公差為H7，表面粗糙度。加工機(jī)床為Z535立式鉆床，加工工序?yàn)殂@、鉸，加工刀具分別為：鉆孔—Φ9.7mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；鉸孔—Φ10mm標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀。選擇各工序切削用量。 （1）確定鉆削用量 1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z535立式鉆床說(shuō)明書(shū)，取。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-8，鉆頭強(qiáng)度所允許是進(jìn)給量。由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力（由機(jī)床說(shuō)明書(shū)查出），根據(jù)表28-9，允許的進(jìn)給量。 由于所選進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及，故所選可用。 2）確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)表28-15，由插入法得： ， ， 由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對(duì)所的結(jié)論進(jìn)行修正。 由參考文獻(xiàn)[7]表28-3，，，故 查Z535機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取。實(shí)際切削速度為： 由表28-5，，故 3）校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率為 機(jī)床有效功率 故選擇的鉆削用量可用。即 ，，， 相應(yīng)地 ，， （2）確定鉸孔切削用量 1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-36，，按該表注4，進(jìn)給量取小植。查Z535說(shuō)明書(shū)，取。 2）確定切削速度及 由參考文獻(xiàn)[7]表28-39，取。由 參考文獻(xiàn)[7]表28-3，得修正系數(shù)， 故 查Z535說(shuō)明書(shū)，取，實(shí)際鉸孔速度 （4）各工序?qū)嶋H切削用量 根據(jù)以上計(jì)算，各工序切削用量如下： 鉆孔：，，， 鉸孔：，，， 3.5.2確定基本工時(shí) （1）銑下表面 ①粗銑Φ25H9、工件左方Φ8H7的下平面 加工條件： 工件材料：HT200鑄鐵，200MPa 機(jī)床：X525K機(jī)床 刀具：高速鋼鑲齒套式面銑刀 粗銑的切削工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長(zhǎng)度： 刀具切出長(zhǎng)度：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間 ②精銑Φ25H9、工件左方Φ8H7的下平面 被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長(zhǎng)度：精銑時(shí) 刀具切出長(zhǎng)度：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間 銑下表面的總工時(shí)為：t=+++=0.23+1.2+0.41+0.41=2.25min （2）銑上表面 ①粗銑Φ25H9、工件右方Φ8H7的上平面及30mm寬的平臺(tái) 加工條件： 工件材料：HT200鑄鐵，200MPa 機(jī)床：X525K機(jī)床 刀具：高速鋼鑲齒套式面銑刀 粗銑的切削工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長(zhǎng)度： 刀具切出長(zhǎng)度：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間 ②精Φ25H9、工件右方Φ8H7的上平面及30mm寬的平臺(tái) 被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長(zhǎng)度：精銑時(shí) 刀具切出長(zhǎng)度：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間 銑下表面的總工時(shí)為：t=+++=0.41+1.6+0.41+0.41=2.83min （3）孔加工Φ25H9 加工條件： 工件材料：HT200鑄鐵，200MPa 機(jī)床：Z535立式鉆床 刀具：鉆孔——標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴(kuò)孔——標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆；鉸孔——標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀 鉆孔工時(shí)：切入3mm、切出1mm，進(jìn)給量，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速， 鉆孔：，，， =（54+3+1）/0.43×195=0.69min 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間 擴(kuò)孔工時(shí)：切入3mm、切出1mm，進(jìn)給量，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 =（54+3+1）/0.57×275=0.37min 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間 鉸孔工時(shí)：切入3mm、切出1mm，進(jìn)給量，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 =（54+3+1）/1.6×100=0.63min 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間 總工時(shí)： t=+++++=0.69+0.37+0.63+1.77+1.77+1.77=7min （4）加工2個(gè)Φ8H7 加工條件： 工件材料：HT200鑄鐵，200MPa 機(jī)床：Z535立式鉆床 刀具：鉆孔——標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴(kuò)孔——標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆；鉸孔——標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀 鉆孔工時(shí)：切入3mm、切出1mm，進(jìn)給量，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速， 鉆孔：，，， =（15+3+1）/0.43×450=0.1min 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間min 鉸孔工時(shí)：切入3mm、切出1mm，進(jìn)給量，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 =（15+3+1）/1.6×300=0.05min 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間min 2個(gè)孔的總工時(shí)： t=2×（+++）=2×（0.1+0.05+1.77+1.77）=7.38min （5）加工孔Φ10H7 加工條件： 工件材料：HT200鑄鐵，200MPa 機(jī)床：Z535立式鉆床 刀具：鉆孔——標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴(kuò)孔——標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆；鉸孔——標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀 鉆孔工時(shí)：切入3mm、切出1mm，進(jìn)給量，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速， 鉆孔：，，， =（25+3+1）/0.6×360=0.12min 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間 鉸孔工時(shí)：切入3mm、切出1mm，進(jìn)給量，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 =（25+3+1）/1.6×300=0.06min 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間min 加工孔Φ10H7總工時(shí)： t=（+++）=（0.12 +0.06+1.77+1.77）=3.72min 全部完成的總工時(shí)為：t=2.25+7+7.38+3.72=20.3min 根據(jù)該零件的生產(chǎn)綱量為每年產(chǎn)9000件。按一年360天，每天總工作時(shí)間為16小時(shí)。則每個(gè)零件所需的額定時(shí)間為：t=360×16×60÷9000=38.4min。 根據(jù)計(jì)算所得的機(jī)動(dòng)時(shí)間加上每道工序間的輔助時(shí)間。所用是實(shí)際時(shí)間為：。所以該方案滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。 第4章 鉸削Φ10H7孔用鉆床夾具設(shè)計(jì) 4.1 夾具類(lèi)型的確定 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過(guò)程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測(cè)等工藝過(guò)程中。在金屬切削機(jī)床上使用的夾具統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著工件加工的精度、勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。根據(jù)夾具在不同生產(chǎn)類(lèi)型中的通用特性，機(jī)床夾具可分為通用夾具、專(zhuān)用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和拼裝夾具五大類(lèi)。 4.1.1通用夾具 已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的可加工一定范圍內(nèi)不同工件的夾具，稱(chēng)為通用夾具，其結(jié)構(gòu)、尺寸已規(guī)格化，而且具有一定通用性，如三爪自定心卡盤(pán)、機(jī)床用平口虎鉗、四爪單動(dòng)卡盤(pán)、臺(tái)虎鉗、萬(wàn)能分度頭、頂尖、中心架和磁力工作臺(tái)等。這類(lèi)夾具適應(yīng)性強(qiáng)，可用于裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件。這些夾具已作為機(jī)床附件由專(zhuān)門(mén)工廠制造供應(yīng)，只需選購(gòu)即可。其缺點(diǎn)是夾具的精度不高，生產(chǎn)率也較低，且較難裝夾形狀復(fù)雜的工件，故一般適用于單件小批量生產(chǎn)中 4.1.2專(zhuān)用夾具 專(zhuān)為某一工件的某道工序設(shè)計(jì)制造的夾具，稱(chēng)為專(zhuān)用夾具。在產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中，采用各種專(zhuān)用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)、投資較大。 專(zhuān)用夾具一般在批量生產(chǎn)中使用。除大批大量生產(chǎn)之外，中小批量生產(chǎn)中也需要采用一些專(zhuān)用夾具，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。 4.1.3可調(diào)夾具 某些元件可調(diào)整或更換，以適應(yīng)多種工件加工的夾具，稱(chēng)為可調(diào)夾具。可調(diào)夾具是針對(duì)通用夾具和專(zhuān)用夾具的缺陷而發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)新型夾具。對(duì)不同類(lèi)型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來(lái)夾具上的個(gè)別定位元件和夾緊元件便可使用。它一般又可分為通用可調(diào)夾具和成組夾具兩種。前者的通用范圍比通用夾具更大；后者則是一種專(zhuān)用可調(diào)夾具，它按成組原理設(shè)計(jì)并能加工一族相似的工件，故在多品種，中、小批量生產(chǎn)中使用有較好的經(jīng)濟(jì)效果。 ?4.1.4組合夾具 采用標(biāo)準(zhǔn)的組合元件、部件，專(zhuān)為某一工件的某道工序組裝的夾具，稱(chēng)為組合夾具。組合夾具是一種模塊化的夾具。標(biāo)準(zhǔn)的模塊元件具有較高精度和耐磨性，可組裝成各種夾具。夾具用畢可拆卸，清洗后留待組裝新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，元件能重復(fù)多次使用，并具有減少專(zhuān)用夾具數(shù)量等優(yōu)點(diǎn)，因此組合夾具在單件，中、小批量多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中，是一種較經(jīng)濟(jì)的夾具。 4.1.5拼裝夾具 用專(zhuān)門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的拼裝零部件拼裝而成的夾具，稱(chēng)為拼裝夾具。它具有組合夾具的優(yōu)點(diǎn)，但比組合夾具精度高、效能高、結(jié)構(gòu)緊湊。它的基礎(chǔ)板和夾緊部件中常帶有小型液壓缸。此類(lèi)夾具更適合在數(shù)控機(jī)床上使用。 綜上分析，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。在加工孔Φ10H7采用專(zhuān)用夾具較為合理。 4.2確定工件的定位方案 本夾具主要用來(lái)鉸削孔Φ10H7。這個(gè)工藝孔有尺寸精度要求為+0.015mm，表面粗糙度要求，表面粗糙度為，與孔Φ25H9的平行度為0.1mm。。本到工序?yàn)楦軛U加工的最后一道工序，因此本道工序加工時(shí)主要應(yīng)考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 對(duì)于該杠桿零件的夾具設(shè)計(jì)中的定位方案的設(shè)定，在課程設(shè)計(jì)前期設(shè)定方案一，在設(shè)計(jì)中后期設(shè)定了方案二，將其列于下面進(jìn)行比較。 方案一： 分析該零件圖的工藝性，采用一面一孔定位一面夾緊的定位方式。并采用手動(dòng)夾緊的方式。選擇Φ25H9孔為定位孔，Φ25H9一側(cè)的外端面為定位面，另一端面受夾緊力。夾具體采用結(jié)構(gòu)均勻的“L”形夾具體形式。 方案二： 分析該零件圖的工藝性，并考慮到機(jī)床的結(jié)構(gòu)限制，所以采用一面兩孔的定位方法。選擇Φ25H9孔及Φ8H7孔為定位，Φ8H7孔一側(cè)外端面為定位面，另一側(cè)受夾緊力作用夾緊。夾具體采用左右面寬，下端面窄的“G”形夾具體形式。 分析加工Φ10H7孔時(shí)的工序定位要求可知，該工序定位需要限制六個(gè)自由度。方案二的定位方法，只能保證限制五個(gè)自由度，無(wú)法限制在工件在銷(xiāo)的軸向上的轉(zhuǎn)動(dòng)，屬于欠定位，在加工該工序時(shí)容易由于工件的轉(zhuǎn)動(dòng)而導(dǎo)致孔的中心的變動(dòng)，從而導(dǎo)致孔徑的變化。方案一，在方案一的基礎(chǔ)上加了一個(gè)“削邊銷(xiāo)”來(lái)限制第六個(gè)自由度，將零件固定，其定位符合要求，能保證加工精度要求。 分析夾具體的鑄造問(wèn)題，方案二的夾具體不符合鑄造件的要求，鑄造件要求壁厚均勻，并且“G”形工件無(wú)法鑄造，相比方案一，保證了鑄造件的壁厚均勻，并且“L”形工件，形狀簡(jiǎn)單，鑄造方便。 分析夾緊力的動(dòng)力源，方案二采用氣壓作為夾緊的動(dòng)力源，存在一定的不穩(wěn)定性。相比之下方案一，采用手動(dòng)夾緊，但對(duì)于總體加工并無(wú)影響，能保證工作效率，滿(mǎn)足生產(chǎn)綱領(lǐng)。 綜上所述，選擇方案一比較好。該方案可靠，操作方便、工作效率高。 4.3確定工件的夾緊形式 表4-1 常見(jiàn)夾緊機(jī)構(gòu) 序號(hào) 夾緊機(jī)構(gòu)名稱(chēng) 夾緊機(jī)構(gòu)特點(diǎn) 應(yīng)用場(chǎng)合 1 定心夾緊機(jī)構(gòu) 以均勻彈性變形原理工作的定心夾緊機(jī)構(gòu)。 以等速移動(dòng)原理工作的定心夾緊機(jī)構(gòu)。 2 斜楔夾緊機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、增力比大、自鎖性能好；夾緊行程?。?手動(dòng)操作不方便。 一般用于氣動(dòng)、液壓夾緊中。 3 鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu) 動(dòng)作迅速、增力比大、易于改變力的作用方向、自鎖性能差。 多用于機(jī)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)中。 4 偏心夾緊機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，動(dòng)作迅速。缺點(diǎn)是：自鎖性能較差，增力比較小，夾緊行程小，夾緊力不大。 一般常用于切削平穩(wěn)且切削力不大的場(chǎng)合。 5 螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作、增力比大、自鎖性能好（螺紋升角遠(yuǎn)小于摩擦角）、動(dòng)作較慢。 應(yīng)用廣泛。 分析表4-1，結(jié)合杠桿的產(chǎn)量，擬采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，手動(dòng)夾緊的夾具結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)中的應(yīng)用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動(dòng)力裝置采用手動(dòng)夾緊。采用手動(dòng)夾緊，夾緊可靠，機(jī)構(gòu)可以不必自鎖。 本道工序夾具的夾緊元件選用帶光面壓塊的壓緊螺釘。旋緊螺釘使其產(chǎn)生的力通過(guò)光面壓塊將工件壓緊。帶光面壓塊的壓緊螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)如圖4-1所示。 圖4-1 帶光面壓塊的壓緊螺釘 4.4確定刀具的導(dǎo)向方式或?qū)Φ堆b置 工藝孔的加工需鉆、擴(kuò)、鉸三次切削才能滿(mǎn)足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。根據(jù)工藝要求：孔Φ10H7mm分鉆、鉸兩個(gè)工步完成加工。鉆、鉸，加工刀具分別為：鉆孔—Φ9.7mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；鉸孔—Φmm標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表2-1-47可查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)尺寸如圖4-2及表4-2所示。 圖4-2 快換鉆套 表5-2 鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表： d H D 公稱(chēng)尺寸 公差 10 25 30 +0.021 +0.008 46 42 12 5.5 18 18 29.5 55° 襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。 圖4-3 固定襯套 襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表4-3所示。 表4-3 固定襯套的結(jié)構(gòu)尺寸 d H D C 公稱(chēng)尺寸 允差 公稱(chēng)尺寸 允差 30 +0.041 +0.020 25 42 +0.033 +0.017 1 3 根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表2-1-27固定V型塊的結(jié)構(gòu)及主要尺寸如圖4-4及表4-4所示。 圖4-4 V型塊 表4-4 V型塊的主要尺寸 N D B H L l l A A1 d d1 d2 h b 42 45 52 20 68 20 14 26 22 10 11 18 10 12 注：T=L+0.707D-0.5N 鉆模板選用固定式鉆模板，工件以底面及R15外圓面分別靠在夾具支架的定位快及V型塊上定位，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊。 夾具體的設(shè)計(jì)主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個(gè)整體。這些主要元件設(shè)計(jì)好后即可畫(huà)出夾具的設(shè)計(jì)裝配草圖。整個(gè)夾具的結(jié)構(gòu)見(jiàn)夾具裝配圖ZJZ-01所示。 4.5夾具定位夾緊方案分析與論證 4.5.1定位基準(zhǔn)分析 由零件圖可知，孔位Φ10H7位于零件中心偏前，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并與孔Φ25H9有平行度要求。為了保證所鉆、鉸的孔與頂面垂直并保證工藝孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據(jù)基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡量選擇上一道工序即粗、精銑Φ25內(nèi)表面為工序的定位基準(zhǔn)，以及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為其定位基準(zhǔn)。因此加工工藝孔的定位基準(zhǔn)應(yīng)選擇選用Φ25內(nèi)圓面作為定位基準(zhǔn)，用V型塊定位限制4個(gè)自由度。 為了提高加工效率，根據(jù)工序要求先采用標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆刀具對(duì)工藝孔Φ10H7進(jìn)行鉆削加工；然后采用標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀對(duì)工藝孔Φ10H7進(jìn)行鉸孔加工。采用手動(dòng)夾緊方式夾緊。 4.5.2鉆削力計(jì)算 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴(kuò)、鉸加工，而鉆削力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于擴(kuò)和鉸的切削力。因此切削力應(yīng)以鉆削力為準(zhǔn)。由參考文獻(xiàn)[9]得： 鉆削力 （式4-1） 鉆削力矩 （式4-2） 4.5.3夾緊力計(jì)算 式中： 本道工序加工工藝孔時(shí)，工件的Φ45外圓面與V形塊靠緊。采用帶光面壓塊的壓緊螺釘夾緊機(jī)構(gòu)夾緊，該機(jī)構(gòu)主要靠壓緊螺釘夾緊，屬于單個(gè)普通螺旋夾緊。根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]可查得夾緊力計(jì)算公式： 式（4-3） 式中： —單個(gè)螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N）； —原始作用力（N）； —作用力臂（mm）； —螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑（mm）； —螺桿端部與工件間的摩擦角（°）； —螺紋中徑之半（mm）； —螺紋升角（°）； —螺旋副的當(dāng)量摩擦角（°）。 由式（4-1）根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表1-2-23可查得點(diǎn)接觸的單個(gè)普通螺旋夾緊力： 4.6夾具體的結(jié)構(gòu)類(lèi)型的設(shè)計(jì) 4.6.1鑄造夾具體 優(yōu)點(diǎn)：工藝性好，可鑄造出各種復(fù)雜的內(nèi)、外輪廓形狀，有較好的抗壓強(qiáng)度，剛度和抗振性。 缺點(diǎn)：生產(chǎn)周期長(zhǎng)，單件制造成本高，需時(shí)效處理。 材料：灰鑄鐵HTl50或HT200。高精度夾具可用合金鑄鐵或磷鑄鐵，用鑄鋼件有利于減輕重量，輕型夾具可用鑄鋁（ZC104）件。鑄件均需時(shí)效處理，精密夾具體在粗加工后需作第二次時(shí)效處理。 4.6.2鍛造夾具體 優(yōu)點(diǎn)：有較高的強(qiáng)度和剛度。 缺點(diǎn)：只適用于尺寸較大且形狀簡(jiǎn)單的夾具體。 材料：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼40鋼，合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr，38CrMoAl等鍛造后酌情采用調(diào)質(zhì)、正火或回火制成。 4.6.3焊接夾具體 優(yōu)點(diǎn)：容易制造、生產(chǎn)周期短、成本低、使用也較靈活。當(dāng)發(fā)現(xiàn)夾具體剛度不足時(shí)，可補(bǔ)焊肋和隔板。 缺點(diǎn)：焊接變形較大，抗振性不好。 材料：焊接件材料的可焊性要好，適用材料有碳素結(jié)構(gòu)鋼Q195，Q215，Q235，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼20鋼、15 Mn等。焊接后需經(jīng)退火處理，局部熱處理后進(jìn)行低溫回火。 4.6.4裝配夾具體 裝配結(jié)構(gòu)是近年來(lái)發(fā)展的一種新型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)選用標(biāo)準(zhǔn)零部件裝配成夾具體，可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本。 綜上分析，結(jié)合零件圖本設(shè)計(jì)采用鑄造夾具體。 4.7夾具精度校核 根據(jù)工件和夾具裝配圖進(jìn)行夾具精度驗(yàn)算。 4.7.1驗(yàn)算中心距48 影響此項(xiàng)精度的因素有: (1)定位誤差，此項(xiàng)主要是定位孔與定位銷(xiāo)的間隙產(chǎn)生，最大間隙為0.027mm； （2）鉆模板襯套中心與定位銷(xiāo)中心距誤差，裝配圖標(biāo)注尺寸為，誤差為0.1mm； （3）鉆套與襯套的配合間隙，由可知最大間隙為0.020mm； （4）鉆套內(nèi)孔與外圓同軸度誤差，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)鉆套，精度較高，此項(xiàng)可以忽略； （5）鉆頭與鉆套間的間隙會(huì)引偏刀具，產(chǎn)生中心距誤差，由式4-4求出 （4-4） 式中，為刀具引偏量（mm）；為鉆套導(dǎo)向高度（mm）；為排屑空間，鉆套下端面與工件空間高度（mm）；為鉆孔深度（mm）；為刀具與鉆套的最大間隙。 上述各量參見(jiàn)圖4-5。 圖4-5 刀具引偏量計(jì)算 刀具與鉆套的配合為，可知=0.024mm；將=30mm；=12mm；=25mm帶入式4-4，可求出=0.042mm； 綜合誤差求和 該項(xiàng)誤差遠(yuǎn)小于中心距的允差，滿(mǎn)足使用要求。 4.7.2驗(yàn)算兩孔平行度精度 工件要求孔全長(zhǎng)上允差0.1mm。導(dǎo)致產(chǎn)生兩孔平行度誤差的因素有： （1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，沒(méi)有基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差，但配合間隙及孔端面的垂直度誤差會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)位置誤差，定位銷(xiāo)軸中心與大頭孔中心的偏斜角（rad）為 （式4-5） 式中，為出最大間隙（mm）；為定位銷(xiāo)軸定位面的長(zhǎng)度（mm）。 （2）定位銷(xiāo)軸中心線對(duì)夾具體底平面的垂直度，圖中 沒(méi)有注明。 （3）鉆套孔中心與定位銷(xiāo)軸的平行度，圖中注明為0.01mm，。 （4）刀具引偏量產(chǎn)生的偏斜角，，參見(jiàn)圖4-5。 因此，總的平行度誤差 將已知各量帶入上式，計(jì)算得，合格。 4.8夾具簡(jiǎn)要操作說(shuō)明 本套夾具用于加工孔。定位采用常見(jiàn)的兩面一銷(xiāo)定位方案。以Φ25孔下表面（一面）及其內(nèi)孔（帶大端面的長(zhǎng)圓柱銷(xiāo)），加上R15mm的圓弧面（活動(dòng)V型塊定位）來(lái)實(shí)現(xiàn)完全定位。主要考慮工件便于取出夾緊裝置采用移動(dòng)壓板夾緊。工件加工完成后，移動(dòng)壓板向后退一定距離，工件就可以很方便的取出。工件裝夾時(shí)，先將工件放到帶大端面的長(zhǎng)圓柱銷(xiāo)和固定定位銷(xiāo)處，然后將移動(dòng)壓板前移，壓在工件上，將螺栓擰緊就可以進(jìn)行加工了。加工完成以后將移動(dòng)壓板退出一定距離，就可以把工件直接取出。如夾具裝配圖所示。 第5章 繪制夾具裝配圖 根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)繪制夾具裝配圖（詳細(xì)見(jiàn)圖紙） 第6章 總結(jié) 本設(shè)計(jì)研究過(guò)程中仍然存在不足之處，有的問(wèn)題還待于進(jìn)一步深入，具體如下： （1）缺乏實(shí)際工廠經(jīng)驗(yàn)，對(duì)一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費(fèi)。 （2）與夾具相關(guān)的刀具和量具的了解還不太清楚。 （3）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不太完善，在與計(jì)算機(jī)配合進(jìn)行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。 （4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實(shí)際中尚不明確。 參考文獻(xiàn) [1] 劉德榮，組合夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖的初步探討，組合夾具，1982. 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