CA6140車床齒輪加工工藝與夾具設(shè)計(jì)【鉆φ5孔】【說(shuō)明書(shū)+CAD】
CA6140車床齒輪加工工藝與夾具設(shè)計(jì)【鉆φ5孔】【說(shuō)明書(shū)+CAD】,鉆φ5孔,說(shuō)明書(shū)+CAD,CA6140車床齒輪加工工藝與夾具設(shè)計(jì)【鉆φ5孔】【說(shuō)明書(shū)+CAD】,ca6140,車床,齒輪,加工,工藝,夾具,設(shè)計(jì),說(shuō)明書(shū),仿單,cad
目 錄
1. 引言 1
2. 課題背景 1
3. 車床齒輪特點(diǎn) 4
4. 齒輪加工機(jī)床和齒輪加工方法 5
5. 零件加工工藝設(shè)計(jì) 6
5.1 選擇毛坯的尺寸 6
5.1.1 審查零件的工藝性 6
5.1.2 主要技術(shù)要求 6
5.1.3 加工表面的尺寸及要求 6
5.1.4 零件的材料 7
5.2 選擇毛坯的形狀、尺寸、公差. 7
5.3 定位基準(zhǔn)的選擇 7
5.4 零件表面加工方法的選擇 8
5.5 制訂工藝路線 8
5.6 確定工序機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差 13
5.7 選擇機(jī)床設(shè)備及工藝裝備， 16
6. 填寫(xiě)工藝文件 16
6.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 16
6.2 確定定位方案、選擇定位元件 16
6.3 夾緊機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì) 17
6.4 對(duì)刀裝置的選擇 17
6.5 夾具在機(jī)床上的定位與夾緊 17
結(jié)論 18
參考文獻(xiàn) 19
致謝 20
畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)表
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
簽 字：
年 月 日
評(píng)閱人意見(jiàn)
簽 字：
年 月 日
答辯委員會(huì)意見(jiàn)
主任委員簽字：
年 月 日
院學(xué)術(shù)委員會(huì)意見(jiàn)
院長(zhǎng)簽字：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中文摘要
CA6140車床齒輪加工工藝與夾具設(shè)計(jì)
摘要 制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標(biāo)志著該國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、科技水平、生活水準(zhǔn)和國(guó)防實(shí)力。而制造業(yè)的生產(chǎn)能力主要取決于制造裝備——機(jī)床的先進(jìn)程度。
進(jìn)給變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)是Φ1500㎜毛坯專用車床研制課題的一部分。車床進(jìn)給系統(tǒng)由進(jìn)給變速箱，溜板箱等組成。根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，車床主軸的轉(zhuǎn)速分為兩個(gè)區(qū)，高速區(qū)和低速區(qū)。高速區(qū)轉(zhuǎn)速介于60 r/min-160r/min；低速區(qū)速度的介于6 r/min-16r/min。從電機(jī)1450 r/min的轉(zhuǎn)速，降到6r/min的轉(zhuǎn)速，減速比達(dá)到1：241。與主軸相匹配的進(jìn)給量變化范圍較大。這是本設(shè)計(jì)難點(diǎn)之一。設(shè)計(jì)者采用從主軸箱第三軸采取主軸轉(zhuǎn)速信息，通過(guò)進(jìn)給箱和溜板箱變速，得與車床所需相匹配的進(jìn)給量，從而解決了這個(gè)問(wèn)題。
本著“經(jīng)濟(jì)，實(shí)用”的設(shè)計(jì)原則，本設(shè)計(jì)根據(jù)精車和粗車的不同要求，設(shè)計(jì)了兩種不同的進(jìn)給量。對(duì)各部分的設(shè)計(jì)及選用進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和論證，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局緊湊，節(jié)約了材料，降低了成本，利于安裝和維修，完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。
關(guān)鍵詞 專用車床? 齒輪毛坯? 變速系統(tǒng)? 設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)外文摘要
Design on processing of gear for CA6140 lath with the main process equipment
Abstract
The manufacturing industry is a national economic development major pillar, its level of development symbolizes this national economic potentiality, the technical level, the level of living and the national defense strength. But manufacturing industry productivity? is mainly decided by the manufacture equipment -- engine bed's advanced degree.
?? This design isΦ1500㎜ the gear blank special-purpose lathe to feed speed change system design. The lathe to feed system module by to feed gear box, the apron and so on is composed. According to the project description request, the lathe main axle's rotational speed divides into two areas, high speed area and low speed area. The high speed area rotational speed is situated between 60--160r/min; The low speed area speed is situated between 6--16r/min. From the electrical machinery 1450 r/min rotational speeds, fall to the 6r/min rotational speed, the reduction gear ratio achieve 1:241. To feed quantity range of variation which matches with the main axle is big. This is one of this design difficulties. The designer root uses from the headstock adopts the cutting velocity, through the gear box speed change, to feed quantity which must match with the lathe, thus has solved this problem.
? In line with “economy, practical” the principle of design, this design basis lathe finishing and the roughing various requirement, has designed two kind of different to feed quantities. And selected to various part of designs has carried on the detailed computation and the proof, the organization simplifies, the layout was compact, the frugal material, reduced the cost.
Keywords Special-purpose lathe? Wheel Blank? Speed Change? Design
CA6140車床齒輪加工工藝與夾具設(shè)計(jì)
1 引言
CA6140車床齒輪加工工藝與夾具設(shè)計(jì)是在<<機(jī)械制造工藝學(xué)>>等專業(yè)課程所學(xué)的理論知識(shí)，發(fā)展專業(yè)知識(shí)解決時(shí)間生產(chǎn)問(wèn)題的依次實(shí)踐訓(xùn)練。
通過(guò)這次設(shè)計(jì)以鞏固我們所學(xué)的理論知識(shí)和專業(yè)技能，提高自己解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的能力。在設(shè)計(jì)中能逐步掌握查閱手冊(cè)，查閱有關(guān)書(shū)籍的能力。在設(shè)計(jì)中逐步培養(yǎng)了我們一絲不茍的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，對(duì)我們今后參加工作有極大的幫助.
2 課題背景
中國(guó)齒輪傳統(tǒng)現(xiàn)狀綜述中國(guó)齒輪傳統(tǒng)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀綜述2008年是中國(guó)的奧運(yùn)年。借著這股東風(fēng)，中國(guó)制造業(yè)發(fā)展迅猛，汽車，工程機(jī)械，機(jī)床，化工等行業(yè)實(shí)現(xiàn)了迅速發(fā)展。而作為這些行業(yè)的基礎(chǔ)支持——齒輪傳動(dòng)行業(yè)也加快了自己發(fā)展的步伐。齒輪及其齒輪產(chǎn)品是機(jī)械裝備的重要基礎(chǔ)件，絕大部分機(jī)械成套設(shè)備的主要傳動(dòng)部件都是齒輪傳動(dòng)。因此從某種程度上說(shuō)，中國(guó)的齒輪行業(yè)是中國(guó)機(jī)械業(yè)的基礎(chǔ)，齒輪行業(yè)的發(fā)展對(duì)中國(guó)機(jī)械行業(yè)有著至關(guān)重要的作用。齒輪及其齒輪產(chǎn)品是機(jī)械裝備的重要基礎(chǔ)件，絕大部分機(jī)械成套設(shè)備的主要傳動(dòng)部件都是齒輪傳動(dòng)。因此從某種程度上說(shuō)，中國(guó)的齒輪行業(yè)是中國(guó)機(jī)械業(yè)的基礎(chǔ)，齒輪行業(yè)的發(fā)展對(duì)中國(guó)機(jī)械行業(yè)有著至關(guān)重要的作用。一．齒輪傳動(dòng)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及存在的問(wèn)題中國(guó)齒輪行業(yè)基本由三部分組成：工業(yè)齒輪、車輛齒輪和齒輪裝備。其中，車輛齒輪其市場(chǎng)份額達(dá)到60%；工業(yè)齒輪由工業(yè)通用、專用、特種齒輪構(gòu)成，其市場(chǎng)份額分別為18%、12%和 8%；齒輪裝備占市場(chǎng)份額的2%。經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，中國(guó)齒輪行業(yè)已經(jīng)形成100億元產(chǎn)值的配套規(guī)模，進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，再次成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的熱點(diǎn)和亮點(diǎn)。預(yù)計(jì)今后10年，中國(guó)齒輪傳動(dòng)產(chǎn)品市場(chǎng)需求將翻一番。就市場(chǎng)需求與生產(chǎn)規(guī)模而言，中國(guó)齒輪行業(yè)在全球排名已超過(guò)意大利，居世界第四位。隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模躋身世界前列，中國(guó)已成為名副其實(shí)的齒輪制造大國(guó)，但整體技術(shù)水平與先進(jìn)國(guó)家相比差距仍大。離齒輪傳動(dòng)裝置模塊化設(shè)計(jì)尚遠(yuǎn)，齒輪傳動(dòng)裝置技術(shù)性能趕不上先進(jìn)國(guó)家，齒輪動(dòng)力學(xué)分析軟件水平不高，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)有和國(guó)際接軌，國(guó)產(chǎn)鋼材質(zhì)量不穩(wěn)定，企業(yè)工藝裝備落后，信息化水平低、低水平生產(chǎn)過(guò)剩、無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)激烈、重復(fù)引進(jìn)和對(duì)外國(guó)技術(shù)依靠嚴(yán)重等諸多問(wèn)題。二．齒輪傳動(dòng)各細(xì)分行業(yè)發(fā)展概況(1)在當(dāng)今齒輪傳動(dòng)行業(yè)里，最弱的是汽車自動(dòng)變速箱。直到今天，中國(guó)汽車自動(dòng)變速箱市場(chǎng)仍然完全被外國(guó)公司壟斷，核心技術(shù)在別人手里，我們沒(méi)有發(fā)言權(quán)。(2)工業(yè)通用變速箱則是我們與外國(guó)公司競(jìng)爭(zhēng)最激烈的領(lǐng)域。美、德等知名跨國(guó)公司均已在中國(guó)建廠設(shè)點(diǎn)，德國(guó)SEW更是雄心勃勃。據(jù)了解,SEW已在中國(guó)建立了3個(gè)生產(chǎn)基地，今年將完成10億元的銷售收入，并向著40億元目標(biāo)邁進(jìn)。以萬(wàn)杰公司為代表的一批江浙民營(yíng)企業(yè)不畏強(qiáng)手，已把目光瞄準(zhǔn)SEW，準(zhǔn)備在向其學(xué)習(xí)的過(guò)程中發(fā)展壯大自己。隨著差距逐漸縮短，競(jìng)爭(zhēng)也將加劇。(3)工業(yè)專用變速箱領(lǐng)域雖然中國(guó)企業(yè)目前占據(jù)著百分之七八十的市場(chǎng)，但國(guó)外公司一直虎視眈眈。這一領(lǐng)域以國(guó)企為主，他們有的經(jīng)過(guò)幾十年的積淀，掌控著行業(yè)最優(yōu)的技術(shù)、人力、市場(chǎng)資源，他們下一步的改制至關(guān)重要，既關(guān)系到企業(yè)的命運(yùn)，也關(guān)系到行業(yè)的安危。(4)在高速重載齒輪傳動(dòng)制造方面，我國(guó)有已南京高精齒輪股份有限公司（南京高速齒輪箱廠）、重慶齒輪箱廠、杭州前進(jìn)齒輪箱集團(tuán)、鄭州機(jī)械研究所、洛陽(yáng)中重減速機(jī)公司、沈陽(yáng)礦山減速機(jī)公司為代表的企業(yè)。這些企業(yè)在引進(jìn)技術(shù)的過(guò)程中，為我國(guó)大型成套裝備配套與船舶工業(yè)的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。(5)減速機(jī)作為齒輪傳動(dòng)機(jī)械里的一個(gè)重要的類型，是重大裝備制造業(yè)應(yīng)用廣泛的傳動(dòng)與調(diào)速設(shè)備，在現(xiàn)代科研、國(guó)防、交通、冶金、化工以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)眾多領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化步伐的迅猛發(fā)展，國(guó)際傳動(dòng)裝備領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)日趨激化。由于競(jìng)爭(zhēng)手段的不斷升級(jí)，迫使這些產(chǎn)品的更新周期加快，也促進(jìn)了產(chǎn)品質(zhì)量和個(gè)性化服務(wù)的不斷提高，這一全球化動(dòng)向在我國(guó)市場(chǎng)的表現(xiàn)尤為突出?，F(xiàn)階段我國(guó)具有一定規(guī)模的減速機(jī)制造企業(yè)尚有數(shù)百家，但是其產(chǎn)品檔次卻很難跳出中低端領(lǐng)域，于是德國(guó)SEW公司、佛蘭德公司、日本住友公司等處于國(guó)際領(lǐng)先水平的減速機(jī)巨頭紛紛搶灘中國(guó)，占據(jù)中高端市場(chǎng)。隨著國(guó)產(chǎn)裝備技術(shù)的不斷提高，消費(fèi)者越來(lái)越看重減速機(jī)的性能，近兩年我國(guó)高端減速機(jī)產(chǎn)品的市場(chǎng)份額已占到市場(chǎng)總額的 1/4~1/3。從發(fā)展趨勢(shì)看，近幾年我國(guó)中高端減速機(jī)產(chǎn)品的市場(chǎng)份額將會(huì)以每年5％左右的速度遞增，正是看好這一發(fā)展前景，才會(huì)有諸如泰隆布雷維尼公司等中外合資公司的成功范例。近幾年，國(guó)內(nèi)大型減速機(jī)廠家還針對(duì)建筑工程機(jī)械設(shè)備配套所需，開(kāi)發(fā)研制出壓路機(jī)、打夯機(jī)、路面開(kāi)鑿機(jī)等設(shè)備配套的大功率、同軸式齒輪減速機(jī)；適應(yīng)礦山和井下作業(yè)運(yùn)輸需要的Y系列齒輪減速機(jī)；適應(yīng)高溫高壓應(yīng)用設(shè)備所需的行星系列減速機(jī)；適應(yīng)工程變速范圍大的轉(zhuǎn)臂行星無(wú)級(jí)變速減速機(jī)等20多個(gè)大類，數(shù)百種規(guī)格的系列產(chǎn)品。(6)齒輪專用裝備方面，近五年來(lái)民營(yíng)企業(yè)發(fā)展較快，國(guó)有企業(yè)發(fā)展比較慢。大多數(shù)國(guó)有齒輪裝備制造企業(yè)的裝備可靠性指標(biāo)進(jìn)步較慢，致使齒輪行業(yè)的大部分主導(dǎo)精加工裝備仍是以進(jìn)口為主。部分齒輪企業(yè)裝備國(guó)產(chǎn)化的希望主要有：秦川機(jī)床廠的蝸桿砂輪磨齒機(jī)；重慶機(jī)床廠、南京二機(jī)長(zhǎng)的數(shù)控機(jī)床；螺旋錐齒輪磨齒機(jī)床的研制成功；天津元昊公司數(shù)控螺旋錐齒輪切齒機(jī)床的批量供貨；杭州天辰精密齒輪檢具、量具、夾具；長(zhǎng)城潤(rùn)滑油對(duì)齒輪行業(yè)的潤(rùn)滑市場(chǎng)服務(wù)。這些都讓我國(guó)齒輪行業(yè)看到了自立創(chuàng)新、自主發(fā)展的希望。三.中國(guó)齒輪傳動(dòng)行業(yè)發(fā)展，路在何方？為縮小差距,越來(lái)越多的中國(guó)企業(yè)選擇與國(guó)外公司進(jìn)行合資合作,希望借此學(xué)習(xí)、引進(jìn)人家先進(jìn)的技術(shù)與管理，提升自己。而德國(guó)SEW公司等一批國(guó)外獨(dú)資企業(yè)的進(jìn)入，就激活了中國(guó)工業(yè)通用變速箱市場(chǎng),形成了國(guó)際品牌與國(guó)內(nèi)品牌激烈競(jìng)爭(zhēng)的格局，推動(dòng)了我國(guó)工業(yè)變速箱產(chǎn)品較快發(fā)展，部分產(chǎn)品達(dá)到了國(guó)際水平，并出口歐美市場(chǎng)；促進(jìn)了一大批以浙江萬(wàn)杰為代表的江浙民營(yíng)企業(yè)的迅速崛起。另外，現(xiàn)階段，齒輪行業(yè)應(yīng)通過(guò)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)與整合，提高行業(yè)集中度，形成一批擁有幾十億元、5億元、1億元資產(chǎn)的大、中、小規(guī)模企業(yè)；通過(guò)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，形成一批車輛傳動(dòng)系（變速箱、驅(qū)動(dòng)橋總成）牽頭企業(yè)，用牽頭企業(yè)的配套能力整合齒輪行業(yè)的能力與資源；實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化配套，形成大批有特色的工藝、有特色的產(chǎn)品和有快速反應(yīng)能力的名牌企業(yè)；通過(guò)技改，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化齒輪制造企業(yè)轉(zhuǎn)型。當(dāng)前，中國(guó)齒輪傳動(dòng)行業(yè)也開(kāi)始充分利用信息技術(shù)來(lái)提升自己行業(yè)的發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)力。例如，利用計(jì)算機(jī)能對(duì)各種可能的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行計(jì)算、分析和比較，并通過(guò)優(yōu)選，取得較為理想的結(jié)果；在分析齒面接觸區(qū)，求嚙合線與相對(duì)速度夾角中，對(duì)彈流潤(rùn)滑計(jì)算以及幾何參數(shù)計(jì)算等方面編制了程序；還有，在齒輪修形計(jì)算與齒輪承載能力計(jì)算方面都編有程序。目前，我國(guó)已編制了GB3480-83漸開(kāi)線圓柱齒輪承載能力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的程序軟件，供生產(chǎn)應(yīng)用。在齒輪加工方面，已可以利用計(jì)算機(jī)控制整個(gè)切齒過(guò)程．使制造質(zhì)量穩(wěn)定可靠。目前，國(guó)內(nèi)在研究應(yīng)用微機(jī)對(duì)弧齒錐齒輪的切齒調(diào)整卡進(jìn)行計(jì)算,可對(duì)加工偏差及時(shí)調(diào)整。使齒面接觸達(dá)到比較理想的位置，并大大提高了工效。此外，根據(jù)數(shù)控原理，應(yīng)用微機(jī)對(duì)環(huán)面蝸桿螺旋齒面進(jìn)行拋物線修形，已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)。雖然這方面的工作在國(guó)內(nèi)還處于起步階段，但它對(duì)提高齒輪制造質(zhì)量和技術(shù)水平具有重要意義。
3 車床齒輪特點(diǎn)
齒輪加工機(jī)床廣泛應(yīng)用汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械、石油、儀表、飛機(jī)航天器等各種機(jī)械制造業(yè)。
齒輪加工機(jī)床加工各種圓柱齒輪、錐齒輪其他帶齒零件齒部機(jī)床。齒輪加工機(jī)床品種規(guī)格繁多，有加工幾毫米直徑齒輪小型機(jī)床，加工十幾米直徑齒輪大型機(jī)床，還有大量生產(chǎn)用高效機(jī)床加工精密齒輪高精度機(jī)床。
古代齒輪用手工修銼成形。1540年，意大利托里亞諾制造鐘表時(shí)，制成一臺(tái)使用旋轉(zhuǎn)銼刀切齒裝置；1783年，法國(guó)勒內(nèi)制成了使用銑刀齒輪加工機(jī)床，并有切削齒條內(nèi)齒輪附件；1820年前后，英國(guó)懷特制造出第一臺(tái)既能加工圓柱齒輪又能加工圓錐齒輪機(jī)床。具有這一性能機(jī)床到19世紀(jì)后半葉又有發(fā)展。
1835年，英國(guó)惠特沃思獲得蝸輪滾齒機(jī)專利；1858年，席勒取得圓柱齒輪滾齒機(jī)專利；以后經(jīng)多次改進(jìn)，至1897年德國(guó)普福特制成帶差動(dòng)機(jī)構(gòu)滾齒機(jī)，才圓滿解決了加工斜齒輪問(wèn)題。制成齒輪形插齒刀后，美國(guó)費(fèi)洛斯于1897年制成了插齒機(jī)。
20世紀(jì)初，由于汽車工業(yè)需要，各種磨齒機(jī)相繼問(wèn)世。1930年左右美國(guó)制成剃齒機(jī)；1956年制成珩齒機(jī)。60年代以后，現(xiàn)代技術(shù)一些先進(jìn)圓柱齒輪加工機(jī)床上獲得應(yīng)用，比如大型機(jī)床上采用數(shù)字顯示指示移動(dòng)量切齒深度；滾齒機(jī)、插齒機(jī)磨齒機(jī)上采用電子伺服系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)代替機(jī)械傳動(dòng)鏈交換齒輪；用設(shè)有故障診斷功能可編程序控器，控制工作循環(huán)變換切削參數(shù)；發(fā)展了數(shù)字控制非圓齒輪插齒機(jī)適應(yīng)控制滾齒機(jī)；滾齒機(jī)上用電子傳感器檢測(cè)傳動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)誤差，并自動(dòng)反饋補(bǔ)償誤差等。
1884年，美國(guó)比爾格拉姆發(fā)明了采用單刨刀按展成法加工直齒錐齒輪刨齒機(jī)；1900年，美國(guó)比爾設(shè)計(jì)了雙刀盤(pán)銑削直齒錐齒輪機(jī)床。
由于汽車工業(yè)需要，1905年美國(guó)制造出帶有兩把刨刀直齒錐齒輪刨齒機(jī)，又于1913年制成弧齒錐齒輪銑齒機(jī)；1923年，出現(xiàn)了準(zhǔn)漸開(kāi)線齒錐齒輪銑齒機(jī)；30年代研制成能把直齒錐齒輪一次拉削成形拉齒機(jī)，主要用于汽車差動(dòng)齒輪制造。
40年代，為適應(yīng)航空工業(yè)需要，發(fā)展了弧齒錐齒輪磨齒機(jī)。1944年，瑞士厄利康公司制成延長(zhǎng)外擺線齒錐齒輪銑齒機(jī)；從50年代起，又發(fā)展了用雙刀體組合式端面銑刀盤(pán)，加工延長(zhǎng)外擺線齒錐齒輪銑齒機(jī)。
齒輪加工機(jī)床主要分為圓柱齒輪加工機(jī)床錐齒輪加工機(jī)床兩大類。圓柱齒輪加工機(jī)床主要用于加工各種圓柱齒輪、齒條、蝸輪。常用有滾齒機(jī)，插齒機(jī)、銑齒機(jī)、剃齒機(jī)等。
滾齒機(jī)用滾刀按展成法粗、精加工直齒、斜齒、人字齒輪蝸輪等，加工范圍廣，可達(dá)到高精度或高生產(chǎn)率；插齒機(jī)用插齒刀按展成法加工直齒、斜齒齒輪其他齒形件，主要用于加工多聯(lián)齒輪內(nèi)齒輪；銑齒機(jī)用成形銑刀按分度法加工，主要用于加工特殊齒形儀表齒輪；剃齒機(jī)用齒輪式剃齒刀精加工齒輪一種高效機(jī)床；磨齒機(jī)用砂輪，精加工淬硬圓柱齒輪或齒輪刀具齒面高精度機(jī)床；珩齒機(jī)利用珩輪與被加工齒輪自由嚙合，消除淬硬齒輪毛刺其他齒面缺陷機(jī)床；擠齒機(jī)利用高硬度無(wú)切削刃擠輪與工件自由嚙合，將齒面上微小不平碾光，以提高精度光潔程度機(jī)床；齒輪倒角機(jī)對(duì)內(nèi)外嚙合滑移齒輪齒端部倒圓機(jī)床，生產(chǎn)齒輪變速箱其他齒輪移換機(jī)構(gòu)不可缺少加工設(shè)備。
4 齒輪加工機(jī)床和齒輪加工方法
在金屬切削機(jī)床中,用來(lái)加工齒輪輪齒的機(jī)床稱為齒輪加工機(jī)床。
齒輪加工機(jī)床分為:
⑴圓柱齒輪加工機(jī)床主要由滾齒機(jī)、插齒機(jī)等。
⑵圓錐齒輪加工機(jī)床有加工直齒錐齒齒輪的刨齒機(jī)、銑齒機(jī)、拉齒機(jī)和加工弧齒錐齒齒輪的銑齒機(jī)。
⑶用來(lái)精加工齒輪齒面的機(jī)床有珩齒機(jī)、剃齒機(jī)和磨齒機(jī)等。
成形法:是用與被加工齒輪齒槽形狀相同的成形刀具切削輪齒.
盤(pán)狀齒輪銑刀:為鏟齒成形銑刀,其加工精度,生產(chǎn)率都較低,但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低.刀具是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);銑刀眼齒輪坯的軸向移動(dòng).
指狀齒輪銑刀:加工模數(shù)較大齒輪.(m=10-100mm),如:直齒,斜圓柱齒,人字齒.
范成法(包絡(luò)法或展成法):是利用齒輪的嚙合原理進(jìn)行切削的,只需一把刀具就能加工出模數(shù)相同而齒數(shù)不同的齒輪,其加工精度和生產(chǎn)率比成形法高,因而應(yīng)用也最廣泛.采用范成法的加工齒輪的機(jī)床有滾齒機(jī),插齒機(jī),磨齒機(jī),剃齒機(jī)和珩齒機(jī)等.
齒輪精加工方法:剃齒,珩齒,磨齒,研齒
齒輪粗加工方法:銑齒,滾齒,插齒
5 零件加工工藝設(shè)計(jì)
5.1 選擇毛坯的尺寸
5.1.1 審查零件的工藝性
齒輪零件的圖樣的視圖正確、完整、尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。但基準(zhǔn)孔φ68K7mm要求Ra0.8μm有些偏高。本零件各表面的加工并不困難。關(guān)于4個(gè)φ5mm的小孔，其位置是在外圓柱面上6mmX1.5mm的溝槽內(nèi)，孔中心線距溝槽一側(cè)面距離為3mm。由于加工時(shí)不能選用溝槽的側(cè)面為定位基準(zhǔn)，故要較精確地保證上述要求比較困難。分析該小孔是做油孔之用，位置精度不需要太高，只要鉆到溝槽之內(nèi)，即能使油路暢通，因此4個(gè)φ5mm的孔加工亦不成問(wèn)題。
5.1.2 主要技術(shù)要求
零件圖上的主要技術(shù)要求為：
精 度： 7—6—6FL JB179—83
熱處理：齒部G52 4槽內(nèi)側(cè)G48 淬硬2mm
5.1.3 加工表面的尺寸及要求
Φ90mm外圓面： 表面粗糙度Ra3.2μm
Φ106.5mm外圓面： 表面粗糙度Ra6.3μm
齒圈外圓面： 表面粗糙度Ra3.2μm
Φ68K7mm內(nèi)孔： 表面粗糙度Ra0.8μm
Φ94mm內(nèi)孔： 表面粗糙度Ra6.3μm
端面： 表面粗糙度Ra3.2μm及Ra6.3μm
齒面： 表面粗糙度Ra1.6μm 精度7—6—6FL
槽： 表面粗糙度Ra3.2μm和Ra6.3μm
Φ5mm小孔： 表面粗糙度Ra2.5μm
5.1.4 零件的材料
零件的材料為45鋼。
5.2 選擇毛坯的形狀、尺寸、公差.
見(jiàn)下圖1-1
圖1-1毛坯的形狀尺寸公差圖
5.3 定位基準(zhǔn)的選擇
本零件是帶孔的盤(pán)狀齒輪，孔是其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（亦是裝配基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)），為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。具體而言，即選Φ68K7mm孔及一端面作為精基準(zhǔn)。
由于本齒輪全部表面都需加工，而孔作為精基準(zhǔn)應(yīng)選進(jìn)行加工，因此應(yīng)選外圓及一端面為粗基準(zhǔn)。外圓Φ117h11表面不平整有飛邊等缺陷，定位不可靠，故不能選為粗基準(zhǔn)。
5.4 零件表面加工方法的選擇
本零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面、齒面、槽及小孔等，材料為45鋼。參考有關(guān)資料，其加工方法選擇如下：
（1）Φ90mm外圓面：為未標(biāo)注公差尺寸，根據(jù)GB1800—79規(guī)定其公差等級(jí)為IT14，需進(jìn)行粗車及半精車。
（2）齒圈外圓面：公差等級(jí)為IT11，粗車、精車即可。
（3）Φ106.5mm外圓面：公差等級(jí)為IT12，粗車即可。
（4）Φ68K7mm內(nèi)孔：公差等級(jí)為IT7，毛坯孔已鍛出，為未淬火鋼，根據(jù)[1]表又是大批量生產(chǎn)，故加工方法采用粗鏜、半精鏜、拉孔。
（5）Φ94mm內(nèi)孔：為未標(biāo)注公差尺寸，公差等級(jí)按IT14，毛坯孔已鍛出，只需粗鏜即可。
（6）端面：本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度都要求不高，表面粗糙度有兩種要求。要求Ra3.2μm的端面經(jīng)粗車和半精車，要求Ra6.3μm的端面，經(jīng)粗車即可。
（7）齒面：齒輪模數(shù)為2.2，齒數(shù)為50，采用AA級(jí)單頭滾刀滾齒。
（8）槽：槽寬和槽深的公差等級(jí)分別為IT13和IT14，采用三面刃銑刀，粗銑、半精銑。
（9）Φ5mm小孔：采用復(fù)合鉆頭一次鉆出即可。
5.5 制訂工藝路線
齒輪的加工工藝路線一般是先進(jìn)行齒坯的加工，再進(jìn)行齒面加工。齒坯加工包括各圓柱表面及端面加工。按照先加工基準(zhǔn)面及先粗后精的原則，齒坯加工按下述工藝路線進(jìn)行：
工序1：以外圓Φ106.5mm及端面定位，粗車另一端面，粗車外圓Φ90mm及臺(tái)階面，粗車外圓Φ117mm,粗鏜孔Φ68mm.見(jiàn)圖1
圖1齒輪
工序2：以粗車后的外圓Φ90mm及端面定位，粗車另一端面，粗車外圓Φ106.5mm及臺(tái)階面，車6mmX1.5mm溝槽，粗鏜孔Φ94mm，倒角。見(jiàn)圖2
圖2齒輪
工序3：以粗車后的外圓Φ106.5mm及端面定位，半精車另一端面，半精車外圓Φ90mm及臺(tái)階面，半精車外圓Φ117mm，半精鏜孔Φ68K7,倒角。見(jiàn)圖3
圖3齒輪
工序4：以外圓Φ90mm及端面定位，拉Φ68K7孔，鏜孔內(nèi)的溝槽，倒角。見(jiàn)圖4
圖4齒輪
工序5：以Φ68K7孔及端面定位，滾齒，齒部淬火G52。見(jiàn)圖5
圖5齒輪
4個(gè)槽與4個(gè)小孔的加工安排在最后，考慮定位方便，應(yīng)先銑槽后鉆孔。
工序6：以孔Φ68K7及端面定位，粗銑4個(gè)槽，4槽內(nèi)側(cè)淬火G48 淬硬2mm。見(jiàn)圖6
圖6齒輪
工序7：以孔Φ68K7、端面及粗銑后的一個(gè)槽定位，半精銑4個(gè)槽。見(jiàn)圖7
圖7齒輪
工序8：以孔Φ68K7、端面及一個(gè)槽定位，鉆4個(gè)小孔。見(jiàn)圖8
圖8齒輪
工序9：鉗工去毛刺。見(jiàn)圖9
圖9齒輪
工序10：終檢。見(jiàn)圖10
圖10齒輪
5.6 確定工序機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差
①本零件各圓柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差.見(jiàn)表1
表1
加工表面
工序雙邊余量/mm
工序尺寸及公差/mm
粗
半精
精
粗
半精
精
Φ117h11外圓
2.5
1.5
—
Φ118.50-0.54
Φ1170-0.22
—
Φ106.5 0-0.4外圓
3.5
—
—
Φ106.5 0-0.4
—
—
Φ90 外圓
2.5
1.5
—
Φ91.5
Φ90
—
Φ94孔
5
—
—
Φ94
—
—
Φ68K7孔
3
2
1
Φ65+0.190
Φ67+0.0740
Φ68+0.009-0.021
②確定軸向工序尺寸。本零件各工序的軸向尺寸見(jiàn)下圖2-1：
圖2-1零件的軸向尺寸圖
a. 確定各加工表面的工序加工余量.見(jiàn)表2
表2
工序
加工表面
總加工余量
工序加工余量
Ⅰ
1
2
Z11=1.3
2
2
Z12=1.3
Ⅱ
3
1.7
Z32=1.7
4
1.7
Z42=1.7
5
1.7
Z52=1.7
Ⅲ
1
2
Z13=0.7
2
2
Z23=0.7
b.確定工序尺寸L13、L23、L5及L6。該尺寸在工序20、工序30中應(yīng)達(dá)到零件圖樣的要求，L13=64+0.50mm, L5=6mm，L6=2.5mm，L23=20mm。
c.確定工序尺寸L12、L11、L21。這些尺寸只與加工余量有關(guān)，則
L12=L13+Z13=(66+0.7)mm=64.7mm
L11=L12+Z32=(64.7+1.7)mm=66.4mm
L21=L23+Z13-Z23=(20+0.7-0.7)=20mm
d.確定工序尺寸L3。尺寸L3需解工藝尺寸鏈才能確定，工藝尺寸鏈如下圖3-1所示。
圖3-1工藝尺寸鏈圖
圖中L7為未標(biāo)注公差尺寸，其公差等級(jí)按IT14，查公差表得公差值為0.27mm，則L7=120-0.43mm。
根據(jù)尺寸鏈計(jì)算公式有
L7=L13-L23-L3
L3=L13-L23-L7=(64-20-12)mm=32mm
T7=T13+T23+T3(L7為封閉環(huán))
由于T13=0.5mm，T7=0.43mm，不能滿足尺寸公差的關(guān)系式，必須減小其公差?，F(xiàn)按加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定偏差，則L13=64mm，L23=20mm，L3作調(diào)整尺寸，L7=120-0.43mm求得L3=32+0.250mm.
e.確定工序尺寸L4。 工序尺寸L4亦需解工藝尺寸鏈才能確定。工藝尺寸鏈如下圖所示。
圖中L8為零件圖樣上要求保證的尺寸33。其公差值按公差等級(jí)IT13查表為0.39mm ,L8=32mm。解工藝尺寸鏈，其中L13=64mm，L8為封閉環(huán)。得L4=31mm。
f.確定工序尺寸L11、L12、L21。按加工方法的經(jīng)濟(jì)精度IT12及偏差入體原則，得L11=66.4mm，L12=64.7mm，L21=20mm。
g.確定銑槽的工序尺寸。半精銑可達(dá)到零件圖樣的要求，則該工序尺寸：槽寬16+0.280mm，槽深15mm。粗銑時(shí)，為半精銑留有加工余量：槽寬雙邊余量為2mm，槽深余量為2mm。則粗銑的工藝尺寸：槽寬為13mm，槽深13mm。
5.7 選擇機(jī)床設(shè)備及工藝裝備
見(jiàn)下表3
表3
工序
機(jī)床設(shè)備
夾具
量具
切削刀具
工序1
CA6140
三爪自定心卡盤(pán)
游標(biāo)卡尺
YT5900偏刀 YT5鏜刀
工序2
CA6140
三爪自定心卡盤(pán)
YT5900偏刀 YT5450外圓車刀 YT5鏜刀 切槽刀
工序3
CA6140
三爪自定心卡盤(pán)
游標(biāo)卡尺 深度百分尺外徑百分尺內(nèi)徑百分尺
YT15900偏刀 YT5鏜刀 倒角刀
工序4
臥式內(nèi)拉床
CA6140
三爪自定心卡盤(pán)
圓柱塞規(guī)
拉刀 切槽刀 倒角刀
工序5
Y3150
心軸
公法線百分表
AA級(jí)單頭滾刀滾齒
工序6
X6132
銑床夾具
游標(biāo)卡尺
高速鋼錯(cuò)齒 三面刃銑刀（Φ125）
工序7
X6132
銑床夾具
游標(biāo)卡尺
高速鋼錯(cuò)齒
三面刃銑刀
工序8
Z518
鉆床夾具
高速鋼麻花鉆Φ5
锪鉆
6 填寫(xiě)工藝文件
按以上確定的工藝規(guī)程填寫(xiě)機(jī)械加工工藝卡和工序卡
6.1 設(shè)計(jì)任務(wù)
設(shè)計(jì)加工孔Φ5的鉆床夾具
6.2 確定定位方案、選擇定位元件
孔Φ5需要限制6個(gè)自由度，完全定位。見(jiàn)下圖5-1
圖5-1尺寸鏈圖
6.3 夾緊機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)
夾緊機(jī)構(gòu)有斜楔行夾緊機(jī)構(gòu)、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、偏心夾緊機(jī)構(gòu)、鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)等。該孔加工為鉆孔加工，鉆孔的沖擊力較大，震動(dòng)較大，所以不適合偏心夾緊機(jī)構(gòu)、斜楔行夾緊機(jī)構(gòu)。聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，這里選擇螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
6.4 對(duì)刀裝置的選擇
在加工中要確定孔的位置。選用鉆套對(duì)刀，選擇GB 2262-1991鉆套。
6.5 夾具在機(jī)床上的定位與夾緊
夾具用支撐架可限制6個(gè)自由度，使用緊固螺旋夾緊。
結(jié)論
我完成了此次CA6140車床齒輪加工工藝與夾具畢業(yè)設(shè)計(jì)，在這次設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，我初步了解了日常生產(chǎn)工藝規(guī)程的整個(gè)流程，也能初步的運(yùn)用所學(xué)的相關(guān)知識(shí)解決一些在制定工藝過(guò)程中所遇的問(wèn)題。為以后的學(xué)習(xí)，工作打下了一定的基礎(chǔ)，最重要的是培養(yǎng)了我們實(shí)際問(wèn)題的能力。
通過(guò)完成這次課設(shè)，我感覺(jué)到自己專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)還比較薄弱，將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際問(wèn)題中的能力欠佳，在今后的學(xué)習(xí)中應(yīng)該繼續(xù)努力用知識(shí)充沛自己的頭腦；同時(shí)，注意提高自己的動(dòng)手能力以及將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中的能力。
參考文獻(xiàn)
[1] 李益民 .機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.
[2]倪森壽.機(jī)械制造工藝與裝備習(xí)題集和課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).
北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003.
[3]李云.機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社,2001.
[4]王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社,1995.
[5]周靜卿，張淑娟，趙鳳芹.機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2007.
[6] 吳宗澤，羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）[M]
北京：高等教育出版社2007,11
[7] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造專業(yè)學(xué)會(huì).鑄造手冊(cè)第4卷造型材料第2版[M].
北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003
[8] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造專業(yè)協(xié)會(huì).鑄造手冊(cè)第5卷鑄造工藝第2版[M].
北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003
[9] 高澤遠(yuǎn)，王金主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì).沈陽(yáng)：東北工學(xué)院出版社 1987
[10] 大連理工大學(xué)工程畫(huà)教研主編.機(jī)械制圖.北京：高等教育出版社 1993
致 謝
本設(shè)計(jì)是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，敏捷的思維以及不拘一格的教導(dǎo)方式，都讓我感到由衷的敬佩，讓我看到了作為一名教師以身作則教育學(xué)生的風(fēng)采特別是老師憨厚的笑容加上他那堅(jiān)持不懈的那股韌勁，又深深地感染和激勵(lì)著我。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中王老師比我們每一位學(xué)生更辛苦，為了指導(dǎo)我們做好設(shè)計(jì)經(jīng)常性的加班熬夜，累了就喝杯茶水，繼續(xù)為我們耐心的指導(dǎo)，在這里讓我深深的道一聲：老師，您辛苦了！我為我有您這樣的導(dǎo)師感到驕傲！是您的從嚴(yán)教導(dǎo)激勵(lì)我們不斷上進(jìn)，克服設(shè)計(jì)中遇到的種種困難，學(xué)到更多的知識(shí)。
同時(shí)我還要感謝跟我一組的同學(xué)，是我們的互幫互助使我們進(jìn)步的更快，最后要感謝我宿舍的兄弟們和關(guān)心我的朋友、父母，感謝你們?cè)谖易鲈O(shè)計(jì)是對(duì)我的關(guān)心！
和其他同學(xué)在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予我的指導(dǎo)和幫助。由于個(gè)人能力所限，本設(shè)計(jì)難免存在缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，以及許多不足之處，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。
- 19 -
英文原文
Application and development
Of case based reasoning in fixture design
Abstract: Based on the case based designing (CBD) methodology, the fixture similarity is in two respects: the function and the structure information. Then, the computer aided fixture design system is created on case based reasoning (CBR),in which the attributes of the main features of workpiece and structure of fixture as case index code are designed for the retrieve of the similar cases, and the structure and hierarchical relation of case library are set up for store. Meanwhile, the algorithm based on the knowledge guided in the retrieve of the similar cases, the strategy of case adapt at ion and case storage in which the case ident if cat ion number is used to distinguish from similar cases are presented. The application of the system in some projects improves the design efficiency and gets a good result .
Keywords: case based reasoning ;fixture design; computer aided design(CAD)
Fixtures are devices that serve as the purpose of holding the workpiece securely and accurately, and maintaining a consistent relationship with respect to the tools while machining. Because the fixture structure depends on the feature of the product and the status of the process planning in the enterprise, its design is the bottleneck during manufacturing, which restrains to improve the efficiency and leadtime. And fixture design is a complicated process, based on experience that needs comprehensive qualitative knowledge about a number of design issues including workpiece configuration, manufacturing processes involved, and machining environment. This is also a very time consuming work when using traditional CAD tools (such as Unigraphics, CATIA or Pro/E), which are good at performing detailed design tasks, but provide few benefits for taking advantage of the previous design experience and resources, which are precisely the key factors in improving the efficiency. The methodology of case based reasoning (CBR) adapts the solution of a previously solved case to build a solution for a new problem with the following four steps: retrieve, reuse, revise, and retain [1]. This is a more useful method than the use of an expert system to simulate human thought because proposing a similar case and applying a few modifications seems to be self explanatory and more intuitive to humans .So various case based design support tools have been developed for numerous areas[2-4], such as in injection molding and design, architectural design, die casting die design, process planning, and also in fixture design. Sun used six digitals to compose the index code that included workpiece shape, machine portion, bushing, the 1st locating device, the 2nd locating device and clamping device[5]. But the system cannot be used for other fixture types except for drill fixtures, and cannot solve the problem of storage of the same index code that needs to be retained, which is very important in CBR[6].
1 Construction of a Case Index and Case Library
1.1 Case index
The case index should be composed of all features of the workpiece, which are distinguished from different fixtures. Using all of them would make the operation in convenient. Because the forms of the parts are diverse, and the technology requirements of manufacture in the enterprise also develop continuously, lots of features used as the case index will make the search rate slow, and the main feature unimportant, for the reason that the relative weight which is allotted to every feature must diminish. And on the other hand, it is hard to include all the features in the case index.
Therefore, considering the practicality and the demand of rapid design, the case index includes both the major feature of the workpiece and the structure of fixture. The case index code is made up of 16 digits: 13 digits for case features and 3 digits for case identification number.
The first 13 digits represent 13 features. Each digit is corresponding to an attribute of the feature, which may be one of“*”, “？”, “1”, “2”,…,“A”,“B”,…, “Z”,…, etc. In which, “*” means anyone, “?” uncertain, “0” nothing.
The system rules: fixture type, workpiece shape, locating model cannot be “*”or“?”. When the system is designed, the attribute information of the three items does not have these options, which means the certain attribute must be selected.
The last three digits are the case identification number, which means the 13 digits of the case feature are the same, and the number of these three digits is used for distinguishing them.
The system also rules: “000” is a prototype case, which is used for retrieval, and other cases are “001”,“002”,…, which are used for reference cases to be searched by designers. If occasionally one of them needs to be changed as the prototype case, first it must be required to apply to change the one to “000”, and the former is changed to referential case automatically.
The construction of the case index code is shown in Fig.1.
1.2 Case library
The case library consists of lots of predefined cases. Case representation is one of the most important issues in case based reasoning. So compounding with the index code,.
1.3 Hierarchical form of Case
The structure similarity of the fixture is represented as the whole fixture similarity, components similarity and component similarity. So the whole fixture case library, components case library, component case library of fixture are formed correspondingly. Usually design information of the whole fixture is composed of workpiece information and workpiece procedure information, which represent the fixture satisfying the specifically designing function demand. The whole fixture case is made up of function components, which are described by the function components’ names and numbers. The components case represents the members. (function component and other structure components， main driven parameter, the number, and their constrain relations.) The component case (the lowest layer of the fixture) is the structure of function component and other components. In the modern fixture design there are lots of parametric standard parts and common non standard parts. So the component case library should record the specification parameter and the way in which it keeps them.
2 Strategy of Case Retrieval
In the case based design of fixtures ,the most important thing is the retrieval of the similarity, which can help to obtain the most similar case, and to cut down the time of adaptation. According to the requirement of fixture design, the strategy of case retrieval combines the way of the nearest neighbor and knowledge guided. That is, first search on depth, then on breadth; the knowledge guided strategy means to search on the knowledge rule from root to the object, which is firstly searched by the fixture type, then by the shape of the workpiece, thirdly by the locating method. For example, if the case index code includes the milling fixture of fixture type, the search is just for all milling fixtures, then for box of workpiece shape, the third for 1plane+ 2pine of locating method. If there is no match of it, then the search stops on depth, and returns to the upper layer, and retrieves all the relative cases on breadth.
Retrieval algorithms:
1)According to the case index information of fixture case library, search the relevant case library;
2)Match the case index code with the code of each case of the case library, and calculate the value of the similarity measure;
3)Sort the order of similarity measure, the biggest value, which is the most analogical case.
Similarity between two cases is based on the similarity between the two cases. features. The calculation of similarity measure depends on the type of the feature. The value of similarity can be calculated for numerical values, for example, compareWorkpiece with the weight of 50kg and 20kg. The value can also be calculated between non numerical values, for example, now the first 13 digits index code is all non numerical values. The similarity measure of a fixture is calculated as follows:
where S is the similarity measure of current fixture, n is the number of the index feature, is the weight of each feature, is the similarity measure of the attribute of the i2th feature with the attributeof relative feature of the j-th case in the case library. At the same time, , the value counts as follows:
.
Where is the value of the index attribute of the i-th feature, and is the value of attribute of the relative i-th feature of the j-th case in case library.
So there are two methods to select the analogical fixture. One is to set the value. If the values of similarity measure of current cases were less than a given value, those cases would not be selected as analogical cases. When the case library is initially set up, and there are only a few cases, the value can be set smaller. If there are lots of analogical cases, the value should get larger. The other is just to set the number of the analogical cases (such as10), which is the largest value of similarity measure from the sorted order.
3 Case adaptation and Case Storage
3.1 Case adaptation
The modification of the analogical case in the fixture design includes the following three cases:
1) The substitution of components and the component;
2) Adjusting the dimension of components and the component while the form remains;
3) The redesign of the model.
If the components and component of the fixture are common objects, they can be edited, substituted and deleted with tools, which have been designed.
3.2 Case storage
Before saving a new fixture case in the case library, the designer must consider whether the saving is valuable. If the case does not increase the knowledge of the system, it is not necessary to store it in the case library. If it is valuable, then the designer must analyze it before saving it to see whether the case is stored as a prototype case or as reference case. A prototype case is a representation that can describe the main features of a case family. A case family consists of those cases whose index codes have the same first 13 digits and different last three digits in the case library. The last three digits of a prototype case are always “000”. A reference case belongs to the same family as the prototype case and is distinguished by the different last three digits.
From the concept that has been explained, the following strategies are adopted:
1) If a new case matches any existing case family, it has the same first 13 digits as an existing prototype case, so the case is not saved because it is represented well by the prototype case. Or is just saved as a reference case (the last 3 digits are not “000”, and not the same with others) in the case library.
2) If a new case matches any existing case family and is thought to be better at representing this case family than the previous prototype case, then the prototype case is substituted by this new case, and the previous prototype case is saved as a reference case.
3) If a new case does not match any existing case family, a new case family will be generated automatically and the case is stored as the prototype case in the case library.
4 Process of CBR in Fixture Design
According to the characteristics of fixture design, the basic information of the fixture design such as the name of fixture, part, product and the designer, etc. must be input first. Then the fixture file is set up automatically, in which all components of the fixture are put together. Then the model of the workpiece is input or designed. The detailed information about the workpiece is input, the case index code is set up, and then the CBR begins to search the analogical cases, relying on the similarity measure, and the most analogical case is selected out. If needed, the case is adapted to satisfy the current design, and restored into the case library. The flowchart of the process is shown in Fig.3.
5 Illustrating for Fixture Design by CBR
This is a workpiece (seeFig.4). Its material is 45# steel. Its name is seat. Its shape is block, and the product batch size is middle, etc. A fixture is turning fixture that serves to turn the hole, which needs to be designed.
The value of feature, attribute, case index code and weight of the workpiece is show n in Tab.2.
Through searching, and calculating the similarity, the case index code of the most similar case is 19325513321402000, and the detailed information is show n in Tab. 3.
The similarity is calculated as follows:
So the value of similarity measure of the fixture which needs to be designed with the most analogical case in case library is 0.806, and the structure of the most analogical case is shown in Fig.5.
After having been substituted the component, modified the locating model and clamp model, and adjusted the relative dimension, the new fixture is designed, and the figure is show n in Fig.6.
As there is not the analogical fixture in the case library, the new fixture is restored in to the case library. The case index code is 19325513311402000.
6 Conclusion
CBR, as a problem solving methodology, is a more efficient method than an expert system to simulate human thought, and has been developed in many domains where knowledge is difficult to acquire. The advantages of the CBR are as follows: it resembles human thought more closely; the building of a case library which has self learning ability by saving new cases is easier and faster than the building of a rule library; and it supports a better transfer and explanation of new knowledge that is more different than the rule library. A proposed fixture design framework on the CBR has been implemented by using Visual C ++, UG/Open API in U n graphics with Oracle as database support, which also has been integrated with the 32D parametric common component library, common components library and typical fixture library. The prototype system, developed here, is used for the aviation project, and aids the fixture designers to improve the design efficiency and reuse previous design resources.
中文
應(yīng)用和發(fā)展
基于實(shí)例推理的夾具設(shè)計(jì)
摘要：基于案例的設(shè)計(jì)（CBD）方法，夾具相似性體現(xiàn)在兩個(gè)方面:功能和結(jié)構(gòu)信息。然后，計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)是建立在基于案例的推理（CBR），并對(duì)工件和夾具結(jié)構(gòu)的主要特征屬性作為案例索引代碼用于檢索類似的情況，并且結(jié)構(gòu)和案例庫(kù)的層次關(guān)系建立商店，同時(shí)，算法在檢索相似案例知識(shí)的引導(dǎo)，案例策略適應(yīng)在離子和案例庫(kù)中案例驗(yàn)證如果貓離子數(shù)是用來(lái)區(qū)分相似的案例，該系統(tǒng)在某工程中的應(yīng)用提高了設(shè)計(jì)效率，取得了良好的效果。
關(guān)鍵詞：基于案例的推理；夾具設(shè)計(jì)；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）
夾具裝置，作為夾持工件的安全的目的地，并且維護(hù)方面的工具的一致性關(guān)系，而加工。因?yàn)閵A具的結(jié)構(gòu)取決于產(chǎn)品的特點(diǎn)以及在企業(yè)中的地位的計(jì)劃，它的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的瓶頸，制約提高效率和交貨期。夾具的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，需要一系列的設(shè)計(jì)問(wèn)題包括工件的結(jié)構(gòu)綜合定性知識(shí)，制造過(guò)程與加工環(huán)境。這也是一個(gè)使用傳統(tǒng)的CAD工具時(shí)，非常耗費(fèi)時(shí)間的工作（如詞素文字，CATIA、PRO/E），在進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)的任務(wù)是好的，但提供很少的利益利用以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和資源，這正是提高效率的關(guān)鍵因素?；诎咐耐评恚–BR）方法適應(yīng)以前解決的情況下為以下四個(gè)步驟建立一個(gè)新的問(wèn)題的解決方案：檢索，重用，修改，并保留[ 1 ]。這是一個(gè)比一個(gè)專家系統(tǒng)模擬人類思維的運(yùn)用更有用的方法，因?yàn)樘岢鲱愃频陌咐蛻?yīng)用了一些修改似乎是自我解釋和更直觀的人類。于是各種基于案例的設(shè)計(jì)支持工具已經(jīng)開(kāi)發(fā)了眾多的地區(qū)[ 2-4 ]，如在注射成型設(shè)計(jì)，建筑設(shè)計(jì)，壓鑄模的設(shè)計(jì)，工藝規(guī)劃，并在夾具設(shè)計(jì)。太陽(yáng)用六個(gè)數(shù)字組成，包括工件形狀，機(jī)械部分，該索引編碼套管，第一定位裝置，定位裝置和夾緊裝置第二[ 5 ]。但是該系統(tǒng)不能用于除鉆夾具其他燈具類型，并不能解決同一索引的代碼存儲(chǔ)問(wèn)題需要被保留，而CBR [ 6 ]是很重要的。
1 一個(gè)案例檢索和案例庫(kù)的建設(shè)
1.1例指數(shù)
案例索引應(yīng)該由工件的所有特征，是區(qū)別于不同的夾具。使用所有這些會(huì)使操作方便。因?yàn)榈貐^(qū)的形式是多種多樣的，并在企業(yè)的制造技術(shù)的要求也不斷發(fā)展，作為案例索引的許多功能將使搜索速度慢，和主要特點(diǎn)不重要，因?yàn)橄鄬?duì)權(quán)重分配給每個(gè)特征，必須減少。另一方面，它是很難包括案例索引的所有功能。
因此，從實(shí)用化、快速的設(shè)計(jì)需求，案例索引包括工件的主要特征和夾具結(jié)構(gòu)。案例索引代碼由16位數(shù)：13位數(shù)的情況下識(shí)別號(hào)案件的特點(diǎn)和3個(gè)數(shù)字。
前13個(gè)數(shù)字代表13個(gè)特點(diǎn)。每個(gè)數(shù)字對(duì)應(yīng)的特征的屬性，這可能是一個(gè)“*”，“？”，“1”，“2”，……，“A”，“B”，……，“Z”，……，等等。其中，“*”是指任何人，”？“不，”0“沒(méi)有什么。
系統(tǒng)規(guī)則：夾具，工件形狀，定位模型不能“*”或“？“。當(dāng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該三個(gè)項(xiàng)目的屬性信息，沒(méi)有這些選項(xiàng)，這意味著一定的屬性必須選擇。
最后三位數(shù)字是如此的識(shí)別號(hào)碼，即案例特征的13位數(shù)字是相同的，和這三個(gè)數(shù)字的位數(shù)是用來(lái)區(qū)分。
該系統(tǒng)還規(guī)定：“000”是一個(gè)原型的情況下，這是用于檢索，和其他案件的“001”，“002”，……，這是用于要搜索的設(shè)計(jì)者參考案例。如果偶爾他們當(dāng)中的一個(gè)需要改變?yōu)樵偷那闆r下，首先必須將改變一個(gè)“000”，和前改為自動(dòng)參考案例。
的情況下，指數(shù)代碼結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.2例庫(kù)
案例庫(kù)包含預(yù)定義的眾多案例。案例的表示是基于案例推理的最重要的問(wèn)題。所以復(fù)合指標(biāo)代碼，。
1.3個(gè)層次的案例
夾具的結(jié)構(gòu)相似性表示作為整個(gè)夾具的相似性，相似性和相似性成分組成。所以整個(gè)夾具實(shí)例庫(kù)，組件的案例庫(kù)，案例庫(kù)的夾具元件形成相應(yīng)。通常整個(gè)夾具設(shè)計(jì)信息是由工件信息和工件程序的信息，這是專門(mén)設(shè)計(jì)滿足功能需求的夾具。整個(gè)夾具實(shí)例是由功能部件，這是由功能部件的名稱和編號(hào)描述。組件的情況下代表成員。（功能組件和其他結(jié)構(gòu)部件，主要驅(qū)動(dòng)參數(shù)，數(shù)量，和他們的約束關(guān)系。）的組件的情況下（夾具的最低層）的功能組件和其他組件的結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)代燈具設(shè)計(jì)有參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)件和常用的非標(biāo)準(zhǔn)件的大量。這樣的組件的情況下，圖書(shū)館應(yīng)記錄，它使他們這樣的規(guī)格參數(shù)。
2.案例檢索策略
基于案例的夾具設(shè)計(jì)，最重要的是相似性檢索，以獲得最相似的情況下，和降低的時(shí)間適應(yīng)。根據(jù)夾具的設(shè)計(jì)要求，案例檢索策略相結(jié)合的方式，最近的鄰居和知識(shí)引導(dǎo)。那是，深度優(yōu)先搜索，然后在廣度；知識(shí)引導(dǎo)策略意味著對(duì)從根到對(duì)象的知識(shí)規(guī)則的搜索，這是由夾具類型首先搜索，然后通過(guò)工件的形狀，然后通過(guò)定位方法。例如，如果指數(shù)代碼包括夾具式銑床夾具，搜索是為所有的銑削夾具，然后箱工件形狀，對(duì)1plane + 2pine定位方法第三。如果沒(méi)有匹配的話，那么對(duì)深度搜索停止，并返回上一層，和檢索所有相關(guān)案件的廣度。
檢索算法：
1）根據(jù)夾具的案例庫(kù)的案例索引信息，搜索相關(guān)案例庫(kù)；
2）的情況下，指數(shù)代碼與每個(gè)案例的案例庫(kù)代碼匹配，并計(jì)算出的值的相似性度量；
3）的相似性度量的順序，最大的價(jià)值，這是最相似實(shí)例。
兩起案件之間的相似性是基于兩個(gè)案例之間的相似性。特征。相似性度量的計(jì)算取決于類型的特征。相似的值可以計(jì)算出的數(shù)值，例如，與50公斤的重量compareworkpiece 20公斤。值也可以計(jì)算非數(shù)值之間，例如，現(xiàn)在第一個(gè)13位數(shù)代碼都是非數(shù)值索引。一個(gè)夾具的相似性度量的計(jì)算如下：
其中S是當(dāng)前夾具的相似性度量，n是指數(shù)的特征數(shù)量，是每個(gè)特征的重量，是用在案例庫(kù)中案例屬性的第j個(gè)相對(duì)特征的i2th特征屬性的相似性度量。同時(shí)，，價(jià)值數(shù)如下：
的第i個(gè)特征指標(biāo)屬性的價(jià)值在哪里，是在案例庫(kù)的第j下相對(duì)i特征屬性的值。
所以選擇類比夾具的兩種方法。一是要設(shè)置的值。如果目前的情況下，相似度量值均小于給定值，這些案件將不被選擇作為類比案例。當(dāng)案例庫(kù)的初步建立，只有少數(shù)情況下，該值可設(shè)定較小。如果有相似事例很多，應(yīng)該得到更大的價(jià)值。另一個(gè)是建立類推的案件數(shù)量（如10），這是最大的值的排序順序的相似性度量。
3.例適應(yīng)和案例存儲(chǔ)
3.1例適應(yīng)
在夾具設(shè)計(jì)的相似實(shí)例的修改包括以下三例：
1）組件的替代和組件；
2）調(diào)整組件的尺寸和成分而形成仍然；
3）模型的設(shè)計(jì)。
如果零件和夾具組件是常見(jiàn)的對(duì)象，他們可以編輯和刪除，替換工具，已被設(shè)計(jì)。
3.2例存儲(chǔ)
在案例庫(kù)中保存新的夾具實(shí)例之前，設(shè)計(jì)者必須考慮的是節(jié)約寶貴的。如果不增加系統(tǒng)的知識(shí)，不需要存儲(chǔ)在案例庫(kù)。如果它是有價(jià)值的，那么設(shè)計(jì)師就必須分析它，拯救它是否是存儲(chǔ)為原型的情況下，或作為參考的情況下在。一個(gè)原型是一個(gè)表示可以描述個(gè)案家庭的主要特點(diǎn)。一例家族是指那些案件指標(biāo)代碼庫(kù)中的情況下，具有相同的前13個(gè)數(shù)字和不同的最后三位數(shù)字。一個(gè)原型的情況下，最后三位數(shù)字是“000”。參考的情況下，屬于同一家族的原型的情況下，由不同的最后三位杰出的。
從已解釋的概念，采用以下策略：
1）如果一個(gè)新的案例匹配任何存在的情況下，家庭，它具有相同的前13個(gè)數(shù)字作為一個(gè)現(xiàn)有的原型實(shí)例，所以并不是因?yàn)樗怯稍偷那闆r下，很好的體現(xiàn)。或只是作為一個(gè)參考案例（最后3位數(shù)字是不是“000”，并與別人不一樣）在案例庫(kù)。
2）如果一個(gè)新的案例匹配任何存在的情況下，家庭和被認(rèn)為是更好的代表這種情況下的家庭比以前的原型實(shí)例，然后原型以新案子取代，和以前的原型的情況下被保存作為參考的情況下。
3）如果一個(gè)新的案件不符合任何現(xiàn)有情況的家庭，一個(gè)新的案例的家庭將自動(dòng)生成和案例存儲(chǔ)在案例庫(kù)的原型實(shí)例。
4 CBR的夾具設(shè)計(jì)過(guò)程
根據(jù)夾具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，對(duì)夾具設(shè)計(jì)如夾具，部分的名稱的基本信息，產(chǎn)品設(shè)計(jì)師，必須先輸入等。然后夾文件自動(dòng)設(shè)置，其中所有的夾具組件放在一起。然后對(duì)工件的模型輸入或設(shè)計(jì)。輸入的工件的詳細(xì)信息的情況下，指數(shù)代碼設(shè)置，然后開(kāi)始搜尋相似案例推理，依靠的相似性度量，并篩選出最相似實(shí)例。如果需要的話，情況來(lái)滿足當(dāng)前的設(shè)計(jì)，并恢復(fù)到案例庫(kù)。該過(guò)程的流程圖如圖3所示。
5CBR的夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明
這是一個(gè)工件（seefig。4）。材料為45 #鋼。它的名字是座。它的形狀是塊，和產(chǎn)品的批量大小中等，等。一個(gè)夾具，夾具，用于把車孔，需要設(shè)計(jì)。
特征，屬性值，指數(shù)代碼和工件的重量在選項(xiàng)卡顯示2 N。
通過(guò)搜索，計(jì)算相似度，最相似的案例的情況下，指數(shù)代碼為19325513321402000，和詳細(xì)信息顯示在標(biāo)簽3
相似度的計(jì)算方法如下：
因此，需要設(shè)計(jì)的最為相似的案例案例庫(kù)的夾具相似性度量的值是0.806，和最相似實(shí)例的結(jié)構(gòu)如圖5所示。
經(jīng)取代的組件，修改了定位模型和夾具模型，和調(diào)整的相對(duì)尺寸，設(shè)計(jì)新的夾具，和圖顯示在圖6。
因?yàn)闆](méi)有在案例庫(kù)中相似的夾具，夾具的新恢復(fù)的案例庫(kù)。的情況下，指數(shù)代碼為19325513311402000。
6 結(jié)論
CBR，作為一個(gè)解決問(wèn)題的方法，是一種比模擬人類思維的專家系統(tǒng)更有效的方法，并已在許多領(lǐng)域的知識(shí)是很難獲得的開(kāi)發(fā)。案例推理方法的優(yōu)點(diǎn)如下：它類似于人類的思想更加緊密；一個(gè)案例庫(kù)，通過(guò)節(jié)約新病例的自我學(xué)習(xí)能力更容易，比一個(gè)規(guī)則庫(kù)的建設(shè)速度更快的建設(shè)；并支持更好的轉(zhuǎn)移和新知識(shí)的解釋，比規(guī)則庫(kù)的不同。提出了一種對(duì)CBR的夾具設(shè)計(jì)框架已用Visual C++實(shí)現(xiàn)，在U N圖形以O(shè)racle為數(shù)據(jù)庫(kù)支持UG/Open API，也已與三維參數(shù)化通用組件庫(kù)集成，通用組件庫(kù)和典型夾具庫(kù)。這里開(kāi)發(fā)的原型系統(tǒng)，，用于航空項(xiàng)目，和艾滋病的夾具設(shè)計(jì)人員提高設(shè)計(jì)效率和重用以前的設(shè)計(jì)資源。
收藏