0079-工藝夾具-銑床升降臺機械加工工藝及刨燕尾夾具設計,工藝,夾具,銑床,升降臺,機械,加工,燕尾,設計 學位論文 附錄二 ：中文翻譯 通過夾具布局設計和夾緊力的優(yōu)化控制變形 摘 要 工件變形必須控制在數(shù)值控制機械加工過程之中。夾具布局和夾緊力是影響加工變形程度和分布的兩個主要方面。在本文提出了一種多目標模型的建立，以減低變形的程度和增加均勻變形分布。有限元方法應用于分析變形。遺傳算法發(fā)展是為了解決優(yōu)化模型。最后舉了一個例子說明，一個令人滿意的結(jié)果被求得， 這是遠優(yōu)于經(jīng)驗之一的。多目標模型可以減少加工變形有效地改善分布狀況。 關鍵詞：夾具布局；夾緊力； 遺傳算法；有限元方法 1 引言 夾具設計在制造工程中是一項重要的程序。這對于加工精度是至關重要。一個工件應約束在一個帶有夾具元件，如定位元件，夾緊裝置，以及支撐元件的夾具中加工。定位的位置和夾具的支力，應該從戰(zhàn)略的設計，并且適當?shù)膴A緊力應適用。該夾具元件可以放在工件表面的任何可選位置。夾緊力必須大到足以進行工件加工。通常情況下，它在很大程度上取決于設計師的經(jīng)驗，選擇該夾具元件的方案，并確定夾緊力。因此，不能保證由此產(chǎn)生的解決方案是某一特定的工件的最優(yōu)或接近最優(yōu)的方案。因此，夾具布局和夾緊力優(yōu)化成為夾具設計方案的兩個主要方面。 定位和夾緊裝置和夾緊力的值都應適當?shù)倪x擇和計算，使由于夾緊力和切削力產(chǎn)生的工件變形盡量減少和非正式化。 夾具設計的目的是要找到夾具元件關于工件和最優(yōu)的夾緊力的一個最優(yōu)布局或方案。在這篇論文里， 多目標優(yōu)化方法是代表了夾具布局設計和夾緊力的優(yōu)化的方法。 這個觀點是具有兩面性的。一，是盡量減少加工表面最大的彈性變形； 另一個是盡量均勻變形。 ANSYS軟件包是用來計算工件由于夾緊力和切削力下產(chǎn)生的變形。遺傳算法是MATLAB的發(fā)達且直接的搜索工具箱，并且被應用于解決優(yōu)化問題。最后還給出了一個案例的研究，以闡述對所提算法的應用。 2 文獻回顧 隨著優(yōu)化方法在工業(yè)中的廣泛運用，近幾年夾具設計優(yōu)化已獲得了更多的利益。夾具設計優(yōu)化包括夾具布局優(yōu)化和夾緊力優(yōu)化。King 和 Hutter提出了一種使用剛體模型的夾具-工件系統(tǒng)來優(yōu)化夾具布局設計的方法。DeMeter也用了一個剛性體模型，為最優(yōu)夾具布局和最低的夾緊力進行分析和綜合。他提出了基于支持布局優(yōu)化的程序與計算質(zhì)量的有限元計算法。李和melkote用了一個非線性編程方法和一個聯(lián)絡彈性模型解決布局優(yōu)化問題。兩年后， 他們提交了一份確定關于多鉗夾具受到準靜態(tài)加工力的夾緊力優(yōu)化的方法。他們還提出了一關于夾具布置和夾緊力的最優(yōu)的合成方法，認為工件在加工過程中處于動態(tài)。相結(jié)合的夾具布局和夾緊力優(yōu)化程序被提出，其他研究人員用有限元法進行夾具設計與分析。蔡等對menassa和devries包括合成的夾具布局的金屬板材大會的理論進行了拓展。秦等人建立了一個與夾具和工件之間彈性接觸的模型作為參考物來優(yōu)化夾緊力與，以盡量減少工件的位置誤差。Deng和melkote 提交了一份基于模型的框架以確定所需的最低限度夾緊力，保證了被夾緊工件在加工的動態(tài)穩(wěn)定。 大部分的上述研究使用的是非線性規(guī)劃方法，很少有全面的或近全面的最優(yōu)解決辦法。所有的夾具布局優(yōu)化程序必須從一個可行布局開始。此外，還得到了對這些模型都非常敏感的初步可行夾具布局的解決方案。夾具優(yōu)化設計的問題是非線性的，因為目標的功能和設計變量之間沒有直接分析的關系。例如加工表面誤差和夾具的參數(shù)之間（定位、夾具和夾緊力）。 以前的研究表明，遺傳算法（ GA ）在解決這類優(yōu)化問題中是一種有用的技術。吳和陳用遺傳算法確定最穩(wěn)定的靜態(tài)夾具布局。石川和青山應用遺傳算法確定最佳夾緊條件彈性工件。vallapuzha在基于優(yōu)化夾具布局的遺傳算法中使用空間坐標編碼。他們還提出了針對主要競爭夾具優(yōu)化方法相對有效性的廣泛調(diào)查的方法和結(jié)果。這表明連續(xù)遺傳算法取得最優(yōu)質(zhì)的解決方案。krishnakumar和melkote 發(fā)展了一個夾具布局優(yōu)化技術，用遺傳算法找到夾具布局，盡量減少由于在整個刀具路徑的夾緊和切削力造成的加工表面的變形。定位器和夾具位置被節(jié)點號碼所指定。krishnakumar等人還提出了一種迭代算法，盡量減少工件在整個切削過程之中由不同的夾具布局和夾緊力造成的彈性變形。Lai等人建成了一個分析模型，認為定位和夾緊裝置為同一夾具布局的要素靈活的一部分。Hamedi 討論了混合學習系統(tǒng)用來非線性有限元分析與支持相結(jié)合的人工神經(jīng)網(wǎng)絡（ ANN ）和GA。人工神經(jīng)網(wǎng)絡被用來計算工件的最大彈性變形，遺傳算法被用來確定最佳鎖模力。Kumar建議將迭代算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)合起來發(fā)展夾具設計系統(tǒng)。Kaya用迭代算法和有限元分析，在二維工件中找到最佳定位和夾緊位置，并且把碎片的效果考慮進去。周等人。提出了基于遺傳算法的方法，認為優(yōu)化夾具布局和夾緊力的同時，一些研究沒有考慮為整個刀具路徑優(yōu)化布局。一些研究使用節(jié)點數(shù)目作為設計參數(shù)。一些研究解決夾具布局或夾緊力優(yōu)化方法，但不能兩者都同時進行。 有幾項研究摩擦和碎片考慮進去了。 碎片的移動和摩擦接觸的影響對于實現(xiàn)更為現(xiàn)實和準確的工件夾具布局校核分析來說是不可忽視的。因此將碎片的去除效果和摩擦考慮在內(nèi)以實現(xiàn)更好的加工精度是必須的。 在這篇論文中，將摩擦和碎片移除考慮在內(nèi)，以達到加工表面在夾緊和切削力下最低程度的變形。一多目標優(yōu)化模型被建立了。一個優(yōu)化的過程中基于GA和有限元法提交找到最佳的布局和夾具夾緊力。最后，結(jié)果多目標優(yōu)化模型對低剛度工件而言是比較單一的目標優(yōu)化方法、經(jīng)驗和方法。 3 多目標優(yōu)化模型夾具設計 一個可行的夾具布局必須滿足三限制。首先，定位和夾緊裝置不能將拉伸勢力應用到工件；第二，庫侖摩擦約束必須施加在所有夾具-工件的接觸點。夾具元件-工件接觸點的位置必須在候選位置。為一個問題涉及夾具元件-工件接觸和加工負荷步驟，優(yōu)化問題可以在數(shù)學上仿照如下： 這里的△表示加工區(qū)域在加工當中j次步驟的最高彈性變形。 其中 是△的平均值； 是正常力在i次的接觸點； μ是靜態(tài)摩擦系數(shù)； fhi是切向力在i次的接觸點； pos(i)是i次的接觸點； 是可選區(qū)域的i次接觸點； 整體過程如圖1所示，一要設計一套可行的夾具布局和優(yōu)化的夾緊力。最大切削力在切削模型和切削力發(fā)送到有限元分析模型中被計算出來。優(yōu)化程序造成一些夾具布局和夾緊力，同時也是被發(fā)送到有限元模型中。在有限元分析座內(nèi)，加工變形下，切削力和夾緊力的計算方法采用有限元方法。根據(jù)某夾具布局和變形，然后發(fā)送給優(yōu)化程序，以搜索為一優(yōu)化夾具方案。 圖1 夾具布局和夾緊力優(yōu)化過程 4 夾具布局設計和夾緊力的優(yōu)化 4.1 遺傳算法 遺傳算法（ GA ）是基于生物再生產(chǎn)過程的強勁，隨機和啟發(fā)式的優(yōu)化方法?；舅悸繁澈蟮倪z傳算法是模擬“生存的優(yōu)勝劣汰“的現(xiàn)象。每一個人口中的候選個體指派一個健身的價值，通過一個功能的調(diào)整，以適應特定的問題。遺傳算法，然后進行復制，交叉和變異過程消除不適宜的個人和人口的演進給下一代。人口足夠數(shù)目的演變基于這些經(jīng)營者引起全球健身人口的增加和優(yōu)勝個體代表全最好的方法。 遺傳算法程序在優(yōu)化夾具設計時需夾具布局和夾緊力作為設計變量，以生成字符串代表不同的布置。字符串相比染色體的自然演變，以及字符串，它和遺傳算法尋找最優(yōu)，是映射到最優(yōu)的夾具設計計劃。在這項研究里，遺傳算法和MATLAB的直接搜索工具箱是被運用的。 收斂性遺傳算法是被人口大小、交叉的概率和概率突變所控制的 。只有當在一個人口中功能最薄弱功能的最優(yōu)值沒有變化時，nchg達到一個預先定義的價值ncmax ，或有多少幾代氮，到達演化的指定數(shù)量上限nmax， 沒有遺傳算法停止。有五個主要因素，遺傳算法，編碼，健身功能，遺傳算子，控制參數(shù)和制約因素。 在這篇論文中，這些因素都被選出如表1所列。 表1 遺傳算法參數(shù)的選擇 由于遺傳算法可能產(chǎn)生夾具設計字符串，當受到加工負荷時不完全限制夾具。這些解決方案被認為是不可行的，且被罰的方法是用來驅(qū)動遺傳算法，以實現(xiàn)一個可行的解決辦法。1夾具設計的計劃被認為是不可行的或無約束，如果反應在定位是否定的。在換句話說，它不符合方程（2）和（3）的限制。罰的方法基本上包含指定計劃的高目標函數(shù)值時不可行的。因此，驅(qū)動它在連續(xù)迭代算法中的可行區(qū)域。對于約束（4），當遺傳算子產(chǎn)生新個體或此個體已經(jīng)產(chǎn)生，檢查它們是否符合條件是必要的。真正的候選區(qū)域是那些不包括無效的區(qū)域。在為了簡化檢查，多邊形是用來代表候選區(qū)域和無效區(qū)域的。多邊形的頂點是用于檢查?！癷npolygon ”在MATLAB的功能可被用來幫助檢查。 4.2 有限元分析 ANSYS軟件包是用于在這方面的研究有限元分析計算。有限元模型是一個考慮摩擦效應的半彈性接觸模型，如果材料是假定線彈性。如圖2所示，每個位置或支持，是代表三個正交彈簧提供的制約。 圖2 考慮到摩擦的半彈性接觸模型 在x ， y和z 方向和每個夾具類似，但定位夾緊力在正常的方向。彈力在自然的方向即所謂自然彈力，其余兩個彈力即為所謂的切向彈力。接觸彈簧剛度可以根據(jù)向赫茲接觸理論計算如下： 隨著夾緊力和夾具布局的變化，接觸剛度也不同，一個合理的線性逼近的接觸剛度可以從適合上述方程的最小二乘法得到。連續(xù)插值，這是用來申請工件的有限元分析模型的邊界條件。在圖3中說明了夾具元件的位置，顯示為黑色界線。每個元素的位置被其它四或六最接近的鄰近節(jié)點所包圍。 圖3 連續(xù)插值 這系列節(jié)點，如黑色正方形所示，是（37，38，31和30 ），（9，10 ，11 ， 18，17號和16號）和（ 26，27 ，34 ， 41，40和33 ）。這一系列彈簧單元，與這些每一個節(jié)點相關聯(lián)。對任何一套節(jié)點，彈簧常數(shù)是： 這里， kij 是彈簧剛度在的j -次節(jié)點周圍i次夾具元件， Dij 是i次夾具元件和的J -次節(jié)點周圍之間的距離， ki是彈簧剛度在一次夾具元件位置, ηi 是周圍的i次夾具元素周圍的節(jié)點數(shù)量 為每個加工負荷的一步，適當?shù)倪吔鐥l件將適用于工件的有限元模型。在這個工作里，正常的彈簧約束在這三個方向（X ， Y ， Z ）的和在切方向切向彈簧約束，（X ， Y ）。夾緊力是適用于正常方向（Z）的夾緊點。整個刀具路徑是模擬為每個夾具設計計劃所產(chǎn)生的遺傳算法應用的高峰期的X ，Y ，z切削力順序到元曲面，其中刀具通行證。在這工作中，從刀具路徑中歐盟和去除碎片已經(jīng)被考慮進去。在機床改變幾何數(shù)值過程中，材料被去除，工件的結(jié)構剛度也改變。 因此，這是需要考慮碎片移除的影響。有限元分析模型，分析與重點的工具運動和碎片移除使用的元素死亡技術。在為了計算健身價值，對于給定夾具設計方案，位移存儲為每個負載的一步。那么，最大位移是選定為夾具設計計劃的健身價值。 遺傳算法的程序和ANSYS之間的互動實施如下。定位和夾具的位置以及夾緊力這些參數(shù)寫入到一個文本文件。那個輸入批處理文件ANSYS軟件可以讀取這些參數(shù)和計算加工表面的變形。 因此， 健身價值觀，在遺傳算法程序，也可以寫到當前夾具設計計劃的一個文本文件。 當有大量的節(jié)點在一個有限元模型時，計算健身價值是很昂貴的。因此，有必要加快計算遺傳算法程序。作為這一代的推移，染色體在人口中取得類似情況。在這項工作中，計算健身價值和染色體存放在一個SQL Server數(shù)據(jù)庫。遺傳算法的程序，如果目前的染色體的健身價值已計算之前，先檢查；如果不，夾具設計計劃發(fā)送到ANSYS，否則健身價值觀是直接從數(shù)據(jù)庫中取出。嚙合的工件有限元模型，在每一個計算時間保持不變。每計算模型間的差異是邊界條件，因此，網(wǎng)狀工件的有限元模型可以用來反復“恢復”ANSYS 命令。 5 案例研究 一個關于低剛度工件的銑削夾具設計優(yōu)化問題是被顯示在前面的論文中，并在以下各節(jié)加以表述。 5.1 工件的幾何形狀和性能 工件的幾何形狀和特點顯示在圖4中，空心工件的材料是鋁390與泊松比0.3和71Gpa的楊氏模量。外廓尺寸152.4mm×127mm*76.2mm.該工件頂端內(nèi)壁的三分之一是經(jīng)銑削及其刀具軌跡，如圖4 所示。夾具元件中應用到的材料泊松比0.3和楊氏模量的220的合金鋼。 圖4 空心工件 5.2 模擬和加工的運作 舉例將工件進行周邊銑削，加工參數(shù)在表2中給出?；谶@些參數(shù)，切削力的最高值被作為工件內(nèi)壁受到的表面載荷而被計算和應用，當工件處于330.94 n（切）、398.11 N （下徑向）和22.84 N （下軸） 的切削位置時。整個刀具路徑被26個工步所分開，切削力的方向被刀具位置所確定 表2加工參數(shù)和條件 。 5.3 夾具設計方案 夾具在加工過程中夾緊工件的規(guī)劃如圖5所示。 圖5 定位和夾緊裝置的可選區(qū)域 一般來說， 3-2-1定位原則是夾具設計中常用的。夾具底板限制三個自由度，在側(cè)邊控制兩個自由度。這里，在Y=0mm截面上使用了4個定點（L1，L2 ， L3和14 ），以定位工件并限制2自由度；并且在Y=127mm的相反面上，兩個壓板（C1,C2）夾緊工件。在正交面上，需要一個定位元件限制其余的一個自由度，這在優(yōu)化模型中是被忽略的。在表3中給出了定位加緊點的坐標范圍。 表3 設計變量的約束 由于沒有一個簡單的一體化程序確定夾緊力，夾緊力很大部分（6673.2N）在初始階段被假設為每一個夾板上作用的力。且從符合例5的最小二乘法，分別由4.43×107 N/m 和5.47×107 N/m得到了正常切向剛度。 5.4 遺傳控制參數(shù)和懲罰函數(shù) 在這個例子中，用到了下列參數(shù)值：Ps=30, Pc=0.85, Pm=0.01, Nmax=100和Ncmax=20.關于f1和σ的懲罰函數(shù)是 這里fv可以被F1或σ代表。當nchg達到6時，交叉和變異的概率將分別改變成0.6和0.1. 5.5 優(yōu)化結(jié)果 連續(xù)優(yōu)化的收斂過程如圖6所示。且收斂過程的相應功能（1）和（2）如圖7、圖8所示。優(yōu)化設計方案在表4中給出。 圖6 夾具布局和夾緊力優(yōu)化程序的收斂性遺傳算法 圖7 第一個函數(shù)值的收斂 圖8第二個函數(shù)值的收斂性 表4 多目標優(yōu)化模型的結(jié)果 表5 各種夾具設計方案結(jié)果進行比較， 5.6 結(jié)果的比較 從單一目標優(yōu)化和經(jīng)驗設計中得到的夾具設計的設計變量和目標函數(shù)值，如表5所示。單一目標優(yōu)化的結(jié)果，在論文中引做比較。在例子中，與經(jīng)驗設計相比較，單一目標優(yōu)化方法有其優(yōu)勢。最高變形減少了57.5 ％，均勻變形增強了60.4 ％。最高夾緊力的值也減少了49.4 ％ 。從多目標優(yōu)化方法和單目標優(yōu)化方法的比較中可以得出什么呢？最大變形減少了50.2％ ，均勻變形量增加了52.9 ％，最高夾緊力的值減少了69.6 ％ 。加工表面沿刀具軌跡的變形分布如圖9所示。很明顯，在三種方法中，多目標優(yōu)化方法產(chǎn)生的變形分布最均勻。 與結(jié)果比較，我們確信運用最佳定位點分布和最優(yōu)夾緊力來減少工件的變形。圖10示出了一實例夾具的裝配。 圖9沿刀具軌跡的變形分布 圖10 夾具配置實例 6 結(jié)論 本文介紹了基于GA和有限元的夾具布局設計和夾緊力的優(yōu)化程序設計。優(yōu)化程序是多目標的：最大限度地減少加工表面的最高變形和最大限度地均勻變形。ANSYS軟件包已經(jīng)被用于 健身價值的有限元計算。對于夾具設計優(yōu)化的問題，GA和有限元分析的結(jié)合被證明是一種很有用的方法。 在這項研究中，摩擦的影響和碎片移動都被考慮到了。為了減少計算的時間，建立了一個染色體的健身數(shù)值的數(shù)據(jù)庫，且網(wǎng)狀工件的有限元模型是優(yōu)化過程中多次使用的。 傳統(tǒng)的夾具設計方法是單一目標優(yōu)化方法或經(jīng)驗。此研究結(jié)果表明，多目標優(yōu)化方法比起其他兩種方法更有效地減少變形和均勻變形。這對于在數(shù)控加工中控制加工變形是很有意義的。 參考文獻 1、 King LS，Hutter（ 1993年） 自動化裝配線上棱柱工件最佳裝夾定位生成的理論方法。De Meter EC (1995) 優(yōu)化機床夾具表現(xiàn)的Min - Max負荷模型。 2、 De Meter EC (1998) 快速支持布局優(yōu)化。Li B, Melkote SN (1999) 通過夾具布局優(yōu)化改善工件的定位精度。 3、 Li B, Melkote SN (2001) 夾具夾緊力的優(yōu)化和其對工件的定位精度的影響。 4、 Li B, Melkote SN (1999) 通過夾具布局優(yōu)化改善工件的定位精度。 5、 Li B, Melkote SN (2001) 夾具夾緊力的優(yōu)化和其對工件定位精度的影響。 6、 Li B, Melkote SN (2001) 最優(yōu)夾具設計計算工件動態(tài)的影響。 7、 Lee JD, Haynes LS (1987) 靈活裝夾系統(tǒng)的有限元分析。 8、 Menassa RJ, DeVries WR (1991) 運用優(yōu)化方法在夾具設計中選擇支位。 9、 Cai W, Hu SJ, Yuan JX (1996) 變形金屬板材的裝夾的原則、算法和模擬。 10、 Qin GH, Zhang WH, Zhou XL (2005) 夾具裝夾方案的建模和優(yōu)化設計。 11、Deng HY, Melkote SN (2006) 動態(tài)穩(wěn)定裝夾中夾緊力最小值的確定。 12、Wu NH, Chan KC (1996) 基于遺傳算法的夾具優(yōu)化配置方法。 13、Ishikawa Y, Aoyama T(1996) 借助遺傳算法對裝夾條件的優(yōu)化。 14、Vallapuzha S, De Meter EC, Choudhuri S, et al (2002) 一項關于空間坐標對基于遺傳算法的夾具優(yōu)化問題的作用的調(diào)查。 15、Vallapuzha S, De Meter EC, Choudhuri S, et al (2002) 夾具布局優(yōu)化方法成效的調(diào)查。 16、Kulankara K, Melkote SN (2000) 利用遺傳算法優(yōu)化加工夾具的布局。 17、Kulankara K, Satyanarayana S, Melkote SN (2002) 利用遺傳算法優(yōu)化夾緊布局和夾緊力。 18、Lai XM, Luo LJ, Lin ZQ (2004) 基于遺傳算法的柔性裝配夾具布局的建模與優(yōu)化。 19、Hamedi M (2005) 通過一種人工神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法混合的系統(tǒng)設計智能夾具。 20、Kumar AS, Subramaniam V, Seow KC (2001) 采用遺傳算法固定裝置的概念設計。 21、Kaya N (2006) 利用遺傳算法優(yōu)化加工夾具的定位和夾緊點。 22、Zhou XL, Zhang WH, Qin GH (2005) 遺傳算法用于優(yōu)化夾具布局和夾緊力。 23、Kaya N, ?ztürk F (2003) 碎片位移和摩擦接觸的運用對工件夾具布局的校核。 62 畢 業(yè) 設 計（論 文）說 明 書 題 目 銑床升降臺機械加工工 藝及刨燕尾夾具設計 35 四 川 理 工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 設計題目： 銑床升降臺機械加工工藝及刨燕尾夾具設計 1．畢業(yè)設計（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 1，繪制銑床升降臺零件圖和毛坯圖各1張 2．制定銑床升降臺機械加工工藝規(guī)程1份 3．設計銑床升降臺刨燕尾夾具并繪制裝配圖1張 4．繪制刨燕尾夾具零件圖2張 5．編寫設計說明書1份 2．指定查閱的主要參考文獻 1．《機械制造工藝設計手冊》 2．《機械設計手冊》 3．《機床夾具設計手冊》 3．設計的原始參數(shù) 1．銑床升降臺圖紙1張； 2．生產(chǎn)綱領：500件/年 4．進度安排 設計（論文）各階段名稱 起止日期 1 搜集設計資料,撰寫開題報告,繪制銑床升降臺零件圖 3.5-3.11 2 進行銑床升降臺的工藝設計并繪制毛坯圖、填寫機械加工工藝過程卡片和工序卡片 3.12-3.25 3 設計銑床升降臺刨燕尾夾具并繪制裝配圖、零件圖 3.26-4.22 4 編寫設計說明書 4.23-5.6 5 檢查、修改 5.7-6.3 注：本表一式三份，系、指導教師、學生各一份 摘要 零件的加工工藝編制，在機械加工中占有非常重要的地位，零件工藝編制得合不合理，這直接關系到零件最終能否達到質(zhì)量要求；夾具的設計也是不可缺少的一部分，它關系到能否保證加工質(zhì)量和提高加工效率的問題。因此這兩者在機械加工行業(yè)中是至關重要的環(huán)節(jié)。 銑床在如今機械加工中占的比重越來越大，升降臺作為銑床的一個重要組成部分，其加工質(zhì)量的好壞，將直接影響銑床的加工性能。！ 加工精度的不斷提高，產(chǎn)品質(zhì)量要求上升，在銑床加工精度相對更高的前提下，銑床的需求量將大幅度上升！ 此次畢業(yè)設計的題目是銑床升降臺加工工藝與刨燕尾夾具設計，銑床升降臺做為一個箱體零件，加工面較多，在制造和設計時考慮到各方面的因素，編制工藝比較繁雜，在制造時因注意各處倒角的大小，特別是在加工內(nèi)表面時存在一定難度，此零件在加工時分成幾個加工面組，依次進行加工，從而減少加工中的錯誤，減少加工時間。在鉆各孔時盡量在一次裝夾中采用搖臂鉆床來完成。盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。 在設計刨燕尾槽專用夾具時，為了能降低勞動強度，提高生產(chǎn)率，主要采用兩螺栓和兩壓板對工件進行夾緊，在設計時主要應注意零件的定位。夾具的夾緊力與加工的切削力方向相同，因此加工時所需夾緊力降低，裝夾穩(wěn)定性增加，加工效率提高。 關鍵詞：機械加工工藝、升降臺、夾具 Abstract Part of the preparation processing, mechanical processing occupies a very important position, the components in the preparation process is reasonable, this is directly related to the components can eventually meet quality requirements; Fixture Design is an indispensable part of it is closely related to whether we can enhance the processing efficiency. Therefore both the machining industry is a crucial element. Miller in the machining now account for an increasing proportion of heavy machine lifts as an important component of the The development has a strong sense! Machining accuracy continues to improve, increase product qualitrequirements in Machining relatively higher precision, under the premise Miller demand will be greatly increased. Designed to this machine lifts processing and design of peelers mainly Dovetail jig, Miller lifts as a box parts, processing more face in the manufacturing and design, taking into account various factors, preparation process more complicated, and at the time of manufacture for attention throughout the size range, especially in processing inner surface when there is a certain degree of difficulty, This components for the processing of surface processing into several groups, in order for processing, thereby reducing processing errors and reduce processing time. In the drilling of the hole to make full use of a fixture Rocker drilling to be completed. To make the process focus to improve productivity. In the design of peelers dovetail slot special fixture, as it will reduce the labor intensity, improved productivity, mainly uses two bolts and two platen clamping of the workpiece for the design should pay attention to the major components of positioning. Fixture clamping force of the cutting force and processing the same direction, therefore the processing time required clamping force reduction, and increase the fixture, processing efficiency. Key words : technology, benchmarks, cutting consumption, positioning benchmark positioning error. 前言 在機械制造批量生產(chǎn)中，根據(jù)加工工件的工藝要求，合理編制工藝和使用夾具是充分發(fā)揮機床的作用，保證產(chǎn)品質(zhì)量，縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本以及減輕勞動強度的重要手段，因此機床夾具在機械制造行業(yè)中占有十分重要的地位。 銑床升降臺的設計制造完成后，是通過鑄造成形，機械加工各面，使各面滿足要求而完成的。銑床升降臺在銑床中主要用于安裝床鞍，以實現(xiàn)工作臺的橫身長縱向運動。因此，它有較高的精度和表面粗糙度要求。 對零件進行工藝編制，使得工人和管理人員對此零件的加工過程有更清晰的認識，從而保證零件的加工質(zhì)量。 針對其中一道工序進行專用夾具設計，更能清楚的了解到在制造行業(yè)中，對零件分析的重要性，如果沒有對零件進行深入的分析，將無法設計出一個合理的夾具。 本次主要是對銑床升降臺加工工藝編制及刨燕尾槽的專用夾具設計，通過這次設計的完成，其目的在于回顧自己大學四年所學的專業(yè)知識，提高自身的專業(yè)知識的理論水平，在工作之前就有一次自己獨自搞一個題目的鍛煉，從中提高自己分析問題、解決問題的能力，為以后工作打下一定的基礎。 目 錄 中文摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅱ 前言 第一章 零件的分析 1 1.1 零件的作用 1 1.2 零件的工藝分析 1 第2章 工藝規(guī)程的設計 2 2.1 確定毛坯的制造形式 2 2.2 基準的選擇 2 2.2.1 粗基準的選擇 2 2.2.1 精基準的選擇 2 2.3 制定工藝路線 3 2.3.1 確定工藝路線方案.............................................................................3 2.3.2 機械加工余量、工序尺寸及毛坯的確定 4 2.3.3 確定切削用量及基本工時 4 第3章 專用夾具的設計 31 3.1 問題的指出 31 3.2 夾具的設計 31 3.2.1 定位基準的選擇 31 3.2.2切削力及夾緊力的計算 31 3.2.3定位誤差的分析 32 3.2.4夾具安裝及操作的簡要說明 3233 第4章 結(jié)論 3334 參考文獻 3435 致謝 3536 畢業(yè)設計 第一章 零件的分析 1.1 零件的作用 題目所給的零件是銑床的升降臺，該零件作為銑床上的重要組成部分，它的加工精度的高低將直接影響銑床加工出的零件的好壞。升降臺在銑床上主要用于安裝床鞍，工作臺裝在床鞍上，使工作臺可做縱向，橫向和垂直的進給運動，升降臺銑床用于加工中小型零件的平面、溝槽、螺旋面或成形面等，主要有萬能式、臥式和立式三種。 1.2 零件的工藝分析 升降臺加工表面較多，現(xiàn)對其大至做以下分析： 以上導軌平面為主的，導軌平面、中間蓋板面，對于導軌兩立面對中槽中心線有個平行度的要求。加工2-6×6×45°空刀槽。2-4×1空刀槽加工。對115平面加工其表面對于后導軌面因保證其垂直度要求。右窗口加工。 后面加工為主，后表面的平面度，以及相對中槽中心線垂直度，都有一定要求。后導軌面55°，空刀槽6×6×27°30′。 對各孔分析 關于孔的加工主要有：鏜前孔，后孔；鏜以及、端面；鉆，擴，鏜；鉆，功絲4-M12、4-M8、9-M6、2-M15及M14×1.5、；鉆，空口鉸8H7；鉆，攻底面4-M8，4-M6，透孔4-9上面；鉆，攻10-M6，M5；倒角，锪4-9鉆3-，及孔口擴孔3-M12×1.25，鉆，攻8-M6、2-M8、3-M10、4-M12；鉆，锪2-40后面；鉆，鉸5-M20；鉆2-7.8與2-7.8深80相通。 這些孔與孔之間，與面之間都有一定的位置要求： 和在位置上都有著相同的位置度要求，對上導軌面保證平行度為0.04，孔面對孔中心線的同軸度要求為0.04，相對于3-M12×1.25孔中心線的平行度為0.04 由以上分析可知，對于這3組加工表面而言，可以先加工其中一組表面然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精度要求。 第二章 工藝規(guī)程的設計 2.1 確定毛坯的制造形式 零件的材料為HT150，考慮銑床升降臺作為一個支承運動部件在機械加工中不需承載太大載荷與運動，主要做直線運動，所受的交變載荷與沖擊載荷都相對較小，所以力學性能要求相對較低，零件外形尺寸較大，形狀比較復雜，生產(chǎn)量要求已達到大批量生產(chǎn)，所以毛坯可選砂型鑄造，這對提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量也是有利的。 2.2基準的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的合理與正確，直接影響到加工效率和加工質(zhì)量，不合理的基準選擇會造成加工過程中問題的不斷出現(xiàn)，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行，利益受到損失。 2.2.1 粗基準的選擇 本零件是一較大箱體零件，要求加工面較多，對于左右面，鑄造時已鑄出窗口，當不方便用來作為粗基準加工，上導軌面雖然形狀平整，但加工面太多，且不好裝夾，故也不亦選用，工件長度為825較長，而且重量較大，如果以前后面裝夾，在定位方面存在一定難度，所以最理想的可以底平面做粗基準，底平面825×340，作為一個大平面在裝夾時也好裝夾，同時一大平面定位也較容易，從而來對零件進行加工。 2.2.2 精基準的選擇 精基準的選擇主要應考慮基準重合的問題，當定位基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，從而保證加工的精度與位置要求。升降臺的加工面比較多，各加工面的精基準將在后面分別加以說明。 2.2.3 零件表面加工方法選擇 本零件的加工面有零件各端面、孔、槽、小孔等，材料為HT150參照《機械制造工藝設計簡明手冊》，其加工方法選擇如下： （1） 底面：為未注公差尺寸，根據(jù)GB1800-79規(guī)定其公差等級為IT14，表面粗糙度為6.3um需進行粗銑（表1.4-8）。 （2） 導軌平面：為未注公差尺寸，公差等級IT14，表面粗糙度為1.6um需進行粗銑，半精銑（表1.4-8）。 （3） 中間蓋板面：公差等級為IT12，表面粗糙度為3.2um,需進行粗銑，半精銑（表1.4-8）。 （4） 壓板面：公差等級為IT12，表面粗糙度3.2um需粗刨，半精刨（表1.4-8）。 （5） 右面窗口：為未注公差尺寸，公差等級IT14，粗糙度3.2um，需粗銑，半精銑（表1.4-8）。 （6） 80J7孔：公差等級為IT7，表面粗糙度1.6um，需粗鏜，半精鏜，精鏜（表1.4-7）。 （7） 80H7孔：公差等級為IT7，表面粗糙度3.2um，需粗鏜，半精鏜，精鏜（表1.4-7）。 （8） 120端面：公差等級為IT9，表面粗糙度3.2um，需粗鏜，半精鏜，精鏜（表1.4-7）。 （9） 前面，后面：公差等級為IT14，表面粗糙度3.2um，需粗刨，半精刨（表1.4-8）。 （10） 150×2空刀面：公差等級為IT14，表面粗糙度6.3um，只需粗刨即可（表1.4-8）。 （11） 16H9×5槽：公差等級為IT9, 表面粗糙度3.2um,需粗刨,精刨。 （12） 后導軌平面: 公差等級為IT10，表面粗糙度1.6um，需粗刨，半精刨。 （13） 左、右面：公差等級為IT14，表面粗糙度左6.3um，右12.5um，需粗刨。 （14） 上面：公差等級為IT14，表面粗糙度3.2um，需粗銑，半精銑。 （15） 左面限位開關：公差等級為IT12，表面粗糙度3.2um，需粗銑，半精銑。（表1.4-8）。 （16） 導軌外側(cè)立面：公差等級為IT12，表面粗糙度3.2um，需粗刨，半精刨。 （17） 導軌立面：公差等級為IT11，表面粗糙度1.6um，需粗刨，半精刨。（表1.4-8）。 （18） 右面80孔：公差等級為IT14，表面粗糙度12.5um，粗鏜（表1.4-7）。 （19） 螺紋孔：采用搖臂鉆床鉆，攻各螺紋孔。 2.3 制定工藝路線 2.3.1 確定工藝路線方案 制定工藝路線的出發(fā)點，應使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外還應考慮經(jīng)濟，利潤，以便降低生產(chǎn)成本降低，按照先面后孔和先粗后精的原則，制定加工工藝路線如下： 工序一：銑底面，選X63T銑床加工。 工序二：以底面為基準，粗銑導軌平面，中間蓋板面；粗銑左面限位開關。 工序三：以底面為基準，粗，精銑右面窗口面。 工序四：以底面為基準，粗刨，半精刨兩外側(cè)立面，導軌立面；半精刨導軌兩平面，中間蓋板面；粗刨，半精刨兩壓板面；粗刨，半精刨導軌空刀槽；粗刨壓板面2-4×1空刀槽；刨導軌倒角6-。選用B2012A龍門刨床加工。 工序五：以水平導軌面及立面定位，粗刨，半精刨后面，前面；粗刨，半精刨后導軌平面，55°后斜面；刨后導軌150×2空刀面，5×2空刀槽；粗刨，精刨16H9×5槽成；粗刨左右面；粗刨，半精報刨后面90°斜面和45°斜面；后導軌各處倒角，刨6×6×27°30′空刀槽。選用B2010AB2012A龍門刨床加工，并加以專用夾具。 工序六：以下面為基準。粗銑，精銑上端面；精銑左面限位開關；精銑左面窗口上內(nèi)面，下內(nèi)邊面，后內(nèi)邊面，前內(nèi)邊面，選用X53T銑床加工。 工序七：以水平導軌平面及里面為基準定位，粗鏜，半精鏜，精鏜孔，粗鏜，半精鏜，精鏜孔及120端面，鏜底面窗口孔。選用T611進行加工。 工序八：以下面為基準，粗鏜右面80孔，選用T611進行加工。 工序九：鉆，擴，攻4-M12，4-M8深20，9-M6深15，2-M5深15，鉆，攻M1.4×1.5，，鉆7.8通孔，采用搖臂鉆床。 工序十：去色，去刺，倒角，整形，清屑，交驗。 工序十一：涂漆，入庫。 以上工藝過程詳見機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片。 2.3.2 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定。 “銑床升降臺”零件材料為HT150，硬度為110-166HBS，最小抗拉強度，最小壁厚為20-30，毛坯重量約為275kg，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用砂型鑄造成型毛坯，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-6，加工余量等級MA-G，尺寸公差等級CT10。 根據(jù)砂型鑄造的鑄件，頂面的加工余量等級，比底面，側(cè)面的加工余量等級需降一級選用。砂型鑄造孔的加工余量等級可選用與頂面相同的等級。于是可確定其加工余量：（按《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-5） 余量選擇如下表： 高度方向 加工余量等級 加工余量值 下表面-825 G 6.5 上表面-640 H 8.5 導軌平面 H 8.5 中間蓋板面 H 8.5 壓板面 H 8.5 80J7孔 H 3.0 120端面 G 3.5 寬度方向 加工余量等級 加工余量值 后導軌面-423 G 6.5 導軌兩外側(cè)面-400 G 6.5 導軌立面-170 G 6.5 左面限位開關 G 6.5 左面窗口 G 5 右面窗口 G 6 長度方向 加工余量等級 加工余量值 前面 G 6.5 后導軌面 G 6.5 80H7孔 H 3.0 80孔 H 3.0 其余 加工余量等級 加工余量值 55斜面 H 6.5 2.3.3 確定切削用量及基本工時 相關術語: -機動時間 B-刨削寬度 -切入長度 -背吃刀量 -刀具主偏角 -切出長度 -進給量 -進給次數(shù) H-切刀的行程量 -被加工槽的深度 -每分鐘的往復行程數(shù) -機床的平均切削速度 -刨削平均速度與回程平均速度之比 L-切削行程長度 -工件長度 -主切削切入長度 -主切削切出長度 Z-刀具齒數(shù) z-加工余量 工序一：銑底面 （20） 切削用量 底平面為一大面，面較為規(guī)則，公差等級為IT14，表面粗糙度為6.3um.所選刀具為硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀：=（1.4-1.6），銑刀直徑d=400mm,齒數(shù)z=14。（根據(jù)GBS342-85） 已知銑削寬度，銑削深度機床選用X63T型立式銑床。 (1) 決定每齒進給量f 根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.4-35，X63T型立式銑床的功率為10kw 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.4-73，每齒進給量，現(xiàn)取。 (2) 決定切削速度v和工作臺每分鐘進給量根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 公式計算： 式中：，。 根據(jù)X53T立式銑床主軸轉(zhuǎn)速（表4.2-36），選擇 所以實際切削速度 工作臺每分鐘進給量為： 根據(jù)X63T銑床工作臺進給量(表4.2-37)，選擇 則實際的每齒進給量為： (3) 檢驗機床功率，根據(jù) 銑削時功率為 由： 式中 X53T銑床主動電機的功率為10kw，可采用所選切削用量。 確定的切削用量為： (4) 切削工時計算 根據(jù)表6.2-7，面銑刀銑平面的基本時間為： 式中 所以： 工序二 銑導軌平面，中間蓋板面，左面限位開關結(jié)合面 (一) 粗銑導軌平面 (1) 切削用量 公差等級IT14，表面粗糙度為1.6um，所選刀具為硬質(zhì)合金鑲齒式面銑刀,查表4.4-14選D=160,L=45,d=50,Z=16. 根據(jù)《實用手冊》表8.31,第一次加工余量可達4-6 所以現(xiàn)取Z=7mm,分兩次走刀。 于是銑削寬度mm，銑削深度 選用X63T臥式銑床，共銑兩平面，根據(jù)表3.1-75,X63T銑床功率為10KW，根據(jù)表2.4-73,查得,??；表2.4-72，T=14.4s=240min 現(xiàn)決定和: 根據(jù)《實用手冊》表15-47 式中： 所以有： 根據(jù)表3.1-74 取 可得實際 工作臺每分鐘進給量為: 根據(jù)表3.1-75選擇 所以實際 機床功率 (2) 切削工時 查表2.5-10 得: 所以 (二) 粗銑中間蓋板面 (1) 切削用量 公差等級為IT12，表面粗糙度為3.2um 選擇刀具:鑲齒套式面銑刀,查表4.4-4 D=250 L=45 d=50 z=20 根據(jù)《實用手冊》表8.32 銑削寬度，深度 查表2.3-72 T=240min 切削速度： 可得實際 (3) 切削工時 所以 (三) 粗銑左面限位開關 (1) 切削用量選擇 公差等級為IT12，表面粗糙度3.2um，選鑲齒式端面銑刀,查表4.4-4 D=100 L=40 d=32 z=10 寬 查表2.4-72 T= 查表選擇 查表選擇 (2) 切削工時 工序三 粗銑右面窗口面 查表4.4-4,選擇鑲齒套式面銑刀 D=45 L=45 d=50 z=26 查表2.4-81 z=12 則 切削速度修正系數(shù): 查表選擇 實際 查表選 工時計算: 精銑右面窗口面 查表2.4-73,精銑達到,則,取 所以 選硬質(zhì)合金端銑刀 D=320 z=12 T= 有 選擇 所以有 查表2.5-10 選擇 工時計算 工序四 粗刨,半精刨,導軌立面,半精刨導軌兩平面,中間蓋板面,兩外側(cè)立面,粗刨,半精刨兩壓板面,刨導軌空刀槽,刨壓板面空刀槽,刨導軌倒角至 (一) 粗刨導軌兩外側(cè)立面 該工序均選擇龍門刨床B2012A,刨削最大長度4000,最大寬度,最大高度,主電機功率55kw，工作臺T型槽尺寸28210。 確定切削用量: 取 切削速度 查表7.2-18 , F=7210N, 切削工時: 查表7.2-36 式中: , L=811.5 , 則: (二) 半精刨導軌兩外側(cè)立面 查表7.2-10(2) ，,, 行程次數(shù):1 切削工時: (三) 粗刨導軌兩立面 切削用量選擇: 切削工時: (四) 半精刨中間蓋板及導軌兩端 切削用量選擇: 查表7.2-38 可以采用一個垂直刀架及兩個水平刀架同時加工平面?zhèn)让? 查表7.2-10(2) , 取 工時計算: 中間蓋板面: 導軌立面: (五) 半精刨導軌兩平面 切削用量選擇: , , 工時計算: 刨兩側(cè)面，所以 (六) 粗刨兩壓板面 選擇切削用量: 查表得 , 工時計算: 加工兩壓板面 (七) 半精刨兩壓板面 切削用量選擇: 工時計算: 加工兩壓板面 (八) 刨導軌空刀槽 切削用量選擇: H=6 工時計算: (九) 刨壓板面2-41空刀槽 切削用量選擇: 查表 根據(jù)表7.2-10 取 工時計算: H=4 工序五 粗刨,半精刨后面,前面,粗刨,半精刨后導軌平面,55°后斜面,刨后導軌中間空刀面，空到槽，粗刨左面，右面，粗刨、精刨后面90°45°斜面。 所選機床為B2012A龍門刨床 (一) 粗刨后面 查表7.2-10，刀桿 3045 粗刨時余量z=5，留余量z=1.5用于精刨。 查表7.2-10(1) 進給量 取 查表7.2-18 切削速度 計算工時： B=60mm L= 所以 (二) 粗刨后面 切削用量選擇，查表7.2-10(2) 查表7.2-19 取 計算工時： 得 (三) 粗刨前面 切削用量選擇，查《機械加工工藝手冊》 計算工時： L= (四) 半精刨前面 切削用量選擇： 查表《機械加工工藝手冊》 取 計算工時： (五) 粗刨后導軌平面 切削用量選擇： L=648.5+150=798.5 計算工時： (六) 半精刨后導軌平面 切削用量選擇: 加工雨量計算可得 查《機械加工工藝手冊》有 加工工時計算: 所以 (七) 刨后導軌52空刀槽 選擇切刀,寬度 B=5, 查表《機械加工工藝手冊》7.2-10(3) 根據(jù)條件可取 查表《機械加工工藝手冊》7.2-21 工時計算: (八) 粗刨槽 切削用量選擇: 選擇硬質(zhì)合金切刀,查表得 寬度B=16 由表《機械加工工藝手冊》7.2-10(3) 選擇 由表《機械加工工藝手冊》7.2-21 選擇 工時計算: (九) 精刨槽 切削用量選擇: 選擇硬質(zhì)合金切刀,B=16 查表《機械加工工藝手冊》 選擇 選擇 工時計算: (十) 刨后導軌中間空刀面 切削用量選擇: 選擇切刀, 寬度 根據(jù)表《機械加工工藝手冊》7.2-10(3) 取 根據(jù)表《機械加工工藝手冊》7.2-21 取 工時計算: (十一) 粗刨左,右面 切削用量選擇: 采用兩個水平刀架同時加工左右面,查表 7.2-10(4) 根據(jù)表7.2-10(1) 取 根據(jù)表7.2-18 取 工時計算: (十二) 精刨左,右面 切削用量選擇: 采用兩個水平刀架同時加工左右面,查表 7.2-10(4) 查表7.2-10(2) 取 查表7.2-19 取 工時計算: (十三) 粗刨55°后斜面 切削用量選擇; 根據(jù)表7.2-8,選擇偏刀來刨削55°后斜面。 根據(jù)表7.2-22， 取 ， 取 計算工時： (十四) 半精刨55°后斜面 切削用量選擇： 查表7-22， 取 工時計算： (十五) 粗刨后面90°斜面 切削用量選擇: 粗刨 分三次走刀 留待其精刨。 查表 取 取 工時計算: (十六) 精刨后面90°斜面 切削用量選擇: 查表 工時計算: (十七) 粗刨后面45°斜面 切削用量選擇: 第一次粗刨取 留余量待精刨。 查表 取 工時計算: (十八) 精刨后面45°斜面 切削用量選擇: 工時計算: (十九) 刨′空刀槽 切削用量選擇: 選擇切刀 寬度 B=6 查表7.2-10(3) 選擇 查表7.2-21 工時計算: 工序六 粗,精銑上端面,精銑左面限位開關;銑左窗口上內(nèi)邊面,下內(nèi)邊面,后內(nèi)邊面,前內(nèi)邊面 選擇X63T臥式銑床來進行加工 (一) 粗銑上端面 切削用量選擇: 選擇硬質(zhì)合金端銑刀加工,查表4.4-4, 分兩次走刀, D=100 z=10 查表2.4-72 T= 查表2.4-73 取 切削速度: 查表3.7-74,取 實際 查表3.1-715 由表2.4-97 工時計算: 所以 兩次走刀完成 (二) 精銑上端面 切削用量選擇: 查表2.3-59 精銑余量 所以 查表2.4-73 選 由于 所以 由表2.4-96 由表3.1-74 取 得 查表3.1-75 取 所以 確定工時: (三) 精銑左面限位開關 切削用量選擇: 選用鑲齒式面銑刀 D=100,Z=10 查表2.3-59 z=1.0 取 所以 有 查表,取 所以 查表3.1-75 取 所以, 工時計算: (四) 粗銑內(nèi)邊面 確定切削用量: 查相關手冊得,第一次粗銑可達4-6,現(xiàn)余量 則 選擇刀具,查表4.4-16 選擇高速鋼錐柄立銑刀 GB1106-85 D=16 L=96 Z=4 T= 銑削寬度 深度 查表2.4-77 取 查表2.4-87 取 所以 查表3.1-74 取 得 查表 3.1-75 工時計算: 查表2.5-10 長度方向切削用量相同 工序七 粗,半精,精鏜孔孔 (一) 粗鏜 切削用量選擇: 選用機床 “T611臥式鏜床”,所選刀具為YG6硬質(zhì)合金,D=20的圓形鏜刀 查《機械加工工藝手冊》表4.3-63,L=150-250 T=60 查《機械加工工藝手冊》表2.4-5 取 查《機械加工工藝手冊》表8.4-8 式中則有 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表3.1-41 取 工時計算: 查《機械加工工藝手冊》表2.5-3 則 (二) 半精鏜 切削用量選擇: 所選刀具為YG6硬質(zhì)合金,主偏角 直徑為20的圓形鏜刀 所以 查表 3.1-41 取 工時計算: 查表《機械加工工藝手冊》2.5-3 式中 所以 后孔: 孔: (三) 精鏜孔 切削用量選擇: 根據(jù)表3.1-41 取 切削工時: 查表2.3-5 后孔: 孔: (四) 粗鏜端面 切削用量選擇: 所選刀具為YG6硬質(zhì)合金端面鏜刀,查《機械加工工藝手冊》表4.3-63 切削深度 z=6 分兩次走刀 所以 取 其中 根據(jù)表3.1-41,取 切削工時: 根據(jù)表2.5-3, L=34 所以 (五) 精鏜端面 切削用量選擇: 查表取, 切削工時: L= (六) 鏜孔 切削用量選擇和基本相同 但在計算工時時有點差別 粗鏜: 半精鏜: 精鏜: 鏜右面孔： １、 查表４.３——６３：選擇鏜刀 一次性鏜完２z=6,則有 查表２.４—６６得：f=0.35~0.70,結(jié)合表３.１——４２?。? 則切削速度： 則有： 根據(jù)表３.１—４１，選擇 所以有： ２、 切削工時 查表２.５—３， 式中： 取 所以： 工序：鉆左面4—M12，4—M8，深20；9—M6深15，2—M5深15，鉆M14×1.5等螺孔的底孔 （一） 鉆左面孔4—M12的底孔 1、切削用量 刀具選用高速鋼鉆頭，查表M12小徑為10.02,所以d＝10.02mm。鉆４個通孔，使用切削液。 （1）確定進給量f： 表4.3—11　Ｄ＝10.2　?。蹋?97 =116 查表2.4—37，鉆頭耐用度T=1500s=25min 查表2.4—39，，取f=0.40 （2）切削速度v 查表2.4—41 v=0.41=24.6 所以 選擇3.31 n=800 所以 切削工時： 表2.5—7 l=25 取 所以： (二)鉆4—M8深20 切削用量: 查表4.3—11 d=6.7 l=174 查表2.4—38 f=0.27~0.33 取f=0.32 查表2.4—41 v=0.45=27 選擇 所以 v=26 切削工時，有前式得t=0.27min 9—M6深15 d=5 f=0.20~0.24 取f=0.20 v=0.52=31.6 所以n=2012 選擇n=1250 所以有： 工時 故：t=0.76min （三）鉆2—M5深15 切削用量選擇: d=4.2 f=0.13~0.17 取0.16 v=0.64=38.4 故有：n=2912 選擇n=1250 所以：v=16.5 工時： 所以 t=0.76 （四）鉆7.8通孔 切削用量選擇: D=7.8 f=0.36~0.44 取0.40 V=0.39=23.4 所以 n=955 選擇n=800 所以有：v=20 工時： 所以t=0.13min （五）鉆右面4—M8 同（二） d=6.7 f=0.32 v=26 n=1250 切削工時： t=0.21min （六）鉆4—M6 切削用量選擇: L=174 d=5 f=0.20 v=20 n=1250 所以 t=0.42min (七)鉆上面10—M6A深15 切削用量選擇: d=5 f=0.20 v=20 n=1250 所以 t=0.84min （八） 鉆M5深10 切削用量選擇: d=4.2 f=0.13~0.17 取0.16 v=0.64=38.4 所以 n=2912 選擇n=1250 所以有：v=16 工時：l=10 所以有：t=0.08min （九）鉆4—φ9 切削用量選擇 d=9mm 表2.4—38 f=0.36~0.44 取0.40 表2.4—41 v=0.40=24 所以有：n=849 由3.1—31，選擇n=800 所以：v=22.6 切削工時： 所以：t=0.44min （十）锪4—φ9至4—φ15，深6 切削用量選擇: 查表4.3—37 帶導軸直柄平底锪鉆（GB4260—84） d=15 齒數(shù)Z=4 根據(jù)2.4—67 f=0.10~0.15 取f=0.13 為縮短時間，主軸轉(zhuǎn)速去取鉆φ9的相同 則：n=800 所以v=38 表2.5—7 工時： 所以：t=0.27min （十一）鉆3—φ7.8深80孔 切削用量選擇: D=7.8 f=0.36~0.44 取0.40 v=23.4 故n=955 取800 所以：v=20 工時： 所以：t=0.82min （十二）擴3—M12×1.25深25 切削用量選擇: 查表4.3—30直柄擴孔鉆 d=12 查表2.4—52 f=0.7—0.9 取0.8 表2.4—53 v=0.38=22.8 n=605 表3.1—31 取n=500 工時：表2.5—7 所以：t=0.07min （十三）鉆前面8—M6深15 切削用量選擇: d=5 f=0.2 v=20 n=1250 工時：t=0.67min （十四）鉆孔2—M8 切削用量選擇: d=6.7 f=0.32 v=26 n=1250 工時：t=0.19min （十五）3—M10 切削用量選擇: d=8.5 f=0.27~0.33 取0.32 v=0.47=27.2 n=1019 選擇n=1250 所以：v=33 工時：t=0.29min （十六）鉆前面孔4—M12 切削用量選擇: d=10.2 f=0.40 v=26 n=800 工時：t=0.48min （十七）鉆2—φ40深18 切削用量選擇: d=40 f=1.0~1.2 取1.0 v=0.39=23.4 n=186 所以取n=200 所以：v=25 工時：t=0.39min （十八）鉆后面5—M20 切削用量選擇: D=17.4 f=0.52~0.64 取0.63 v=0.44=26.4 所以n=483 取n=500 所以v=27 工時：t=0.92min （十九）鉆2—φ7.8與2—φ7.8孔相通 切削用量選擇: d=7.8 f=0.36~0.44 取f=0.40 v=200 故n=800 工時：t=0.12min 工序 攻螺紋 （一）攻螺紋4—M12 用YG類硬質(zhì)合金 表 2.4—101 表4.6—7刀具選擇長柄用絲錐。（GB3465—83） 代號 M12 d=12.0 螺距p=1.75=f 查表2.4=105. v=0.148=8.88 所以n=236 按機床選擇:n=250 故v=9.4 機動工時：表2.5—9 攻盲孔時，=0 所以：t=0.59min （二）攻螺紋4—M8深20 切削用量選擇: 代號M8 d=8.0 p=1.25=f 查表2.4—105 v=0.133=7.98 所以：n=318 選擇 n=315 所以v=7.9 工時： 所以t=0.46min （三）攻9—M6深15 切削用量選擇: d=6 p=1=f v=0.115=6.9 n=366 選擇 n=400 所以：v=7.5 工時： 故 t=1.35min （四）攻2—M5深15 切削用量選擇: M5 d=5 p=0.8 v=0.113=6.78 n=432 選擇：n=400 所以：v=6.3 工時： 所以：t=0.38min （五）攻M14螺紋 切削用量選擇: 選擇刀具4.6-7細牙普通螺紋用絲錐 M14×1.5 d=14 p=1.5=f 表2.4=105 v=0.200=12m/min n= 表3.1-31選擇n=250 所以：v= 工時： 故 t=0.11min （六）攻右面螺紋M8 切削用量選擇: M8 d=8 p=1.25=f v=0.133=7.98 所以有：n=318 故v=7.9 工時： 故：t=0.39min （七）攻4-M6 切削用量選擇: M6 d=6 p=1=f v=7.5 n=400 工時： 所以：t=0.36min （八）功上面螺紋10—M6深15 切削用量: d=6 p=1=f v=0.115=6.9 n=366 查表選擇 f=1 v=7.5 n=400 工時：t=0.85min （九）攻M5深10 切削用量: v=0.113=6.78 n=432 M5 d=5， 查表取: f=0.8 v=6.3 n=400 工時： 所以：t=0.08min （十）攻螺紋3—M12×1.25深25 切削用量選擇: 表4.6-7 細牙普通螺紋用絲錐 M12×1.25 d=12 p=1.25 查表2.4-105 v=0.201=12.06 選擇 n=315 所以：n=11.9 工時： 故有：t=0.42min （十一）攻前面螺紋8—M6深15 切削用量: p=1=f v=0.115=6.9 n=366 M6 d=6 查表取: f=1 v=7.5 n=400 工時： 故：t=0.68min （十二）攻2-M8 切削用量: v=0.133=7.98, n=318 查表取: f=1.25 v=7.9 n=315 工時： 所以有：t=0.36min （十三）攻3-M10 切削用量: 查表4.6—7 M10 d=10 p=1.5 查表2.4—105 v=0.418=8.88 所以：n=283 取 所以 工時計算： (十四) 攻4-M12 切削用量選擇: 公式計算: (十五) 攻后面5-M20 切削用量選擇: 查表4.6-7 M20 d=20 p=2.5 v=12.78 選擇 n=200 所以 v=12.56 工時計算: 第三章 專用夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。經(jīng)過與指導教師協(xié)商，決定設計第五道工序——刨后導軌燕尾槽專用夾具，本夾具將用于B2010AB2012A龍門刨床，刀具選擇YG8，加工工件材料為HT150，對工件燕尾進行粗、精刨削加工。 3．1 問題的指出 本夾具主要用來粗，精刨后導軌平面和55°后斜面，刨后導軌中間1502空刀面和52空刀槽，粗刨，精刨16H95槽，粗刨，精刨后面90°斜面與45°斜面；刨后導軌各處倒角和6627°30′空刀槽。在加工時應注意其位置精度要求和位置度要求。在本道工序加工時，最主要應考慮在保證加工精度的同時，提高勞動生產(chǎn)率和減輕工人勞動強度。 3.2 夾具設計 3.2.1 定位基準的選擇 由零件圖可知，后導軌面有平行度和垂直度的要求，其設計基準為中槽中心線，為了使定位誤差降低，應該選擇以中槽定位的夾具，但這種夾具設計起來比較復雜，而且裝夾穩(wěn)定性不容易保證，不易定位，不易裝夾，所以在此選擇水平導軌平面及兩立面作為主要定位基面，以此可以減小誤差。同時為了縮短輔助時間，現(xiàn)采用兩雙頭螺栓加開口壓板來將零件夾緊。 3.2.2 切削力及夾緊力的計算 計算夾緊力時，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)，根據(jù)工件所受切削力、夾緊力（大型工件還應該考慮工件的重力，運動的工件還應該考慮慣性力等）的作用情況，找出在加工過程中對夾具不利的瞬時狀態(tài)。按靜力平衡原理 （），計算出理論夾緊力，最后為保證夾緊可靠，將理論夾緊力乘以安全系數(shù)，作為實際所需夾緊力的值， 即 式中： ——實際所需夾緊力（N）； W——在一定條件下，由靜力平衡原理，計算出的理論夾緊力（N）； K——安全系數(shù)。 安全系數(shù)K按下式計算： 式中，為各種因素的安全系數(shù)，查《機床夾具設計手冊（第二版）》表1-2-1得， 則計