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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，提出了一種方法來描述在限制約束下的重點(diǎn)夾具系統(tǒng)的幾何約束狀態(tài)。一種限制約束下狀態(tài)，如果它存在，可以識(shí)別給定定位計(jì)劃。可以自動(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;過約束 1.介紹 夾具是用于制造工業(yè)進(jìn)行工件牢固定位的一種機(jī)制。在零件加工過程中規(guī)劃一個(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型塊和銷孔定位原則也常用。 一個(gè)加工夾具定位方案必須滿足一些要求。最基本的要求是，必須提供工件確定的位置。這種觀點(diǎn)指出，定位計(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、過約束：工件自由度超過6定位的制約。 在1985年,淺田[1]提出了滿秩為準(zhǔn)則雅可比矩陣的約束方程,基于分析形成了調(diào)研后,確定定位。周等[2]在1989年制定了在確定性定位問題上使用螺旋理論。結(jié)果表明,定位矩陣的定位需要壓力滿秩達(dá)到確定的位置。該方法的確定通過無數(shù)的研究。王等[3]考慮定位工件的接觸的影響，而采用點(diǎn)接觸面積。他們介紹了接觸矩陣，并指出，兩個(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，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)無阻力。理想的位置q*,而應(yīng)放置工件表面和分片，可微函數(shù)是gi(見圖1)。 表面函數(shù)定義為:gi(q*)=0是確定的,應(yīng)該有一個(gè)獨(dú)一無二的解決方案為下列所有定位方程組。 gi(q)=0,i=1,2,...,n (1) 其中n是定位器的位置與方向,代表了工件的定位和方向。 只有考慮到目標(biāo)位置q*附近在處: 淺田表明 (2) hi是幾何函數(shù)的雅可比矩陣，矩陣式所示（3）。確定定位 如果雅可比矩陣滿秩，可滿足要求。 (2)只有q=q*一個(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。如果矩陣滿秩，但定位大于6定位，工件是過約束，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，其次是通過約束非線性規(guī)劃的優(yōu)化。然而，他們的研究分析，不涉及非確定性定位的修訂。目前，還沒有就如何處理與提供確定的位置的夾具設(shè)計(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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工位器具編號(hào) 工位器具名稱 工序工時(shí) (分) 準(zhǔn)終 單件 工步號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 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) r/min m/min mm/r mm 機(jī)動(dòng) 輔助 1 粗銑底平面 游標(biāo)卡尺， 端面銑刀 200 250 11.67 3.00 2 0.55 0.1 2 精銑底平面 游標(biāo)卡尺， 端面銑刀 300 375 10.5 1.5 1 1.18 0.1 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 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品型號(hào) 零件圖號(hào) 產(chǎn)品名稱 底座 零件名稱 底座 共 10 頁(yè) 第 2 頁(yè) 車間 工序號(hào) 工序名稱 材 料 牌 號(hào) 4 銑 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺(tái) 件 數(shù) 灰口鑄鐵 設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù) 立式銑床 X5032 夾具編號(hào) 夾具名稱 切削液 銑夾具 工位器具編號(hào) 工位器具名稱 工序工時(shí) (分) 準(zhǔn)終 單件 工步號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 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) r/min m/min mm/r mm 機(jī)動(dòng) 輔助 1 粗銑左側(cè)面φ115 游標(biāo)卡尺、端面銑刀 150 30 3 3 1 0.46 0.1 精銑左側(cè)面φ115 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 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品型號(hào) 零件圖號(hào) 產(chǎn)品名稱 底座 零件名稱 底座 共 10 頁(yè) 第 3 頁(yè) 車間 工序號(hào) 工序名稱 材 料 牌 號(hào) 5 銑 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺(tái) 件 數(shù) 灰口鑄鐵 設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù) 立式銑床 X5032 夾具編號(hào) 夾具名稱 切削液 銑面夾具 工位器具編號(hào) 工位器具名稱 工序工時(shí) (分) 準(zhǔn)終 單件 工步號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 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) r/min m/min mm/r mm 機(jī)動(dòng) 輔助 1 粗銑右側(cè)φ115端面 游標(biāo)卡尺、端面銑刀 150 30 3 3 1 0.46 0.1 精銑右側(cè)φ115端面長(zhǎng)度尺寸255到位 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 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品型號(hào) 零件圖號(hào) 產(chǎn)品名稱 底座 零件名稱 底座 共 10 頁(yè) 第 4 頁(yè) 車間 工序號(hào) 工序名稱 材 料 牌 號(hào) 6 鉆 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺(tái) 件 數(shù) 灰口鑄鐵 設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù) 搖臂鉆床 Z3050 夾具編號(hào) 夾具名稱 切削液 鉆夾具 工位器具編號(hào) 工位器具名稱 工序工時(shí) (分) 準(zhǔn)終 單件 工步號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 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) r/min m/min mm/r mm 機(jī)動(dòng) 輔助 鉆底面4-φ11 鉆頭φ11、游標(biāo)卡尺 600 20 0.25 2.5 1 0.38 0.1 忽平φ22 700 14 0.15 1.5 1 0.46 0.1 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 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品型號(hào) 零件圖號(hào) 產(chǎn)品名稱 底座 零件名稱 底座 共 10 頁(yè) 第 5 頁(yè) 車間 工序號(hào) 工序名稱 材 料 牌 號(hào) 7 鏜 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺(tái) 件 數(shù) 灰口鑄鐵 設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù) 臥式鏜床 T68 夾具編號(hào) 夾具名稱 切削液 鏜夾具 工位器具編號(hào) 工位器具名稱 工序工時(shí) (分) 準(zhǔn)終 單件 工步號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 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) r/min m/min mm/r mm 機(jī)動(dòng) 輔助 1 粗鏜側(cè)面φ80K7孔 鏜刀YG3X 60 15 0.6 2 1 0.79 0.1 2 精鏜側(cè)面φ80K7孔尺寸公差到位 鏜刀YG3X 84 21 0.4 1 1 0.85 0.1 0.2 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 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品型號(hào) 零件圖號(hào) 產(chǎn)品名稱 底座 零件名稱 底座 共 10 頁(yè) 第 8 頁(yè) 車間 工序號(hào) 工序名稱 材 料 牌 號(hào) 8 鉆 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺(tái) 件 數(shù) 灰口鑄鐵 設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù) 搖臂鉆床 Z3050 夾具編號(hào) 夾具名稱 切削液 鉆夾具 工位器具編號(hào) 工位器具名稱 工序工時(shí) (分) 準(zhǔn)終 單件 工步號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 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) r/min m/min mm/r mm 機(jī)動(dòng) 輔助 1 鉆φ115端面上的6-M8孔兩處 鉆頭φ6.8、M8絲攻 250 8.88 1.5 1.5 10 0.12 0.1 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 機(jī)械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號(hào) 零件圖號(hào) 產(chǎn)品名稱 底座 零件名稱 底座 共 1 頁(yè) 第 1 頁(yè) 材 料 牌 號(hào) HT200 毛 坯 種 類 灰口鑄鐵 毛坯外形尺寸 263x199x177 每毛坯件數(shù) 每 臺(tái) 件 數(shù) 備 注 工 序 號(hào) 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 工 段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 備注 1 鑄造 鑄造，清理 2 熱處理 退火處理 3 銑 粗銑、精銑底平面 X5032 游標(biāo)卡尺、端面銑刀 4 銑 粗、精銑φ115的端面 X5032 游標(biāo)卡尺、端面銑刀 5 銑 粗、精銑另一側(cè)的φ115端面厚度255mm X5032 游標(biāo)卡尺、面銑刀 6 鉆 鉆底面4-φ11孔和忽平4-φ22 Z3050 鉆頭φ11、忽鉆頭φ22 7 鏜 粗鏜、精鏜兩側(cè)面φ80K7孔 T68 游標(biāo)卡尺，鏜刀YG3X 8 鉆 鉆兩側(cè)面上的共12-M8孔 Z3050 游標(biāo)卡尺、鉆頭φ6.8、絲錐M8 9 去毛刺 去各部分銳邊毛刺 鉗工臺(tái) 平板銼 10 終檢 終檢 檢驗(yàn)臺(tái)上 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 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 類 型： □畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 □畢業(yè)論文 題 目： 數(shù)控機(jī)床底座機(jī)械加工工藝工裝設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 金龍 指導(dǎo)教師： 張瑞華 專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù) 時(shí) 間： 2017/4/22 目錄 目錄 2 摘 要 3 Abstract 4 第一章零件的分析 5 1.1底座零件技術(shù)要求 5 1.2. 零件的材料 5 1.3.選擇毛坯的原則 6 1.3.1零件毛坯的選擇 6 第二章銑底面夾具 17 4.1定位基準(zhǔn)的選擇 17 4.2定位元件的設(shè)計(jì) 17 4.3誤差分析 18 4.4切削力及夾緊力的計(jì)算 21 4.5對(duì)刀塊的設(shè)計(jì) 23 4.6夾緊裝置的設(shè)計(jì) 23 第三章鏜孔夾具的設(shè)計(jì) 24 5.1定位基準(zhǔn)的選擇 24 5.2定位元件設(shè)計(jì)與選擇 24 5.3切削力及夾緊力的計(jì)算 26 5.4鏜套與襯套的設(shè)計(jì) 27 6.5夾緊裝置設(shè)計(jì) 29 總結(jié) 30 參考文獻(xiàn) 31 致 謝 33 摘 要 本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為一種底座零件的加工工藝及主要夾具設(shè)計(jì)的內(nèi)容。 根據(jù)底座的零件圖分析，它的表面加工精度、表面粗糙度及一些技術(shù)要求，分析加工尺寸及各部分特征的加工情況，確定其合理的加工工藝規(guī)程，并制定合理的機(jī)械加工工藝過程卡，還有編寫其工序卡，對(duì)每個(gè)工序都會(huì)有個(gè)詳細(xì)的了解，并通過機(jī)械加工手冊(cè)，對(duì)每個(gè)工序進(jìn)行相應(yīng)的切削用量和工時(shí)的計(jì)算。 確定好工藝規(guī)程后，然后選擇其中的兩個(gè)主要工序作為夾具設(shè)計(jì)的任務(wù)，本次選擇的工序?yàn)殂姷酌娴墓ば蚝顽M側(cè)邊的兩個(gè)大孔φ80K7。在此兩套主要工序的夾具設(shè)計(jì)中，按照基本的定位原則，確定好定位元件和夾緊元件，并考慮還需要對(duì)刀元件和導(dǎo)向元件等的使用。 夾具設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)用C AD軟件對(duì)其裝配圖和零件圖的繪制，最后并編寫設(shè)計(jì)說明書。 關(guān)鍵詞：底座；工藝規(guī)程；夾具設(shè)計(jì) Abstract This design content is a base part processing craft and the main jig design content. According to the analysis of the base of the parts diagram, surface machining accuracy, its surface roughness and some technical requirements, analysis processing and the processing size characteristics, determine the reasonable machining process, machining process and to develop a reasonable card, and write the process card, will have a detailed understanding of the each process, and through manual mechanical processing, calculate the corresponding cutting parameters and the working hours of each process. To determine a good procedure, then choose one of the two main processes as the fixture design task, the selection process for milling the bottom two large hole diameter 80K7 and the side of the boring process. The fixture design of two main processes, according to the basic principle of positioning, determine the positioning elements and clamping elements, and also need to consider the use of tool components and guide elements etc.. Fixture design is completed, the application of C software AD assembly drawing and parts drawing, and finally write design specifications. Keywords：Base; process specification; fixture design 第一章零件的分析 1.1底座零件技術(shù)要求 零件圖上的主要技術(shù)要求為：表面粗糙度要求見圖2-1（底座），未標(biāo)注圓角R2-R3。 圖2-1 底座零件圖 1.2. 零件的材料 由零件圖可知本次的車床尾座體的材料選擇HT200。此材料為灰鑄鐵（也叫灰口鑄鐵），最小抗拉強(qiáng)度200MPa，屬于中等輕度的鑄造體，鑄造的性能好，工藝步驟少且容易，鑄造應(yīng)力小，而且可以不用人工控制；有良好的機(jī)械強(qiáng)度和較好的減震性能。適合于在制造受力能力中等的且在腐蝕性較弱環(huán)境下的零件。 1.3.選擇毛坯的原則 1.3.1零件毛坯的選擇 機(jī)械零件的制造包括毛坯成形和切削加工兩個(gè)階段，毛坯成形不僅對(duì)后續(xù)的切削加工產(chǎn)生很大的影響，而且對(duì)零件乃至機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、使用性能、生產(chǎn)周期和成本都有影響。因此正確選擇毛坯的類型和生產(chǎn)方法對(duì)零件后續(xù)加工具有重要的意義。 零件采用HT200材料等常采用鑄造成形。鑄造的方法采用常用的砂型鑄造的方式進(jìn)行鑄造，雖然目前擁有精鑄的方式，但根據(jù)本次的零件特征不必需要精鑄而成。 第二章銑底面夾具 本夾具主要用來銑底座的底面夾具，該夾具為零件的開始工序，所以結(jié)合工件的外形來參考定位和夾緊方式，通過專用夾具的定位設(shè)計(jì)，減少工作時(shí)間，提高工作效率。 2.1定位基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)本次的零件的工藝流程，銑底端面為工件的首道工序，零件的各處特征均還沒有加工，因此需要考慮以工件的外形來參考定位，本次選擇工件的外形定位主要包括以下，以外圓φ115參考定位限制工件的四個(gè)自由度，另外在工件的兩個(gè)側(cè)邊分別限制兩個(gè)方向上的自由度，這樣整個(gè)工件就被完全定位，工件被限制了六個(gè)自由度。 2.2定位元件的設(shè)計(jì) 根據(jù)外圓弧φ115的外圓弧選擇的定位元件為固定式V型塊，在側(cè)邊的定位方式選擇定位元件為支承釘?shù)亩ㄎ辉? 固定式V型塊是根據(jù)外圓弧φ115的圓弧作為基準(zhǔn)的，設(shè)計(jì)此V型塊的開口角度尺寸為120度。 圖4-1V型塊開口角度120度的定位尺寸 根據(jù)公式 式中+ D：V型塊的檢驗(yàn)芯軸直徑，也就是工件的定位基準(zhǔn)直徑 H：V型塊的高度，用于大直徑定位的時(shí)候，H≤0.5D，用于小直徑的時(shí)候，取 H≤1.2D N：V型塊的開口尺寸 類 別：V形塊的標(biāo)準(zhǔn)定位高度T(mm) (工作角度α=120°) 公式：T=H+0.577D-0.289*N 參數(shù):H =25 參數(shù):D = 115 參數(shù):N = 55 計(jì)算結(jié)果 = 25mm 2.3切削力及夾緊力的計(jì)算 （1）切削力計(jì)算 本次的切削力為銑削力 公式如下 式中 F：切削力N ：高速鋼銑刀銑削時(shí)考慮工件材料銑刀類型系數(shù)，查表 ：銑削深度mm D：銑刀直徑mm ：每齒進(jìn)給量mm B：銑削寬度mm Z：銑刀的齒數(shù) ：高速鋼銑刀銑削時(shí)，考慮工件材料機(jī)械性能不同的修正系數(shù) 銑削切削力計(jì)算類別： 工件材料：碳鋼、青銅、鋁合金、可鍛鑄鐵等 刀具材料：高速鋼 銑刀類型：圓柱銑刀、立銑刀、盤銑刀、鋸片銑刀、角度銑刀、半圓成形銑刀等 公式：F=(Cp)*(ap)^(0.86)*(fz)^(0.72)*D^(-0.86)*B*z*(Kp) 參數(shù):Cp = 669 參數(shù):ap = 3 參數(shù):fz = 0.1 參數(shù):D = 20 參數(shù):B = 60 參數(shù):z = 4 參數(shù):Kp = 1 計(jì)算結(jié)果 = 5985.161N （2）夾緊力的計(jì)算 本次的夾緊按照切削方向與夾緊的方向是夾緊力與切削力方向垂直。 圖4-5夾緊形式 由公式 式中 ：實(shí)際所需的夾緊力 F：切削力 ：安全系數(shù) ：夾緊元件與工件間的摩擦系數(shù) ：工件與夾具支承面間的摩擦系數(shù) 計(jì)算方式如下： 定位形式：工件以平面定位 夾緊形式：夾緊力與切削力方向垂直 公式：Wk=K*F/((μ 1)+(μ 2)) 參數(shù):K = 1.5 參數(shù):F = 5985 參數(shù):μ 1 = 0.15 參數(shù):μ 2 = 0.15 計(jì)算結(jié)果 = 2992.5N 2.4對(duì)刀塊的設(shè)計(jì) 對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對(duì)位置。 由于本道工序是完成車床撥叉上端面的粗、精銑加工，所以選用圓形對(duì)刀塊。 夾具上所裝的對(duì)刀塊，可使夾具在一批零件的加工前很好地對(duì)刀。 2.5夾緊裝置的設(shè)計(jì) 本裝置中的夾緊部位主要是側(cè)邊定位的地方，采用一個(gè)壓板對(duì)側(cè)邊的大端面進(jìn)行夾緊，夾緊力的方向是與切削力方向垂直方向，在對(duì)側(cè)邊大端面進(jìn)行壓緊的情況下，由于夾緊力較大，需要采用大一點(diǎn)的壓板對(duì)其進(jìn)行夾緊。 第三章鏜孔夾具的設(shè)計(jì) 在給定的底座零件中，對(duì)本步加工的定位需要保證其孔和底平面保證平行度，定位要求比較高。因此，本步的重點(diǎn)應(yīng)在保證平行度上。還應(yīng)考慮如何提高生產(chǎn)率。從對(duì)工件的結(jié)構(gòu)形狀分析，若工件以底面放置在鏜夾具底板上，定位夾緊都比較可靠，也容易實(shí)現(xiàn)，待夾緊后就能滿足加工要求。 在臥式鏜床上鏜φ80孔，考慮用定位夾具固定。 5.1定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，在鏜孔側(cè)邊的孔之前，工件的底面和底面上的孔已經(jīng)加工完成，顯而易見，可以選擇工件的底面與底面上的孔作為定位基準(zhǔn)的方式，這種定位方式就是一面兩孔的定位原則方式。選擇底面為一面，兩孔就是=選擇底面對(duì)角方向上的2-φ11孔。 5.2定位元件設(shè)計(jì)與選擇 這個(gè)零件采用了一個(gè)面兩個(gè)孔作為定位基準(zhǔn)，因此一個(gè)面兩個(gè)銷作為定位的元件。所以這個(gè)設(shè)計(jì)的目的就是對(duì)圍繞長(zhǎng)圓柱銷和短削邊銷的特點(diǎn)來做設(shè)計(jì)。 由加工孔工序簡(jiǎn)圖可計(jì)算出兩孔中心距。 由于兩孔有位置度公差，所以其尺寸公差為 所以兩加工孔的中心距為 ，而兩孔尺寸為。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[10]削邊銷與圓柱銷的設(shè)計(jì)計(jì)算過程如下： 圖5-1定位銷 （1）確定兩定位銷中心距尺寸及其偏差 == （2）確定圓柱銷直徑及其公差 （—基準(zhǔn)孔最小直徑） 取f7 所以圓柱銷尺寸為 （3）削邊銷的寬度b和B （由參考文獻(xiàn)[10]） （4）削邊銷與基準(zhǔn)孔的最小配合間隙 （式3.1） 其中： —基準(zhǔn)孔最小直徑 —圓柱銷與基準(zhǔn)孔的配合間隙 （5）削邊銷直徑及其公差 按定位銷一般經(jīng)濟(jì)制造精度，其直徑公差帶為，則削邊銷的定位圓柱部分定位直徑尺寸為 。 （6）補(bǔ)償值 5.3切削力及夾緊力的計(jì)算 :圓周切削分力N ：背吃刀量 f：每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 ：切削速度 ：修正系數(shù) 本次鏜削φ80孔的圓周分力Fc 工件材料：結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼(σb=736MPa) 刀具材料：硬質(zhì)合金 加工方式：縱向和橫向鏜 公式：Fc=2943*(ap)*f^(0.75)*(vc)^(-0.15)*(Kp) 參數(shù):ap = 2 參數(shù):f = 0.5 參數(shù):vc = 50 參數(shù):Kp = 1 計(jì)算結(jié)果 = 1946.266N 本道工序加工孔時(shí)，采用移動(dòng)壓板進(jìn)行夾緊。 式中：實(shí)際所需夾緊力N L：夾壓點(diǎn)到軸心線的距離mm ：摩擦系數(shù)0.1～0.5 H：壓板的導(dǎo)向長(zhǎng)度mm q：彈簧作用力N 公式：Q=(Wk)*(1+3*L*μ/H)+q 參數(shù):Wk = 273.2 參數(shù):L = 50 參數(shù):μ = 0.2 參數(shù):H = 25 參數(shù):q = 200 計(jì)算結(jié)果 = 801.04N 5.4鏜套與襯套的設(shè)計(jì) 根據(jù)工藝要求是對(duì)φ80的孔進(jìn)行鏜孔，因?yàn)殓M刀只有一個(gè)，所以本次設(shè)計(jì)采用可換的鏜套。在工件的兩側(cè)分布兩個(gè)鏜套，在鏜套安裝座上安裝上對(duì)應(yīng)的鏜套，可以更換鏜套。這樣以此為了能更好的加工這些孔。具體的鏜套安裝座和鏜套、襯套的具體選擇如下： 選用鏜套如圖所示: 圖6-1鏜套 其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表： 表6-1鏜套基本結(jié)構(gòu)參數(shù) d H D 公稱尺寸 允差 60 45 75 -0.012 -0.027 90 85 18 2.5 40 40 3 襯套選用鏜套用襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖6-2鏜套用襯套 其機(jī)構(gòu)參數(shù)如下表： 表6-2鏜套用襯套結(jié)構(gòu)參數(shù) d H D C 公稱尺寸 允差 公稱尺寸 允差 75 +0.03 0 45 85 +0.039 +0.020 3 2 鏜套固定在鏜套安裝座上時(shí)需要用螺釘固定，一般選用鏜套螺釘來固定，根據(jù)本次的鏜套尺寸，配用的螺釘為M12的鏜套螺釘。 圖6-3鏜套螺釘標(biāo)準(zhǔn) 圖6-4鏜套螺釘?shù)闹饕叽? 6.5夾緊裝置設(shè)計(jì) 本夾具裝夾很簡(jiǎn)單，采用在工件的定位面的上端面使用兩個(gè)移動(dòng)壓板對(duì)工件進(jìn)行夾緊，在鏜孔的過程中，當(dāng)鏜孔鏜完后，松開壓板的鎖緊螺母，拿開工件，然后就可以進(jìn)行接下來的零件的加工。在更換零件的時(shí)候也是松開鎖緊螺母，整個(gè)夾具的操作較為簡(jiǎn)單，容易操作。 總結(jié) 底座作為一個(gè)基礎(chǔ)的零件，其性能直接影響到機(jī)床使用的情況，進(jìn)而影響到需要用車床的加工零件的精度、表面質(zhì)量等。 本次設(shè)計(jì)的是底座的工藝規(guī)程，和主要工序的夾具設(shè)計(jì)，具體總結(jié)的一下內(nèi)容。 1、分析零件的表面技術(shù)要求，確定其加工方法，確定其工藝流程。 2、確定好工藝流程后，對(duì)其中兩個(gè)主要工序進(jìn)行專用的夾緊設(shè)計(jì)，選擇銑底面夾具和鏜孔夾具。 3、鏜孔夾具使我熟悉掌握了一面兩銷的各項(xiàng)知識(shí)與規(guī)律，并掌握了鏜孔夾具中使用的鏜套等導(dǎo)向元件。 4、銑面夾具使我熟悉了用V型塊定位的原則，學(xué)會(huì)使用了對(duì)刀塊的對(duì)刀元件。 參考文獻(xiàn) [1] 許曉旸, 專用機(jī)床設(shè)備設(shè)計(jì)[M]. 重慶: 重慶大學(xué)出版社, 2003. 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