杠桿臂機(jī)械加工工藝及其夾具設(shè)計(jì)--鉆孔【夾具三維】

杠桿臂機(jī)械加工工藝及其夾具設(shè)計(jì)--鉆孔【夾具三維】,夾具三維,杠桿,機(jī)械,加工,工藝,及其,夾具,設(shè)計(jì),鉆孔,三維 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 題目：翻轉(zhuǎn)式鉆模設(shè)計(jì)與裝配工藝規(guī)劃 1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況） 1.1題目背景、研究意義 在機(jī)械制造成批的零件加工生產(chǎn)過(guò)成中除了需要機(jī)床、刀具、量具之外，機(jī)床夾具也是必不可少的部件。它是機(jī)床與工件之間必不可少的連接裝置。在機(jī)床加工工件時(shí)為了加工出符合工藝規(guī)程要求的表面。加工前首先要對(duì)工件在機(jī)床上的位置有個(gè)準(zhǔn)確的位置稱(chēng)為“定位”。在加工過(guò)程中由于工件受到切削力、重力、振動(dòng)、離心力、慣性力等作用容易偏移、所以要使用一定的裝置使工件在加工過(guò)程中始終保持原來(lái)的位置這個(gè)稱(chēng)為“夾緊”。在機(jī)械制造過(guò)程中它用來(lái)固定加工對(duì)象，使得工件相對(duì)與機(jī)床或刀具獲得準(zhǔn)確的位置實(shí)現(xiàn)安裝任務(wù)的工藝裝備稱(chēng)為“機(jī)床夾具”[1]. 機(jī)床夾具的按夾具的使用特點(diǎn)可分為：通用夾具、專(zhuān)用夾具、通用可調(diào)夾具和成組夾具、組合夾具、隨行夾具等[2]。按使用機(jī)床可分為：車(chē)床夾具、銑床夾具、鏜床夾具、齒輪機(jī)床夾具、數(shù)控機(jī)床夾具[3]。 在機(jī)電行業(yè)很多生產(chǎn)廠家中有許多盤(pán)類(lèi)型小零件如蓋盤(pán)、端蓋、圓環(huán)、擋圈等需進(jìn)行加工這些零件的品種較多，批量不大一次都要設(shè)計(jì)與此相應(yīng)的專(zhuān)用鉆模進(jìn)行鉆孔以保證零件的孔徑和空位要求[4]。這些孔的加工都需要到了鉆床夾具。 鉆床夾具主要用于加工孔及螺紋。它主要由鉆模板、快換鉆套、軸承座、軸等組成。主要類(lèi)型有固定式鉆模、回轉(zhuǎn)式鉆模、翻轉(zhuǎn)式鉆模、蓋板式鉆模[5]。 鉆床夾具的特點(diǎn)： （1）保證工件的加工精度 專(zhuān)用夾具應(yīng)有合理的定位方案，合適的尺寸，公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 （2）提高生產(chǎn)效率 專(zhuān)業(yè)夾具的復(fù)雜程度要與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小選用不同復(fù)雜程度的高效夾緊裝置，以縮短輔助時(shí)間，以提高生產(chǎn)效率[6]。 （3）工藝性好 專(zhuān)用夾具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，合理，便于加工，裝配，檢驗(yàn)和維修。專(zhuān)用夾具的生產(chǎn)屬于批量生產(chǎn) （4）使用性好 專(zhuān)用夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)單，省力，安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要時(shí)可設(shè)置排屑機(jī)構(gòu)。經(jīng)濟(jì)型好除考慮專(zhuān)用夾具本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成本低廉外，還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)夾具方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益[7]。 鉆床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1、鉆套 鉆套的作用是確定鉆頭，鉸刀等刀具的軸線位置，防止刀具在加工過(guò)程中發(fā)生偏斜。根據(jù)使用二點(diǎn)，鉆套可分為固定式，可換式，快換式等多種結(jié)構(gòu)形式[8] （1）固定鉆套:固定鉆套直接被壓在鉆模板上，其位置精度要求較高，但磨損后不易更換，鉆模板較薄時(shí)，為使鉆套具有足夠的引導(dǎo)長(zhǎng)度，應(yīng)采用有肩鉆套。 （2）可換鉆套:在成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)中，為便于更換鉆套，采用可換鉆套 （3）快換鉆套:在工件的一次裝夾中，若順序進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔或攻絲等多個(gè)工步加工，需要不同孔徑的鉆套來(lái)引導(dǎo)刀具，此時(shí)應(yīng)使用快換鉆套。更換鉆套時(shí)，只需逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)鉆套使削邊平面轉(zhuǎn)至螺釘位置，即可向上快速取出鉆套。 （4）專(zhuān)用鉆套:在一些特殊場(chǎng)合，可以根據(jù)具體要求自行設(shè)計(jì)鉆套 2、鉆模板 常見(jiàn)的鉆模板有固定式、鉸鏈?zhǔn)?、可卸式、懸掛式等四種結(jié)構(gòu)形式[9] （1）固定式鉆模板:固定式鉆模板與夾具是固定連接的可以與夾具體做成一體，也可以用螺釘將它與夾具體相連接。采用這種鉆模板鉆孔，位置精確度較高[10]。 （2）鉸鏈?zhǔn)姐@模板:鉸鏈?zhǔn)姐@模板與夾具體通過(guò)鉸鏈連接。1.翻轉(zhuǎn)。裝卸工件時(shí)，將鉆模板往上翻；加工時(shí)將鉆模板往下翻，并用菱形夾緊螺釘[11]。2.固緊。采用鉸鏈?zhǔn)姐@模板，工件可以在夾具上方裝入，裝卸工件方便[12]；但翻轉(zhuǎn)鉆模板費(fèi)工費(fèi)時(shí)，效率較低，且鉆模板位置精度受鉸鏈間隙影響，鉆孔位置精度不高；它主要用于生產(chǎn)規(guī)模不大、鉆孔精度要求不高的場(chǎng)合[13]。 （3）懸掛式鉆模板:懸掛式鉆模板是與機(jī)床主軸箱連接的，懸掛式鉆模板通常用在多軸傳動(dòng)頭加工平行孔系時(shí)采用，生產(chǎn)效率高，適于在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用[14]。 對(duì)于幾個(gè)方向鉆孔的小型工件加工可以使用翻轉(zhuǎn)式鉆模夾具。翻轉(zhuǎn)式鉆模是一種沒(méi)有固定回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)鉆模。在使用過(guò)程中需要手進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。因此，夾具連同工件的重量不能太重?？梢詧?jiān)守安裝次數(shù)，提高各被加工空間的位置精度[15]。 因此翻轉(zhuǎn)式鉆模設(shè)計(jì)與裝配工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)具有重要工程意義。 1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)可分為三種不同類(lèi)型：互動(dòng)，半自動(dòng)化和自動(dòng)化系統(tǒng)。早期的研究工作主要集中在交互的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，通常為夾具設(shè)計(jì)信息的用戶界面。隨后，許多研究已經(jīng)解決了自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)任務(wù)使用不同的設(shè)計(jì)策略和方法問(wèn)題。許多分析方法，如空間關(guān)系和運(yùn)動(dòng)學(xué)約束分析已被應(yīng)用于方便的夾具設(shè)計(jì)。特別是，許多人工智能（AI）技術(shù)已在計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)廣泛的探討。由于夾具的設(shè)計(jì)往往嚴(yán)重依賴(lài)于夾具設(shè)計(jì)工程師的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和一個(gè)新的夾具可以從精心設(shè)計(jì)的夾具的情況下產(chǎn)生的，一些研究者應(yīng)用此方法快速夾具設(shè)計(jì)程序[16]。此外，CAD技術(shù)在設(shè)備幾何建模和渲染解決方案的設(shè)計(jì)起著至關(guān)重要的作用。對(duì)組合夾具方法以前的一些作品的裝夾點(diǎn)的自動(dòng)配置。三輪定位點(diǎn)和一個(gè)翻譯合成多邊形零件的夾具組合夾具的完整算法，1998年擴(kuò)大布羅斯特–戈德堡算法的三維對(duì)象的水平，垂直或圓柱面[17]。使用的方法，所有定位計(jì)劃人選的確定，對(duì)于一個(gè)給定的工件自動(dòng)夾具規(guī)劃只能應(yīng)用于小的高度的圓柱形物體。已作出許多努力夾具三維對(duì)象，但對(duì)象表面是分段平面或圓柱[18]。 隨著高新技術(shù)在加工方面的廣泛應(yīng)用機(jī)床技術(shù)想高速高效精密符合只能環(huán)保方向發(fā)展。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)可以使機(jī)械加工縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本而且可以迅速方便的裝備新產(chǎn)品的投入。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化相輔相成的兩個(gè)方面。目前我國(guó)已有夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148-T2259-91以及各類(lèi)通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等、標(biāo)準(zhǔn)化使得夾具可以更大限度的發(fā)揮高效能。 本任務(wù)主要是設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)式鉆床杠桿臂的夾具，對(duì)杠桿臂進(jìn)行相互垂直兩空的加工，要對(duì)杠桿臂進(jìn)行固定定位，提高加工精度。杠桿臂專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)，方便加工以及裝卸，提高工作效率。 被加工工件零件圖 杠桿壁，杠桿臂左右兩端底面作為與夾具接觸定位固定的面在杠桿上鉆的兩個(gè)相互垂直的Φ10mm、Φ13mm的孔.如圖所示： 圖1杠桿臂三維圖 圖2杠桿臂二維圖 2. 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施題目. （1）翻轉(zhuǎn)式鉆模夾具的工藝分析；工件的定位分析（自由度）； （2）翻轉(zhuǎn)式鉆模零件夾具定位誤差計(jì)算、夾緊力的分析與計(jì)算； （3）翻轉(zhuǎn)式鉆模夾具的工作原理；設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題； （4）翻轉(zhuǎn)式鉆模夾具裝配工藝設(shè)計(jì)與仿真。 夾具的工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 定位方案與定位元件：為了滿足杠桿臂的需要，使杠桿臂左右兩端底面定位固定，因不同零件存在一定的誤差，應(yīng)使杠桿臂被加工兩孔軸線與鉆模板軸線的重合，所以將鉆模板固定，又因零件要求為垂直距離，如圖3所示設(shè)計(jì)右端平面固定，左端設(shè)置螺旋輔助支撐2進(jìn)行左右兩端垂直距離的調(diào)整定位。使其孔軸線與鉆模板軸線重合。夾緊機(jī)構(gòu)：防止鉆孔時(shí)零件晃動(dòng)，應(yīng)對(duì)杠桿臂的兩端底面以及前后移動(dòng)進(jìn)行定位固定，所以在右端設(shè)計(jì)定位銷(xiāo)7、開(kāi)口墊圈6、夾緊螺母5對(duì)零件零件進(jìn)行固定；定位銷(xiāo)7通過(guò)墊圈16和六角螺母15固定于夾具體上。其他輔助設(shè)備：考慮到零件加工存在誤差，所以設(shè)計(jì)螺旋輔助支撐2可以上下升降，使所有零件都能使左右兩端面同時(shí)得到固定，為防止誤差使加工時(shí)上下顛簸，設(shè)置鎖緊螺母1對(duì)螺旋輔助支撐進(jìn)行鎖緊，防止鉆孔時(shí)輔助支撐受力太大而下降影響加工。如圖4所示設(shè)計(jì)可調(diào)支撐釘11為防止鉆孔時(shí)零件前后移動(dòng)，影響加工精度；設(shè)計(jì)鎖緊螺母10，方便了可調(diào)支撐釘11的前后移動(dòng)，提高了定位固定的精度。設(shè)計(jì)定位體17為了使零件右端底面固定精度更高。 圖3零件定位圖 圖4零件定位圖 研究方案： 方案（1）螺旋槽式可調(diào)支承 螺旋槽式可調(diào)支承裝置，帶螺旋槽式的可調(diào)支座，由于螺旋角度較大，因此調(diào)節(jié)較快且具有自鎖作用。如圖所示： 圖5螺旋槽式可調(diào)節(jié)支承圖 方案（2） 螺旋式可調(diào)支承 螺旋式可調(diào)支承裝置，旋動(dòng)上面的螺母后，圓柱支承銷(xiāo)可作軸向移動(dòng)從而達(dá)到支承作用。 如圖所示： 圖6螺旋式可調(diào)支承裝置 表1方案對(duì)比表所示 支承 調(diào)節(jié)方式 成本 效率 生產(chǎn) 方案1 徑向調(diào)節(jié) 帶螺旋槽式的可調(diào)支座 高 高 小批量 方案2 軸向調(diào)節(jié) 旋動(dòng)上面螺母 低 高 小批量 經(jīng)過(guò)方案對(duì)比方案1調(diào)節(jié)速度快有自鎖功能但支承是徑向的對(duì)于工件的支承調(diào)節(jié)比較麻煩，方案2操作方便快捷，螺旋輔助支撐可以上下升降，使所有零件都能使左右兩端面同時(shí)得到固定符合設(shè)計(jì)支承要求。所有選用方案2 3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開(kāi)展工作 設(shè)計(jì)出針對(duì)變速箱的多孔固定式鉆模，并且分析和計(jì)算定位誤差、夾緊力等， 然后進(jìn)行繪制CAD，Pro/ENGINEER等圖。 前期以開(kāi)展的工作： （1）查閱相關(guān)資料，積累基礎(chǔ)知識(shí)； （2）初步了解常規(guī)夾具的設(shè)計(jì)及加工方法； （3）初步了解關(guān)于多孔固定式夾具的一些相關(guān)知識(shí)； （4）學(xué)會(huì)運(yùn)用Pro/ENGINEER，CAD等作圖軟件。 本課題的重點(diǎn)和難點(diǎn)：研究數(shù)控臥式鏜銑床主軸部件的工作原理以及后期的裝配工藝規(guī)劃，完成主軸部件的設(shè)計(jì)內(nèi)容及其裝配圖。 前期已開(kāi)展的工作：查閱各種學(xué)術(shù)文獻(xiàn)，期刊雜志，科技報(bào)紙等資料深入了解本課題內(nèi)容以及主軸部件的具體工作狀況，分析部件的工作原理。 4. 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫(xiě)) 第1周－第3周：查閱資料，完成基礎(chǔ)知識(shí)的積累和開(kāi)題報(bào)告。 第4周-第6周：工件的分析；定位的分析（自由度的計(jì)算）。 第7周－第10周：翻轉(zhuǎn)式鉆模的工作原理；設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。 第11周－第13周：翻轉(zhuǎn)式鉆模裝配工藝設(shè)計(jì)與仿真。 第14周－第15周：完成畢業(yè)論文。 5 指導(dǎo)教師意見(jiàn)（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)） 指導(dǎo)教師： 年 月 日 6 所在系審查意見(jiàn)： 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 參考文獻(xiàn) [1] 李雨田.淺談機(jī)床夾具的應(yīng)用及發(fā)轉(zhuǎn)趨勢(shì).電子制作[J]. 2013,(13):212-213. [2] 李樂(lè). 簡(jiǎn)談機(jī)床夾具.新疆有色金屬[J].2013,(03):92-95. [3] 許振興.通用翻轉(zhuǎn)式鉆模架.機(jī)械工人冷加工[J].1993,(05):15-17. [4] 法琴秦, 杜繼國(guó), 梁泉等.鉆床夾具設(shè)計(jì).中小企業(yè)管理與科技[J].2011,(02):245-246. [5] 徐晉之.鉆床夾具設(shè)計(jì)零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程及工藝裝備.科技[J].2013,(03):169-120. [6] 仲高艷,王宏林.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中的參數(shù)化設(shè)計(jì).機(jī)床與液壓[J].2004,(12):167-168. [7] 孔萬(wàn)潮.翻轉(zhuǎn)式鉆模.機(jī)械工人冷加工[J].1959,(09):39-41. [8] 吳重光.鉆床夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì).組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)[J].1985,(09):42-48. [9] 楊瑩瑩.現(xiàn)代機(jī)床夾具簡(jiǎn)述.職業(yè)[J].2011,(18):151-153. [10] 吳衛(wèi)東,廖文和.基于特征的夾具設(shè)計(jì)校驗(yàn)方法研究.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造[J].2013,(06):231-236. [11] 周智慧,樊林.一種加工交叉孔系的翻轉(zhuǎn)式鉆模夾具.制造技術(shù)與機(jī)[J].2005,(05):75-76. [12] 歐式武.組成夾具標(biāo)準(zhǔn)化.組合機(jī)床[J].1982,(11):7-9. [13] 張約美.一種新型鉆模裝置設(shè)計(jì).林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備[J].2011,(09):75-76. [14] 易紅,黃和風(fēng),湯文成等..裝配工藝制動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)的研究.組成技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化 [J].1994,(04):27-29. [15] 鄒家華.國(guó)內(nèi)外機(jī)床夾具及其發(fā)展趨勢(shì).機(jī)械加工[J].1965,(02):6-13. [16] Marty Voss；Robert Drag Design Efficiency and Safety into Robotic Fixtures1999,(4)72-74. [17] American Welding Society and Edison Welding Institute Economic Impact and Productivityof Welding.HeavyManufacturing Industries Report.2001,88-90. [18] H.T Sanchez;M.Estrems;F.Faura Fixturing analysis methods for calculating the contact loaddistribution and the valid clamping regions in machining processes The international journal of Advanced Manufacturing Technology 2006,54-57 - 9 -