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本科畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
（由指導(dǎo)教師填寫）
題目名稱
鍛壓機(jī)機(jī)架機(jī)械加工工藝及其夾具設(shè)計
題目性質(zhì)
□研究
√應(yīng)用
□其它
題目來源
□科研課題
√生產(chǎn)社會實際
□自擬題目
1、課題研究的主要內(nèi)容及基本要求
機(jī)架類零件的加工屬于典型零件加工，由于該類零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工工藝也相對復(fù)雜，機(jī)械加工工藝的制訂正確與否，直接關(guān)系到產(chǎn)品是否能夠順利進(jìn)行機(jī)械加工的關(guān)鍵，產(chǎn)品加工能否達(dá)到所需的尺寸精度和表面粗糙度要求關(guān)鍵；也關(guān)系到零件加工的經(jīng)濟(jì)性。夾具的設(shè)計關(guān)系到零件在加工過程中的位置是否準(zhǔn)確、可靠、裝夾方便和安全，也關(guān)系到機(jī)加工的精度。
1、了解并收集國內(nèi)外機(jī)制工藝方面的技術(shù)水平及應(yīng)用情況，寫出文獻(xiàn)綜述；
2、針對給定的鍛壓機(jī)機(jī)架完成零件的技術(shù)分析；制訂出合理的加工工藝并進(jìn)行相應(yīng)的工藝計算；
3、針對不同工序設(shè)計兩套專用夾具；
4、編制出機(jī)械加工工藝綜合過程卡
5、撰寫設(shè)計計算說明書。
2、對畢業(yè)設(shè)計（論文）成果要求
1、文獻(xiàn)綜述1份；
2、機(jī)械加工工藝綜合過程卡1份；
3、兩套專用夾具；圖紙量折合不少于2.5張零號圖紙量；
4、設(shè)計計算說明書（字?jǐn)?shù)符合學(xué)校規(guī)定）1份；
5、提交完整的電子文檔1份。
夾具夾緊力的優(yōu)化及對工件定位精度的影響
B.Li 和 S.N.Mellkote
布什伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院，佐治亞理工學(xué)院，格魯吉亞，美國研究所
由于夾緊和加工，在工件和夾具的接觸部位會產(chǎn)生局部彈性變形，使工件尺寸發(fā)生變化，進(jìn)而影響工件的最終加工質(zhì)量。這種效應(yīng)可通過最小化夾具設(shè)計優(yōu)化，夾緊力是一個重要的設(shè)計變量，可以得到優(yōu)化，以減少工件的位移。本文提出了一種確定多夾緊夾具受到準(zhǔn)靜態(tài)加工部位的最佳夾緊力的新方法。該方法采用彈性接觸力學(xué)模型代表夾具與工件接觸，并涉及制定和解決方案的多目標(biāo)優(yōu)化模型的約束。夾緊力的最優(yōu)化對工件定位精度的影響通過3-2-1式銑夾具的例子進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：彈性 接觸 模型 夾具 夾緊力 優(yōu)化
前言
定位和夾緊的工件加工中的兩個關(guān)鍵因素。要實現(xiàn)夾具的這些功能，需將工件定位到一個合適的基準(zhǔn)上并夾緊，采用的夾緊力必須足夠大，以抑制工件在加工過程中產(chǎn)生的移動。然而，過度的夾緊力可誘導(dǎo)工件產(chǎn)生更大的彈性變形 ，這會影響它的位置精度，并反過來影響零件質(zhì)量。所以有必要確定最佳夾緊力，來減小由于彈性變形對工件的定位誤差，同時滿足加工的要求。在夾具分析和綜合領(lǐng)域上的研究人員使用了有限元模型的方法或剛體模型的方法。大量的工作都以有限元方法為基礎(chǔ)被報道[參考文獻(xiàn)1-8]。隨著得墨忒耳[8]，這種方法的限制是需要較大的模型和計算成本。同時，多數(shù)的有限元基礎(chǔ)研究人員一直重點關(guān)注的夾具布局優(yōu)化和夾緊力的優(yōu)化還沒有得到充分討論，也有少數(shù)的研究人員通過對剛性模型[9-11]對夾緊力進(jìn)行了優(yōu)化，剛型模型幾乎被近似為一個規(guī)則完整的形狀。得墨忒耳[12，13]用螺釘理論解決的最低夾緊力，總的問題是制定一個線性規(guī)劃，其目的是盡量減少在每個定位點調(diào)整夾緊力強度的法線接觸力。接觸摩擦力的影響被忽視，因為它較法線接觸力相對較小，由于這種方法是基于剛體假設(shè)，獨特的三維夾具可以處理超過6個自由度的裝夾，復(fù)和倪[14]也提出迭代搜索方法，通過假設(shè)已知摩擦力的方向來推導(dǎo)計算最小夾緊力，該剛體分析的主要限制因素是當(dāng)出現(xiàn)六個以上的接觸力是使其靜力不確定，因此，這種方法無法確定工件移位的唯一性。
這種限制可以通過計算夾具——工件系統(tǒng)[15]的彈性來克服，對于一個相對嚴(yán)格的工件，該夾具在機(jī)械加工工件的位置會受夾具點的局部彈性變形的強烈影響。Hockenberger和得墨忒耳[16]使用經(jīng)驗的接觸力變形的關(guān)系（稱為元功能），解決由于夾緊和準(zhǔn)靜態(tài)加工力工件剛體位移。同一作者還考察了加工工件夾具位移對設(shè)計參數(shù)的影響[17]。桂 [18] 等 通過工件的夾緊力的優(yōu)化定位精度彈性接觸模型對報告做了改善，然而，他們沒有處理計算夾具與工件的接觸剛度的方法，此外，其算法的應(yīng)用沒有討論機(jī)械加工刀具路徑負(fù)載有限序列。李和Melkote [19]和烏爾塔多和Melkote [20]用接觸力學(xué)解決由于在加載夾具夾緊點彈性變形產(chǎn)生的接觸力和工件的位移，他們還使用此方法制定了優(yōu)化方法夾具布局[21]和夾緊力[22]。但是，關(guān)于multiclamp系統(tǒng)及其對工件精度影響的夾緊力的優(yōu)化并沒有在這些文件中提到 。
本文提出了一種新的算法，確定了multiclamp夾具工件系統(tǒng)受到準(zhǔn)靜態(tài)加載的最佳夾緊力為基礎(chǔ)的彈性方法。該法旨在盡量減少影響由于工件夾緊位移和加工荷載通過系統(tǒng)優(yōu)化夾緊力的一部分定位精度。接觸力學(xué)模型，用于確定接觸力和位移，然后再用做夾緊力優(yōu)化，這個問題被作為多目標(biāo)約束優(yōu)化問題提出和解決。通過兩個例子分析工件夾緊力的優(yōu)化對定位精度的影響，例子涉及的銑削夾具3-2-1布局。
1． 夾具——工件聯(lián)系模型
1．1 模型假設(shè)
該加工夾具由L定位器和帶有球形端的c形夾組成。工件和夾具接觸的地方是線性的彈性接觸，其他地方完全剛性。工件——夾具系統(tǒng)由于夾緊和加工受到準(zhǔn)靜態(tài)負(fù)載。夾緊力可假定為在加工過程中保持不變，這個假設(shè)是有效的，在對液壓或氣動夾具使用。在實際中，夾具工件接觸區(qū)域是彈性分布，然而，這種模式的發(fā)展，假設(shè)總觸剛度（見圖1）第i夾具接觸力局部變形如下：
(1) 其中（j=x，y，z）表示，在當(dāng)?shù)刈幼鴺?biāo)系切線和法線方向的接觸剛度
第 19 頁 共 15 頁
圖1 彈簧夾具——
工件接觸模型。
表示在第i個
接觸處的坐標(biāo)系
（j=x，y，z）是對應(yīng)沿著xyz方向的彈性變形，分別 （j= x，y，z）的代表和切向力接觸 ，法線力接觸。
1．2 工件——夾具的接觸剛度模型
集中遵守一個球形尖端定位，夾具和工件的接觸并不是線性的，因為接觸半徑與隨法線力呈非線性變化 [23]。由于法線力接觸變形作用于半徑和平面工件表面之間，這可從封閉赫茲的辦法解決縮進(jìn)一個球體彈性半空間的問題。對于這個問題， 是法線的變形，在[文獻(xiàn)23 第93頁]中給出如下：
（2）
其中式中 和是工件和夾具的彈性模量，、分別是工件和材料的泊松比。
切向變形沿著和切線方向）硅業(yè)切力距有以下形式[文獻(xiàn)23第217頁]
（3）
其中、 分別是工件和夾具剪切模量
一個合理的接觸剛度的線性可以近似從最小二乘獲得適合式 （2），這就產(chǎn)生了以下線性化接觸剛度值：在計算上述的線性近似，
（4）
(5)
正常的力被假定為從0到1000N，且最小二乘擬合相應(yīng)的R2值認(rèn)定是0.94。
2．夾緊力優(yōu)化
我們的目標(biāo)是確定最優(yōu)夾緊力，將盡量減少由于工件剛體運動過程中，局部的夾緊和加工負(fù)荷引起的彈性變形，同時保持在準(zhǔn)靜態(tài)加工過程中夾具——工件系統(tǒng)平衡，工件的位移減少，從而減少定位誤差。實現(xiàn)這個目標(biāo)是通過制定一個多目標(biāo)約束優(yōu)化問題的問題，如下描述。
2.1 目標(biāo)函數(shù)配方
工件旋轉(zhuǎn)，由于部隊輪換往往是相當(dāng)小[17]的工件定位誤差假設(shè)為確定其剛體翻譯基本上，其中 、、和 是 沿，和三個正交組件（見圖2）。
圖2 工件剛體平移和旋轉(zhuǎn)
工件的定位誤差歸于裝夾力，然后可以在該剛體位移的范數(shù)計算如下：
（6）
其中表示一個向量二級標(biāo)準(zhǔn)。
但是作用在工件的夾緊力會影響定位誤差。當(dāng)多個夾緊力作用于工件，由此產(chǎn)生的夾緊力為,有如下形式：
（7）
其中夾緊力是矢量，夾緊力的方向矩陣，是夾緊力是矢量的方向余弦，、和 是第i個夾緊點夾緊力在、和方向上的向量角度（i=1、2、3...,C）。
在這個文件中，由于接觸區(qū)變形造成的工件的定位誤差，被假定為受的作用力是法線的，接觸的摩擦力相對較小，并在進(jìn)行分析時忽略了加緊力對工件的定位誤差的影響。意指正常接觸剛度比，是通過（i=1，2…L）和最小的所有定位器正常剛度相乘，并假設(shè)工件、、取決于、、的方向，各自的等效接觸剛度可有下式計算得出（見圖3），工件剛體運動，歸于夾緊行動現(xiàn)在可以寫成：
(8)
工件有位移，因此，定位誤差的減小可以通過盡量減少產(chǎn)生的夾緊力向量 范數(shù)。因此，第一個目標(biāo)函數(shù)可以寫為：
最小化 （9）
要注意，加權(quán)因素是與等效接觸剛度成正比的在、和 方向上。通過使用最低總能量互補參考文獻(xiàn)[15，23]的原則求解彈性力學(xué)接觸問題得出A的組成部分是唯一確定的，這保證了夾緊力和相應(yīng)的定位反應(yīng)是“真正的”解決方案，對接觸問題和產(chǎn)生的“真正”剛體位移，而且工件保持在靜態(tài)平衡，通過夾緊力的隨時調(diào)整。因此，總能量最小化的形式為補充的夾緊力優(yōu)化的第二個目標(biāo)函數(shù)，并給出：
最小化 （10）
其中代表機(jī)構(gòu)的彈性變形應(yīng)變能互補，代表由外部力量和力矩配合完成，是遵守對角矩陣的， 和是所有接觸力的載體。
如圖3 加權(quán)系數(shù)計算確定的基礎(chǔ)
內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（外文翻譯）
2.2 摩擦和靜態(tài)平衡約束
在（10）式優(yōu)化的目標(biāo)受到一定的限制和約束，他們中最重要的是在每個接觸處的靜摩擦力約束。庫侖摩擦力的法律規(guī)定（是靜態(tài)摩擦系數(shù)）,這方面的一個非線性約束和線性化版本可以使用，并且[19]有：
（11）
假設(shè)準(zhǔn)靜態(tài)載荷，工件的靜力平衡由下列力和力矩平衡方程確保（向量形式）：
(12)
其中包括在法線和切線方向的力和力矩的機(jī)械加工力和工件重量。
2.3界接觸力
由于夾具——工件接觸是單側(cè)面的，法線的接觸力只能被壓縮。這通過以下的的約束表（i=1，2…,L+C） （13）
它假設(shè)在工件上的法線力是確定的，此外，在一個法線的接觸壓力不能超過壓工件材料的屈服強度（）。這個約束可寫為：
（i=1，2，…,L+C） (14)
如果是在第i個工件——夾具的接觸處的接觸面積，完整的夾緊力優(yōu)化模型，可以寫成：最小化 (15)
3．模型算法求解
式（15）多目標(biāo)優(yōu)化問題可以通過求解約束[24]。這種方法將確定的目標(biāo)作為首要職能之一，并將其轉(zhuǎn)換成一個約束對。該補充（）的主要目的是處理功能，并由此得到夾緊力（）作為約束的加權(quán)范數(shù)最小化。對為主要目標(biāo)的選擇，確保選中一套獨特可行的夾緊力，因此，工件——夾具系統(tǒng)驅(qū)動到一個穩(wěn)定的狀態(tài)（即最低能量狀態(tài)），此狀態(tài)也表示有最小的夾緊力下的加權(quán)范數(shù)。 的約束轉(zhuǎn)換涉及到一個指定的加權(quán)范數(shù)小于或等于，其中是 的約束，假設(shè)最初所有夾緊力不明確，要確定一個合適的。在定位和夾緊點的接觸力的計算只考慮第一個目標(biāo)函數(shù)（即）。雖然有這樣的接觸力，并不一定產(chǎn)生最低的夾緊力，這是一個“真正的”可行的解決彈性力學(xué)問題辦法，可完全抑制工件在夾具中的位置。這些夾緊力的加權(quán)系數(shù)，通過計算并作為初始值與比較，因此，夾緊力式（15）的優(yōu)化問題可改寫為:
最小化 （16）
由： (11)–(14) 得。
類似的算法尋找一個方程根的二分法來確定最低的上的約束, 通過盡可能降低上限，由此產(chǎn)生的最小夾緊力的加權(quán)范數(shù)。 迭代次數(shù)K，終止搜索取決于所需的預(yù)測精度和，有參考文獻(xiàn)[15]：
（17）
其中表示上限的功能，完整的算法在如圖4中給出。
圖4 夾緊力的優(yōu)化算法（在示例1中使用）。 圖5 該算法在示例2使用
4． 加工過程中的夾緊力的優(yōu)化及測定
上一節(jié)介紹的算法可用于確定單負(fù)載作用于工件的載體的最佳夾緊力，然而，刀具路徑隨磨削量和切割點的不斷變化而變化。因此，相應(yīng)的夾緊力和最佳的加工負(fù)荷獲得將由圖4算法獲得，這大大增加了計算負(fù)擔(dān)，并要求為選擇的夾緊力提供標(biāo)準(zhǔn)， 將獲得滿意和適宜的整個刀具軌跡 ，用保守的辦法來解決下面將被討論的問題，考慮一個有限的數(shù)目（例如m）沿相應(yīng)的刀具路徑設(shè)置的產(chǎn)生m個最佳夾緊力，選擇記為， ， …,在每個采樣點，考慮以下四個最壞加工負(fù)荷向量：
(18)、和表示在、和方向上的最大值，、和上的數(shù)字1，2，3分別代替對應(yīng)的和另外兩個正交切削分力，而且有：
雖然4個最壞情況加工負(fù)荷向量不會在工件加工的同一時刻出現(xiàn)，但在每次常規(guī)的進(jìn)給速度中，刀具旋轉(zhuǎn)一次出現(xiàn)一次，負(fù)載向量引入的誤差可忽略。因此，在這項工作中，四個載體負(fù)載適用于同一位置，（但不是同時）對工件進(jìn)行的采樣 ，夾緊力的優(yōu)化算法圖4，對應(yīng)于每個采樣點計算最佳的夾緊力。夾緊力的最佳形式有：
(i=1,2,…,m) (j=x,y z,r) (19)
其中是最佳夾緊力的四個情況下的加工負(fù)荷載體，(C=1，2，…C)是每個相應(yīng)的夾具在第i個樣本點和第j負(fù)荷情況下力的大小。是計算每個負(fù)載點之后的結(jié)果，一套簡單的“最佳”夾緊力必須從所有的樣本點和裝載條件里發(fā)現(xiàn)，并在所有的最佳夾緊力中選擇。這是通過在所有負(fù)載情況和采樣點排序，并選擇夾緊點的最高值的最佳的夾緊力，見于式 （20）：
（k=1，2，…，C） （20）
只要這些具備，就得到一套優(yōu)化的夾緊力，驗證這些力，以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡。否則，會出現(xiàn)更多采樣點和重復(fù)上述程序。在這種方式中，可為整個刀具路徑確定“最佳”夾緊力 ，圖5總結(jié)了剛才所描述的算法。請注意，雖然這種方法是保守的，它提供了一個確定的夾緊力，最大限度地減少工件的定位誤差的一套系統(tǒng)方法。
5．影響工件的定位精度
它的興趣在于最早提出了評價夾緊力的算法對工件的定位精度的影響。工件首先放在與夾具接觸的基板上，然后夾緊力使工件接觸到夾具，因此，局部變形發(fā)生在每個工件夾具接觸處，使工件在夾具上移位和旋轉(zhuǎn)。隨后，準(zhǔn)靜態(tài)加工負(fù)荷應(yīng)用造成工件在夾具的移位。工件剛體運動的定義是由它在、和方向上的移位和自轉(zhuǎn)（見圖2），
如前所述，工件剛體位移產(chǎn)生于在每個夾緊處的局部變形，假設(shè)為相對于工件的質(zhì)量中心的第i個位置矢量定位點，坐標(biāo)變換定理可以用來表達(dá)在工件的位移，以及工件自轉(zhuǎn)如下: (21)
其中表示旋轉(zhuǎn)矩陣,描述當(dāng)?shù)卦诘趇幀相聯(lián)系的全球坐標(biāo)系和是一個旋轉(zhuǎn)矩陣確定工件相對于全球的坐標(biāo)系的定位坐標(biāo)系。假設(shè)夾具夾緊工件旋轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn)很小，故也可近似為：
（22）
方程（21）現(xiàn)在可以改寫為： （23）
其中是經(jīng)方程（21）重新編排后變換得到的矩陣式，是夾緊和加工導(dǎo)致的工件剛體運動矢量。工件與夾具單方面接觸性質(zhì)意味著工件與夾具接觸處沒有拉力的可能。因此，在第i裝夾點接觸力可能與的關(guān)系如下：
（24）
其中是在第i個接觸點由于夾緊和加工負(fù)荷造成的變形，意味著凈壓縮變形，而負(fù)數(shù)則代表拉伸變形; 是表示在本地坐標(biāo)系第i個接觸剛度矩陣，是單位向量. 在這項研究中假定液壓/氣動夾具，根據(jù)對外加工負(fù)荷，故在法線方向的夾緊力的強度保持不變，因此，必須對方程（24）的夾緊點進(jìn)行修改為：
（25）
其中是在第i個夾緊點的夾緊力，讓表示一個對外加工力量和載體的6×1矢量。并結(jié)合方程（23）—（25）與靜態(tài)平衡方程，得到下面的方程組：
（26）
其中，其中表示相乘。由于夾緊和加工工件剛體移動，q可通過求解式（26）得到。工件的定位誤差向量， （見圖6），
現(xiàn)在可以計算如下： （27）
其中是考慮工件中心加工點的位置向量，且
6．模擬工作
較早前提出的算法是用來確定最佳夾緊力及其對兩例工件精度的影響例如：
1．適用于工件單點力。
2．應(yīng)用于工件負(fù)載準(zhǔn)靜態(tài)銑削序列
如左圖7 工件夾具配置中使用的模擬研究 工件夾具定位聯(lián)系; 、和全球坐標(biāo)系。
3-2-1夾具圖7所示，是用來定位并控制7075 - T6鋁合金（127毫米×127毫米×38.1毫米）的柱狀塊。假定為球形布局傾斜硬鋼定位器/夾具在表1中給出。工件——夾具材料的摩擦靜電對系數(shù)為0.25。使用伊利諾伊大學(xué)開發(fā)EMSIM程序[參考文獻(xiàn)26] 對加工瞬時銑削力條件進(jìn)行了計算，如表2給出例（1），應(yīng)用工件在點（109.2毫米，25.4毫米，34.3毫米）瞬時加工力，圖4中表3和表4列出了初級夾緊力和最佳夾緊力的算法 。該算法如圖5所示 ，一個25.4毫米銑槽使用EMSIM進(jìn)行了數(shù)值模擬，以減少起步（0.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）和結(jié)束時（127.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）四種情況下加工負(fù)荷載體，
（見圖8）。模擬計算銑削力數(shù)據(jù)在表5中給出。
圖8最終銑削過程模擬例如2。
表6中5個坐標(biāo)列出了為模擬抽樣調(diào)查點。最佳夾緊力是用前面討論過的排序算法計算每個采樣點和負(fù)載載體最后的夾緊力和負(fù)載。
7．結(jié)果與討論
例如算法1的繪制最佳夾緊力收斂圖9，
圖9
對于固定夾緊裝置在圖示例假設(shè)（見圖7），由此得到的夾緊力加權(quán)范數(shù)有如下形式：.結(jié)果表明，最佳夾緊力所述加工條件下有比初步夾緊力強度低得多的加權(quán)范數(shù)，最初的夾緊力是通過減少工件的夾具系統(tǒng)補充能量算法獲得。由于夾緊力和負(fù)載造成的工件的定位誤差，如表7。結(jié)果表明工件旋轉(zhuǎn)小，加工點減少錯誤從13.1％到14.6％不等。在這種情況下，所有加工條件改善不是很大，因為從最初通過互補勢能確定的最小化的夾緊力值已接近最佳夾緊力。圖5算法是用第二例在一個序列應(yīng)用于銑削負(fù)載到工件，他應(yīng)用于工件銑削負(fù)載一個序列。最佳的夾緊力，，對應(yīng)列表6每個樣本點，隨著最后的最佳夾緊力，在每個采樣點的加權(quán)范數(shù)和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖10，在每個采樣點的加權(quán)范數(shù)的，，和繪制。
結(jié)果表明，由于每個組成部分是各相應(yīng)的最大夾緊力，它具有最高的加權(quán)范數(shù)。如圖10所示，如果在每個夾緊點最大組成部分是用于確定初步夾緊力，則夾緊力需相應(yīng)設(shè)置，有比相當(dāng)大的加權(quán)范數(shù)。故是一個完整的刀具路徑改進(jìn)方案。上述模擬結(jié)果表明，該方法可用于優(yōu)化夾緊力相對于初始夾緊力的強度，這種做法將減少所造成的夾緊力的加權(quán)范數(shù)，因此將提高工件的定位精度。
圖10
8．結(jié)論
該文件提出了關(guān)于確定多鉗夾具，工件受準(zhǔn)靜態(tài)加載系統(tǒng)的優(yōu)化加工夾緊力的新方法。夾緊力的優(yōu)化算法是基于接觸力學(xué)的夾具與工件系統(tǒng)模型，并尋求盡量減少應(yīng)用到所造成的工件夾緊力的加權(quán)范數(shù)，得出工件的定位誤差。該整體模型，制定一個雙目標(biāo)約束優(yōu)化問題，使用-約束的方法解決。該算法通過兩個模擬表明，涉及3-2-1型，二夾銑夾具的例子。今后的工作將解決在動態(tài)負(fù)載存在夾具與工件在系統(tǒng)的優(yōu)化，其中慣性，剛度和阻尼效應(yīng)在確定工件夾具系統(tǒng)的響應(yīng)特性具有重要作用。
9．參考資料：
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I 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 題目 鍛壓機(jī)機(jī)架機(jī)械加工工藝 及其夾具設(shè)計 系 別 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 起 迄 日 期 設(shè) 計 論 文 地 點 指 導(dǎo) 教 師 專 業(yè) 教 研 室 負(fù) 責(zé) 人 日期 2015 年 月 日 II 摘 要 本文是在鍛壓機(jī)機(jī)架的圖樣分析后進(jìn)行鍛壓機(jī)機(jī)架的機(jī)械加工工藝路線的設(shè)計 同時按照其中的加工工序的要求設(shè)計夾具 鍛壓機(jī)機(jī)架的主要加工內(nèi)容是表面和孔 處理路線長 處理時間和處理成本 加工精度要求的零件是加工機(jī)械的要求 遵循先面后孔 孔和治療計劃顯然是分階 段和粗為了保證加工精度參考選擇底面作為粗基準(zhǔn) 由一個底部和兩個工藝孔作為 基準(zhǔn)的精度 確定工藝參數(shù)不同其治療和必要的處理 在一個工件夾持裝置 包括零件加工要求的程序和自由度分析是有限的 和表 面特性的選定部分的功能定位元件 然后可以選擇定位元件限定邊界度的測定定位 元件的選擇也需要一個夾緊元件 最后確定形狀的安裝結(jié)構(gòu) 特別是 關(guān)鍵詞 鍛壓機(jī)機(jī)架 加工工藝 工序 專用夾具 III Abstract This paper is the design of mechanical machining process route of forging machine in pattern analysis of forging machine and the design process in accordance with the requirements of the fixture The main content of forging machine is processing surface and the hole The processing route is long processing time high processing cost the machining precision is high In accordance with the requirements of the machining process follow the principle of the surface after the first hole and the hole and the plane processing clearly divided into roughing and finishing stages of processing to ensure accuracy Reference to the bottom as the benchmark crude the bottom with two holes as a precision technology base a variety of process parameters to theprocessing technology and processing were determined In parts of fixture design mainly according to the requirements of machining process analysis of the degrees of freedom should be restricted and then according to the characteristics of the selected surface parts of the positioning element then analysis the selected location of components can be qualified shall be limited degrees of freedom Determine the positioning components also need to select the clamping element finally is to determine the structure of fixture Key words forging machine process process special fixture 1 目 錄 摘 要 II ABSTRACT III 目 錄 1 1 緒論 3 1 1 本課題的研究內(nèi)容和意義 3 1 2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 4 1 3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 5 2 鍛壓機(jī)機(jī)架的圖樣分析 6 2 1 鍛壓機(jī)機(jī)架的作用 6 2 2 鍛壓機(jī)機(jī)架的圖樣分析 8 2 3 工藝分析 8 3 工藝規(guī)程設(shè)計 10 3 1 確定毛坯的制造形式 10 3 2 定位基準(zhǔn)的選擇 11 3 2 1 粗基準(zhǔn)的選擇 12 3 2 2 精基準(zhǔn)的選擇 13 3 3 擬定工藝路線 14 3 3 1 劃分加工階段 14 3 3 2 安排加工順序 15 3 3 3 擬定加工工藝路線 16 3 4 機(jī)械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 19 3 5 切削用量及工時定額的確定 20 4 鏜孔夾具設(shè)計 31 4 1 研究原始質(zhì)料 31 4 2 定位 夾緊方案的選擇 31 4 3 切削力及夾緊力的計算 31 4 4 誤差分析與計算 33 4 5 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 34 4 6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 35 5 銑床夾具設(shè)計 36 5 1 研究原始質(zhì)料 36 2 5 2 定位 夾緊方案的選擇 37 5 3 切削力及夾緊力的計算 37 5 4 誤差分析與計算 38 5 5 定向鍵與對刀裝置設(shè)計 39 5 6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 41 5 7 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 42 結(jié)論與展望 44 致謝 46 參考文獻(xiàn) 47 3 1 緒論 1 1 本課題的研究內(nèi)容和意義 工裝工藝及夾具畢業(yè)設(shè)計是安裝方法和裝置的模具畢業(yè)的專業(yè)知識進(jìn)行鞏固練習(xí) 之前 每個程序的深度綜合回顧 實踐訓(xùn)練和工具已成為重要的固定設(shè)備的設(shè)計和使 用機(jī)床是一種重要的過程促進(jìn)生產(chǎn)的發(fā)展 加工機(jī)是主要的生產(chǎn)基地組織和空白原料 調(diào)整機(jī)床的設(shè)計和制造專用加工設(shè)備 建立部署計劃 生產(chǎn)操作 勞動和成本計算生產(chǎn) 處理規(guī)則和機(jī)械組織生產(chǎn) 規(guī)劃的基礎(chǔ) 它可以使產(chǎn)品的生產(chǎn)程序和編程 可以 使每個科學(xué)過程的銜接 使均衡生產(chǎn) 消費順利 高質(zhì)量低 效率高 機(jī)械加工方法加工圖和地圖 是兩個主要的處理文檔 卡的制造過程 是一個文 件描述加工過程的安逸一片 在小批量生產(chǎn)中 產(chǎn)生一個導(dǎo)流板的機(jī)械加工 更詳細(xì) 的每個項目編制加工卡每個過程的設(shè)計 直接指導(dǎo)工人生產(chǎn)的重要組成部分 在工件 的批量生產(chǎn)和批量生產(chǎn) 在機(jī)械行業(yè) 如何保證高精度的工件 加工成本的實質(zhì)性問題 一直從事機(jī)械行 業(yè)的研究人員 在設(shè)計時考慮這些問題的有效裝置 夾具是保證工件的高我們?nèi)绾渭?輯精度 更有效和更經(jīng)濟(jì) 這是行業(yè)亟待解決的這是行業(yè)人急需要解決的 隨著社會的發(fā)展 科技的不斷提高 各種高科技技術(shù)逐漸滲透到各個行業(yè) 如何 利用這些高科技為人類服務(wù) 如何充分利用這些高科技在機(jī)械行業(yè)中 這還需要機(jī)械 行業(yè)人員不斷的努力 開拓創(chuàng)新 隨著科學(xué)技術(shù)和社會市場 夾具的設(shè)計逐漸在柔性制造系統(tǒng)中的超到現(xiàn)在 四分 4 之一的不可缺少的工具夾在機(jī)電產(chǎn)品制造 工具本身已經(jīng)高度標(biāo)準(zhǔn)化用戶只需按品種 規(guī)格的選擇模具和夾具和變化是密切相關(guān)的產(chǎn)品 產(chǎn)品必須重組 一般屬于專用工具 模具 成為獨立的行業(yè) 鉗子 國外也逐步形成一個依賴于機(jī)床行業(yè)或夾不僅具有模 塊化 標(biāo)準(zhǔn)化 先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計理念相結(jié)合 符合守恒原理資源 特別是環(huán)境保護(hù)的 原則單元制造技術(shù)的發(fā)展方向夾在未來 機(jī)床夾具通常是一個固定工件的夾緊裝置 對于不同的切削工具 一般稱為 輔 助工具 有時廣泛范圍的機(jī)床夾具的應(yīng)用范圍 根據(jù)機(jī)床可分為通用設(shè)備和專用夾具 可調(diào)夾具等 通過這次的畢業(yè)設(shè)計 綜合運用理論知識對試驗 也是一個四年的深入研究 在 設(shè)計過程中 充分挖掘其潛在的分析問題和解決希望通過設(shè)計可以形成一個嚴(yán)謹(jǐn) 認(rèn) 真 參加工作打下了良好的基礎(chǔ)為以后參加工作打下一個良好的基礎(chǔ) 1 2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 工裝的全稱是工藝裝備 全名是模具技術(shù)設(shè)備 工具是指外加工機(jī)床 需要保證 質(zhì)量的加工設(shè)備零件加工的通用名稱 是各種工具的過程中是企業(yè)中 除了設(shè)備和生 產(chǎn)的外部工具配合先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過程的最后部分 大多數(shù)模具是根據(jù)每個產(chǎn) 品的特性 設(shè)備零件或毛坯在機(jī)械加工過程中用于固定和定位進(jìn)行處理 即主要作用 定位工具固定 防止變形 夾模具 模具包括模板 屬于一種關(guān)系是沒有用的在機(jī)加工 焊接也是有用的 在許多情況下 需要多個組件 保證其準(zhǔn)確定位時 必須密切 設(shè)計產(chǎn)品 因為模板 一些專門的產(chǎn)品生產(chǎn) 確保無干擾現(xiàn)象 定位準(zhǔn)確 運營商 這是一個工具夾緊工件 夾從產(chǎn)生到現(xiàn)在 大約可分為三個階段 第一階段主要在組合夾具的人 這是夾 5 具主要用于簡單的工具 這是加快處理過程和趨于完善 第二階段的裝置夾之間的橋 梁 成為人與機(jī)床的固定功能的變化 主要用于定位和夾緊工件 人們越來越認(rèn)識到 提高操作的夾緊和性能改進(jìn)工作和機(jī)床有密切關(guān)系提請注意 然后夾 第三階段表現(xiàn) 為夾和組合機(jī)床作為機(jī)床設(shè)備 加工中不可缺少的技術(shù) 由于快速發(fā)展的現(xiàn)代經(jīng)典處理模板 提出了更高的要求 例如 快速 高效 安 全 等等 如果我們想要達(dá)到生產(chǎn)要求 必須計算在加工過程中 由于切削力 重力 過程工件加工時 切削力和慣性力等計算夾緊力的夾緊方式定義在特定的尺寸 以減 少區(qū)間定位模板固定的增加 需要增加摩擦力矩 通過夾緊力所產(chǎn)生的正壓力和摩擦 力的產(chǎn)生 以達(dá)到緊湊的模板和整理 同時 為了減輕工人的勞動強度 提高效率 夾片 也有必要的行程固定夾緊夾設(shè)計以較短的行程 以獲得最佳的夾緊效果達(dá)到最 佳的夾緊效果 1 3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 在實踐研究和數(shù)據(jù)收集設(shè)計相應(yīng)的數(shù)據(jù)讀取 組合 基本結(jié)構(gòu)和作用在機(jī)架上建 立一個一般的理解 在此基礎(chǔ)上 經(jīng)過加工的金屬 金屬切削機(jī)床 在機(jī)械設(shè)計與理 論掌握相關(guān)處理技術(shù) 分析框架的鍛壓機(jī)鍛造表面處理方法 確定機(jī)架分別處理 從 而形成一個機(jī)械加工路線的鍛壓機(jī)械的框架 根據(jù)步驟的要求鍛壓加工模式分析框架 定位鍛壓機(jī)的機(jī)架 機(jī)加工過程中的金屬導(dǎo)體 相關(guān)的數(shù)據(jù) 如夾緊工件的機(jī)械設(shè)計 及理論知識 乙酰膽堿實際工件的定位和夾緊 使整個經(jīng)濟(jì)的工藝路線鍛機(jī)機(jī)架 工 件定位方案合理 優(yōu)化設(shè)計的產(chǎn)品 根據(jù)文獻(xiàn)加工金屬的實際使用過程中存在的工件 計算參數(shù)的確定方法和理論問 題 機(jī)械設(shè)計和合成方法和知識的建立和執(zhí)行加工機(jī)械的技術(shù)文件 如設(shè)計一套機(jī)架 鍛造工藝路線適合于實踐 以實現(xiàn)對現(xiàn)代制造業(yè) 優(yōu)化設(shè)計的夾緊裝置 為提高硬度 6 鉆夾具在機(jī)床上安裝和減少振動引起夾斷續(xù)切削 不僅有足夠的剛度和強度 其高度 和寬度也合適 一般有 H B 1 1 25 以減少嚴(yán)重的模板 使表面工件加工盡量靠近 工作臺面 7 2 鍛壓機(jī)機(jī)架的圖樣分析 2 1 鍛壓機(jī)機(jī)架的作用 鍛壓機(jī)機(jī)架 如圖 2 1 及圖 2 2 所示 其主要作用是 鍛壓機(jī)機(jī)架類零件是機(jī)器或 部件的基礎(chǔ)零件 鍛壓機(jī)機(jī)架是將主電機(jī)傳來的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)過一系列的變速機(jī)構(gòu)使主 軸得到所需的正反兩種方向的移動 同時鍛壓機(jī)機(jī)架分出部分動力將運動傳給絲杠 同時它將機(jī)器或部件中的軸 套 齒輪等有關(guān)零件組裝成一個整體 使它們之間保持 正確的相互位置 并按照一定的傳動關(guān)系協(xié)調(diào)地傳遞運動或動力 因而鍛壓機(jī)機(jī)架是 主傳動系中的關(guān)鍵零件 因此 鍛壓機(jī)機(jī)架的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器或部件的精度 性能和壽命 8 圖 2 1 鍛壓機(jī)機(jī)架 2 2 鍛壓機(jī)機(jī)架的圖樣分析 在編制鍛壓機(jī)機(jī)架機(jī)械加工工藝規(guī)程之前 首先應(yīng)研究鍛壓機(jī)機(jī)架的工作圖樣和 產(chǎn)品裝備圖樣 熟悉該產(chǎn)品的用途 性能及工作條件 明確該鍛壓機(jī)機(jī)架在產(chǎn)品中的 位置和作用 了解并研究各項技術(shù)條件制定的依據(jù) 找出其主要技術(shù)要求和技術(shù)關(guān)鍵 以便在擬定工藝規(guī)程時采用適當(dāng)?shù)拇胧┘右员ＷC 鍛壓機(jī)機(jī)架的材料為 HT200 灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單 鑄造性能優(yōu)良 減震性能良 好 傳動鍛壓機(jī)機(jī)架需要加工表面以及加工表面的位置要求 現(xiàn)分析如下 1 該零件為機(jī)床鍛壓機(jī)機(jī)架 主要加工部位為平面和孔系 其結(jié)構(gòu)復(fù)雜 精度要 9 求又高 加工時應(yīng)注意選擇定位基準(zhǔn)及夾緊力 2 材料 HT200 3 鑄件人工時效處理 2 3 工藝分析 工藝分析的目的主要有兩個 一是審查零件的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸精度 相互位置精度 表面粗糙度 材料及熱處 理等的技術(shù)要求是否合理 是否便于加工與裝配 二是通過工藝分析 對零件的工藝要求有進(jìn)一步的了解 以便制定出合理的工藝 規(guī)程 鑄件必須進(jìn)行時效處理 以消除應(yīng)力 有條件時應(yīng)在露天存放一年以上再加工 為了保證加工精度應(yīng)使定位基準(zhǔn)統(tǒng)一 該零件主要定位基準(zhǔn) 集中在 D 面和 W 面上 鏜孔時 在可能的條件下盡量采用 支承鏜削 方法 以增加鏜桿的剛性 提 高加工精度 對直徑較小的孔 應(yīng)采用鉆 擴(kuò) 鉸加工方法 為保證在同一軸上各孔的同軸度 可采用在已加工孔上 安裝導(dǎo)向套再加工其他 孔的方法 為提高孔的加工精度 應(yīng)將粗鏜 半精鏜和精鏜分開進(jìn)行 鑄造時一般 50mm 以下孔不鑄出 孔的尺寸精度檢驗 使用內(nèi)徑千分尺或內(nèi)徑百分表進(jìn)行測量 軸內(nèi)孔之間距離 的測量可以通過孔與孔之間壁厚進(jìn)行間接測量 10 同一軸線上各孔的同軸度 可采用檢驗心軸進(jìn)行檢驗 各軸孔的軸線之間的平行度 以及軸孔的軸線與基準(zhǔn)面的平行度 均應(yīng)通過檢 驗心軸進(jìn)行測量 鍛壓機(jī)機(jī)架作為主傳動系的支承零件 各傳動軸間要求一定的位置精度 因此 加工此鍛壓機(jī)機(jī)架的主要任務(wù)是保證各孔系間的相互位置精度 在此鍛壓機(jī)機(jī)架的加 工中保證各孔正確位置是靠 T68 坐標(biāo)鏜床手動控制坐標(biāo)來完成的 為更好地保證加工 質(zhì)量 單件小批量生產(chǎn)也可采用組合夾具 專用鏜模進(jìn)行加工 批量較大時 應(yīng)采用 專用鏜模進(jìn)行加工 根據(jù)鍛壓機(jī)機(jī)架零件圖可知 其主要加工面是進(jìn)行導(dǎo)軌面的加工 表面加工 孔 加工 鉆孔 攻絲 孔的精度要求高 該零件年生產(chǎn)屬小批量生產(chǎn) 設(shè)計加工零件所 需要的專用夾具是為了提高勞動效率 降低成本 3 工藝規(guī)程設(shè)計 3 1 確定毛坯的制造形式 毛坯的選擇不僅影響毛坯的制造工藝及費用 零件生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性 而且也與零 件的機(jī)械加工工藝和質(zhì)量密切相關(guān) 故正確選擇毛坯具有重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義 毛坯選擇時 應(yīng)全面考慮以下因素 11 1 零件的材料及機(jī)械性能要求 2 零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸 3 生產(chǎn)類型 它在很大程度上決定采用毛坯制造方法的經(jīng)濟(jì)性 4 現(xiàn)有生產(chǎn)條件 5 充分考慮利用新工藝 新材料 新技術(shù)的可能性 長期使用經(jīng)驗證明 由于灰口鑄鐵有一系列的技術(shù)上 如耐磨性好 有一定程度 的吸震能力 良好的鑄造性能等 和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點 通常鍛壓機(jī)機(jī)架材料采用灰口鑄 鐵 最常用的是 HT200 400 當(dāng)載荷較大時 采用 HT300 540 高強鑄鐵 鍛壓機(jī)機(jī)架的毛坯大部分采用整體鑄鐵件或鑄鋼件 當(dāng)零件尺寸和重量很大無法 采用整體鑄件 受鑄造能力的限制 時 可以采用焊接結(jié)構(gòu)件 它是由多塊金屬經(jīng)粗 加工后用焊接的方法連成一整體毛坯 焊接結(jié)構(gòu)有鑄 焊 鑄 煅 焊 煅 焊等 采用焊接結(jié)構(gòu)可以用小的鑄造設(shè)備制造出大型毛坯 解決鑄造生產(chǎn)能力不足的問題 焊前對各種組合件進(jìn)行粗加工 可以部分地減輕大型機(jī)床的負(fù)荷 毛坯未進(jìn)入機(jī)械加工車間之前 為不消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力 對毛坯應(yīng)進(jìn)行人工實效 處理 對某些大型的毛坯和易變形的零件粗加工后要再進(jìn)行時效處理 毛坯鑄造時 應(yīng)防止沙眼 氣孔 縮孔 非金屬夾雜物等缺陷出現(xiàn) 特別是主要 加工面要求更高 重要的鍛壓機(jī)機(jī)架毛坯還應(yīng)該達(dá)到規(guī)定的化學(xué)成分和機(jī)械性能要求 該零件為鍛壓機(jī)機(jī)架類 且外型尺寸較大 材料為 HT200 零件的形狀較復(fù)雜 因此不能用鍛造 只能用鑄件 采用砂型鑄造毛坯 如圖 3 1 鍛壓機(jī)機(jī)架毛坯圖所示 采用小批量造型生產(chǎn) 根據(jù)零件主要的加工表面的粗糙度查參考文獻(xiàn) 機(jī)械制造工藝 簡明手冊 確定各表面加工余量 12 毛坯鑄造時 應(yīng)防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生 為了減少毛坯制造時產(chǎn)生殘余應(yīng)力 應(yīng) 使鍛壓機(jī)機(jī)架壁厚盡量均勻 鍛壓機(jī)機(jī)架澆鑄后應(yīng)安排時效或退火工序 該鍛壓機(jī)機(jī)架的材料是 HT200 單件小批生產(chǎn) 由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜 所以毛坯采用鑄 件 為了提高鍛壓機(jī)機(jī)架加工精度的穩(wěn)定性 采用時效處理以消除內(nèi)應(yīng)力 3 2 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一 定位基準(zhǔn)選擇正確 合理 可以保證零件的加工質(zhì)量 提高生產(chǎn)率 否則 就會使加工工藝過程問題百出 使生 產(chǎn)無法進(jìn)行 鍛壓機(jī)機(jī)架定位基準(zhǔn)的選擇 直接關(guān)系到鍛壓機(jī)機(jī)架上各個平面與平面之間 孔 與平面之間 孔與孔之間的尺寸精度和位置精度要求是否能夠保證 在選擇基準(zhǔn)時 首先要遵守 基準(zhǔn)統(tǒng)一 和 基準(zhǔn)重合 的原則 同時必須考慮生產(chǎn)批量的大小 生 產(chǎn)設(shè)備 特別是夾具的選用等因素 該鍛壓機(jī)機(jī)架的結(jié)構(gòu)復(fù)雜 壁厚不均 剛性不好 而加工精度要求又高 故鍛壓 機(jī)機(jī)架重要加工表面都要劃分粗 精加工兩個階段 這樣可以避免粗加工造成的內(nèi)應(yīng) 力 切削力 夾緊力和切削熱對加工精度的影響 有利于保證鍛壓機(jī)機(jī)架的加工精度 3 2 1 粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)時 主要要求保證各加工面有足夠的余量 使加工面與不加工面間的位置符合圖 樣要求 并特別注意要盡快獲得精基面 具體選擇時應(yīng)考慮下列原則 重要表面原則 為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻 則應(yīng)選擇該表面為粗基準(zhǔn) 13 不加工表面原則 為了保證加工面與不加工面間的位置要求 一般應(yīng)選擇不加工面為粗基準(zhǔn) 余量最小原則 如果零件上每個表面都要加工 則應(yīng)選擇其中加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn) 以 避免該表面在加工時因余量不足而留下部分毛坯面 造成工件廢品 使用一次原則 因為粗基準(zhǔn)本身都是未經(jīng)機(jī)械加工的毛坯面 其表面粗糙且精度低 若重復(fù)使用 將產(chǎn)生較大的誤差 平整光潔原則 以便工件定位可靠 夾緊方便 根據(jù)生產(chǎn)類型不同 實現(xiàn)以主軸孔為粗基準(zhǔn)的工件安裝方式也不一樣 大批大量 生產(chǎn)時 由于毛坯精度高 可以直接用鍛壓機(jī)機(jī)架上的重要孔在專用夾具上定位 工 件安裝迅速 生產(chǎn)率高 在單件 小批及中批生產(chǎn)時 一般毛坯精度較低 按上述辦 法選擇粗基準(zhǔn) 往往會造成鍛壓機(jī)機(jī)架外形偏斜 甚至局部加工余量不夠 因此通常 采用劃線找正的辦法進(jìn)行第一道的工序加工 即以主軸孔及中心線為粗基準(zhǔn)對毛坯進(jìn) 行劃線和檢查 必要時予以糾正 糾正后孔的余量應(yīng)足夠 但不應(yīng)定均勻 該鍛壓機(jī)機(jī)架為單件小批量生產(chǎn) 在單件小批量生產(chǎn)時 由于毛坯精度低 所以 以劃線找正法安裝 劃線時先找正主軸孔中心 然后以主軸孔為基準(zhǔn)找出其他需加工 平面的位置 加工該鍛壓機(jī)機(jī)架時 按所劃的線找正安裝工件 則體現(xiàn)的是以主軸孔 作為粗基準(zhǔn) 14 3 2 2 精基準(zhǔn)的選擇 選擇精基準(zhǔn)時 主要考慮保證加工精度和工件裝夾方便可靠 一般應(yīng)考慮以下原 則 1 基準(zhǔn)重合原則 即選用設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn) 以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn) 不重合誤差 2 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 應(yīng)采用同一組基準(zhǔn)定位加工零件上盡可能多的表面 這就是基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 3 自為基準(zhǔn)原則 某些要求加工余量小而均勻的精加工工序 選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn) 稱 為自為基準(zhǔn)原則 4 互為基準(zhǔn)原則 5 便于裝夾原則 所選精基準(zhǔn)應(yīng)保證工件安裝可靠 夾具設(shè)計簡單 操作方便 為了保證鍛壓機(jī)機(jī)架零件孔與孔 孔與平面 平面與平面之間的相互位置和距離 尺寸精度 鍛壓機(jī)機(jī)架類零件精基準(zhǔn)選擇常用兩種原則 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 基準(zhǔn)重合原 則 小批生產(chǎn)時一般采用基準(zhǔn)重合原則 即以裝配基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn) 避免了基準(zhǔn)不 重合誤差 有利于提高鍛壓機(jī)機(jī)架上各表面間的相互位置精度 大批生產(chǎn)時常采用基 準(zhǔn)統(tǒng)一原則 即一面兩孔定位 可避免由于基準(zhǔn)變換而帶來的累積誤差 該零件以三面定位 鍛壓機(jī)機(jī)架上的裝配基準(zhǔn)為平面 而它們又是鍛壓機(jī)機(jī)架上 其他要素的設(shè)計基準(zhǔn) 因此以這些裝配基準(zhǔn)平面作為定位基準(zhǔn) 避免了基準(zhǔn)不重合誤 15 差 有利于提高鍛壓機(jī)機(jī)架各主要表面的相互位置精度 有零件圖可知 D 面 W 面 為精基準(zhǔn) 3 3 擬定工藝路線 3 3 1 劃分加工階段 零件的技術(shù)要求較高時 零件在進(jìn)行加工時都應(yīng)劃分加工階段 按工序性質(zhì)不同 可劃分如下幾個階段 粗加工階段 此階段的主要任務(wù)是提高生產(chǎn)率 切除零件被加工面上的大部分余量 使毛坯形 狀和尺寸接近與成品 所能達(dá)到的加工精度和表面質(zhì)量都比較低 半精加工階段 此階段要減少主要表面粗加工中留下的誤差 使加工面達(dá)到一定的精度并留有一 定的加工余量 并完成次要表面的加工 鉆 攻絲 銑鍵槽等 為精加工做好準(zhǔn)備 精加工階段 切除少量加工余量 保證各主要表面達(dá)到圖紙要求 所得精度與表面質(zhì)量都比較 高 所以此階段主要目的是全面保證加工質(zhì)量 光整加工階段 此階段主要針對要進(jìn)一步提高尺寸精度 降低粗糙度 IT6 級以上 的表面 一 般不用于提高形狀 位置精度 根據(jù)加工階段劃分的要求及零件的批量 該鍛壓機(jī)機(jī)架的加工劃分為 3 個階段 粗加工階段 粗銑各個平面 孔端面及各主軸孔粗鏜 半精加工階段 半精鏜各主軸 孔 完成各次要孔等 和精加工階段 磨各平面 精鏜各主軸孔 16 3 3 2 安排加工順序 復(fù)雜工件的機(jī)械加工工藝路線中要經(jīng)過切削加工 熱處理和輔助工序 如何將這 些工序安排在一個合理的加工順序中 生產(chǎn)中已總結(jié)出一些指導(dǎo)性的原則 先述如下 切屑加工工序順序的安排原則 1 先粗后精 各表面加工順序按照粗加工 半精加工 精加工和光整加工的順序進(jìn)行 目的是 逐步提高零件加工表面的精度和表面質(zhì)量 2 先主后次 零件的主要加工表面 一般是指設(shè)計基準(zhǔn)面 主要工作面 裝配基面等 應(yīng)先加 工 而次要表面 鍵槽 螺孔等 可在主要表面加工到一定精度之后 最終精度加工 之前進(jìn)行加工 3 先面后孔原則 對于鍛壓機(jī)機(jī)架類 支架類 機(jī)體類等零件 平面輪廓尺寸較大 用平面定位比 較穩(wěn)定可靠 故應(yīng)先加工平面 后加工孔 這樣 不僅使后續(xù)的加工有一個穩(wěn)定可靠 的平面作為定位基準(zhǔn)面 而且在平整的表面上加工孔 加工變得容易一些 也有利于 提高孔的加工精度 4 先基準(zhǔn)后其他 作為精基準(zhǔn)的表面要首先加工出來 該鍛壓機(jī)機(jī)架的加工和裝配大多以平面為基準(zhǔn) 按照加工順序安排的原則 采用 先面后孔的加工順序 先加工平面 可以為加工精度較高的支承孔提供穩(wěn)定可靠的精 17 基準(zhǔn) 有利于提高加工精度 另外 先加工平面可以將鑄件不平表面切除 可減少鉆 孔時鉆頭引偏和刀具崩刃等現(xiàn)象的發(fā)生 對刀和調(diào)整也較為方便 加工孔系時應(yīng)遵循 先主后次的原則 即先加工主要平面或孔系 這也符合切削加工順序的安排原則 根據(jù)各面各孔的精度要求 加工順序如下 A B C 平面的加工 查 零件制造工藝與裝備 表 3 9 平面加工方法可知 通 過粗銑 精銑的加工順序可以滿足要求 D F W 平面通過粗刨 精刨 粗磨 精磨 的加工順序可以滿足要求 E 平面通過粗刨 精刨的加工順序可以滿足要求 各主軸孔的加工 查 機(jī)械制造工藝與裝備 表 3 8 可知 通過 粗鏜 半精鏜 精鏜的加工順序可以滿足要求 其余各孔 通過鉆 擴(kuò) 鉸的加工順 序可以滿足要求 3 3 3 擬定加工工藝路線 擬定工藝路線的出發(fā)點 應(yīng)當(dāng)使零件的幾何形狀 尺寸精度及位置精度等技術(shù)要 求能得到合理的保證 還要考慮經(jīng)濟(jì)效果 以便降低生產(chǎn)成本 綜合以上加工階段和加工順序的分析 可以初步得出鍛壓機(jī)機(jī)架的加工藝路線 初擬鍛壓機(jī)機(jī)架加工工藝路線方案一如表 3 1 所示 表 3 1 工藝路線方案一 工序號 工序內(nèi)容 10 鑄造 清理 20 時效處理 30 按線找正粗銑底平面 40 精銑底平面 18 50 粗銑 500 凹槽 保證尺寸及粗糙度要求 60 精銑 500 凹槽 保證尺寸及粗糙度要求 70 粗銑三處凸臺面 80 精銑三處凸臺面 90 粗 精銑前側(cè)面 100 然粗 精銑后側(cè)面 110 粗鏜 120 62 42 72 孔 120 半精鏜 120 62 42 72 孔 130 精鏜 120 62 42 72 孔 140 鉆 27 孔 150 鉆 M18 底孔 然后進(jìn)行攻絲 160 去毛刺 170 檢驗入庫 240 檢驗 表 3 1 工藝路線方案二 工序號 工序內(nèi)容 10 鑄造 清理 20 時效處理 30 按線找正粗銑底平面 40 精銑底平面 50 粗銑 500 凹槽 保證尺寸及粗糙度要求 19 60 精銑 500 凹槽 保證尺寸及粗糙度要求 70 粗銑三處凸臺面 80 精銑三處凸臺面 90 粗 精銑前側(cè)面 100 然粗 精銑后側(cè)面 110 粗鏜半精鏜 120 62 42 72 孔 120 精鏜 120 62 42 72 孔 130 鉆 27 孔 140 鉆 M18 底孔 然后進(jìn)行攻絲 150 去毛刺 160 檢驗入庫 170 檢驗 方案一在鏜孔時 把粗鏜 半精鏜 精鏜分開進(jìn)行加工 滿足了粗精分開的原則 可以有效避免因粗精不分給工件帶來的加工應(yīng)力無法釋放的危害 有效地保證了零件 的加工精度 而且四個是孔同時進(jìn)行加工的 不僅可以保證各主軸孔間的相互位置精 度 而且還有效地提高了零件的加工效率 降低了工人的勞動強度 考慮到機(jī)械加工順序安排原則及零件的生產(chǎn)成本等因素 其優(yōu)越性在于把粗鏜 半精鏜 精鏜分開進(jìn)行加工 符合切削加工工序順序的先粗后精安排原則 而且各軸 孔加工順序按照粗加工 半精加工 精加工進(jìn)行 可以逐步提高零件加工表面的精度 和表面質(zhì)量 可以逐漸提高各個軸孔的質(zhì)量要求 可以提高各軸孔間的相互位置精度 和各自的尺寸精度 保證鍛壓機(jī)機(jī)架零件的技術(shù)要求 確定其為此零件的加工工藝路 20 線 3 4 機(jī)械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 鍛壓機(jī)機(jī)架體的材料是 HT200 單件小批生產(chǎn) 由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜 所以毛坯采用鑄 件 根據(jù)上述原始資料及加工工藝 分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量 工序尺寸 與毛坯尺寸如下 頂面 根據(jù)其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級 查 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明 手冊 表 2 2 4 鑄件機(jī)械加工余量 可得頂面 B 長度方向的單邊加工余量如下 精加工余量 Z 2 2 5mm 粗加工余量 Z 1 5 5mm 毛坯余量 Z 5 5 2 5 8mm 兩側(cè)面 根據(jù)其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級 查 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明 手冊 表 2 2 4 鑄件機(jī)械加工余量 可得兩側(cè)面 A C 長度方向的單邊加工余量如下 精加工余量 Z 2 2 5mm 粗加工余量 Z 1 5 5mm 毛坯余量 Z 5 5 2 5 8mm 平面 根據(jù)其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級 查 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明 手冊 表 2 2 4 鑄件機(jī)械加工余量 可得平面 D W 長度方向的單邊加工余量如下 21 精磨余量 Z4 1 0mm 粗磨余量 Z3 1 5mm 半精刨余量 Z 2 3 5mm 粗刨余量 Z1 5 0mm 毛坯余量 Z 5 0 3 5 1 5 1 0 11mm 內(nèi)孔 根據(jù) 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 2 3 10 可查得內(nèi)孔的加工余量 并根據(jù) 余量得到工序尺寸與毛坯尺寸 如下表 3 3 所示 表 3 3 工序尺寸及公差表 mm 工序名稱 工序雙面余量 Zb 工序基本尺寸 工序經(jīng)濟(jì)精度 工序尺寸及偏差 精鏜 0 2 120 IT7 120H7 半精鏜 1 8 120 0 2 119 8 IT9 109 8H9 粗鏜 3 119 8 1 8 118 IT11 118H11 鑄造 毛坯 5 118 3 115 2 115 2 3 5 切削用量及工時定額的確定 受論文篇幅所限 只選取部分工序及加工內(nèi)容進(jìn)行工藝計算 還請諒解 工序 30 粗銑底平面 加工條件 工件材料 HT200 鑄造 機(jī)床 VMC850 立式銑床 查 機(jī)械加工工藝師手冊 表 30 34 選擇工藝裝備及確定切削用量 22 刀具 硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀 面銑刀 材料 齒數(shù)15YTmD0 此為粗齒銑刀 8 Z 因其單邊余量 Z 2mm 所以銑削深度 pam2 每齒進(jìn)給量 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 表 2 4 75 取 f Zmaf 10 取銑削速度 參照 機(jī)械加工工藝師手冊 表 30 34 取 V sv2 由式 3 1 得機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 n1014 36210 dV 按照 機(jī)械加工工藝師手冊 表 3 1 74 可以查得機(jī)床與之接近的轉(zhuǎn)速為 30 minr 實際銑削速度 v smdn 73 16014 30 進(jìn)給量 fZaff 8 工作臺每分進(jìn)給量 m in 28 4svf 銑削寬度 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 表 2 4 81 取 ma60 被切削層長度 由毛坯尺寸可知 l 60lm 刀具切入長度 1 3 2 210 5 1 3lDa 2 60m 刀具切出長度 取 2lm 走刀次數(shù)為 1 2 精銑底平面 加工條件 23 工件材料 HT200 鑄造 機(jī)床 VMC850 立式銑床 查 機(jī)械加工工藝師手冊 表 30 34 選擇工藝裝備及確定切削用量 刀具 高速鋼三面刃圓盤銑刀 面銑刀 齒數(shù) 12 此為細(xì)15YTmD0 齒銑刀 精銑該平面的單邊余量 Z 1mm 銑削深度 pam0 1 每齒進(jìn)給量 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 表 30 31 取 f Zmaf 08 銑削速度 參照 機(jī)械加工工藝師手冊 表 30 31 取 v sv32 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 由式 3 1 有 n100 3261 in14Vrd 按照 機(jī)械加工工藝師手冊 表 3 1 74 可以查得機(jī)床與之接近的轉(zhuǎn)速為 75 minr 實際銑削速度 v smdn 4 061754 30 進(jìn)給量 由式 2 3 有 fV sZnavff 25 612 工作臺每分進(jìn)給量 mf in 35 2 sf 被切削層長度 由毛坯尺寸可知 l ml0 刀具切入長度 精銑時 1Dl1 刀具切出長度 取 2l 走刀次數(shù)為 1 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 249 37 5 3 2 21min 1t 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 表 2 5 45 可查得銑削的輔助時間 41 0 ft 24 精銑寬度為 20mm 的下平臺 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 切削工時 249 37 5 3 2 21min 2t 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 表 2 5 45 可查得銑削的輔助時間 41 02 ft 粗精銑寬度為 30mm 的下平臺的總工時 2121fftt min42 510 工序 50 粗銑 500 凹槽 保證尺寸及粗糙度要求 本工序為粗銑 已知加工材料為 HT200 鑄鐵 鑄件 機(jī)床為 VMC850 銑床 工 件裝在專用夾具中 刀具 YG8 硬質(zhì)合金端銑刀 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 第 2 版 表 3 4 63 可選銑刀直徑 220mm 齒數(shù) Z 6 wd 1 確定背吃刀量 ap m5 2 確定進(jìn)給量 f 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 第 2 版 表 3 4 15 可查得 0 20 0 29mm z 選zf 擇 0 20mm z 故 zf rmZfz 160 3 確定切削速度 v 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 第 2 版 表 3 4 25 可選擇 50m min cv in 41 850910rdvnwcs 按選擇 所以實際切削速度 v mi 10rnw 25 min 08 69102ndvw 工作臺每分鐘進(jìn)給量為 in 120620 Mznfw 按 VMC850 機(jī)床工作臺進(jìn)給量表 選擇 130mm min Mzf 則實際每齒進(jìn)給量為 zmznfwM 2 0163 工額定時的計算 jT in85 213048521 iflMzj 工序 60 精銑 500 凹槽 保證尺寸及粗糙度要求 本工序為精銑 已知加工材料為 HT200 鑄鐵 鑄件 機(jī)床為 VMC850 銑床 工 件裝在專用夾具中 刀具 YG8 硬質(zhì)合金端銑刀 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 第 2 版 表 3 4 63 可選銑刀直徑 220mm 齒數(shù) Z 6 wd 1 確定背吃刀量 pa m5 2 2 確定進(jìn)給量 f 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 第 2 版 表 3 4 15 可查得 f 0 4 0 6mm z 選擇 f 0 52mm z 故 rmzf 087 65 3 確定切削速度 v 26 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 第 2 版 表 3 4 25 可選擇 min 68vc in 4 980610rdvnwcs 按機(jī)床的轉(zhuǎn)速 選擇 所以實際切削速度 v min r min 08 69102vw 工作臺每分鐘進(jìn)給量為 in 5469 Mznfw 按機(jī)床工作臺進(jìn)給量表 選擇 min 0mz 則實際每齒進(jìn)給量為 zznfwM 10 6 工額定時的計算 jT min17 926048521 iflMzj 式中 485mm 取 86mm l dccdl 05 3 5 001 1l 取 m 3242 2in 54 mfz 工序 110 粗鏜 120 62 42 72 孔 本工序為粗鏜 已知加工材料為 HT200 鑄鐵 鑄件 機(jī)床為 T612 型臥式鏜床 工件裝在組合夾具中 刀具 硬質(zhì)合金金剛鏜鏜刀 確定背吃刀量 pa 5 1單 邊 余 量bZm 確定進(jìn)給量 f 27 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 第 2 版 表 3 3 14 可查得 f 0 3 1 0mm r 按 T617A 機(jī)床進(jìn)給量 選擇 f 0 74mm r 確定切削速度 v 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 第 2 版 表 3 3 14 可查得 40 80m min 選擇cv min 65vc min 01 85610min 10rrdvnws 按 T617A 機(jī)床的轉(zhuǎn)速 選擇 所以實際切削速度 v i 2 in 2 710nvw 工額定時的計算 jT min39 01274 0521 ifnlwj 式中 3mm 5mm ml50 1l2l 0 74mm r 1 f i 0r 工序 120 半精鏜 120 62 42 72 孔切削用量及基本時間的確定 本工序為精鏜 已知加工材料為 HT200 鑄鐵 鑄件 機(jī)床為 T612 型臥式鏜床 工件裝在組合夾具中 刀具 硬質(zhì)合金金剛鏜鏜刀 1 確定背吃刀量 pa m9 0 2 確定進(jìn)給量 f 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 第 2 版 表 3 3 14 可查得 f 0 2 0 8mm r 28 按 T612 機(jī)床進(jìn)給量 選擇 f 0 52mm r 3 確定切削速度 v 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 第 2 版 表 3 3 14 可查得 60 100m min 選擇cv 85m min cv min 41 298510rdvnwcs 按 T612 機(jī)床的轉(zhuǎn)速 選擇 250r min 所以實際切削速度 v in 63 92105nvw 4 工額定時的計算 jT min45 0125 021 ifnlwj 工序 130 精鏜 120 62 42 72 孔切削用量及基本時間的確定 本工序為精鏜 已知加工材料為 HT200 鑄鐵 鑄件 機(jī)床為 T68 型臥式鏜床 工 件裝在組合夾具中 刀具 硬質(zhì)合金金剛鏜鏜刀 1 確定背吃刀量 pa m1 0 2 確定進(jìn)給量 f 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 第 2 版 表 3 3 14 可查得 f 0 15 0 50mm r 按 T612 機(jī)床進(jìn)給量 選擇 f 0 37mm r 3 確定切削速度 v 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 第 2 版 表 3 3 14 可查得 50 80m min 選擇cv 29 70m min cv min 09 186 701rdvnwcs 按 T617A 機(jī)床的轉(zhuǎn)速 選擇 所以實際切削速度 v in 25r in 23 75108 9vw 4 工額定時的計算 jT min78 0237 021 ifnlwj 式中 50mm 3mm 5mm l1l2l 0 37mm r 200r min 1 f i 查 機(jī)械加工工藝師手冊 表 2 5 37 工步輔助時間為 2 61min 工序 140 鉆 27 孔要求切削用量及基本時間的確定 本工序為鉆孔 已知加工材料為 HT200 鑄鐵 鑄件 機(jī)床為 Z525 型搖臂鉆床 工件裝在組合夾具中 由于內(nèi)孔直徑較小 查 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 可知毛 坯上不預(yù)留孔 為實心件 刀具 高速鋼麻花鉆 1 確定背吃刀量 pa 13 5m 2 確定進(jìn)給量 f 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 第 2 版 表 3 2 13 可查得 f 0 32mm r 3 確定切削速度 v 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 第 2 版 表 3 2 13 可查得 24 34m min 選擇cv 30 30m min cv min 40 152310rdvnwcs 按 Z525 機(jī)床的轉(zhuǎn)速 選擇 所以實際切削速度 v in 4r in 89 10vw 4 工額定時的計算 jT min29 01432 0521 ifnlwj 式中 30mm 取 5mm 1 4mm 取 2mm l 21 rctgKdl 1l2l2l 0 32mm r 400r min 1 f i 工序 150 鉆 M18 底孔 然后進(jìn)行攻絲 保證尺寸公差要求切削用量及基本時間的確定 本工序為鉆孔 已知加工材料為 HT200 鑄鐵 鑄件 機(jī)床為 Z525 型搖臂鉆床 工件裝在組合夾具中 由于內(nèi)孔直徑較小 查 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 可知毛 坯上不預(yù)留孔 為實心件 刀具 高速鋼麻花鉆 1 確定背吃刀量 pa m7 2 確定進(jìn)給量 f 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 第 2 版 表 3 2 13 可查得 f 0 32mm r 3 確定切削速度 v 根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊 第 2 版 表 3 2 13 可查得 24 34m min 選擇cv 30m min cv 31 min 40 15301rdvnwcs 按 Z525 機(jī)床的轉(zhuǎn)速 選擇 所以實際切削速度 v min 4r in 89 210vw 4 工額定時的計算 jT min29 01432 0521 ifnlwj 式中 30mm 取 5mm 1 4mm 取 2mm l 21 rctgKdl 1l2l2l 0 32mm r 400r min 1 f i 4 鏜孔夾具設(shè)計 4 1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來加工鏜孔 120 62 42 72 孔 加工時除了要滿足粗 32 糙度要求外 還應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求 為了保證技術(shù)要求 最關(guān)鍵是找到定位 基準(zhǔn) 同時 應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度 4 2 定位 夾緊方案的選擇 由零件圖可知 在對鏜孔加工前 底平面進(jìn)行了粗 精銑加工因此 定位 夾緊 方案有 在加工中用作確定工件在夾具中占有正確位置的基準(zhǔn) 稱為定位基準(zhǔn) 據(jù) 夾具 手冊 知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合 在同一工件的各道工序中 應(yīng)盡量采用 同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工 該零件以三面定位 鍛壓機(jī)機(jī)架上的裝配基準(zhǔn)為平面 而它 們又是鍛壓機(jī)機(jī)架上其他要素的設(shè)計基準(zhǔn) 因此以這些裝配基準(zhǔn)平面作為定位基準(zhǔn) 避免了基準(zhǔn)不重合誤差 有利于提高鍛壓機(jī)機(jī)架各主要表面的相互位置精度 有零件 圖可知 根據(jù)本道工序 選底面和側(cè)面為定位基準(zhǔn) 4 3 切削力及夾緊力的計算 鏜刀材料 硬質(zhì)合金鏜刀 5YT 刀具的幾何參數(shù) 60 粗 K 90精 1 0s 8 由參考文獻(xiàn) 5 查表 可得 321 圓周切削分力公式 5 1 0 75 14CpcPFafvK 式中 0 4pam fr 5 2 rpsopkKK 查 5 表 得 查 5 表 取 21 736nb 125 0 6b 75n 由表 可得參數(shù) 5 3 694 0pk 0 opK sp 1rpK 即 74 8 CFN 同理 徑向切削分力公式 0 9750 3238PpcPFafvK 5 4 式中參數(shù) 7 0pkK 0 1 op spK 1rp 即 32 4 PFN 軸向切削分力公式 0 5 4326fpcPFafvK 5 5 式中參數(shù) 1 pkK 0 op 1spK 0 rp 即 605 48 fFN 33 根據(jù)工件受力切削力 夾緊力的作用情況 找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬 間狀態(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 再乘以安全系數(shù) 作為實際所需夾緊力的數(shù)值 即 FKW 安全系數(shù) K 可按下式計算有 6543210 式中 為各種因素的安全系數(shù) 查參考文獻(xiàn) 5 表 可得 6 12 5 6 01 301 56C 5 7 22 3P 5 8 1 2 fK 所以有 5 9 19308 CWFN 5 10 76 P 5 Kf 螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有 5 11 210 tgtQLz 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn) 5 可查得 5 12 6 2 76zr 91 052 9 其中 3 Lm 8N 螺旋夾緊力 04 W 該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件 受力簡圖如下 163 圖 5 1 移動壓板受力簡圖 由表 得 原動力計算公式 261 001KLWl 即 5 13 0478 23 932 75 KWLNl 34 由上述計算易得 KW 由計算可知所需實際夾緊力不是很大 為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 決定 選用手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 4 4 誤差分析與計算 該夾具以一個平面和和 2 個定位銷定位 要求保證孔軸線間的尺寸公差 為了滿 足工序的加工要求 必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差 由 5 和 6 可得 1 定位誤差 當(dāng)以任意邊接觸時 minDWd 2 通過分析可得 0 5D 1dmin 因此 當(dāng)以任意邊接觸時 0 63DW 夾緊誤差 cos minaxyj 其中接觸變形位移值 5 14 mSNHBKRknZaZy 014 8 9 1 cos0 3j 磨損造成的加工誤差 通常不超過Mj 5 夾具相對刀具位置誤差 取AD01 誤差總和 0 965jwm 從以上的分析可見 所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求 4 5 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 夾具體 夾具的定位 引導(dǎo) 夾緊裝置裝在夾具體上 使其成為一體 并能正確 的安裝在機(jī)床上 夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體的最大最復(fù)雜 35 的基礎(chǔ)件 夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機(jī)床的連接 而且在零件的加工過程中 夾具還要承受夾緊力 切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動 因此夾具體必須具有必要的強度和剛度 切削加工過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會落 在夾具體上 切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊 因此設(shè)計夾具體時 必 須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于排屑 此外 夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性 經(jīng)濟(jì)性以及操作和裝拆的便捷 性等 在設(shè)計時也應(yīng)加以考慮 夾具體設(shè)計的基本要求 1 應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面 如安裝定位元件的表面 安裝對刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约?夾具體的安裝基面 應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁?為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定 鑄造夾具體要進(jìn)行時效處理 焊接和鍛造夾具體要進(jìn) 行退火處理 2 應(yīng)有足夠的強度和剛度 為了保證在加工過程中不因夾緊力 切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振 動 夾具體應(yīng)有足夠的壁厚 剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強筋 3 應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 而且各表面間的相互位置精度要求高 因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性 應(yīng)做到裝卸工件方便 夾具維修方便 在滿足剛度和 強度的前提下 應(yīng)盡量能減輕重量 縮小體積 力求簡單 4 應(yīng)便于排除切屑 在機(jī)械加工過程中 切屑會不斷地積聚在夾具體周圍 如不及時排除 切削熱量 的積聚會破壞夾具的定位精度 切屑的拋甩可能纏繞定位元件 也會破壞定位精度 甚至發(fā)生安全事故 因此 對于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況 可適當(dāng)加大定位元 件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間 對于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情 況 一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽 5 在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠 夾具在機(jī)床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或 配合實現(xiàn)的 當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺上安裝時 夾具的重心應(yīng)盡量低 支承面積應(yīng)足夠 大 安裝基面應(yīng)有較高的配合精度 保證安裝穩(wěn)定可靠 夾具底部一般應(yīng)中空 大型 夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔 36 工件裝夾方案確定以后 根據(jù)定位元件及夾緊機(jī)構(gòu)所需要的空間范圍及機(jī)床工作 臺的尺寸 確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸 然后繪制夾具總圖 詳見繪制的夾具裝配圖 4 6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述 該工件為提高生產(chǎn)率 經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較 選用了手動夾緊 方式 螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單 夾緊可靠 通用性大 在機(jī)床夾具中 很廣泛的應(yīng)用 此外 當(dāng)夾具有制造誤差 工作過程出現(xiàn)磨損 以及零件尺寸變化時 影響定位 夾緊的可靠 為防止此現(xiàn)象 選用可換定位銷 以便隨時根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取 5 銑床夾具設(shè)計 5 1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來加工銑鉸耳開檔設(shè)計 加工時除了要滿足粗糙度要求外 還 應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求 為了保證技術(shù)要求 最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn) 同時 應(yīng) 考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度 一 機(jī)床夾具定位元件 工件定位方式不同 夾具定位元件的結(jié)構(gòu)形式也不同 這里只介紹幾種常用的基本 定位元件 實際生產(chǎn)中使用的定位元件都是這些基本定位元件的組合 一 工件以平面定位常用定位元件 1 支承釘 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式如圖6 1所示 平頭支承釘 圖 a 用于支承精基準(zhǔn)面 球頭 37 支承釘 圖 b 用于支承粗基準(zhǔn)面 網(wǎng)紋頂面支承釘 圖 c 能產(chǎn)生較大的摩擦力 但 網(wǎng)槽中的切屑不易清除 常用在工件以粗基準(zhǔn)定位且要求產(chǎn)生較大摩擦力的側(cè)面定位 場合 一個支承釘相當(dāng)于一個支承點 限制一個自由度 在一個平面內(nèi) 兩個支承釘 限制二個自由度 不在同一直線上的三個支承釘限制三個自由度 圖6 1 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式 2 支承板 常用的支承板結(jié)構(gòu)形式如圖6 2所示 平面型支承板 圖 a 結(jié)構(gòu)簡單 但沉頭螺釘 處清理切屑比較困難 適于作側(cè)面和頂面定位 帶斜槽型支承板 圖 b 在帶有螺釘 孔的斜槽中允許容納少許切屑 適于作底面定位 當(dāng)工件定位平面較大時 常用幾塊 支承板組合成一個平面 一個支承板相當(dāng)于兩個支承點 限制兩個自由度 兩個 或 多個 支承板組合 相當(dāng)于一個平面 可以限制三個自由度 圖6 2 常用支承板的結(jié)構(gòu)形式 3 可調(diào)支承 常用可調(diào)支承結(jié)構(gòu)形式如圖6 3所示 可調(diào)支承多用于支承工件的粗基準(zhǔn)面 支承 高度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整 調(diào)整到位后用螺母鎖緊 一個可調(diào)支承限制一個自由度 圖6 3 常用可調(diào)支承的結(jié)構(gòu)形式 二 工件以孔定位常用定位元件 1 定位銷 圖6 6是幾種常用固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式 當(dāng)工件的孔徑尺寸較小時 可選用圖 a 所示的結(jié)構(gòu) 當(dāng)孔徑尺寸較大時 選用圖 b 所示的結(jié)構(gòu) 當(dāng)工件同時以圓孔和端面 組合定位時 則應(yīng)選用圖 c 所示的帶有支承端面的結(jié)構(gòu) 用定位銷定位時 短圓柱銷 限制二個自由度 長圓柱銷可以限制四個自由度 短圓錐銷 圖 d 限制三個自由度 38 圖6 6 固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式 5 2 定位 夾緊方案的選擇 由零件圖可知 在對加工前 平面進(jìn)行了粗 精銑加工 底面進(jìn)行了鉆 擴(kuò)加工 因此 定位 夾緊方案有 為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi) 采用一面 2 銷定位方式 這種定位在結(jié)構(gòu) 上簡單易操作 一面即底平面 5 3 切削力及夾緊力的計算 刀具 銑刀 硬質(zhì)合金 刀具有關(guān)幾何參數(shù) 015 001 頂 刃 0n 側(cè) 刃 601 5 30rK 2 5Lm2Z 8 famzmap 2 由參考文獻(xiàn) 5 5 表 1 2 9 可得銑削切削力的計算公式 0 8 10 pzFafDBzn 有 9 8 1 10 135254836 2 N 根據(jù)工件受力切削力 夾緊力的作用情況 找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬 間狀態(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 再乘以安全系數(shù) 作為實際所需夾緊力的數(shù)值 即 FKW 安全系數(shù) K 可按下式計算 6543210 式中 為各種因素的安全系數(shù) 查參考文獻(xiàn) 5 1 2 1 可知其公式參數(shù) 6 123456 0 0 31KK 由此可得 310 56 39 所以 根據(jù)工件受力切削力 836 241530 KWFN 夾緊力的作用情況 找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(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 再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值 即 FK 安全系數(shù) K 可按下式計算有 6543210 式中 為各種因素的安全系數(shù) 查參考文獻(xiàn) 5 表 可得 6 12 01 301 56CK 12522 3P f 所以有 193 08 KCWFN 76P 5 Kf 該孔的設(shè)計基準(zhǔn)為中心軸 故