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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯
系 別： 機(jī)電信息系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)
班 級(jí)：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
外文出處： 機(jī)器人和計(jì)算機(jī)集成制造
21（2005）368-378
附 件： 1. 原文； 2. 譯文
2013年3月
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
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?？梢宰詣?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 - 在受限
=6 =6 約束
=6 >6 過分約束
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:
在受限:ΔX=WLΔr, (4)
約束:ΔX=(WTLWL)-1WLTΔr, (5)
過分約束: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)簡化的定位方案。
定位方案，提供了確定性的位置。發(fā)達(dá)國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。
3。算法的開發(fā)和實(shí)施
在這里待開發(fā)的算法，將致力于提供信息的不受限運(yùn)動(dòng)工件在不足的約束狀態(tài)。假設(shè)有n個(gè)定位器之間的關(guān)系的工件的位置/定向誤差和定位誤差可以表示為如下
其中，DX; DY，DZ，AX，AY，AZ沿X，Y，Z軸和X，Y，Z軸的旋轉(zhuǎn)，分別是位移。直接還原鐵
第i個(gè)定位器的幾何誤差。 WIJ的定義是正確的廣義逆的定位矩陣WR?WTL
eWLWTL
為了找出所有未受限運(yùn)動(dòng)的工件，V =dxi ; dyi ; dzi; daxi; dayi; dazi介紹了V DX = 0.
由于 rank（△X）＜6必須存在有非零V滿足式，每個(gè)非零的解決方案的V代表一個(gè)無約束
運(yùn)動(dòng)。每學(xué)期的V代表該運(yùn)動(dòng)的一個(gè)組成部分。例如，[0; 0; 0; 3; 0; 0] 說繞x軸的旋轉(zhuǎn)不約束裝置 ，[0; 1; 1; 0; 0; 0 ] 工件可以沿著由下式給出的方向向量[0; 1; 1 ] 有可能是無限的解決方案。解空間，然而，可以構(gòu)造6- rank（WL）基本的解決方案，致力于以下分析，找出基本的解決方案。
示出，Wr的行向量之間的依賴關(guān)系：在特殊情況下，例如，所有W1J等于零，
V具有一個(gè)明顯的解決方案，[1，0，0，0，0，0]，表示沿x軸的位移還沒有限制。這是很容易理解，因?yàn)椤?0在此情況下，這意味著相應(yīng)的工件的位置誤差是不依賴任何定位錯(cuò)誤。因此，相關(guān)的動(dòng)議未約束的定位器。此外，結(jié)合動(dòng)議不約束，如果是△X的元素之一，可以作為其他元素的線性組合表示。然而，它
可以移動(dòng)向量定義的x-和y-軸之間的沿對(duì)角線
為了找到解決辦法一般情況下，以下策略：
1. 在定位矩陣消除依賴的行（S）。
2。計(jì)算6不正確的修改后的定位矩陣的廣義逆
3
4規(guī)范的自由運(yùn)動(dòng)空間。
5計(jì)算未定的V
6. 基于該算法，一個(gè)C ++程序的目的是為了查明受限的狀態(tài)下，不受約束的
運(yùn)動(dòng)。
實(shí)施例1。在一個(gè)表面的磨削操作中，位于一個(gè)工件的夾具系統(tǒng)上，如示于圖。 正常矢量和每個(gè)定位器的位置如下：
因此，定位矩陣被確定。
在有限的定位方案
這種定位系統(tǒng)提供了根據(jù)有限的定位因?yàn)閞ank（WL）=5＜6，該程序，然后計(jì)算
正確的定位矩陣的廣義逆
第一行是公認(rèn)的依賴行，因?yàn)檫@一行的去除不影響矩陣的秩?！捌渌迮攀仟?dú)立的行。發(fā)現(xiàn)根據(jù)獨(dú)立的行的線性組合規(guī)定下約束狀態(tài)的程序的步驟5。這種特殊情況下的解決方案是顯而易見的，所有系數(shù)均為零。因此，所述un-約束運(yùn)動(dòng)的工件可以被確定為V=[100000]這表明，工件可沿x方向移動(dòng)。基于這個(gè)結(jié)果，一個(gè)額外的定位器應(yīng)該是采用約束沿x軸的工件位移。
實(shí)施例2。圖5示出了鉸接3-2-1定位系統(tǒng)。的法線矢量和每個(gè)定位器的位置，在這最初的設(shè)計(jì)如下：
這種配置的定位矩陣是
610真正的設(shè)計(jì)修改
修改定位矩陣變?yōu)?
修改后的定位矩陣是正確的廣義逆
檢查的程序依賴行，每一行是依賴其它五個(gè)行。不失概括性的，第一行被視為依賴行。 5×5改進(jìn)的逆矩陣
根據(jù)第5步中，計(jì)算五個(gè)未確定的V條件
該矢量表示的位移的組合定義的自由運(yùn)動(dòng)，沿[1，0，1.713]方向結(jié)合旋轉(zhuǎn)[0.0432，0.0706，0.04]。要修改這個(gè)定位的配置，另一種定位器被添加到限制這種自由運(yùn)動(dòng)的工件，假設(shè)定位L1刪除在步驟1中。該程序可以也算自由運(yùn)動(dòng)的工件，如果一個(gè)定位器以外L1刪除在步驟1中。這提供了多的設(shè)計(jì)師的修訂選項(xiàng)。
4.總結(jié)
確定性的位置是一個(gè)重要的要求夾具定位方案設(shè)計(jì)。分析標(biāo)準(zhǔn)決定性的地位已經(jīng)確立。為了進(jìn)一步研究非確定性狀態(tài)，提出了一種用于檢查幾何約束的狀態(tài)已經(jīng)研制成功。該算法可以識(shí)別欠約束狀態(tài)，并指示不受限運(yùn)動(dòng)的工件。它也承認(rèn)過約束的狀態(tài)和不必要的定位器。輸出信息，可以幫助設(shè)計(jì)師來分析和改進(jìn)現(xiàn)有的定位方案。
參考文獻(xiàn)
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機(jī) 械 加 工 工 序 卡
產(chǎn)品型號(hào)
4
零（部）件圖號(hào)
共1 頁
產(chǎn)品名稱
開和螺母
零（部）件名稱
M6
第 1 頁
車 間
工序號(hào)
工序名稱
材料牌號(hào)
金工
9
鉆M6螺紋孔
球墨鑄鐵
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每毛坯件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
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)
夾 具 編 號(hào)
夾 具 名 稱
切 削 液
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
序號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸
轉(zhuǎn)速
(r/min)
切削
速度
(m/min)
進(jìn)給
量
(mm/r)
切削
深度
(mm)
走刀次數(shù)
時(shí)間定額
機(jī)動(dòng)
輔助
1
鉆M6螺紋孔Φ5
搖臂鉆床Z35
1320
20.7
0.13
30
2
2
攻M6螺紋
搖臂鉆床Z35
1320
20.7
0.13
30
1
編制（日期）
審核（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
更改文件號(hào)
簽字
日期
機(jī) 械 加 工 工 藝 過 程 卡 片1
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件圖號(hào)
第 1 頁
產(chǎn)品名稱
開和螺母
零（部）件名稱
共 1 頁
材料牌號(hào)
球墨鑄鐵
毛坯種類
鑄件
毛坯外形尺寸
每毛坯件數(shù)
1
每臺(tái)件數(shù)
1
備注
工序號(hào)
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
車間
工段
設(shè)備
工藝裝備
工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
1
粗車
粗車Φ62外圓和兩端面
金工
CA6140
2
粗、半精車
粗車、半精車Φ62外圓和Φ52外圓
金工
CA6140
3
精車
精車Φ62和Φ52外圓
金工
CA6140
4
粗、精鏜
粗鏜、精鏜Φ31.5內(nèi)孔，倒角
金工
CA6140
5
粗車梯形螺紋
粗車梯形螺紋
金工
CA6140
6
精鉸梯形螺紋
精鉸梯形螺紋
金工
CA6140
7
切斷
切斷
金工
X63
8
精銑
精銑R23圓弧，去除毛刺
金工
X63
9
鉆孔
鉆孔M6螺紋孔，去除毛刺
金工
Z35
0.62min
10
攻螺紋
攻M6螺紋
金工
Z35
11
終檢
終檢
質(zhì)檢室
編制 （日期）
審核 （日期）
會(huì)簽 （日期）
、
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
課程設(shè)計(jì)
機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)題目： 制定開和螺母零件的加工工藝，
設(shè)計(jì)鉆螺紋底孔鉆床夾具
序言
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)。
就我個(gè)人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)，了解并認(rèn)識(shí)一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)大好基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指教。
I
目錄
設(shè)計(jì)任務(wù)書 I
序言 II
課程設(shè)計(jì)說明書正文：
第1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)程設(shè)計(jì) 2
2.1 確定毛坯的制造形式 2
2.2 幾面選擇 2
2.3 制定工藝路線 2
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 3
2.5 確定切削用量及基本工時(shí) 3
第3章 專用夾具設(shè)計(jì) 5
3.1 設(shè)計(jì)主旨 5
3.2 夾具設(shè)計(jì) 5
3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 5
3.2.2 切削力和加緊力計(jì)算 5
3.2.3 定位誤差分析 5
3.2.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 6
參考文獻(xiàn) 7
致謝 8
第1章 零件的分析
1.1 零件的作用
題目所給定的零件是CA6140車床上的對(duì)開螺母，也稱開合螺母。其作用是為了傳遞機(jī)床梯形絲杠的動(dòng)力。當(dāng)開合螺母處于“開”的位置（即其手柄在上方）時(shí)，絲杠（或稱“絲桿”）的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將無法傳遞給溜板箱；反之，則絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將傳遞給溜板箱，由溜板箱將其轉(zhuǎn)換成溜板的直線運(yùn)動(dòng)，完成刀具的縱向移動(dòng)，平時(shí)機(jī)床溜板用光杠傳動(dòng)的，車螺紋的時(shí)候?qū)﹂_螺母閉合，用梯形絲杠傳動(dòng)，從而完成諸如車削螺紋等工作。
1.2 零件的工藝分析
該零件結(jié)構(gòu)比較簡單，其主要加工的面只有Φ62、Φ52外圓柱面，M41.5的梯形螺紋。因此先將零件當(dāng)做軸類零件進(jìn)行加工，再擴(kuò)孔，進(jìn)行螺紋加工，鉆4個(gè)螺紋孔，最后再將零件切開一分為二。零件精度及表面粗糙度要求較高，因此要合理安排精加工，以保證達(dá)到要求。
零件圖：
第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為球墨鑄鐵,考慮到球墨鑄鐵的抗缺口敏感性，減震性和耐優(yōu)良等特點(diǎn),因此應(yīng)該選用鑄件,以便使開合螺母在使用中耐磨性良好,保證零件工作可靠。將融化了的金屬澆注到旋轉(zhuǎn)著的模型中，由于離心力的作用，金屬液粘貼于模型的內(nèi)壁上，凝結(jié)后所得鑄件外形與模型內(nèi)壁的形狀相同，使用這種方法可以毋需澆注口，故能顯著地減少金屬的消耗。由于免除了砂型和制模的設(shè)備，以及減少了鑄工車間的面積，生產(chǎn)成本就有了降低；這樣得來的鑄件具有緊密與微細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)及較好的機(jī)械性能。因此采用離心鑄造,這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度來考慮也是應(yīng)該的。
2.2 幾面選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證、生產(chǎn)率得到提高。否則不但加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)于一般軸類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。因此對(duì)本零件來說，選擇以Φ62外圓柱面作為粗基準(zhǔn)面加工Φ62外圓柱面和右端面。
精基準(zhǔn)的選擇：使用經(jīng)過加工的表面作為定位基準(zhǔn)，采用加工了的Φ62外圓柱面和右端面作為精基準(zhǔn)。
2.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，是應(yīng)該使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到妥善的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工藝路線方案
工序1：粗車Φ62外圓及端面。
工序2：粗車、半精車Φ62和Φ52外圓。
工序3：精車Φ62和Φ52外圓。
工序4：粗鏜、精鏜Φ31.5。
工序5：粗車梯形螺紋。
工序6：精鉸梯形螺紋。
工序7：切斷。
工序8：精銑R23圓弧，去除毛刺。
工序9：鉆孔M6螺紋底孔孔，去除毛刺。
工序10：攻M6螺紋底孔。
工序11：終檢。
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
由機(jī)械制造工藝簡明手冊(cè)表2.2-3、2.2-5、2.2-4、2.2-1可確定毛坯尺寸及公差。
根據(jù)上述原始材料及加工工藝，分別對(duì)各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸確定如下：
一端面
粗車至113 l=2；
Φ62外圓
粗車至Φ62 2z=3；
另一端面
粗車至111 l=2；
Φ62外圓
粗車至Φ62 2z=3；
Φ52外圓
精車至Φ52 2z=0.3；
半精車至Φ52.3 2z=1.1；
粗車至Φ53.4 2z=1.6；
Φ62左軸肩面
精車至103 l=0.3；
半精車至102.7 l=0.7；
粗車至102 l=1；
Φ62右軸肩面
精車至8 l=0.3；
半精車至8.3 l=0.7；
粗車至9 l=1；
Φ31.5
精鏜至Φ31.5 2z=1；
粗鏜至Φ30.5 2z=2；
2.5 確定切削用量及基本工時(shí)
工序7：鉆2XΦ5孔并加工螺紋孔2XM6。本工序采用計(jì)算法確定切削用量。
（1）機(jī)床：搖臂鉆床Z35
（2）刀具選擇：選用高速鋼,錐柄標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆Φ5，M6絲錐。
（3）確定切削用量：
2個(gè)孔共走2次刀,由切削手冊(cè)表11-2，
f=0.13mm/r, V=18m/min，
n=1000*18/(3.14*5)=1146.5 r/min，
根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)表4.2-12，
取n機(jī)=1320r/min,
所以 V =3.14×1320×5/1000=20.7m/min 。
（4）計(jì)算基本工時(shí)：
鉆孔工時(shí)：
tm1= 2*l/fn=2(3+16+3)/(0.13*1320) =0.26?min。
攻絲工時(shí)：
t= (l+l1+l2)/fn+(l+l1+l2)/fn0
l1=(1--3)p, l2 =(2--3)p
n0為絲錐或工件回程的轉(zhuǎn)速，p為加工螺紋的螺距。
根據(jù)機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)表2.3-20，
P=1
所以tm2=2*2(16+2+2)/(0.13*1000)=0.62 min。
最后，將以上各工序切削用量、工時(shí)定額的計(jì)算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填如機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片中。
第3章 專用夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，通常要設(shè)計(jì)專用夾具。
經(jīng)過與指導(dǎo)師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第9、10道工序—鉆2M6螺紋底孔的鉆床專用夾具。
3.1 設(shè)計(jì)主旨
本夾具主要用來鉆φ5mm孔、攻M6螺紋底孔。
3.2 夾具設(shè)計(jì)
3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇
出于定位簡單和快速的考慮，選擇底面、側(cè)面和曲面與底面相交的線為定位基準(zhǔn)，保證加工基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，再使用手動(dòng)偏心輪夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊。
3.2.2 切削力和加緊力計(jì)算
本步加工按鉆削估算夾緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的夾緊。
鉆削軸向力 ：
扭矩 ：
夾緊力為
取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1
則實(shí)際夾緊力為
F’=S1*S2*S3*S4*F=24.1N
使用偏心輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行人工夾緊，調(diào)節(jié)偏心輪手柄，即可滿足所需的夾緊力。
3.2.3 定位誤差分析
由于加工基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，所以能很好的保證了加工精度。
3.2.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
所加工的零件尺寸不大，并且所需夾緊力不是很大，為使夾具簡單，操作方便靈活，故使用手動(dòng)偏心輪夾緊機(jī)構(gòu)夾緊。
裝配圖：
參考文獻(xiàn)
[1]吳 拓主編．機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010
[2]艾興、肖詩綱主編．切削用量簡明手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.
[3]李益民主編.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993
[4]孟少農(nóng)主編.機(jī)械加工工藝手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1991
[5]王 棟主編.機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社
[6]梅 伶主編.模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010
[7]王衛(wèi)衛(wèi)主編.材料成形設(shè)備．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010
[8]甘永立主編.幾何公差與檢測．上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2008
[9]孫 桓、陳作模、葛文杰主編.《機(jī)械原理》．北京：高等教育出版社，2006
[10]崇 凱主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).化學(xué)工業(yè)出版社，1993
[11]王紹俊主編.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1987
[12]黃如林主編.切削加工簡明實(shí)用手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社，2004
[13]薛源順主編.機(jī)床夾具設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，1995
[14]陳于萍、高曉康主編.互換性與測量技術(shù).北京高等教育出版社，2005.
[15]司乃鈞，許德珠主編.熱加工工藝基礎(chǔ). 高等教育出版社，1991
[16]張龍勛主編.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)及習(xí)題.機(jī)械工業(yè)出版社，1999.11
致謝
課程設(shè)計(jì)是我們機(jī)械專業(yè)學(xué)生在校學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)性的理論和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)環(huán)節(jié)，是綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能的具體實(shí)踐過程。通過這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了更深刻的理解和認(rèn)識(shí)，并為我今后從事機(jī)械相關(guān)工作樹立了堅(jiān)定的信心。
我這次課程設(shè)計(jì)的題目是CA6140開合螺母的工藝工裝設(shè)計(jì)，其中涉及到了很多曾經(jīng)學(xué)過的計(jì)算，驗(yàn)算等以及相關(guān)專業(yè)方面的知識(shí)。
在設(shè)計(jì)的過程中，通過把自己幾年來所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合，并運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，我順利完成了課程設(shè)計(jì)的各項(xiàng)任務(wù)。但在設(shè)計(jì)過程中，我對(duì)一些理論問題掌握的不夠充足，經(jīng)過多次向指導(dǎo)老師請(qǐng)教最后才得以解決。在今后的學(xué)習(xí)和工作中，我會(huì)更多的吸取相關(guān)方面的知識(shí)，不斷提高自己的專業(yè)水平和能力。
通過本次課程設(shè)計(jì)，我了解和掌握了機(jī)械工藝等方面的諸多知識(shí)，鍛煉了自己分析問題和解決問題的能力，并積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但由于時(shí)間緊，任務(wù)重，再加上本人的知識(shí)水平和能力有限，以及經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中難免存在一些缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，望老師給予批評(píng)指正。
9-
課程設(shè)計(jì)
機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)題目： 制定開和螺母零件的加工工藝，
設(shè)計(jì)鉆螺紋底孔鉆床夾具
序言
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)。
就我個(gè)人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)，了解并認(rèn)識(shí)一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)大好基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指教。
I
目錄
設(shè)計(jì)任務(wù)書 I
序言 II
課程設(shè)計(jì)說明書正文：
第1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)程設(shè)計(jì) 2
2.1 確定毛坯的制造形式 2
2.2 幾面選擇 2
2.3 制定工藝路線 2
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 3
2.5 確定切削用量及基本工時(shí) 3
第3章 專用夾具設(shè)計(jì) 5
3.1 設(shè)計(jì)主旨 5
3.2 夾具設(shè)計(jì) 5
3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 5
3.2.2 切削力和加緊力計(jì)算 5
3.2.3 定位誤差分析 5
3.2.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 6
參考文獻(xiàn) 7
致謝 8
第1章 零件的分析
1.1 零件的作用
題目所給定的零件是CA6140車床上的對(duì)開螺母，也稱開合螺母。其作用是為了傳遞機(jī)床梯形絲杠的動(dòng)力。當(dāng)開合螺母處于“開”的位置（即其手柄在上方）時(shí)，絲杠（或稱“絲桿”）的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將無法傳遞給溜板箱；反之，則絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將傳遞給溜板箱，由溜板箱將其轉(zhuǎn)換成溜板的直線運(yùn)動(dòng)，完成刀具的縱向移動(dòng)，平時(shí)機(jī)床溜板用光杠傳動(dòng)的，車螺紋的時(shí)候?qū)﹂_螺母閉合，用梯形絲杠傳動(dòng)，從而完成諸如車削螺紋等工作。
1.2 零件的工藝分析
該零件結(jié)構(gòu)比較簡單，其主要加工的面只有Φ62、Φ52外圓柱面，M41.5的梯形螺紋。因此先將零件當(dāng)做軸類零件進(jìn)行加工，再擴(kuò)孔，進(jìn)行螺紋加工，鉆4個(gè)螺紋孔，最后再將零件切開一分為二。零件精度及表面粗糙度要求較高，因此要合理安排精加工，以保證達(dá)到要求。
零件圖：
第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為球墨鑄鐵,考慮到球墨鑄鐵的抗缺口敏感性，減震性和耐優(yōu)良等特點(diǎn),因此應(yīng)該選用鑄件,以便使開合螺母在使用中耐磨性良好,保證零件工作可靠。將融化了的金屬澆注到旋轉(zhuǎn)著的模型中，由于離心力的作用，金屬液粘貼于模型的內(nèi)壁上，凝結(jié)后所得鑄件外形與模型內(nèi)壁的形狀相同，使用這種方法可以毋需澆注口，故能顯著地減少金屬的消耗。由于免除了砂型和制模的設(shè)備，以及減少了鑄工車間的面積，生產(chǎn)成本就有了降低；這樣得來的鑄件具有緊密與微細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)及較好的機(jī)械性能。因此采用離心鑄造,這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度來考慮也是應(yīng)該的。
2.2 幾面選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證、生產(chǎn)率得到提高。否則不但加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)于一般軸類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。因此對(duì)本零件來說，選擇以Φ62外圓柱面作為粗基準(zhǔn)面加工Φ62外圓柱面和右端面。
精基準(zhǔn)的選擇：使用經(jīng)過加工的表面作為定位基準(zhǔn)，采用加工了的Φ62外圓柱面和右端面作為精基準(zhǔn)。
2.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，是應(yīng)該使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到妥善的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工藝路線方案
工序1：粗車Φ62外圓及端面。
工序2：粗車、半精車Φ62和Φ52外圓。
工序3：精車Φ62和Φ52外圓。
工序4：粗鏜、精鏜Φ31.5。
工序5：粗車梯形螺紋。
工序6：精鉸梯形螺紋。
工序7：切斷。
工序8：精銑R23圓弧，去除毛刺。
工序9：鉆孔M6螺紋底孔孔，去除毛刺。
工序10：攻M6螺紋底孔。
工序11：終檢。
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
由機(jī)械制造工藝簡明手冊(cè)表2.2-3、2.2-5、2.2-4、2.2-1可確定毛坯尺寸及公差。
根據(jù)上述原始材料及加工工藝，分別對(duì)各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸確定如下：
一端面
粗車至113 l=2；
Φ62外圓
粗車至Φ62 2z=3；
另一端面
粗車至111 l=2；
Φ62外圓
粗車至Φ62 2z=3；
Φ52外圓
精車至Φ52 2z=0.3；
半精車至Φ52.3 2z=1.1；
粗車至Φ53.4 2z=1.6；
Φ62左軸肩面
精車至103 l=0.3；
半精車至102.7 l=0.7；
粗車至102 l=1；
Φ62右軸肩面
精車至8 l=0.3；
半精車至8.3 l=0.7；
粗車至9 l=1；
Φ31.5
精鏜至Φ31.5 2z=1；
粗鏜至Φ30.5 2z=2；
2.5 確定切削用量及基本工時(shí)
工序7：鉆2XΦ5孔并加工螺紋孔2XM6。本工序采用計(jì)算法確定切削用量。
（1）機(jī)床：搖臂鉆床Z35
（2）刀具選擇：選用高速鋼,錐柄標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆Φ5，M6絲錐。
（3）確定切削用量：
2個(gè)孔共走2次刀,由切削手冊(cè)表11-2，
f=0.13mm/r, V=18m/min，
n=1000*18/(3.14*5)=1146.5 r/min，
根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)表4.2-12，
取n機(jī)=1320r/min,
所以 V =3.14×1320×5/1000=20.7m/min 。
（4）計(jì)算基本工時(shí)：
鉆孔工時(shí)：
tm1= 2*l/fn=2(3+16+3)/(0.13*1320) =0.26?min。
攻絲工時(shí)：
t= (l+l1+l2)/fn+(l+l1+l2)/fn0
l1=(1--3)p, l2 =(2--3)p
n0為絲錐或工件回程的轉(zhuǎn)速，p為加工螺紋的螺距。
根據(jù)機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)表2.3-20，
P=1
所以tm2=2*2(16+2+2)/(0.13*1000)=0.62 min。
最后，將以上各工序切削用量、工時(shí)定額的計(jì)算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填如機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片中。
第3章 專用夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，通常要設(shè)計(jì)專用夾具。
經(jīng)過與指導(dǎo)師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第9、10道工序—鉆2M6螺紋底孔的鉆床專用夾具。
3.1 設(shè)計(jì)主旨
本夾具主要用來鉆φ5mm孔、攻M6螺紋底孔。
3.2 夾具設(shè)計(jì)
3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇
出于定位簡單和快速的考慮，選擇底面、側(cè)面和曲面與底面相交的線為定位基準(zhǔn)，保證加工基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，再使用手動(dòng)偏心輪夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊。
3.2.2 切削力和加緊力計(jì)算
本步加工按鉆削估算夾緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的夾緊。
鉆削軸向力 ：
扭矩 ：
夾緊力為
取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1
則實(shí)際夾緊力為
F’=S1*S2*S3*S4*F=24.1N
使用偏心輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行人工夾緊，調(diào)節(jié)偏心輪手柄，即可滿足所需的夾緊力。
3.2.3 定位誤差分析
由于加工基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，所以能很好的保證了加工精度。
3.2.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
所加工的零件尺寸不大，并且所需夾緊力不是很大，為使夾具簡單，操作方便靈活，故使用手動(dòng)偏心輪夾緊機(jī)構(gòu)夾緊。
裝配圖：
參考文獻(xiàn)
[1]吳 拓主編．機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010
[2]艾興、肖詩綱主編．切削用量簡明手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.
[3]李益民主編.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993
[4]孟少農(nóng)主編.機(jī)械加工工藝手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1991
[5]王 棟主編.機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社
[6]梅 伶主編.模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010
[7]王衛(wèi)衛(wèi)主編.材料成形設(shè)備．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010
[8]甘永立主編.幾何公差與檢測．上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2008
[9]孫 桓、陳作模、葛文杰主編.《機(jī)械原理》．北京：高等教育出版社，2006
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[11]王紹俊主編.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1987
[12]黃如林主編.切削加工簡明實(shí)用手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社，2004
[13]薛源順主編.機(jī)床夾具設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，1995
[14]陳于萍、高曉康主編.互換性與測量技術(shù).北京高等教育出版社，2005.
[15]司乃鈞，許德珠主編.熱加工工藝基礎(chǔ). 高等教育出版社，1991
[16]張龍勛主編.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)及習(xí)題.機(jī)械工業(yè)出版社，1999.11
致謝
課程設(shè)計(jì)是我們機(jī)械專業(yè)學(xué)生在校學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)性的理論和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)環(huán)節(jié)，是綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能的具體實(shí)踐過程。通過這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了更深刻的理解和認(rèn)識(shí)，并為我今后從事機(jī)械相關(guān)工作樹立了堅(jiān)定的信心。
我這次課程設(shè)計(jì)的題目是CA6140開合螺母的工藝工裝設(shè)計(jì)，其中涉及到了很多曾經(jīng)學(xué)過的計(jì)算，驗(yàn)算等以及相關(guān)專業(yè)方面的知識(shí)。
在設(shè)計(jì)的過程中，通過把自己幾年來所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合，并運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，我順利完成了課程設(shè)計(jì)的各項(xiàng)任務(wù)。但在設(shè)計(jì)過程中，我對(duì)一些理論問題掌握的不夠充足，經(jīng)過多次向指導(dǎo)老師請(qǐng)教最后才得以解決。在今后的學(xué)習(xí)和工作中，我會(huì)更多的吸取相關(guān)方面的知識(shí)，不斷提高自己的專業(yè)水平和能力。
通過本次課程設(shè)計(jì)，我了解和掌握了機(jī)械工藝等方面的諸多知識(shí)，鍛煉了自己分析問題和解決問題的能力，并積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但由于時(shí)間緊，任務(wù)重，再加上本人的知識(shí)水平和能力有限，以及經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中難免存在一些缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，望老師給予批評(píng)指正。
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