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學位論文 50 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 一個令人滿意的結果被求得 這是遠優(yōu)于經驗之 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 并且適當的夾緊力應適用 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 緊力的值都應適當的選擇和計算 使由于夾緊力和切削力產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 學位論文 51 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 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查的方法和結果 這表明 連續(xù)遺傳算法取得最優(yōu)質的解決方案 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合的 學位論文 52 人工神經網絡 ANN 和 GA 人工神經網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網絡結合起來發(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)點數目作為設計參數 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更為現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以實現更好的加工精度是 必須的 在這篇論文中 將摩擦和碎片移除考慮在內 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)化問題可以在數學上仿照如下 學位論文 53 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 j 其中 是 的平均值 j 是正常力在 i 次的接觸點 niF 是靜態(tài)摩擦系數 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 iV 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 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 是基于生物再生產過程的強勁 隨機和啟發(fā)式的優(yōu)化方法 基 本思路背后的遺傳算法是模擬 生存的優(yōu)勝劣汰 的現象 每一個人口中的候選個體指 派一個健身的價值 通過一個功能的調整 以適應特定的問題 遺傳算法 然后進行 學位論文 54 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 人口足夠數目的演 變基于這些經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 遺傳算法參數的選擇 由于遺傳算法可能產生夾具設計字符串 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動遺傳算法 以實現一個可行 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 目標函數值時不可行的 因此 驅動它在連續(xù)迭代算法中的可行區(qū)域 對于約束 4 當遺傳算子產生新個體或此個體已經產生 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 inpolygon 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 學位論文 55 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 對任何一套節(jié)點 彈簧常數是 這里 學位論文 56 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 i 是周圍的 i 次夾具元素周圍的節(jié)點數量 為每個加工負荷的一步 適當的邊界條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被考慮進去 在機床 改變幾何數值過程中 材料被去除 工件的結構剛度也改變 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 數據庫 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據庫中取出 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 學位論文 57 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 該工件頂端內壁的三分之一是 經銑削及其刀具軌跡 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 加工參數在表 2 中給出 基于這些參數 切削力的最 高值被作為工件內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 加工參數和條件 學位論文 58 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 遺傳控制參數和懲罰函數 在這個例子中 用到了下列參數值 Ps 30 Pc 0 85 Pm 0 01 Nmax 100 和 Ncmax 20 關于 f1 和 的懲罰函數是 學位論文 59 這里 fv 可以被 F1 或 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 第一個函數值的收斂 圖 8 第二個函數值的收斂性 表 4 多目標優(yōu)化模型的結果 表 5 各種夾具設計方案結果進行比較 學位論文 60 5 6 結果的比較 從單一目標優(yōu)化和經驗設計中得到的夾具設計的設計變量和目標函數值 如表 5 所示 單一目標優(yōu)化的結果 在論文中引做比較 在例子中 與經驗設計相比較 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)化方法產生的變形分布最均勻 與結果比較 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 學位論文 61 圖 10 夾具配置實例 6 結論 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值的數據庫 且網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)化方法或經驗 此研究結果表明 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 學位論文 62 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 通過一種人工神經網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 zt rk F 2003 碎片位移和摩擦接觸的運用對工件夾具布局的校核 四缸柴油機曲軸工藝及鉆床專用夾具 曲軸斜油孔 設計 畢 業(yè) 設 計 論 文 說 明 書 題 目 四缸柴油機曲軸工藝及鉆床專用夾具 曲軸斜 油孔 設計 2 畢業(yè)設計 論文 任務書 設計 論文 題目 四缸柴油機曲軸工藝及鉆床專用夾具 曲軸斜油孔 設 計 1 畢業(yè)設計 論文 的主要內容及基本要求 1 基本設計參數 490 型柴油機 生產方式 批量生產 2 主要內容及基本要求 測繪柴油機曲軸的總成圖和零件圖 確定加工方法 制定加工工藝 編制加工工序卡 進行曲軸斜油孔加工的工裝設計 編寫設計說明書 2 指定查閱的主要參考文獻及說明 機械制造工藝手冊 機械制造技術基礎 機械制造裝備 夾具設計 3 進度安排 設計 論文 各階段名稱 起 止 日 期 1 查閱資料 了解曲軸的功能以及加工制造的基本知識 3 月 5 日 3 月 25 日 2 完成曲軸的裝配圖和零件圖的繪制 3 月 26 日 4 月 10 日 3 確定加方法 制定加工工藝 完成工裝設計 4 月 11 日 5 月 22 日 4 完成設計計算說明書的編寫 5 月 23 日 6 月 2 日 5 設計圖紙與說明書的校對 6 月 3 日 6 月 5 日 II 摘 要 在這次畢業(yè)設計中 進行了曲軸的測繪及根據實物模型了解曲軸的外型和曲軸斜 油孔的位置結構 本設計為四缸柴油機曲軸工藝及鉆床專用夾具 曲軸斜油孔 設計 繪制曲軸零件圖 確定加工方法 制定加工工藝 編制加工工序卡 曲軸斜油孔加工 的工裝設計 曲軸由軸頸和軸柄構成 曲軸是受沖擊載荷 傳遞動力的重要零件 在五大件中最難以保證加工質量 由 于曲軸工作條件惡劣 因此對曲軸材質以及毛坯加工技術 精度 表面粗糙度 熱處 理和表面強化 動平衡等要求都十分嚴格 如果其中任何一個環(huán)節(jié)質量沒有得到保證 則可嚴重影響曲軸的使用壽命和整機的可靠性 曲軸材質有球墨鑄鐵和鋼兩類 由于球墨鑄鐵的切削性能良好 可獲得較理想的 結構形狀 并且和鋼質曲軸一樣可以進行各種熱處理和表面強化處理來提高曲軸的抗 疲勞強度 硬度和耐磨性 球墨鑄鐵曲軸成本只有調質鋼曲軸成本的 1 3 左右 所以 球墨鑄鐵曲軸在國內外得到了廣泛應用 關鍵詞 曲軸 斜油孔 工裝設計 可靠 疲勞強度 球墨鑄鐵 III ABSTRACT In this graduation project has carried on the crank mapping and the basis working model understands the crank the outlook and the tune axle tilt oil hole position structure This design is four cylinder diesel engine crank craft work clothes design Plan crank detail drawing determination processing method formulation processing craft establishment processing travel chart tune axle tilt oil hole processing work clothes design The crank constitutes by the journal and the axis handle The crank is in the engine withstands the impact load the transmission power important components guarantees the processing quality most with difficulty in the engine five big ticket items Because the crank working condition is bad therefore to the crank material quality as well as the semifinished materials processing technology the precision the surface roughness the heat treatment and the surface strengthens requests and so on transient equilibrium extremely is all strict If any link quality has not obtained the guarantee then may affect the crank seriously the service life and the complete machine reliability The crank material quality has the modular cast iron and the steel two kinds Because the modular cast iron cutting value is good may obtain the ideal structure shape and may carry on each kind of heat treatment and superficial strengthening processing equally with the steel crank enhances the crank the anti fatigue strength degree of hardness and the resistance to wear Modular cast iron crank cost only then about quenched and tempered steel crank cost 1 3 therefore the modular cast iron crank in domestic and foreign obtained the widespread application Key word Cranks Slanting oil holes Work clothes designs Reliability Fatigue strength Modular cast irons IV 目 錄 中文摘要 英文摘要 第 1 章 設計的相關知識 1 1 1 畢業(yè)設計的目的 要求和內容 1 1 1 1 畢業(yè)設計的目的 1 1 1 2 畢業(yè)設計的基本要求及主要內容 1 1 2 畢業(yè)設計的步驟 2 1 2 1 機械加工工藝規(guī)程設計 2 第二章 零件的分析 3 2 1 零件的作用及分析 3 2 2 曲軸的制造技術及工藝進展 3 2 2 1 曲軸的毛坯制造技術 3 2 2 2 機械加工技術 4 2 2 3 熱處理和表面強化處理技術 4 第三章 零件的工藝路線及加工工藝 5 3 1 擬定工藝路線應注意的事項 5 3 2 零件的工藝路線 6 3 2 1 基準的選擇 6 3 2 2 曲軸工藝路線內容 6 3 2 3 零件加工工序內容 7 第四章 專用夾具設計及撰寫說明 35 4 1 專用夾具設計 35 4 1 1 設計說明 35 4 1 2 夾具設計分析 35 4 2 撰寫說明書應注意的事項 36 第五章 結 論 37 參考文獻 38 II 致 謝 39 畢業(yè)設計 1 第一章 設計的相關知識 1 1 畢業(yè)設計的目的 要求和內容 了解畢業(yè)設計的目的和要求能知道設計的重要性 按照要求做好設計 使自己有 一個做設計的好計劃 從而把設計做得更加的成功完美 1 1 1 畢業(yè)設計的目的 機械制造工藝與機床夾具畢業(yè)設計是機械制造工藝與機床夾具課程教學的一個不 可或缺的輔助環(huán)節(jié) 它是學生全面地綜合運用本課程及其有關先修課程的理論和實踐 知識進行加工工藝及夾具結構設計的一次重要實踐 它對于培養(yǎng)學生編制機械加工工 藝規(guī)程和機床夾具設計的能力 為以后搞好畢業(yè)設計和去工廠從事工藝與夾具設計具 有十分重要的意義 本課程設計的目的在于 1 培養(yǎng)學生綜合運用機械制造工藝學及相關專業(yè)課程 工程材料與熱處理 機 械設計 互換性與測量技術 金屬切削加工及裝備等 的理論知識 結合金工實習 生產實習中學到的實踐知識 獨立地分析和解決機械加工藝問題 初步具備設計一個 中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力 2 能根據被加工零件的技術要求 運用夾具設計的基本原理和方法 學會擬訂 夾具設計方案 完成夾具結構設計 初步具備設計保證加工質量的高效 省力 經濟 合理的專用夾具的能力 3 培養(yǎng)學生熟悉和應用有關手冊 標準 圖表等技術資料的能力 指導學生分 析零件加工的技術要求和本企業(yè)具備的加工條件 掌握從事工藝設計的方法和步驟 4 進一步培養(yǎng)學生機械制圖 設計計算 結構設計和編寫技術文件等的基本技 能 5 培養(yǎng)學生耐心細致 科學分析 周密思考 吃苦耐勞的良好習慣 6 培養(yǎng)學生解決工藝問題的能力 為學生今后進工廠從事工藝與夾具設計打下 良好的基礎 1 1 2 畢業(yè)設計的基本要求及主要內容 本畢業(yè)設計要求就一個中等復雜程度的零件編制一套機械加工工藝規(guī)程 按教師 第一章 設計的相關知識 2 指定的某加工工序設計一副專用夾具 并撰寫設計說明書 學生應在教師的指導下 認真地 有計劃地 獨立按時完成設計任務 學生對待自己的設計任務必須如同在工 廠接受設計任務一樣 對于自己所作的技術方案 數據選擇和計算結果必須高度負責 注意理論與實踐相結合 以期使整個設計在技術上是先進的 在經濟上是合理的 在 生產中是可行的 1 基本設計參數 490 型柴油機 生產方式 批量生產 2 主要內容及基本要求 測繪柴油機曲軸的總成圖和零件圖 確定加工方法 制定加工工藝 編制加工工序卡 進行曲軸斜油孔加工的工裝設計 編寫設計說明書 3 指定查閱的主要參考文獻及說明 機械制造工藝手冊 機械制造技術基礎 機械制造裝備 夾具設計 1 2 畢業(yè)設計的步驟 1 2 1 機械加工工藝規(guī)程設計 1 分析 研究零件圖 或實物 進行結構工藝性審查 2 根據生產綱領和生產類型 確定工藝的基本特征 生產綱領和生產類型不同 產品零件的制造工藝 所用設備及工藝裝備 對工人的技 術要求 采取的技術措施和要求達到的技術經濟效果也會不同 3 確定毛坯的類型和制造方法 繪制毛坯圖 4 擬定工藝路線 5 機械加工工序設計 6 技術經濟分析 7 校核 畢業(yè)設計 3 第二章 零件的分析 2 1 零件的作用及分析 曲軸一般由主軸頸 連桿軸頸 曲柄 平衡塊 前端和后端等組成 一個主軸頸 一個連桿軸頸和一個曲柄組成了一個曲拐 曲軸的曲拐數目等于氣缸數 曲軸是發(fā)動機中承受沖擊載荷 傳遞動力的重要零件 在發(fā)動機五大件中最難以 保證加工質量 由于曲軸工作條件惡劣 因此對曲軸材質以及毛坯加工技術 精度 表面粗糙度 熱處理和表面強化 動平衡等要求都十分嚴格 如果其中任何一個環(huán)節(jié) 質量沒有得到保證 則可嚴重影響曲軸的使用壽命和整機的可靠性 世界汽車工業(yè)發(fā) 達國家對曲軸的加工十分重視 并不斷改進曲軸加工工藝 隨著 WTO 的加入 國內曲 軸生產廠家已經意識到形勢的緊迫性 引進了為數不少的先進設備和技術 以期提高 產品的整體競爭力 使得曲軸的制造技術水平有了大幅提高 特別是近 5 年來發(fā)展更 為迅猛 把連桿傳來的推力變?yōu)樾D的力量 扭矩 經過曲軸 飛輪傳給傳動裝置 將活塞 的直線往復運動的動能轉化為旋轉動能的部件 2 2 曲軸的制造技術及工藝進展 2 2 1 曲軸的毛坯鑄造技術 球墨鑄鐵曲軸的生產繼 QT800 2 QT900 2 等幾種牌號后 廣西玉柴等經過攻關已 能穩(wěn)定生產 QT800 6 牌號的曲軸 為曲軸 以鐵代鋼 奠定了基礎 1 熔煉 高溫低硫純凈鐵水的獲得是生產高質量球墨鑄鐵的關鍵 國內主要是以沖天爐為主 的生產設備 鐵水未進行預脫硫處理 其次是高純生鐵少 焦炭質量差 目前已采用 雙聯外加預脫硫的熔煉方法 采用沖天爐熔化鐵水 經爐外脫硫 然后在感應電爐中 升溫并調整成分 目前 在國內鐵水成分的檢測已普遍采用真空直讀光譜儀來進行 2 造型 第一章 設計的相關知識 4 2 氣流沖擊造型工藝明顯優(yōu)于粘土砂型工藝 可獲得高精度的曲軸鑄件 該工藝制作 的砂型具有無反彈變形量等特點 這對于多拐曲軸尤為重要 目前 國內已有一些曲 軸 生產廠家從德國 意大利 西班牙等國引進氣流沖擊造型工藝 不過 引進整條生 產線的只有極少數廠家 如文登天潤曲軸有限公司引進了德國 KW 鑄造生產線 2 2 2 機械加工技術 目前國內曲軸生產線多數由普通機床和專用機床組成 生產效率和自動化程度相 對較低 粗加工設備多采用多刀車床車削曲軸主軸頸及拐頸 工序的質量穩(wěn)定性差 容易產生較大的內應力 難以達到合理的加工余量 一般精加工采用 MQ8260 等曲軸磨 床粗磨 半精磨 精磨 拋光 通常靠手工操作 加工質量不穩(wěn)定 粗加工生產線由德國的專機自動線 LINDENMAIER 數控車 車拉 數控高速隨 動外銑 BOEHRINGER 圓角滾壓機 HEGENSCHEIDT MFD 和止推面車滾專機 淬火機 EMA 等組成 精加工生產線由日本的數控高速 CBN 磨床 TOYODA 動平衡機 拋 光機 IMPCO NACHI 檢測機 清洗機等組成 連桿軸頸加工則采用了數控高速隨動 加工技術 全線采用高速 CBN 砂輪磨削技術 磨削線速度達到 120m s 粗加工有曲軸 質量定心機 數控內銑床等設備 精加工設備由英國 LANDIS 日本 TOYADA 數控曲軸磨 床等進口先進設備組成 可以看出 發(fā)動機曲軸制造技術進展最為迅速的是機械加工 裝備 比較典型的加工工藝是銑削和磨削 2 2 3 熱處理和表面強化處理技術 曲軸的熱處理關鍵技術是表面強化處理 球墨鑄鐵曲軸一般均采用正火處理 為表 面處理做好組織準備 表面強化處理一般采用感應淬火或氮化工藝 鍛鋼曲軸則采用 軸頸與圓角淬火工藝 引進的設備有 AEG 全自動曲軸淬火機床 EMA 淬火機床等 據國外資料介紹 球墨鑄鐵曲軸采用圓角滾壓工藝與離子氮化結合使用進行復合強 化 可使整條曲軸的抗疲勞強度提高 130 以上 國內部分廠家近幾年也進行了這方面 的實踐 取得了良好的效果 畢業(yè)設計 5 第三章 零件的工藝路線及加工工藝 3 1 擬定工藝路線應注意的事項 在撰寫工藝路線 尤其是在選擇加工方法 安排加工順序時 要考慮和注意以下 事項 1 表面成形 應首先加工出精基準面 再盡量以統(tǒng) 的精基準定位加工其余表面 并要考慮到 各種工藝手段最適合加工什么表面 2 保證質量 應注意到在各種加工方案中保證尺寸精度 形狀精度和表面相互位置精度的能力 是否要粗精分開 加工階段應如何劃分 怎樣保證工件無夾壓變形 怎樣減少熱變形 采用怎樣的熱處理手段以改善加工條件 消除應力和穩(wěn)定尺寸 如何減小誤差復映 對某些相互位置精度要求極高的表面 可考慮采用互為基準反復加工的辦法等 3 減小消耗 降低成本 要注意發(fā)揮工廠原有的優(yōu)勢和潛力 充分利用現有的生產條件和設備 盡量縮短 工藝準備時間并迅速投產 避免貴重稀缺材料的使用和消耗 4 提高生產率 在現有通用設備的基礎上考慮成批生產的工藝時 工序宜分散 并配備足夠的專 用工藝裝備 當采用高效機床 專用機床或數控機床時 工序宜集中 以提高生產效 率 保證質量 應盡可能減少工件在車間內和車間之間的流動 必要時考慮引進先進 高效的工藝技術 5 確定機床和工藝裝備 選擇機床和工藝裝備 其型號 規(guī)格 精度應零件尺寸大小 精度 生產綱領和 工廠的具體條件相適應 在畢業(yè)設汁中 專用夾具 專用刀具和專用量具 統(tǒng)一采用以下代號編號方法 D 刀具 J 夾具 L 量具 C 車床 X 銑床 Z 鉆床 M 磨床 第二章 零件的分析 6 專用工藝裝備編號示例如下 CJ 01 車床專用夾具 l 號 ZD 02 鉆床專用刀具 2 號 6 工藝方案的對比取舍 為保證質量的可靠性 應對各方案進行技術經濟分析 對生產率和經濟性 注意 在什么情況下主要對比不同方案的工藝成本 在什么情況下主要對比不同方案的投資 回收期 進行對比 最后綜合對比結果 選擇最優(yōu)方案 3 2 零件的工藝路線 3 2 1 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 基準選擇得正確與合理可以使加工質 量得到保證 生產率得以提高 否則 加工工藝過程中會問題百出 更有甚者 還會 造成零件的大批報廢 使生產無法正常進行 1 粗基準的選擇 對于零件而言 盡可能選擇不加工表面為粗基準 而對有若 干個不加工表面的工件 則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗 基準 根據這個基準選擇原則 現選取頂面作為粗基準 因為這個零件是長方體類的 零件 可以用通用夾具來定位 實現了完全定位 然后進行銑削 2 精基準的選擇 主要應該考慮基準重合的問題 當設計基準與工序基準不重 合時 應該進行尺寸換算 這在以后還要專門計算 此處不再重復 3 2 2 曲軸工藝路線內容 曲軸材料為球墨鑄鐵 曲軸的主要加工表面多數為外圓表面 所有的加工表面的 表面粗糙度的質量要求都比較高 主要加工部位的尺寸有 1 回轉面 64h6 0 9 56h6 52M7 2 長度尺寸 0 9 0 3 24 0 5 22 0 5 149 0 5 207 0 5 12N8 3 位置尺寸 0 23 48 5 0 01 24 0 2 34 0 2 30 0 2 105 0 4 230 0 4 1 2 2 1 制定工藝路線 1 鑄造毛坯件 2 時效處理 3 粗加工 4 半精加工 畢業(yè)設計 7 5 精加工 6 探傷 7 鍵 螺紋加工 8 精磨 9 檢查 10 防銹 入庫 3 2 3 零件加工工序內容 工序一 粗 精車左端面 加工材料 QT600 3 工件尺寸 坯件 D 71 mm 車削長度 l 35 5 mm 加工要求 車削后表面粗糙度為 Ra 6 3 m 車床 CA6140 工件采用三爪卡盤裝夾 由于工件毛坯為鑄件 因兩端面都要加工 加工余量為 3 5 所以粗加工余 量為 3 5mm 精加工余量為 0 5 mm 粗車左端面 1 刀具的選擇 選擇硬質合金鋼端面車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于粗加工余量為 3 mm 且車端面 可一次走刀pa 完成 故 3 mmp650 2 2 確定進給量 f 根據表 1 4 在粗車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 mm 工件直徑在 60 100 mm 時pa f 0 6 1 2 mm 根據 CA6140 車床說明書選擇 f 0 6 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 0 833 1 167 m s 故選擇 第三章 零件的工藝路線及加工工藝 8 1 m s 60 m minv 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10D n r minv60271 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 35 5 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 35 5 1 0 36 5 mm 故 min36 50 27mt 精車左端面 1 刀具的選擇 選擇硬質合金鋼端面車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于精加工余量為 0 5 mm 且車端面 可一次走pa 刀完成 故 mmp60 5 2 2 確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 pa mm 由于表面粗糙度要求高 工件直徑在 60 100 mm 時 故取 f 0 3 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 1 333 1 83 m s 故選擇 1 5 m s 90 m minv 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10D n r minv9043 58771 畢業(yè)設計 9 則取 n 410 r min 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 35 5 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 35 5 1 0 36 5 mm 故 min36 50 41mt 工序二 粗 精車右端面 加工材料 QT600 3 工件尺寸 坯件 D 82 mm 車削長度 l 41 mm 加工要求 車削后表面粗糙度為 Ra 1 6 m 車床 CA6140 工件采用三爪卡盤裝夾 由于工件毛坯為鑄件 因兩端面都要加工 加工余量為 3 5 所以粗加工余 量為 3mm 精加工余量為 0 5 mm 粗車左端面 1 刀具的選擇 選擇硬質合金鋼端面車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于粗加工余量為 3 mm 且車端面 可一次走刀pa 完成 故 3 mmp650 2 2 確定進給量 f 根據表 1 4 在粗車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 mm 工件直徑在 60 100 mm 時 pa f 0 6 1 2 mm 根據 CA6140 車床說明書選擇 f 0 6 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 第三章 零件的工藝路線及加工工藝 10 0 833 1 167 m sv 故選擇 1 m s 60 m min 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10Dv n r min6023 48 則取 n 240 r min 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 41 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 41 1 0 42 mm 故 min420 96mt 精車左端面 1 刀具的選擇 選擇硬質合金鋼端面車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于精加工余量為 0 5 mm 且車端面 可一次走pa 刀完成 故 mmp60 5 2 2 確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 pa mm 由于表面粗糙度要求高 工件直徑在 60 100 mm 時 故取 f 0 03 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 1 333 1 83 m s 故選擇 1 5 m s 90 m minv 畢業(yè)設計 11 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10Dv n r min903582 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 41 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 41 1 0 42 mm 故 min420 356mt 工序三 粗 精車主軸頸 加工材料 QT600 3 工件尺寸 坯件 D 71 mm 車削長度 l 120 mm 加工要求 車削后表面粗糙度為 Ra 1 6 m 車床 CA6140 工件采用兩頂尖裝夾 由于工件毛坯為鑄件 加工余量為 7 加工要求交高 Ra 1 6 m 所以粗 加工余量為 4mm 半精加工為 2 精加工余量為 1 mm 粗車 1 刀具的選擇 選擇直頭式外圓車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于粗加工余量為 4mm 且車削余量不大 可一pa 次走刀完成 故 mmp7162 2 確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 pa mm 由于表面粗糙度要求高 工件直徑在 60 100 mm 時 故取 f 0 06 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 第三章 零件的工藝路線及加工工藝 12 0 833 1 167 m sv 故選擇 1 m s 60 m min 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10Dv n r min60271 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 120 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 120 1 0 121 mm 故 min120 756mt 半精車 1 刀具的選擇 選擇硬質合金鋼端面車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于半精加工余量為 2 mm 且車端面 可一次走pa 刀完成 故 mmp67512 2 確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 pa mm 由于表面粗糙度要求高 工件直徑在 60 100 mm 時 故取 f 0 03 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 1 333 1 83 m s 故選擇 1 5 m s 90 m minv 3 確定主軸轉速 n 根據公式 畢業(yè)設計 13 故10Dnv n r min90427 86 則取 n 430 r min 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 120 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 120 1 0 121 mm 故 min120 9443mt 精車 1 刀具的選擇 選擇硬質合金鋼端面車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于精加工余量為 0 5 mm 且車端面 可一次走pa 刀完成 故 mmp6540 2 2 確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 pa mm 由于表面粗糙度要求高 工件直徑在 60 100 mm 時 故取 f 0 03 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 1 333 1 83 m s 故選擇 1 5 m s 90 m minv 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10D n r minv904 965 第三章 零件的工藝路線及加工工藝 14 則取 n 440 r min 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 40 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 40 1 0 41 mm 故 min410 32mt 工序四 粗 精車主軸頸 加工材料 QT600 3 工件尺寸 坯件 D 71 mm 車削長度 l 40 mm 加工要求 車削后表面粗糙度為 Ra 0 4 m 車床 CA6140 工件采用兩頂尖裝夾 由于工件毛坯為鑄件 加工余量為 7 加工要求很高 Ra 0 4 m 所以粗 加工余量為 4 mm 半精加工余量為 2 mm 精加工余量為 1 mm 粗車 1 刀具的選擇 選擇直頭式外圓車刀 最好選擇可轉位車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于粗加工余量為 4 mm 且車削余量不大 可一pa 次走刀完成 故 mmp7162 2 確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 pa mm 由于表面粗糙度要求高 工件直徑在 60 100 mm 時 故取 f 0 06 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 0 833 1 167 m s 畢業(yè)設計 15 故選擇 1 m s 60 m minv 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10D n r minv60271 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 40 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 40 1 0 41 mm 故 min410 267mt 半精車 1 刀具的選擇 選擇硬質合金鋼端面車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于半精加工余量為 1 mm 且車端面 可一次走pa 刀完成 故 mmp67512 2 確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 pa mm 由于表面粗糙度要求高 工件直徑在 60 100 mm 時 故取 f 0 03 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 1 333 1 83 m s 故選擇 1 5 m s 90 m minv 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10D 第三章 零件的工藝路線及加工工藝 16 n r min10vD 90427 86 則取 n 430 r min 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 40 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 40 1 0 41 mm 故 min410 32mt 精車 1 刀具的選擇 選擇硬質合金鋼端面車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于精加工余量為 0 5 mm 且車端面 可一次走pa 刀完成 故 mmp6540 2 2 確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 pa mm 由于表面粗糙度要求高 工件直徑在 60 100 mm 時 故取 f 0 03 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 1 333 1 83 m s 故選擇 1 5 m s 90 m minv 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10D n r minv904 965 則取 n 440 r min 畢業(yè)設計 17 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 40 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 40 1 0 41 mm 故 min410 32mt 工序五 粗 精車主軸頸 工序六 粗 精車主軸頸 工序七 粗 精車主軸頸 工序五 工序六 工序七與工序三 工序四類同計算現在省略 工序八 粗 精車主軸頸兩邊壁面 加工材料 QT600 3 加工要求 車削長度 l 32 mm 車削后的表面粗糙度為 Ra 0 4 m 車床 CA6140 工件采用兩頂尖裝夾 選擇硬質合金刀端面車刀 主軸頸 兩壁保證所以長度尺寸 工序九 主軸頸端壁面倒角 R3 保證粗糙度 Ra 0 4 工序十 粗 精曲柄銷 加工材料 QT600 3 工件尺寸 坯件 D 63 mm 車削長度 l 36 mm 加工要求 車削后表面粗糙度為 Ra 0 4 m 車床 CA6140 工件采用專用夾具裝夾 由于工件毛坯為鑄件 加工余量為 7 加工要求很高 Ra 0 4 m 所以粗 加工余量為 4 mm 半精加工余量為 2 mm 精加工余量為 1 mm 粗車 1 刀具的選擇 選擇直頭式外圓車刀 最好選擇可轉位車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于粗加工余量為 4 mm 且車削余量不大 可一pa 次走刀完成 故 第三章 零件的工藝路線及加工工藝 18 mmpa63592 2 確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 pa mm 由于表面粗糙度要求高 工件直徑在 60 100 mm 時 故取 f 0 06 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 0 833 1 167 m s 故選擇 1 m s 60 m minv 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10D n r minv603 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 36 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 36 1 0 37 mm 故 min370 216mt 半精車 1 刀具的選擇 選擇硬質合金鋼端面車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于半精加工余量為 1 mm 且車端面 可一次走pa 刀完成 故 mmp59712 2 確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 pa mm 由于表面粗糙度要求高 工件直徑在 60 100 mm 時 故取 f 0 03 mm 畢業(yè)設計 19 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 1 333 1 83 m s 故選擇 1 5 m s 90 m minv 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10D n r minv90485 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 36 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 36 1 0 37 mm 故 min370 2648mt 精車 1 刀具的選擇 選擇硬質合金鋼端面車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于精加工余量為 0 5 mm 且車端面 可一次走pa 刀完成 故 mmp5760 2 2 確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 pa mm 由于表面粗糙度要求高 工件直徑在 60 100 mm 時 故取 f 0 03 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 1 333 1 83 m s 故選擇 第三章 零件的工藝路線及加工工藝 20 1 5 m s 90 m minv 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10D n r minv9057 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 36 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 36 1 0 37 mm 故 min370 255mt 工序十一 粗 精曲柄銷 加工材料 QT600 3 工件尺寸 坯件 D 63 mm 車削長度 l 36 mm 加工要求 車削后表面粗糙度為 Ra 0 4 m 車床 CA6140 工件采用專用夾具裝夾 由于工件毛坯為鑄件 加工余量為 7 加工要求很高 Ra 0 4 m 所以粗 加工余量為 4 mm 半精加工余量為 2 mm 精加工余量為 1 mm 粗車 1 刀具的選擇 選擇直頭式外圓車刀 最好選擇可轉位車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于粗加工余量為 4 mm 且車削余量不大 可一pa 次走刀完成 故 mmp63592 2 確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 pa 畢業(yè)設計 21 mm 由于表面粗糙度要求高 工件直徑在 60 100 mm 時 故取 f 0 06 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 0 833 1 167 m s 故選擇 1 m s 60 m minv 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10D n r minv603 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 36 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 36 1 0 37 mm 故 min370 216mt 半精車 1 刀具的選擇 選擇硬質合金鋼端面車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于半精加工余量為 1 mm 且車端面 可一次走pa 刀完成 故 mmp59712 2 確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 pa mm 由于表面粗糙度要求高 工件直徑在 60 100 mm 時 故取 f 0 03 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 1 333 1 83 m s 第三章 零件的工藝路線及加工工藝 22 故選擇 1 5 m s 90 m minv 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10D n r minv90485 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 36 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 36 1 0 37 mm 故 min370 2648mt 精車 1 刀具的選擇 選擇硬質合金鋼端面車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于精加工余量為 0 5 mm 且車端面 可一次走pa 刀完成 故 mmp5760 2 2 確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 pa mm 由于表面粗糙度要求高 工件直徑在 60 100 mm 時 故取 f 0 03 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 1 333 1 83 m s 故選擇 1 5 m s 90 m minv 3 確定主軸轉速 n 根據公式 畢業(yè)設計 23 故10Dnv n r min9057 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 36 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 36 1 0 37 mm 故 min370 255mt 工序十二 粗 精曲柄銷 加工材料 QT600 3 工件尺寸 坯件 D 63 mm 車削長度 l 36 mm 加工要求 車削后表面粗糙度為 Ra 0 4 m 車床 CA6140 工件采用專用夾具裝夾 由于工件毛坯為鑄件 加工余量為 7 加工要求很高 Ra 0 4 m 所以粗 加工余量為 4 mm 半精加工余量為 2 mm 精加工余量為 1 mm 粗車 1 刀具的選擇 選擇直頭式外圓車刀 最好選擇可轉位車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于粗加工余量為 4 mm 且車削余量不大 可一pa 次走刀完成 故 mmp63592 2 確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 pa mm 由于表面粗糙度要求高 工件直徑在 60 100 mm 時 故取 f 0 06 mm 第三章 零件的工藝路線及加工工藝 24 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 0 833 1 167 m s 故選擇 1 m s 60 m minv 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10D n r minv603 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 36 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 36 1 0 37 mm 故 min370 216mt 半精車 1 刀具的選擇 選擇硬質合金鋼端面車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于半精加工余量為 1 mm 且車端面 可一次走pa 刀完成 故 mmp59712 2 確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 pa mm 由于表面粗糙度要求高 工件直徑在 60 100 mm 時 故取 f 0 03 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 1 333 1 83 m s 故選擇 1 5 m s 90 m minv 畢業(yè)設計 25 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10Dv n r min90485 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 36 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 36 1 0 37 mm 故 min370 2648mt 精車 1 刀具的選擇 選擇硬質合金鋼端面車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于精加工余量為 0 5 mm 且車端面 可一次走pa 刀完成 故 mmp5760 2 2 確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 pa mm 由于表面粗糙度要求高 工件直徑在 60 100 mm 時 故取 f 0 03 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 1 333 1 83 m s 故選擇 1 5 m s 90 m minv 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10D n r minv9057 第三章 零件的工藝路線及加工工藝 26 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 36 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 36 1 0 37 mm 故 min370 255mt 工序十三 粗 精曲柄銷 工序十四 粗 精車曲柄銷兩邊壁面 加工材料 QT600 3 工件尺寸 坯件 D 63 mm 車削長度 l 28 mm 加工要求 車削后表面粗糙度為 Ra 0 8 m 車床 CA6140 工件采用專用夾具裝夾 工序十五 曲柄銷兩邊倒角 R3 Ra 0 m 工序十六 粗 精車左端 外圓 倒角 C2 Ra6 3 40 加工材料 QT600 3 工件尺寸 坯件 D mm 車削長度 l mm 加工要求 車削后表面粗糙度為 Ra m 車床 CA6140 工件采用專用夾具裝夾 由于工件毛坯為鑄件 加工余量為 加工的余量很大 加工要求高 Ra m 所以粗加工余量為 mm 粗加工走兩刀 半精加工余量為 mm 精加工余量為 mm 粗車第一刀 1 刀具的選擇 選擇直頭式外圓車刀 最好選擇可轉位車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于粗加工余量為 mm 且車削余量不大 可pa 畢業(yè)設計 27 一次走刀完成 故 mmpa6452 2 確定進給量 f 根據 機械制造工藝設計手冊 表 查得 在 精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 mm 由于表面粗糙度要求高 pa 工件直徑在 60 100 mm 時 則 f 0 3 0 6 故取 f 0 05 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 0 833 1 167 m s 故選擇 1 m s 60 m minv 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10D n r minv6034 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 75 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 75 1 0 76 mm 故 min760 433mt 粗車第二刀 1 刀具的選擇 選擇直頭式外圓車刀 最好選擇可轉位車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于粗加工余量為 mm 且車削余量不大 可pa 第三章 零件的工藝路線及加工工藝 28 一次走刀完成 故 mmpa542 2 確定進給量 f 根據 機械制造工藝設計手冊 表 查得 在 精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 mm 由于表面粗糙度要求高 pa 工件直徑在 60 100 mm 時 則 f 0 3 0 6 故取 f 0 05 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 0 833 1 167 m s 故選擇 1 m s 60 m minv 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10Dn n r minv60354 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 75 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 75 1 0 76 mm 故 min760 35mt 半精車 1 刀具的選擇 選擇硬質合金鋼端面車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于半精加工余量為 1 mm 且車端面 可一次走pa 刀完成 故 畢業(yè)設計 29 mmpa41 52 2 確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 pa mm 由于表面粗糙度要求高 工件直徑在 60 100 mm 時 故取 f 0 3 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 1 333 1 83 m s 故選擇 1 5 m s 90 m minv 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10D n r minv90654 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 75 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 75 1 0 76 mm 故 min760 395mt 精車 1 刀具的選擇 選擇硬質合金鋼端面車刀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 得選用刀具 YG3 表 1 1 選得刀桿尺寸 16 mm 25 mm 刀片厚度為 4 5 mm 2 選擇切削用量 1 確定切削深度 由于精加工余量為 0 5 mm 且車端面 可一次走pa 刀完成 故 mmp410 52 2 確定進給量 f 在精車鑄鐵時刀桿尺寸為 16 25 3 pa mm 由于表面粗糙度要求高 工件直徑在 60 100 mm 時 故取 第三章 零件的工藝路線及加工工藝 30 F 0 03 mm 3 確定切削速度 根據 機械制造工藝設計手冊 表 3 19 查得 v 1 333 1 83 m s 故選擇 1 5 m s 90 m minv 3 確定主軸轉速 n 根據公式 故10D n r minv90741 4 計算基本工時 mLtnf 式中 L l y l 75 mm 根據 切削用量簡明手冊 表 1 26 查得 y 1 0 mm 則 L 75 1 0 76 mm 故 min760 3mt 工序十七 鉆主軸頸孔 10 4 加工材料 QT600 3 鑄造件 工藝要求 孔徑 d 10 mm 孔深 64 mm 通孔 精度為 H12 H13 l 機床 Z525 型立式鉆床 1 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆頭 其直徑 10 mm 0d 鉆頭的幾何形狀 根據 切削用量簡明手冊 表 1 2 查得 雙錐修磨橫刃 1030 28 70 3 5 12 65 2 4 ebmbml 2 選擇切削用量 1 確定進給量 f 1 按加工要求決定進給量 根據 切削用量簡明手冊 表 查 當 加工要求 H12 H13 精度時 d 10 mm 時 0 47 0 57 f 由于 故應乘以孔的修正值 則 64 10 ld 10 95fK 畢業(yè)設計 31 0 47 5 0 9 0 45 f mrmr 2 按鉆頭強度決定進給量 根據 切削用量簡明手冊 表 2 8