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機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 課題名稱 軸 套 鉆 鏜 銑 加 工 機(jī) 床 夾 具 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)時(shí)間 起始時(shí)間 2014 年 11 月 24 日 完成時(shí)間 2013 年 12 月 1 日 原始技術(shù)條件 1 給 定 紙 質(zhì) 零件圖樣 每臺(tái)產(chǎn)品該 零件的數(shù)量為 1 件 2 產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng) 5000 臺(tái) 年 該 零件備品率為 4 廢品率為 0 5 3 毛坯為外協(xié)件 生產(chǎn)條件根據(jù)需要確定 4 由機(jī)加車間負(fù)責(zé)生產(chǎn) 設(shè)計(jì)工作量 設(shè)計(jì)加工 69 12 R6 槽銑加工夾具 設(shè)計(jì) 3 M12 深 26 底孔鉆加工夾具 要求氣動(dòng)或液壓夾緊 零件工藝過程設(shè)計(jì) 零件工序安排詳細(xì)內(nèi)容及相關(guān)計(jì)算 設(shè)計(jì)夾具結(jié)構(gòu) 繪制裝配圖 夾具總裝圖 1 張 A0 圖紙 設(shè)計(jì)其他重要零件 繪制相關(guān)零件圖 零件工藝過程卡一套 零件工序卡一套 參考資料 1 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 教材 2 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 教材3 機(jī)械制造工藝手冊(cè)手冊(cè) 4 其他相關(guān)書籍 工作進(jìn)度 1 零件圖的工藝分析及繪制 毛坯的選擇及毛坯圖的繪制 1 5 天 2 選擇定位基準(zhǔn) 選擇各表面的加工方法和加工方案 安排 1 5 天 加工順序 劃分加工階段 制訂工藝路線 選擇機(jī)床及工藝 裝備 3 加工余量及工序間尺寸與公差的確定 切削用量和時(shí)間 2 天 定額的確定 填寫機(jī)械加工工藝過程卡和工序卡 4 確定夾具設(shè)計(jì)方案 繪制結(jié)構(gòu)原理示意圖 4 天 5 計(jì)算夾緊力 繪制夾具裝配圖和零件圖 4 天 6 編寫整理設(shè)計(jì)說明書 2 天 教研室意見 夾具夾緊力的優(yōu)化及對(duì)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(huì)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(jì)優(yōu)化 夾緊力是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)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(duì)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(gè)關(guān)鍵因素 要實(shí)現(xiàn)夾具的這些功能 需將 工件定位到一個(gè)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(dòng) 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(huì)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(duì)工件的定位誤差 同時(shí)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(bào)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(jì)算成本 同時(shí) 多數(shù)的有限元基礎(chǔ)研究人員 一直重點(diǎn)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(duì)剛性模型 9 11 對(duì)夾緊力進(jìn)行了優(yōu)化 剛型模型幾乎被近似為 一個(gè)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(gè)線性規(guī)劃 其目的是盡量減少在每個(gè)定位點(diǎn)調(diào)整夾緊力強(qiáng)度的 法線接觸力 接觸摩擦力的影響被忽視 因?yàn)樗^法線接觸力相對(duì)較小 由于 這種方法是基于剛體假設(shè) 獨(dú)特的三維夾具可以處理超過 6 個(gè)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(jì)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(gè)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 第 1 頁 共 15 頁 這種限制可以通過計(jì)算夾具 工件系統(tǒng) 15 的彈性來克服 對(duì)于一個(gè)相 對(duì)嚴(yán)格的工件 該夾具在機(jī)械加工工件的位置會(huì)受夾具點(diǎn)的局部彈性變形的強(qiáng) 烈影響 Hockenberger 和得墨忒耳 16 使用經(jīng)驗(yàn)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(duì)設(shè)計(jì)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(duì)報(bào)告做了改善 然而 他們沒有處理計(jì)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(diǎn)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(duì)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(gè)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(gè)例子分析工件夾緊力的優(yōu)化對(duì)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(gè)假設(shè)是有效的 在對(duì)液壓或氣動(dòng)夾具使用 在實(shí)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 iijjFkd 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ij 第 2 頁 共 15 頁 圖1 彈簧夾具 工件接觸模型 表示在第i個(gè)ixyz 接觸處的坐標(biāo)系 j x y z 是對(duì)應(yīng)沿著 xyz方向的彈性變形 分別 j x y z 的代表ijd 和 切向力接觸 法線力接觸 ixFiyizF 1 2 工件 夾具的接觸剛度模型 集中遵守一個(gè)球形尖端定位 夾具和工件的接觸并不是線性的 因?yàn)榻佑| 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iPiR 面工件表面之間 這可從封閉赫茲的辦法解決縮進(jìn)一個(gè)球體彈性半空間的問題 對(duì)于這個(gè)問題 是法線的變形 在 文獻(xiàn) 23 第 93 頁 中給出如下 in 2 1 3296 iiniPRE 其中 式中 和 是工件和夾具的彈性模量 22 11fw wEf w 分別是工件和材料的泊松比 f 切向變形 沿著 和 切線方向 硅業(yè)切力距ity iittx 或 者 ixiy 有以下形式 文獻(xiàn) 23 第 217 頁 iyQiix或 者 3 t28 ifi wiaG 其中 分別是工件和夾具剪切模量 1 3134ifi wPRE fGw 一個(gè)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(jì)算上述的線性近似 第 3 頁 共 15 頁 4 1 32 68 9iizREk 5 1 24jii iwxy zf kG 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(yùn)動(dòng)過程中 局 部的夾緊和加工負(fù)荷引起的彈性變形 同時(shí)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(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)是通過制 定一個(gè)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(duì)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TwwdXYZ wX wY 是 沿 和 三個(gè)正交組件 見圖 2 Zxgygz 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(jì)算如下 2L 第 4 頁 共 15 頁 6 222wwwdXYZ 其中 表示一個(gè)向量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 但是作用在工件的夾緊力會(huì)影響定位誤差 當(dāng)多個(gè)夾緊力作用于工件 由 此產(chǎn)生的夾緊力為 有如下形式 TRRCXYZP 7 RC 其中夾緊力 是矢量 夾緊力的方向 矩陣 1 TLCC 1 TCLCRn 是夾緊力是矢量的方向余弦 和 coscosLiLiiin i i Li 是第 i 個(gè)夾緊點(diǎn)夾緊力在 和 方向上的向量角度 i 1 2 3 C gXYgZ 在這個(gè)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(duì)較小 并在進(jìn)行分析時(shí)忽略了加緊力對(duì)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zkii 的所有定位器正常剛度 相乘 并假設(shè)工件 取決于 zks xNyzgXY 的方向 各自的等效接觸剛度可有下式 計(jì)算gZ 111 XYZNNssszizizikk 和 得出 見圖 3 工件剛體運(yùn)動(dòng) 歸于夾緊行動(dòng)現(xiàn)在可以寫成 wd 8 111XYZ TRRRwNNNsssziziziPPdkk 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(gè)目標(biāo)函數(shù)可以寫為 2L 最小化 XYZ 222RRERCNNw111PP iii 9 第 5 頁 共 15 頁 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gXYgZ 過使用最低總能量互補(bǔ)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(duì)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(shí)調(diào)整 因此 總能量最小化的形式為補(bǔ)充的夾緊力優(yōu)化的第 二個(gè)目標(biāo)函數(shù) 并給出 最小化 10 222iiiL CL CL Cx 111FFUW kkyziii TQ 其中 代表機(jī)構(gòu)的彈性變形應(yīng)變能互補(bǔ) 代表由外部力量和力矩配合 W 完成 是遵守對(duì)角矩陣的 和Q1 LCxyzxyzcc 1iijjck 是所有接觸力的載體 TxyzzFF 如圖 3 加權(quán)系數(shù) 計(jì)算確定的基礎(chǔ)2L 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(gè) 接觸處的靜摩擦力約束 庫侖摩擦力的法律規(guī)定 是 22iiixyszFF is 靜態(tài)摩擦系數(shù) 這方面的一個(gè)非線性約束和線性化版本可以使用 并且 19 有 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 6 頁 共 15 頁 11 iiixyszF 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 0F 0M 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iP 以下的 的約束表 i 1 2 L C 13 iP0i 它假設(shè)在工件上的法線力是確定的 此外 在一個(gè)法線的接觸壓力不能超過壓 工件材料的屈服強(qiáng)度 這個(gè)約束可寫為 yS i 1 2 L C 14 iyiPSA 如果 是在第 i 個(gè)工件 夾具的接觸處的接觸面積 完整的夾緊力優(yōu)化i 模型 可以寫成 最小化 15 12fTRCwQP 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(gè)約束對(duì) 該補(bǔ)充 的主要目的是處1f 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(duì) 為主要2f 2L1f 目標(biāo)的選擇 確保選中一套獨(dú)特可行的夾緊力 因此 工件 夾具系統(tǒng)驅(qū)動(dòng) 到一個(gè)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(gè)指定的加權(quán)范數(shù) 小于或等于 其中 是 2Lf 2L 的約束 假設(shè)最初所有夾緊力不明確 要確定一個(gè)合適的 在定位和夾緊f 點(diǎn)的接觸力的計(jì)算只考慮第一個(gè)目標(biāo)函數(shù) 即 雖然有這樣的接觸力 并不1f 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 7 頁 共 15 頁 一定產(chǎn)生最低的夾緊力 這是一個(gè) 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(jì)算并作為2L 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 12TfQ 由 11 14 得 RCwP 類似的算法尋找一個(gè)方程根的二分法來確定最低的 上的約束 通過盡RCwP 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 2L 索取決于所需的預(yù)測(cè)精度 和 有參考文獻(xiàn) 15 TwxyzTiiiziidrXYZ 2Klog 17 其中 表示上限的功能 完整的算法在如圖 4 中給出 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 8 頁 共 15 頁 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 9 頁 共 15 頁 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(cè)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(diǎn)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(jì)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(gè)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(gè)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(gè)最佳夾緊力 選擇記為 在每個(gè)采樣點(diǎn) 1optP2t3optPopt 考慮以下四個(gè)最壞加工負(fù)荷向量 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 10 頁 共 15 頁 max1axTXYZF 2maxaxTYXYZF 3maxaxTXYZF 4aTrXYZF 18 和 表示在 和 方向上的最大值 和 上gg 的數(shù)字 1 2 3 分別代替對(duì)應(yīng)的 和 另外兩個(gè)正交切削分力 而且maxXYmaxZ 有 222maxrXYZFF 雖然 4 個(gè)最壞情況加工負(fù)荷向量不會(huì)在工件加工的同一時(shí)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(xiàng)工作中 四個(gè)載體負(fù)載適用于同一位置 但不是同時(shí) 對(duì)工件進(jìn) 行的采樣 夾緊力的優(yōu)化算法圖 4 對(duì)應(yīng)于每個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)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 max12 TiiijjcjPC 其中 是最佳夾緊力的四個(gè)情況下的加工負(fù)荷載體 C 1 2 C 是每ij ikjC 個(gè)相應(yīng)的夾具在第 i 個(gè)樣本點(diǎn)和第 j 負(fù)荷情況下力的大小 是計(jì)算每個(gè)負(fù)maxijP 載點(diǎn)之后的結(jié)果 一套簡(jiǎn)單的 最佳 夾緊力必須從所有的樣本點(diǎn)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(diǎn)排 序 并選擇夾緊點(diǎn)的最高值的最佳的夾緊力 見于式 20 maxkC k 1 2 C 20 maxikkjC 只要這些具備 就得到一套優(yōu)化的夾緊力 驗(yàn)證這Tmaxax12C optP 些力 以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡 否則 會(huì)出現(xiàn)更多采樣點(diǎn)和重復(fù)上述 程序 在這種方式中 可為整個(gè)刀具路徑確定 最佳 夾緊力 圖 5 總結(jié)optP 了剛才所描述的算法 請(qǐng)注意 雖然這種方法是保守的 它提供了一個(gè)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(píng)價(jià)夾緊力的算法對(duì)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 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 11 頁 共 15 頁 變形發(fā)生在每個(gè)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(yùn)動(dòng)的定義是由它在 和gXY 方向上的移位 和自轉(zhuǎn) 見圖 2 gZTdwwXYZ Twxyz 如前所述 工件剛體位移產(chǎn)生于在每個(gè)夾緊處的局部變形 假設(shè)Tiiixyzd 為相對(duì)于工件的質(zhì)量中心的第 i 個(gè)位置矢量定位點(diǎn) 坐標(biāo)變換定理 TiirXYZ 可以用來表達(dá)在工件的位移 以及工件自轉(zhuǎn)idwwXYZ 如下 21 wxyz 1Tii iiRrd 其中 表示旋轉(zhuǎn)矩陣 描述當(dāng)?shù)卦诘?i 幀相聯(lián)系的全球坐標(biāo)系和 是一個(gè)1iR wcR 旋轉(zhuǎn)矩陣確定工件相對(duì)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 w wcR 22 w 1R1zyzxyx 方程 21 現(xiàn)在可以改寫為 23 TiiidRBq 其中 是經(jīng)方程 21 重新編排后變換得到的矩 ii ii10YBZ0Xi 陣式 是夾緊和加工導(dǎo)致的工件剛體運(yùn)動(dòng)矢量 yqTwwxzX 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(diǎn)接觸力 可能與 的關(guān)系如下 iFid 24 0 iiiKdzFotherws 其中 是在第 i 個(gè)接觸點(diǎn)由于夾緊和加工負(fù)荷造成的變形 意 Tiz 0iz 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)iixyzKdagk 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 12 頁 共 15 頁 系第 i 個(gè)接觸剛度矩陣 是單位向量 在這項(xiàng)研究中假定液壓 氣 01Tze 動(dòng)夾具 根據(jù)對(duì)外加工負(fù)荷 故在法線方向的夾緊力的強(qiáng)度保持不變 因此 必須對(duì)方程 24 的夾緊點(diǎn)進(jìn)行修改為 25 TyiiixFp 其中 是在第 i 個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力 讓 表示一個(gè)對(duì)外加工力量和載體的 6 1i EF 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 1L C1 0iEiiiRFfr 其中 其中 表示相乘 由于夾緊和加工工件剛體移動(dòng) q 可通過求解式 26 得到 工件的定位誤差向量 見圖 6 rrTXYZmm 現(xiàn)在可以計(jì)算如下 27 rmBq 其中 是考慮工件中心加工點(diǎn)的位置向量 且rTmXYZ 100mmYBX 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(duì)兩例工件精度的影響例如 1 適用于工件單點(diǎn)力 2 應(yīng)用于工件負(fù)載準(zhǔn)靜態(tài)銑削序列 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 13 頁 共 15 頁 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 16L 和 全球坐標(biāo)系 gXYgZ 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(duì)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(duì)加工瞬時(shí)銑削力條件進(jìn)行了計(jì)算 如表 2 給出例 1 應(yīng) 用工件在點(diǎn) 109 2 毫米 25 4 毫米 34 3 毫米 瞬時(shí)加工力 圖 4 中表 3 和表 4 列出了初級(jí)夾緊力和最佳夾緊力的算法 該算法如圖 5 所示 一個(gè) 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(shí) 127 0 毫米 25 4 毫米 34 3 毫米 四種情況下加工負(fù)荷載體 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 14 頁 共 15 頁 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 15 頁 共 15 頁 見圖 8 模擬計(jì)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 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 16 頁 共 15 頁 表 6 中 5 個(gè)坐標(biāo)列出了為模擬抽樣調(diào)查點(diǎn) 最佳夾緊力是用前面討論過的排序 算法計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)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(duì)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2L 下形式 結(jié)果表明 最佳夾緊力所述加工 222 3RRRCXYZPP 條件下有比初步夾緊力強(qiáng)度低得多的加權(quán)范數(shù) 最初的夾緊力是通過減少工2L 件的夾具系統(tǒng)補(bǔ)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(diǎn)減少錯(cuò)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?yàn)閺淖畛跬ㄟ^互補(bǔ)勢(shì)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(gè)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(gè)序列 最佳的夾緊力 對(duì)應(yīng)列表 6 每個(gè)樣本點(diǎn) 隨著最后的最佳夾緊 maxaxmax iiiiij yzrPP 力 在每個(gè)采樣點(diǎn)的加權(quán)范數(shù) 和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖 10 在每個(gè)采樣opt 2L 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 17 頁 共 15 頁 點(diǎn)的加權(quán)范數(shù) 的 和 繪制 2LmaxiPaxiymaxizaxirP 結(jié)果表明 由于每個(gè) 組成部分是各相應(yīng)的最大夾緊力 它具有最高的加opt 權(quán)范數(shù) 如圖 10 所示 如果在每個(gè)夾緊點(diǎn)最大組成部分是用于確定初步夾2 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(gè)inPopt 2LoptP 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(duì) 于初始夾緊力的強(qiáng)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2 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2L 整體模型 制定一個(gè)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(gè)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(dòng) 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 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 18 頁 共 15 頁 1 J D Lee 和 L S Haynes 柔性夾具系統(tǒng)的有限元分析 交易美國 ASME 工程雜志工業(yè) 134 139 頁 2 W Cai S J Hu 和 J X Yuan 柔性鈑金夾具 原理 算法和模擬 交 易美國 ASME 制造科學(xué)與工程雜志 1996 318 324 頁 3 P Chandra S M Athavale R E DeVor 和 S G Kapoor 負(fù)載對(duì)表面平 整度的影響 工件夾具制造科學(xué)研討會(huì)論文集 1996 第一卷 146 152 頁 4 R J Menassa 和 V R DeVries 適用于選拔夾具設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法 美國 ASME 工業(yè)工程雜志 113 412 414 1991 5 A J C Trappey C Su 和 J Hou 計(jì)算機(jī)輔助夾具分析中的應(yīng)用有限元 分析和數(shù)學(xué)優(yōu)化模型 1995 ASME 程序 MED 777 787 頁 6 S N Melkote S M Athavale R E DeVor S G Kapoor 和 J Burkey 基于加工過程仿真的加工裝置作用力系統(tǒng)研究 NAMRI SME 207 214 頁 1995 7 考慮工件夾具 夾具接觸相互作用布局優(yōu)化模擬的結(jié)果 341 346 1998 8 E C DeMeter 快速支持布局優(yōu)化 國際機(jī)床制造 碩士論文 1998 9 Y C Chou V Chandru M M Barash 加工夾具機(jī)械構(gòu)造的數(shù)學(xué)算法 分析和合成 美國 ASME 工程學(xué)報(bào)工業(yè) 1989 299 306 頁 10 S H Lee 和 M R Cutkosky 具有摩擦性的夾具規(guī)劃 美國 ASME 工業(yè)工程學(xué)報(bào) 1991 320 327 頁 11 S Jeng L Chen 和 W Chieng 最小夾緊力分析 國際機(jī)床制造 碩 士論文 1995 年 12 E C DeMeter 加工夾具的性能的最小 最大負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn) 美國 ASME 工業(yè)工程雜志 1994 13 E C DeMeter 加工夾具最大負(fù)荷的性能優(yōu)化模型 美國 ASME 工 業(yè)工程雜志 1995 14 JH 復(fù)和 AYC 倪 核查和工件夾持的夾具設(shè)計(jì) 方案優(yōu)化 設(shè)計(jì)和制 造 4 碩士論文 307 318 1994 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 19 頁 共 15 頁 15 T H Richards 埃利斯 霍伍德 1977 應(yīng)力能量方法分析 1977 16 M J Hockenberger and E C DeMeter 對(duì)工件準(zhǔn)靜態(tài)分析功能位移在加 工夾具的應(yīng)用程序 制造科學(xué)雜志與工程 325 331 頁 1996 XX 大學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 論 文 軸套鉆 鏜 銑加工機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 所 在 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 老 師 年 月 日 II 摘 要 軸套零件加工工藝及鉆床夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì) 工序設(shè)計(jì)以及專 用夾具的設(shè)計(jì)三部分 在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析 了解零件的工藝再設(shè)計(jì) 出毛坯的結(jié)構(gòu) 并選擇好零件的加工基準(zhǔn) 設(shè)計(jì)出零件的工藝路線 接著對(duì)零件各個(gè) 工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算 關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量 然后進(jìn)行 專用夾具的設(shè)計(jì) 選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件 如定位元件 夾緊元件 引導(dǎo)元 件 夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件 計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差 分 析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處 并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn) 關(guān)鍵詞 工藝 工序 切削用量 夾緊 定位 誤差 目 錄 摘 要 II 目 錄 III 第 1 章 序 言 5 第 2 章 零件的分析 6 2 1 零件的形狀 6 2 2 零件的工藝分析 6 第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 7 3 1 確定毛坯的制造形式 7 3 2 基面的選擇 7 3 3 制定工藝路線 8 3 3 1 工藝路線方案一 8 3 3 2 工藝路線方案二 9 3 3 3 工藝方案的比較與分析 10 3 4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 11 3 4 1 機(jī)床選用 11 3 4 2 選擇刀具 12 3 4 3 選擇量具 12 3 5 機(jī)械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 12 3 6 確定切削用量及基本工時(shí) 13 第 4 章 銑加工 69 12 R6 槽液壓夾具設(shè)計(jì) 26 4 1 研究原始質(zhì)料 26 4 2 定位基準(zhǔn)的選擇 26 4 3 切削力及夾緊力的計(jì)算 26 4 4 定位誤差的分析 30 4 5 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 31 4 6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 32 第 5 章 鉆 3 M12 深 26 底孔夾具液動(dòng)夾具設(shè)計(jì) 34 IV 5 1 設(shè)計(jì)要求 34 5 2 夾具設(shè)計(jì) 37 5 2 1 定位基準(zhǔn)的選擇 37 5 2 2 切削力及夾緊力的計(jì)算 37 5 3 定位誤差的分析 41 5 4 鉆套 襯套 鉆模板設(shè)計(jì)與選用 41 5 5 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 43 5 6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 44 總 結(jié) 45 致 謝 46 參 考 文 獻(xiàn) 47 第 1 章 序 言 機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品 并把它們裝備成機(jī)械 裝備的行業(yè) 機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用 也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提 供裝備 社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品 我們的生活離不開制造業(yè) 因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè) 是一個(gè)國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支 柱 從某中意義上講 機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué) 技術(shù)水平的重要指標(biāo) 軸套零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 機(jī)械設(shè) 計(jì) 機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下 進(jìn)行的一個(gè)全面的考核 正確地解決一個(gè)零件在加工 中的定位 夾緊以及工藝路線安排 工藝尺寸確定等問題 并設(shè)計(jì)出專用夾具 保證 尺寸證零件的加工質(zhì)量 本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力 因此本次設(shè)計(jì)綜 合性和實(shí)踐性強(qiáng) 涉及知識(shí)面廣 所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念 基本理論 又要 注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要 只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合 才能很好的完成本次設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)水平有限 其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤 敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正 6 第 2 章 零件的分析 2 1 零件的形狀 題目給的零件是軸套零件 主要作用是起連接作用 零件的實(shí)際形狀如上圖所示 從零件圖上看 該零件是典型的零件 結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn) 單 具體尺寸 公差如下圖所示 2 2 零件的工藝分析 由零件圖可知 其材料為 45 具有較高強(qiáng)度 耐磨性 耐熱性及減振性 適用于 承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件 軸套零件主要加工表面為 1 車外圓及端面 表面粗糙度 值為 3 2 2 車aRm 外圓及端面 表面粗糙度 值 3 2 3 車裝配孔 表面粗糙度 值 3 2 4 半aRm 精車側(cè)面 及表面粗糙度 值 3 2 5 兩側(cè)面粗糙度 a值 6 3 12 5 法 蘭面粗糙度 值 6 3 aRm 軸套共有兩組加工表面 他們之間有一定的位置要求 現(xiàn)分述如下 1 左端的加工表面 這一組加工表面包括 左端面 100 外圓 外圓 90 外圓 85 圓 28 內(nèi)圓 倒角鉆孔并攻絲 這一部份只有端面有 6 3 的粗糙度要求 其要求并不高 粗車后 半精車就可以達(dá)到精度要求 而鉆工沒有精度要求 因此一道工序就可以達(dá)到要求 并不需要擴(kuò)孔 鉸孔等工序 2 右端面的加工表面 這一組加工表面包括 右端面 100 的外圓 粗糙度為 1 6 85 的外圓 58 的外圓 并帶有倒角 其要求也不高 粗車后半精車就可以達(dá)到精度要求 其中 28 的孔或內(nèi)圓直接在上做鏜工就行了 第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 本軸套來自假設(shè)年產(chǎn)量為產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng) 5000 臺(tái) 年 該 零件備品率為 4 廢 品率為 0 5 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際 備品率 和 廢品率 分別取 19 和 0 25 代入公式得 該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng) N Qn 1 1 5226 件 年 3 1 確定毛坯的制造形式 零件材料為 45 年產(chǎn)量已達(dá)成批生產(chǎn)水平 而且零件輪廓尺寸不大 可以采用型 材圓鋼 這從提高生產(chǎn)效率 保證加工精度 減少生產(chǎn)成本上考慮 也是應(yīng)該的 3 2 基面的選擇 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)效率得以提高 否則 不但使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)像軸套這樣的零件來說 選好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的 對(duì)本零件來 說 如果外圓的端面做基準(zhǔn) 則可能造成這一組內(nèi)外圓的面與零件的外形不對(duì)稱 按 8 照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則 即當(dāng)零件有不加工表面時(shí) 應(yīng)以這些不加工表面做粗基準(zhǔn) 若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí) 則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)應(yīng)位置精度較高的不加工 表面做為粗基準(zhǔn) 對(duì)于精基準(zhǔn)而言 主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題 當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí) 應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算 這在以后還要專門計(jì)算 此處不在重復(fù) 3 3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn) 應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀 尺寸精度及位置精度等技術(shù)要 求能得到合理的保證 在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下 可以考慮采用萬能 性機(jī)床配以專用夾具 并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率 除此以外 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 3 3 1 工藝路線方案一 10 開料 型材開料 110X285 20 粗車 粗車右端面 粗車外圓 100 粗車外圓 90 粗車外圓 85 粗車各外圓臺(tái)階及圓弧圓角 注意 各外圓留 1mm 的半精車余量 30 粗車 粗車外圓 70 以及兩側(cè) 45 度斜坡 注意各外圓 留 1mm 的半精車余量 40 半精車 半精車右端面 半精車外圓 100 半精車外圓 90 半精車外圓 85 半精車各外圓臺(tái)階及倒角 達(dá)到圖紙尺寸 50 半精車 半精車外圓 70 以及兩側(cè) 45 度斜坡 車左端面 達(dá)到圖紙尺寸 60 車退刀槽 車退刀槽 87X4 車退刀槽 86 5X3 3 70 車螺紋 車螺紋 M90X2 80 鉆 鉆中心孔通孔 28 先鉆底孔 20 然后擴(kuò)至 28 90 粗車 半精車 粗車 半精車內(nèi) 孔 60 以 45 度倒角 100 粗車 半精車 掉頭 粗車 半精車內(nèi) 孔 32D 內(nèi) 孔 50D 以 45 度倒角 110 銑 銑位于外圓 70 處深為 3 的平面 120 銑 銑長為 69 R6 的鍵槽 130 鉆孔攻絲 鉆圓周鉆孔攻絲 3XM12 140 鉆孔 鉆徑向 10D 孔 150 鉆孔 鉆徑向 15D 孔 160 鉆孔攻絲 徑向鉆孔攻絲 M8 深 15 170 鉆孔攻絲 鉆內(nèi)部一處 M5 深 12 先鉆孔后攻絲 180 鉗 去毛刺 清洗 190 終檢 終檢入庫 3 3 2 工藝路線方案二 10 開料 型材開料 110X285 20 粗車 粗車右端面 粗車外圓 100 粗車外圓 90 粗車外圓 85 粗車各外圓臺(tái)階及圓弧圓角 注意 各外圓留 1mm 的半精車余量 30 粗車 粗車外圓 70 以及兩側(cè) 45 度斜坡 注意各外圓 留 1mm 的半精車余量 40 半精車 半精車右端面 半精車外圓 100 半精車外圓 90 半精車外圓 85 半精車各外圓臺(tái)階及倒角 達(dá)到圖紙尺寸 50 半精車 半精車外圓 70 以及兩側(cè) 45 度斜坡 車左端面 達(dá)到圖紙尺寸 60 車退刀槽 車退刀槽 87X4 車退刀槽 86 5X3 3 70 車螺紋 車螺紋 M90X2 10 80 鉆 鉆中心孔通孔 28 先鉆底孔 20 然后擴(kuò)至 28 90 鉆孔攻絲 鉆圓周鉆孔攻絲 3XM12 100 鉆孔 鉆徑向 10D 孔 110 鉆孔 鉆徑向 15D 孔 120 鉆孔攻絲 徑向鉆孔攻絲 M8 深 15 130 鉆孔攻絲 鉆內(nèi)部一處 M5 深 12 先鉆孔后攻絲 140 粗車 半精車 粗車 半精車內(nèi) 孔 60 以 45 度倒角 150 粗車 半精車 掉頭 粗車 半精車內(nèi) 孔 32D 內(nèi) 孔 50D 以 45 度倒角 160 銑 銑位于外圓 70 處深為 3 的平面 170 銑 銑長為 69 R6 的鍵槽 180 鉗 去毛刺 清洗 190 終檢 終檢入庫 3 3 3 工藝方案的比較與分析 上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于 方案一的定位和裝夾等都比較方便 但是要更換多臺(tái)設(shè) 備 加工過程比較繁瑣 而且在加工過程中位置精度不易保證 方案二增加了裝夾次 數(shù) 增加了機(jī)床的來回調(diào)換 因?yàn)橛行┕ば蛟谲嚧采弦部梢约庸?鏜 鉆孔等等 需 要換上相應(yīng)的刀具 而且在磨削過程有一定難度 要設(shè)計(jì)專用夾具 因此綜合兩個(gè)工 藝方案 取優(yōu)棄劣 具體工藝過程如下 10 開料 型材開料 110X285 20 粗車 粗車右端面 粗車外圓 100 粗車外圓 90 粗車外圓 85 粗車各外圓臺(tái)階及圓弧圓角 注意 各外圓留 1mm 的半精車余量 30 粗車 粗車外圓 70 以及兩側(cè) 45 度斜坡 注意各外圓 留 1mm 的半精車余量 40 半精車 半精車右端面 半精車外圓 100 半精車外圓 90 半精車外圓 85 半精車各外圓臺(tái)階及倒角 達(dá)到圖紙尺寸 50 半精車 半精車外圓 70 以及兩側(cè) 45 度斜坡 車左端面 達(dá)到圖紙尺寸 60 車退刀槽 車退刀槽 87X4 車退刀槽 86 5X3 3 70 車螺紋 車螺紋 M90X2 80 鉆 鉆中心孔通孔 28 先鉆底孔 20 然后擴(kuò)至 28 90 粗車 半精車 粗車 半精車內(nèi) 孔 60 以 45 度倒角 100 粗車 半精車 掉頭 粗車 半精車內(nèi) 孔 32D 內(nèi) 孔 50D 以 45 度倒角 110 銑 銑位于外圓 70 處深為 3 的平面 120 銑 銑長為 69 R6 的鍵槽 130 鉆孔攻絲 鉆圓周鉆孔攻絲 3XM12 140 鉆孔 鉆徑向 10D 孔 150 鉆孔 鉆徑向 15D 孔 160 鉆孔攻絲 徑向鉆孔攻絲 M8 深 15 170 鉆孔攻絲 鉆內(nèi)部一處 M5 深 12 先鉆孔后攻絲 180 鉗 去毛刺 清洗 190 終檢 終檢入庫 3 4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 3 4 1 機(jī)床選用 工序 和工序 是粗車 粗鏜和半精車 半精鏜 各工序的工步數(shù)不多 成批 量生產(chǎn) 故選用臥式車床就能滿足要求 本零件外輪廓尺寸不大 精度要求屬于中等 要求 選用最常用的 CA6140 臥式車床 參考根據(jù) 機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè) 表 12 4 2 7 工序 是鉆孔 選用 Z525 搖臂鉆床 工序 是磨零件左右外圓面 這兩個(gè)面的要求精度都比較高 從經(jīng)濟(jì)角度看 采用 萬能磨床 3 4 2 選擇刀具 在車床上加工的工序 一般選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀 加工刀具選用 YG6 類硬質(zhì) 合金車刀 它的主要應(yīng)用范圍為普通鑄鐵 冷硬鑄鐵 高溫合金的精加工和半精加工 為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性 可選用可轉(zhuǎn)位車刀 GB5343 1 85 GB5343 2 85 鉆孔時(shí)選用高速鋼麻花鉆 參考 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 主編 孟少農(nóng) 第二卷 表 10 21 47 及表 10 2 53 可得到所有參數(shù) 磨具的選用 磨具通常又稱為砂輪 是磨削加工所使用的 刀具 磨具的性能 主要取決于磨具的磨料 結(jié)合劑 粒度 硬度 組織以及砂輪的形狀和尺寸 參考 簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè) 主編 徐圣群 表 12 47 選擇雙斜邊二號(hào)砂輪 3 4 3 選擇量具 本零件屬于成批量生產(chǎn) 一般均采用通常量具 選擇量具的方法有兩種 一是按計(jì) 量器具的不確定度選擇 二是按計(jì)量器的測(cè)量方法極限誤差選擇 采用其中的一種方 法即可 3 5 機(jī)械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 軸套 零件材料為 45 查 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 以后簡(jiǎn)稱 工藝手冊(cè) 表 2 2 17 各種鐵的性能比較 45 的硬度 HB 為 143 269 表 2 2 23 鐵的物理性能 QT500 7 密度 7 2 7 3 計(jì)算零件毛坯的重量約為 2 3cmg kg 表 3 1 機(jī)械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì) 同類零件的年產(chǎn)量 件 生產(chǎn)類別 重型 零件重 2000kg 中型 零件重 100 2000kg 輕型 零件重11 80 13 20 151 101 表 3 7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值 根據(jù) GB6137 85 d mm 2 f 8 6 18 00 30 118 12 40 60 表 3 8 鉆頭 擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 1 后刀面最大磨損限度 mm 鉆頭 直徑 d0 mm 刀具材料 加工材料 20 高速鋼 鑄鐵 0 5 0 8 20 2 單刃加工刀具耐用度 T min 刀具直徑 d0 mm 刀具類型 加工材料 刀具材料 11 20 鉆頭 鉆孔及擴(kuò) 孔 鑄鐵 銅合金及 合金 高速鋼 60 鉆頭后刀面最大磨損限度為 0 5 0 8mm 刀具耐用度 T 60 min 確定進(jìn)給量 查 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編 第二卷表 10 4 高速鋼鉆頭鉆孔的進(jìn)給量 為 f 0 25 0 65 根據(jù)表 4 13 中可知 進(jìn)給量取 f 0 60 zm rm 確定切削速度 查 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編 表 10 4 17 高速鋼鉆頭在球墨鑄鐵 190HBS 上鉆孔的切削速度軸向力 扭矩及功率得 V 12 參考 機(jī)械加工in 工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編 表 10 4 10 鉆擴(kuò)鉸孔條件改變時(shí)切削速度修正系數(shù) K 1 0 R 0 85 mvtv V 12 10 32 3 85 0 min 17 則 131 3 nir 18 查表 4 2 12 可知 取 n 150 minr 則實(shí)際切削速度 11 8v實(shí) 確定切削時(shí)間 查 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 孟少農(nóng) 主編 表 10 4 43 鉆孔時(shí)加工機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算 公式 T 3 ifn llw1 19 其中 l l 5 l 2 3f2mdRKcot wm1m 則 t 9 13 s 3 6 5 2 確定鉆孔的切削用量 鉆孔選用機(jī)床為 Z525 搖臂機(jī)床 刀具選用 GB1436 85 直柄短麻花鉆 機(jī)械加工工 23 1 0dn 054 3 6 0573 藝手冊(cè) 第 2 卷 根據(jù) 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 第 2 卷表 10 4 2 查得鉆頭直徑小于 10 的鉆孔進(jìn)給m 量為 0 20 0 35 rm 則取 rf30 確定切削速度 根據(jù) 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 第 2 卷表 10 4 9 切削速度計(jì)算公式為 3 minkfaTdcvvyxpmzv 20 查得參數(shù)為 刀具耐用度 T 3515 0 0 25 1 8 zcvvvv min 則 1 65 0125 0 2 337 in 所以 72n4 6mir 選取 i120 所以實(shí)際切削速度為 2 64 7 3 vin 確定切削時(shí)間 一個(gè)孔 t s20 8 3 6 5 3 鉆螺紋底孔及攻螺紋 鉆螺紋底孔 rmf2 0 rm1 05 取 1 sv in 所以 rn8713r 按機(jī)床選取 wi80r 所以實(shí)際切削速度 smv2 in5 切削工時(shí) 一個(gè)孔 st3 1 03 攻螺紋 根據(jù)表 4 32 選取 smv12 所以 293 rn894in 22 按機(jī)床選取 53 4min 27srrnw 所以實(shí)際切削速度 v10 所以切削時(shí)間 一個(gè)孔 st52 34 3 6 工序 120 銑長為 69 R6 的鍵槽 機(jī)床的選擇 X52K 型萬能銑床 1 選擇刀具 查 根據(jù)表 2 1 72 因?yàn)殂娤鲗挾?機(jī) 械 加 工 工 藝 手 冊(cè) 8wam 可查得立銑刀 4odm 2 查 根據(jù)表 2 1 20 選擇 7 24 錐柄立銑刀 標(biāo)準(zhǔn) 機(jī) 械 加 工 工 藝 手 冊(cè) 4od 系列 L 198mm 標(biāo)準(zhǔn)系列 l 63mm 粗齒數(shù)為 4 2 選擇切削用量 1 決定銑削深度 銑削深度由工序決定 因?yàn)槊看蔚你娤魃疃炔淮?故均可以一次性走完 則粗 銑削時(shí) 為 3 4mm pa 2 決定每齒進(jìn)給量 zf 查 根據(jù)表 2 1 72 當(dāng)銑削寬度 12mm 時(shí) 銑刀的每齒進(jìn) 機(jī) 械 加 工 工 藝 手 冊(cè) ea 給量 取 所以 fa0 5 8 m 齒 fa0 5 齒 0 54 2 zf mr 3 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命 查 根據(jù)表 2 1 75 可選擇高速鋼立銑刀 粗銑 機(jī) 械 加 工 工 藝 手 冊(cè) 1od 后刀面的最大磨損限度為 0 3 0 5mm 查 根據(jù)表 2 1 76 可選 機(jī) 械 加 工 工 藝 手 冊(cè) 用 的高速鋼立銑刀 其耐用度 T 90min 04dm 4 決定切削速度 查 根據(jù)表 2 1 77 可查得 1 18 1 0 0 9 機(jī) 械 加 工 工 藝 手 冊(cè) MvKTvvKs 1 2 1 0 1 25 銑削余量較小時(shí) tvKBvkrvK03 4rk 1 8X0 912 051 93vvMTStBkrvKK 銑削速度計(jì)算公式 vvz qoxypumpeCdVaf 查 根據(jù)表 2 1 77 可查得 機(jī) 械 加 工 工 藝 手 冊(cè) 290 45 10 5 0 1m 3vvvvvvqxyup 所以 m min 40 30 150 12993 8V r min7nD 查 根據(jù)表 3 30 XA6132 型萬能銑床的使用說明書 選擇 機(jī) 械 加 工 工 藝 手 冊(cè) 20r mi680 incfv 這時(shí)實(shí)際切削速度 為cV m min2415100cDn 3 6 1 精銑 1 選擇的機(jī)床 刀具的型號(hào) 尺寸均和粗銑相同 2 選擇切削用量 1 決定銑削深度 根據(jù) 可查得精銑 0 6mm 機(jī) 械 加 工 工 藝 手 冊(cè) pa 2 決定每齒進(jìn)給量 zf 查 根據(jù)表 2 1 72 當(dāng)銑削寬度 時(shí) 銑刀每齒進(jìn)給 機(jī) 械 加 工 工 藝 手 冊(cè) 8eam 量 取 所以 mm rfa0 5 8 m 齒 fa0 5 齒 0 54 2zf 3 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命 查 根據(jù)表 2 1 75 可選擇高速鋼銑刀 立銑刀 機(jī) 械 加 工 工 藝 手 冊(cè) 精銑 后刀面的最大磨損限度為 0 2 0 25mm 查 15od 機(jī) 械 加 工 工 藝 手 冊(cè) 根據(jù)表 2 1 76 可查得選用 的高速鋼立銑刀 其耐用度 T 90min 04dm 4 決定切削速度 24 查 根據(jù)表 2 1 77 可查得 機(jī) 械 加 工 工 藝 手 冊(cè) 1 8MvK 1 0Tv 銑削余量較小時(shí) 0 9vKs 1 2tv0 8BvK 1 25krv 3 45rk X09 X25 7vMTStkr 銑削速度計(jì)算公式 vvz qoxypumpeCdVaf 查 根據(jù)表 2 1 77 可查得 機(jī) 械 加 工 工 藝 手 冊(cè) 290 45 10 5 0 1m 3vvvvvvCqxyp 所以 m min 40 30 150 12927 68V r min3nD 查 根據(jù)表 3 30 XA6132 型萬能銑床的使用說明書 選 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 擇 540r min760 incfnv 這時(shí)實(shí)際切削速度 為cV m min245010cD 3 5 工序 170 鉆內(nèi)部一處 M5 深 12 先鉆孔后攻絲 選擇鉆床 Z525 鉆床 1 刀具的選擇 選擇高速鋼麻花鉆 其直徑 04 2dm 依據(jù) 根據(jù)表 2 1 及表 2 2 可選擇鉆頭的幾何形狀為 標(biāo)準(zhǔn) 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 30 24 18 12701 5 a 45 2 選擇切削用量 1 依據(jù) 根據(jù)表 2 7 可得鋼的強(qiáng)度 鉆頭的直 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 80bMPa 徑 時(shí) 5odm 0 14 8 fmr 因?yàn)?所以不需要乘孔深修正系數(shù) 3ld 2 依據(jù) 根據(jù)表 2 8 根據(jù)鉆頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量 當(dāng) 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給力 60bMPa 05m 0 38 fmr 3 依據(jù) 根據(jù)表 2 9 按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量 當(dāng) 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為 8330N 查4b 01 2d 表 2 35 時(shí) 進(jìn)給量為 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 0 96 fr 從以上三個(gè)進(jìn)給量比較可以看出 受限制的進(jìn)給量是工藝要求 其值為 根據(jù) Z525 鉆床說明書 選擇 0 14 8 fmr 17 fm 查 根據(jù)表 2 19 當(dāng) 時(shí) 查得軸 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 0 r0 2d 向力 7fFN 軸向力的修正系數(shù)為 故 0 8 1 3 0 9 MFPFWFkk 170 830 91864f N 查 ZK546 鉆床的使用說明書 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)所允許的最大軸向力為 max830F 由于 所以 可用 maxf 7 fmr 2 決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 查 根據(jù)表 2 12 當(dāng) 時(shí) 可取得鉆頭的后刀面最大 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 02dm 磨損量取為 0 4mm 0 4 0 6 刀具的壽命 T 15min 3 決定切削速度 查 根據(jù)表 2 30 可查得 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 1 0tvk Tv1 6Mvk 則 0 8svk 1 0krv kv 1 6892vk v zcxymCdTapf 0 40 2 7859281 min1 查 根據(jù)表 2 31 可查得 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 1 0Tvk lv1 0cvk 故 0tvk 0 7 intvk r min 0117 in825nrd 查 根據(jù) ZK546 鉆頭的使用說明書 可以考慮選擇 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 26 但因?yàn)樗x轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)較高 會(huì)使刀具壽命下降 所以可將進(jìn)給量960 mincnr 降一級(jí) 即取 也可以選擇較低一級(jí)的轉(zhuǎn)數(shù) 仍用f0 13 rf 680 mincnr 比較這兩種選擇方案 17 1 第一方案 fm960 icnr 960 1324 8mcn 2 第二方案 7 fr incr 8 5 6c 因?yàn)榈谝环桨?的乘積較大 基本工時(shí)較少 故第一方案好 這時(shí)nf 0 13 fmr 960 icr 4 檢驗(yàn)機(jī)床扭矩及功率 查 根據(jù)表 2 20 當(dāng) 時(shí) 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 0 17 fmr 01 dm 扭矩的修正系數(shù)為可查得 所以9 18tMN 8 Mwk 根據(jù) Z525 鉆床的使用說明書 當(dāng) 時(shí) 0 7 03c Nm 96 incnr 2 4m 由于 故選擇之切削用量可用 即Cm f 0 17mm r 960 incnr 17 mincv 第 4 章 銑加工 69 12 R6 槽液壓夾具設(shè)計(jì) 4 1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來銑加工 69 12 R6 槽 在銑槽時(shí) 為了保證技術(shù)要求 最 關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn) 同時(shí) 應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度 4 2 定位基準(zhǔn)的選擇 為了提高加工效率及方便加工 決定材料使用高速鋼 用于對(duì)進(jìn)行加工 準(zhǔn) 備采用手動(dòng)夾緊 由零件圖可知 在對(duì)進(jìn)行加工前 左端面外圓進(jìn)行了粗銑加工 進(jìn)行了精加工 因此 定位 夾緊方案有 采用 V 型塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行定位 通過聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊 為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi) 這種定位在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單易操作 4 3 切削力及夾緊力的計(jì)算 刀具 立銑刀 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(jì)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(duì)夾緊最不利的瞬 間狀態(tài) 按靜力平衡原理計(jì)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(shí)際所需夾緊力的數(shù)值 即 FKW 安全系數(shù) K 可按下式計(jì)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 3KK 由此可得 1 10 31 056 所以 845 WFN 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大 為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 操作方便 決定 選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 夾緊裝置可以分為力源裝置 中間傳動(dòng)裝置和夾緊裝置 在此套夾具中 中間傳 動(dòng)裝置和夾緊元件合二為一 力源為機(jī)動(dòng)夾緊 通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板 達(dá)到夾緊和 定心作用 1 液動(dòng)夾緊裝置 液動(dòng)夾緊裝置以壓縮空氣作為動(dòng)力源推動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件 常用的氣缸結(jié)構(gòu)有活塞 式和薄膜式兩種 活塞式氣缸按照氣缸裝夾方式分類有固定式 擺動(dòng)式和回轉(zhuǎn)式三種 按工作方式分類 有單向作用和雙向作用兩種 應(yīng)用最廣泛的是雙作用固定式氣缸 28 2 液壓夾緊裝置 液壓夾緊裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理基本與液動(dòng)夾緊裝置相同 所不同的是它所用的工作 介質(zhì)是壓力油 與氣壓夾緊裝置相比 液壓夾緊具有以下優(yōu)點(diǎn) 傳動(dòng)力大 夾具結(jié) 構(gòu)相對(duì)比較小 油液不可壓縮 夾緊可靠 工作平穩(wěn) Z 噪聲小 它的不足之處是 須設(shè)置專門的液壓系統(tǒng) 應(yīng)用范圍受限制 根據(jù)切削力 夾緊力的影響因素 在夾緊不利狀態(tài)過程 該夾緊力的計(jì)算應(yīng)該根 據(jù)機(jī)械平衡原理來設(shè)計(jì) 最后 為了確?？煽繆A緊 數(shù)值乘以安全系數(shù)實(shí)際所需夾緊 力 初步確定液壓缸參數(shù) 表 5 1 按負(fù)載選擇工作壓力 1 負(fù)載 KN 50 工作壓力 MPa 0 8 1 1 5 2 2 5 3 3 4 4 5 5 表 5 2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 1 機(jī) 床 機(jī)械類型 磨床 組合 機(jī)床 龍門 刨床 拉床 農(nóng)業(yè)機(jī)械 小型工程機(jī)械 建筑機(jī)械 液壓鑿巖機(jī) 液壓機(jī)大中型挖掘 機(jī) 重型機(jī)械 起重運(yùn)輸機(jī)械 工作壓 力 MPa 0 8 2 3 5 2 8 8 1 0 10 18 20 32 由于鉆削力為 4239N 往往要取大一些 在這取負(fù)載約為 10000N 初選液壓缸的 設(shè)計(jì)壓力 P1 3MPa 為了滿足工作這里的液壓缸課選用單桿式的 并在快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連 接 則液壓缸無桿腔與有桿腔的等效面積 A1 與 A2 應(yīng)滿足 A1 2A2 即液壓缸內(nèi)徑 D 和 活塞桿直徑 d 應(yīng)滿足 d 0 707D 為防止切削后工件突然前沖 液壓缸需保持一定的 背壓 暫取背壓為 0 5MPa 并取液壓缸機(jī)械效率 則液壓缸上的平衡方程9 0m 1212PAFAP 故液壓缸無桿腔的有效面積 2232551 46106 410 21032 cmmPFAb 液壓缸直徑 cAD8 73 46 液壓缸內(nèi)徑 按 GB T2348 1980 取標(biāo)準(zhǔn)值 D 80mm 因 A1 2A 故活塞桿直徑 d 0 707D 56mm 標(biāo)準(zhǔn)直徑 則液壓缸有效面積為 222 6 580 4 4 521 cmdDAc 2 缸體壁厚 的校核 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 取壁厚為 10mm 則 15 08 D 根據(jù) 時(shí) 4 2 3 0 8 D max3p 2 可算出缸體壁厚為 1 25 滿足最低速度的要求 12c2 2 活塞桿強(qiáng)度計(jì)算 Ff1 所以 時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng) 故本夾具可安全工作 根據(jù)切削力 夾緊力的影響因素 在夾緊不利狀態(tài)過程 該夾緊力的計(jì)算應(yīng)該根 據(jù)機(jī)械平衡原理來設(shè)計(jì) 最后 為了確?？煽繆A緊 數(shù)值乘以安全系數(shù)實(shí)際所需夾緊 力 初步確定液壓缸參數(shù) 表 5 1 按負(fù)載選擇工作壓力 1 負(fù)載 KN 50 工作壓 力 MPa 0 8 1 1 5 2 2 5 3 3 4 4 5 5 表 5 2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 1 機(jī) 床 機(jī)械類 型 磨床 組合 機(jī)床 龍門 刨床 拉床 農(nóng)業(yè)機(jī) 械 小型工 程機(jī)械 建筑機(jī) 械 液壓鑿 巖機(jī) 液壓機(jī) 大中型 挖掘機(jī) 重型機(jī) 械 起重運(yùn) 輸機(jī)械 工作壓 力 MPa 0 8 2 3 5 2 8 8 10 10 18 20 32 由于鉆削力為 4239N 往往要取大一些 在這取負(fù)載約為 10000N 初選液壓缸的 設(shè)計(jì)壓力 P1 3MPa 為了滿足工作這里的液壓缸課選用單桿式的 并在快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連 接 則液壓缸無桿腔與有桿腔的等效面積 A1 與 A2 應(yīng)滿足 A1 2A2 即液壓缸內(nèi)徑 D 和 活塞桿直徑 d 應(yīng)滿足 d 0 707D 為防止切削后工件突然前沖 液壓缸需保持一定的 背壓 暫取背壓為 0 5MPa 并取液壓缸機(jī)械效率 則液壓缸上的平衡方程9 0m 1212PAFAP 故液壓缸無桿腔的有效面積 2232551 46106 410 21032 cb 液壓缸直徑 cmAD8 73 46 液壓缸內(nèi)徑 按 GB T2348 1980 取標(biāo)準(zhǔn)值 D 80mm 因 A1 2A 故活塞桿直徑 d 0 707D 56mm 標(biāo)準(zhǔn)直徑 則液壓缸有效面積為 222 6 580 4 4 521 cmdDAc 2 缸體壁厚 的校核 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 取壁厚為 10mm 則 15 08 D 根據(jù) 時(shí) 4 2 3 0 8 D max3p 2 可算出缸體壁厚為 1 25 滿足最低速度的要求 12c2 2 活塞桿強(qiáng)度計(jì)算 56mm 4 4 mF150 18374 d6 式中 許用應(yīng)力 Q235 鋼的抗拉強(qiáng)度為 MPa84n b 375 500MPa 取 400MPa 為位安全系數(shù)取 5 即活塞桿的強(qiáng)度適中 3 活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 活塞桿的外端頭部與負(fù)載的拖動(dòng)電機(jī)機(jī)構(gòu)相連接 為了避免活塞桿在工作生 產(chǎn)中偏心負(fù)載力 適應(yīng)液壓缸的安裝要求 提高其作用效率 應(yīng)根據(jù)負(fù)載的具體情況 選擇適當(dāng)?shù)幕钊麠U端部結(jié)構(gòu) 4 活塞桿的密封與防塵 活塞桿的密封形式有 Y 形密封圈 U 形夾織物密封圈 O 形密封圈 V 形密封圈等 6 采用薄鋼片組合防塵圈時(shí) 防塵圈與活塞桿的配合可按 H9 f9 選取 薄鋼片厚度為 0 5mm 為方便設(shè)計(jì)和維護(hù) 本方案選擇 O 型密封圈 由上述計(jì)算易得 KW 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大 為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 操作方便 決定 選用液壓缸夾緊機(jī)構(gòu) 5 3 定位誤差的分析 制造誤差 ZZ 1 中心線對(duì)定位件中心線位置精度 取 m05 3 2 m04 2 2 內(nèi)外圓同軸度誤差 查表 P297 故 8 3 mDW 142 06 05 8 04 125 222225422 則 0314 0 知此方案可行 5 4 鉆套 襯套 鉆模板設(shè)計(jì)與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求 故選用可換鉆套 其結(jié)構(gòu)如下圖所 示 以減少更換鉆套的輔助時(shí)間 為了減少輔助時(shí)間采用可換鉆套 以來滿足達(dá)到孔的加工的要求 42 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差 F7 基本 極限 偏差 D6 0 1 3 0 010 0 004 6 1 1 8 4 7 1 8 2 6 5 8 6 9 2 6 3 0 016 0 006 3 3 3 6 0 016 0 008 9 3 3 4 7 10 4 5 8 11 8 12 16 5 6 0 022 0 010 10 0 019 0 010 13 6 8 12 15 10 16 20 8 10 0 028 0 013 15 18 10 12 18 0 023 0 012 22 12 20 25 12 15 22 26 0 008 15 18 0 034 0 016 26 30 16 28 36 18 22 30 0 028 0 015 34 22 26 35 39 20 36 HT 200 26 30 0 041 0 020 42 46 30 35 48 0 033 0 017 52 25 HT20 0 56 35 42 55 59 42 48 62 66 0 012 48 50 0 050 0 025 70 0 039 0 020 74 30 56 67 0 040 鉆模板選用固定式鉆模板 用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上 5 5 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求 1 應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面 如安裝接觸位置 安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的 足 夠的精度 之間的位置精度穩(wěn)定夾具體 夾具體應(yīng)該采用鑄造 時(shí)效處理 退火等處 理方式 2 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 保證在加工過程中不因夾緊力 切削力等外力變形和振動(dòng)是不允許的 夾具應(yīng)有足夠 的厚度 剛度可以適當(dāng)加固 3 結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò) 夾較大的工件的外觀 更復(fù)雜的結(jié)構(gòu) 之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高 所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中 應(yīng)處理的工件 夾具 維修方便 再滿足功能性要求 剛度和強(qiáng)度 前提下 應(yīng)能減小體積減輕重量 結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單 4 應(yīng)便于鐵屑去除 在加工過程中 該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累 如果不及時(shí)清除 切削熱的積累會(huì)破 壞夾具定位精度 鐵屑投擲可能繞組定位元件 也會(huì)破壞的定位精度 甚至發(fā)生事故 因此 在這個(gè)過程中的鐵屑不多 可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的 鐵屑空間 對(duì)切削過程中產(chǎn)生更多的 一般應(yīng)在夾具體上面 5 安裝應(yīng)牢固 可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的 當(dāng)夾安裝在重力的 中心 夾具應(yīng)盡可能低 支撐面積應(yīng)足夠大 以安裝精度要高 以確保穩(wěn)定和可靠的 安裝 夾具底部通常是中空的 識(shí)別特定的文件夾結(jié)構(gòu) 然后繪制夾具布局 圖中所 示的夾具裝配 44 加工過程中 夾具必承受大的夾緊力切削力 產(chǎn)生沖擊和振動(dòng) 夾具的形狀 取 決于夾具布局和夾具和連接 在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度 在加工過程中的 切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具 積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠 所以夾具 設(shè)計(jì) 必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑 此外 夾點(diǎn)技術(shù) 經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作 安裝方 便等特點(diǎn) 在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮 在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具 切 割積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠 所以夾具設(shè)計(jì) 必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵 屑 5 6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 裝配圖請(qǐng)見下圖所示 由于是大批大量生產(chǎn) 主要考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 因此設(shè)計(jì)時(shí) 需要更換零件加 工時(shí)速度要求快 本夾具設(shè)計(jì) 用移動(dòng)夾緊的大平面定位三個(gè)自由度 定位兩個(gè)自由 度 用定位塊定位最后一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 此時(shí)雖然有過定位 但底面是經(jīng)精銑的面 定位是允許的 總 結(jié) 課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束了 時(shí)間雖然短暫但是它對(duì)我們來說受益菲淺的 通過這次的 設(shè)計(jì)使我們不再是只知道書本上的空理論 不再是紙上談兵 而是將理論和實(shí)踐相結(jié) 合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì) 使我們不但鞏固了理論知識(shí)而且掌握了設(shè)計(jì)的步驟和要領(lǐng) 使我們更好的利用圖書館的資料 更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計(jì)手冊(cè)和 AUTOCAD 等制圖軟件 為我們踏入社會(huì)打下了好的基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到了只努力的學(xué)好書本上的知識(shí)是不夠的 還應(yīng)該更好的做到 理論和實(shí)踐的結(jié)合 因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo) 使我們學(xué)到了很多 也非常珍惜大學(xué)給我們的這次設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì) 它將是我們課程設(shè)計(jì)完成的更出色的關(guān)鍵 一步 46 致 謝 這次課程設(shè)計(jì)使我收益不小 為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ) 但是 查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊(cè)時(shí) 數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊 由于經(jīng) 驗(yàn)不足 在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題 不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出 寶貴的意見 在我遇到難題時(shí)給我指明了方向 最終我很順利的完成了課程設(shè)計(jì) 這次課程設(shè)計(jì)成績的取得 與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的 在此 我衷心感 謝我的指導(dǎo)老師 特別是每次都放下他的休息時(shí)間 耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些 難題 她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神 精益求精的工作作風(fēng) 深深地感染和激 勵(lì)著我 從題目的選擇到項(xiàng)目的最終完成 他都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持 多少個(gè)日日夜夜 他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo) 同時(shí)還在思想 生活上給我以無 微不至的關(guān)懷 除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外 他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也 是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣 并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作 在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠 摯的謝意和崇高的敬意 參 考 文 獻(xiàn) 1 東北重型機(jī)械學(xué)院 洛陽農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院 長春汽車廠工人大學(xué) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手 冊(cè) M 上海 上海科學(xué)技術(shù)出版社 1980 2 張進(jìn)生 機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 機(jī)械工業(yè)出版社 1995 3 李慶壽 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 1991 4 李洪 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 北京出版社 1996 5 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì) 金屬切削手冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2544 6 黃如林 劉新佳 汪群 切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社 2544 7 余光國 馬俊 張興發(fā) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) M 重慶 重慶大學(xué)出版社 1995 8 周永強(qiáng) 高等學(xué)校課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) M 北京 中國建材工業(yè)出版社 2542 9 劉文劍 曹天河 趙維 夾具工程師手冊(cè) M 哈爾濱 黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社 1987 10 王光斗 王春福 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 上海科學(xué)技術(shù)出版社 2542 11 東北重型機(jī)械學(xué)院 洛陽農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院 長春汽車廠工人大學(xué) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手 冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1984 12 李慶壽 機(jī)械制造工藝裝備設(shè)計(jì)適用手冊(cè) M 銀州 寧夏人民出版社 1991 13 廖念釗 莫雨松 李碩根 互換性與技術(shù)測(cè)量 M 中國計(jì)量出版社 2540 9 19 14 王光斗 王春福 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) M 上海科學(xué)技術(shù)出版社 2540 15 樂兌謙 金屬切削刀具 機(jī)械工業(yè)出版社 2545 4 17