購(gòu)買設(shè)計(jì)請(qǐng)充值后下載，，資源目錄下的文件所見(jiàn)即所得，都可以點(diǎn)開(kāi)預(yù)覽，，資料完整，充值下載可得到資源目錄里的所有文件。。。【注】：dwg后綴為CAD圖紙，doc,docx為WORD文檔，原稿無(wú)水印，可編輯。。。帶三維備注的都有三維源文件，由于部分三維子文件較多，店主做了壓縮打包，都可以保證打開(kāi)的，三維預(yù)覽圖都是店主用電腦打開(kāi)后截圖的，具體請(qǐng)見(jiàn)文件預(yù)覽，有不明白之處，可咨詢QQ:1304139763===========題目最后備注XX系列，只是店主整理分類，與內(nèi)容無(wú)關(guān)，請(qǐng)忽視
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(guó)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(guò)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(guò)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(guò)程中產(chǎn)生的移動(dòng)。然而，過(guò)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(guò)來(lái)影響零件質(zhì)量。所以有必要確定最佳夾緊力，來(lái)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(méi)有得到充分討論，也有少數(shù)的研究人員通過(guò)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(wèn)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(guò)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(guò)假設(shè)已知摩擦力的方向來(lái)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(wú)法確定工件移位的唯一性。
這種限制可以通過(guò)計(jì)算夾具——工件系統(tǒng)[15]的彈性來(lái)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(guò)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(méi)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(méi)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(méi)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(guò)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(wèn)題被作為多目標(biāo)約束優(yōu)化問(wèn)題提出和解決。通過(guò)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(guò)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(jiàn)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(yè) 共 15 頁(yè)
圖1 彈簧夾具——
工件接觸模型。
表示在第i個(gè)
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(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(wèn)題。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題， 是法線的變形，在[文獻(xiàn)23 第93頁(yè)]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(yè)]
（3）
其中、 分別是工件和夾具剪切模量
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，
（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(yùn)動(dòng)過(guò)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(guò)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(guò)制定一個(gè)多目標(biāo)約束優(yōu)化問(wèn)題的問(wèn)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 是 沿，和三個(gè)正交組件（見(jiàn)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(jì)算如下：
（6）
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：
（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(gè)夾緊點(diǎn)夾緊力在、和方向上的向量角度（i=1、2、3...,C）。
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(guò)（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(jì)算得出（見(jiàn)圖3），工件剛體運(yùn)動(dòng)，歸于夾緊行動(dòng)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(guò)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：
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(guò)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(wèn)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(wèn)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(guò)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）
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完成，是遵守對(duì)角矩陣的， 和是所有接觸力的載體。
如圖3 加權(quán)系數(shù)計(jì)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(jì)（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(gè)接觸處的靜摩擦力約束。庫(kù)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(gè)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(guò)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(gè)法線的接觸壓力不能超過(guò)壓工件材料的屈服強(qiáng)度（）。這個(gè)約束可寫為：
（i=1，2，…,L+C） (14)
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(wèn)題可以通過(guò)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 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(wèn)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(guò)計(jì)算并作為初始值與比較，因此，夾緊力式（15）的優(yōu)化問(wèn)題可改寫為:
最小化 （16）
由： (11)–(14) 得。
類似的算法尋找一個(gè)方程根的二分法來(lái)確定最低的上的約束, 通過(guò)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(cè)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(guò)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(lái)解決下面將被討論的問(wèn)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)，考慮以下四個(gè)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(duì)應(yīng)的和另外兩個(gè)正交切削分力，而且有：
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)
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)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(guò)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(jiàn)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(yàn)證這些力，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)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、和方向上的移位和自轉(zhuǎn)（見(jiàn)圖2），
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)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)變換定理可以用來(lái)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(gè)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：
（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(yùn)動(dòng)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(méi)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：
（24）
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(gè)接觸剛度矩陣，是單位向量. 在這項(xiàng)研究中假定液壓/氣動(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）
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6×1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(dòng)，q可通過(guò)求解式（26）得到。工件的定位誤差向量， （見(jiàn)圖6），
現(xiàn)在可以計(jì)算如下： （27）
其中是考慮工件中心加工點(diǎn)的位置向量，且
6．模擬工作
較早前提出的算法是用來(lái)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
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(lái)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(kāi)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，
（見(jiàn)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(guò)程模擬例如2。
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(guò)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(jiàn)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(qiáng)度低得多的加權(quán)范數(shù)，最初的夾緊力是通過(guò)減少工件的夾具系統(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^(guò)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)采樣點(diǎn)的加權(quán)范數(shù)的，，和繪制。
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)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(gè)雙目標(biāo)約束優(yōu)化問(wèn)題，使用-約束的方法解決。該算法通過(guò)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：
1、J. D. Lee 和L. S. Haynes .《柔性?shī)A具系統(tǒng)的有限元分析》交易美國(guó)ASME，工程雜志工業(yè) ：134-139頁(yè)。
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(guó)ASME，制造科學(xué)與工程雜志 ：1996 318-324頁(yè)。
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(yè)。
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(guó)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(yè)。
6、 S. N. Melkote, S. M. Athavale, R. E. DeVor, S. G. Kapoor 和J. Burkey .“基于加工過(guò)程仿真的加工裝置作用力系統(tǒng)研究”， NAMRI/SME：207–214頁(yè), 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(guó)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(guó)ASME，工程學(xué)報(bào)工業(yè)“：1989 299-306頁(yè)。
10、S. H. Lee 和 M. R. Cutkosky. 《具有摩擦性的夾具規(guī)劃》 美國(guó)ASME，工業(yè)工程學(xué)報(bào)：1991，320–327頁(yè)。
11、S. Jeng, L. Chen 和W. Chieng.“最小夾緊力分析”，國(guó)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(guó)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(guó)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。
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(yè), 1996。
設(shè)計(jì)（論文）題目 X62W銑床主軸機(jī)械加工工藝規(guī)程與鉆床夾具設(shè)計(jì)
序 言
畢業(yè)設(shè)計(jì)是每個(gè)畢業(yè)生在搞完畢業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)以及完成全部基礎(chǔ)課、專業(yè)課后進(jìn)行的，是我們對(duì)所學(xué)全部課程的一次綜合性的檢測(cè)和復(fù)習(xí)，也是在走上工作崗位之前的一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，它將為我們今后工作的一次較為全面的準(zhǔn)備。
我希望通過(guò)本次設(shè)計(jì)，能夠培訓(xùn)自己分析問(wèn)題的能力，鍛煉自己獨(dú)立處理各方面的問(wèn)題的能力，為今后走上社會(huì)新崗位打下較為結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。
由于能力、水平有限；由于時(shí)間的倉(cāng)促，我的設(shè)計(jì)中難免存在許多問(wèn)題和錯(cuò)誤，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。
目 錄
一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)…………………………………………………………
（一） 零件的作用
（二） 零件的工藝分析
二、 零件的分析…………………………………………………………
三、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)………………………………………………………
（一） 確定毛坯的制造形式
（二） 基面的選擇
（三） 制定工藝路線
（四） 機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定
（五） 確定切削用量及基本工時(shí)
四、 夾具…………………………………………………………………
五、 總結(jié)…………………………………………………………………
六、 參考文獻(xiàn)資料………………………………………………………
一 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
【題目】 X 62 W銑床主軸的機(jī)械加工工藝規(guī)程及某一工序的夾具設(shè)計(jì)
【內(nèi)容】
1、 零件圖 1張
2、 毛坯圖 1張
3、 機(jī)械加工工藝規(guī)程卡 1套
4、 專用夾具裝配圖 1張
5、 夾具體圖（或定位夾緊元件圖） 1張
6、 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 1份
【原始資料】
生產(chǎn)綱領(lǐng)： 400件/年
相關(guān)的產(chǎn)品裝配圖、零件圖
單班制工作
二 零件的分析
（一） 零件的作用
課程設(shè)計(jì)題目所給的零件是X62w銑床主軸。它夾緊刀具直接參加表面成形運(yùn)動(dòng)。因此，它的工作性能對(duì)加工質(zhì)量和機(jī)床的生生率有著重要的影響。
由于主軸在一定的轉(zhuǎn)速下，傳遞一定的扭矩，保證軸上的傳動(dòng)件和軸承的工作條件，況且主軸直接帶動(dòng)刀具進(jìn)行切削。因襲，對(duì)旋轉(zhuǎn)精度、靜剛度、抗震性、熱變性、耐磨性都有較高的要求。
由于主軸前端的錐孔或面加工的刀具或接桿零件上Φ65k5和Φ40分別裝上軸承起支撐作用，所以為了提高耐磨性在前端的錐孔上及Φ88.882h5和Φ65k5的外圓進(jìn)行熱處理淬硬及HRC48-53，況且主軸組件要做軸向移動(dòng)，傳動(dòng)齒輪安裝在套筒上，套筒與主軸考雙鍵傳動(dòng)扭矩。
（二） 零件的工藝分析
從零件圖上可以看出共有6組加工面。
1． 軸所以的外圓表面包括車Φ88.882,Φ65K6,Φ55,Φ42,Φ40和切槽倒角。
2． 軸上兩對(duì)稱鍵槽。
3． 內(nèi)錐孔保證錐度 Δ7：24
4． 鉆中心孔Φ17，Φ22
5． 鉆孔、攻絲M12，M6
6． 銑槽15.9
由于零件的幾個(gè)加工表面都有位置度要求，精度要求，因此，需使用轉(zhuǎn)應(yīng)夾具。鉆端面螺紋孔M12，M6采用的鉆模，加工兩對(duì)稱鍵槽所需的銑床夾具。況且為了提高生產(chǎn)率保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度也需采用專用夾具。
三 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
<一>確定毛坯的制造方法
零件材料為40CR，且是一根中空的階梯軸，生產(chǎn)批量為中批，同時(shí)，由于該零件機(jī)械性能要求較高。鍛件和型材的組織結(jié)構(gòu)致密。機(jī)械性能好，但型材的纖維組織方向明顯。況且，該軸工作時(shí)所受循環(huán)載荷和沖擊較大，不宜采用型材，但鍛件可獲得符合零件受力要求的纖維組織，同時(shí)，鍛件比型材節(jié)約材料。故采用鍛件。為進(jìn)一步保證該軸精度要求采用模段。
<二> 基面的選擇
位基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)?；孢x擇正確合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。
粗基準(zhǔn)的選擇，對(duì)軸類零件來(lái)說(shuō)一般以外圓定為粗基準(zhǔn)。因此，選該軸外圓作為粗基準(zhǔn)。
精基準(zhǔn)的選擇，應(yīng)考慮到基準(zhǔn)重合問(wèn)題。若設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)必須進(jìn)行尺寸計(jì)算。
<三>工藝路線的制定
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)是應(yīng)使用零件的幾何形狀、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，可以考慮采用外能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此以外，還必須考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)盡量下阼。
3. 工藝方案的比較與分析
上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于：方案一是車后磨且螺紋安排在精車后，便于保證精度要求，況且以加工好的表面為定位基準(zhǔn)，這種方案符合典型軸類零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程，能較好地保證各種技術(shù)要求，保證另工質(zhì)量；方案二是先加工軸表面然后發(fā)中心線為定位基準(zhǔn)加工軸端面螺紋孔M6，M12，這樣難以保證加工質(zhì)量，易產(chǎn)生形位誤差。況且使加工復(fù)雜，生產(chǎn)效率低。
工藝路線方案一（工序1）
工藝路線方案二（工序2）
1）正火
1）預(yù)先熱處理（正火）
2）劃線
2）劃線、車端面打中孔
3）鉆中心孔
3）粗車各外圓
4）粗車
4）熱處理（調(diào)質(zhì)）
5）鉆Φ17孔
5）半精車
6）熱處理（調(diào)質(zhì)）
6）鉆中心孔
7）半精車
7）車M45X1.5螺紋
8）銑凹槽
8）鉆Φ17孔
9）鉆螺紋孔
9）鉆螺紋孔M12，M6
10）鉗工
10）熱處理（淬火）
11）熱處理（淬火）
11）鉗工（去毛刺）
12）精車
12）銑凹槽
13）鉗（去毛刺）
13）精車
14）粗磨
14）立銑對(duì)稱鍵槽
15）立銑（對(duì)稱鍵）
15）熱處理
16）熱處理（油煮定性）
16）粗磨
17）鉗工
17）半精磨
18）研磨中心孔
18）研磨中心孔
19）半精磨
19）精磨
20）車M45Ｘ1.5
20）鉗工（去毛刺）
21）精磨
21）檢驗(yàn)入庫(kù)
22）鉗工（去毛刺）
故采用方案一 。 其具體工藝過(guò)程如下：
1． 熱處理（正火）
2． 劃線
3． 鉆中心孔，車端面
4． 粗車各外圓留余量2mm,車大外圓Φ102，車小端面
5． 鉆Φ17孔，車大端面，倒角600
6． 熱處理（調(diào)質(zhì)）
7． 半精車，退刀槽倒角2 X 45車錐度7：24內(nèi)錐孔 Φ25孔
8． 銑凹槽
9． 鉆螺絲紋孔M6、M12攻絲Φ5，Φ11
10． 鉗工
11． 熱處理（淬頭）
12． 精車名外圓車25.30+0.31孔
13． 鉗（去毛刺）
14． 粗磨各外圓
15． 立銑對(duì)稱鍵
16． 熱處理（油煮定性）
17． 鉗
18． 研磨中心孔Φ17
19． 半精磨各處圓，磨內(nèi)錐孔Φ44.45
20． 車螺紋孔M45 X 1.5
21． 精磨各外圓
22． 鉗（去毛刺）
23． 檢驗(yàn)入庫(kù)
四 定機(jī)械加工余量，工序尺寸，毛胚尺寸
該軸材料為40G硬度為HB200——250，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，采用模鍛毛胚由上述原始資料及加工工藝過(guò)程，分別對(duì)各加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸，毛胚尺寸確定如下：
1． 毛胚尺寸的確定采用查表法（查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》）
名義直徑 表面加工方法 加工余量（mm） 說(shuō)明
粗車 4.3
半精車 0.4
精車 0.23
Φ88.882 粗磨 0.10
半精磨 0.18
精磨 0.06
粗車 3.4
半粗車 0.35
粗車 0.20
Φ65 粗磨 0.10
半精磨 0.08
精磨 0.06
粗車 3.4
半精車 0.35
精車 0.2
粗磨 0.1
2． 毛胚直徑的確定
工件直徑 公差 加工余量 毛胚公差 毛胚尺寸
Φ88.882 0.15 2×5.14 1 Φ100
Φ65 0.015 2×4.2 2 Φ75
Φ55 0.019 2×3.95 2 Φ65
3． 毛胚長(zhǎng)度的確定
由表〈〈機(jī)械制造工藝手冊(cè)〉〉子—50知
L1=（102/2）tg20°=20.38 取L1=20mm
L2= 35+4+4=43 取L2=43mm
L3= 64+2-3=63 取L3=63mm
L4= 337-2+3=335 取L4=335mm
L5=（68/2）tg20o=12.3 取L5=12mm
故毛胚長(zhǎng)度L=L2+L3+L4=443mm
4.毛胚過(guò)度圓角的確定
〈1〉 L2毛胚的最小余量
Z1min=2×(4.3+6.4+0.23+0.76+0.06)=12.96mm
故其名義余量Z1名= Z1min+1=11.96mm
〈2〉 L3段毛胚的最小余量
Z2min=2×4.11=8.22mm
故其名義余量Z2名= Z2min+2=10.22mm
<3> L4段毛胚的最小余量
Z1min=2×4.11=8.22mm
故其名義余量Z3名= Z3min+2=10.22mm
4． 鍛件毛胚圓角的確定
由r′=r2+z名
r′毛1≥11.2mm r′毛2≥10.2mm r′毛3≥10.2mm
5. 加工余量的確定
加工余量可以根據(jù)加工條件采用查表法確定，查〈〈機(jī)械制造工藝手冊(cè)〉〉
表1—27得如下：
計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容及過(guò)程 計(jì)算結(jié)果
工序3 毛胚Φ102
Φ88.882 粗車Φ90.62 11.38
外圓 半精車Φ89.82 0.8
精車Φ89.38 0.46
外圓 粗磨Φ89.18 0.2
半精磨Φ89.02 0.16
精磨 0.136
毛胚Φ76
粗車Φ66.58 9.42
外圓 半精車Φ65.86 0.74
精車Φ65.46 0.4
粗磨Φ65.26 0.2
半精磨Φ65.10 0.16
精磨 0.1
Φ42 已粗車至Φ46.36
外圓 粗車Φ42.98 0.7
半精車Φ42.38 0.6
精車Φ42 0.38
已粗車至Φ425.98
外圓 粗車Φ41.28 0.7
半精車Φ40.78 0.5
精車Φ40.48 0.3
粗磨Φ40.28 0.16
粗磨Φ40 0.12
Φ40h11 已粗車至Φ41.28
外圓 半精車Φ40.4 0.88
精車Φ40h11 0.4
鉆孔Φ17
內(nèi)錐孔 粗車Φ42.65 25.65
Φ44.45 半精車Φ43.25 0.6
錐度7：24 粗磨Φ43.85 0.6
半精磨Φ44.65 0.2
精磨 0.2
內(nèi)孔 鉆孔Φ17
Φ25.3 粗車Φ24.8 7.8
精車Φ25.3 0.5
五 確定切削用量及基本工時(shí)
〈一〉 計(jì)算工序3（車兩端面，鉆Φ17孔，車外圓表面）切削用及
工時(shí)
1． 加工條件
工件材料：40Cr δb=0.735Gpa 鍛件
加工要求： 車兩端面，鉆Φ17孔，車外圓表面，車Φ102端面，Φ66端面，車Φ88.882。要求精度為粗糙度為此6.3；Φ65K5要求Ra=6.3mm；Φ55 0.095mm Ra=1.6mm; Φ45的Ra=6.3；Φ42和Φ40的粗糙度為Ra=1.6；擴(kuò)孔Φ22F9×20
要求Ra=32
設(shè)備條件： CA6140普通車床
刀具 ： 外圓車刀YT15 16×25MM γ0=15o
Kr=75o
λs=0
端面車刀 YT15 16×25MM γ=90o
Kr=15o
γ0=0.5mm f0=120o
鉆頭 由表3—43查得 f=0.01～0.18mm/r
根據(jù)加工要求取f=0.01mm/r v=0.33～1mm/s
a=17mm
采用內(nèi)排屑深孔鉆 切槽刀選 W18Cr4V
2.計(jì)算切削用量
（采用計(jì)算法）
計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容及過(guò)程 計(jì)算結(jié)果
◆ 工序3
車端面 a.確定加工余量
切削用量的 加工總余量X=15mm.留余量2mm
確定 單邊余量等于7.5mm
二次走刀ap1=5mm ap2=2.5mm
b.確定走刀量：
由查〈〈機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)〉〉表3—13知
f=0.7mm/r
由表3—18查知耐用度t=45min
V1=Cv/(tapf)kv
=292/(450.18×50.15×0.70.3)×0.81×0.8×1.54
=128mm V1=128m/min
V2=292/(450.18×2.50×0.15×0.7×0.3) ×0.81×0.8×1.54
=142m/min V2 =142m/min
d.確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速〉：
ns1=1000v1/∏dw=1000×128/(3.14×100)=364r/min
ns1=364r/min
ns2=1000×v/∏dw=1000×128/(3.14×100)=443r/min
ns2=443r/min
由表4-3-1查知選取機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速nw=450r/min
nw=450r/min
機(jī)床實(shí)際切削速度
由v= nwdw/100v=450×100×3.14×/(1000×128)
=144r/min
v=144r/min
e.切削工時(shí)的確定
大端面tm=l1 +l2+l3+l(nwf)
其中l(wèi)=102/2=51mm l1=2mm(切入長(zhǎng)度)
l2=0(切入長(zhǎng)度) l3=5mm
tm大=51+2+0+5）/（450×0.7）×2=0.37min tm大=0.37min
1） 小端面tm小= l1 +l2+l3+l(nwf)
其中l(wèi)=66/2=33
tm小=（33+2+0+5）/（450×0.7）×2=0.25min tm小=0.25min
故所以總的切削工時(shí)：T總= tm小+ tm大=0.37+0.25=0.62min
T總=0.62min
f機(jī)床轉(zhuǎn)速的校核：不計(jì)算
由機(jī)床CA6140說(shuō)明書(shū)中可知其縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)所能受的最大滿足要求，因此，機(jī)床能進(jìn)行正常工作。
計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算過(guò)程及內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果
車Φ88.882 a 確定切削深度a
外圓 單邊余量z=5.3mm 一次走刀ap=5.3mm
b 進(jìn)給量f
由表3-1-3知 取f=1.0mm/r
由表3-1-3知 取f=1.02mm/r
c 計(jì)算切削速度由表3-18查知
v=w/(tmapxyfw)kv
=292/(450.18×5.30×0.15×1.02×0.3) ×0.81×0.8×0.54=114m/min
v=114m/min
d 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
由ns=103v/∏dw=1000×114/∏88.882
=408r/minns=408r/min
由表4-3-1按機(jī)床選取nw=450y/min
實(shí)際切削速度：
V=nwdw∏/1000=450×88.882×3.14/1000
=125.6r/min
e 切削工時(shí)的確定：
由于L=53mm L1=2mm(切入長(zhǎng)度) L2=0mm
L3=10mm （試切長(zhǎng)度）
Tm=(L1+L2+L3+L)/nwf
=(53+2+0+10)/(450×1.02)=0.14min
由于考慮到該軸臺(tái)階面較多，如果各臺(tái)階面都被采用。不同的轉(zhuǎn)速和不同的進(jìn)給量都將導(dǎo)致生產(chǎn)效率不高的現(xiàn)象，所以在不影響加工質(zhì)量的情況下，粗車該軸時(shí)都采用機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速nw= 450r/min,粗車進(jìn)給量：f=0.3mm/r(由表4-3-2查知)
鉆中心孔 a.確定進(jìn)給量：
由查表知f=0.08mm/r
b.切削速度的確定：
由v= nwdw∏/1000=7.5×8∏/1000=0.29m/s f=0.08mm/r
鉆中心孔 c.確定切削工時(shí)：
Φ17 因?yàn)長(zhǎng)=15mm L1=4mm(切入長(zhǎng)度) L2=0
Tm=(L1+L2+L3)/mwf
=0.59min
1>車Φ88.882 a. 確定切削深度；ap=0.4mm（由表查）由于單 外圓與Φ65外 邊余量Z=0.4 mm一次走刀
圓間的臺(tái)階面 b. 確定切削速度：
由v=nwdw∏/103f
2>半精度 a.確定切削速度
Φ88.882 由查表知ap=0.4mmf=0.3mm/r（查表3-14）
外圓 由v=C/(tmapxyfw)kv（其中T=45mm）
b.確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
由ns=1000v/∏dw=1000×241/(∏×90.62)
=847r/min
查表4-3-1按機(jī)床選取nw=900r/min
c.確定實(shí)際切削速度
由V實(shí)=nwdw∏/1000=900×90.62∏/1000
=256.1m/min
d. 確定切削工時(shí)：Tm
已知L=35mm L3=10mm （切入長(zhǎng)度） L1=2mm
L2=0（切入長(zhǎng)度）
由Tm=(L+L1+L2+L3)/(nwf)
=0.17min
由于考慮到該零件臺(tái)肩面較多，故采用相同的切削速度和進(jìn)給量以提高生產(chǎn)效率。在保證加工質(zhì)量的前提下選取精
車和半精車加工時(shí)V=900r/min f=0.3r/min
3>精車 a. 確定切削速度：
Φ88.882 由于單邊余量Z=0.23mm一次走刀 ap=0.23mm
外圓 b. 切削速度的確定：
由V=nwdw∏/1000=900×89.38×∏/1000=252.6m/min
V=4.21m/s
c.確定切削加工時(shí)
由于已知L=35mm L1=2mm(切入長(zhǎng)度)
L2=0（切出長(zhǎng)度） L3=5（試切長(zhǎng)度）
由Tm=(L1+L2+L3+L)/nwf=0.16min
車Φ65外圓 a.確定切削深度：
1> 粗車 單邊余量Z=4.71mm一次走刀。則 ap=4.71mm
b.確定切削速度：
由V=nwdw∏/1000=7.5×76×3.14/1000=1.8m/s
V=1.8m/s
◆計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果
c.確定切削工時(shí)
已知L=64mm L1=2mm L2=0 L3=5mm
由Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nw×f)=0.26min
◆工序4 a.確定切削深度
車Φ45外圓 由于單邊余量Z=4.95mm一次走ap=4.95mm
1>粗車 b.確定切削速度
Φ55外圓 V=( nwdw∏)/1000=1.55m/s
c. 確定切削工時(shí)
已知L=335mm L1=2mm L2=0 L3=5mm
由Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nw×f)=0.75min
2>半精車 a.確定切削深度
Φ55外圓 由于單邊余量Z=0.35mm一次走刀則ap=0.35mm
b.確定切削速度
V=( nwdw∏)/1000=2.6m/s
c.確定切削工時(shí)
已知L=86mm L1=2mm L2=0 L3=5mm
由Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nw×f)=0.34min
3>精車
a.確定切削深度
Φ55外圓 由于單邊余量Z=0.2mm一次走刀則ap=0.2mm
b.確定切削速度
V=( nwdw∏)/1000=2.59m/s
c.確定切削工時(shí)
已知L=86mm L1=2mm L2=0 L3=5mm
由tm= (nwdw∏)/1000=0.34min
4>切槽 a.確定切削速度
3×1.5 V=( nwdw∏)/1000=1.97m/s
◆工序5
a.確定切削速度
車Φ42外圓 由于單邊余量Z=1.68mm一次走刀則
ap =1.68mm
1>粗車 b.確定切削速度
Φ42外圓 V=( nwdw∏)/1000=1.01m/s
c.確定切削工時(shí)
已知L=100mm L1=2mm L2=0 L3=5mm
Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nw×f)=0.23min
2>半精車 a.確定切削深度
Φ42外圓 由于單邊余量Z=0.3mm一次走刀則ap=0.3mm
b. 確定切削速度
V=( nwdw∏)/1000=2.02m/s
c. 確定切削工時(shí)
已知L=100mm L1=2mm L2=0 L3=5mm
由Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.4min
3>精車 a. 確定切削深度
Φ42外圓 由于單邊余量Z=0.19mm一次走刀則ap=0.19mm
b. 確定切削速度
V=( nwdw∏)/1000=1.97m/s
c. 確定切削工時(shí)
已知L=100mm L1=2mm L2=0 L3=5mm
由Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.4min
◆工序7
a.確定切削深度
Φ40外圓 由于單邊余量Z=0.85mm一次走刀則ap=0.85mm
1>粗車 b.確定切削速度
Φ40外圓 V=( nwdw∏)/1000=1.02m/s
c.確定切削工時(shí)
已知L=114mm L1=2mm L2=0 L3=5mm
Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nw×f)=0.26min
2>半精車 a.確定切削深度
Φ40外圓 由于單邊余量Z=0.25mm一次走刀則ap=0.0.25mm
b. 確定切削速度
V=( nwdw∏)/1000=1.88m/s
c. 確定切削工時(shí)
已知L=114mm L1=2mm L2=0 L3=5mm
由Tm=(L+L1+L2+L3)/(nw×f)=0.45min
3>M45螺紋 a.確定切削速度
孔的倒角 V=( nwdw∏)/1000=2.21m/s
車螺紋 查《機(jī)械制造工藝學(xué)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-55知
M45×33×1.5 刀具耐用度t=60min 螺距p=1.5
選取ap=0.15min
b. 確定切削速度
V=(Cvkv)/(tmapxvfyv)=0.53m/s
車螺紋 a.確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns=1000v/∏dw=1000×0.53/3.14 ×45=225r/min
ns=225r/min
b. 確定實(shí)際切削速度
V=( nwdw∏)/1000= (4.16×45×3.14)/1000=0.59m/s
c. 確定切削工時(shí)
已知選取行程次數(shù)4次，精行程2次 L=33mm L1=3mm
Tm=(L+L1)n/(nw×f)=0.48min
◆工序8
a.確定切削深度
車內(nèi)孔 由于單邊余量Z=3.9mm一次走刀
Φ25.3 ap=3.9mm
1> 粗車孔
Φ25.3 b.確定切削速度
V=( nwdw∏)/1000=0.6m/s
c. 確定切削工時(shí)
已知L=40mm L1=2mm L2=0 L3=5mm
Tm=(L+L1+L2+L3)/(nw×f)=0.1min
Tm=0.1min
2>精車 a.確定切削深度
車內(nèi)孔 由于單邊余量Z=0.25mm一次走刀
Φ25.3 ap=0.25mm b.確定切削速度
V=( nwdw∏)/1000=1.19m/s
c. 確定切削工時(shí)
已知L=40mm L1=2mm L2=0 L3=5mm（試切長(zhǎng)度）
由Tm=(L+L1+L2+L3)/(nw×f)=0.17min
Tm=0.17min
◆工序9
a.確定切削深度
車內(nèi)孔 由于單邊余量Z=2.5mm一次走刀
Φ22F9 ap=2.5mm
1>粗車 b.確定切削速度
內(nèi)孔Φ22 V=( nwdw∏)/1000=0.52m/s
c.確定切削工時(shí)
已知L=20mm L1=2mm L2=0 L3=5mm
Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nw×f)=0.6min
◆工序10
a. 確定切削速度
銑凹槽15.9 由《機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4-17-1。表4-17-1知機(jī)床X62W主軸轉(zhuǎn)速nw=150r/min f=1mm/r
V=( nwdw∏)/1000=0.12m/s
b.確定切削工時(shí)
L=88.882-44.45=44.432mm L1=14mm
由 Tm=(L+L1)n/(nw×f)=0.39min
◆工序11
a. 確定切削速度
鉆螺紋孔 查表3-44知f=0.35mm/r
M6.M12攻絲 V=( nwdw∏)/1000=0.13m/s
1>鉆孔Φ22 b.確定切削工時(shí)
已知L=20mm L1=2mm L2=0 L3=5mm
Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nw×f)=0.6min
2>鉆孔Φ5 a. 確定切削速度
查表3-44知v=0.33m/s f=0.33mm/r
b.確定切削工時(shí)
已知L=15mm L1=2mm L2=0 L3=5mm
Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nw×f)=0.23min
3>攻絲 a. 確定切削速度
鉆螺絲孔 由《機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-63知M12 M6 V=0.21m/s所以ns=(1000v)/(3.14ns)
=1000×0.21/(3.14nw)=6.37m/s(其中nw按機(jī)床選取，由表4-4-1查知nw=630r/min)
則實(shí)際切削速度
V=( nwdw∏)/1000=23.7m/s
b.確定切削工時(shí)
已知L=40mm L1=10mm L2=0
Tm=(L1+L1+L2)/(nw×f)=0.95min
◆工序12
a. 確定切削速度
銑對(duì)稱鍵槽 由于銑床為X52K查表4-16-1知nw=150r/min縱向進(jìn)給量（表4-16-2）f=150mm/min
V=( nwdw∏)/1000=0.06m/s
由表7-7知T1=（h+L1）/Fmc+(L-D)/Fmc L1=5～2取2
Tm=((4+2)/2.5+(23-10)/1.25) ×2=25.6s
Tm=25.6s
◆ 工序13
粗磨 由于機(jī)床為磨床MQ1350
Φ88.882外圓 a.砂輪的選擇
Φ65外圓 由表3-97，表3-91，表４－１０查得
Φ４０外圓 選取砂輪ＧＢ１６ＺＦＡ１Ｐ５５
Φ４４.４５外圓 ?。啊粒罚怠粒常埃?
內(nèi)錐孔 b.切削用量的選擇
由表４－１０得砂輪頭架主軸轉(zhuǎn)速
１００r/min砂輪轉(zhuǎn)速 n=890～1000r/min軸向進(jìn)給量fa=0.25～0.7取fa=0.5(表３－１０７)徑向進(jìn)給量fv=0.01～0.025取fv=0.025mm(兩程表３－１０６)由表７－１４知外圓磨的
數(shù)Ｋ＝１.３
Φ65外圓 c.確定切削工時(shí)：
已經(jīng)L=63mm L1=2mm(切入長(zhǎng)度)
L2=0mm（切出長(zhǎng)度）L3=5mm(試切長(zhǎng)度)由Tm=(l+L1+L2+L3)/nwf=0.153min
2> 半精車
Φ65外圓 a.確定切削深度
由于單邊余量Z=0.35mm一次走刀
ap=0.35mm
b. 確定切削度：
V=(nwdw∏)/1000=186.1m/s
V=3.14m/s
c.確定切削工時(shí)：
已經(jīng)L=64mm L1=2mm L2=0mm L3=5mm由Tm=(l+L1+L2+L3)/nwf=0.26min
2> 精車 a.確定切削深度
Φ65外圓 由于單邊余量Z=0.2mm一次走刀
ap=0.2mm
b.確定實(shí)際切削速度：
V=( nwdw∏)/1000=3.1m/s
1>粗磨 a.確定切削工時(shí)：
Φ88.882h5 已知L=35mm Z=0.1mm 由Tm=(21×Zb×K)/(n×fn×fr)=0.74min
Tm= 0.74min
2>粗磨 已知L=64mm Zb=0.1mm Fa=0.5mm
Φ65外圓 Fr=0.025mmk=1.3
由Tm=2L×Zb×k/n/Fa/Fr
=2×64×0.1×1.3/0.5/0.025/100=1.33min
Tm=1.33min
3>粗磨 已知L=35mm Zb=0.1mm Fa=0.5mm
Φ40外圓 Fr=0.025mm k=1.3
由Tm=2L×Zb×k/n/Fa/Fr
=2×35×0.1×1.3/0.5/0.025/100=0.74min
Tm=0.74min
4>粗磨 a.確定切削工時(shí)
Φ44.44 由查表3-106知徑向進(jìn)給量
內(nèi)錐孔 Fr=0.015由表4-10知軸向進(jìn)給量Fa=0.5mm
工件速度由表3-109知V=0.15mm由表7-14
K=1.3 已知L=50mm Zh=0.3由
Tm=2L×Zb×k/n/Fa/Fr=2×50×0.3/1000/0.5/0.5=0.26min
Tm=0.26min
◆ 工序14
半精磨 a.選擇砂輪
1>磨Φ88.882 由表3-91表3-97表4-10知
外圓 砂輪型號(hào)為GB46ZYA3P550×75×305
b.確定切削用量
由表4-10知砂輪轉(zhuǎn)速N砂=1000r/min軸向進(jìn)給量Fa=0.5m/s由表3-106查知徑向進(jìn)給量
Fr=0.015mm/雙程由表7-14查知外圓磨修正系數(shù)K=1.3
c.確定切削工時(shí)
已知L=35mm Zb=0.08
由Tm=2L×Zb×K/n/Fa/Fr
=2×35×0.08×1.3÷1000/0.5/0.015
=0.97min
2> 磨削Φ65 由上述查知Fa=0.5m/r Fr=0.015
至Φ40.10mm K=1.3 n=1000r/min確定切削工時(shí)已知L=64mm
Zb=0.08 由Tm=21×Zb×K/n/Fa/Fr=1.77min
3>磨Φ40 確定切削工時(shí)
（+0.02～+0.009） 已知L=35mm Zb=0.08mm K=1.3 Fa=0.5mm
至Φ40.12mm Fr=0.015mm n=1000r/min
由Tm=2L×Zb×K/n/Fa/Fr
=2×35×0.08×1.3÷1000/0.5/0.015
=0.97min
4>磨內(nèi)錐孔 由查表4-10知Fa=0.5mm
Φ44.45至 查表3-106知Fr=0.01mm/r
Φ44.25 查表7-104知工件速度V2=0.5mm由表7-1