機械畢業(yè)設計-柴油機氣缸體頂?shù)酌娲帚娊M合機床總體及夾具設計（含CAD圖紙全套）

機械畢業(yè)設計-柴油機氣缸體頂?shù)酌娲帚娊M合機床總體及夾具設計（含CAD圖紙全套）,機械,畢業(yè)設計,柴油機,缸體,底面,組合,機床,總體,整體,夾具,設計,cad,圖紙,全套 夾具夾緊力的優(yōu)化及對工件定位精度的影響 B.Li 和 S.N.Mellkote 布什伍德拉夫機械工程學院，佐治亞理工學院，格魯吉亞，美國研究所 由于夾緊和加工，在工件和夾具的接觸部位會產生局部彈性變形，使工件尺寸發(fā)生變化，進而影響工件的最終加工質量。這種效應可通過最小化夾具設計優(yōu)化，夾緊力是一個重要的設計變量，可以得到優(yōu)化，以減少工件的位移。本文提出了一種確定多夾緊夾具受到準靜態(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優(yōu)化模型的約束。夾緊力的最優(yōu)化對工件定位精度的影響通過3-2-1式銑夾具的例子進行了分析。 關鍵詞：彈性 接觸 模型 夾具 夾緊力 優(yōu)化 前言 定位和夾緊的工件加工中的兩個關鍵因素。要實現(xiàn)夾具的這些功能，需將工件定位到一個合適的基準上并夾緊，采用的夾緊力必須足夠大，以抑制工件在加工過程中產生的移動。然而，過度的夾緊力可誘導工件產生更大的彈性變形 ，這會影響它的位置精度，并反過來影響零件質量。所以有必要確定最佳夾緊力，來減小由于彈性變形對工件的定位誤差，同時滿足加工的要求。在夾具分析和綜合領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被報道[參考文獻1-8]。隨著得墨忒耳[8]，這種方法的限制是需要較大的模型和計算成本。同時，多數(shù)的有限元基礎研究人員一直重點關注的夾具布局優(yōu)化和夾緊力的優(yōu)化還沒有得到充分討論，也有少數(shù)的研究人員通過對剛性模型[9-11]對夾緊力進行了優(yōu)化，剛型模型幾乎被近似為一個規(guī)則完整的形狀。得墨忒耳[12，13]用螺釘理論解決的最低夾緊力，總的問題是制定一個線性規(guī)劃，其目的是盡量減少在每個定位點調整夾緊力強度的法線接觸力。接觸摩擦力的影響被忽視，因為它較法線接觸力相對較小，由于這種方法是基于剛體假設，獨特的三維夾具可以處理超過6個自由度的裝夾，復和倪[14]也提出迭代搜索方法，通過假設已知摩擦力的方向來推導計算最小夾緊力，該剛體分析的主要限制因素是當出現(xiàn)六個以上的接觸力是使其靜力不確定，因此，這種方法無法確定工件移位的唯一性。 這種限制可以通過計算夾具——工件系統(tǒng)[15]的彈性來克服，對于一個相對嚴格的工件，該夾具在機械加工工件的位置會受夾具點的局部彈性變形的強烈影響。Hockenberger和得墨忒耳[16]使用經驗的接觸力變形的關系（稱為元功能），解決由于夾緊和準靜態(tài)加工力工件剛體位移。同一作者還考察了加工工件夾具位移對設計參數(shù)的影響[17]。桂 [18] 等 通過工件的夾緊力的優(yōu)化定位精度彈性接觸模型對報告做了改善，然而，他們沒有處理計算夾具與工件的接觸剛度的方法，此外，其算法的應用沒有討論機械加工刀具路徑負載有限序列。李和Melkote [19]和烏爾塔多和Melkote [20]用接觸力學解決由于在加載夾具夾緊點彈性變形產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，關于multiclamp系統(tǒng)及其對工件精度影響的夾緊力的優(yōu)化并沒有在這些文件中提到 。 本文提出了一種新的算法，確定了multiclamp夾具工件系統(tǒng)受到準靜態(tài)加載的最佳夾緊力為基礎的彈性方法。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。接觸力學模型，用于確定接觸力和位移，然后再用做夾緊力優(yōu)化，這個問題被作為多目標約束優(yōu)化問題提出和解決。通過兩個例子分析工件夾緊力的優(yōu)化對定位精度的影響，例子涉及的銑削夾具3-2-1布局。 1． 夾具——工件聯(lián)系模型 1．1 模型假設 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靜態(tài)負載。夾緊力可假定為在加工過程中保持不變，這個假設是有效的，在對液壓或氣動夾具使用。在實際中，夾具工件接觸區(qū)域是彈性分布，然而，這種模式的發(fā)展，假設總觸剛度（見圖1）第i夾具接觸力局部變形如下： (1) 其中（j=x，y，z）表示，在當?shù)刈幼鴺讼登芯€和法線方向的接觸剛度 第 19 頁 共 15 頁 圖1 彈簧夾具—— 工件接觸模型。 表示在第i個 接觸處的坐標系 （j=x，y，z）是對應沿著xyz方向的彈性變形，分別 （j= x，y，z）的代表和切向力接觸 ，法線力接觸。 1．2 工件——夾具的接觸剛度模型 集中遵守一個球形尖端定位，夾具和工件的接觸并不是線性的，因為接觸半徑與隨法線力呈非線性變化 [23]。由于法線力接觸變形作用于半徑和平面工件表面之間，這可從封閉赫茲的辦法解決縮進一個球體彈性半空間的問題。對于這個問題， 是法線的變形，在[文獻23 第93頁]中給出如下： （2） 其中式中 和是工件和夾具的彈性模量，、分別是工件和材料的泊松比。 切向變形沿著和切線方向）硅業(yè)切力距有以下形式[文獻23第217頁] （3） 其中、 分別是工件和夾具剪切模量 一個合理的接觸剛度的線性可以近似從最小二乘獲得適合式 （2），這就產生了以下線性化接觸剛度值：在計算上述的線性近似， （4） (5) 正常的力被假定為從0到1000N，且最小二乘擬合相應的R2值認定是0.94。 2．夾緊力優(yōu)化 我們的目標是確定最優(yōu)夾緊力，將盡量減少由于工件剛體運動過程中，局部的夾緊和加工負荷引起的彈性變形，同時保持在準靜態(tài)加工過程中夾具——工件系統(tǒng)平衡，工件的位移減少，從而減少定位誤差。實現(xiàn)這個目標是通過制定一個多目標約束優(yōu)化問題的問題，如下描述。 2.1 目標函數(shù)配方 工件旋轉，由于部隊輪換往往是相當小[17]的工件定位誤差假設為確定其剛體翻譯基本上，其中 、、和 是 沿，和三個正交組件（見圖2）。 圖2 工件剛體平移和旋轉 工件的定位誤差歸于裝夾力，然后可以在該剛體位移的范數(shù)計算如下： （6） 其中表示一個向量二級標準。 但是作用在工件的夾緊力會影響定位誤差。當多個夾緊力作用于工件，由此產生的夾緊力為,有如下形式： （7） 其中夾緊力是矢量，夾緊力的方向矩陣，是夾緊力是矢量的方向余弦，、和 是第i個夾緊點夾緊力在、和方向上的向量角度（i=1、2、3...,C）。 在這個文件中，由于接觸區(qū)變形造成的工件的定位誤差，被假定為受的作用力是法線的，接觸的摩擦力相對較小，并在進行分析時忽略了加緊力對工件的定位誤差的影響。意指正常接觸剛度比，是通過（i=1，2…L）和最小的所有定位器正常剛度相乘，并假設工件、、取決于、、的方向，各自的等效接觸剛度可有下式計算得出（見圖3），工件剛體運動，歸于夾緊行動現(xiàn)在可以寫成： (8) 工件有位移，因此，定位誤差的減小可以通過盡量減少產生的夾緊力向量 范數(shù)。因此，第一個目標函數(shù)可以寫為： 最小化 （9） 要注意，加權因素是與等效接觸剛度成正比的在、和 方向上。通過使用最低總能量互補參考文獻[15，23]的原則求解彈性力學接觸問題得出A的組成部分是唯一確定的，這保證了夾緊力和相應的定位反應是“真正的”解決方案，對接觸問題和產生的“真正”剛體位移，而且工件保持在靜態(tài)平衡，通過夾緊力的隨時調整。因此，總能量最小化的形式為補充的夾緊力優(yōu)化的第二個目標函數(shù)，并給出： 最小化 （10） 其中代表機構的彈性變形應變能互補，代表由外部力量和力矩配合完成，是遵守對角矩陣的， 和是所有接觸力的載體。 如圖3 加權系數(shù)計算確定的基礎 內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計（外文翻譯） 2.2 摩擦和靜態(tài)平衡約束 在（10）式優(yōu)化的目標受到一定的限制和約束，他們中最重要的是在每個接觸處的靜摩擦力約束。庫侖摩擦力的法律規(guī)定（是靜態(tài)摩擦系數(shù)）,這方面的一個非線性約束和線性化版本可以使用，并且[19]有： （11） 假設準靜態(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——工件接觸是單側面的，法線的接觸力只能被壓縮。這通過以下的的約束表（i=1，2…,L+C） （13） 它假設在工件上的法線力是確定的，此外，在一個法線的接觸壓力不能超過壓工件材料的屈服強度（）。這個約束可寫為： （i=1，2，…,L+C） (14) 如果是在第i個工件——夾具的接觸處的接觸面積，完整的夾緊力優(yōu)化模型，可以寫成：最小化 (15) 3．模型算法求解 式（15）多目標優(yōu)化問題可以通過求解約束[24]。這種方法將確定的目標作為首要職能之一，并將其轉換成一個約束對。該補充（）的主要目的是處理功能，并由此得到夾緊力（）作為約束的加權范數(shù)最小化。對為主要目標的選擇，確保選中一套獨特可行的夾緊力，因此，工件——夾具系統(tǒng)驅動到一個穩(wěn)定的狀態(tài)（即最低能量狀態(tài)），此狀態(tài)也表示有最小的夾緊力下的加權范數(shù)。 的約束轉換涉及到一個指定的加權范數(shù)小于或等于，其中是 的約束，假設最初所有夾緊力不明確，要確定一個合適的。在定位和夾緊點的接觸力的計算只考慮第一個目標函數(shù)（即）。雖然有這樣的接觸力，并不一定產生最低的夾緊力，這是一個“真正的”可行的解決彈性力學問題辦法，可完全抑制工件在夾具中的位置。這些夾緊力的加權系數(shù)，通過計算并作為初始值與比較，因此，夾緊力式（15）的優(yōu)化問題可改寫為: 最小化 （16） 由： (11)–(14) 得。 類似的算法尋找一個方程根的二分法來確定最低的上的約束, 通過盡可能降低上限，由此產生的最小夾緊力的加權范數(shù)。 迭代次數(shù)K，終止搜索取決于所需的預測精度和，有參考文獻[15]： （17） 其中表示上限的功能，完整的算法在如圖4中給出。 圖4 夾緊力的優(yōu)化算法（在示例1中使用）。 圖5 該算法在示例2使用 4． 加工過程中的夾緊力的優(yōu)化及測定 上一節(jié)介紹的算法可用于確定單負載作用于工件的載體的最佳夾緊力，然而，刀具路徑隨磨削量和切割點的不斷變化而變化。因此，相應的夾緊力和最佳的加工負荷獲得將由圖4算法獲得，這大大增加了計算負擔，并要求為選擇的夾緊力提供標準， 將獲得滿意和適宜的整個刀具軌跡 ，用保守的辦法來解決下面將被討論的問題，考慮一個有限的數(shù)目（例如m）沿相應的刀具路徑設置的產生m個最佳夾緊力，選擇記為， ， …,在每個采樣點，考慮以下四個最壞加工負荷向量： (18)、和表示在、和方向上的最大值，、和上的數(shù)字1，2，3分別代替對應的和另外兩個正交切削分力，而且有： 雖然4個最壞情況加工負荷向量不會在工件加工的同一時刻出現(xiàn)，但在每次常規(guī)的進給速度中，刀具旋轉一次出現(xiàn)一次，負載向量引入的誤差可忽略。因此，在這項工作中，四個載體負載適用于同一位置，（但不是同時）對工件進行的采樣 ，夾緊力的優(yōu)化算法圖4，對應于每個采樣點計算最佳的夾緊力。夾緊力的最佳形式有： (i=1,2,…,m) (j=x,y z,r) (19) 其中是最佳夾緊力的四個情況下的加工負荷載體，(C=1，2，…C)是每個相應的夾具在第i個樣本點和第j負荷情況下力的大小。是計算每個負載點之后的結果，一套簡單的“最佳”夾緊力必須從所有的樣本點和裝載條件里發(fā)現(xiàn)，并在所有的最佳夾緊力中選擇。這是通過在所有負載情況和采樣點排序，并選擇夾緊點的最高值的最佳的夾緊力，見于式 （20）： （k=1，2，…，C） （20） 只要這些具備，就得到一套優(yōu)化的夾緊力，驗證這些力，以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡。否則，會出現(xiàn)更多采樣點和重復上述程序。在這種方式中，可為整個刀具路徑確定“最佳”夾緊力 ，圖5總結了剛才所描述的算法。請注意，雖然這種方法是保守的，它提供了一個確定的夾緊力，最大限度地減少工件的定位誤差的一套系統(tǒng)方法。 5．影響工件的定位精度 它的興趣在于最早提出了評價夾緊力的算法對工件的定位精度的影響。工件首先放在與夾具接觸的基板上，然后夾緊力使工件接觸到夾具，因此，局部變形發(fā)生在每個工件夾具接觸處，使工件在夾具上移位和旋轉。隨后，準靜態(tài)加工負荷應用造成工件在夾具的移位。工件剛體運動的定義是由它在、和方向上的移位和自轉（見圖2）， 如前所述，工件剛體位移產生于在每個夾緊處的局部變形，假設為相對于工件的質量中心的第i個位置矢量定位點，坐標變換定理可以用來表達在工件的位移，以及工件自轉如下: (21) 其中表示旋轉矩陣,描述當?shù)卦诘趇幀相聯(lián)系的全球坐標系和是一個旋轉矩陣確定工件相對于全球的坐標系的定位坐標系。假設夾具夾緊工件旋轉，由于旋轉很小，故也可近似為： （22） 方程（21）現(xiàn)在可以改寫為： （23） 其中是經方程（21）重新編排后變換得到的矩陣式，是夾緊和加工導致的工件剛體運動矢量。工件與夾具單方面接觸性質意味著工件與夾具接觸處沒有拉力的可能。因此，在第i裝夾點接觸力可能與的關系如下： （24） 其中是在第i個接觸點由于夾緊和加工負荷造成的變形，意味著凈壓縮變形，而負數(shù)則代表拉伸變形; 是表示在本地坐標系第i個接觸剛度矩陣，是單位向量. 在這項研究中假定液壓/氣動夾具，根據(jù)對外加工負荷，故在法線方向的夾緊力的強度保持不變，因此，必須對方程（24）的夾緊點進行修改為： （25） 其中是在第i個夾緊點的夾緊力，讓表示一個對外加工力量和載體的6×1矢量。并結合方程（23）—（25）與靜態(tài)平衡方程，得到下面的方程組： （26） 其中，其中表示相乘。由于夾緊和加工工件剛體移動，q可通過求解式（26）得到。工件的定位誤差向量， （見圖6）， 現(xiàn)在可以計算如下： （27） 其中是考慮工件中心加工點的位置向量，且 6．模擬工作 較早前提出的算法是用來確定最佳夾緊力及其對兩例工件精度的影響例如： 1．適用于工件單點力。 2．應用于工件負載準靜態(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; 、和全球坐標系。 3-2-1夾具圖7所示，是用來定位并控制7075 - T6鋁合金（127毫米×127毫米×38.1毫米）的柱狀塊。假定為球形布局傾斜硬鋼定位器/夾具在表1中給出。工件——夾具材料的摩擦靜電對系數(shù)為0.25。使用伊利諾伊大學開發(fā)EMSIM程序[參考文獻26] 對加工瞬時銑削力條件進行了計算，如表2給出例（1），應用工件在點（109.2毫米，25.4毫米，34.3毫米）瞬時加工力，圖4中表3和表4列出了初級夾緊力和最佳夾緊力的算法 。該算法如圖5所示 ，一個25.4毫米銑槽使用EMSIM進行了數(shù)值模擬，以減少起步（0.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）和結束時（127.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）四種情況下加工負荷載體， （見圖8）。模擬計算銑削力數(shù)據(jù)在表5中給出。 圖8最終銑削過程模擬例如2。 表6中5個坐標列出了為模擬抽樣調查點。最佳夾緊力是用前面討論過的排序算法計算每個采樣點和負載載體最后的夾緊力和負載。 7．結果與討論 例如算法1的繪制最佳夾緊力收斂圖9， 圖9 對于固定夾緊裝置在圖示例假設（見圖7），由此得到的夾緊力加權范數(shù)有如下形式：.結果表明，最佳夾緊力所述加工條件下有比初步夾緊力強度低得多的加權范數(shù)，最初的夾緊力是通過減少工件的夾具系統(tǒng)補充能量算法獲得。由于夾緊力和負載造成的工件的定位誤差，如表7。結果表明工件旋轉小，加工點減少錯誤從13.1％到14.6％不等。在這種情況下，所有加工條件改善不是很大，因為從最初通過互補勢能確定的最小化的夾緊力值已接近最佳夾緊力。圖5算法是用第二例在一個序列應用于銑削負載到工件，他應用于工件銑削負載一個序列。最佳的夾緊力，，對應列表6每個樣本點，隨著最后的最佳夾緊力，在每個采樣點的加權范數(shù)和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖10，在每個采樣點的加權范數(shù)的，，和繪制。 結果表明，由于每個組成部分是各相應的最大夾緊力，它具有最高的加權范數(shù)。如圖10所示，如果在每個夾緊點最大組成部分是用于確定初步夾緊力，則夾緊力需相應設置，有比相當大的加權范數(shù)。故是一個完整的刀具路徑改進方案。上述模擬結果表明，該方法可用于優(yōu)化夾緊力相對于初始夾緊力的強度，這種做法將減少所造成的夾緊力的加權范數(shù)，因此將提高工件的定位精度。 圖10 8．結論 該文件提出了關于確定多鉗夾具，工件受準靜態(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的夾具與工件系統(tǒng)模型，并尋求盡量減少應用到所造成的工件夾緊力的加權范數(shù)，得出工件的定位誤差。該整體模型，制定一個雙目標約束優(yōu)化問題，使用-約束的方法解決。該算法通過兩個模擬表明，涉及3-2-1型，二夾銑夾具的例子。今后的工作將解決在動態(tài)負載存在夾具與工件在系統(tǒng)的優(yōu)化，其中慣性，剛度和阻尼效應在確定工件夾具系統(tǒng)的響應特性具有重要作用。 9．參考資料： 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，制造科學與工程雜志 ：1996 318-324頁。 3、P. Chandra, S. M. Athavale, R. E. DeVor 和S. G. Kapoor.“負載對表面平整度的影響”工件夾具制造科學研討會論文集1996，第一卷：146-152頁。 4、R. J. Menassa 和V. R. DeVries.“適用于選拔夾具設計與優(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.《計算機輔助夾具分析中的應用有限元分析和數(shù)學優(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)化模擬的結果” 341-346，1998。 8、E. C. DeMeter. 《快速支持布局優(yōu)化》，國際機床制造， 碩士論文 1998。 9、Y.-C. Chou, V. Chandru, M. M. Barash .《加工夾具機械構造的數(shù)學算法：分析和合成》，美國ASME，工程學報工業(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)工程學報：1991，320–327頁。 11、S. Jeng, L. Chen 和W. Chieng.“最小夾緊力分析”，國際機床制造，碩士論文 1995年。 12、E. C. DeMeter.《加工夾具的性能的最小——最大負荷標準》 美國ASME，工業(yè)工程雜志 ：1994 13、E. C. DeMeter .《加工夾具最大負荷的性能優(yōu)化模型》 美國ASME，工業(yè)工程雜志 1995。 14、JH復和AYC倪.“核查和工件夾持的夾具設計”方案優(yōu)化，設計和制造，4，碩士論文： 307-318，1994。 15、T. H. Richards、埃利斯 霍伍德.1977,《應力能量方法分析》，1977。 16、M. J. Hockenberger and E. C. DeMeter. 對工件準靜態(tài)分析功能位移在加工夾具的應用程序，制造科學雜志與工程： 325–331頁, 1996。 畢業(yè)設計（論文）任務書 機械設計制造及其自動化專業(yè) 1102班 學生：祁雯 畢業(yè)設計（論文）題目：柴油機氣缸體頂?shù)酌娲帚娊M合機床總體及夾具設計 畢業(yè)設計（論文）內容：1號圖紙1張，2號圖紙3張(裝配圖1張，零件圖3張)；計算說明書一份(A紙，小4字30頁以上) 畢業(yè)設計（論文）專題部分：柴油機氣缸體頂?shù)酌娲帚娊M合機床總體及夾具的分析與設計。 起止時間：2015年12月8日~2015年6月5日 指導教師： 簽字 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱意見表 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 1102班 姓名 祁雯 題目 柴油機氣缸體頂?shù)酌娲帚娊M合機床總體及夾具設計 指 導 教 師 評 語 該同學在畢業(yè)設計期間遵守紀律，積極努力學習與設計有關的專業(yè)知識，工作量符合教學要求；根據(jù)畢業(yè)設計進度計劃，完成了文獻資料查詢任務，并完成存檔說明的各項內容；其英文翻譯符合要求，翻譯準確，語句基本通順設計方案基本合理，CAD繪圖基本準確；畢業(yè)設計說明書文理通順結構合理，技術用語基本準確，符合規(guī)范。從完成論文情況來看該同學已具備了較強的實際動手能力和綜合運用知識的能力，同意答辯。 簽字： 年 月 日 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)論文文獻綜述 柴油機氣缸體頂?shù)酌娲帚娊M合機床總體及夾具設計文獻綜述 姓名：祁雯 班級：機制1102 指導教師：侯志敏 摘要： 本論文設計的主題是柴油機氣缸體頂?shù)酌娲帚娊M合機床總體及夾具設計。根據(jù)缸體的大小、形狀、材料、加工部分的結構和加工精度,表面粗糙程度的一系列要求,實現(xiàn)工件快進和方便移動工作臺;加工飛機是一架飛機,所以刀具硬質合金端銑刀的選擇。夾具安裝在移動工作臺。在加工零件的定位,這個程序使用了“一面兩銷”定位,方便達到最理想的效果。夾緊是通過手動夾緊，以四個壓板實現(xiàn)夾緊，這樣能很好的防止夾緊力作用下工件產生形變。因為被加工的零件體積、重量較大，所以采用支承板支承。同時通過夾具設計誤差分析，可以更好地保證加工精度。 通過設計滿足加工要求，為了完成柴油機的粗加工。 正文： 根據(jù)需要加工的部件,通常的基礎上常見的組件作為特殊機床的基礎上,一些特殊的部分,稱為組合機床。適用于小批量生產,批處理,大量的生產企業(yè),用于處理能力大、中型和大型箱和工件箱來完成鉆孔、鉸孔、堆焊和老板,在孔全部無聊槽形狀，以及銑削平面和成形面。 通用部件是組成組合機床的基礎。用于通用機床部件進行切割和進給運動的過程，如單軸切割頭驅動器，電源，電源箱、進給滑臺部件等。 常見的組件(如基地,列和權力的基礎組件用作支持部分) . 組合機床的特點： 組合機床從70%到90%的通用部件，可以縮短設計和制造周期。如果需要，可以部分或完全被修改以適應新的設備，形成了一種新的處理要求。這意味著組合機床通用部件已經徹底改造它的優(yōu)勢，可重復使用。 組合機床是根據(jù)具體的設計對象，并可以根據(jù)最佳工藝流程分析處理。 在組合機床上可以同時從幾個方向的許多工具的工作是一個工件，實現(xiàn)集中處理的最佳方式，提高生產效率。 組合機床在裝夾下同時與多軸加工制成多孔的工件，幫助確保每個彼此之間的精度，提高產品質量；減少工件的裝卸過程之間，改善工作條件；減少足跡。 因為機床部件的組合是最類似的通用組件，簡化了機床的維護和維修。 機床一般單位可以組織專業(yè)工廠集中生產，有利于提高產品質量和技術水平，降低生產成本。 電子技術的快速發(fā)展,大規(guī)模生產要求許多品種的多樣化和小批量生產,以及產品更新的加速度特征,自1970年代以來,這與發(fā)展機床相結合,靈活的組合機床。 它使用多主軸箱,改變主軸箱,托盤編碼,自動改變工具,與系列可編程序控制器(PC),數(shù)控(NC),可以任意更改工作循環(huán)控制和驅動系統(tǒng),更急靈活地適應變量組合機床加工多品種。 在中國,組合機床有28年的發(fā)展歷史,其研發(fā)和生產技術有一定的基礎,應用程序也已深入到各種行業(yè)。因此，機床是當前機械制造業(yè)實現(xiàn)產品更新，技術改造，提高高速關鍵設備的生產效率和經濟社會發(fā)展的高速關鍵設備。 在機械加工設備，機床夾具的使用，和使用它的工具的準確定位和工件之間的相對位置關系，換種說法是，實現(xiàn)定位和裝夾工件，加工完成，相對準確的運動。 夾具可以有效保證加工精度和提高勞動生產率，已成為不可或缺的關鍵工藝設備。為了滿足產品更新的需求,多樣化和小批量生產的機械制造行業(yè),夾具設計的發(fā)展近年來顯示如下: A.通用夾具奔著高精度、高效率、大范圍方向發(fā)展； B.專用夾具的發(fā)展不僅注重高精度與高效率，而且朝標準化與規(guī)格化方向發(fā)展； C.開發(fā)可調夾具和組合夾具； D.發(fā)展可以擴大機床的使用范圍和性能的夾具； E.夾具的設計和制造采用新技術，新結構和新材料。 總結： 轉眼之間，我的畢業(yè)論文設計接近了尾聲，我不知道該怎樣形容這段日子，這也許是我一生都難以忘懷的，對我本身而言，四年的大學生活給了我無盡的快樂與夢想，在機械設計及其自動化這個領域，帶給我的遠遠不僅是書本上的知識，在這幾個月的設計階段，不停地研究相應的論題，計算尺寸，填寫記錄，總覺得時間太過倉促，總覺得有太多的事情沒有辦法在規(guī)定的時間內完成，也許正是因為這樣的緊迫感，讓我在有限的時間內，盡自己最大的努力完成了這項設計，我從中體會到的是，無論你有多么強硬的基本專業(yè)知識，在實際操作面前都顯得捉襟見肘。你唯有將自己的學術知識與時間相融合，并且積極的向前輩們學習經驗教訓，這才是將來能夠在這個學科領域立足的根本。將你的想法和你的理念相結合起來，在設計圖紙的過程當中精確自己的數(shù)據(jù)，這一系列的問題都是在畢業(yè)設計當中不可忽視的。本次設計是我在沈陽化工大學科亞學院最后一次設計，是對我四年大學生涯的一次挑戰(zhàn)，雖然在設計過程中也充滿了無盡的挑戰(zhàn)，但是對于專業(yè)的熱愛讓我義無反顧的完成了此次設計。 參考文獻 ［1］楊黎明， 機床夾具設計手冊[M].北京： 國防工業(yè)出版社 ，1996.P25~40 ［2］徐發(fā)任， 機床夾具設計[M]. 重慶：重慶大學出版社，1993.P59~71 ［3］陳秀寧,施高義編. 機械設計課程設計[M]. 浙江： 浙江大學出版社，1995.P21~31 ［4］王建平,夏季,曾國英. 加工夾具定位誤差的計算[A]. 重型機械科技，2005.P19~71 ［5］徐錦康，機械設計[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社，2001.P131~162 ［6］李益民，機械制造工藝設計設計手冊. 北京： 機械工業(yè)出版社， 1995.P152~182 ［7］金振華， 組合機床及其調整與使用. 北京：機械工業(yè)出版社，1990.P141~178 ［8］程健,郭一楠,孫偉 穆俊英-松散的狀態(tài)評估夾具床基于模糊推理系統(tǒng).中國礦業(yè)大學和Technology.2003 .P99~105 ［9］哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室。理論力學［M].北京：高等教育出版社，2009.P152~192 ［10]沈陽工業(yè)大學.吉林工學學院.組合機床設計［M].上海：上?？茖W技術出版社，1985.P121~172 ［11]李洪，機械設計制造工藝設備研究所編.金屬切削機床設計手冊［M］，北京：機械工業(yè)出版社，1984.P110~161 4 沈陽化工大學科亞學院 本科畢業(yè)論文 題 目： 柴油機氣缸體頂?shù)酌娲帚? 組合機床總體及夾具設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 機制1102 學生姓名： 祁雯 指導教師： 侯志敏 論文提交日期： 2015 年 6 月 1 日 論文答辯日期： 2015 年 6 月 5 日 摘要 本論文設計的主題是柴油機氣缸體頂?shù)酌娲帚娊M合機床總體及夾具設計。根據(jù)缸體的大小、形狀、材料、加工部分的結構和加工精度,表面粗糙程度的一系列要求,實現(xiàn)工件快進和方便移動工作臺;加工飛機是一架飛機,所以刀具硬質合金端銑刀的選擇。夾具安裝在移動工作臺。在加工零件的定位,這個程序使用了“一面兩銷”定位,方便達到最理想的效果。夾緊是通過手動夾緊，以四個壓板實現(xiàn)夾緊，這樣能很好的防止夾緊力作用下工件產生形變。因為被加工的零件體積、重量較大，所以采用支承板支承。同時通過夾具設計誤差分析，可以更好地保證加工精度。 通過設計滿足加工要求，為了完成柴油機的粗加工。 關鍵詞： 組合機床； 夾具； 缸體； 銑削 Abstract Roughing the surface and the bottom of the cylinder block of the diesel engine combined machine and fixture overall diesel。 My?design?subject?is?diesel?engine?combination?machine?tools?and?fixture?design?as?a?whole.?According?to?the?cylinder?block?size,?shape,?material,?processing?parts?of?the?structure?and?machining?accuracy,?surface?roughness?and?a?series?of?requirements,?in?order?to?realize?workpiece?fast?forward?into?the?convenient?to?moving?workbench?and?workers;?By?processing?plane?is?large?plane,?so?the?cutting?tool?choice?carbide?end?milling?cutter.?Clamp?installed?on?the?top?of?the?sliding?table.?In?the?aspect?of?the?positioning?of?the?processed?parts,?this?scheme?adopts?the?"side?two?pin"?way?of?positioning,?convenient?to?achieve?the?ideal?effect.?Clamping?is?by?manual?clamping?to?four?clamp?clamping,?this?can?be?a?very?good?prevent?clamping?force?is?generated?under?the?action?of?deformation.?Because?of?the?processed?parts?volume,?the?weight?is?bigger,?so?the?supporting?plate?bearing.?At the same time through the error analysis of the fixture design, can better guarantee the machining precision. Through the design satisfies the requirement of processing, in order to complete the rough machining of diesel engine. Keywords: modular machine tool; fixture; cylinder block; milling 目 錄 第一章 前言 1 第二章 機床的總設計 3 2.1被加工零件分析 3 2.2機床結構的確定 3 2.3 本組合機床的特點 3 2.4 切削用量的確定 4 2.4.1切削用量選擇的特點 4 2.4.2切削用量選擇的方法 4 2.4.3刀具的選擇 4 2.4.4銑削用量的確定 4 2.4.5計算切削功率 5 2.5 各部件的選型 5 2.5.1選擇電動機 5 2.5.2選擇銑削頭 6 2.5.3選擇工作臺 7 2.5.4選擇側底座 7 2.5.5選擇中間底座 8 2.5.6機床分組 8 第三章 夾具的設計 9 3.1概述 9 3.1.1夾具 9 3.1.2機床的分類 10 3.1.3機床夾具的組成 10 3.1.4夾具設計方法與步驟 10 3.2設計準備 11 3.3定位裝置的確定 11 3.3.1概述 11 3.3.2定位方式 12 3.3.3定位元素 12 3.4確定夾緊方案 14 3.4.1設計夾緊裝置的要求 14 3.4.2夾緊力的確定 15 3.5 其它元件的設計 17 3.6夾具的公差配合與技術要求 17 3.6.1制定夾具公差與技術要求的基本原則 17 3.6.2夾具公差的制定 17 3.6.3夾具技術要求的制定 18 3.7工序的精度分析 19 3.7.1定位誤差的分析與計算 19 3.7.2夾緊誤差的分析與估算 20 3.7.3對刀和導向誤差 21 3.7.4夾具的位置誤差 22 3.7.5加工方法誤差 22 3.7.6保證加工精度的條件 23 總 結 24 參 考 文 獻 25 致謝 26 附錄 27 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 前言 第一章 前言 根據(jù)需要加工的部件,通常的基礎上常見的組件作為特殊機床的基礎上,一些特殊的部分,稱為組合機床。適用于小批量生產,批處理,大量的生產企業(yè),用于處理能力大、中型和大型箱和工件箱來完成鉆孔、鉸孔、堆焊和老板,在孔全部無聊槽形狀，以及銑削平面和成形面。 通用部件是組成組合機床的基礎。用于通用機床部件進行切割和進給運動的過程，如單軸切割頭驅動器，電源，電源箱、進給滑臺部件等。 常見的組件(如基地,列和權力的基礎組件用作支持部分) . 組合機床的特點： 組合機床從70%到90%的通用部件，可以縮短設計和制造周期。如果需要，可以部分或完全被修改以適應新的設備，形成了一種新的處理要求。這意味著組合機床通用部件已經徹底改造它的優(yōu)勢，可重復使用。 組合機床是根據(jù)具體的設計對象，并可以根據(jù)最佳工藝流程分析處理。 在組合機床上可以同時從幾個方向的許多工具的工作是一個工件，實現(xiàn)集中處理的最佳方式，提高生產效率。 組合機床在裝夾下同時與多軸加工制成多孔的工件，幫助確保每個彼此之間的精度，提高產品質量；減少工件的裝卸過程之間，改善工作條件；減少足跡。 因為機床部件的組合是最類似的通用組件，簡化了機床的維護和維修。 機床一般單位可以組織專業(yè)工廠集中生產，有利于提高產品質量和技術水平，降低生產成本。 電子技術的快速發(fā)展,大規(guī)模生產要求許多品種的多樣化和小批量生產,以及產品更新的加速度特征,自1970年代以來,這與發(fā)展機床相結合,靈活的組合機床。 它使用多主軸箱,改變主軸箱,托盤編碼,自動改變工具,與系列可編程序控制器(PC),數(shù)控(NC),可以任意更改工作循環(huán)控制和驅動系統(tǒng),更急靈活地適應變量組合機床加工多品種。 在中國,組合機床有28年的發(fā)展歷史,其研發(fā)和生產技術有一定的基礎,應用程序也已深入到各種行業(yè)。因此，機床是當前機械制造業(yè)實現(xiàn)產品更新，技術改造，提高高速關鍵設備的生產效率和經濟社會發(fā)展的高速關鍵設備。 在機械加工設備，機床夾具的使用，和使用它的工具的準確定位和工件之間的相對位置關系，換種說法是，實現(xiàn)定位和裝夾工件，加工完成，相對準確的運動。 夾具可以有效保證加工精度和提高勞動生產率，已成為不可或缺的關鍵工藝設備。為了滿足產品更新的需求,多樣化和小批量生產的機械制造行業(yè),夾具設計的發(fā)展近年來顯示如下: A.通用夾具奔著高精度、高效率、大范圍方向發(fā)展； B.專用夾具的發(fā)展不僅注重高精度與高效率，而且朝標準化與規(guī)格化方向發(fā)展； C.開發(fā)可調夾具和組合夾具； D.發(fā)展可以擴大機床的使用范圍和性能的夾具； E.夾具的設計和制造采用新技術，新結構和新材料。 28 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 機床的總設計 第二章 機床的總設計 2.1被加工零件分析 被加工零件：柴油機氣缸體 材料：HT250 硬度：HB180-240 年產量：65000件 加工部位：頂?shù)酌? 處理要求:表面粗糙度的缸體加工精確至6.3,和頂部底部表面的大小需要精確到427 + 0.3毫米。 2.2機床結構的確定 根據(jù)具體要求，處理部分：頂?shù)酌娲帚姡姍C床的選擇。 對被加工零件的兩側移動工作臺，分別設置兩個銑刀，雙電機驅動。 還應該包括兩側基，中間基，兩銑頭，兩主軸箱和夾具。 2.3 本組合機床的特點 A.整體結構牢固，B.部分的剛性好，C.能調整尺寸范圍較大，D.單元的工作來實現(xiàn)高效率的基礎，即精度好，容易操作，E. 可以對鑄件進行大行程走刀，F(xiàn).強力銑削。 2.4 切削用量的確定 綜合機床的過程中,整個測定過程中,過程方法和關鍵過程的切削用量更重要。切削用量的選擇是否合理,加工精度、生產率、刀具耐用性、結構和機床的可靠性可以大大影響。 2.4.1切削用量選擇的特點 A.為保證機床的生產率及經濟效果，在選擇好所需道具的基礎上，要考慮加工成本。 B.組合機床通常情況下使用動力滑臺驅動進給。因此，同一滑臺驅動每分鐘進給刀具，主軸箱是相同的，也就是滑臺速度工作。 2.4.2切削用量選擇的方法 a.應該合理地使用所有的工具,并充分發(fā)揮工具的使用。 b.復合刀具的切削用量的選擇應考慮工具的使用壽命。 c.多軸主軸葉片頭部方向迅速撤退,鏜軸的速度等于整數(shù)倍的需要。 2.4.3刀具的選擇 根據(jù)加工面為250 x 250 x 330毫米和330毫米的大平面，和加工零件材料為HT250，因此硬質合金端銑刀的選擇［8］。 規(guī)格：400 齒數(shù)：20 2.4.4銑削用量的確定 根據(jù)：a.銑刀種類：硬質合金端銑刀 b.被加工零件材料：HT250 c.工序：粗銑 查得： a.銑削深度：2～5mm 取3mm b.銑削速度v：50～90m/mm 取90 m/mm（大平面盡量取大原則） c.每齒走刀量：0.2～0.4mm/z 取0.2 mm/z（大平面盡量取小原則）[1] 轉速：n=v×1000/∏D=90×1000/3.14×400=106.17r/min 圓整為：n=64 r/min 實際切削速度：Vc=nπD/1000=87.4m/min 每分鐘進給量：V=f×n=20×0.2×60=245mm/min 2.4.5計算切削功率 根據(jù)：每分鐘進給量：V=245mm/min 銑削深度：180 銑削深度： a=3mm 銑削寬度：a=580mm 每齒進給量: f=0.2mm/z 查表得： P=7.8kw［9］ 由于功率損耗，取=0.85 P= =9.1kw 2.5 各部件的選型 2.5.1選擇電動機 根據(jù)：P= 9.1kw 選擇電動機Y160L-6[2] 參數(shù)： 表2-1 電動機參數(shù) P L 電機轉速 輸出軸轉速 動力箱型號 11kw 535 1460 730 1TD63Ⅳ 2.5.2選擇銑削頭 根據(jù)電動機功率：P= 9.1kw ，以及刀盤直徑：Ф =400mm 選取銑削頭1TX40（有滑套）根據(jù)文獻資料［3］ 參數(shù)：（如圖2.1） 圖2.1 銑削頭 表2-2 銑削頭尺寸參數(shù) b L D L b d h L 400 500 128.57 160 355 M16 200 80 圖2.2銑削頭聯(lián)系尺寸 根據(jù)銑削頭，對齒輪傳動端尾銑頭的接觸尺寸檢查［3］。 2.5.3選擇工作臺 根據(jù)所需要求的處理部分,也就是說,雙方的機床,銑刀不移動在加工過程中,因此,移動電臺的選擇。通過移動站的過程中，快速前進和飼料。 根據(jù)被加工零件尺寸： 被加工平面250×250mm和330×330mm，頂?shù)酌婢嚯x為427mm， 移動工作臺的寬度W=800mm； 銑削寬度：a=580mm，夾具底座寬1140mm, 移動工作臺的最小行程為1150mm 選移動工作臺，型號：1AYU80IV［4］ 參數(shù)：（如圖） 圖2.3移動工作臺 表2-4移動工作臺尺寸 W H S L L L L L 800 280 1150 1250 2440 232 232 230 2.5.4選擇側底座 臥式組合機床，側底座安裝滑動，主軸箱，銑和臺灣和其他部分，側面和中間底座連接鍵或錐銷定位。側底座的長度應與滑臺相適應。 因為沒有滑動的機器，所以側基的大小根據(jù)銑頭主軸箱尺寸設置。 由：L=630mm, L=380mm 選擇1CC系列側底座，側底座長定為1100mm；寬取810mm；高取630m。 2.5.5選擇中間底座 這中間的頂部安裝在夾具或輸送部分，和側或側或支柱的基礎，并通過結束鍵或銷位置。根據(jù)機床的配置，有很多形式的基礎，如：臥式組合機床是在底座與底座底座安裝側面的中間；三臥式組合機床底座的三側安裝側基的中間；垂直回工作臺組合機床，除了安裝支柱，還需要安裝回轉工作臺。總之，在中間的結構，尺寸應根據(jù)工件的尺寸，形狀和結構，確定組合機床。因此，在基地根據(jù)特殊部位一般設計中，但為了不使剖面尺寸組合機床是不同的，在主基地規(guī)模中間太多應該符合國家標準的規(guī)定。 根據(jù)多工位移動工作臺尺寸：寬W=800mm,長L=2800mm［5］ 中間底座尺寸選為：寬：900mm， 長：2800mm, 高：65mm 2.5.6機床分組 為了方便設計和生產組織,由不同功能的組合機床和設備部門的組織。數(shù)字劃分如下: 10-19組支持組件。一般由普通的基礎,柱及其基礎和專門的中間基地和其他組件。 20-29套夾具和輸送設備。夾具是主要的機床的特殊部分,和經常被編譯成20組,包括工件定位夾緊和固定的指導作用。 30-39套電氣設備。電氣設計通常是編譯了30組,包括原理圖、接線圖和安裝計劃,等等。特殊的控制柜,臺灣和其他一系列數(shù)字。 40-49套傳輸設備。包括機器所有電源組件如動力滑臺、電源箱和大會,編號為40組,其余需要修改部分或特殊傳輸設備是一個獨立的組織。 50-59套液壓和氣動設備。 60-69集的工具、工具、儀表和輔助工具。 70-79集的主軸箱及其配件。 89 – 99組-冷卻,卸貨和潤滑設備。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 夾具的設計 第三章 夾具的設計 3.1概述 在機械制造機械加工，檢驗，裝配，焊接和熱處理工藝，如冷熱水，使用大量的夾具，安裝加工對象，因此它具有正確的位置，以保證零件和產品的質量。提高生產效率。 3.1.1夾具 為了保證加工精度，加工質量穩(wěn)定。 由于特殊的機床夾具，工件可以被精確地確定，確定工件的相對運動和位置的工具和機器的工具。因此，加工精度容易保證，加工質量穩(wěn)定，不受各種主客觀因素的。 提高勞動生產率，降低加工成本。 用于機床夾具的安裝，可以使工件的裝夾，有利于較大的切削用量，減少機動時間。為了達到提高生產力。 由于相應的生產規(guī)模，產品質量穩(wěn)定，浪費大大降低，勞動生產率，可以使用低水平工人等，可以大大降低加工成本。 擴大機床的工藝范圍，可以實現(xiàn)。 小批量生產的條件下，類型和尺寸的工件，和機器的種類和數(shù)量是有限的。 采用機床夾具，可使機床“一機多能”。 減輕勞動強度，保證安全生產。 使用專用夾具安裝工件,位置方便,迅速,夾具和使用鋼筋,移動設備,因此可以減少工人的勞動強度。根據(jù)加工條件下,保護裝置也可以用來確保操作員的安全。 大腸的生產線,容易平衡生產節(jié)拍。 過程的過程中,當需要特別的一些流程長,使用多站或有效的夾具,以提高生產效率,因此節(jié)拍平衡。 3.1.2機床的分類 通用夾具:通用夾具是標準的,和有一個更大范圍的夾具。 特殊夾具:特殊夾具是指某一過程的機械過程的一部分,特別設計的。 可以調整夾具:可以調整夾具的加工一個工件,調整或更換的單個組件之后,你可以處理各種各樣的類似規(guī)模和加工技術類似于相同的大小。 專業(yè)裝配夾具:這種類型的夾具過程加工需求,之前生產的通用標準組件和部件組裝好。 自動化生產設備:自動生產設備是專門用于自動生產線和數(shù)控機床。 3.1.3機床夾具的組成 A.定位元件或夾定位裝置 定位元件及定位裝置，用于確定工件或夾具的零件或部件的正確位置。 B.緊或夾緊裝置夾緊元 夾緊元緊或夾緊裝置用于夾緊工件，外力的作用使它仍能保持其既定位置的部件或零件。 C.刀，引導元 來確定鉛刀，和引導刀具和夾具定位元件的組件的位置。 D.連接組件 連接元件是用來保證相互位置之間的夾具和機床配件。 E.夾具體 夾具體用于連接夾具，每一部分都成為一個整體的基礎上。 F.其他元件及裝置 根據(jù)加工要求，工件的夾具，除了以上部分，還需要建立其他元件或裝置。 3.1.4夾具設計方法與步驟 a.設計前的準備 b.擬定夾具結構方案、繪制草圖 ⑴確定定位方案 ⑵對刀和導向方式的選擇 ⑶確定夾緊方案 ⑷設計夾具體，繪制夾具結構草圖 c.繪制夾具總圖 d.繪制夾具零件圖 3.2設計準備 a.通過分析加工的零件,零件柴油機缸體,材料是鑄鐵,加工的過程要求是頂部和底部表面粗銑、磨缸表面RA 6.3,頂部和底部表面大小427 + 0.3毫米。 b.程序完成后在雙方的粗銑,所以在這個過程中銑削表面的頂部和底部可以雙方為基準的飛機,飛機的方向。 c .雙面銑機床的機床,夾具體的安裝高度345毫米。 d .銑刀用于硬質合金端銑刀規(guī)格400。 3.3定位裝置的確定 3.3.1概述 在工件的加工，首先必須使它相對于刀具及切削與正確的位置，這就是運動，工件的定位。在夾具的定位意味著，隨著一批文物的任何一個，按照夾具元件接觸或合作的定位和定向的要求，可以使其具有正確位置的過程。夾具設計，定位方案的第一個問題是，夾具的總體設計乃至整個夾具決定成敗，起著決定性的作用。 工件定位的基本原理：運動的再認識，在空間剛體的三個相互垂直的坐標系統(tǒng)，六自由度的自由，即，沿三軸和三軸的轉動自由度的移動，分別說。工件的定位是相當于一個免費的剛體，它不能處理。因此，為了使工件在夾具的正確位置，這將對限制自由度的工件的加工表面精度。在這個過程中，被加工零件的夾具的定位。 定位：在工件夾具的定位，如果持有人有六個支撐點，六個自由度都是有限的固定效應已經完全確定工件在夾具中的定位，這種方式稱為“定位”。 3.3.2定位方式 圖3.1工序圖 如圖3- 1中,較低的表面有兩個支撐板,表面上是四個壓點,其他的底部有兩個定位銷,使用兩個銷定位。 為了防止定位,增加兩個香港聯(lián)鑫第一方向的差距和第二銷刮墻工件孔的部分,只留下對圓柱表面的一部分,也減少第二銷直徑的作用。由于連接線的方向垂直于第二銷直徑并不減少,它沒有影響工件旋轉誤差。安裝前沿銷,邊緣切割方向垂直的線心,為了確保邊緣切銷強度,通常通過金剛石結構。 這種定位方法和圓柱銷和切邊的自由度引腳限制處理部分，和三個方向，下面的兩個支承板和四大卡設備有限自由度的處理，和三個方向。 3.3.3定位元素 根據(jù)缸體的大小,選擇油缸銷的直徑,和釘頭是15。 a.切銷的尺寸的確定 根據(jù)文獻數(shù)據(jù),表3-1如下 圖3.2削邊銷 表3-1削邊銷尺寸參數(shù) D(mm) 3～6 6～8 8～20 20～24 24～30 30～40 40～50 b(mm) 2 3 4 5 5 6 8 B(mm) D-0.5 D-1 D-2 D-3 D-4 D-5 D-5 由上述表格可查得在孔徑為10的情況下，B=8mm；b=4mm。 根據(jù)文獻資料[6]P24，查得極限偏差為g6 b.工件的轉角誤差 圖3-3 轉角誤差圖 （3-1） 式中 ——以菱形銷定位的定位孔直徑的公差； ——菱形銷直徑的公差； ——菱形銷與孔的最小配合間隙 由上式得 0.015° 0.005° 所以工件在任意方向偏轉時，最大轉角誤差為0.02°。 c.基準位移誤差 0.0086mm。 d.基準不重合誤差：基準不重合誤差應該從位置數(shù)據(jù)的位置的程序數(shù)據(jù)的所有尺寸和加工尺寸方向上的投影，所以基準不重合度誤差 =0。 最后，在求得基準位移誤差和轉角誤差后，算得定位誤差=0.0086mm。這個值是小于1 / 3的工件的相對位置，即0.0086mm<(0.03/3)mm=0.01mm。 3.4確定夾緊方案 3.4.1設計夾緊裝置的要求 為了保持工件的正確位置進行了定位，并在加工過程中切削力，離心力和慣性力，在外力作用下保證不變和不振動，一般夾具的夾緊裝置應設置。 夾緊裝置必須滿足以下基本要求： A.無法打破時，工件裝夾定位已經正確的位置； B. 夾緊力應是可靠的，合適的，它不僅要保證加工過程中振動的位移和工件的損壞，和超過允許范圍； C.夾緊裝置應安全可靠，操作方便； D.合模裝置的自動化和復雜性應該適應生產批次和生產條件； E.自動夾緊裝置的復雜性應適應生產批量和生產條件； 為了便于制造，調整結構，使用和維護。 3.4.2夾緊力的確定 確定夾緊力是決定其方向，角度和大小。因此，我們應根據(jù)工件的定位方法，結構特點，工藝要求，以及切削力等外力，等等綜合考慮。 A.力的方向 夾緊力的方向應使定位穩(wěn)定，夾緊力的方向應垂直于主要定位面；夾緊力的方向應是減少夾緊力，夾緊力方向應剛性工件的手移動的方向是正確的。 根據(jù)上述標準，夾具設計，夾緊力的方向是從上向下垂直于水平面，即加工后的零件表面。這可以幫助固定在夾具體零件，而且在主要的定位原理的垂直表面的夾緊力線。同時，該裝置也可通過摩擦產生的夾緊力來克服切削力。 B.發(fā)力點 夾緊力的點是由夾子的垂直方向的確定，和點的位置確定的。 夾緊力應不破壞工件的定位已定選擇，這應該是在軸承或軸承領域的影響；夾緊力應盡量夾緊變形小的夾持系統(tǒng)；夾緊力應靠近加工表面。 根據(jù)以上原則，本設計夾具的夾緊力在四角的四選擇，盡量靠近加工表面，并在承載板的垂直線，（支撐板結構擴展為支持和夾緊點靠近加工表面）。 C.夾緊力的大小 計算夾緊力，為了簡化計算，通常的夾具和工件剛性的制度。根據(jù)工件的切削力，夾緊力的作用下，發(fā)現(xiàn)在加工過程中的夾具的缺點，根據(jù)靜力平衡理論計算夾緊力。再乘安全系數(shù)，所得為實際所需夾緊力。即 W=/（N） （3-2） 式中 W--實際所需夾緊力 P----切削力 P---圓柱銷允許承受的部分切削力 ---摩擦系數(shù) K----安全系數(shù) 安全系數(shù)由下式計算： K=KKKKKKK （3-3） 式中，K～K為各種因素的安全系數(shù)。 表3-2 安全系數(shù) 符號 考慮的因素 系數(shù)值 K0 考慮工件材料及加工余量均勻性的基本安全系數(shù) 1.2—1.5 K1 加工性質 粗加工 1.2 精加工 1 K2 刀具鈍化程度 粗加工 1.2—1.4 精加工 1.6—1.8 K3 切削特點 連續(xù)切削 1 斷續(xù)切削 1.2 K4 平緊力的穩(wěn)定性 手動夾緊 1.3 機動夾緊 1 K5 手動夾緊時的手柄位置 操作方便 1 操作不便 1.2 K6 僅有力矩使工件回轉時工件于支承面接觸的情況 接觸點確定 1 接觸點不定 1.6 代入式（3-3）得：K=2.64 切削力 P=p×A p=1300/ a=xasin x=360a/πdD 式中： x---平均切削厚度圓周方向系數(shù) a--每齒進給量 d----銑削角 ---銑削導角 p---單位面積銑削力 A---銑削面積 D---刀具直徑 數(shù)據(jù)代入公式得，P=1.028KN W=21.120KN 分到四個夾緊點上，每個夾緊裝置上設的夾緊力為Wˊ=5.280KN 3.5 其它元件的設計 需要使用主夾具體，主要承載部件，頂桿，出版社，手柄，導向板，法蘭盤，等。這些組件在設計的重要組成部分。對零件圖的詳細設計，在這里不一一說明介紹。 3.6夾具的公差配合與技術要求 3.6.1制定夾具公差與技術要求的基本原則 A.為了保證工件的精度，夾具公差的發(fā)展，應使夾具的定位，制造和調整誤差不超過1／3的加工公差。 B.為了延長設備的壽命和可靠性，夾具的磨損，必須在B的考慮。在制造困難的前提下增加的情況下，應設置夾具公差盡可能小。 C. 固定尺寸的公差不管工件尺寸是單向或雙向公差應該雙向對稱分布。 D.夾具的尺寸公差的工件尺寸是單向或雙向公差應雙向對稱分布。 E. 夾具公差和技術要求尺寸應該清楚,不重復和矛盾。 F.公差和夾具尺寸技術要求應該是明確的，不重復和矛盾。哪里有部分的公差,必須有相應的檢查基準使用修復方法,調整裝配夾具,夾具配件制造公差可以適當放大。 3.6.2夾具公差的制定 表3-3夾具的尺寸公差 工件加工尺寸公差 夾具相應尺寸公差 工件加工尺寸公差 夾具相應尺寸公差 0.008～0.01 0.006 0.20～0.24 0.08 0.01～0.02 0.010 0.24～0.28 0.09 0.02～0.03 0.015 0.28～0.34 0.10 0.03～0.05 0.020 0.34～0.45 0.15 0.05～0.06 0.025 0.45～0.65 0.20 0.06～0.07 0.030 0.65～0.90 0.20 0.07～0.08 0.035 0.90～1.30 0.20 0.08～0.09 0.040 1.30～1.50 0.20 0.09～0.10 0.045 1.50～1.80 0.20 0.10～0.12 0.050 1.80～2.00 0.20 0.12～0.16 0.060 2.00～2.50 0.20 0.16～0.20 0.070 2.50～3.00 0.20 表3-4夾具上常用配合的選擇 配合形式 一般精度 較高精度 應用 定位銷與工件基準孔 定位元件與工件定位基準間 滑動定位件 刀具與導套 有引導作用，且有相對運動的元件間 滑動夾具底座板 無引導作用，但有相對運動的元件間 固定支承釘定位銷 沒有相對運動的元件間 3.6.3夾具技術要求的制定 所有的夾具的要求是工件的加工要求直接相關。 表3-5 技術要求參數(shù) 技術要求 參考數(shù)值（mm） 同一平面上的支承釘或支承板的等高公差 0.02 定位元件工作表面對定位鍵槽側面的平行度或垂直度 0.02/100 定位元件工作表面對夾具體底面的平行度或垂直度 0.02/100 鉆套軸線對夾具體底面的垂直度 0.05/100 鏜模前后鏜套的同軸度 0.02 對刀塊工作表面對定位元件工作表面的平行度或垂直度 0.03/100 對刀塊工作表面對定位鍵槽側面的平行度或垂直度 0.03/100 車、磨夾具的找正基面對其回轉中心的圓跳動 0.02 3.7工序的精度分析 在機械加工中，各種負載和干擾是不可避免的產生，又反映了不同程度的各種加工誤差。3123為保證加工零件能達到規(guī)定的精度要求，必須相應地采取各種有效的措施，以限制和減少這些加工誤差的產生。 3.7.1定位誤差的分析與計算 在加工零件的數(shù)量調整方法的使用，夾具的相對位置變化后不再調整。由于基準不重合，在夾具加工將零件的數(shù)量，由于工藝基準位置的變化會產生變化的過程中工件的尺寸變化，尺寸范圍是最終的差稱為定位誤差，以表示。 這種裝置是通過側兩銷定位（圖），所以這里的定位誤差是一個圓形的孔定位誤差。 圖3.4定位誤差分析圖 在任意方向上： （3-4） （3-5） 式中 ------基準位移誤差 ---定位圓孔與心軸間的最小配合間隙（必要時可以在調刀時消除），此處選0.001mm。 ------角度偏差 -----尺寸D1的上偏差 -0.005mm -----尺寸D2的上偏差 -0.005mm -----尺寸d1的下偏差 -0.014mm -----尺寸d2的下偏差 -0.014mm 把數(shù)據(jù)代入式中得到=0.02mm；=1.146 3.7.2夾緊誤差的分析與估算 所謂的裝夾誤差是指過程中夾具的一批工件，由于夾緊力，使工件和夾具元件發(fā)生變形，導致在最大位置變動量的加工尺寸方向工件的工藝基準。一個零件的數(shù)量，如果位置變化通常是樹，一般通過在機器的調整工具和夾具的安裝位置，以消除對加工精度的影響［7］。 夾具的夾緊元件為壓板，以支承板支承，所以用以下公式： = （3-6） -----夾緊誤差 -----工件定位表面粗糙度 25 ---工件材料硬度 180HBS ----作用在定位元件上的法向力 5280N ------定位元件與工件的接觸面積 52.8cm 表3-6 接觸變形計算系數(shù) 支承元件 工件材料 kR k C1 n m 球頭支承釘 鋼 0 -0.003 0.67+6.23/r 0.8 0 鑄鐵 0 -0.008 2.70+9.28/r 0.6 0 有齒紋的平頭支承釘 鋼 0 -0.004 0.38+0.034D 0.6 0 鑄鐵 0 -0.008 1.76-0.03D 0.6 0 平頭支承釘或支承板 鋼 0.004 -0.0016 0.40+0.12S 0.7 0.7 鑄鐵 0.015 -0.0045 0.776+0.053S 0.6 0.6 數(shù)據(jù)代入公式為，=1.74 3.7.3對刀和導向誤差 夾具上的對刀上或在定位元件位置導向夾具是不準確的，會導致一些表面的變化，而造成加工尺寸誤差是對刀或導向錯誤。 當使用銑床夾具加工工件時，采用標準塞尺和對刀塊進行對刀，其對刀誤差為：=T+T［7］ 式中 T----塞尺的制造公差； T---對刀塊工作面對定位元件的尺寸公差 3.7.4夾具的位置誤差 在夾具的安裝過程中，該定位元件在機床上的定位誤差會導致工件的位置移動，然后改變經營規(guī)模。這種誤差一般被稱為夾具的安裝誤差。 產生夾具的安裝誤差的因素有： A.夾具定位誤差之間的安裝面夾。 B.因為機床夾具和夾具在機床上的位置不準確、加工夾具安裝錯誤,錯誤 C.因為對機床的機床夾具和夾具時位置不準確，加工誤差夾具的安裝誤差［1］ 根據(jù)本機床夾具安裝形式，主要取決于夾具體和安裝夾具的移動工作臺之間的平行度。此處平行度誤差為0.02mm。 3.7.5加工方法誤差 加工方法誤差是指在切削加工過程中，機床，工件材料的質量，由于切削力和切削熱工藝系統(tǒng)的彈性變形，熱變形的影響，以及其他因素使加工表面位置的變化，導致加工尺寸誤差［8］。 表3-7 平面的加工方法誤差 平面的加工方法 平面寬度B=3—50mm 平面長度L L<3B 3B12B 機床研磨 5—11 6—15 8—15 9月15日 精磨 9—18 10—20 11—20 12—25 精銑 15—20 15—20 18—25 20—30 拉削 15—30 15—30 15—40 25—30 端面磨削 13—27 15—30 18—40 25—50 圓周磨削 15—30 18—35 20—45 25—55 精刨 18—35 20—40 35—50 30—60 端面細銑 35—50 40—60 45—70 50—80 圓柱銑刀細銑 30—50 35—60 40—70 45—80 細插 50—70 50—80 60—100 70—120 去皮粗銑 100 100—120 120 端面粗銑 70—100 80—120 80—150 100—200 圓柱銑刀粗銑 90—140 100—140 110—180 130—200 本機床加工方法為端面粗銑，B=320mm，L=580mm，即L<3B 故=70 3.7.6保證加工精度的條件 在整理過程中，機床-夾具-工件-刀具 -機床。他們依次連接，刀具和工件之間的正確位置關系，以及程序的尺寸要求是保障。在這個封閉的系統(tǒng)，是影響加工尺寸的明顯影響，為了確保一個加工要求，上述誤差的總和不應超過的工序尺寸公差T 本工序的尺寸為427±0.3mm，故T=0.3mm。 而=0.041mm〈T 所以該夾具的精確度是滿足要求的。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 總結 總 結 轉眼之間，我的畢業(yè)論文設計接近了尾聲，我不知道該怎樣形容這段日子，這也許是我一生都難以忘懷的，對我本身而言，四年的大學生活給了我無盡的快樂與夢想，在機械設計及其自動化這個領域，帶給我的遠遠不僅是書本上的知識，在這幾個月的設計階段，不停地研究相應的論題，計算尺寸，填寫記錄，總覺得時間太過倉促，總覺得有太多的事情沒有辦法在規(guī)定的時間內完成，也許正是因為這樣的緊迫感，讓我在有限的時間內，盡自己最大的努力完成了這項設計，我從中體會到的是，無論你有多么強硬的基本專業(yè)知識，在實際操作面前都顯得捉襟見肘。你唯有將自己的學術知識與時間相融合，并且積極的向前輩們學習經驗教訓，這才是將來能夠在這個學科領域立足的根本。將你的想法和你的理念相結合起來，在設計圖紙的過程當中精確自己的數(shù)據(jù)，這一系列的問題都是在畢業(yè)設計當中不可忽視的。本次設計是我在沈陽化工大學科亞學院最后一次設計，是對我四年大學生涯的一次挑戰(zhàn)，雖然在設計過程中也充滿了無盡的挑戰(zhàn)，但是對于專業(yè)的熱愛讓我義無反顧的完成了此次設計。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻 參 考 文 獻 ［1］楊黎明， 機床夾具設計手冊[M].北京： 國防工業(yè)出版社 ，1996.P25~40 ［2］徐發(fā)任， 機床夾具設計[M]. 重慶：重慶大學出版社，1993.P59~71 ［3］陳秀寧,施高義編. 機械設計課程設計[M]. 浙江： 浙江大學出版社，1995.P21~31 ［4］王建平,夏季,曾國英. 加工夾具定位誤差的計算[A]. 重型機械科技，2005.P19~71 ［5］徐錦康，機械設計[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社，2001.P131~162 ［6］李益民，機械制造工藝設計設計手冊. 北京： 機械工業(yè)出版社， 1995.P152~182 ［7］金振華， 組合機床及其調整與使用. 北京：機械工業(yè)出版社，1990.P141~178 ［8］程健,郭一楠,孫偉 穆俊英-松散的狀態(tài)評估夾具床基于模糊推理系統(tǒng).中國礦業(yè)大學和Technology.2003 .P99~105 ［9］哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室。理論力學［M].北京：高等教育出版社，2009.P152~192 [10] 沈陽工業(yè)大學.吉林工學學院.組合機床設計［M].上海：上海科學技術出版社，1985.P121~172 [11] 李洪，機械設計制造工藝設備研究所編.金屬切削機床設計手冊［M］，北京：機械工業(yè)出版社，1984.P110~161 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 致謝 致謝 此次畢業(yè)設計是在侯志敏老師的認真指導下完成的。感謝沈陽化工大學科亞學院給了我們11級畢業(yè)生一個這樣的機會，讓我們能在這整個過程中學到更多的經驗和教訓。雖然工作繁忙，但侯老師經常為我解答一系列的疑難問題，指導我的思想，引導著我的設計思路，客觀的糾正了我的錯誤。在整個設計過程中，我遇到了許多難以解決的問題，也為此付出了相應的辛苦，但是雖然如此，我仍舊感謝這個讓我苦樂參半的學習過程。讓我在困難中學到了許多知識，在失敗中積累了無數(shù)的經驗。這一切都離不開侯老師的悉心教導，另外陳慧珍老師在此設計的過程中也給了我巨大的幫助，幫我解決了很多實際性的問題。在此，向兩位老師以及沈陽化工大學科亞學院院領導表示由衷的謝意。 四年的大學生涯，要深深的感謝沈陽化工大學科亞學院對我的細心栽培，在機械設計制造及其自動化這個專業(yè)中，我收獲了許多異常珍貴的朋友和難忘的回憶，在整個畢業(yè)設計的過程中，我的同組同學們給了我許多的幫助，幫我查找了許多的參考文獻，同時也幫助我計算具體的數(shù)據(jù)，讓我深刻明白到團結一致的重要性，順利的完成了本次的設計，在此再一次的感謝在畢業(yè)設計中給予我?guī)椭乃腥恕? 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 附錄 附錄 序號 圖名 圖號 圖副 1 機床尺寸聯(lián)系總圖 YG02-0003 A0 2 夾具總裝圖 YG02-2001 A0 3 夾具體 YG02-2011 A0 4 支座 YG02-2012 A2 5 導向板（短） YG02-2045 A2 6 導向板（長） YG02-2046 A2