調(diào)整板加工工藝規(guī)程制定及插30H7孔專用夾具設(shè)計（含全套CAD圖紙）,調(diào)整,調(diào)劑,加工,工藝,規(guī)程,制定,制訂,30,h7,專用,夾具,設(shè)計,全套,cad,圖紙 可持續(xù)夾具及固定裝置的高精度安裝的方法論 J. Jamshidi，P.G. maropoulos 英國巴斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)系 摘要 在夾具安裝階段，夾具組件的精確測量能力決定其精確性，尤其是對大尺寸的產(chǎn)品和應(yīng)用來說。大量定制一些在設(shè)計上有多樣性的小批量產(chǎn)品和零部件是十分重要的。產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)該與迅速轉(zhuǎn)換理念相互協(xié)調(diào)，對于敏感元器件及組件而言，以犧牲產(chǎn)品質(zhì)量來提高速度是不明智的，例如在航空航天工業(yè)中所看到的那些零部件。提高精確性對于夾具的安裝是很有必要的，為了要盡量少用，這可取決于夾具和夾具定位變化的耐受性預(yù)算。在航空航天工業(yè)中，靈活和可重構(gòu)夾具的概念的發(fā)展及固定裝置是夾具的主要開銷成本。吸引他們的是重構(gòu)夾具的可重用性，可持續(xù)使用是由于那些零部件也能夠被重新應(yīng)用到許多種產(chǎn)品和裝配中去。一直不佳的準(zhǔn)確性和可靠性為這類夾具的缺點(diǎn)，這篇論文主要是研究可持續(xù)夾具主要零部件的精確定位，影響夾具性能的因素在安裝階段會得以審查。本文介紹了一種在靈活夾具中為了最大限度地減少定位和夾緊的不確定性的方法。 關(guān)鍵詞:可持續(xù)性夾具；夾具安裝；校準(zhǔn)不確定性；夾具的監(jiān)測；計量；可重復(fù)使用的夾具 1引言 質(zhì)量和可靠性等因素早已經(jīng)轉(zhuǎn)換為新零件固有的特征。在他們的產(chǎn)品和服務(wù)范圍內(nèi)，近期市場趨勢已經(jīng)迫使制造業(yè)走向大規(guī)模定制。其次增加新陳品的多樣化設(shè)計在部件和組件級別上遵循第二次高幅度的變化。有先進(jìn)制造系統(tǒng)和技術(shù)的國家提供了更多的靈活性，能使設(shè)計師更加自由的發(fā)揮想象。例如在過去幾十年發(fā)展起來的一種新的大體積測量方法，就能測量及公丈的距離。用來檢測大尺寸零件的這些設(shè)備通常是由多個組裝部件所制造出來的。在重組和裝配期間，那些大尺寸產(chǎn)品的制造需要用到專用的夾具和固定裝置，以便于他們的零部件能夠被定位在設(shè)計基準(zhǔn)上。對于大批量產(chǎn)品，在計算機(jī)輔助軟件上就能估算出其主要的花費(fèi)需求，否則，在某些情況下或以其他方式生產(chǎn)的產(chǎn)品成本可能會是非常高的。這個問題與客戶不斷用錢來尋求具有更高價值的市場需求相互矛盾。用一種典型的變化產(chǎn)品可以創(chuàng)建一個更加具有持續(xù)性的商業(yè)，因?yàn)樗軌驖M足相對比較大地市場需求。由支持產(chǎn)品變化的不同形狀的產(chǎn)品而形成的靈活和可重構(gòu)夾具及固定裝置則是應(yīng)對上述挑戰(zhàn)關(guān)鍵的解決方案。靈活夾具的概念已經(jīng)在研究領(lǐng)域存在了幾年[1]。然而，它們在很大程度上沒有充分利用真正的生產(chǎn)設(shè)施，尤其是大尺寸產(chǎn)品的制造，如航空航天設(shè)備。這是由于關(guān)于它們的初始安裝、校準(zhǔn)困難和可重復(fù)性等挑戰(zhàn)往往超出公差要求。這些夾具和高品質(zhì)關(guān)鍵部件裝置的制造以及大量的集成計量系統(tǒng)，都可以減少上述限制。本文包括了有關(guān)安裝的計量問題和靈活的夾具校準(zhǔn)以及檢測服務(wù)。 2相關(guān)工作 2.1大型零件的制造和裝配 通常把要精密制造的機(jī)械零件移動到機(jī)床工作臺是必需的，先進(jìn)行粗加工，然后精對準(zhǔn)和夾緊。在這個階段，一方面是準(zhǔn)備用于加工高精度的關(guān)鍵所在，然而，這對于一些大尺寸或重的零部件并不總是可以實(shí)現(xiàn)的。大型產(chǎn)品是指那些與一些不經(jīng)濟(jì)的可能需要處理或在工廠周圍移動的的組件一起來達(dá)到制造和裝配的目的[2]。制造業(yè)和這些部件的裝配工藝包括所需機(jī)器和系統(tǒng)的運(yùn)動以及這些部件的位置和方向。這些零部件通常定位在大尺寸夾具及固定裝置上該定位的位置。如果這些部件以小批量生產(chǎn)，在航空航天工業(yè)、高開銷的情況下，每個產(chǎn)品將會出現(xiàn)。在設(shè)計和制造夾具上，已經(jīng)有了許多嘗試，以便于能夠持有許多種組件的變種。然而，這方法是不可行的，因?yàn)槊舾谢蜿P(guān)鍵的零部件完全是由它們的高精度要求所決定的。與固定的夾具相比較，可調(diào)、可重構(gòu)夾具會產(chǎn)生更低的重復(fù)性。固定夾具有固定的方式，可以通過焊接或鉚接的接頭固定在一起來實(shí)現(xiàn)。這些機(jī)械故障，例如夾具和固定裝置由于疲勞和塑料變形就是一個終止其服務(wù)的主要原因，發(fā)送它們再進(jìn)行回收。小批量制造的需求是目前常見的淘汰不合格夾具，其使用壽命取決于產(chǎn)品的生命周期。換句話說，在制造變種零件停止不久之后，與之有關(guān)聯(lián)的夾具和固定裝置將會變得多余。即使夾具有工作順序，但它們?nèi)匀挥袌髲U并送往循環(huán)再造。這種方法會帶來高負(fù)擔(dān)回收的能耗。在大尺寸零件下的固定夾具和夾具的漂移以及夾具都能影響大尺寸零件組裝的精確性[5]。對于大尺寸的夾具已經(jīng)開發(fā)出了幾種分析夾具剛性的方法，可用來評估振動的影響因素。在任何情況下更加可持續(xù)生產(chǎn)要通過選擇性方案才能得以實(shí)現(xiàn)。如圖2.1所示。 圖2.1 典型的大型夾具元件 用于制造所延誤的時間是固定夾具的又一重大缺點(diǎn)，這些夾具應(yīng)該在制造前就被訂購，在生產(chǎn)計劃和產(chǎn)品上市前還可以創(chuàng)建額外的復(fù)雜性。不管他們的類型，大型夾具有一些共同的元素，包括一個主框架、內(nèi)在的框架，有可能有一個或數(shù)多個可移動的機(jī)制或更小的組件，如鉗、套管、皮卡和可調(diào)螺絲[表1]。 2.2柔性夾具 開發(fā)的柔性夾具的概念增加了其可持續(xù)性、快速轉(zhuǎn)換以及降低了成本?，F(xiàn)在可以使用現(xiàn)成的模塊來設(shè)計和組裝夾具。根據(jù)規(guī)定，只有極少數(shù)夾具的專用零件需要設(shè)計和制造。以這種概念看，大多數(shù)散裝部件、附件關(guān)節(jié)都應(yīng)用的很具體。一旦產(chǎn)品設(shè)計變異完全制造出來，然后就可以拆卸上述組件和重組成一種新的元件來與未來的設(shè)計變異相匹配。因?yàn)榻M裝和組件范圍上的設(shè)計都相當(dāng)接近，所以這種方法是最能降低夾具成本的。 根據(jù)組件的變化水平和工作類型的需求，每一個不同比例的柔性夾具都需要被重新安排。為了增加使用這種類型夾具的效益，這個問題在設(shè)計階段考慮是十分重要的。例如，在可能的情況下，皮卡車的位置和三維定位夾具上的組件的不同變種，甚至完全不同的部分應(yīng)該是在靠近增加兼容性和夾具子系統(tǒng)間變性。夾具關(guān)鍵部件的收集在短期內(nèi)能保證所需夾具的可用性。另外，這些夾具的存儲需要很少空間，因?yàn)椴鸪心K是可能的，通常以腳手架的形式并把它們彼此放在一起。目前在一些汽車公司應(yīng)用到柔性夾具，因?yàn)樗鼈兊木鹊燃壥亲銐驖M足的。大尺寸制造的夾具設(shè)施盡管沒有許多柔性夾具那樣操作靈活，比如航空航天設(shè)備。準(zhǔn)確性和定位銷的不確定性、夾具的可重復(fù)性以及夾具結(jié)構(gòu)的漂移都出現(xiàn)這樣一個事實(shí)，這些夾具在發(fā)電和航空航天等工業(yè)不能滿足公差要求。一旦它們的精度問題得以解決，這些夾具在上述的工業(yè)中將會有很高的利用價值。 圖2.2 夾具與汽車行業(yè)中的可重構(gòu)組件 大量的體積計量系統(tǒng)和技術(shù)一直有許多新的發(fā)展。依靠計量系統(tǒng)和技術(shù)的現(xiàn)代激光技術(shù)現(xiàn)在就能夠測量一些可接受精度的大尺寸產(chǎn)品甚至到幾公丈的產(chǎn)品。在安裝和初期安裝調(diào)試期間，這些系統(tǒng)能夠用來精確定位一些夾具的關(guān)鍵部件。 夾具的安裝通常開始形成機(jī)架或主要框架，然后是那些大的部件和像皮卡和夾具那樣逐漸更小的零部件。計量系統(tǒng)能夠用于柔性夾具的主要框架和其內(nèi)部框架的安裝，從而來保證每個零部件彼此之間的準(zhǔn)確定位。表1顯示了這些大規(guī)模的測量系統(tǒng)數(shù)。跟蹤系統(tǒng)能夠測量基準(zhǔn)點(diǎn)，它是實(shí)現(xiàn)這一目的的最合適的測量系統(tǒng)。一起跟蹤球式反射鏡在三維空間內(nèi)都可以認(rèn)準(zhǔn)所要記錄的位置。球式反射鏡可以直接練習(xí)目標(biāo)對象來提供幾何位置信息或可以在機(jī)械重復(fù)的球式反射鏡下應(yīng)用，從這個角度用激光來跟蹤目標(biāo)或短期目標(biāo)。像一些其他測量儀器的激光跟蹤有時候不確定，在夾具的安裝過程中需要做以說明。此外，激光跟蹤和目標(biāo)點(diǎn)之間的光線問題還應(yīng)該考慮到。如果必要的話，多個跟蹤職位都可以使用，在實(shí)際測量活動中，其結(jié)果必然是伴隨著一個不確定的說明。經(jīng)過測量，這些給定的分散的特征值是合理的，這個問題與一些夾具或夾具的安裝及以后的審核都是一樣的。這些知識闡明了一個給定的定位夾具的能力和裝配任務(wù)。換句話說，它表示在其相關(guān)流程中一套夾具是否能夠滿足公差要求。 2.3夾具理論比較 為了用于多種生產(chǎn)裝置和組裝應(yīng)用，在不同的公司也有大量不同形狀和設(shè)計的夾具。這些夾具中的某一些的形式都是標(biāo)準(zhǔn)形式，然而另一些是經(jīng)過專門設(shè)計和制造的特殊零部件。后者可以說是建立在產(chǎn)品的復(fù)雜性和大規(guī)模的基礎(chǔ)上的，所以可能會是非常昂貴的[9]。 無論成本和目的如何，制造和組裝過程都可以完成，要么不使用夾具，要么用固定幀夾具或用可重構(gòu)或柔性夾具。表2對它們的典型應(yīng)用的這些方法做出了比較。 固定框夾具通常用于重型應(yīng)用上，它們更適合于應(yīng)用在能夠減輕花費(fèi)開銷的大量產(chǎn)品上。 對于制造業(yè)和大型組裝及復(fù)雜產(chǎn)品來說，柔性夾具的應(yīng)用有很多好處。特別是在研究和發(fā)展工作中，以及低容量產(chǎn)品的情況下，制造柔性夾具和夾具可能會是非常有益的。除了在時間和金錢上使利益均衡外，柔性夾具還會有一個更加靈活的設(shè)計思路。由于在夾具的制造和裝配過程中，會直接和經(jīng)常改變夾具的拓?fù)涑杀?。與傳統(tǒng)夾具相比較，這種類型的柔性夾具的可重用性和可重構(gòu)性是一個主要的優(yōu)點(diǎn)。這一點(diǎn)尤為重要，因?yàn)樗诰G色制造方面符合行業(yè)的發(fā)展方向，通過回收使用系統(tǒng)的組成部件，為相關(guān)項(xiàng)目的工裝費(fèi)用降低了項(xiàng)目成本。 表2.1 用于驗(yàn)證夾具大量的例子、便攜式測量儀器 儀器 輔助部件 測量類型 接觸式 非接觸式 圖像 激光跟蹤儀 賽立信探頭 是 T型探頭 是 激光雷達(dá) 球形目標(biāo) 是 攝影 目標(biāo) 是 光投影 是 關(guān)節(jié)臂 三坐標(biāo)測量機(jī) 基于激光掃描頭 是 接觸探頭 是 2.4 柔性夾具的安裝 本節(jié)中描述的夾具在安裝過程中需要考慮一些問題。夾具元件安裝在合適位置可以說是一種挑戰(zhàn)，尤其是當(dāng)定位公差比較小時，柔性夾具也應(yīng)當(dāng)被監(jiān)測以便于開發(fā)和與傳統(tǒng)夾具相比較它們的剛性。 給出了一個通用的描述階段根據(jù)初步夾具安裝在仿真軟件環(huán)境和利用一些尺寸為5m×4m×3m的大尺寸夾具的實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果來測量指令階段。這是不論這個夾具是否是第一次安裝在夾具中還是對已經(jīng)存在的夾具只做外形上的更換，其都是為了定位不同的零部件。 根據(jù)其復(fù)雜性，一種典型的大尺寸夾具具有三至五個結(jié)構(gòu)。通常除了有一個主框架之外，在每一個級別的基本水平，也可以由一個或多個結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)用來作為參考以便于作為夾具基準(zhǔn)來定位。在一個自動化固定的平臺上，機(jī)器系統(tǒng)會進(jìn)行多項(xiàng)任務(wù)，比如定位、加工和進(jìn)行裝配。因此機(jī)器人的工作基準(zhǔn)與夾具的工作框架相聯(lián)系。仔細(xì)考慮夾具的綜合數(shù)據(jù)，會確保后續(xù)安裝達(dá)到預(yù)期的公差要求。 2.4.1 測試輔助柔性夾具的安裝 柔性夾具的安裝在第一次進(jìn)行模擬仿真時有幾個安裝階段。使用模擬演習(xí)，在這個工程中可以減少一些潛在的錯誤和返工。測量輔助安裝過程是類似的跟蹤對象位置的過程，是常見的大尺寸組件用到的。夾具的組件先用這種方法使其大致位置公差在1mm以內(nèi)，然后當(dāng)所有的夾具組件被放到所設(shè)計的位置時，在0.1mm至0.15mm公差內(nèi)，它們可以使用適當(dāng)?shù)呐ぞ厥站o。典型的計量協(xié)助柔性夾具安裝階段如下： 在出廠時設(shè)置初試參考結(jié)構(gòu)； 測量初始參照系； 安裝基地或其位置的主框架； 安裝脫機(jī)內(nèi)結(jié)構(gòu)； 安裝控股和定位； 在內(nèi)框和主框架位置安裝鉗、套管和皮卡。 底座上安裝內(nèi)框； 重點(diǎn)定位元件的精細(xì)調(diào)整和緊固； 核查參照系和夾具； 對于夾具關(guān)鍵位置的服務(wù)監(jiān)測。 這些階段是從無到有夾具的完整安裝。更不用說，在設(shè)計變化略有變化的情況下，一些下面的操作將被忽略。 表2.2 不同夾具理念之間簡明的比較 典型特征 固定框架 柔性夾具 夾具 應(yīng)用 大批量產(chǎn)品 小批量產(chǎn)品 樣機(jī) 優(yōu)點(diǎn) 唯一性 可重復(fù)性 可重構(gòu)性 成本效益 耐用性 非常高 高 低 剛度 非常高 剛性不確定 低 缺點(diǎn) 重量 重 中 低 可移植性 不可移植 難以在每一個安裝中定位 難以進(jìn)行 成本 非常高 中等 低 生產(chǎn)時間 長 中等 短 2.4.2 柔性夾具的安裝 柔性夾具安裝過程中采取了以下階段： 安裝夾具的主框架； 移動單元和子系統(tǒng)組裝； 夾具內(nèi)框架在夾具裝配中的安裝； 皮卡和夾具的裝配。 主框架通常是夾具的骨干。因此，它一般不會改變外形，和內(nèi)框架及較小的元素如襯套、皮卡和夾具一樣具有規(guī)律性。慎重考慮制造過程可以減少夾具元件較大元素的重新排列，也會更進(jìn)一步節(jié)約時間和成本。圖3顯示了三組不同活動小組對于柔性夾具的安裝過程。在這個過程中，假定夾具的標(biāo)準(zhǔn)件是從可供選擇的現(xiàn)成的部件和組件中選出來的，然后提前在大量的物理安裝測試和調(diào)試時以降低測量不確定度來進(jìn)行一次夾具安裝。一旦達(dá)到可接受水平的不確定性的物理安裝才能進(jìn)行。 圖2.3 柔性夾具的測量輔助安裝程序 在夾具安裝過程中，它可能需要用到多個測量系統(tǒng)或用到包括一套完整夾具安裝關(guān)鍵點(diǎn)的測量系統(tǒng)。這應(yīng)該包括在夾具維修期間放在工廠的地板和墻壁上的穩(wěn)定性及漂移檢查的目標(biāo)參考點(diǎn)。 在夾具上定位的關(guān)鍵點(diǎn)、測量儀器的不確定性應(yīng)該予以考慮。作為一個經(jīng)驗(yàn)法則，每個夾具關(guān)鍵位置的定位的準(zhǔn)確性應(yīng)該是在10倍，甚至比所需的耐受性更好。換句話說，如果組件公差指定至0.1mm，則夾具定位精度至少應(yīng)為0.01mm。 柔性夾具安裝的最佳做法如下： 一個工廠的墻壁和地板上的初始參考點(diǎn)的位置是首選，以減少測量的不確定性； 應(yīng)驗(yàn)證該儀器所在位置上經(jīng)常使用初始參考點(diǎn)的基地； 在每個夾具的大節(jié)上，為更好地具有跟蹤和可重復(fù)性，可以附加多個球式反射跟蹤系統(tǒng)； 夾具大型組件有關(guān)于彎曲或扭曲的測量應(yīng)集中在角梁的中央部分，以減少定位誤差； 內(nèi)框架參考點(diǎn)應(yīng)選擇盡可能遠(yuǎn)的創(chuàng)建框的坐標(biāo)系統(tǒng)。這可能會導(dǎo)致在內(nèi)框坐標(biāo)系時的較小的不確定性。 3.不確定性 由于評估的結(jié)果旨在對于所描述物體真正價值范圍內(nèi)的評估定位，則不確定性被定義為膠[8]。這里的不確定性來自兩方面的審查，首先是與測量過程中有關(guān)的，其次是與夾具定位的不確定性有關(guān)。測量不確定性的一些因素，如灰塵、重力、溫度、氣壓、濕度、測量儀器和相關(guān)軟件中的系統(tǒng)誤差、操作人員的技能、接觸探針或球式反射跟蹤儀?；谀z[8]的定義，測量結(jié)果應(yīng)伴隨著它的不確定性說明，這些錯誤詳細(xì)來源的討論超出了本文的范圍。已經(jīng)有多項(xiàng)研究來建立真正的不確定性的一些測量儀器[10、11]。 夾具關(guān)鍵點(diǎn)的測量結(jié)果應(yīng)該包括相關(guān)的置信水平。除了最初的不確定性上升的測量儀器，夾具的不確定性還有其他方面的影響。夾具框架方面的應(yīng)用由于產(chǎn)品重量以及制造工藝過程在夾具框架中能創(chuàng)建一些彈性變形。夾具有了集成化、自動化和移動部分，是這個問題變得更加復(fù)雜。 仔細(xì)考慮夾具設(shè)計階段不確定性的來源可以在一個給定的情況下減少過度使用公差預(yù)算的風(fēng)險。夾具的精度和夾具的成本之間有著直接的關(guān)系。然而，整體的成本也應(yīng)該被考慮在內(nèi)。高數(shù)額的零部件有更長的使用壽命。換句話說，質(zhì)量特征接近平均值是，在使用過程中會很少失效。朝六個方向靠近在安裝時是很必要的，然后是在高精度夾具和敏感部位上的可重構(gòu)、柔性夾具及夾具的監(jiān)測。 4.討論 柔性夾具適用于組裝和在加工部分有不同的設(shè)計和幾何參數(shù)。尤其是當(dāng)這些部件之間的設(shè)計變化小時，這種類型的夾具被證明是具有成本效益和快速的解決方案，這是因?yàn)樗赡軙ㄟ^夾具重新配置到一個新的產(chǎn)品或組件的變種上。然而，當(dāng)所需的零件盒裝配的設(shè)計完全不同時，可能需要不同尺寸夾具組件的完整地重排，因此，在設(shè)計一個新的零件和重組夾具的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時應(yīng)該考慮到要便于減少夾具的安裝和重新配置的時間以及成本，并最大限度的重用現(xiàn)在的組件在當(dāng)前的裝配中。 一個柔性夾具有許多種裝配方式，是由于其靈活性。在正確的安裝順序下選擇合適的組件，可以最大限度的節(jié)約成本和時間。本次選擇的過程中應(yīng)該對未來產(chǎn)品的夾具的潛在的重用予以考慮。在產(chǎn)品不斷變化的情況下，計劃和設(shè)計夾具框架是很重要的。使用定制的夾具、緊固件、軸套和其他夾具元件都是降低成本的關(guān)鍵問題。 仿真軟件和工具的廣泛使用，可以減少返工和浪費(fèi)夾具材料相關(guān)的成本。例如測量儀器，其目標(biāo)點(diǎn)之間的視線檢查就會使用這些軟件來輔助。圖4顯示了柔性夾具安裝在測量仿真軟件中的第一個階段。由于夾具正在興建的模擬的效益越 來越明顯，因此它可以突出儀器與目標(biāo)測量點(diǎn)的水平視線的問題和不確定性。 由于關(guān)于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形，則可以提前在仿真中分析以及在購買夾具元件方面的財政。更重要的是，這種工具允許更好的裝配和制造等操作，因?yàn)樗鼈兡芴崆胺治龀鰥A具的長處和弱點(diǎn)，揭示其物理設(shè)置。 選擇合適的測量儀器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計量。一個連貫的計量系統(tǒng)，其測量結(jié)果的不確定性能夠決定夾具的不確定性，也暴露了夾具和是否符合一個給定的公差范圍內(nèi)所需任務(wù)的能力。 圖4.1 測量輔助夾具安裝的模擬過程 由于關(guān)于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形，則可以提前在仿真中分析以及在購買夾具元件方面的財政。更重要的是，這種工具允許更好的裝配和制造等操作，因?yàn)樗鼈兡芴崆胺治龀鰥A具的長處和弱點(diǎn)，揭示其物理設(shè)置。 選擇合適的測量儀器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計量。一個連貫的計量系統(tǒng)，其測量結(jié)果的不確定性能夠決定夾具的不確定性，也暴露了夾具和是否符合一個給定的公差范圍內(nèi)所需任務(wù)的能力。 總結(jié) 零件和裝配體應(yīng)該以盡量減少夾具成本的方式來設(shè)計，以滿足使用標(biāo)準(zhǔn)組件。如果在夾具更新至下一產(chǎn)品時提前思考，則其速度和成本可能會增加。在夾具和固定裝置的設(shè)計上有強(qiáng)大的總成本、碳足跡及其可持續(xù)性。它往往要求生產(chǎn)出只有極少數(shù)的典型設(shè)計或產(chǎn)品，子系統(tǒng)或組件，以滿足產(chǎn)品的變化和客戶的需求。對于大型產(chǎn)品的幾何尺寸超出幾米夾具的可能會造成重大的開銷。此外，一旦所需的零部件倍制造出來，這些夾具則會變得多余。常規(guī)回收多余夾具是不經(jīng)濟(jì)的。因此，找到增加夾具的靈活性才是所需求的方法。 柔性夾具和夾具的概念已存于二十余年。然而它們的潛能還沒有真正發(fā)揮，是由于其精度可可重復(fù)性的不確定性。高精度計量系統(tǒng)現(xiàn)在能夠用來對夾具進(jìn)行初始安裝和服務(wù)。然后使用該系統(tǒng)有可能重新設(shè)定夾具元素使其精確到一個新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以便于定位不同幾何位置的組件，允許幾次使用夾具。 本文提出了一種對于大規(guī)模柔性夾具及夾具初始定位和安裝的通用的算法。計量輔助夾具安裝的新概念被證明對復(fù)雜的設(shè)置和夾具的安裝是有益的。當(dāng)完全裝配好時，夾具的穩(wěn)定性可以通過慎重考慮和選擇夾具幾何位置上的關(guān)鍵點(diǎn)來予以保證。這種方法將應(yīng)用于大尺寸元件和產(chǎn)品的制造以及裝配件，尤其是應(yīng)用于航空航天和發(fā)電工業(yè)中。 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 調(diào)整板 零件名稱 調(diào)整板 共 1 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 車 80 插30孔 45 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 型材 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 插床 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準(zhǔn)終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 進(jìn)給次數(shù) 工步工時 r/min mm/min mm/r mm 機(jī)動 輔助 1 插30孔，保證尺寸要求 插床,插刀,專用夾具 565 19.6 0.8 2 1 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期） 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 機(jī)械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 調(diào)整板 零件名稱 調(diào)整板 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 45 毛 坯 種 類 型材 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 備 注 工序號 工 序 內(nèi) 容 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工 時 10 開料毛坯φ105mmX38mm 鋸床 鋸床,鋸刀片 0.5mim 20 車φ100mm外圓面以及右端面 車床CA6140 外圓車刀,90°偏頭車刀 1.2min 30 車φ100mm左端面,保證全長33mm 車床CA6140 90°偏頭車刀 1.9mim 40 粗車φ65mm外圓面以及臺階端面 車床CA6140 外圓車刀,90°偏頭車刀 1.9mim 50 精車φ65mm外圓面以及臺階端面 車床CA6140 外圓車刀,90°偏頭車刀 1.9mim 60 鉆9-φ7，C1均布 鉆床Z525 高速鋼直柄麻花鉆Φ7，專用夾具 1.9mim 70 鉆中心孔的底孔φ20 鉆床Z525 高速鋼直柄麻花鉆Φ20，專用夾具 2.5mim 80 插30孔，保證尺寸要求 插床 插刀，專用夾具 5min 90 去毛刺 100 檢驗(yàn)入庫 設(shè)計 （日期） 審核 （日期） 標(biāo)準(zhǔn)化 （日期） 會簽 （日期） 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ) 課 程 設(shè) 計 題 目：調(diào)整板加工工藝規(guī)程制定及插30H7孔專用夾具設(shè)計 班　　級：　（宋體四號字） 姓　　名：?。ㄋ误w四號字） 學(xué) 號：　（宋體四號字） 指導(dǎo)教師：?。ㄋ误w四號字） 完成日期：　（宋體四號字） 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　V 任 務(wù) 書 一、設(shè)計題目:調(diào)節(jié)板機(jī)械加工工藝規(guī)程及插30H7孔專用夾具設(shè)計 二、原始資料 (1) 被加工零件的零件圖 1張 (2) 生產(chǎn)類型:（中批或大批大量生產(chǎn)） 三、上交材料 1．所加工的零件圖 1張 2．毛坯圖 1張 3．編制機(jī)械加工工藝過程卡片 1套 4．編制所設(shè)計夾具對應(yīng)的那道工序的機(jī)械加工工序卡片 1套 5．繪制夾具裝配圖（A0或A1） 1張 6．繪制夾具中1個零件圖（A1或A2。裝配圖出來后，由指導(dǎo)教師為學(xué)生指定需繪制的零件圖，一般為夾具體）。 1張 7．課程設(shè)計說明書，包括機(jī)械加工工藝規(guī)程的編制和機(jī)床夾具設(shè)計全部內(nèi)容。（約5000-8000字） 1份 四、進(jìn)度安排 本課程設(shè)計要求在3周內(nèi)完成。 1．第l～2天查資料，繪制零件圖。 2．第3～7天，完成零件的工藝性分析,確定毛坯的類型、制造方法，編制機(jī)械加工工藝規(guī)程和所加工工序的機(jī)械加工工序卡片。 3．第8～10天，完成夾具總體方案設(shè)計（畫出草圖，與指導(dǎo)教師溝通，在其同意的前提下，進(jìn)行課程設(shè)計的下一步）。 4．第11～13天，完成夾具裝配圖的繪制。 5．第14～15天，零件圖的繪制。 6．第16～18天，整理并完成設(shè)計說明書的編寫。 7．第19天，完成圖紙和說明書的輸出打印。 8．第20～21天，答辯 五、指導(dǎo)教師評語 該生設(shè)計的過程中表現(xiàn) ，設(shè)計內(nèi)容反映的基本概念及計算 ，設(shè)計方案 ，圖紙表達(dá) ，說明書撰寫 。 綜合評定成績： 指導(dǎo)教師　　　　　　　 日　　期　　　　　　　 摘　要 調(diào)整板加工工藝及夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進(jìn)行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個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，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，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；計算出夾具定位時產(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)計中注意改進(jìn)。 關(guān)鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差 Abstract The flange parts processing technology and fixture design is the design of process design, including the parts processing process design and the three part special fixture. In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts of the machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design; then a special fixture, fixture for the various components of a design, such as the connecting part positioning device, clamping element, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error caused calculate fixture when positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in. Keywords: process, process, cutting, clamping, positioning, 目 錄 摘 要 II Abstract III 第1章 序 言 1 第2章 零件的分析 2 2.1零件的形狀 2 2.2零件的工藝分析 2 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 4 3.1 確定毛坯的制造形式 4 3.2定位基準(zhǔn)的選擇零件表面加工方法的選擇 4 3.3 制定工藝路線 4 3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 6 3.4.1 機(jī)床選用 6 3.4.2 選擇刀具 6 3.4.3 選擇量具 6 3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6 第4章 確定切削用量及基本時間 9 4.1 工序Ⅰ切削用量的及基本時間的確定 9 4.2 工序Ⅱ切削用量的及基本時間的確定 10 4.3 工序Ⅲ切削用量及基本時間的確定 11 4.4 工序Ⅳ切削用量及基本時間的確定 12 4.6 工序Ⅵ切削用量及基本時間的確定 13 第5章　夾具設(shè)計 17 5.1 機(jī)床夾具的分類、基本組成和功用 17 5.2夾具設(shè)計及操作的簡要說明 21 總 結(jié) 22 致 謝 23 參 考 文 獻(xiàn) 24 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　23 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)。 調(diào)整板加工工藝及夾具設(shè)計是在學(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、機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下，進(jìn)行的一個全面的考核。正確地解決一個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)計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識面廣。所以在設(shè)計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。 本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯誤，敬請老師們批評指正。 第2章 零件的分析 2.1零件的形狀 題目給的零件是調(diào)整板，主要作用是起連接作用。它主要用于兩零件之間的連接，以傳遞動力和轉(zhuǎn)矩。 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。 調(diào)整板主要加工表面為：1.車外圓及左端面，表面粗糙度值為3.2。2.車外圓及右端面，表面粗糙度值3.2。3.車臺階外圓及端面，表面粗糙度值3.2。4.精車臺階外圓及端面，及表面粗糙度值3.2。 調(diào)整板共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F(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，φ100mm左端面以及外圓面倒角鉆孔。這一部份只有端面有3.2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；φ100mm右端面以及外圓面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。 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 本調(diào)整板假設(shè)年產(chǎn)量為10萬臺，每臺需要該零件1個，備品率為111%，廢品率為0.25%，每日工作班次為2班。 該零件材料為45，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鍛造。依據(jù)設(shè)計要求Q=100000件/年，n=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率α和 廢品率β分別取111%和0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng) N=2XQn(1+α)（1+β)=23134115件/年 3.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為45，考慮到零件在使用過程中起連接作用，分析其在工作過程中所受載荷，最后選用鍛造，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達(dá)成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用鍛造，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定位基準(zhǔn)的選擇零件表面加工方法的選擇 待加工的兩零件是盤狀零件，孔是設(shè)計基準(zhǔn)（也是裝配基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)），為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。具體而言，即選?100mm其一端面作為精基準(zhǔn)。 由于待加工的兩零件全部表面都需加工，而孔作為精基準(zhǔn)應(yīng)先進(jìn)行加工，對主動端而言，應(yīng)選面積較大的外圓及其端面為粗基準(zhǔn)；對從動端而言，應(yīng)選面積較大?190mm的外圓及其端面為粗基準(zhǔn)。 待加工的兩零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面，材料為45鋼。以公差等級和表面粗糙度要求，參考相關(guān)資料，其加工方法選擇如下。 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。 方案一： 10 開料毛坯φ105mmX38mm 20 車φ100mm外圓面以及右端面 30 車φ100mm左端面,保證全長33mm 40 粗車φ65mm外圓面以及臺階端面 50 精車φ65mm外圓面以及臺階端面 60 鉆9-φ7，C1均布 70 鉆中心孔的底孔φ20 80 插30孔，保證尺寸要求 90 去毛刺 100 檢驗(yàn)入庫 方案二： 10 開料毛坯φ105mmX38mm 20 車φ100mm外圓面以及右端面 30 車φ100mm左端面,保證全長33mm 40 粗車φ65mm外圓面以及臺階端面 50 精車φ65mm外圓面以及臺階端面 60 鉆中心孔的底孔φ20 70 插30孔，保證尺寸要求 80 鉆9-φ7，C1均布 90 去毛刺 100 檢驗(yàn)入庫 考慮插30孔需要以φ7孔為定位基準(zhǔn)所以要先加工鉆9-φ7，C1均布 最終選擇方案一： 10 開料毛坯φ105mmX38mm 20 車φ100mm外圓面以及右端面 30 車φ100mm左端面,保證全長33mm 40 粗車φ65mm外圓面以及臺階端面 50 精車φ65mm外圓面以及臺階端面 60 鉆9-φ7，C1均布 70 鉆中心孔的底孔φ20 80 插30孔，保證尺寸要求 90 去毛刺 100 檢驗(yàn)入庫 3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 3.4.1 機(jī)床選用 ①.工序是粗車、粗鏜和。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)計工工藝簡明手冊》表4.2-7。 ②.工序鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。 3.4.2 選擇刀具 ①.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(GB5343.1-134,GB5343.2-134)。 ②.鉆孔時選用高速鋼麻花鉆，參考《機(jī)械加工工藝手冊》（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)。 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：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器的測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 “調(diào)整板” 零件材料為45，查《機(jī)械加工工藝手冊》（以后簡稱《工藝手冊》），表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，硬度HB為143～2611，表2.2-23 球墨鑄鐵的物理性能，密度ρ=7.2～7.3（），計算零件毛坯的重量約為2。 表3-1 機(jī)械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì) 生產(chǎn)類別 同類零件的年產(chǎn)量[件] 重型 （零件重>2000kg） 中型 （零件重100~2000kg） 輕型 （零件重<100kg） 單件生產(chǎn) 5以下 10以下 100以下 小批生產(chǎn) 5~100 10~200 100~500 中批生產(chǎn) 100~300 200~500 500~5000 大批生產(chǎn) 300~1000 500~5000 5000~50000 大量生產(chǎn) 1000以上 5000以上 50000以上 根據(jù)所發(fā)的任務(wù)書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產(chǎn)。 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇鑄造類型的主要特點(diǎn)要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，查《工藝手冊》表3.1-111 特種鑄造的類別、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟(jì)合理性，采用機(jī)器砂模造型鑄件。 表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級 鑄造方法 公差等級CT 球墨鑄鐵 砂型手工造型 11~11 砂型機(jī)器造型及殼型 8~10 金屬型 7~11 低壓鑄造 7~11 熔模鑄造 5~7 根據(jù)上表選擇金屬型公差等級為7級。 3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值 鑄件基本尺寸 公差等級CT 大于 至 8 63 100 190 100 190 250 1.6 1.8 2.0 根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至190，公差等級為8級的公差數(shù)值為1.8。 表3-4 鑄鐵件機(jī)械加工余量（JB4054-134）如下 鑄件基本尺寸 加工余量等級 6 澆注時位置 >120~250 6.0 4.0 頂、側(cè)面 底 面 第4章 確定切削用量及基本時間 切削用量包括背吃刀量a、進(jìn)給量f和切削速度v。確定順序是先確定a、f、再確定v。 4.1 工序Ⅰ切削用量的及基本時間的確定 4.1.1 切削用量 車φ100mm外圓面以及右端面 所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于CA6140機(jī)床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。 ①.確定切削深度 由于單邊余量為3mm，可在一次走刀內(nèi)完成，故 ②.確定進(jìn)給量 根據(jù)《切削加工簡明實(shí)用手冊》可知：表1.4 刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時， 進(jìn)給量=0.5～1.0 按CA6140機(jī)床進(jìn)給量（表4.2—11）在《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》可知： =0.7 確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)根據(jù)表1—30，CA6140機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。 根據(jù)表1.21，當(dāng)強(qiáng)度在174～207時，，，=時，徑向進(jìn)給力：=1150。 切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.211—2），故實(shí)際進(jìn)給力為： =1150=1111.5 （3-2） 由于切削時進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選=可用。 ③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。 ④.確定切削速度 切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當(dāng)硬質(zhì)合金刀加工硬度200～2111的鑄件，，，切削速度=。 切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.112，0.8，=1.0，=1.0（見表1.40），故： ==63 （3-3） ===120 （3-4） 根據(jù)CA6140車床說明書選擇 =125 這時實(shí)際切削速度為： == （3-5） ⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率 切削時的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計算。 由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時， = 切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.11，故實(shí)際切削時間的功率為： =1.7=1.2 （3-6） 根據(jù)表1.30，當(dāng)=時，機(jī)床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機(jī)床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為： =3.75，=，==，= ⑥.倒角 為了縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉(zhuǎn)速與鉆孔相同 換車刀手動進(jìn)給。 ⑦. 計算基本工時 （3-7） = （3-8） 4.2 工序Ⅱ切削用量的及基本時間的確定 采用與工序Ⅰ確定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本時間如下： 車φ100mm左端面,保證全長33mm 見表5-1 表5-1 主動端工序Ⅱ的切削用量及基本時間 工步 /mm f/mm·r v/m·s n/r·s /s 粗車端面 2 0.52 0.38 1.5 111 粗車外圓?134mm 2.3 0.52 0.38 1.5 68 倒角 手動 0.38 1.5 4.3 工序Ⅲ切削用量及基本時間的確定 4.3.1 切削用量 粗車φ65mm外圓面以及臺階端面。已知條件與粗加工工序相同。 切削用量。所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。車刀形狀所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同，查參考文獻(xiàn)[6]表1-3，車刀幾何形狀為，′= ⅰ. 確定背吃刀量 ==0.75mm ⅱ. 確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表1.6及參考文獻(xiàn)[2]表4.2-11中C1100-1機(jī)床進(jìn)給量，選擇。由于是半精加工，切削力較小，故不須校核機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。 ⅲ. 選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 查參考文獻(xiàn)[7]表1.11，選擇車刀后刀面最大磨損量為0.4mm，耐用度T=30min。 查參考文獻(xiàn)[6]表1.10，當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車刀加工σb>1000MPs的合金鋼，，，切削速度=117m/min。 切削速度的修正系數(shù)查參考文獻(xiàn)[7]表1.40得：，其余的修正系數(shù)均為1，故： V=117×0.81×1.15=110.4m/min =178r/min 查參考文獻(xiàn)[6]表4.2-8選擇C1100-1機(jī)床的轉(zhuǎn)速為： n=1134r/min=3.08r/s 則實(shí)際切削速度v=1.56m/s 半精加工，機(jī)床功率也可不校驗(yàn)。 最后確定的切削用量為： =0.75mm, f=0.3mm/r, n=1134r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=113.6m/min。 確定半精車主動端端面的切削用量。采用車外圓?190mm相同的刀具加工，切削用量為： ,f=0.3mm/r,n=1134r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=113.6m/min。 4.3.2 切削用量 確定基本時間： =52s 4.4 工序Ⅳ切削用量及基本時間的確定 4.4.1 切削用量 精車φ65mm外圓面以及臺階端面 選刀具為YT30硬質(zhì)合金、90°偏頭車刀。其耐用度T=110min。 ==0.25mm f=0.15mm/r v=×1.4=230.77mm/min =1837.3r/min 參考文獻(xiàn)[1]表5-56，根據(jù)C6140車床的轉(zhuǎn)速表，選擇n=1400r/min=23.3r/s,則實(shí)際切削速度v=4.118m/s。 4.4.2 基本時間 5.4.2.1 確定基本時間： =16s 4.5 工序Ⅵ切削用量及基本時間的確定 （1）鉆9-φ7，C1均布 本工序采用計算法。 表3-5高速鋼麻花鉆的類型和用途 標(biāo)準(zhǔn)號 類型 直徑范圍（mm） 用途 GB1436-134 直柄麻花鉆 2.0～20.0 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 GB1437-134 直柄長麻花鉆 1.0～31.5 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 GB1438-134 錐柄麻花鉆 3.0～100.0 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 GB14311-134 錐柄長麻花鉆 5.0～50.0 在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 選用Z525搖臂鉆床，查《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，查《機(jī)》表2.4-37鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度可得，耐用度為4500，表10.2-5標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的直徑系列選擇錐柄長，麻花鉆，則螺旋角=30，鋒交2=118，后角a=10,橫刃斜角=50，L=1117mm,l=116mm。 表3-6 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的全長和溝槽長度（摘自GB6117-134） mm 直徑范圍 直柄麻花鉆 l l1 >11.134～11.20 151 101 表3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值（根據(jù)GB6117-134） （o） d (mm) β 2ф αf ψ 8.6～18.00 30 118 12 40～110 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 刀具材料 加工材料 鉆頭 直徑d0（mm） ≤20 高速鋼 鑄鐵 0.5～0.8 （2）單刃加工刀具耐用度T min 刀具類型 加工材料 刀具材料 刀具直徑d0（mm） 11～20 鉆頭（鉆孔及擴(kuò)孔） 鑄鐵、銅合金及合金 高速鋼 110 鉆頭后刀面最大磨損限度為0.5～0.8mm刀具耐用度T = 110 min ①.確定進(jìn)給量 查《機(jī)械加工工藝手冊》 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4.11中可知，進(jìn)給量取f=0.110。 ②.確定切削速度 查《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-17高速鋼鉆頭在球墨鑄鐵（1110HBS）上鉆孔的切削速度軸向力，扭矩及功率得，V=12，參考《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-10鉆擴(kuò)鉸孔條件改變時切削速度修正系數(shù)K=1.0，R=0.134。 V=12=10.32 （3-17） 則 = =111 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150 則實(shí)際切削速度 = = =11.8 ③.確定切削時間 查《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-43，鉆孔時加工機(jī)動時間計算公式： T= （3-111） 其中 l= l=5 l=2～3 則： t= =11.11 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GB1436-134直柄短麻花鉆，《機(jī)械加工工藝手冊》第2卷。 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進(jìn)給量為0.20～0.35。 則取 確定切削速度，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》第2卷表10.4-11 切削速度計算公式為 （3-20） 查得參數(shù)為，刀具耐用度T=35 則 ==1.6 所以 ==72 選取 所以實(shí)際切削速度為=2.64 確定切削時間（一個孔） = 工序 70 鉆中心孔的底孔φ20 刀具：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ9. 1) 進(jìn)給量 查《機(jī)械加工工藝師手冊》表28-11，取f=0.11mm/r 2) 切削速度　根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表10-70,及10-66,查得 V=24~34m/min. 取V=30m/min 3) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速　 ns== 1592r/min 按機(jī)床說明書(見《工藝手冊》表4.2-5),與1592r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為1592r/min?，F(xiàn)選取=1426r/min。 所以實(shí)際切削速度== 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1 t=i ;其中l(wèi)=7mm; =4mm; =3mm; t= ==0.07(min) 工序車螺紋M90X1.5 選刀具為YT30硬質(zhì)合金、主偏角°、螺紋車刀。其耐用度T=110min。 ==0.25mm f=0.15mm/r v=×1.4=230.77mm/min =1837.3r/min 參考文獻(xiàn)[1]表5-56，根據(jù)C6140車床的轉(zhuǎn)速表，選擇n=1400r/min=23.3r/s,則實(shí)際切削速度v=4.118m/s。 工序80插30孔，保證尺寸要求 根據(jù)《機(jī)械加工工藝設(shè)計手冊》第一卷表選用硬質(zhì)合金直柄鍵槽插刀 銑削深度，一次走刀切除。 確定每齒進(jìn)給量，給據(jù)《機(jī)械加工工藝設(shè)計手冊》表選取 確定銑刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 按《機(jī)械加工工藝手冊》表，插刀后刀面最大磨損限度 按《機(jī)械加工工藝手冊》表，刀具的耐用度 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表的 故采用由根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表取 則實(shí)際速度 此時工作臺每分鐘的進(jìn)給量應(yīng)為： 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表銑削工時： 式中 所以 第5章　夾具設(shè)計 一個機(jī)床的機(jī)械制造工藝系統(tǒng)由機(jī)床、工件、刀具和夾具組成。機(jī)床夾具的用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機(jī)床或刀具有一個正確的位置，并在加工過程中這個位置不變，可以看出夾具在機(jī)械加工中占有很重要的地位，尤其是在成批生產(chǎn)時更是大量采用機(jī)床夾具，它們是機(jī)床和工件之間的連接裝置，使工件相對機(jī)床或刀具獲得正確的位置。機(jī)床夾具的好壞直接影響工件加工表面的位置精度。所以，機(jī)床夾具設(shè)計是裝備設(shè)計中的一項(xiàng)重要工作。 5.1 機(jī)床夾具的分類、基本組成和功用 機(jī)床夾具按其使用范圍可分為以下五種基本類型：通用夾具，專用夾具，通用可調(diào)整夾具和成組夾具，組合夾具，隨行夾具。機(jī)床夾具的基本組成，根據(jù)功用一般可分為：1）定位原件或裝置，用以確定工件在夾具中的正確位置；2）刀具導(dǎo)向原件或裝置，用以引導(dǎo)刀具或用以調(diào)整刀具相對于工件的位置；3）夾緊元件或裝置，用以夾緊元件；4）連接原件，用以確定工件在機(jī)床上的正確位置并與機(jī)床相連接；5）夾具體，用以連接各夾具元件及裝置，使之成為一個整體，并通過它將夾具安裝在機(jī)床上；6）其他元件及裝置，如分度裝置、防錯裝置等。 機(jī)床夾具的功用一般為：1）保證加工質(zhì)量；2）提高生產(chǎn)率，降低成本；3）擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，做到一機(jī)多能；4）平衡各工序時間，以便組織流水生產(chǎn)；5）減輕工人勞動強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全。 3.1.1 定位分析 根據(jù)零件的形狀，我們可以選擇以平面定位或以工件中心圓孔定位。選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡單，通用性較強(qiáng)的移動壓板來夾緊。 3.1.2 定位原理 在機(jī)械加工過程中，為了保證工件某道工序的加工要求，必須使工件在機(jī)床上相對于刀具處于正確的相對位置。當(dāng)采用機(jī)床夾具安裝一批工件時，是通過夾具來實(shí)現(xiàn)這些要求的。要實(shí)現(xiàn)工件在機(jī)床上相對于刀具占有一個正確的加工位置，必須做到以下三點(diǎn)： 使一批工件在夾具中都占有一致的正確的加工位置； 使夾具在機(jī)床上占有正確的位置； 使刀具相對于夾具占有正確的位置。 工件在夾具中定位，就是要使工件在夾具中占據(jù)正確的加工位置，這就可以通過設(shè)置定位支承點(diǎn)，限制工件的相對運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)。工件在沒有采取定位措施之前，可視為一個處于空間自由狀態(tài)的剛體，根據(jù)運(yùn)動原理學(xué)可知，任一剛體在空間直角坐標(biāo)系中都有六個自由度，即沿三個坐標(biāo)軸軸向移動的自由度，分別用、、來表示；繞三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動的自由度，分別用、、來表示。由此看來，未限制六個自由度的工件的位置是不確定的，當(dāng)然也是無法加工的。因此要使工件在夾具中處于正確的位置，必須對影響工件加工面位置精度的相應(yīng)自由度進(jìn)行限制。 工件的六個自由度都是客觀存在的，是工件在夾具中所占空間位置確定的最高程度。也就是說。工件最多只有六個自由度，限制工件在某一方向的自由度，工件在夾具中該方向的位置就確定下來。工件在夾具中定位，意味著通過定位元件限制工件相應(yīng)的自由度。 3.1.3 定位元件的分析 在加工過程中，因?yàn)樵摿慵^為復(fù)雜，加上零件的特殊性，因此在設(shè)計過程中設(shè)計定位板一塊來限制零件的自由度，定位板限制了零件的X 、Y的移動方向和旋轉(zhuǎn)方向， 3.1.5定位誤差的分析 定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工誤差。對夾具設(shè)計中采用的某一定位方案，只要其可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相關(guān)尺寸或位置公差的1/3，即可認(rèn)為該定方案符合加工精度的要求。 在用夾具裝夾工件時，當(dāng)工件上的定位基準(zhǔn)面與夾具上的定位元件相接觸或相配合時，工件的位置即由定位元件確定下來。而對一批工件來說，因各工件的有關(guān)表面本身和它們之間在尺寸和位置上都存在公差，且夾具上的定位元件本身及相互間存在尺寸和位置公差，因此，雖然工件已經(jīng)定位，但每個被定位的工件上的一些表面的位置仍然會產(chǎn)生變化，這就造成了工序尺寸和位置要求方面的加工誤差。 該夾具以一面兩銷定位，兩定位銷孔尺寸公差為。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻(xiàn)[5]可得： ⑴ 兩定位銷的定位誤差 ： 其中： ， ， ， 且：L=84mm ，得 ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 3.1.6切削力及夾緊力的計算 該孔的設(shè)計基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則；　參考文獻(xiàn)，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力F夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系F夾＝KF 軸向力：F夾＝KF （N） 扭距： Nm 在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù) 由資料《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》查表可得： 切削力公式： 式 查表得： 即： 實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》表得： 安全系數(shù)K可按下式計算，由式（2.5）有：： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》表 可得： 所以 該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下： 圖4.1 移動壓板受力簡圖 由計算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 取，， 螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力，由式（2.9）有：： 式中參數(shù)由[16]《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》可查得： 其中： 由[16]《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》表得：原動力計算公式： 由上述計算易得： 因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。 5.2夾具設(shè)計及操作的簡要說明 本夾具用于在鉆床上加工孔。工件以底平面、一面二銷為定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)完全定位。采用螺旋夾緊壓板機(jī)構(gòu)夾緊工件。該夾緊機(jī)構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。 總 結(jié) 課程設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計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，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(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)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎(chǔ)。 課程設(shè)計使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，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)計的機(jī)會，它將是我們課程設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。 致 謝 這次課程設(shè)計使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實(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時，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，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設(shè)計。 這次課程設(shè)計成績的取得，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。多少個日日夜夜，他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、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)計手冊[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，111134。 [2] 張進(jìn)生。機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計指導(dǎo)［Ｍ］。機(jī)械工業(yè)出版社，111115。 [3] 李慶壽。機(jī)床夾具設(shè)計［Ｍ］。機(jī)械工業(yè)出版社，111111。 [4] 李洪。機(jī)械加工工藝手冊［Ｍ］。北京出版社，111134。 [5] 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會。金屬切削手冊［Ｍ］。上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2544。 [6] 黃如林，劉新佳，汪群。切削加工簡明實(shí)用手冊［Ｍ］?；瘜W(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[M]，重慶：重慶大學(xué)出版社，111115。 [8] [周永強(qiáng)，高等學(xué)校課程設(shè)計指導(dǎo)[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2540。 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