（全套含CAD圖紙）薄壁類零件2758-1夾具設(shè)計(jì)及加工工藝過程分析,全套,cad,圖紙,薄壁,零件,夾具,設(shè)計(jì),加工,工藝,過程,進(jìn)程,分析 % O0000 (PROGRAM NAME - 2758-1－2 ) (DATE=DD-MM-YY - 28-05-08 TIME=HH:MM - 14:10 ) N100 G21 N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90 ( 25. FLAT ENDMILL TOOL - 5 DIA. OFF. - 5 LEN. - 5 DIA. - 25. ) N104 T5 M6 N106 G0 G90 G54 X-82.507 Y-15.76 A0. S3500 M3 N108 G43 H5 Z50. N110 Z10. N112 G1 Z0. F25. N114 X706.445 F50. N116 G3 Y.652 R8.206 N118 G1 X-70.007 N120 G2 Y17.064 R8.206 N122 G1 X706.445 N124 G3 Y33.476 R8.206 N126 G1 X-70.007 N128 G2 Y49.888 R8.206 N130 G1 X706.445 N132 G3 Y66.3 R8.206 N134 G1 X-70.007 N136 G2 Y82.712 R8.206 N138 G1 X706.445 N140 G3 Y99.124 R8.206 N142 G1 X-70.007 N144 G2 Y115.536 R8.206 N146 G1 X718.945 N148 Z10. F25. N150 G0 Z50. N152 M5 N154 G91 G28 Z0. N156 G28 X0. Y0. A0. N158 M30 % 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。 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) 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 共 15 頁 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： （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] （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 是 沿，和三個(gè)正交組件（見圖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（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） 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(gè)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(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)，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）： （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可通過求解式（26）得到。工件的定位誤差向量， （見圖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， （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。 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^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： 1、J. 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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, 1996。 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 薄壁類零件2758-1夾具設(shè)計(jì)及加工工藝過程分析 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作規(guī)定進(jìn)行日期： 2013年 2月 25 日起至 2013年 5 月 31 日止 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行地點(diǎn)： 四、任務(wù)書的內(nèi)容： 1．設(shè)計(jì)要求： 畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問題的一次綜合能力的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)題目-—薄壁類零件2758-1夾具設(shè)計(jì)及加工工藝過程分析，可以提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)的能力。學(xué)生通過薄壁類零件設(shè)計(jì)，熟悉薄壁件工藝分析、工藝方案論證、零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，掌握設(shè)計(jì)的方法和步驟。在設(shè)計(jì)過程中通過查詢15篇以上（其中至少2篇外文）相關(guān)圖書、文獻(xiàn)資料，收集與設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)的數(shù)據(jù)并完成讀書筆記；翻譯與課題有關(guān)的外文資料（譯文不少于5000單詞）；編寫不少于1500字的開題報(bào)告，確定設(shè)計(jì)方案進(jìn)行整體設(shè)計(jì)并用CAD繪制圖紙（折合A0圖紙3張）；編寫并打印10000字以上的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書及300字左右的中文文摘并翻譯成外文,從而培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問題，增強(qiáng)學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。 2．設(shè)計(jì)內(nèi)容： 薄壁類零件夾具設(shè)計(jì)及零件加工工藝過程分析。 （1）主要設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1）薄壁件工藝分析； 2）工藝方案論證與制定； 3）薄壁件夾具設(shè)計(jì)； 4）主要零件加工工藝過程分析。 （2）設(shè)計(jì)任務(wù)： a．薄壁零件2758-1某兩個(gè)具有代表性工序的夾具設(shè)計(jì)計(jì)算并繪制裝配圖（2張左右A0圖紙）； b．繪制零件2758-1零件圖并用MasterCAM編寫加工零件程序（1張A0圖紙）； c. 薄壁零件加工工藝過程分析（工藝過程卡），要求用數(shù)控機(jī)床工藝過程卡片,由于是飛機(jī)零件，精度要求要高，公差等級(jí)要高； d. 編寫夾具設(shè)計(jì)說明書一份（10000字左右）、附300字左右的中文文摘并翻譯成外文； e. 翻譯一篇5000字以上的與課題有關(guān)的外文資料； f. 編寫不少于1500字的開題報(bào)告。 3．工作程序及日程安排： （1）畢業(yè)實(shí)習(xí)：2月25日—3月22日 （a）畢業(yè)實(shí)習(xí)期間穿插檢索、收集與畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)的圖書、文獻(xiàn)資料共15篇并做讀書筆記 （b）編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告（1500字以上） （c）完成實(shí)習(xí)日記、實(shí)習(xí)報(bào)告、實(shí)習(xí)鑒定表 （d）翻譯一篇5000字以上的與畢業(yè)設(shè)計(jì)課題有關(guān)的外文資料 （e）5月1日前提交實(shí)習(xí)材料（實(shí)習(xí)日記、實(shí)習(xí)報(bào)告、實(shí)習(xí)鑒定表） （2）畢業(yè)設(shè)計(jì)：3月25日—5月31日 （a）3月25日 上交開題報(bào)告 （b）3月25日—4月12日 確定總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行并完成設(shè)計(jì)計(jì)算工作 （c）4月15日—5月3日 完成總裝配圖繪制 （a）4月22日—4月26日 設(shè)計(jì)中期進(jìn)度檢查 （b）5月6日—5月17日 完成零件圖繪制并對(duì)主要零件進(jìn)行加工工藝分析 （c）5月20日—5月24日 編寫整理設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，附300字左右的中文文摘并翻譯成外文 （d）5月27日—5月29日 修改、整理畢業(yè)設(shè)計(jì)資料；完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) （e）5月30日 打印文稿、圖紙、刻錄畢業(yè)設(shè)計(jì)光盤 （f）5月31日 整理裝袋、上繳畢業(yè)設(shè)計(jì)資料 （g）6月3日—6月5日 準(zhǔn)備答辯 （h）6月6日—6月8日 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 指導(dǎo)教師簽名： 2013年 1 月 6 日 教研室主任簽名： 2013年 1 月 6 日 學(xué)生簽名： 年 月 日 XX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 課題名稱 薄壁類零件2758-1夾具設(shè)計(jì)及加工工藝過程分析 課題來源 教師擬定 課題類型 工程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 一、選題的目的及意義 薄壁件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是本人在基本完成大學(xué)的學(xué)習(xí)任務(wù)后完成的一次由理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)的一個(gè)過程，將我在大學(xué)期間學(xué)習(xí)到的東西全部整合到一起運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中去，使本人對(duì)自己所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，專業(yè)技能，和專業(yè)所從事的方向有了更深層次的學(xué)習(xí)與了解，為我以后的工作打下基礎(chǔ)。機(jī)械加工工藝主要是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源，降低成本的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計(jì)劃調(diào)度，加工操作，生產(chǎn)安全，技術(shù)檢測(cè)和健全勞動(dòng)組織的重要依據(jù)。然而夾具在制造系統(tǒng)中也是一個(gè)非常重要的組成部分，好的夾具可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，而這個(gè)薄壁件的精度，材料的好壞，加工的工藝將直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的使用效率和壽命，所以本次設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量還要在保證產(chǎn)品加工精度的同時(shí)提高生產(chǎn)率，節(jié)約成本。 二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 改革開放以來，隨著中國(guó)與世界的接軌，中國(guó)不斷的引進(jìn)了西方先進(jìn)的加工技術(shù)，而且隨著世界科技的飛速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床，加工中心，柔性制造單元，柔性制造系統(tǒng)等一系列高端設(shè)備得以廣泛的運(yùn)用，使得我國(guó)的加工精度和加工方法也發(fā)生了革命性的改變。[1][3]產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快，產(chǎn)品需求的多樣化，是制造業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)，特別像薄壁件這種不規(guī)則零件就出現(xiàn)了重大問題，現(xiàn)階段薄壁件零件加工還打不到自動(dòng)化加工，它的工藝好需要人工畫線的方法來保證，而零件的裝夾也是通過人工來完成的，所以現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)薄壁件這種不規(guī)則零件的加工的效率還是比較低的階段。夾具方面人們也從過去傳統(tǒng)的夾具的裝夾，定位，刀具的引導(dǎo)定位為夾具的裝夾和定位，隨著數(shù)字化加工設(shè)備的擴(kuò)大化，已經(jīng)將夾具的引導(dǎo)刀具功能完全替代，給今后的夾具的快速裝夾與定位提出了更高的要求。[2] 三、本課題的研究手段和預(yù)期結(jié)果 1、研究?jī)?nèi)容 (1)查閱文獻(xiàn)資料，詳細(xì)研究零件圖，了解零件的結(jié)構(gòu)。 (2)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)選取毛坯的種類和制造方法毛坯余量的選擇。 (3)制定工藝規(guī)程和可行性分析。 (4)選擇粗精基準(zhǔn)，計(jì)算和選擇金屬切削機(jī)床的技術(shù)參數(shù)。 (5)根據(jù)薄壁件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工序過程中的專用夾具。 (6)最后零件設(shè)計(jì)相關(guān)的檢具。 2、本課題可能遇到的問題及其研究方法 （1）在剛開始的時(shí)候工序的劃分以及定位基準(zhǔn)會(huì)比較難選擇，所以就在過程中腰認(rèn)真分析零件圖，了解薄壁件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及相關(guān)的技術(shù)要求而加工工序要根據(jù)生產(chǎn)類型，零件的結(jié)構(gòu)來認(rèn)真分析。 （2）在夾具設(shè)計(jì)的時(shí)候也可能遇到問題，比如工件的定位是否正確，定位精度是否滿足要求等等，所以要調(diào)查現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外比較先進(jìn)的薄壁件結(jié)構(gòu)，從整體上把握設(shè)計(jì)的方向，了解薄壁件的加工工藝規(guī)程及夾具的設(shè)計(jì)原理。 （3）通過大量的資料，研究零件的結(jié)構(gòu)，選擇合適的加工方法，及選擇合理的基準(zhǔn)和工序安排。 （4）熟悉夾具的結(jié)構(gòu)選擇合理的機(jī)床及裝夾設(shè)備，確定加工余量和工序，進(jìn)行精細(xì)的準(zhǔn)確的尺寸計(jì)算，和時(shí)間的估算。 熟悉數(shù)控加工方法和要求 Master CAM編寫加工零件程序 3、課題預(yù)期結(jié)果 （1）了解了薄壁件的作用，完成對(duì)零件的結(jié)構(gòu)分析，并制作出合理的夾具及裝夾方案 （2）在保證經(jīng)濟(jì)和尺寸精度的要求下制定出合理的加工方法及加工工序。 （3）在老師的要求下及自己的計(jì)劃內(nèi)完成各項(xiàng)任務(wù)。 4、完成課題所需的工作條件 在前期得做好各項(xiàng)準(zhǔn)備，要查閱大量的文獻(xiàn)了解薄壁件的結(jié)構(gòu)，并在CAD，PRO/E上畫出這個(gè)零件，認(rèn)真去了解他的結(jié)構(gòu)，這當(dāng)中就需要一些工具書比如機(jī)械加工工藝手冊(cè)，夾具設(shè)計(jì)圖冊(cè)，刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)以及有關(guān)教材及參考資料，最后如果有需要還可以選擇去工廠調(diào)研，以上條件具備完成本課題所需的工作條件。 四、研究進(jìn)度 第1—第2周 完成收集資料，開題報(bào)告，文獻(xiàn)綜述及外文翻譯等 第3--第5周 根據(jù)零件結(jié)構(gòu)和尺寸要求，完成工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 第6—第9周 工藝裝備設(shè)計(jì) 第10—第12周 編寫設(shè)計(jì)說明書 第13周 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 五、主要參考文獻(xiàn)資料 [1] 于勇. 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Jigs and Fixture .America,SME[J],2006 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 校校名名武武職職院院工工程程技技術(shù)術(shù)系系數(shù)數(shù)控控車車削削加加工工工工序序說說明明圖圖產(chǎn)產(chǎn) 品品 名名 稱稱零零件件名名稱稱零零 件件 號(hào)號(hào)工工 序序 名名 稱稱工工 序序 號(hào)號(hào)工工序序簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖圖機(jī)機(jī)床床名名稱稱機(jī)機(jī)床床編編號(hào)號(hào)材材料料規(guī)規(guī)格格硬硬 度度同同時(shí)時(shí)加加工工件件數(shù)數(shù)冷冷 卻卻 液液 夾夾具具名名稱稱夾夾具具編編號(hào)號(hào)程程序序段段號(hào)號(hào)工工步步號(hào)號(hào)工工 步步 內(nèi)內(nèi) 容容工工 藝藝 裝裝 備備切切 削削 用用 量量進(jìn)進(jìn) 刀刀次次 數(shù)數(shù)工工 時(shí)時(shí) 定定 額額主主軸軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速（S S）（r/minr/min）進(jìn)進(jìn)給給量量（f f）(mm/r)(mm/r)吃吃刀刀深深度度（a ap p）(mm)(mm)機(jī)機(jī) 動(dòng)動(dòng)輔輔 助助第第 頁頁標(biāo)標(biāo)記記處處 數(shù)數(shù)簽簽名名日日期期標(biāo)標(biāo)記記處處數(shù)數(shù)簽簽名名日日期期編編 制制（日日期期）審審 核核（日日期期）會(huì)會(huì) 簽簽（日日期期）共共 頁頁武武職職院院機(jī)機(jī)械械加加工工中中心心數(shù)數(shù)控控車車削削加加工工工工藝藝過過程程卡卡片片零零件件號(hào)號(hào)零零件件名名稱稱工工序序號(hào)號(hào)工工 序序 名名 稱稱設(shè)設(shè) 備備夾夾 具具刀刀 具具量量 具具工工時(shí)時(shí)名名稱稱型型號(hào)號(hào)名名稱稱規(guī)規(guī)格格名名稱稱規(guī)規(guī)格格名名稱稱規(guī)規(guī)格格第 頁 共 頁數(shù)數(shù)控控車車削削加加工工程程序序卡卡程程序序號(hào)號(hào)零零件件毛毛坯坯編編寫寫日日期期零零件件名名稱稱圖圖 號(hào)號(hào)材材 料料車車床床型型號(hào)號(hào)夾夾具具名名稱稱加加工工車車間間程程序序原原點(diǎn)點(diǎn)程程序序段段程程 序序說說明明第 頁 共 頁