492Q型氣缸蓋雙端面銑削組合銑床總體設(shè)計(jì)【說明書+CAD】
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492Q型氣缸蓋雙端面銑削
組合銑床總體設(shè)計(jì)
摘 要
組合機(jī)床是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的專用機(jī)床。它適宜于在大批、大量生產(chǎn)中對一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進(jìn)行加工。組合機(jī)床可以對工件進(jìn)行多面、多主軸加工，一般是半自動(dòng)的。
本設(shè)計(jì)就是組合銑床的設(shè)計(jì)。其主要用在生產(chǎn)線上加工汽車的氣缸蓋的兩端面。適合大批量的生產(chǎn)。
本設(shè)計(jì)中采用液壓傳動(dòng)控制,在結(jié)構(gòu)上要巧妙完成動(dòng)作協(xié)調(diào)。用液壓系統(tǒng)來提供動(dòng)力,進(jìn)而減少工作量,提高效率,也能減少人員損傷。
關(guān)鍵詞：
組合銑床 氣缸蓋 液壓系統(tǒng)
Abstract
Combine the tool machine is an in general use parts that turn, standardizes with the series for the foundation, going together with with the appropriation tool machine that a little amount appropriation parts constitute.It is feat in in large quantity, mass production to a kind of or several category an or a few work preface of the spare parts carries on process.Combine the tool machine can carry on to the work piece to face much, many principal axises process, is a half generally automatic.
This design is a design to combine the machine bed. Its use primarily in the production on-line process the both ends of the automotive cylinder cover. In keeping with the production that large quantity measures.
The origin designs the medium adoption liquid to press to spread to move the control, wanting that the handiness completes the action on the structure coordination.Presses the system to provide the motive with the liquid, then reduce the workload, lift high-efficiency, also can reduce the personnel to hurt.
Key words:
Combination machine bed The cylinder covers
The system of hydraulic pressure
目 錄
引 言 4
1明確任務(wù)書，分析原始資料 6
1.1被加工工件的零件圖............................................... 6
1.2明確任務(wù)書 7
1.3分析原始資料 7
2 組合機(jī)床方案的制定 7
2．1 組合機(jī)床設(shè)計(jì)概述 7
2.1.1 組合機(jī)床的特點(diǎn) 8
2.1.2 組合機(jī)床的分類 8
2.1.3 組合機(jī)床發(fā)展方向 8
2.1.4 組合機(jī)床設(shè)計(jì)步驟： 9
2.2 確定工藝方案 10
2.3確定機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案 10
2.3.1 配置型式的確定 10
2.3.2 結(jié)構(gòu)方案確定 10
3 確定切削用量及選擇刀具 11
3.1選擇刀具 11
3.2工序余量的確定 12
3.3確定切削用量 12
3.4計(jì)算銑削力，切削扭矩，切削功率 13
4 組合銑床總體設(shè)計(jì) 13
4.1零件工序圖 13
4.2加工示意圖 14
4.3 動(dòng)力部件的選擇 14
4.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算 15
4.5機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制 16
5 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17
5.1明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 17
5.2分析工況確定主要參數(shù) 17
5.2.1負(fù)載阻力分析： 17
5.2.2繪制負(fù)載圖、速度圖： 19
5.2.3初步確定液壓缸參數(shù)： 19
5.3擬訂液壓系統(tǒng)圖 23
5.4計(jì)算選擇液壓元件 27
結(jié) 論 29
致 謝 30
參 考 文 獻(xiàn) 31
492Q型氣缸蓋雙端面銑削
組合銑床總體設(shè)計(jì)
引 言
組合機(jī)床(Modular Machine)是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件組成的工序集中的高效專用機(jī)床。它適宜于在大批、大量生產(chǎn)中對一種或幾種零件的一道或幾道工序進(jìn)行加工。它既具有專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)率和自動(dòng)化較高的特點(diǎn)，又具有一定的重新調(diào)整能力，以適應(yīng)工件變化的需要。
組合機(jī)床是隨著生產(chǎn)的發(fā)展，由萬能機(jī)床和專用機(jī)床發(fā)展來的。大家知道，多少年來機(jī)械產(chǎn)品加工中廣泛采用萬能機(jī)床。但隨著生產(chǎn)的發(fā)展，很多企業(yè)的產(chǎn)品量越來越多、精度越來越高。如汽車、拖拉機(jī)行業(yè)的汽缸體、汽缸蓋、變速箱、后橋等零件。采用萬能機(jī)車加工就不能很好地滿足要求。因?yàn)樵谀骋慌_(tái)機(jī)床上總是加工一種工件，使萬能機(jī)床的很多部件品和機(jī)構(gòu)變化作用不大，工人整天忙于裝加工件、起動(dòng)機(jī)器、進(jìn)刀退刀、停車及卸工件等。不僅工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且生產(chǎn)率也不高。不利于保證產(chǎn)品加工精度。這樣就發(fā)生了矛盾，“任何事物內(nèi)部矛盾都有這種矛盾性，因此引起了事物的運(yùn)動(dòng)和發(fā)展?！睂Ｓ脵C(jī)床的創(chuàng)造，就是為了解決著個(gè)矛盾。專用機(jī)床是專門用于加工一種工件過工件的一定工序的機(jī)床，它可以同時(shí)用許多刀具進(jìn)行切削。機(jī)床的輔助動(dòng)作 部分地實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，結(jié)構(gòu)也比萬能機(jī)床簡單，生產(chǎn)率也提高了。但專用機(jī)床有一個(gè)最大的弱點(diǎn)：就是當(dāng)被加工零件稍有一點(diǎn)變動(dòng)，它就用不上了，需要另造新的機(jī)床，不能適應(yīng)現(xiàn)代化的機(jī) 械工業(yè)技術(shù)迅速發(fā)展、產(chǎn)品經(jīng)常革新的餓需要，而且這種機(jī)床設(shè)計(jì)制周期長造價(jià)高?！懊懿粩喑霈F(xiàn)，有不斷解決，就是事物發(fā)展的辨證規(guī)律?！睆V大工人和技術(shù)人員在總結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出創(chuàng)造這樣的高效率機(jī)床：它既具有專用機(jī)床效率高結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，又有萬能機(jī)床能夠重新調(diào)整，以適應(yīng)新工件加工的特點(diǎn)。為此，將機(jī)床上帶動(dòng)刀具對工件產(chǎn)生切削運(yùn)動(dòng)的部分以機(jī)床身、立柱、工件臺(tái)等設(shè)計(jì)制造成通用的獨(dú)立部件，稱為“通用部件”。根據(jù)工件加工的需要，用這些通用部件配以專用部件就可以組成機(jī)床，這就是組合機(jī)床。
組合機(jī)床是按高度工序集中原則設(shè)計(jì)的，即在一臺(tái)機(jī)床上可以同時(shí)完成許多同一種工序或多種不同工序加工。生產(chǎn)效率高，適合大批量生產(chǎn)。因此從長遠(yuǎn)利益考慮，設(shè)計(jì)組合機(jī)床很有必要。對生產(chǎn)的發(fā)展具有重要意義。
設(shè)計(jì)的是在自動(dòng)線里加工汽車發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋端面的組合銑床。另附設(shè)計(jì)該機(jī)床的液壓系統(tǒng)。
1明確任務(wù)書，分析原始資料
1.1被加工工件的零件圖
圖表 1
1.2明確任務(wù)書
設(shè)計(jì)一臺(tái)雙面組合銑床完成492Q型氣缸蓋端間工序加工。另附該銑床的專用夾具設(shè)計(jì)和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
圖表1為492Q氣缸蓋零件圖，年產(chǎn)量100000臺(tái)。
設(shè)計(jì)內(nèi)容：
（1） 三圖一卡設(shè)計(jì)。
（2） 夾具及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
（3） 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。
1.3分析原始資料
（1）如圖1所示，該零件為492Q型氣缸蓋。從結(jié)果和形狀上看屬于箱體類零件。
（2）生產(chǎn)批量為100000臺(tái)，屬于大批量生產(chǎn)。
（3）材料為：鋁合金ZL-104。硬度HB≥70。
（4）圖1為零件工序圖，本工序需要加工缸蓋兩端面，精度要求為平面度為0.1毫米，粗糙度為1.0。要求保證尺寸493±0.2，19±0.07。
2 組合機(jī)床方案的制定
2．1 組合機(jī)床設(shè)計(jì)概述
2.1.1 組合機(jī)床的特點(diǎn)
組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效專用機(jī)床。它能夠?qū)σ环N或幾種零件進(jìn)行多刀，多軸，多面，多工位加工。組合機(jī)床與萬能機(jī)床和專用機(jī)床用機(jī)床比較具有以下特點(diǎn)：
組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)部件占全部機(jī)床總量的70%-80%,因此設(shè)計(jì)和制造周期短成本低。
由于組合機(jī)床采用多刀加工，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)率比通用機(jī)床高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
組合機(jī)床加工零件時(shí)，由于采用專用夾具，刀具，加工質(zhì)量由工序裝備保證，對操作人員的技術(shù)水平要求不高。
被加工零件更新時(shí)，采用其他類型機(jī)床，大部分部件將要報(bào)廢，而組合機(jī)床的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件可重復(fù)利用，不必另行設(shè)計(jì)制造。
組合機(jī)床易于連成組合機(jī)床自動(dòng)線，適應(yīng)大批量生產(chǎn)的需要。
2.1.2 組合機(jī)床的分類
I 按通用部件大小分：
（1） 大型組合機(jī)床
（2） 小型組合機(jī)床
II 按配置方式分：
（1）單工位組合機(jī)床
（2）雙工位組合機(jī)床
單工位組合機(jī)床又分單面、雙面、三面、四面。
雙工位組合機(jī)床又分移動(dòng)工作臺(tái)式、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式、中央立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式。
2.1.3 組合機(jī)床發(fā)展方向
（1） 擴(kuò)大工藝范圍： 現(xiàn)在組合機(jī)床及其自動(dòng)線一般已不是完成一個(gè)工件的某幾道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。除過去完成平面銑削、鉆孔、锪孔、攻絲、粗鏜孔外，現(xiàn)在已擴(kuò)大到完成車削、仿形車削、磨削、拉削、精鏜以及非切削加工（如檢查、自動(dòng)裝配、清洗、試驗(yàn)，以及打印分類等）工序。
（2）提高生產(chǎn)率： 目前組合機(jī)床及其自動(dòng)線的生產(chǎn)率不斷提高，循環(huán)時(shí)間一般是1～2分鐘，有的只用10～30秒。提高生產(chǎn)率的主要方法是改善機(jī)床布局，增加同時(shí)工作刀具，減少加工余量，提高切削用量，提高工作可靠性及縮短輔助時(shí)間等。為了減少自動(dòng)線的停車損失，提高自動(dòng)線的柔性，采用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)線的管理。
（3）提高加工精度： 現(xiàn)在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上納入很多精加工工序。如進(jìn)行一級孔的精鏜，保證孔加工位置精度在0.2毫米。為了使自動(dòng)線能穩(wěn)定地保證加工精度，已廣泛采用自測量和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，做到調(diào)刀不停車。
（4） 提高自動(dòng)化程度： 目前組合機(jī)床自動(dòng)線發(fā)展十分迅速。越來越多的組合機(jī)床用于組成自動(dòng)線。組合機(jī)床本身則是全自動(dòng)化發(fā)展。為此，重點(diǎn)是解決工件加壓自動(dòng)化和裝卸自動(dòng)化。
（5） 提高組合機(jī)床及其自動(dòng)線的可調(diào)性： 除早期發(fā)展的多品種，成組加工的組合機(jī)床及其自動(dòng)線外，還創(chuàng)造了自動(dòng)換刀和自動(dòng)控制切削用量的自動(dòng)化機(jī)床。
（6） 創(chuàng)造超小型組合機(jī)床： 為了適應(yīng)儀器、儀表、工業(yè)小箱體的加工需要，創(chuàng)造超小型組合機(jī)床。這種機(jī)床多由超小型氣動(dòng)或液壓動(dòng)力配置而成，體積小、效率高，并能達(dá)到高的加工精度。
（7） 發(fā)展專能組合機(jī)床及其自動(dòng)線： 隨著組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展，過去一直被認(rèn)為需按具體加工對象專門設(shè)計(jì)的組合機(jī)床，現(xiàn)在已可以以為一些行業(yè)范圍的工件創(chuàng)制專能的組合機(jī)床。
2.1.4 組合機(jī)床設(shè)計(jì)步驟：
（1） 制定工藝方案：需要深入現(xiàn)場,了解被加工零件的工序的加工特點(diǎn),精度和技術(shù)要求；定位加壓情況以及生產(chǎn)率要求等。確定在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及其加工方法。這里要確定加工步數(shù)，決定刀具的種類和形式。
（2） 機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定： 根據(jù)工藝方案確定機(jī)床的型式和總體布局。在選擇機(jī)床配置型式時(shí)，既要考察實(shí)現(xiàn)工藝方案、保證加工精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)效率，又要考慮機(jī)床操作、維護(hù)、修理是否方便，排屑情況是否良好。
（3） 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)： 這里要確定機(jī)床各部件間的相互關(guān)系、選擇通用部件和刀具的導(dǎo)向、計(jì)算切削用量及機(jī)床生產(chǎn)率、繪制機(jī)床的總聯(lián)系尺寸圖及加工示意圖。
2.2 確定工藝方案
（1）工藝基面的選擇：該零件從構(gòu)形上看屬于箱體類零件，因此選工藝基面為先行工序已加工過的表面即底面及兩個(gè)Φ12的孔（見工序圖），采用一面二銷的定位方法，消除工件的六個(gè)自由度,使工件獲得穩(wěn)定的固定位置。
（2）加工工藝分析：組合機(jī)床上通常采用在底座上安裝銑削頭來加工平面，這種加工方法所能達(dá)到的平面加工精度為：不垂直度0.04～0.1/500-800。平面粗糙度為3.2～12.8，對基面的不平行度可以保證在0.05毫米以內(nèi)，到基面的距離尺寸公差可以保證在0.05毫米以內(nèi)。
該零件材料為鋁合金ZL-104。硬度HB≥70，精度要求為平面度為0.1毫米，粗糙度為1.0。要求保證尺寸493±0.2，19±0.1
根據(jù)以上分析及加工精度要求，決定采用端面銑刀進(jìn)行高速銑削的方法。保證零件精度要求，而不分粗，精加工工序，不要求兩個(gè)工位。這樣減少了銑刀數(shù)量，使機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單，降低成本，更經(jīng)濟(jì)。
2.3確定機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案
2.3.1 配置型式的確定
該零件為長方體零件，采用臥式機(jī)床，椐前面的分析，該零件不分粗精加工工序，用單工位組合機(jī)床，采用標(biāo)準(zhǔn)銑削頭，從兩面對工件進(jìn)行加工。
根據(jù)以上分析，機(jī)床配置形式采用臥式單工位組合銑床。
2.3.2 結(jié)構(gòu)方案確定
根據(jù)分析之具體有以下兩個(gè)方案：
方案一：加工零件時(shí)，工件不動(dòng)，由銑削頭實(shí)現(xiàn)進(jìn)給的銑削方式。
方案二：加工時(shí)銑削頭不做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由進(jìn)給動(dòng)滑臺(tái)帶動(dòng)工件實(shí)現(xiàn)。
分析比較如下：
方案一：機(jī)床沒有滑臺(tái)，工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是靠側(cè)置兩個(gè)滑臺(tái)帶動(dòng)銑削頭來實(shí)現(xiàn)的，因此要設(shè)置兩個(gè)液壓動(dòng)力滑臺(tái)，致使液壓系統(tǒng)復(fù)雜而且也不經(jīng)濟(jì)，占地面積大不利于安裝，調(diào)整。加工精度也不易保證。
方案二：只需設(shè)置一個(gè)動(dòng)力滑臺(tái)就可實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，與方案一比較：加工方法可靠，機(jī)床結(jié)構(gòu)較方案一簡單，調(diào)整，安裝比較方便，占地面積小。但由于裝料高度的限制，中間有動(dòng)力滑臺(tái)及夾具，中間底座可能為非標(biāo)準(zhǔn)，但可作為調(diào)整裝料高度的調(diào)整環(huán)。通過以上分析與比較，選方案二：加工時(shí)銑削頭不做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由進(jìn)給動(dòng)滑臺(tái)帶動(dòng)工件實(shí)現(xiàn)。其方案草圖及機(jī)床部件如下：
圖表 2
3 確定切削用量及選擇刀具
3.1選擇刀具
（1） 確定材料：
1.類型：當(dāng)前使用的刀具材料有四大類：工具鋼（包括炭素鋼、合金工具鋼、高速鋼）、硬質(zhì)合金鋼、陶瓷、超硬刀具材料。一般加工使用最多的是高速鋼與硬質(zhì)合金鋼。
2.分析比較：工具鋼耐熱性差，但抗彎強(qiáng)度高，價(jià)格便宜，焊接與刃磨性能好。故廣泛用于中、低速切削的形成刀具，不宜高速切削。硬質(zhì)合金鋼耐熱好、切削效率高，但刀片強(qiáng)度、韌性不及工具鋼，焊接刃磨工藝性也比工具鋼差。故多用于制作車刀、銑刀及各種高效切削刀具。常用的硬質(zhì)合金牌號中含有大量Wc、Tic，因此硬度、耐磨性、耐熱性均高于刀具鋼。常溫硬度達(dá)89～94HRA，耐熱性達(dá)800C～1000C，切削速度可達(dá)220m/min左右。
因本次要求刀具在高速下切削、需要良好的耐熱性、耐磨性以及高硬度。通過以上分析與比較：刀具材料選擇硬質(zhì)合金鋼。它可以用比高速剛銑刀高很多倍的切削速度進(jìn)行切削，且保持良好的切削性能。
（2）刀具結(jié)構(gòu)：
根據(jù)零件加工精度為使工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，刃磨容易，成本低。故選用標(biāo)準(zhǔn)端銑刀，銑刀直徑根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，參考文獻(xiàn)《銑工工藝學(xué)》P45。銑刀直徑D=1.6de（de：銑刀寬度）?？紤]加工余量。取de=85㎜，故：D=1.6×85=136㎜。
根據(jù)《銑刀》GB1129-85，選用標(biāo)準(zhǔn)鑲齒套式面銑刀，參數(shù)為：
銑刀直徑 ---------------------------- D=160㎜
銑刀寬度 ---------------------------- B=45㎜
銑刀齒數(shù) ---------------------------- Z=16
前角 ---------------------------- γ=45°
法后角 ---------------------------- αn=12°
3.2工序余量的確定
加工表面平面度為0.1。生產(chǎn)批量為大批生產(chǎn)。參考文獻(xiàn)《金屬機(jī)械加工工藝手冊》第一卷P3-72有色金屬及其合金類型零件的機(jī)械加工余量表3-2-6，取加工余量為3㎜。
3.3確定切削用量
采用查表法，參考文獻(xiàn)〈〈機(jī)械工程手冊〉〉P2-106表2-4-9組合機(jī)床用硬質(zhì)合金端銑刀銑削用量：
銑削深度：a=2~5㎜ 生產(chǎn)批量為大批生產(chǎn)，要求生產(chǎn)率高，故取a=3㎜ 等于加工余量。
銑削速度：V=300~700m/min 為避免溫升過高，取下限V=350 m/min。
沒齒進(jìn)給量： f=0.1~0.4㎜/z 根據(jù)被加工零件表面精度要求，?。?。f=0.1㎜/z。
故：主軸轉(zhuǎn)速n=1000 V/πD=1000×350/3.14×160=696.6r/min
進(jìn)給速度：V=f.z.n=0.1×16×696.6=1114.5r/min
3.4計(jì)算銑削力，切削扭矩，切削功率
（1）銑削力Fz:
參考〈〈機(jī)械工程手冊〉〉P9-109表9.4-10公式 Fz鋁=Fz鋼
Fz=×82.5×9.81×
----------- 銑削寬度 =8.5mm
----------- 每齒進(jìn)給量 =0.1mm/z
----------- 銑削深度 =3mm
z ----------- 齒數(shù) z=16
n ----------- 主軸轉(zhuǎn)速 n=696.6r/min
D----------- 銑刀直徑 D=160 mm
故：Fz=
（2）銑削扭矩M：
（3）銑削功率N：
4 組合銑床總體設(shè)計(jì)
4.1零件工序圖
根據(jù)選擇的工藝方案，在零件圖的基礎(chǔ)上突出本工序機(jī)床加工內(nèi)容，圖上應(yīng)表示出：
（1）被加工零件形狀及輪廓尺寸與機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸。
（2）加工用定位基準(zhǔn)，夾壓部位及夾壓方向。
（3）本道工序加工部位尺寸，精度，表面粗糙度形狀位置精度及技術(shù)要求。
（4）被加工零件編號，名稱，材料，硬度，重量等。
該零件選用底面和兩個(gè)孔為定位基準(zhǔn)在頂面夾緊。加工兩端，要求保證被加工面表面粗糙度10，及尺寸493±0.2，19±0.1，見工序圖ZX1-C1-0001。
4.2加工示意圖
（1）切削用量的選擇：根據(jù)前述已確定數(shù)字為：
=3 mm V=350m/min =0.1mm/z
（2）刀具選擇：
根據(jù)前述已確定，采用標(biāo)準(zhǔn)的硬質(zhì)合金鑲齒套式面銑刀。
標(biāo)準(zhǔn)號：D=160 mm （GB1129-85）
（3）動(dòng)力滑臺(tái)工作循環(huán)及工作行程的確定：
為避免夾具尺寸過于龐大，設(shè)計(jì)時(shí)刀具與工件距離要求盡量少些。為此采用動(dòng)力滑臺(tái)直接工進(jìn)，快退的工作循環(huán)。切入長度考慮到液壓系統(tǒng)穩(wěn)定取為30毫米，切出長度采用類比法取為5毫米，根據(jù)銑直徑及加工部分長度144毫米，確定工作進(jìn)給行程：
4.3 動(dòng)力部件的選擇
（1）電動(dòng)機(jī)功率的確定：
根據(jù)前述計(jì)算，切削功率
參考〈〈組合機(jī)床設(shè)計(jì)〉〉P136取進(jìn)給功率
取傳動(dòng)效率η=0.90
故：
（2）選擇電動(dòng)機(jī)：
參考〈〈機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊〉〉P155表12-1
選擇電機(jī)為：Y100L2-4 P=3KW
4.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算
（1）自動(dòng)線節(jié)拍計(jì)算：
參考《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》P165
T------------ 年時(shí)制 取T=4600小時(shí)（兩班制）
Q------------ 年產(chǎn)量 已知Q=100000臺(tái)
n------------ 生產(chǎn)工件數(shù) n=1 (單工位)
P----------- 備品率（工件年產(chǎn)量的20%）
取P=20%
P----------- 廢品率（取工件年產(chǎn)量的2～10%）
P=5%
------------ 負(fù)荷率（60～80%） 取=70%
故：分/件
（2）理想生產(chǎn)率Q：
參考《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》P138
（件/小時(shí)）
L------------ 工件進(jìn)給行程 L=339m
----------- 進(jìn)給速度 =1114.5mm/min
故：==0.3分鐘
參考《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》P801 ?。?
故：
=4.7～10米/分 取 =5米/分
故： =0.06分鐘
0.06+0.15+0.15+0.8=1.16分鐘
=0.3+1.16=1.46分鐘
==41.0件/小時(shí)
（3）實(shí)際生產(chǎn)率：
=21.7件/小時(shí)
（4）負(fù)荷率：
=0.53
4.5機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制
1）確定機(jī)床裝料高度：
該機(jī)床在自動(dòng)線上統(tǒng)一規(guī)定高度為900毫米
2）確定夾具輪廓尺寸：
a. 底座高度
考慮到工件的裝料高度為了便于布置定位元件，取夾具底座高度為240毫米。
b.底座長度
根據(jù)加工長度及工作行程，粗取夾具寬度方向尺寸為（45～50毫米）取夾具底座長度為700毫米。
c.夾具寬度
根據(jù)工件長度及工件行程，取夾具寬度為600毫米。
據(jù)此初步選滑臺(tái)HY80A（《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》P18）。
5 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5.1明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求
該組合機(jī)床要求完成如下動(dòng)作循環(huán)：
定位——>夾緊——>工進(jìn)——>松開，拔銷——>死擋鐵停留——>快退——>停止。
用兩個(gè)銑刀銑削工件兩端面，液壓滑臺(tái)HY80A快退速度為5米/分。工作和快退行程長度都為339毫米，動(dòng)力滑臺(tái)采用于導(dǎo)軌，摩擦系數(shù)取：。
5.2分析工況確定主要參數(shù)
銑削工進(jìn)部分：
5.2.1負(fù)載阻力分析：
（1）切削阻力：根據(jù)前面計(jì)算得，故：。
（2）摩擦阻力：估算各部件重
滑臺(tái)重：
夾具體：（取實(shí)體的1/8）
夾具蓋：（取實(shí)體的1/8）
立柱：
壓板：
夾緊力：
工件重：
故：
切削垂直分力，根據(jù)前面計(jì)算為229（N）
所以：
=
慣性阻力
所以: ：
根據(jù)上述計(jì)算可得出在各動(dòng)作階段負(fù)荷如下：
工況
計(jì)算公式
液壓缸負(fù)載[F（N）]
液壓缸推力F/ηm
啟動(dòng)
1696.4
1885
加速
1163.0
1292.0
工進(jìn)
1375
1528
快退
802.4
892
備注：取液壓缸機(jī)械效率
圖表 3
5.2.2繪制負(fù)載圖、速度圖：
根據(jù)工況負(fù)載繪制副負(fù)載圖（F—L）
根據(jù)工進(jìn)速度=1114.5mm/min?？焱怂俣萔=5000mm/min，工進(jìn)與快退行程339mm,繪制速度圖。（V—L）
圖表 4
5.2.3初步確定液壓缸參數(shù)：
1）工作壓力
參考《液壓傳動(dòng)》P178表11-2，取工作力 ：P1=
2）計(jì)算液壓缸尺寸
初步選單桿式液壓缸，設(shè)無桿腔面積為，有腔桿面積為，使=2。即活塞直徑d與缸筒直徑D成d=0.707D的關(guān)系。為防止銑削后工件突然前沖，取背壓。快退時(shí)背壓也取為
則液壓缸上的平衡方程為：
故：可求出液壓缸大腔面積A1為：
故： 得液壓缸內(nèi)徑D為：
按JB2183-77圓整成標(biāo)準(zhǔn)值得：D=6cm
液壓缸活塞直徑d=0.707D=0.7071×5.6=3.96 cm
按JB2183-77圓整成標(biāo)準(zhǔn)值得：d=4cm
由此得液壓缸實(shí)際有效工作面積為：
無桿腔：
有桿腔：
液壓缸工作循環(huán)中各階段壓力流量和功率實(shí)用值：
流量和功率實(shí)用值
工況
負(fù)載
液壓缸
計(jì)算公式
回油腔壓力）（pa）
輸入流量Q[L/min]
進(jìn)油腔壓力帕（pa）
輸入功率P[kw]
快進(jìn)
啟動(dòng)
1885
——
——
14.9
——
加速
1148
——
15.3
——
工進(jìn)
1292
5
3.15
8.2
0.04
快 退
啟動(dòng)
1885
——
——
12
——
加速
1148
5
——
16.3
——
恒速
892
5.02
14.7
0.12
*啟動(dòng)瞬間活塞尚未移動(dòng)，
圖表5
劇上表可繪制液壓缸的工況圖：
圖表 6
定位夾緊：
組合機(jī)床液壓系統(tǒng)，定位，夾緊按順序進(jìn)行，在一個(gè)并聯(lián)回路里，故可根據(jù)負(fù)載大的選擇油缸。
負(fù)載分析：
定位負(fù)載很小，估算銷重為2kg。定位缸只起抬銷作用。夾緊油缸負(fù)載根據(jù)夾緊力得：
F=1090.3N
初步確定液壓缸參數(shù)：
因?yàn)樨?fù)載小于5000牛頓，根據(jù)參考《液壓傳動(dòng)》P178表11-2取工作壓力。
選用單桿式液壓缸，使，從而d=0.707D（快進(jìn)、退速度相同）
故： 液壓缸大腔面積
故得液壓缸內(nèi)徑D=
按JB2183-77圓整為標(biāo)準(zhǔn) D=2.5cm
由此液壓缸有效工作面積為：
無桿腔：
有桿腔：
3）確定液壓缸：
根據(jù)參考《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》P275表3-16選取標(biāo)準(zhǔn)油缸：
夾緊油缸 T5034-Ⅱ型 后法蘭式
定位油缸 T5024-Ⅰ型 地腳式
5.3擬訂液壓系統(tǒng)圖
銑削工進(jìn)部分：
1．選擇液壓回路：
（1）調(diào)速回路
由液壓缸工況圖P-L曲線知這臺(tái)機(jī)床液壓系統(tǒng)的功率小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，銑削加工。切削力不斷變化為減小液壓系統(tǒng)的沖擊震動(dòng)，采用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路，為防止工進(jìn)完畢工作部件突然前沖在回油路上設(shè)置背壓閥，油源采用變量泵使其按負(fù)載壓力變化自動(dòng)調(diào)節(jié)流量合理利用功率，減少發(fā)熱。
（2）快速運(yùn)動(dòng)回路及換向回路
由于滑臺(tái)速度低變量泵調(diào)速范圍即可滿足，為使換向平穩(wěn)，采用三位五通電液閥換向。
（3）壓力控制回路及行程終點(diǎn)控制方式
調(diào)壓問題采用了限壓式變量泵已解決。行程終點(diǎn)控制采用了定位精度較高的壓力控制 （滑臺(tái)碰上死擋鐵后系統(tǒng)壓力升高。壓力繼電器發(fā)出信號）。
2．繪制系統(tǒng)圖：
為防止空氣進(jìn)入油路及避免電機(jī)停電時(shí)反轉(zhuǎn)設(shè)置了單向閥，如圖：
圖表 7
定位、夾緊部分：
選擇回路：
本系統(tǒng)采用了電磁換向控制系統(tǒng)順序動(dòng)作迅速，由二位二通電磁閥控制。保證工作迅速可靠。油源也采用變量泵供油，在定位夾緊過程，壓力較低，要求流量大，當(dāng)定位、夾緊后需要壓力較高。流量較小，排油量隨壓力變化的限壓式變量泵正好滿足這種要求。同時(shí)可減少功率損失，降低溫升。夾緊后，系統(tǒng)壓力升高，達(dá)到壓力繼電器調(diào)定值后，壓力繼電器發(fā)出信號，開始工進(jìn)。
繪制系統(tǒng)圖：
圖表 8
系統(tǒng)圖生成：
工進(jìn)后如圖壓力繼電器8出現(xiàn)故障。沒有發(fā)出信號，系統(tǒng)壓力將繼續(xù)升高，為避免夾傷工件，在油路20上家一個(gè)減壓閥，為防止銑削
壓力低于夾緊油路。在減壓閥前加有單向閥11。
圖表 9
圖表 10
根據(jù)液壓泵工作力通過各閥的實(shí)際流量選用各閥規(guī)格如下：
序號
元件名稱
通過的實(shí)際流量
選用規(guī)格
1
濾油網(wǎng)
15
WU-40×180
2
限壓式葉片變量泵
——
YBN-20M-JB
3
二位二通電磁閥
15
22D-25B 25×63
4
背壓閥
1.97
B-10B 10×63
5
電液換向閥
14
D35Y-63OB
6
調(diào)速閥
3.15
Q-10B
7
背壓閥
9.04
B-10B 10 ×63
8
壓力繼電器
——
DP-10
9
單向閥
5.02
I-10 10×63
10
減壓閥
0.57
JF-L10G
11
單向閥
0.57
I-10 10×63
12
二位五通電磁閥
0.83
25D-10 10×63
13
二位二通電磁閥
0.59
22D-10B 10×63
14
單向閥
0.57
I-10 10×63
15
壓力繼電器
——
DF-L8B
圖表 11
5.4計(jì)算選擇液壓元件
1）工作壓力確定：
在整個(gè)工作循環(huán)中系統(tǒng)的最大壓力為，考慮回路上的壓力損失為。故：在工件進(jìn)給行程上最大壓力為 。在定位、夾緊中的最大壓力為，即：
故：
液壓泵的最大工作壓力
2）流量計(jì)算：
快退時(shí)最大流量（參照工況圖）
夾緊時(shí)最大流量
定位時(shí)最大流量
故：
液壓泵最大流量為5.02L/min。
根據(jù)最大工作壓力增加25%為及最大流量
參考《液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊》P183表3-34選用YBN-20M-JB
3）確定電機(jī)功率：
由工況圖知最大功率為0.12KW。壓力時(shí)流量為5.02L/min,考慮背壓，輸出壓力P=，流量15L/min。取泵的效率，
則：
參考《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》P155表12-1選擇電機(jī)為YB02-4。
結(jié) 論
論文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是對492Q汽缸蓋雙端面銑削組合銑床總體設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，充分發(fā)揮了自己的主觀能動(dòng)性和動(dòng)手實(shí)際能力, 使我們對所學(xué)知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和全面的了解，同時(shí)也給了我們把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的一個(gè)很好的實(shí)踐機(jī)會(huì)。在設(shè)計(jì)的過程中，積極查閱許多的相關(guān)技術(shù)、手冊、標(biāo)準(zhǔn)、圖表等資料；按照開題報(bào)告的時(shí)間安排分步完成了加工零件的分析、機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的確定、組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我對所學(xué)的知識(shí)有了一個(gè)更加全面的理解和認(rèn)識(shí)，從中也鍛煉自己分析問題、解決問題的能力以及熟悉應(yīng)用有關(guān)手冊、標(biāo)準(zhǔn)、圖表等技術(shù)資料能力，進(jìn)一步鞏固了自己識(shí)圖、制圖、運(yùn)算和編寫能力。為今后的工作學(xué)習(xí)打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，一方面，使我們大學(xué)生對所學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新整合，將所學(xué)知識(shí)與實(shí)際問題相結(jié)合；同時(shí)也掌握了一定的設(shè)計(jì)方法體系和手段，積累一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，從而全面掌握進(jìn)行科技創(chuàng)新所必需的知識(shí)和技能；另一方面，畢業(yè)設(shè)計(jì)也為我們大學(xué)生施展才華和個(gè)人發(fā)揮提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。讓我門充分發(fā)揮自己的實(shí)踐動(dòng)手能力，在我們所從事的專業(yè)領(lǐng)域和具體的設(shè)計(jì)題目中進(jìn)行有關(guān)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提出新的技術(shù)方案以及解決實(shí)際問題的新工藝和新方法。
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),使我們認(rèn)識(shí)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的必要性,同時(shí)也讓我們對以后從事的工作更加充滿信心，以一個(gè)更加樂觀積極的態(tài)度來面對我們的工作和未來的挑戰(zhàn)。
致 謝
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，除了自身的努力之外，更是離不開老師的悉心指導(dǎo)，才能按時(shí)按量的完成本次設(shè)計(jì)，在此特向我的導(dǎo)師孫未老師表示衷心的感謝！
在畢業(yè)設(shè)計(jì)、論文的撰寫過程中，一直得到孫未老師的細(xì)心幫助和耐心教導(dǎo)，老師提供了大量的理論資料和實(shí)踐機(jī)會(huì)，不僅為論文的完成打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為我們個(gè)人能力的培養(yǎng)和提高得到了很好的鍛煉。同時(shí)也得到了孫未老師和同學(xué)對論文的建議和幫助，在此表示衷心的感謝。同時(shí)，我們通過去成都刃具模具廠，東風(fēng)汽車股份有限公司和本校金工基地的參觀學(xué)習(xí)和實(shí)踐也對我們的畢業(yè)論文的撰寫提供了很大的幫助，在此對他們表示崇高的謝意！
在設(shè)計(jì)過程中，引用了有關(guān)教科書、資料、手冊、文獻(xiàn)、文章的內(nèi)容，同時(shí)也在此向所有參考文獻(xiàn)中的作者致意崇高的謝意！
由于我們的水平和時(shí)間有限，加之我們?nèi)狈?shí)踐經(jīng)驗(yàn),掌握知識(shí)的廣度和深度都不夠,使設(shè)計(jì)有許多不盡人意的地方。希望各位指導(dǎo)老師提出寶貴的意見和批評。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 大連組合機(jī)床研究所編. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)（機(jī)械部分）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 1975
[2] 大連組合機(jī)床研究所編. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)（液壓部分）. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 1975
[3] 大連組合機(jī)床研究所編. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 1975
[4] 吉林工學(xué)院等編. 組合機(jī)床設(shè)計(jì).上海：上海科技出版社.2000
[5] 機(jī)械工程手冊遍委會(huì)遍. 機(jī)械工程手冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1997
[6] 孟少農(nóng)主編. 機(jī)械加工工藝手冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1991
[7] 鄭修車，馮冠大主編. 機(jī)械制造工藝學(xué). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1992
[8] 顧崇銜主編. 機(jī)械制造工藝學(xué). 西安：陜西科技出版社.1989
[9] 李云主編. 機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1997
[10] 薛彥成主編.公差配合與技術(shù)測量. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1987
[11] 戴曙主編. 金屬切削機(jī)床. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1993
[12] 陸劍中，孫家寧主編. 金屬切削原理與刀具（第三版）. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2001
[13] 章宏甲主編. 液壓傳動(dòng). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2000
[14] 上海煤礦機(jī)械研究所遍. 液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊. 上海：上海人民出版社.1976
[15] 煤炭工業(yè)部編 . 液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊. 上海：上海科技出版社.1980
[16] 南京工學(xué)院章宏甲編. 金屬切削機(jī)床液壓傳動(dòng). 江蘇：江蘇科技出版社.1999
[17] 王光斗主編. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊. 上海：上?？萍汲霭嫔?2000
[18] 龔定安，蔡建國主編. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)原理（第二版）.西安：陜西科技出版社.1989
[19] 李慶壽主編. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1984
[20] 吳宗澤主遍. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1999
[21] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會(huì)編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（新版）第2卷. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20001
[22] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會(huì)編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（新版）第3卷. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20001
[23] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會(huì)編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（新版）第3卷. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20001
第 32 頁
編號
無錫太湖學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
相關(guān)資料
題目： 水泵體零件工藝及工裝設(shè)計(jì)
信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)
學(xué) 號： 0923019
學(xué)生姓名： 刁井亮
指導(dǎo)教師： 薛慶紅 （職稱：副教授 ）
（職稱： ）
2013年5月25日
目 錄
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料翻譯及原文
三、學(xué)生“畢業(yè)論文（論文）計(jì)劃、進(jìn)度、檢查及落實(shí)表”
四、實(shí)習(xí)鑒定表
無錫太湖學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
開題報(bào)告
題目： 水泵體零件工藝及工裝設(shè)計(jì)
信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)
學(xué) 號： 0923019
學(xué)生姓名： 刁井亮
指導(dǎo)教師： 薛慶紅 （職稱：副教授）
（職稱： ）
2012年11月23日
課題來源
根據(jù)畢業(yè)實(shí)習(xí)的實(shí)踐擬定
科學(xué)依據(jù)（包括課題的科學(xué)意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應(yīng)用前景等）
（1） 課題科學(xué)意義
制造工藝是制造技術(shù)的靈魂、核心和關(guān)鍵，是生產(chǎn)中最活躍的因素。其過程是采用金屬切削刀具或磨具及其他加工方法來加工工件，使工件達(dá)到所要求的形狀、尺寸、表面粗糙度和力學(xué)物理性能，從而生產(chǎn)出合格零件。夾具的使用可以有效的保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)等。考慮到機(jī)械加工工藝安排及夾具的使用在泵體的生產(chǎn)中直接影響到其加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率等，所以研究泵體的機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)的課題有著十分重要的意義。
（2）國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應(yīng)用前景等
當(dāng)代機(jī)械制造業(yè)主要采用單件生產(chǎn)、多品種/小批量和重復(fù)大批量生產(chǎn)等多種方式。多樣化經(jīng)營模式、工藝復(fù)雜，所需設(shè)備和工裝繁多。目前采用CAPP編制工藝很普遍，成組工序允許采用同一設(shè)備和工藝裝置，以及相同或相近的機(jī)床調(diào)整方式來加工工全組零件。成組技術(shù)亦可應(yīng)用于零件加工的全工藝過程。采用先進(jìn)的機(jī)床和刀具，工序集中，使加工高效、簡潔、可靠，簡化生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)組織工作。夾具最早出現(xiàn)在18世紀(jì)后期，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展為門類齊全的工藝裝備。近年來，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對機(jī)床夾具提出了很多新的要求。
在現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展中，機(jī)械加工過程越來越柔性化，現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向：標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化、柔性化。隨著現(xiàn)代科學(xué)的快速發(fā)展，加工控制和測量技術(shù)在不斷進(jìn)步，國外先進(jìn)的制造工藝是將泵體和泵蓋分別加工，然后組合到一起進(jìn)行產(chǎn)品的總裝，在保證精度的前提下，大大提高了加工效率，降低了成本。在大型泵體部件的加工工藝中，采用先進(jìn)的設(shè)備、工裝和檢測手段確保產(chǎn)品質(zhì)量，是泵行業(yè)不斷追求工藝技術(shù)創(chuàng)新和突破的努力方向。
研究內(nèi)容
先進(jìn)行零件圖的分析，主要內(nèi)容包括：生產(chǎn)類型、零件的作用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)工藝性、關(guān)鍵表面的技術(shù)要求分析等。然后進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括：確定毛坯類型；毛坯選擇與說明；工藝路線的確定（粗、精基準(zhǔn)的選擇，各表面的加工方法的確定，工序集中與分散的考慮，工序順序的安排的原則，加工設(shè)備與工裝的選擇，不同方案的分析比較等）；加工余量、切削用量及基本時(shí)間、工序尺寸與公差的確定。最后進(jìn)行專用夾具設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括：夾具設(shè)計(jì)思想與不同方案的對比；定位裝置和對刀及導(dǎo)引裝置的選擇；夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與夾緊力的計(jì)算。
重點(diǎn)解決的技術(shù)問題：粗、精基準(zhǔn)的選擇，工序順序的安排，機(jī)床與工裝的選擇，加工余量、切削用量的計(jì)算，定位裝置與對刀裝置的選擇，夾緊力的計(jì)算。
預(yù)期成果及提供形式：工序卡片一套，對所設(shè)計(jì)的工序內(nèi)容進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的分析報(bào)告一份，兩套夾具裝配圖各一張，兩套夾具零件圖各一張，設(shè)計(jì)說明書一份。
擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析
設(shè)計(jì)方案：首先對零件進(jìn)行分析，然后對給定零件進(jìn)行工藝過程設(shè)計(jì)，制訂加工順序并編制相應(yīng)的工序卡片，最后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)。
技術(shù)要點(diǎn)：分析零件、選擇定位基準(zhǔn)、制訂加工順序、劃分加工階段、計(jì)算工序尺寸、制訂切削參數(shù)、制訂工時(shí)定額等，并對制訂的方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，提供分析報(bào)告。熟悉工序技術(shù)要求，熟悉并準(zhǔn)備所有設(shè)計(jì)資料；制訂合理的定位方案，并設(shè)計(jì)定位元件結(jié)構(gòu)；制訂合理的夾緊方案，并設(shè)計(jì)夾緊結(jié)構(gòu)；制訂導(dǎo)向方案，并選擇導(dǎo)向元件；制訂分度方案，并設(shè)計(jì)分度機(jī)構(gòu)；制訂夾具整體布局方案，設(shè)計(jì)夾具體；標(biāo)注合理的技術(shù)要求，并分析精度是否滿足要求；對夾具進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。
研究計(jì)劃及預(yù)期成果
2012年11月10日-2012年11月16日：選畢業(yè)設(shè)計(jì)研究課題。
2012年12月11日-2012年12月20日：填寫畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告。
2013年3月15日-2013年3月25日：按照要求修改畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告。
2013年3月26日-2013年4月2日：學(xué)習(xí)并翻譯一篇與畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)的英文材料。
2013年4月5日-2013年4月26日：課題內(nèi)相關(guān)內(nèi)容的計(jì)算校核。
2013年4月27日-2013年5月15日：AUTOCAD的繪圖。
2013年5月16日-2013年5月20日：畢業(yè)論文撰寫和修改工作。
預(yù)期成果：
現(xiàn)場調(diào)研、模擬、建模、實(shí)驗(yàn)、機(jī)床一夾具調(diào)試，達(dá)到產(chǎn)品的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)效率。
特色或創(chuàng)新之處
適用于企業(yè)對現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行改型換代的要求，且可以擴(kuò)大機(jī)床的加工工藝范圍，對車床主傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、減少機(jī)械加工工藝時(shí)間和降低機(jī)械零件的生產(chǎn)成本。
已具備的條件和尚需解決的問題
可能遇到的問題及解決辦法：1、定位基準(zhǔn)的選擇。參照選擇原則選擇合理的定位基準(zhǔn)；2、工序順序的安排。借鑒查到的資料上的工序順序和向指導(dǎo)老師詢問；3、工序尺寸、切削參數(shù)、工時(shí)定額的計(jì)算。按照指導(dǎo)書里的計(jì)算格式去查要用到的參考書并認(rèn)真計(jì)算；4、制定專用夾具的定位與夾緊方案。借鑒查到的資料里的方案和向指導(dǎo)老師詢問。5、制訂夾具整體布局方案。參照參考書里的專用夾具布局、詢問指導(dǎo)老師。
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室（學(xué)科組、研究所）意見
教研室主任簽名：
年 月 日
系意見
主管領(lǐng)導(dǎo)簽名：
年 月 日
英文原文
Application and development
Of case based reasoning in fixture design
Abstract: Based on the case based designing (CBD) methodology, the fixture similarity is in two respects: the function and the structure information. Then, the computer aided fixture design system is created on case based reasoning (CBR),in which the attributes of the main features of workpiece and structure of fixture as case index code are designed for the retrieve of the similar cases, and the structure and hierarchical relation of case library are set up for store. Meanwhile, the algorithm based on the knowledge guided in the retrieve of the similar cases, the strategy of case adapt at ion and case storage in which the case ident if cat ion number is used to distinguish from similar cases are presented. The application of the system in some projects improves the design efficiency and gets a good result .
Keywords: case based reasoning ;fixture design; computer aided design(CAD)
Fixtures are devices that serve as the purpose of holding the workpiece securely and accurately, and maintaining a consistent relationship with respect to the tools while machining. Because the fixture structure depends on the feature of the product and the status of the process planning in the enterprise, its design is the bottleneck during manufacturing, which restrains to improve the efficiency and leadtime. And fixture design is a complicated process, based on experience that needs comprehensive qualitative knowledge about a number of design issues including workpiece configuration, manufacturing processes involved, and machining environment. This is also a very time consuming work when using traditional CAD tools (such as Unigraphics, CATIA or Pro/E), which are good at performing detailed design tasks, but provide few benefits for taking advantage of the previous design experience and resources, which are precisely the key factors in improving the efficiency. The methodology of case based reasoning (CBR) adapts the solution of a previously solved case to build a solution for a new problem with the following four steps: retrieve, reuse, revise, and retain [1]. This is a more useful method than the use of an expert system to simulate human thought because proposing a similar case and applying a few modifications seems to be self explanatory and more intuitive to humans .So various case based design support tools have been developed for numerous areas[2-4], such as in injection molding and design, architectural design, die casting die design, process planning, and also in fixture design. Sun used six digitals to compose the index code that included workpiece shape, machine portion, bushing, the 1st locating device, the 2nd locating device and clamping device[5]. But the system cannot be used for other fixture types except for drill fixtures, and cannot solve the problem of storage of the same index code that needs to be retained, which is very important in CBR[6].
1 Construction of a Case Index and Case Library
1.1 Case index
The case index should be composed of all features of the workpiece, which are distinguished from different fixtures. Using all of them would make the operation in convenient. Because the forms of the parts are diverse, and the technology requirements of manufacture in the enterprise also develop continuously, lots of features used as the case index will make the search rate slow, and the main feature unimportant, for the reason that the relative weight which is allotted to every feature must diminish. And on the other hand, it is hard to include all the features in the case index.
Therefore, considering the practicality and the demand of rapid design, the case index includes both the major feature of the workpiece and the structure of fixture. The case index code is made up of 16 digits: 13 digits for case features and 3 digits for case identification number.
The first 13 digits represent 13 features. Each digit is corresponding to an attribute of the feature, which may be one of“*”, “？”, “1”, “2”,…,“A”,“B”,…, “Z”,…, etc. In which, “*” means anyone, “?” uncertain, “0” nothing.
The system rules: fixture type, workpiece shape, locating model cannot be “*”or“?”. When the system is designed, the attribute information of the three items does not have these options, which means the certain attribute must be selected.
The last three digits are the case identification number, which means the 13 digits of the case feature are the same, and the number of these three digits is used for distinguishing them.
The system also rules: “000” is a prototype case, which is used for retrieval, and other cases are “001”,“002”,…, which are used for reference cases to be searched by designers. If occasionally one of them needs to be changed as the prototype case, first it must be required to apply to change the one to “000”, and the former is changed to referential case automatically.
The construction of the case index code is shown in Fig.1.
1.2 Case library
The case library consists of lots of predefined cases. Case representation is one of the most important issues in case based reasoning. So compounding with the index code,.
1.3 Hierarchical form of Case
The structure similarity of the fixture is represented as the whole fixture similarity, components similarity and component similarity. So the whole fixture case library, components case library, component case library of fixture are formed correspondingly. Usually design information of the whole fixture is composed of workpiece information and workpiece procedure information, which represent the fixture satisfying the specifically designing function demand. The whole fixture case is made up of function components, which are described by the function components’ names and numbers. The components case represents the members. (function component and other structure components， main driven parameter, the number, and their constrain relations.) The component case (the lowest layer of the fixture) is the structure of function component and other components. In the modern fixture design there are lots of parametric standard parts and common non standard parts. So the component case library should record the specification parameter and the way in which it keeps them.
2 Strategy of Case Retrieval
In the case based design of fixtures ,the most important thing is the retrieval of the similarity, which can help to obtain the most similar case, and to cut down the time of adaptation. According to the requirement of fixture design, the strategy of case retrieval combines the way of the nearest neighbor and knowledge guided. That is, first search on depth, then on breadth; the knowledge guided strategy means to search on the knowledge rule from root to the object, which is firstly searched by the fixture type, then by the shape of the workpiece, thirdly by the locating method. For example, if the case index code includes the milling fixture of fixture type, the search is just for all milling fixtures, then for box of workpiece shape, the third for 1plane+ 2pine of locating method. If there is no match of it, then the search stops on depth, and returns to the upper layer, and retrieves all the relative cases on breadth.
Retrieval algorithms:
1)According to the case index information of fixture case library, search the relevant case library;
2)Match the case index code with the code of each case of the case library, and calculate the value of the similarity measure;
3)Sort the order of similarity measure, the biggest value, which is the most analogical case.
Similarity between two cases is based on the similarity between the two cases. features. The calculation of similarity measure depends on the type of the feature. The value of similarity can be calculated for numerical values, for example, compareWorkpiece with the weight of 50kg and 20kg. The value can also be calculated between non numerical values, for example, now the first 13 digits index code is all non numerical values. The similarity measure of a fixture is calculated as follows:
where S is the similarity measure of current fixture, n is the number of the index feature, is the weight of each feature, is the similarity measure of the attribute of the i2th feature with the attributeof relative feature of the j-th case in the case library. At the same time, , the value counts as follows:
.
Where is the value of the index attribute of the i-th feature, and is the value of attribute of the relative i-th feature of the j-th case in case library.
So there are two methods to select the analogical fixture. One is to set the value. If the values of similarity measure of current cases were less than a given value, those cases would not be selected as analogical cases. When the case library is initially set up, and there are only a few cases, the value can be set smaller. If there are lots of analogical cases, the value should get larger. The other is just to set the number of the analogical cases (such as10), which is the largest value of similarity measure from the sorted order.
3 Case adaptation and Case Storage
3.1 Case adaptation
The modification of the analogical case in the fixture design includes the following three cases:
1) The substitution of components and the component;
2) Adjusting the dimension of components and the component while the form remains;
3) The redesign of the model.
If the components and component of the fixture are common objects, they can be edited, substituted and deleted with tools, which have been designed.
3.2 Case storage
Before saving a new fixture case in the case library, the designer must consider whether the saving is valuable. If the case does not increase the knowledge of the system, it is not necessary to store it in the case library. If it is valuable, then the designer must analyze it before saving it to see whether the case is stored as a prototype case or as reference case. A prototype case is a representation that can describe the main features of a case family. A case family consists of those cases whose index codes have the same first 13 digits and different last three digits in the case library. The last three digits of a prototype case are always “000”. A reference case belongs to the same family as the prototype case and is distinguished by the different last three digits.
From the concept that has been explained, the following strategies are adopted:
1) If a new case matches any existing case family, it has the same first 13 digits as an existing prototype case, so the case is not saved because it is represented well by the prototype case. Or is just saved as a reference case (the last 3 digits are not “000”, and not the same with others) in the case library.
2) If a new case matches any existing case family and is thought to be better at representing this case family than the previous prototype case, then the prototype case is substituted by this new case, and the previous prototype case is saved as a reference case.
3) If a new case does not match any existing case family, a new case family will be generated automatically and the case is stored as the prototype case in the case library.
4 Process of CBR in Fixture Design
According to the characteristics of fixture design, the basic information of the fixture design such as the name of fixture, part, product and the designer, etc. must be input first. Then the fixture file is set up automatically, in which all components of the fixture are put together. Then the model of the workpiece is input or designed. The detailed information about the workpiece is input, the case index code is set up, and then the CBR begins to search the analogical cases, relying on the similarity measure, and the most analogical case is selected out. If needed, the case is adapted to satisfy the current design, and restored into the case library. The flowchart of the process is shown in Fig.3.
5 Illustrating for Fixture Design by CBR
This is a workpiece (seeFig.4). Its material is 45# steel. Its name is seat. Its shape is block, and the product batch size is middle, etc. A fixture is turning fixture that serves to turn the hole, which needs to be designed.
The value of feature, attribute, case index code and weight of the workpiece is show n in Tab.2.
Through searching, and calculating the similarity, the case index code of the most similar case is 19325513321402000, and the detailed information is show n in Tab. 3.
The similarity is calculated as follows:
So the value of similarity measure of the fixture which needs to be designed with the most analogical case in case library is 0.806, and the structure of the most analogical case is shown in Fig.5.
After having been substituted the component, modified the locating model and clamp model, and adjusted the relative dimension, the new fixture is designed, and the figure is show n in Fig.6.
As there is not the analogical fixture in the case library, the new fixture is restored in to the case library. The case index code is 19325513311402000.
6 Conclusion
CBR, as a problem solving methodology, is a more efficient method than an expert system to simulate human thought, and has been developed in many domains where knowledge is difficult to acquire. The advantages of the CBR are as follows: it resembles human thought more closely; the building of a case library which has self learning ability by saving new cases is easier and faster than the building of a rule library; and it supports a better transfer and explanation of new knowledge that is more different than the rule library. A proposed fixture design framework on the CBR has been implemented by using Visual C ++, UG/Open API in U n graphics with Oracle as database support, which also has been integrated with the 32D parametric common component library, common components library and typical fixture library. The prototype system, developed here, is used for the aviation project, and aids the fixture designers to improve the design efficiency and reuse previous design resources.
中文
應(yīng)用和發(fā)展
基于實(shí)例推理的夾具設(shè)計(jì)
摘要：基于案例的設(shè)計(jì)（CBD）方法，夾具相似性體現(xiàn)在兩個(gè)方面:功能和結(jié)構(gòu)信息。然后，計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)是建立在基于案例的推理（CBR），并對工件和夾具結(jié)構(gòu)的主要特征屬性作為案例索引代碼用于檢索類似的情況，并且結(jié)構(gòu)和案例庫的層次關(guān)系建立商店，同時(shí)，算法在檢索相似案例知識(shí)的引導(dǎo)，案例策略適應(yīng)在離子和案例庫中案例驗(yàn)證如果貓離子數(shù)是用來區(qū)分相似的案例，該系統(tǒng)在某工程中的應(yīng)用提高了設(shè)計(jì)效率，取得了良好的效果。
關(guān)鍵詞：基于案例的推理；夾具設(shè)計(jì)；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）
夾具裝置，作為夾持工件的安全的目的地，并且維護(hù)方面的工具的一致性關(guān)系，而加工。因?yàn)閵A具的結(jié)構(gòu)取決于產(chǎn)品的特點(diǎn)以及在企業(yè)中的地位的計(jì)劃，它的設(shè)計(jì)制造過程中的瓶頸，制約提高效率和交貨期。夾具的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，需要一系列的設(shè)計(jì)問題包括工件的結(jié)構(gòu)綜合定性知識(shí)，制造過程與加工環(huán)境。這也是一個(gè)使用傳統(tǒng)的CAD工具時(shí)，非常耗費(fèi)時(shí)間的工作（如詞素文字，CATIA、PRO/E），在進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)的任務(wù)是好的，但提供很少的利益利用以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和資源，這正是提高效率的關(guān)鍵因素?；诎咐耐评恚–BR）方法適應(yīng)以前解決的情況下為以下四個(gè)步驟建立一個(gè)新的問題的解決方案：檢索，重用，修改，并保留[ 1 ]。這是一個(gè)比一個(gè)專家系統(tǒng)模擬人類思維的運(yùn)用更有用的方法，因?yàn)樘岢鲱愃频陌咐蛻?yīng)用了一些修改似乎是自我解釋和更直觀的人類。于是各種基于案例的設(shè)計(jì)支持工具已經(jīng)開發(fā)了眾多的地區(qū)[ 2-4 ]，如在注射成型設(shè)計(jì)，建筑設(shè)計(jì)，壓鑄模的設(shè)計(jì)，工藝規(guī)劃，并在夾具設(shè)計(jì)。太陽用六個(gè)數(shù)字組成，包括工件形狀，機(jī)械部分，該索引編碼套管，第一定位裝置，定位裝置和夾緊裝置第二[ 5 ]。但是該系統(tǒng)不能用于除鉆夾具其他燈具類型，并不能解決同一索引的代碼存儲(chǔ)問題需要被保留，而CBR [ 6 ]是很重要的。
1 一個(gè)案例檢索和案例庫的建設(shè)
1.1例指數(shù)
案例索引應(yīng)該由工件的所有特征，是區(qū)別于不同的夾具。使用所有這些會(huì)使操作方便。因?yàn)榈貐^(qū)的形式是多種多樣的，并在企業(yè)的制造技術(shù)的要求也不斷發(fā)展，作為案例索引的許多功能將使搜索速度慢，和主要特點(diǎn)不重要，因?yàn)橄鄬?quán)重分配給每個(gè)特征，必須減少。另一方面，它是很難包括案例索引的所有功能。
因此，從實(shí)用化、快速的設(shè)計(jì)需求，案例索引包括工件的主要特征和夾具結(jié)構(gòu)。案例索引代碼由16位數(shù)：13位數(shù)的情況下識(shí)別號案件的特點(diǎn)和3個(gè)數(shù)字。
前13個(gè)數(shù)字代表13個(gè)特點(diǎn)。每個(gè)數(shù)字對應(yīng)的特征的屬性，這可能是一個(gè)“*”，“？”，“1”，“2”，……，“A”，“B”，……，“Z”，……，等等。其中，“*”是指任何人，”？“不，”0“沒有什么。
系統(tǒng)規(guī)則：夾具，工件形狀，定位模型不能“*”或“？“。當(dāng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該三個(gè)項(xiàng)目的屬性信息，沒有這些選項(xiàng)，這意味著一定的屬性必須選擇。
最后三位數(shù)字是如此的識(shí)別號碼，即案例特征的13位數(shù)字是相同的，和這三個(gè)數(shù)字的位數(shù)是用來區(qū)分。
該系統(tǒng)還規(guī)定：“000”是一個(gè)原型的情況下，這是用于檢索，和其他案件的“001”，“002”，……，這是用于要搜索的設(shè)計(jì)者參考案例。如果偶爾他們當(dāng)中的一個(gè)需要改變?yōu)樵偷那闆r下，首先必須將改變一個(gè)“000”，和前改為自動(dòng)參考案例。
的情況下，指數(shù)代碼結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.2例庫
案例庫包含預(yù)定義的眾多案例。案例的表示是基于案例推理的最重要的問題。所以復(fù)合指標(biāo)代碼，。
1.3個(gè)層次的案例
夾具的結(jié)構(gòu)相似性表示作為整個(gè)夾具的相似性，相似性和相似性成分組成。所以整個(gè)夾具實(shí)例庫，組件的案例庫，案例庫的夾具元件形成相應(yīng)。通常整個(gè)夾具設(shè)計(jì)信息是由工件信息和工件程序的信息，這是專門設(shè)計(jì)滿足功能需求的夾具。整個(gè)夾具實(shí)例是由功能部件，這是由功能部件的名稱和編號描述。組件的情況下代表成員。（功能組件和其他結(jié)構(gòu)部件，主要驅(qū)動(dòng)參數(shù)，數(shù)量，和他們的約束關(guān)系。）的組件的情況下（夾具的最低層）的功能組件和其他組件的結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)代燈具設(shè)計(jì)有參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)件和常用的非標(biāo)準(zhǔn)件的大量。這樣的組件的情況下，圖書館應(yīng)記錄，它使他們這樣的規(guī)格參數(shù)。
2.案例檢索策略
基于案例的夾具設(shè)計(jì)，最重要的是相似性檢索，以獲得最相似的情況下，和降低的時(shí)間適應(yīng)。根據(jù)夾具的設(shè)計(jì)要求，案例檢索策略相結(jié)合的方式，最近的鄰居和知識(shí)引導(dǎo)。那是，深度優(yōu)先搜索，然后在廣度；知識(shí)引導(dǎo)策略意味著對從根到對象的知識(shí)規(guī)則的搜索，這是由夾具類型首先搜索，然后通過工件的形狀，然后通過定位方法。例如，如果指數(shù)代碼包括夾具式銑床夾具，搜索是為所有的銑削夾具，然后箱工件形狀，對1plane + 2pine定位方法第三。如果沒有匹配的話，那么對深度搜索停止，并返回上一層，和檢索所有相關(guān)案件的廣度。
檢索算法：
1）根據(jù)夾具的案例庫的案例索引信息，搜索相關(guān)案例庫；
2）的情況下，指數(shù)代碼與每個(gè)案例的案例庫代碼匹配，并計(jì)算出的值的相似性度量；
3）的相似性度量的順序，最大的價(jià)值，這是最相似實(shí)例。
兩起案件之間的相似性是基于兩個(gè)案例之間的相似性。特征。相似性度量的計(jì)算取決于類型的特征。相似的值可以計(jì)算出的數(shù)值，例如，與50公斤的重量compareworkpiece 20公斤。值也可以計(jì)算非數(shù)值之間，例如，現(xiàn)在第一個(gè)13位數(shù)代碼都是非數(shù)值索引。一個(gè)夾具的相似性度量的計(jì)算如下：
其中S是當(dāng)前夾具的相似性度量，n是指數(shù)的特征數(shù)量，是每個(gè)特征的重量，是用在案例庫中案例屬性的第j個(gè)相對特征的i2th特征屬性的相似性度量。同時(shí)，，價(jià)值數(shù)如下：
的第i個(gè)特征指標(biāo)屬性的價(jià)值在哪里，是在案例庫的第j下相對i特征屬性的值。
所以選擇類比夾具的兩種方法。一是要設(shè)置的值。如果目前的情況下，相似度量值均小于給定值，這些案件將不被選擇作為類比案例。當(dāng)案例庫的初步建立，只有少數(shù)情況下，該值可設(shè)定較小。如果有相似事例很多，應(yīng)該得到更大的價(jià)值。另一個(gè)是建立類推的案件數(shù)量（如10），這是最大的值的排序順序的相似性度量。
3.例適應(yīng)和案例存儲(chǔ)
3.1例適應(yīng)
在夾具設(shè)計(jì)
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