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學校名 綜合工藝卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 推動架 零件名稱 推動架 共 2 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 HT200 毛 坯 種 類 鑄件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內 容 車 間 工 段 設 備 工 藝 裝 備 工 時 準終 單件 01 鑄造 機器砂型鑄造 熱 02 時效 人工時效處理 熱 03 涂漆 涂漆 04 銑面 銑?32mm孔的端面 金 立式銑床 XA6132 專用夾具、立銑刀、游標卡尺 05 銑面 銑?16mm孔的端面 金 立式銑床 XA6132 專用夾具、立銑刀、游標卡尺 06 銑面 銑?32mm孔和?16mm孔在同一基準的兩個端面 金 立式銑床 XA6132 專用銑夾具、立銑刀、游標卡尺 07 銑槽 銑深9.5mm、寬6mm的槽 金 立式銑床 XA6132 專用夾具、立銑刀、游標卡尺 08 鉆孔 擴孔 鉸孔 鉆，擴，粗、精鉸?32mm，倒角45° 金 立式銑床 XA6132 專用夾具、麻花鉆、套式機用鉸刀、內徑千分尺 09 車端面 車?10mm和?16mm孔的基準面 金 臥式車床 CA6140 專用車夾具、普通車刀 10 鉆孔 鉸孔 鉆?10mm孔和鉆、半精鉸、精鉸?16mm的孔 金 臥式車床 CA6140 自定心三爪卡盤、高速鋼麻花鉆、剛性鏜鉸刀 11 鉆孔 鉸孔 鉆、半精鉸、精鉸?16mm、倒角45° 金 立式鉆床 Z525 專用鉆夾具、麻花鉆、直柄機用鉸刀、內徑千分尺 12 鉆孔 攻絲 鉆螺紋孔?6mm、攻絲M8-6H 金 立式鉆床 Z525 麻花鉆、機用絲錐、內徑千分尺 13 鉆孔 锪孔 鉆?6mm孔、锪120°倒角 金 立式鉆床 Z525 麻花鉆、高速鋼英式錐锪鉆、內徑千分尺 14 拉溝槽 拉溝槽 金 立式拉床 專用夾具、拉刀、內徑千分尺 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 學校名 綜合工藝卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 推動架 零件名稱 推動架 共 2 頁 第 2 頁 材 料 牌 號 HT200 毛 坯 種 類 鑄件 毛坯外形尺寸 177×168×150 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內 容 車 間 工 段 設 備 工 藝 裝 備 工 時 準終 單件 15 檢驗 塞規(guī)、卡尺、百分表、內徑千分尺等 16 入庫 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 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 英國巴斯大學機械工程學系 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)品和應用來說。大量定制一些在設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)品質量應該與迅速轉換理念相互協(xié)調，對于敏感元器件及組件而言，以犧牲產(chǎn)品質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算。在航空航天工業(yè)中，靈活和可重構夾具的概念的發(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用到許多種產(chǎn)品和裝配中去。一直不佳的準確性和可靠性為這類夾具的缺點，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。 關鍵詞:可持續(xù)性夾具；夾具安裝；校準不確定性；夾具的監(jiān)測；計量；可重復使用的夾具 1引言 質量和可靠性等因素早已經(jīng)轉換為新零件固有的特征。在他們的產(chǎn)品和服務范圍內，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計在部件和組件級別上遵循第二次高幅度的變化。有先進制造系統(tǒng)和技術的國家提供了更多的靈活性，能使設計師更加自由的發(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計基準上。對于大批量產(chǎn)品，在計算機輔助軟件上就能估算出其主要的花費需求，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)，因為它能夠滿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夾具及固定裝置則是應對上述挑戰(zhàn)關鍵的解決方案。靈活夾具的概念已經(jīng)在研究領域存在了幾年[1]。然而，它們在很大程度上沒有充分利用真正的生產(chǎn)設施，尤其是大尺寸產(chǎn)品的制造，如航空航天設備。這是由于關于它們的初始安裝、校準困難和可重復性等挑戰(zhàn)往往超出公差要求。這些夾具和高品質關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。本文包括了有關安裝的計量問題和靈活的夾具校準以及檢測服務。 2相關工作 2.1大型零件的制造和裝配 通常把要精密制造的機械零件移動到機床工作臺是必需的，先進行粗加工，然后精對準和夾緊。在這個階段，一方面是準備用于加工高精度的關鍵所在，然而，這對于一些大尺寸或重的零部件并不總是可以實現(xiàn)的。大型產(chǎn)品是指那些與一些不經(jīng)濟的可能需要處理或在工廠周圍移動的的組件一起來達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器和系統(tǒng)的運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，因為敏感或關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、可重構夾具會產(chǎn)生更低的重復性。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現(xiàn)。這些機械故障，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的主要原因，發(fā)送它們再進行回收。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，但它們仍然有報廢并送往循環(huán)再造。這種方法會帶來高負擔回收的能耗。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，這些夾具應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、內在的框架，有可能有一個或數(shù)多個可移動的機制或更小的組件，如鉗、套管、皮卡和可調螺絲[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、快速轉換以及降低了成本?，F(xiàn)在可以使用現(xiàn)成的模塊來設計和組裝夾具。根據(jù)規(guī)定，只有極少數(shù)夾具的專用零件需要設計和制造。以這種概念看，大多數(shù)散裝部件、附件關節(jié)都應用的很具體。一旦產(chǎn)品設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計變異相匹配。因為組裝和組件范圍上的設計都相當接近，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該是在靠近增加兼容性和夾具子系統(tǒng)間變性。夾具關鍵部件的收集在短期內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，因為拆除所有模塊是可能的，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用到柔性夾具，因為它們的精度等級是足夠滿足的。大尺寸制造的夾具設施盡管沒有許多柔性夾具那樣操作靈活，比如航空航天設備。準確性和定位銷的不確定性、夾具的可重復性以及夾具結構的漂移都出現(xiàn)這樣一個事實，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)中的可重構組件 大量的體積計量系統(tǒng)和技術一直有許多新的發(fā)展。依靠計量系統(tǒng)和技術的現(xiàn)代激光技術現(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試期間，這些系統(tǒng)能夠用來精確定位一些夾具的關鍵部件。 夾具的安裝通常開始形成機架或主要框架，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部框架的安裝，從而來保證每個零部件彼此之間的準確定位。表1顯示了這些大規(guī)模的測量系統(tǒng)數(shù)。跟蹤系統(tǒng)能夠測量基準點，它是實現(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都可以認準所要記錄的位置。球式反射鏡可以直接練習目標對象來提供幾何位置信息或可以在機械重復的球式反射鏡下應用，從這個角度用激光來跟蹤目標或短期目標。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，激光跟蹤和目標點之間的光線問題還應該考慮到。如果必要的話，多個跟蹤職位都可以使用，在實際測量活動中，其結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。換句話說，它表示在其相關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)裝置和組裝應用，在不同的公司也有大量不同形狀和設計的夾具。這些夾具中的某一些的形式都是標準形式，然而另一些是經(jīng)過專門設計和制造的特殊零部件。后者可以說是建立在產(chǎn)品的復雜性和大規(guī)模的基礎上的，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或柔性夾具。表2對它們的典型應用的這些方法做出了比較。 固定框夾具通常用于重型應用上，它們更適合于應用在能夠減輕花費開銷的大量產(chǎn)品上。 對于制造業(yè)和大型組裝及復雜產(chǎn)品來說，柔性夾具的應用有很多好處。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)常改變夾具的拓撲成本。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性是一個主要的優(yōu)點。這一點尤為重要，因為它在綠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，為相關項目的工裝費用降低了項目成本。 表2.1 用于驗證夾具大量的例子、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 球形目標 是 攝影 目標 是 光投影 是 關節(jié)臂 三坐標測量機 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)，尤其是當定位公差比較小時，柔性夾具也應當被監(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的大尺寸夾具的實際實驗結果來測量指令階段。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)其復雜性，一種典型的大尺寸夾具具有三至五個結構。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構。這些結構用來作為參考以便于作為夾具基準來定位。在一個自動化固定的平臺上，機器系統(tǒng)會進行多項任務，比如定位、加工和進行裝配。因此機器人的工作基準與夾具的工作框架相聯(lián)系。仔細考慮夾具的綜合數(shù)據(jù)，會確保后續(xù)安裝達到預期的公差要求。 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行模擬仿真時有幾個安裝階段。使用模擬演習，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，然后當所有的夾具組件被放到所設計的位置時，在0.1mm至0.15mm公差內，它們可以使用適當?shù)呐ぞ厥站o。典型的計量協(xié)助柔性夾具安裝階段如下： 在出廠時設置初試參考結構； 測量初始參照系； 安裝基地或其位置的主框架； 安裝脫機內結構； 安裝控股和定位； 在內框和主框架位置安裝鉗、套管和皮卡。 底座上安裝內框； 重點定位元件的精細調整和緊固； 核查參照系和夾具； 對于夾具關鍵位置的服務監(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 應用 大批量產(chǎn)品 小批量產(chǎn)品 樣機 優(yōu)點 唯一性 可重復性 可重構性 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 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，假定夾具的標準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試時以降低測量不確定度來進行一次夾具安裝。一旦達到可接受水平的不確定性的物理安裝才能進行。 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鍵點的測量系統(tǒng)。這應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參考點。 在夾具上定位的關鍵點、測量儀器的不確定性應該予以考慮。作為一個經(jīng)驗法則，每個夾具關鍵位置的定位的準確性應該是在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的位置是首選，以減少測量的不確定性； 應驗證該儀器所在位置上經(jīng)常使用初始參考點的基地； 在每個夾具的大節(jié)上，為更好地具有跟蹤和可重復性，可以附加多個球式反射跟蹤系統(tǒng)； 夾具大型組件有關于彎曲或扭曲的測量應集中在角梁的中央部分，以減少定位誤差； 內框架參考點應選擇盡可能遠的創(chuàng)建框的坐標系統(tǒng)。這可能會導致在內框坐標系時的較小的不確定性。 3.不確定性 由于評估的結果旨在對于所描述物體真正價值范圍內的評估定位，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的，其次是與夾具定位的不確定性有關。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，測量結果應伴隨著它的不確定性說明，這些錯誤詳細來源的討論超出了本文的范圍。已經(jīng)有多項研究來建立真正的不確定性的一些測量儀器[10、11]。 夾具關鍵點的測量結果應該包括相關的置信水平。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雜。 仔細考慮夾具設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算的風險。夾具的精度和夾具的成本之間有著直接的關系。然而，整體的成本也應該被考慮在內。高數(shù)額的零部件有更長的使用壽命。換句話說，質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、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計和幾何參數(shù)。尤其是當這些部件之間的設計變化小時，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，這是因為它可能會通過夾具重新配置到一個新的產(chǎn)品或組件的變種上。然而，當所需的零件盒裝配的設計完全不同時，可能需要不同尺寸夾具組件的完整地重排，因此，在設計一個新的零件和重組夾具的拓撲結構時應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鍵問題。 仿真軟件和工具的廣泛使用，可以減少返工和浪費夾具材料相關的成本。例如測量儀器，其目標點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測量點的水平視線的問題和不確定性。 由于關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，因為它們能提前分析出夾具的長處和弱點，揭示其物理設置。 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所需任務的能力。 圖4.1 測量輔助夾具安裝的模擬過程 由于關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，因為它們能提前分析出夾具的長處和弱點，揭示其物理設置。 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所需任務的能力。 總結 零件和裝配體應該以盡量減少夾具成本的方式來設計，以滿足使用標準組件。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計上有強大的總成本、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行初始安裝和服務。然后使用該系統(tǒng)有可能重新設定夾具元素使其精確到一個新的拓撲結構，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雜的設置和夾具的安裝是有益的。當完全裝配好時，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鍵點來予以保證。這種方法將應用于大尺寸元件和產(chǎn)品的制造以及裝配件，尤其是應用于航空航天和發(fā)電工業(yè)中。 課程設計(論文) 推動架零件工藝規(guī)程及銑Φ50凸臺面夾具設計 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 摘要 本文是有關推動架工藝步驟的說明和機床夾具設計方法的具體闡述。工藝設計是在學習機械制造技術工藝學及機床夾具設計后，在生產(chǎn)實習的基礎上，綜合運用所學相關知識對零件進行加工工藝規(guī)程的設計和機床夾具的設計，根據(jù)零件加工要求制定出可行的工藝路線和合理的夾具方案，以確保零件的加工質量。 目錄 第1章 引 言 4 1.1機械加工工藝規(guī)程制訂 4 1.2機械加工工藝規(guī)程的種類 4 1.3制訂機械加工工藝規(guī)程的原始資料 5 第2章 零件的分析 5 2.1零件的作用 5 2.2零件的工藝分析 6 第3章 選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 7 第4章 選擇加工方法，制定工藝路線 8 4.1機械加工工藝設計 8 4.1.1基面的選擇 8 4.1.2粗基面的選擇 9 4.1.3精基面的選擇 9 4.2制定機械加工工藝路線 9 4.2.1工藝路線方案一 9 4.2.2工藝路線方案二 9 4.3工藝方案的比較與分析 10 4.4確定工藝過程方案 10 第5章 選擇加工設備及刀具、夾具、量具 11 5.1選擇加工設備與工藝設備 11 5.1.1 選擇機床，根據(jù)不同的工序選擇機床 11 5.1.2 選擇夾具 12 5.1.3 選擇刀具，根據(jù)不同的工序選擇刀具 12 5.1.4 選擇量具 12 5.2確定工序尺寸 13 5.2.1面的加工（所有面） 13 5.2.2孔的加工 13 第6章 確定切削用量及基本時間 14 6.1 工序Ⅰ切削用量及基本時間的確定 14 6.2 工序Ⅱ切削用量及基本時間的確定 16 6.3工序Ⅲ切削用量及基本時間的確定 17 6.4 工序Ⅳ切削用量及基本時間的確定 18 6.5工序Ⅴ切削用量及基本時間的確定 19 6.6 工序Ⅵ的切削用量及基本時間的確定 20 6.7工序Ⅷ的切削用量及基本時間的確定 20 6.8 工序Ⅸ的切削用量及基本時間的確定 22 6.9 工序Ⅹ的切削用量及基本時間的確定 22 第7章 銑Φ50凸臺面夾具設計 24 7.1研究原始質料 24 7.2定位基準的選擇 24 7.3切削力及夾緊分析計算 24 7.4誤差分析與計算 25 7.5定向鍵與對刀裝置設計 26 7.6夾具體的設計 28 7.7夾具設計及操作的簡要說明 28 結論 29 致 謝 30 參考文獻 31 32 第1章 引 言 機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代制造業(yè)正在改變著人們的生產(chǎn)方式、生活方式、經(jīng)營管理模式乃至社會的組織結構和文化。生產(chǎn)的發(fā)展和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，對生產(chǎn)效率和制造質量提出了越來越高的要求，也就對機械加工工藝等提出了要求。 在實際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類型、形狀、尺寸和技術要求等條件不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機床上用某一種加工方法就能完成的，而是需要經(jīng)過一定的工藝過程。因此，我們不僅要根據(jù)零件具體要求，選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，一步一步地把零件加工出來。 1.1機械加工工藝規(guī)程制訂 生產(chǎn)過程是指將原材料轉變?yōu)槌善返娜^程。它包括原材料的運輸、保管于準備，產(chǎn)品的技術、生產(chǎn)準備、毛坯的制造、零件的機械加工及熱處理，部件及產(chǎn)品的裝配、檢驗調試、油漆包裝、以及產(chǎn)品的銷售和售后服務等。 機械工工藝過程是指用機械加工方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質使其成為零件的全過程。 機械加工工藝過程的基本單元是工序。工序又由安裝、工位、工步及走刀組成。 規(guī)定產(chǎn)品或零件制造過程和操作方法等工藝文件，稱為工藝規(guī)程。機械加工工藝規(guī)程的主要作用如下： 1.機械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備工作的主要依據(jù)。根據(jù)它來組織原料和毛坯的供應，進行機床調整、專用工藝裝備的設計與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計劃，調配勞動力，以及進行生產(chǎn)成本核算等。 2.機械加工工藝規(guī)程也是組織生產(chǎn)、進行計劃調度的依據(jù)。有了它就可以制定進度計劃，實現(xiàn)優(yōu)質高產(chǎn)和低消耗。 3.機械加工工藝規(guī)程是新建工廠的基本技術文件。根據(jù)它和生產(chǎn)綱領，才能確定所須機床的種類和數(shù)量，工廠的面積，機床的平面布置，各部門的安排。 1.2機械加工工藝規(guī)程的種類 機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片，是兩個主要的工藝文件。對于檢驗工序還有檢驗工序卡片；自動、半自動機床完成的工序，還有機床調整卡片。 機械加工工藝過程卡片是說明零件加工工藝過程的工藝文件。 機械加工工序卡片是每個工序詳細制訂時，用于直接指導生產(chǎn)，用于大批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件。 1.3制訂機械加工工藝規(guī)程的原始資料 制訂機械加工工藝規(guī)程時，必須具備下列原始資料： 1.產(chǎn)品的全套技術文件，包括產(chǎn)品的全套圖紙、產(chǎn)品的驗收質量標準以及產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領。 2.毛坯圖及毛坯制造方法。工藝人員應研究毛坯圖，了解毛坯余量，結構工藝性，以及鑄件分型面，澆口、冒口的位置，以及正確的確定零件的加工裝夾部位及方法。 3.車間的生產(chǎn)條件。即了解工廠的設備、刀具、夾具、量具的性能、規(guī)格及精度狀況；生產(chǎn)面積；工人的技術水平；專用設備；工藝裝備的制造性能等。 4.各種技術資料。包括有關的手冊、標準、以及國內外先進的工藝技術等。 第2章 零件的分析 2.1零件的作用 據(jù)資料所示，可知該零件是推動架，是牛頭刨床進給機構的中小零件，φ32mm孔用來安裝工作臺進給絲杠軸，靠近φ32mm孔左端處一棘輪，在棘輪上方即φ16mm孔裝一棘爪，φ16mm孔通過銷與杠連接桿，把從電動機傳來的旋轉運動通過偏心輪杠桿使推動架繞φ32mm軸心線擺動，同時撥動棘輪，帶動絲杠轉動，實現(xiàn)工作臺的自動進給。 2.2零件的工藝分析 由零件圖可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力和要求耐磨零件。 由零件圖可知，φ32、φ16的中心線是主要的設計基準和加工基準。該零件的主要加工面可分為兩組： 1.φ32mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：φ32mm的兩個端面及孔和倒角，φ16mm的兩個端面及孔和倒角。 2.以φ16mm孔為加工表面 這一組加工表面包括，φ16mm的端面和倒角及內孔φ10mm、M8-6H的內螺紋，φ6mm的孔及120°倒角2mm的溝槽。 這兩組的加工表面有著一定的位置要求，主要是： 1.φ32mm孔內與φ16mm中心線垂直度公差為0.10； 2.φ32mm孔端面與φ16mm中心線的距離為12mm。 由以上分析可知，對這兩組加工表面而言，先加工第一組，再加工第二組。由參考文獻中有關面和孔加工精度及機床所能達到的位置精度可知，上述技術要求是可以達到的，零件的結構工藝性也是可行的。 第3章 選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 根據(jù)零件材料確定毛坯為灰鑄鐵，通過計算和查詢資料可知，毛坯重量約為0.72kg。生產(chǎn)類型為中小批量，可采用一箱多件砂型鑄造毛坯。由于φ32mm的孔需要鑄造出來，故還需要安放型心。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效進行處理。 由參考文獻可知，差得該鑄件的尺寸公差等級CT為8～10級，加工余量等級MA為G級，故CT=10級，MA為G級。 表3.1用查表法確定各加工表面的總余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數(shù)值 說明 φ27的端面 92 H 4.0 頂面降一級，單側加工 φ16的孔 φ16 H 3.0 底面，孔降一級，雙側加工 φ50的外圓端面 45 G 2.5 雙側加工（取下行值） φ32的孔 φ32 H 3.0 孔降一級，雙側加工 φ35的兩端面 20 G 2.5 雙側加工（取下行值） φ16的孔 φ16 H 3.0 孔降一級，雙側加工 表3.2由參考文獻可知，鑄件主要尺寸的公差如下表： 主要加工表面 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT φ27的端面 92 4.0 96 3.2 φ16的孔 φ16 6 φ10 2.2 φ50的外圓端面 45 5 50 2.8 φ32的孔 φ32 6.0 φ26 2.6 φ35的兩端面 20 5 25 2.4 φ16的孔 φ16 6 φ10 2.2 圖3.1所示為本零件的毛坯圖 圖3.1 零件毛坯圖 第4章 選擇加工方法，制定工藝路線 4.1機械加工工藝設計 4.1.1基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要設計之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。 4.1.2粗基面的選擇 對一般的軸類零件來說，以外圓作為基準是合理的，按照有關零件的粗基準的選擇原則：當零件有不加工表面時，應選擇這些不加工的表面作為粗基準，當零件有很多個不加工表面的時候，則應當選擇與加工表面要求相對位置精度較高大的不加工表面作為粗基準，從零件的分析得知，B6065刨床推動架以外圓作為粗基準。 4.1.3精基面的選擇 精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。選擇加工表面的設計基準為定位基準，稱為基準重合的原則。采用基準重合原則可以避免由定位基準與設計基準不重合引起的基準不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使基準統(tǒng)一，先選擇φ32的孔和φ16的孔作為精基準。 4.2制定機械加工工藝路線 4.2.1工藝路線方案一 工序I 銑φ32mm孔的端面 工序II 銑φ16mm孔的端面 工序III 銑φ32mm孔和φ16mm孔在同一基準的兩個端面 工序IV 銑深9.5mm寬6mm的槽 工序V 車φ10mm孔和φ16mm的基準面 工序VI 鉆φ10mm和鉆、半精鉸、精鉸φ16mm孔，倒角45°。用Z525立式鉆床加工。 工序VII 鉆、擴、鉸φ32mm，倒角45°。選用Z550立式鉆床加工 工序VIII 鉆半、精鉸、精鉸φ16mm,倒角45°。選用Z525立式鉆床 工序Ⅸ 鉆螺紋孔φ6mm的孔，攻絲M8-6H。選用Z525立式鉆床加工 工序Ⅹ 鉆φ6mm的孔，锪120°的倒角。選用Z525立式鉆床加工 工序Ⅺ 拉溝槽R3 4.2.2工藝路線方案二 工序I 銑φ32mm孔的端面 工序II 銑φ16mm孔的端面 工序III 銑φ32mm孔和φ16mm孔在同一基準的兩個端面 工序IV 銑深9.5mm寬6mm的槽 工序V 車φ10mm孔和φ16mm的基準面 工序VI 鉆、擴、鉸φ32mm，倒角45°。選用Z535立式鉆床加工 工序VII 鉆φ10mm和鉆、半精鉸、精鉸φ16mm孔，倒角45°。用Z535立式鉆床加工 工序VIII 鉆半、精鉸、精鉸φ16mm,倒角45°。選用Z525立式鉆床 工序Ⅸ 鉆螺紋孔φ6mm的孔，攻絲M8-6H。選用Z525立式鉆床加工 工序Ⅹ 鉆φ6mm的孔，锪120°的倒角。選用Z525立式鉆床加工 工序Ⅺ 拉溝槽R3 4.3工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：兩個方案都是按加工面再加工孔的原則進行加工的。方案一是先加工鉆φ10mm和鉆、半精鉸、精鉸φ16mm的孔，然后以孔的中心線為基準距離12mm加工鉆、擴、鉸φ32mm,倒角45°，而方案二則與此相反，先鉆、擴、鉸φ32mm,倒角45°，然后以孔的中心線為基準距離12mm鉆φ16mm的孔，這時的垂直度容易保證，并且定位和裝夾都很方便，并且方案二加工孔是在同一鉆床上加工的.因此，選擇方案二是比較合理的。 4.4確定工藝過程方案 表 4.1 擬定工藝過程 工序號 工序內容 簡要說明 010 一箱多件沙型鑄造 020 進行人工時效處理 消除內應力 030 涂漆 防止生銹 040 銑φ32mm孔的端面 先加工面 050 銑φ16mm孔的端面 060 銑φ32mm孔和φ16mm孔在同一基準的兩個端面 070 銑深9.5mm寬6mm的槽 080 車φ10mm孔和φ16mm的基準面 090 鉆、擴、鉸φ32mm，倒角45° 0100 鉆φ10mm和鉆、半精鉸、精鉸φ16mm孔，倒角45° 0110 鉆半、精鉸、精鉸φ16mm,倒角45° 0120 鉆螺紋孔φ6mm的孔，攻絲M8-6H 0130 鉆φ6mm的孔，锪120°的倒角 后加工孔 0140 拉溝槽R3 0150 檢驗 0180 入庫 第5章 選擇加工設備及刀具、夾具、量具 由于生產(chǎn)類型為中小批量，故加工設備以通用機床為主，輔以少量專用機床，其生產(chǎn)方式以通用機床專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成. 5.1選擇加工設備與工藝設備 5.1.1 選擇機床，根據(jù)不同的工序選擇機床 工序040、050銑φ32mm孔的端面和銑φ16mm孔的端面，因定為基準相同。工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)要求不高的生產(chǎn)效率。故選用臥銑，選擇XA6132臥銑銑床。 工序060銑φ32mm孔和銑φ16mm的孔在同一基準的兩個端面，宜采用臥銑。選擇XA6132臥式銑床。 工序070銑深9.5mm，寬6mm的槽，由于定位基準的轉換。宜采用臥銑，選擇XA6132臥式銑床。 工序080車φ10mm孔和φ16mm的基準面本工序為車端面，鉆孔φ10mm，車孔φ16mm，孔口倒角。宜選用機床CA6140車床。 工序090 鉆、擴、鉸φ32mm，倒角45°。選用Z535立式鉆床。 工序0100鉆φ10mm和鉆、半精鉸、精鉸φ16mm孔，倒角45°。用Z535立式鉆床加工。 工序0110鉆半、精鉸、精鉸φ16mm,倒角45°。選用Z525立式鉆床。 工序0120鉆螺紋孔φ6mm的孔，攻絲M8-6H。選用Z525立式鉆床加工。 工序0130鉆φ6mm的孔，锪120°的倒角。選用Z525立式鉆床加工。 工序0140 拉溝槽R3 選用專用拉床。 5.1.2 選擇夾具 本零件除粗銑及鉆孔等工序需要專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。 5.1.3 選擇刀具，根據(jù)不同的工序選擇刀具 1.銑刀依據(jù)資料選擇高速鋼圓柱銑刀直徑d=60mm，齒數(shù)z=10，及直徑為 d=50mm，齒數(shù)z=8及切槽刀直徑d=6mm。 2.鉆φ32mm的孔選用錐柄麻花鉆。 3.鉆φ10mm和鉆、半精鉸φ16mm的孔。倒角45°，選用專用刀具。 4.車φ10mm孔和φ16mm的基準面并鉆孔。刀具：選擇高速鋼麻花鉆， do=φ10mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角＝120°，45度車刀。 5.鉆螺紋孔φ6mm.攻絲M8-6H 用錐柄階梯麻花鉆，機用絲錐。 6.拉溝槽R3選用專用拉刀。 5.1.4 選擇量具 本零件屬于成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點，參考相關資料，選擇如下： 1.選擇加工面的量具 用分度值為0.05mm的游標長尺測量，以及讀數(shù)值為0.01mm測量范圍100mm～125mm的外徑千分尺。 2.選擇加工孔量具 因為孔的加工精度介于IT7～IT9之間，可選用讀數(shù)值0.01mm 測量范圍50mm～125mm的內徑千分尺即可。 3.選擇加工槽所用量具 槽經(jīng)粗銑、半精銑兩次加工。槽寬及槽深的尺寸公差等級為：粗銑時均為IT14;半精銑時，槽寬為IT13，槽深為IT14。故可選用讀數(shù)值為0.02mm測量范圍0～150mm的游標卡尺進行測量。 5.2確定工序尺寸 5.2.1面的加工（所有面） 根據(jù)加工長度的為50mm，毛坯的余量為4mm，粗加工的量為2mm。根據(jù)《機械工藝手冊》表2.3-21加工的長度的為50mm、加工的寬度為50mm，經(jīng)粗加工后的加工余量為0.5mm。對精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。 5.2.2孔的加工 1. φ32mm. 毛坯為空心，通孔，孔內要求精度介于IT7～IT8之間。查《機械工藝手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。 鉆孔：φ31mm. 2z=16.75mm 擴孔：φ31.75mm 2z=1.8mm 粗鉸：φ31.93mm 2z=0.7mm 精鉸：φ32H7 2. φ16mm. 毛坯為實心，不沖孔，孔內要求精度介于IT7～IT8之間。查《機械工藝手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。 鉆孔：φ15mm. 2z=0.85mm 擴孔：φ15.85mm 2z=0.1mm 粗鉸：φ15.95mm 2z=0.05mm 精鉸：φ16H7 3. φ16mm的孔 毛坯為實心、不沖出孔，孔內要求精度介于IT8～IT9之間。查《機械工藝手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。 鉆孔：φ15mm 2z=0.95mm 粗鉸：φ15.95mm 2z=0.05mm 精鉸：φ16H8 4.鉆螺紋孔φ8mm 毛坯為實心、不沖出孔，孔內要求精度介于IT8～IT9之間。查《機械工藝 手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。 鉆孔：φ7.8mm 2z=0.02mm 精鉸：φ8H7 5.鉆φ6mm孔 毛坯為實心、不沖出孔，孔內要求精度介于IT8～IT9之間。查《機械工藝 手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。 鉆孔：φ5.8mm 2z=0.02mm 精鉸：φ6H7 第6章 確定切削用量及基本時間 6.1 工序Ⅰ切削用量及基本時間的確定 6.1.1 切削用量 本工序為銑φ32mm孔的端面。已知工件材料為HT200，選擇高速鋼圓柱銑刀直徑d=60mm，齒數(shù)z=10。根據(jù)資料選擇銑刀的基本形狀,r=10°，a=12°，β=45°已知銑削寬度a=2.5mm，銑削深度a=50mm故機床選用XA6132臥式銑床。 1.確定每齒進給量f 根據(jù)資料所知，XA6132型臥式銑床的功率為7.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查得每齒進給量f=0.16～0.24mm/z、現(xiàn)取f=0.16mm/z。 2.選擇銑刀磨損標準及耐用度 根據(jù)資料所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為1.5mm，銑刀直徑d=60mm，耐用度T=180min。 3.確定切削速度 根據(jù)資料所知，依據(jù)銑刀直徑d=60mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度a=2.5mm，銑削深度a=50mm，耐用度T=180min時查取Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。 根據(jù)XA6132型立式銑床主軸轉速表查取，nc=300r/min,Vfc=475mm/s。 則實際切削： Vc = Vc==56.52m/min 實際進給量： f= f==0.16mm/z 4.校驗機床功率 根據(jù)資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當f=0.16mm/z, a=50mm, a=2.5mm, Vf=490mm/s時由切削功率的修正系數(shù)k=1，則P= 3.5kw，P=0.8 kw。 根據(jù)XA6132型立式銑床說明書可知：機床主軸主電動機允許的功率P= P×P P=7.5×0.8=6＞P= 3.5kw 因此機床功率能滿足要求。 6.1.2 基本時間 根據(jù)資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為： t= t==4.6min 6.2 工序Ⅱ切削用量及基本時間的確定 6.2.1 切削用量 本工序為銑φ16mm孔的端面。選擇高速鋼圓柱銑刀直徑d=50mm，齒數(shù)z=8。已知銑削寬度a=2.5mm，銑削深度a=35mm故機床選用XA6132臥式銑床。 1.確定每齒進給量f 根據(jù)資料所知，查得每齒進給量f=0.20～0.30mm/z、現(xiàn)取f=0.20mm/z。 2.選擇銑刀磨損標準及耐用度 根據(jù)資料所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.80mm，耐用度T=180min。 3.確定切削速度和每齒進給量f 根據(jù)資料所知，依據(jù)上述參數(shù)，查取Vc＝73mm/s，n=350r/min,Vf=390mm/s。 根據(jù)XA6132型立式銑床主軸轉速表查取，nc=150r/min,Vfc=350mm/s。 則實際切削： Vc = Vc==23.55m/min 實際進給量： f= f==0.23mm/z 4.校驗機床功率 依據(jù)上道工序校驗的方法，根據(jù)資料所知，切削功率的修正系數(shù)k=1，則P= 2.3kw，P=0.8 kw，P=7.5可知機床功率能夠滿足要求。 6.2.2 基本時間 根據(jù)資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為： t= t==4.3 min 6.3工序Ⅲ切削用量及基本時間的確定 6.3.1切削用量 本工序為銑φ32mm孔和φ16mm孔在同一基準上的兩個端面，所選刀具為高速鋼圓柱銑刀其直徑為d=60mm，齒數(shù)z=8。其他與上道工序類似。 1.確定每次進給量f 根據(jù)資料，查得每齒進給量fz=0.20～0.30mm/z，現(xiàn)取fz=0.20mm/z。 2.選擇銑刀磨鈍標準及耐用度 根據(jù)資料，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.8mm，耐用度T=180min。 3.確定切削速度和每齒進給量f 根據(jù)資料所知，依據(jù)上述參數(shù)，查取Vc＝85mm/s，n=425r/min,Vf=438mm/s。 根據(jù)XA6132型立式銑床主軸轉速表查取，nc=250r/min,Vfc=400mm/s。 則實際切削： Vc = Vc==47.1m/min 實際進給量： f= f==0.2mm/z 4.校驗機床功率 根據(jù)資料所知，根據(jù)以上參數(shù)可知，切削功率的修正系數(shù)k=1，則P= 2.5kw，P=0.8 kw，P=7.5，依據(jù)上述校驗方法可知機床功率能滿足要求。 6.3.2 基本時間 根據(jù)資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為： t= t==5.8 min 6.4 工序Ⅳ切削用量及基本時間的確定 6.4.1切削用量的確定 本工序為銑深9.5mm,寬6mm的槽。所選刀具為切槽銑刀，銑刀直徑d=6mm，根據(jù)資料選擇銑刀的基本形狀r=10°，a=20°，已知銑削寬度a=3mm，銑削深度a=9mm故機床選用XA6132臥式銑床。 1.確定每齒進給量f 根據(jù)資料所知，用切槽銑刀加工鑄鐵，查得每齒進給量f=0.52～0.10mm/z、現(xiàn)取f=0.52mm/z。 2.選擇銑刀磨損標準及耐用度 根據(jù)資料所知，用切槽銑刀加工鑄鐵，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.20mm，耐用度T=60min。 3.確定切削速度和每齒進給量f 根據(jù)資料所知，依據(jù)銑刀直徑d=6mm，銑削寬度a=3mm，銑削深度a =9mm，耐用度T=60min時查取Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。 根據(jù)XA6132型立式銑床主軸轉速表查取，nc=300r/min,Vfc=475mm/s。 則實際切削： Vc = Vc==8.49m/min 實際進給量： f= f==0.16mm/z 4.校驗機床功率 據(jù)資料可知，切削功率的修正系數(shù)k=1，則P= 2.8kw，P=0.8 kw，可知機床功率能滿足要求。 6.4.2 基本時間 根據(jù)資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為： t= t==2.75min 6.5工序Ⅴ切削用量及基本時間的確定 6.5.1 切削用量 本工序為車端面、鉆孔φ10、車孔φ16、孔口倒角，加工條件為：工件材料為HT200,選用CA6140車床。刀具選擇：選擇高速鋼麻花鉆，do=φ10mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝120°，45度車刀。 1.鉆孔切削用量 查《切削手冊》 所以，按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇，最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗 校驗成功。 2.鉆頭磨鈍標準及壽命：　 后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.5～0.8mm，壽命。 　 切削速度，查《切削手冊》： 修正系數(shù) 故 查《切削手冊》機床實際轉速為 故實際的切削速度 3.校驗扭矩功率 所以 故滿足條件，校驗成立。 6.5.2 計算工時 6.6 工序Ⅵ的切削用量及基本時間的確定 6.6.1 切削用量 本工序為鉆φ32mm孔，刀具選用高速鋼復合鉆頭，直徑d=32mm，使用切削液 1.確定進給量f 由于孔徑和深度都很大，宜采用自動進給，fz=0.20mm/r。 2.選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度 根據(jù)表5-130，鉆頭后刀面最大磨損量為0.8mm，耐用度T=50min。 3.確定切削速度V 由表5-132，σ=670MPa的HT200的加工性為5類，根據(jù)表5-127，進給量f=0.20mm/r，由表5-131，可查得V=17m/min，n=1082r/min。根據(jù)Z535立式鉆床說明書選擇主軸實際轉速. 6.6.2 基本時間 鉆φ32mm深45mm的通孔，基本時間為25s 6.7工序Ⅷ的切削用量及基本時間的確定 6.7.1 切削用量 本工序為鉆、半精鉸，精鉸φ16mm的孔。鉸刀選用φ15.95的標準高速鋼鉸刀，r0=0,a0=8°,kr=5°鉸孔擴削用量： 1. 確定進給量f 根據(jù)參考文獻三表10.4-7查出f表=0.65～1.4.按該表注釋取較小進給量，按Z525機床說明書，取f=0.72。 2. 確定切削速度v和轉速n 根據(jù)表10.4-39取V表=14.2,切削速度的修正系數(shù)可按表10.4-10查出，kmv=1。 故K=0.87 故V’=14.2×0.87×1=12.35m/min N’= 根據(jù)Z525機床說明書選擇n=275r/min.這時實際的鉸孔速度V為： V= 根據(jù)以上計算確定切削用量如下： 鉆孔：d0=15mm, f=0.3mm/r, n=400r/min, v=18m/min 半精鉸：d0=15.85mm, f=0.5mm/r, n=574r/min, v=25.8m/min 精鉸：d0=15.95mm, f=0.72mm/r,n=275r/min, v=13.65m/min 6.7.2 時間計算： 1.鉆孔基本工時： T = 式中，n=400,f=0.3,l=27.5mm,l1=l2=5mm T= 3. 半精鉸基本工時： l= L=27.5mm,n=530r/min,f=0.5mm,取l1=3mm, l2=4mm, T= 3.精鉸基本工時： l= 取l1=4mm, l2=2mm.l=27.5mm T= 6.8 工序Ⅸ的切削用量及基本時間的確定 6.8.1切削用量 本工序為鉆螺紋孔φ6mm、攻絲M8-6H，刀具選用錐柄階梯麻花鉆，直徑d=6mm,以及機用絲錐。鉆床選用Z525立式鉆床，使用切削液。 1.確定進給量f 由于孔徑和深度都不大，宜采用手動進給。 2.選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度 根據(jù)表5-130，鉆頭后到面最大磨損量為0.6mm，耐用度T=20min。 3.確定切削速度V 由表5-132，=670MPa的HT200的加工性為5類，根據(jù)表5-127進給量可取f=0.16mm/r；由表5-131可查V=13m/min,n=1063r/min,根據(jù)Z525立式鉆床說明書選擇主軸實際轉速。 6.8.2 基本時間 鉆Φ6mm螺紋孔，攻絲，基本時間為45s. 6.9 工序Ⅹ的切削用量及基本時間的確定 本工序為鉆φ6mm的孔，锪120°倒角，選用Z525立式鉆床加工 6.9.1 切削用量 刀具采用高速鋼復合鉆頭，直徑d=6mm，使用切削液。 1.確定進給量f 由于孔徑和深度均很小，宜采用手動進給 2.選用鉆頭磨鈍標準及耐用度 根據(jù)表5-130，鉆頭后刀面最大磨損量為0.8mm，耐用度為15min。 3.確定切削速度V 由表5-132，=670MPa的HT200的加工性為5類，據(jù)表5-127，暫定進給量f=0.16mm/r。由表5-131，可查v=16m/min。根據(jù)Z525立式鉆床說明書選擇主軸實際轉速n=1041r/min。 6.9.2 基本時間 鉆一個φ6mm深8mm的通孔，基本時間約為6s. 第7章 銑Φ50凸臺面夾具設計 7.1研究原始質料 利用本夾具主要用來銑?50凸臺面，該?50凸臺面的中心線要滿足對稱度要求以及其槽兩邊的平行度要求。在銑此?50凸臺面時，為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。 7.2定位基準的選擇 由零件圖可知：在對進行加工前， 銑該50凸臺面時其對孔的中心線有對稱度以及50凸臺面兩邊的平行度要求。為了使定位誤差達到要求的范圍之內，采用一面兩銷的定位方式，這種定位在結構上簡單易操作。一面即為底平面；3個V型塊，。 7.3切削力及夾緊分析計算 刀具：立銑刀（硬質合金） 刀具有關幾何參數(shù)： 由參考文獻[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計算公式： 有： 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即： 安全系數(shù)K可按下式計算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數(shù)： 由此可得： 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 查參考文獻[5]1～2～26可知移動形式壓板螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有： 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如2.1. 由表得：原動力計算公式 即： 由上述計算易得： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 7.4誤差分析與計算 該夾具以一面兩V型塊定位，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。 與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻[5]可得： ⑴ 兩定位銷的定位誤差 ： 其中： ， ， ， 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，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 7.5定向鍵與對刀裝置設計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。 根據(jù)GB2207—80定向鍵結構如圖所示： 圖5.1 夾具體槽形與螺釘 根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結構尺寸如表5.4： 表5.4 定向鍵 B L H h D 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 18 ～0.012 ～0.035 25 12 4 12 4.5 18 +0.019 5 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 由于本道工序是完成撥叉槽精銑加工，所以選用側裝對刀塊。根據(jù)GB2243—80側裝對刀塊的結構和尺寸如圖5.2所示： 塞尺選用平塞尺，其結構如圖5.3所示： 圖5.3 平塞尺 塞尺尺寸參數(shù)如表5.5： 表5.5 塞尺 公稱尺寸H 允差d C 3 ～0.006 0.25 7.6夾具體的設計 夾具體是夾具的基礎件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎件連接成一個有機整體。為了滿足加工要求，夾具體應有足夠的剛度和強度，同時結構工藝性要好。由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結構復雜程度的限制，同時吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料選取HT200，鑄造成型后時效處理，以消除內應力。 7.7夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，應該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。 此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換。以便隨時根據(jù)情況進行調整換取。 結論 根據(jù)推動架工藝規(guī)程及夾具設計要求，在本設計中制定的工藝規(guī)程是比較合理的，它保證了零件的加工質量，可靠地達到了圖紙所提出的技術條件，并盡量提高生產(chǎn)率和降低消耗同時還盡量降低工人的勞動強度，使其有良好的工作條件。同時依據(jù)夾具設計原理和相關資料可以了解到該設計中的夾具設計也是合理可行的，該夾具確保了工件的加工質量，不僅工藝性好結構簡單而且使用性好、操作省力高效，同時定位及夾緊快速準確，提高了生產(chǎn)率，降低了制造成本。因此，可知此次課程設計是成功的。 致 謝 首先感謝母校，是她給我一個難得的學習機會，讓我在即將畢業(yè)之際學到了很多知識，經(jīng)過這幾個月的緊張的課程設計，使我在理論和動手能力上都有了進一步的提高。 我的課程設計主要在XX老師指導下,讓我對所學的知識進行系統(tǒng)性的復習,并根據(jù)寫作要求查閱有關資料。在設計過程中受到XX老師無微不至的關心與耐心指導，使我的課程設計得以順利的進展。在XX老師幫助下我解決了很多以前解決不了的問題,在此我向您表示衷心的感謝！同時也要感謝各位老師和同學，是你們讓我的學習和生活充滿樂趣，感謝你們！謝謝! 作為一名即將完成學業(yè)，離開學校生活的我，我要感謝母校，是她給我創(chuàng)造了一個學習的機會，創(chuàng)造了美好的學習生活環(huán)境，讓我在這里學到了很多知識；感謝各位老師，是他（她）們傳授給我的知識；感謝各位同學和朋友，是他們讓我的學習和生活充滿樂趣，感謝你們！ 經(jīng)過這次設計，提高了我很多的能力，比如實驗水平、分析問題的能力、合作精神、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L等。在這期間凝結了很多人的心血，在此表示衷心的感謝。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設計。 在設計期間XX老師幫助我收集文獻資料，理清設計思路，指導實驗方法，提出有效的改進方案。導師淵博的知識、嚴謹?shù)慕田L、誨人不倦的態(tài)度和學術上精益求精的精神使我受益終生。 參考文獻 [1]孟少農(nóng)主編.機械加工工藝手冊.機械工業(yè)出版社，1991 [2]李益民主編.機械制造工藝設計簡明手冊.機械工業(yè)出版社，1993 [3]崇 凱主編.機械制造技術基礎.化學工業(yè)出版社，1993 [4]王紹俊主編.機械制造工藝設計手冊.機械工業(yè)出版社，1987 [5]黃如林主編.切削加工簡明實用手冊.化學工業(yè)出版社，2004 [6]薛源順主編.機床夾具設計.機械工業(yè)出版社，1995 [7]崇 凱主編.機械制造技術基礎課程設計指南. 化學工業(yè)出版社，2006.12 [8]陳于萍，高曉康主編.互換性與測量技術.北京高等教育出版社，2005. 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