機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-十字頭零件車Φ85外圓和挖Φ24槽專用車床夾具設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真【全套圖紙UG三維】

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1、編編 號(hào)號(hào) 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)（論論文文） 題目：題目：基于基于 UG 的車床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)的車床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn) 動(dòng)動(dòng) 仿真仿真 信機(jī) 系系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專專 業(yè)業(yè) 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （職稱：副教授 ） （職稱： ） II 2013 年 5 月 25 日 無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng)誠(chéng) 信信 承承 諾諾 書(shū)書(shū) 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 UG 的 車床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn) 行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特

2、別 加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包 含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 97 學(xué) 號(hào)： 0923801 II 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無(wú)無(wú)錫錫太太湖湖學(xué)學(xué)院院 信信 機(jī)機(jī) 系系 機(jī)機(jī)械械工工程程及及自自動(dòng)動(dòng)化化 專專業(yè)業(yè) 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)論論 文文 任任 務(wù)務(wù) 書(shū)書(shū) 一、題目及專題：一、題目及專題： 1、題目 基于 UG 的車床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 2、專題 二、課題來(lái)源及選題依據(jù)二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際。 現(xiàn)代生產(chǎn)制造中，機(jī)床夾具是一種不可或缺的工藝設(shè)備，它直接 影響著零件的加工精度、生產(chǎn)率和

3、產(chǎn)品的制造成本等，所以機(jī)床夾具 設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作，在機(jī)械制造以及生產(chǎn)技術(shù)中占有極其 重要的地位。 現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市 場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)，特別是近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔 性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向 主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個(gè)方面。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 根據(jù)提供的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料理解設(shè)計(jì)要求，查閱相關(guān)中外資料。 確定車床組合夾具結(jié)構(gòu)及定位、夾緊方案。 對(duì)車床組合夾具進(jìn)行三維建模，生成工程圖，完成爆炸圖及裝夾工 II 件的動(dòng)作演示。

4、完成車床組合夾具加工工序和工藝方案及繪制工序圖。 閱讀和翻譯英文文獻(xiàn)。 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。 四、接受任務(wù)學(xué)生：四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 97 班班 姓名姓名 五、開(kāi)始及完成日期：五、開(kāi)始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）：六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 簽名簽名 簽名簽名 簽名簽名 教教研研室室主主任任 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所學(xué)科組組長(zhǎng)研究所 所長(zhǎng)所長(zhǎng) 簽名簽名 系主任系主任 簽名簽名 2012 年年 11 月月 12 日日 III 摘摘 要要 根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，本次任務(wù)主要是針對(duì)

5、十字頭零件的加工設(shè)計(jì)兩套專用的車床夾 具，完成相應(yīng)的加工要求。主要內(nèi)容包括：加工零件的分析、分析其結(jié)構(gòu)、各部分相關(guān) 尺寸、加工工藝過(guò)程及工序、零件圖的繪制、加工各面、孔等內(nèi)容。具體任務(wù)是針對(duì)車 85 外圓和挖 24 槽設(shè)計(jì)兩套專用車床夾具，確定其定位、夾緊方案和誤差、切削力的 計(jì)算。在此之前，首先要擬定一套高效的加工方案，進(jìn)行工序及工步的確定，進(jìn)而根據(jù) 所選定的方案完善相應(yīng)的計(jì)算和加工工藝卡片，再由所需要求，設(shè)計(jì)出夾具的尺寸，根 據(jù)查找的資料，實(shí)現(xiàn)理論的設(shè)計(jì)。在得到理論設(shè)計(jì)的尺寸和方案之后，利用 UG 進(jìn)行三維 建模，并對(duì)所畫的各部件做裝配、爆炸及運(yùn)動(dòng)仿真等工作，最后，將所有零部件及裝配 圖生

6、產(chǎn)工程圖。通過(guò) UG 的虛擬設(shè)計(jì)，來(lái)說(shuō)明各部分零件之間的結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系，同時(shí)為 了清楚的表示出組裝夾具的內(nèi)部聯(lián)系，還需要繪制出相應(yīng)的剖視圖，以加深對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容 的理解和直觀感覺(jué)。在最后的運(yùn)動(dòng)仿真，分析可得到所設(shè)計(jì)的夾具符合零件要求。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：車床夾具；UG；虛擬設(shè)計(jì)；運(yùn)動(dòng)仿真 IV Abstract According to the requirements of specifications, the main task is to design two special lathe fixtures for machining crosshead part, to complete t

7、he corresponding processing requirements. The important tasks are analysis of processing parts, analysis of its structure and the partial correlation dimension, process technology and process, drawing of spare parts, machining of the part of spaces and holes, and so on. The particular tasks are to d

8、esign two special lathe fixtures for turning the circle of 85 and 24, to make sure the scheme of positioning and clamping, and to calculate the error and cutting force. First of all is to achieve high speed and efficient processing scheme, to determine the working procedure and step, then according

9、to the selected scheme to complete the corresponding counting and processing cards, according to the requirements to design the size of fixtures, to realize the theory design. When we obtain the size of the theory design and the scheme, we use UG to create three-dimensional modeling and assemble all

10、 parts and explode all parts and motion simulation, and so on. All parts and assembly draws production engineering drawings. We illustrate the structure and assembly relation between the parts by the virtual design of UG. At the same time, we use it to clear out the internal relations of assembly fi

11、xture and need to draw the sectional view of the corresponding to readers, which give the most intuitive feel for readers at a glance. After the motion simulation, the fixtures which I design can meet requirements of parts. Key words: turning machine fixture; UG; virtual design; motion simulation V

12、目目 錄錄 摘 要.III ABSTRACTIV 目 錄 V 1 緒論1 1.1 本課題研究的目的和意義.1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，發(fā)展動(dòng)態(tài).1 1.3 本課題的主要內(nèi)容.2 2 零件的分析及工藝規(guī)程設(shè)計(jì).4 2.1 零件的功用.4 2.2 零件的工藝分析.4 2.3 確定毛坯的制造形式.5 2.4 基面的選擇.5 2.5 制定工藝路線.5 2.6 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定.5 2.7 確定切削用量及基本工時(shí).6 3 夾具設(shè)計(jì).15 3.1 車 85 外圓的夾具設(shè)計(jì)15 3.1.1 問(wèn)題的提出15 3.1.2 定位方式和定位基準(zhǔn)的選擇15 3.1.3 切削力及夾緊力計(jì)算15 3

13、.1.4 定位誤差分析16 3.1.5 夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明16 3.2 挖 24 槽的夾具設(shè)計(jì)18 3.2.1 問(wèn)題的提出18 3.2.2 定位方式和定位基準(zhǔn)的選擇18 3.2.3 切削力及夾緊力計(jì)算18 3.2.4 定位誤差分析19 3.2.5 夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明19 4 運(yùn)動(dòng)仿真.25 4.1 UG 的簡(jiǎn)介.25 4.2 運(yùn)動(dòng)仿真.26 4.2.1 專用車床夾具 1 的運(yùn)動(dòng)仿真27 4.2.2 專用車床夾具 2 的運(yùn)動(dòng)仿真30 5 結(jié)論與展望.32 5.1 結(jié)論.32 5.2 不足之處及展望.32 致 謝.33 VI 參考文獻(xiàn).34 附 錄.35 基于 UG 的車床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)

14、動(dòng)仿真 1 1 緒論緒論 1.1 本課題研究的目的和意義本課題研究的目的和意義 在現(xiàn)代生產(chǎn)制造中，機(jī)床夾具是一種不可或缺的工藝設(shè)備，它直接影響著零件的加 工精度、生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，所以機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作，它是 各機(jī)械制造企業(yè)新產(chǎn)品投產(chǎn)、老產(chǎn)品改進(jìn)和工藝更新中的一項(xiàng)重要生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作， 也是每一個(gè)從事機(jī)械加工工藝的技術(shù)人員必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí)，在機(jī)械制造以及生產(chǎn)技 術(shù)中占有極其重要的地位1。 有些零件可以在相應(yīng)的機(jī)床上做粗、精加工，但是在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，車床可以加工的 不僅僅是盤類、軸類零件等對(duì)稱的零件，它還可以加工一些有特殊要求的孔槽，根據(jù)實(shí) 際需要，利用現(xiàn)有資源，設(shè)計(jì)組合夾

15、具，減少機(jī)床時(shí)間，提高經(jīng)濟(jì)效益。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，發(fā)展動(dòng)態(tài)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，發(fā)展動(dòng)態(tài) 夾具最早出現(xiàn)在 1787 年，至今經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。第一階段表現(xiàn)為夾具與人的結(jié) 合。在工業(yè)發(fā)展初期，機(jī)械制造的精度較低，夾具僅僅作為加工工藝過(guò)程中的一種輔助 工具；第二階段是隨著機(jī)床、汽車、飛機(jī)等制造業(yè)的發(fā)展，夾具的門類才逐步發(fā)展齊全， 逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)的主要工藝裝備之一；第三階段，即近代由于世界科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及 社會(huì)生產(chǎn)力的迅速提高，夾具與機(jī)床有了緊密結(jié)合。 在我國(guó)，組合機(jī)床發(fā)展已有 28 年的歷史，其科研和生產(chǎn)都具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，應(yīng)用也 已深入到很多行業(yè)，是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新，進(jìn)行技術(shù)改造，

16、提高生產(chǎn)效率和 高速發(fā)展必不可少的設(shè)備之一。組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度 較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。 國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)電、 氣壓和液壓控制運(yùn)行的，生產(chǎn)的零件批量比較大，大多是：大中型箱體類和軸類零件， 隨著機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)展，現(xiàn)在用它來(lái)加工連桿和板件也不少，主要是完成哪些加工呢？ 在加工孔方面：鉆、擴(kuò)、鉸,都是可以的，同時(shí)鏜孔以及加工螺紋也比較方便，我們還可 以用它來(lái)車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀的槽，以及銑削平面和成形面等。綜以上所 說(shuō)，組合機(jī)床功能廣泛，所以被廣泛用于機(jī)械、輕工等方面。組合機(jī)床種類比較多，像 單面的、雙面的、三面的、臥式的

17、、立式的等。隨著人們對(duì)機(jī)械行業(yè)的不斷研究探索， 柔性組合機(jī)床得到大家的喜愛(ài)，它的主軸箱是多位的、可換的，上面的編碼也是隨著夾 具和刀具的變動(dòng)自行更改，這大大提高了生產(chǎn)效率。隨著人們生活水平提高，需求也越 來(lái)越廣泛，技術(shù)也越來(lái)越好，最近幾年，組合機(jī)床加工中心，機(jī)床上面的輔佐機(jī)械比如： 清洗機(jī)、裝配機(jī)、輸送線等在這個(gè)行業(yè)中被使用的很多。 組合機(jī)床和自動(dòng)線的技術(shù)是比較綜合的，它是根據(jù)用戶特殊要求設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)的過(guò) 程中要注意以下問(wèn)題：加工工藝的選擇，刀具的計(jì)算，測(cè)量，控制，診斷問(wèn)題及監(jiān)控， 清洗裝配的設(shè)計(jì)，裝配和試漏技術(shù)等。我國(guó)重工業(yè)發(fā)展較慢，起點(diǎn)較低，技術(shù)要求高的 機(jī)床很多都是從國(guó)外購(gòu)買的，這其實(shí)變

18、相的提高了我們的生產(chǎn)成本。所以我們自己要不 斷研究發(fā)現(xiàn)，研制新產(chǎn)品，爭(zhēng)取將我們的機(jī)床更多的“柔性”化，滿足用戶的需求。 我們可以從第 21 屆日本國(guó)際博覽會(huì)上看出，來(lái)自世界各地 10 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 500 多家機(jī)床制造商和團(tuán)體展示的先進(jìn)機(jī)床中，復(fù)合、多功能、多軸化的控制設(shè)備以及超 高速和精度較高的裝備非常受到大家的歡迎。想要提高機(jī)床的速度，關(guān)鍵在于提高主軸 轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度，這次的博覽會(huì)展示的加工中心，其主軸轉(zhuǎn)速可以達(dá)到 1000020000r/min;最高的進(jìn)給速度，可以達(dá)到 2060m/min;復(fù)合、多功能、多軸化控制 裝配可以提高零件的一體化程度，加工形狀

19、的種類也得到提高。多功能于一身大大提高 了生產(chǎn)的效率，減少了搬運(yùn)移動(dòng)的成本，促進(jìn)了大生產(chǎn)的發(fā)展。更為重要的信息化的應(yīng) 用和推廣使得現(xiàn)代機(jī)床的自動(dòng)化程度飛快提高，工人們可以通過(guò)電腦或者手機(jī)對(duì)機(jī)床的 程序進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和修改，對(duì)正在加工的零件的動(dòng)態(tài)了解的很清楚，可以及時(shí)有效地更 改加工程序，并且對(duì)所有的運(yùn)算直接電腦進(jìn)行，相當(dāng)?shù)姆奖?。同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備 進(jìn)行維修和檢查，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后，在網(wǎng)上交流問(wèn)題，在線解決并很快的提供售后服務(wù)2。 組合夾具的工藝裝備是標(biāo)準(zhǔn)化的、系列化的，通用程度比較高的，它是由一套預(yù)先 制好的各種形狀不同、規(guī)格不同、尺寸不同，具有完全互換性的標(biāo)準(zhǔn)元件組裝而成的夾 具。它的結(jié)構(gòu)形

20、式可以根據(jù)零件的加工要求進(jìn)行更改，也就是因?yàn)樗耐ㄓ眯詮?qiáng)、可重 復(fù)利用率較高的特點(diǎn)，可以滿足各種零件的加工需求。使用完畢之后，我們可以對(duì)其拆 卸、清洗，元部件又可以組合成新的組合夾具，這樣免去了高成本的專用夾具的儲(chǔ)備， 同時(shí)也節(jié)約了制造零件的工時(shí)，降低了生產(chǎn)成本，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。所以在現(xiàn)代多 品種的制造行業(yè)中，組合夾具的應(yīng)用特別廣泛。 據(jù)專家分析表明，現(xiàn)在的中、小批多品種生產(chǎn)的工件種類占總數(shù)的 85%左右，現(xiàn)代 人們的需求要求制造產(chǎn)品經(jīng)常更新?lián)Q代。但是，很多大企業(yè)已經(jīng)習(xí)慣于大量的傳統(tǒng)專用 夾具，一般具有中等生產(chǎn)能力的企業(yè)。大概有數(shù)千甚至萬(wàn)套的專用夾具，種類之繁多， 在生產(chǎn)和加工中造成很多的

21、不便；還有一種情況是，在多產(chǎn)品生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔幾年 就要更新一大半的夾具，而這些被淘汰的夾具磨損量很小，完全可以繼續(xù)使用，就被這 樣浪費(fèi)了，這是一個(gè)資源的重大浪費(fèi)。所以，近年來(lái)，包括數(shù)控加工中心，成組技術(shù)， 柔性制造系統(tǒng)等加工技術(shù)的應(yīng)用對(duì)機(jī)床夾具提出了以下幾個(gè)要求： （1）能夠比較效率地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備的時(shí)間，有效地降低生產(chǎn) 成本； （2）能裝夾一套具有相似特性的工件； （3）能適用于較高精密加工的高精度機(jī)床夾具； （4）能適用于現(xiàn)代化制造多元化的新型機(jī)床夾具； （5）采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率； （6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度3。 1

22、.3 本課題的主要內(nèi)容本課題的主要內(nèi)容 （1）了解國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)； （2）對(duì)零件進(jìn)行分析和確定加工工藝規(guī)程； （3）對(duì)車 85 外圓進(jìn)行夾具的定位選擇、切削力、夾緊力的計(jì)算和并用 UG 進(jìn)行三 維建模及裝配，爆炸； 基于 UG 的車床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 3 （4）對(duì)挖 24 槽進(jìn)行夾具的定位選擇、切削力、夾緊力的計(jì)算和并用 UG 進(jìn)行三維 建模并生成工程圖及裝配，爆炸； （5）對(duì)車 85 外圓和挖 24 槽的專用夾具，用 UG 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真； （6）對(duì)所做的設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)，并討論其不足之處和對(duì)未來(lái)的展望。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 2 零件的分析零件的分析及工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及工藝規(guī)

23、程設(shè)計(jì) 2.1 零件的功用零件的功用 十字頭零件是機(jī)械中常見(jiàn)的一種零件，它的應(yīng)用廣泛。雖由于它們功用的不同，該 類零件的結(jié)構(gòu)和尺寸存在著一定的差異，但結(jié)構(gòu)上仍有共同特點(diǎn)：零件的主要表面為精 度要求較高的孔，零件由內(nèi)孔、外圓、端面等構(gòu)成。其中，中心孔是連接液壓缸的活塞 軸，上下兩孔是穿導(dǎo)向軸。 2.2 零件的工藝分析零件的工藝分析 由零件圖 2.1 可知，該零件形狀較為復(fù)雜、外形尺寸不大，可以采用鑄造毛坯。由于 該零件的兩個(gè) 20 孔要求較高，它的表面質(zhì)量直接影響工作狀態(tài)，所以對(duì)其尺寸要求較 高，一般為 IT5-IT7，粗糙度為，加工時(shí)兩 20 孔的同軸度應(yīng)該控制在 0.01mm，8 . 0 a

24、 R 所以要由粗加工半精加工精加工來(lái)達(dá)到要求。85 外圓的尺寸它直接影響孔在空間 的位置，加工時(shí)可以將其加工精度降低，通過(guò)裝配來(lái)提高精度。而 65 與 55 的內(nèi)孔要 求低，可以通過(guò)粗加工得到。零件圖如圖 2.1 所示。 圖 2.1 零件圖 基于 UG 的車床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 5 2.3 確定毛坯的制造形式確定毛坯的制造形式 考慮到十字頭工作時(shí)的作用，要求材料要有很高的強(qiáng)度，并且該零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜， 故選用鑄造毛坯材料為 HT200，硬度 190210HB，生產(chǎn)類型為大批量。 2.4 基面的選擇基面的選擇 精基準(zhǔn)的選擇：根據(jù)精基準(zhǔn)選擇原則，選擇十字頭底面與 85 外圓作定位基準(zhǔn)，因 為

25、85 外圓柱面 ，及底面是裝配結(jié)合面，且十字頭底面又是空間位置的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，故選 擇十字頭底面與外圓作定位基準(zhǔn)，符合基準(zhǔn)重合原則且裝夾誤差小。 粗基準(zhǔn)的選擇：根據(jù)粗基準(zhǔn)選擇原則，以十字頭上端面和十字頭支撐外圓定位加工 出精基準(zhǔn),并且粗基準(zhǔn)只能使用一次。 2.5 制定工藝路線制定工藝路線 零件的全部加工表面應(yīng)安排在一個(gè)合理的加工順序中加工，機(jī)械加工工序安排原則 為基面先行，先面后孔，先主后次，先粗后精。這樣可以用加工好的平面定位再來(lái)加工 孔，因?yàn)榭椎木纫筝^高，加工難度大，先加工好平面，再以平面為精基準(zhǔn)加工孔， 這樣即能為孔的加工提供穩(wěn)定可靠的精基準(zhǔn)，同時(shí)可以使孔的加工余量較為均勻。 加工階段分

26、為：粗加工階段、半精加工階段、精加工階段。 加工工藝路線如表 2-1 所示： 表 2-1 加工工藝路線 工序號(hào)工序內(nèi)容 工序 1鑄造、清理 工序 2熱處理：時(shí)效 工序 3粗車 85 外圓 工序 4粗銑上頂面 工序 5粗,精銑底平面 工序 6鉆、攻 4M6 螺紋孔 工序 7擴(kuò) 20 孔 工序 8銑十字頭 工序 9粗鏜 65 內(nèi)孔 工序 10粗鏜、精鏜 2-20 內(nèi)孔 工序 11挖 2-24 環(huán)槽 工序 12精車 85 外圓 工序 13去毛刺 工序 14終檢 2.6 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 1-10 查得毛坯加工余

27、量為 2，毛坯尺寸偏差查 得為1.4。零件毛坯圖如圖 2.2 所示。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 圖 2.2 零件毛坯圖 2.7 確定切削用量及基本工時(shí)確定切削用量及基本工時(shí) 切削用量是指切削速度、進(jìn)給量(或進(jìn)給速度)和背吃刀量(切削深度)，三者 c vf f v p a 又稱為切削用量三要素。 基本工時(shí)是機(jī)動(dòng)時(shí)間和輔助時(shí)間的和。其中，機(jī)動(dòng)時(shí)間為切削工件的時(shí)間，T b T a T 而輔助工時(shí)是為保證基本工藝過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，必須進(jìn)行的各種輔助性操作所消耗的時(shí)間， 如機(jī)械加工工序中裝卸工件、進(jìn)退刀、測(cè)量、自檢、轉(zhuǎn)換刀架、開(kāi)停車等。 工序 1：鑄造、清理 工序 2：熱處理：時(shí)效 工序 3：粗車 85

28、外圓 工件材料為 HT200 鑄造，機(jī)床選用 CA6140，刀具為 90硬質(zhì)合金車刀。 (1) 切削用量 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-58 確定進(jìn)給量，rmmf/5 . 0mmap2 ，則理論轉(zhuǎn)速smvc/167 . 1 (2.1)min/345.262/372 . 4 8514 . 3 167 . 1 10001000 rsr d v n 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-43 查得 CA6140 車床的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 ，所以實(shí)際切削速度min/320rns 基于 UG 的車床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 7 (2.2)smm dn vc/42 . 1 min/ 4 . 85 1000 32085

29、14 . 3 1000 (2) 基本工時(shí)T 被切削層長(zhǎng)度由毛坯可知為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取mml89mml5 1 ，走刀次數(shù) 1 次，則機(jī)動(dòng)時(shí)間mml3 2 (2.3)min61 . 0 5 . 0320 8935 21 nf lll Tb 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-106，得輔助時(shí)間。min26 . 1 a T 工序 4：粗銑上頂面 工件材料為 HT200 鑄造，機(jī)床選用 X62W，機(jī)床功率 7.5KW。 (1) 切削用量 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-76 選取刀具為硬質(zhì)合金端銑刀，材料 YG8， ，齒數(shù)，查金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-75 得mmD634zrmmf

30、/2 . 0 。齒/2 . 0 mmfz 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-79 查得， ，由式mmap5 . 3min/90mvc (2.1)可得理論轉(zhuǎn)速 min/ 2 . 337 8514 . 3 9010001000 r d v n 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取，所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度min/375rn min/08.100 1000 3758514 . 3 1000 m dn vc 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 (2.4)37542 . 0znff zm min/300mm (2) 基本工時(shí)T 被切削層長(zhǎng)度由毛坯可知為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取mml85mml5 1 ，走刀次數(shù) 1 次，由式

31、(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間mml3 2 min31 . 0 300 8535 21 m b f lll T 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-106，得輔助時(shí)間。min26 . 2 a T 工序 5：粗,精銑底平面 （一）粗銑底平面 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 工件材料為 HT200 鑄造，機(jī)床選用 X62W，機(jī)床功率 7.5KW。 (1) 切削用量 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-76 選取刀具為硬質(zhì)合金端銑刀，材料 YG8， ，齒數(shù)，查金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-75 得mmD634zrmmf/2 . 0 。齒/2 . 0 mmfz 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-79 查得， ，由式

32、mmap5 . 2min/90mvc (2.1)可得理論轉(zhuǎn)速 min/ 2 . 337 8514 . 3 9010001000 r d v n 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取，所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度min/375rn min/08.100 1000 3758514 . 3 1000 m dn vc 由式(2.4)可得工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 37542 . 0znff zm min/300mm (2) 基本工時(shí)T 被切削層長(zhǎng)度由毛坯可知為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取mml85mml5 1 ，走刀次數(shù) 1 次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間mml3 2 min31 . 0 300 8535 21 m b

33、 f lll T 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-106，得輔助時(shí)間。min26 . 2 a T （二）精銑底平面 工件材料為 HT200 鑄造，機(jī)床選用 X62W，機(jī)床功率 7.5KW。 (1) 切削用量 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-76 選取刀具為硬質(zhì)合金端銑刀，材料 YG8， ，齒數(shù)，查金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-75 得mmD634zrmmf/15 . 0 。齒/2 . 0 mmfz 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-79 查得， ，由式mmap1min/105mvc (2.1)可得理論轉(zhuǎn)速 min/ 4 . 393 8514 . 3 10510001000 r d v n

34、按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取，所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度min/475rn 基于 UG 的車床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 9 min/78.126 1000 4758514 . 3 1000 m dn vc 由式(2.4)可得工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 47542 . 0znff zm min/380mm (2) 基本工時(shí)T 被切削層長(zhǎng)度由毛坯可知為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取mml85mml5 1 ，走刀次數(shù) 1 次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間mml3 2 min24 . 0 380 8535 21 m b f lll T 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-106，得輔助時(shí)間。min26 . 2 a T

35、 工序 6：鉆、攻 4M6 螺紋孔 工步一：鉆孔至 5 工件材料為 HT200 鑄造，機(jī)床選用 Z3040,刀具為硬質(zhì)合金 YG8 直徑為 5 鉆頭。 (1) 切削用量 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-65 查得進(jìn)給量，表 4-66 查得rmmf/25 . 0 ，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速min/21/35 . 0 msmvc min/58.1337 514. 3 2110001000 r d v n 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-41 查得 Z3040 鉆床的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，min/1250rn 所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度 min/625.19 1000 1250514 . 3 10

36、00 m dn vc (2) 基本工時(shí)T 被切削層長(zhǎng)度為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，走mml15mml5 1 mml3 2 刀次數(shù) 1 次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間 min0736 . 0 25 . 0 1250 1535 21 nf lll Tb 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-106，得輔助時(shí)間。min55 . 1 a T 工步二：攻 M6 螺紋孔 工件材料為 HT200 鑄造，機(jī)床選用 Z3040,刀具為硬質(zhì)合金 YG8，M6 絲錐。 (1) 切削用量 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-65 查得進(jìn)給量，表 4-66 查得rmmf/25 . 0 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10

37、 ，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速min/21/35 . 0 msmvc min/58.1337 514 . 3 2110001000 r d v n 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-41 查得 Z3040 鉆床的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，min/1250rn 所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度 min/625.19 1000 1250514 . 3 1000 m dn vc (2) 基本工時(shí)T 被切削層長(zhǎng)度為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，mml10mml5 1 mml3 2 走刀次數(shù) 1 次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間 min0576 . 0 25 . 0 1250 1035 21 nf lll Tb

38、根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-106，得輔助時(shí)間。min55 . 1 a T 工序 7：擴(kuò) 20 孔 利用鉆頭將 16mm 孔擴(kuò)大至 20mm 孔. (1) 切削用量 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-67 查得,，rmmf/9 . 0mmap1 ，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速min/20mvc min/47.318 2014 . 3 2010001000 r d v n 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-41 查得 Z3040 鉆床的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，min/320rn 所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度 1000 3202014 . 3 1000 dn vc min/096.20m (2) 基本

39、工時(shí)T 被切削層長(zhǎng)度為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，mml85mml5 1 mml3 2 走刀次數(shù) 1 次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間 min097 . 0 9 . 0320 2035 21 nf lll Tb 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-106，得輔助時(shí)間。min3 . 1 a T 工序 8：銑十字頭 工件材料為 HT200 鑄造，機(jī)床選用 X62W，機(jī)床功率 7.5KW。 (1) 切削用量 基于 UG 的車床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 11 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-76 選取刀具為硬質(zhì)合金立銑刀，材料 YG8， ，齒數(shù)，查金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-78 得mmD254

40、zrmmf/2 . 0 。齒/12 . 0 mmfz 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-79 查得， ，由式mmap2min/90mvc (2.1)可得理論轉(zhuǎn)速 min/49.1146 2514 . 3 9010001000 r d v n 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取，所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度min/1180rn min/63.92 1000 11802514 . 3 1000 m dn vc 由式(2.4)可得工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 min/944118042 . 0mmznff zm (2) 基本工時(shí)T 被切削層長(zhǎng)度為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，mml70mml5 1 mml3 2 走刀次

41、數(shù) 1 次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間 min066 . 0 1180 7035 21 m b f lll T 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-106，得輔助時(shí)間。min27 . 2 a T 工序 9：粗鏜 65 內(nèi)孔 工件材料為 HT200 鑄造，機(jī)床選用 T618。 (1) 切削用量： 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-71 選取刀具為硬質(zhì)合金圓形鏜刀，鏜桿長(zhǎng)度 700， ，表 4-72，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速mmrmmf/5 . 0mmap5 . 2min/60mvc min/97.293 6514 . 3 6010001000 r d v n 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取，所以由式(2.2)

42、可得實(shí)際切削速度min/320rn min/312.65 1000 3206514 . 3 1000 m dn vc (2) 基本工時(shí)T 被切削層長(zhǎng)度為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，mml65mml5 1 mml3 2 走刀次數(shù) 1 次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間 min456 . 0 5 . 0320 6535 21 nf lll Tb 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-106，得輔助時(shí)間。min55 . 1 a T 工序 10：粗鏜、半精鏜、精鏜 2-20 內(nèi)孔 （一）粗鏜 20 內(nèi)孔 工件材料為 HT200 鑄造，機(jī)床選用 T618。 (1) 切削用

43、量 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-71 選取刀具為硬質(zhì)合金圓形鏜刀，鏜桿長(zhǎng)度 400， ，表 4-72，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速mmrmmf/5 . 0mmap2min/60mvc min/414.955 2014 . 3 6010001000 r d v n 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取，所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度min/950rn min/66.59 1000 9502014 . 3 1000 m dn vc (2) 基本工時(shí)T 被切削層長(zhǎng)度為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，mml20mml5 1 mml3 2 走刀次數(shù) 1 次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間 min0589 . 0 5

44、. 0950 2035 21 nf lll Tb 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-106，得輔助時(shí)間。min34 . 1 a T （二）精鏜 20 內(nèi)孔 工件材料為 HT200 鑄造，機(jī)床選用 T618。 (1) 切削用量 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-73 選取刀具為硬質(zhì)合金圓形鏜刀，鏜桿長(zhǎng)度 400， ，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速mmrmmf/05 . 0 mmap15 . 0 min/120mvc min/82.1910 2014 . 3 12010001000 r d v n 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取，所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度min/1200rn min/36.75 1000 1

45、2002014 . 3 1000 m dn vc (2) 基本工時(shí)T 被切削層長(zhǎng)度為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，mml20mml5 1 mml3 2 走刀次數(shù) 1 次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間 min0589 . 0 5 . 0950 2035 21 nf lll Tb 基于 UG 的車床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 13 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-106，得輔助時(shí)間。min34 . 1 a T 工序 11：挖 2-24 環(huán)槽 工件材料為 HT200 鑄造，機(jī)床選用 CA6140，刀具為 30硬質(zhì)合金車刀。 (1) 切削用量 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-58 確定進(jìn)給量，rm

46、mf/4 . 0mmap2 ，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速smvc/1 . 1 min/796.875/596.14 2414 . 3 1 . 110001000 rsr d v n 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-43 查得 CA6140 車床的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 ，所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度min/900rn smr dn vc/13 . 1 min/824.67 1000 9002414 . 3 1000 (2) 基本工時(shí)T 被切削層長(zhǎng)度由毛坯可知為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取mml24mml5 1 ，走刀次數(shù) 1 次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間mml3 2 min88 . 0 4

47、. 0900 2435 21 nf lll Tb 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-106，得輔助時(shí)間min8 . 0 a T 工序 12：精車 85 外圓 工件材料為 HT200 鑄造，機(jī)床選用 CA6140，刀具為 90硬質(zhì)合金車刀。 (1) 切削用量 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-54 確定進(jìn)給量，rmmf/2 . 0mmap15 . 0 ，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速smvc/7 . 1 min/16.382/37 . 6 8514 . 3 7 . 110001000 rsr d v n 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-43 查得 CA6140 車床的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 ，所以由式(2.2)

48、可得實(shí)際切削速度min/400rn smr dn vc/78 . 1 min/76.106 1000 4008514 . 3 1000 (2) 基本工時(shí)T 被切削層長(zhǎng)度由毛坯可知為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取mml85mml5 1 ，走刀次數(shù) 1 次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間mml3 2 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 min516 . 0 2 . 0900 8535 21 nf lll Tb 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-106，得輔助時(shí)間。min26 . 1 a T 工序 13：去毛刺 工序 14：終檢 以上的工藝卡片及工序卡詳見(jiàn)附錄。 基于 UG 的車床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真

49、 15 3 夾具設(shè)計(jì)夾具設(shè)計(jì) 3.1 車車 85 外圓的夾具設(shè)計(jì)外圓的夾具設(shè)計(jì) 3.1.1 問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出 夾具的種類很多，有通用夾具，專用夾具和組合夾具等，本夾具是用來(lái)車削粗車和 精車軸的外圓，由于本零件比較特殊，為了使定位誤差為零 ，我們?cè)O(shè)計(jì)基準(zhǔn)為軸頂尖位 置，作為主要的基準(zhǔn)，在刀具方面我們選用硬質(zhì)合金 90車刀進(jìn)行加工。 3.1.2 定位方式和定位基準(zhǔn)的選擇定位方式和定位基準(zhǔn)的選擇 工件上的加工為車削軸的外圓，故應(yīng)按完全定位設(shè)計(jì)夾具，限制 6 個(gè)自由度，并力 求遵守基準(zhǔn)重合原則，以減少定位誤差對(duì)加工精度的影響，所以根據(jù)軸本身的加工特點(diǎn) 來(lái)選擇定位的方式，選擇用主軸圓柱軸定位，用尾座

50、頂尖兩邊夾緊，來(lái)實(shí)現(xiàn)定位加工。 3.1.3 切削力及夾緊力計(jì)算切削力及夾緊力計(jì)算 計(jì)算夾緊力時(shí)，通常將夾具和工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng)。本工序在車削加工過(guò)程中 切削力為圓周切削分力，因此，在計(jì)算夾緊力時(shí)可以不計(jì)算徑向切削分力和軸向切削分 力。為保證夾緊可靠，應(yīng)將理論夾緊力乘上安全系數(shù)作為工件加工時(shí)所需要的夾緊力， 即 (3.1) WWK KFF 式中為實(shí)際所需夾緊力（N）： WK F 為理論夾緊力（N）： W F 為安全系數(shù)。K (3.2) f f F f F f F F F Z c YX pFW KvfaCF 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 5-61 可知，為 46； f F C 為 1.0； f

51、 F X 為 0.4； f F Y 為 0； f F Z 為修正系數(shù) 1.5。 f F K 又從上節(jié)可知，所以由公式(3.2)得，理論rmmf/5 . 0mmap2smvc/167 . 1 夾緊力 NFW584.104 安全系數(shù)按下式計(jì)算K 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 (3.3) 43210 KKKKKK 根據(jù)機(jī)床夾具及應(yīng)用表 4-1 可知式中為基本安全系數(shù) 1.5； 0 K 為加工性質(zhì)系數(shù) 1.2； 1 K 為刀具鈍化系數(shù) 1.15； 2 K 為切削特點(diǎn)系數(shù) 1.0； 3 K 為夾緊力穩(wěn)定系數(shù) 1.3。 4 K 所以由公式(3.3)得 691 . 2 K 由公式(3.1)得 NFWK43

52、5.281 由于兩端是頂尖裝夾，左頂尖 1 直接裝夾在機(jī)床主軸上，右頂尖 2 裝夾在機(jī)床尾座 上，所以加緊力是滿足要求的。夾具總體圖如圖 3.1 所示。 圖 3.1 夾具總體圖 3.1.4 定位誤差分析定位誤差分析 夾具的主要定位元件為兩頂尖，不存在定位誤差，這種定位方案可行。 3.1.5 夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明 本夾具設(shè)計(jì)采用雙頂尖，它的優(yōu)點(diǎn)為定心準(zhǔn)確，裝夾穩(wěn)定，易于確保同軸度的要求， 所以根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 4-43 可得主軸孔錐度為莫氏 6 號(hào)，外錐大徑基 本尺寸 D =63.348mm，而由零件圖可知零件頂面的大孔為 65mm，而十字頭為，3535 所以

53、頂尖 1 設(shè)計(jì)為大端為 75 的圓，小端為 35 的圓，來(lái)限制零件的 5 個(gè)自由度。而機(jī) 床尾座孔錐度為莫氏 5 號(hào)，外錐大徑基本尺寸 D=44.399mm，所以頂尖 2 設(shè)計(jì)為大端為 基于 UG 的車床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 17 5 小端為 10mm。用 UG 進(jìn)行三維建模得如圖 3.2 頂尖 1 和圖 3.3 頂尖 2 所示，而裝配 圖如圖 3.4 所示。 夾緊裝置采用移動(dòng)的頂尖來(lái)夾緊，采用裝在尾座的頂尖來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)加工完后，可以 將尾座向后移動(dòng)，退后一段距離把工件取出。 圖 3.2 頂尖 1 圖 3.3 頂尖 2 圖 3.4 夾具 1 裝配圖 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 3.2 挖挖

54、 24 槽的夾具設(shè)計(jì)槽的夾具設(shè)計(jì) 3.2.1 問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出 原工藝可在鏜床上進(jìn)行徑向孔內(nèi)槽的粗、精加工，但是生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，受鏜床轉(zhuǎn)速低 及刀具手工刃磨、手工敲刀調(diào)整直徑的影響，孔內(nèi)槽尺寸控制困難，加工效率低，同軸 度難以保證，穩(wěn)定性很差。為此，根據(jù)實(shí)際需要，利用現(xiàn)有資源，設(shè)計(jì)了一套組合夾具， 在車床上加工此零件的徑向孔內(nèi)槽。 3.2.2 定位方式和定位基準(zhǔn)的選擇定位方式和定位基準(zhǔn)的選擇 工件上的加工為挖 24 槽，故應(yīng)按完全定位設(shè)計(jì)夾具，并力求遵守基準(zhǔn)重合原則， 以減少定位誤差對(duì)加工精度的影響，所以根據(jù)軸本身的加工特點(diǎn)來(lái)選擇定位的方式。以 零件的底面為基準(zhǔn)面，選擇用一個(gè)短支承板限制兩個(gè)自

55、由度，一個(gè)限位支承釘限制一個(gè) 自由度和一個(gè)大平面限制三個(gè)自由度來(lái)實(shí)現(xiàn)定位加工，用 V 型塊和夾緊壓板來(lái)實(shí)現(xiàn)夾緊。 3.2.3 切削力及夾緊力計(jì)算切削力及夾緊力計(jì)算 計(jì)算夾緊力時(shí)，通常將夾具和工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng)。本工序在車削加工過(guò)程中 切削力為圓周切削分力，因此，在計(jì)算夾緊力時(shí)可以不計(jì)算徑向切削分力和軸向切削分 力。為保證夾緊可靠，應(yīng)將理論夾緊力乘上安全系數(shù)作為工件加工時(shí)所需要的夾緊力， 即 根據(jù)金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)表 5-61 可知，為 46； f F C 為 1.0； f F X 為 0.4； f F Y 為 0； f F Z 為修正系數(shù) 1.0。 f F K 又從上節(jié)可知，所以由公式

56、(3.2)得理論夾緊rmmf/4 . 0mmap2smvc/1 . 1 力為 NFW769.63 根據(jù)機(jī)床夾具及應(yīng)用表 4-1 可知式中為基本安全系數(shù) 1.5； 0 K 為加工性質(zhì)系數(shù) 1.2； 1 K 為刀具鈍化系數(shù) 1.15； 2 K 為切削特點(diǎn)系數(shù) 1.0； 3 K 基于 UG 的車床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 19 為夾緊力穩(wěn)定系數(shù) 1.3。 4 K 所以由公式(3.3)得 691 . 2 K 由公式(3.1)得 NFWK 6 . 171 由于是由夾緊壓板夾緊，有六角頭螺栓夾緊。 3.2.4 定位誤差分析定位誤差分析 定位誤差包括定位基準(zhǔn)及工序基準(zhǔn)，當(dāng)工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合時(shí)，產(chǎn)生的是

57、d 基準(zhǔn)不重合誤差，即；當(dāng)定位副制造誤差及其配合間隙引起的定位誤差為基準(zhǔn)位移誤 b 差就，即。 j 由設(shè)計(jì)可知，工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，此時(shí)，只有基準(zhǔn)位移誤差，故0b (3.4)3/063 . 0 2 sin2 T d jd 符合要求。 3.2.5 夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明 本設(shè)計(jì)為由連接壓板將基礎(chǔ)立板和基礎(chǔ)橫板組成彎板形式的夾具體，用于支承零件， 承受零件的重量。根據(jù)零件大小，根據(jù)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表 3-10-3 選用二側(cè)槽方形 基礎(chǔ)板規(guī)格為為基礎(chǔ)板，而在基礎(chǔ)立板上，添加一個(gè)短支承板和一個(gè)限位支60180180 承釘，用 UG 三維建模出基礎(chǔ)橫板和基礎(chǔ)立板，如圖 3.5

58、和圖 3.6 所示。 圖 3.5 基礎(chǔ)橫板 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 圖 3.6 基礎(chǔ)立板 根據(jù)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表 3-10-10 選用連接壓板規(guī)格為，用 UG 三維1512030 建模如圖 3.7 所示。 圖 3.7 連接板 根據(jù)機(jī)械工程標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)螺紋與緊固卷表 8-32 里的緊定螺釘?shù)臋C(jī)械性能和表 17- 15 緊定螺釘?shù)某叽?，選用螺紋規(guī)格 d=M10,公稱長(zhǎng)度 l=40mm、性能等級(jí)為 14H、表面氧 基于 UG 的車床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 21 化的開(kāi)槽長(zhǎng)圓柱，螺釘為 GB/T75 M10 40。UG 三維建模如圖 3.8 所示。 圖 3.8 緊定螺釘 根據(jù)夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)表 1

59、-11 的 V 型塊再由零件實(shí)際需要，用 UG 三維建模出 實(shí)體見(jiàn)圖 3.9。 圖 3.9V 型塊 根據(jù) V 型塊和零件的尺寸自己設(shè)計(jì)出夾緊壓板的尺寸，并用 UG 進(jìn)行三維建模，見(jiàn) 圖 3.10。 圖 3.10 夾緊壓板 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 根據(jù)機(jī)械工程標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)螺紋與緊固卷表 14-2，選用螺紋規(guī)格 d=M10、公稱長(zhǎng) 度 l=95mm、性能等級(jí)為 8.8 級(jí)、表面氧化、A 級(jí)六角頭螺栓。用 UG 三維建模如圖 3.11 所示。 圖 3.11 六角頭螺栓 根據(jù)機(jī)械工程標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)螺紋與緊固卷表 22-1，選用 A 級(jí)平墊圈，用于支承面 狀態(tài)和增加承受預(yù)緊力，規(guī)格為 GB/T 97.2

60、10，用 UG 建模如圖 3.12 所示。 圖 3.12 A 級(jí)平墊圈 在基礎(chǔ)立板和基礎(chǔ)橫板組成彎板支承零件，需要一個(gè)過(guò)渡圓盤來(lái)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)立板和機(jī) 床的連接，用 UG 建模如圖 3.13 所示。 基于 UG 的車床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 23 圖 3.13 過(guò)渡圓盤 在建立了如上述模型后，進(jìn)入 UG 的裝配模塊進(jìn)行裝配，基礎(chǔ)橫版與基礎(chǔ)立板通過(guò)連 接板用壓緊螺釘連接，V 型塊與基礎(chǔ)立板通過(guò)壓緊螺釘連接，零件由壓緊板和 V 型塊用 六角頭螺栓夾緊，用支承套定位來(lái)實(shí)現(xiàn)同軸度的要求，由上述定位可知，這套夾具限制 了 6 個(gè)自由度。夾具裝配圖見(jiàn)圖 3.14，爆炸圖見(jiàn) 3.15。 當(dāng)加工好一邊的時(shí)候，只需要

61、松開(kāi)六角頭螺栓即可，因?yàn)橛兄С刑锥ㄎ?，所以也?jié) 省了對(duì)正的時(shí)間，安裝與拆卸方便。 圖 3.14 夾具 2 裝配圖 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 圖 3.15 夾具 2 爆炸圖 基于 UG 的車床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 25 4 運(yùn)動(dòng)仿真運(yùn)動(dòng)仿真 4.1 UG 的簡(jiǎn)介的簡(jiǎn)介 UG 是 Unigraphics 的縮寫，這是一個(gè)交互式 CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔 助制造)系統(tǒng)，它的功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的三維建模。它在剛開(kāi) 始主要用于工作站，但隨著 PC 硬件的發(fā)展和個(gè)人用戶的快速增長(zhǎng)，在 PC 上的應(yīng)用取得 了迅猛的增長(zhǎng)，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用

62、。 UG 的開(kāi)發(fā)始于 1969 年，它是基于 C 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的。UG NX 是一個(gè)在二和三維空 間無(wú)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上使用自適應(yīng)多重網(wǎng)格方法開(kāi)發(fā)的一個(gè)靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟件 工具。其設(shè)計(jì)思想足夠靈活地支持多種離散方案。因此軟件可對(duì)許多不同的應(yīng)用再利用8。 UGS 公司的 Unigraphics NX 為產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過(guò)程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證的手段， 并針對(duì)虛擬設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需求，提供了經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證得到的解決方案。它能夠使企 業(yè)通過(guò)新一代數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)向產(chǎn)品全面的生命周期管理轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。它提供 了一套完整的集成解決方案，從流程開(kāi)始一直到產(chǎn)品最終交付，包括了風(fēng)格與樣式、設(shè) 計(jì)、仿真、加工和制造等各項(xiàng)功能。 UG 的發(fā)展歷史： 1960 年，McDonnell Douglas Automation 公司成立。 1976 年，收購(gòu)了 Unigraphics CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)商United Computer 公 司，UG 的雛形問(wèn)世。 1983 年，UG 上市。 1986 年，Unigraphics 吸取了業(yè)界領(lǐng)先的、為實(shí)踐所證實(shí)的實(shí)體建模核心 Parasolid 的部份功能。 1989 年，Unigraphics 宣布支持 UNIX 平臺(tái)及開(kāi)放系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并將一個(gè)新的與 STEP 標(biāo)準(zhǔn)兼容的三維實(shí)體建模核心 Parasol