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外文翻譯
譯文題目 一種自動化夾具設(shè)計方法
原稿題目A Clamping Design Approach for Automated Fixture Design
原稿出處 Int J Adv Manuf Technol (2001)18:784–789
一種自動化夾具設(shè)計方法
塞西爾
美國，拉斯克魯塞斯，新墨西哥州立大學(xué)，，工業(yè)工程系，虛擬企業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室（VEEL）
在這片論文里，描述了一種新的計算機(jī)輔助夾具設(shè)計方法。對于一個給定的工件，這種夾具設(shè)計方法包含了識別加緊表面和夾緊位置點(diǎn)。通過使用一種定位設(shè)計方法去夾緊和支撐工件，并且當(dāng)機(jī)器正在運(yùn)行的時候，可以根據(jù)刀具來正確定位工件。該論文還給出了自動化夾具設(shè)計的詳細(xì)步驟。幾何推理技術(shù)被用來確定可行的夾緊面和位置。要識別所完成工件和定位點(diǎn)就還需要一些輸入量包括CAD模型的技術(shù)要求、特征。
關(guān)鍵詞：夾緊；夾具設(shè)計
1. 動機(jī)和目標(biāo)
夾具設(shè)計是連接設(shè)計與制造間的一項(xiàng)重要任務(wù)。自動化夾具設(shè)計和計算機(jī)輔助夾具設(shè)計開發(fā)（夾具CAD）是下一代制造系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的關(guān)鍵。在這片論文里，討論了一種夾具設(shè)計的方法，這種方法有利于在目前環(huán)境下夾具設(shè)計的自動化。
夾具設(shè)計方法的研究已成為國內(nèi)多家科研工作的重點(diǎn)。作者：周在[1]中對工件的穩(wěn)定和總需求約束了雙重標(biāo)準(zhǔn)，突出重點(diǎn)的工作。在夾具設(shè)計中廣泛的運(yùn)用了人工智能（AI）以及專家系統(tǒng)。部分CAD模型幾何信息也被用于夾具設(shè)計。Bidanda [4]描述了一個基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，以確定回轉(zhuǎn)體零件的定位和夾緊。夾緊機(jī)制同時用于執(zhí)行定位和夾緊功能。其他研究者（如DeVor等，[5,6]）分析了切削力鉆井機(jī)械和建筑模型及其他金屬切削加工。康有為等在[2]中定義了裝配約束建模的模塊化與夾具元件之間的空間關(guān)系。一些研究人員采用模塊化夾具設(shè)計原則，用以生成[2,7-11]，另一些夾具設(shè)計工作者已經(jīng)報告了[1,3,9,12-23]?？梢栽赱21,24]中找到夾具設(shè)計相關(guān)的大量的審查工作。
在第二節(jié)中，對夾具設(shè)計任務(wù)中各種步驟進(jìn)行了概述。在第3節(jié)和第四節(jié)中描述了工件的加工過程，要夾緊工件表面，否則將面臨工件的全面自動測定。第5節(jié)討論了對工件的夾緊點(diǎn)的測定。
2. 夾具設(shè)計的整體方法
在本節(jié)中，描述了整體夾緊的設(shè)計方法。通常對較理想的位置的那一部分進(jìn)行夾緊，并減低切削力的影響。夾緊的位置和夾具設(shè)計中定位的位置是高度相關(guān)的。通常，夾緊和定位可以通過同樣的方法來完成。但是，不明白這兩個是夾具設(shè)計中不同的方面，可能導(dǎo)致夾具設(shè)計的失敗。多數(shù)人的在規(guī)劃過程中首先解決定位問題，這樣可以使開發(fā)的定位與設(shè)計的定位相契合。不過，整體定位及設(shè)計方法不在本文討論范文內(nèi)。
除了零件的設(shè)計（為此夾具設(shè)計有待開發(fā)），公差規(guī)格，過程序列，定位點(diǎn)和設(shè)計等因素外，還應(yīng)投入CAD模型到夾具設(shè)計方法中。這樣的夾具可以夾緊并支撐定位器。指導(dǎo)使用的主要內(nèi)容應(yīng)盡量不抵制切割或加工過程和中所涉及的操作。相反，應(yīng)定位夾具，使切削力在正確的方向，這將有助于保持在一個特定的部分加工操作安全。通過引導(dǎo)對定位器的切割力量，部分（或工件）被固定，固定定位點(diǎn)，因此不能移動的定位器。
在這里討論的夾具的設(shè)計方法必須在整體夾具設(shè)計方法的范圍內(nèi)。在此之前進(jìn)行定位器/支撐和夾具設(shè)計的初步階段，涉及到的分析和識別的功能、相關(guān)的公差和其他規(guī)范是必要的。根據(jù)初步的評估和測定，定位/支撐設(shè)計與夾具設(shè)計結(jié)果的在此基礎(chǔ)上可以同時進(jìn)行。本文對所描述夾具設(shè)計的方法討論基于定位器/支撐設(shè)計與先前已經(jīng)確定的假設(shè)（包括適當(dāng)?shù)亩ㄎ缓椭С譁y定一個工件的定位，以及識別和夾具，如V元素的支持面塊，基礎(chǔ)板，定位銷等）。
（1） 夾具設(shè)計的輸入
輸入包括對特定產(chǎn)品的設(shè)計翼邊模型，公差信息，提取的特征，過程順序和部分在給定的每一個設(shè)計的相關(guān)特性的加工方向，面向的位置和定位裝置，以及加工過程中的各種工序，須出示每個相應(yīng)的功能。
（2）夾具設(shè)計的方法
圖一是自動化夾具設(shè)計主要步驟總結(jié)圖。對這些步驟概述如下：
第1步：設(shè)置配置清單以及相關(guān)的[進(jìn)程_功能]條目。
第2步：確定方向和夾緊力。輸入必要的加工方向向量mdv1，mdv2……mdvn，面對nvs的支持力，并確定法向量。如果加工方向向下（對應(yīng)的方向向量[0，0，-1]），和面的支持向量平行于加工方向，那么，夾緊力方向平行向下加工方向[0，0，-1]。如果必需要側(cè)面夾緊并沒有可夾緊的地方，那么在其中放置一個夾具夾緊下調(diào)，然后邊鉗方向計算如下。讓sv和tv輔助常規(guī)的向量代替次要的和三級定位孔。然后，使用夾緊機(jī)構(gòu)夾緊一個方向，例如，av應(yīng)平行于這兩個法向量，即，正常向量應(yīng)分別與每塊表面的sv和tv向量平行。側(cè)面夾緊面應(yīng)該是一對分別平行于面sv和tv的平面孔。
第三步：從列表中選出最大有效加工力。這樣能夠有效的平衡各加工力。
第四步：利用計算出的最高有效加工力，才能確定用來支撐工件加工的面積的夾具尺寸（例如，一個帶夾子可以作為一個夾緊機(jī)構(gòu)使用）。
第五步：確定給定工件的夾緊面。這一步在第4步中所述過。
第六步：該夾具的夾緊面的實(shí)際位置自動在第5節(jié)中確定?？紤]接下來的步驟并返回第一步。
3. 判斷夾具尺寸
在這項(xiàng)工作中所用到的夾具都來自一個系列。夾具的原理與圖二相同。在這一節(jié)里，描述了一個自動化夾具。鎖模力所需的有關(guān)螺桿的螺紋裝置大小或保存到位鉗。夾緊力平衡加工工件使工件保持恰當(dāng)?shù)奈恢?。讓鎖模力為W和螺桿直徑為D。各種螺絲夾緊力大小，可以按以下方式確定：最初，極限拉伸強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度）和該夾具的材料（供應(yīng)情況而定）可以從數(shù)據(jù)檢索庫檢索。各種材料有不同的拉伸強(qiáng)度。該夾具材料的選擇，也可直接采用啟發(fā)式規(guī)則進(jìn)行。例如，如果部分材料是低碳鋼，那么鉗材料可低碳鋼或機(jī)器鋼。為了確定設(shè)計應(yīng)力，抗拉強(qiáng)度值應(yīng)除以安全系數(shù)（如4或5）。根區(qū)的螺絲格A1（如一個螺絲鉗）可以被確定：[鎖模力/設(shè)計應(yīng)力]。隨后，螺栓截面全面積可以計算為等于{格A1 /（65％），}（因?yàn)槁萁z的地方可能會發(fā)生根切面積約為65％螺栓的總面積） 。螺釘?shù)闹睆紻可以被確定等同于（D2的3.14 / 4）。另一項(xiàng)涉及可用于方程有關(guān)的寬度B，高度H和跨度的鉗L的螺絲直徑為D（B，H和L可以為不同的值計算D）：d2 =4/3 BH2/L.
4. 判斷夾緊表面
確定夾具經(jīng)常出現(xiàn)的相關(guān)參數(shù)包括了產(chǎn)品的CAD模型，提取的特征信息，特征尺寸，定位面和定位器的選擇。考慮所有潛在的加緊面，如圖3。最關(guān)鍵的是夾緊表面不應(yīng)重疊或與該面相交，如圖4所示。夾緊面積是與工件表面（或PCF）接觸的是一個二維輪廓線段組成的（見圖6）。利用線段相交測試，可以測定在給定的光子晶體光纖的任何范圍內(nèi)是否可能有接觸面夾緊面重疊。
夾緊面的確定可以如下所示：
第1步：鑒別平行于二級和三級定位面（lf1和lf2）是分別到lf1和tcj最遠(yuǎn)的距離的面。如下所示：（一）鑒別面tci,tcj,使面tci和 tcj平行l(wèi)f1和tcj平行l(wèi)f2。（二）在TCF中列出面對tci的面。（三）通過檢查所有TCF中面對tci的面，確定的面對tci和tcj的面是到lf1和lf2分別最遠(yuǎn)的面，并舍棄所有其他TCF中的面。
第2步：鑒別平行面的位置，除了不相鄰的附加面。最好是選擇一個不與其他定位面垂直相鄰的面。這一步如下所示：
(a) 考慮TCF列表中的tci面，獲得與每個tci面垂直或相鄰的面然后，在FCF列表中插入每個fci面。
(b) 檢查每個FCI面，并執(zhí)行以下測試：如果FCI是相鄰、垂直于lf1或lf2，然后從列表中舍棄它并插入NTCF列表中。
第3步:確定加緊面都在有效的加緊面上，如下所述夾緊面：
例1:如果沒有條目在列表NTCF中，就使用TCF中的面并繼續(xù)執(zhí)行步驟4。如果任何面發(fā)現(xiàn)，垂直于第二，第三位置的面孔lf1和lf2，這將要面臨的是下次選擇可行的夾具。在這種情況下，唯一剩下的選擇是重新審視在列表NTCF的面。
例2：如果列表中NTCF條目數(shù)為1時，可行夾緊面為FCI。與TCI的法向量垂直相鄰的相應(yīng)軸是夾緊軸。
例3：如果在列表NTCF項(xiàng)數(shù)大于1，確定最大的TCI加緊面再進(jìn)行步驟4。
例4：:夾緊力的方向可以是[1，0，0]或[0，1，0]，可以夾緊TCI面的中心位置。
在其他幾何位置可確定使用零件幾何形狀和拓?fù)湫畔ⅲ@在下一節(jié)中描述。
5. 判斷夾緊表面上的夾緊點(diǎn)
確定夾緊面后，必須確定實(shí)際夾緊位置。輸入夾具側(cè)面積，沿著[x，Y，Z]和潛在的夾緊面CF方向。容下使用CF幾何獲得夾具側(cè)面積：
第一步是確定一個箱體的大小，這是用來測試它是否包含在它里面的任何部分。相交測試也可以在前面介紹的方法使用。如果相交測試返回一個負(fù)的結(jié)果，那么有部分箱體與夾具相交，如圖4所示。如果相交測試返回一個正的結(jié)果，可以執(zhí)行下列步驟：
1． 劃分成更小的矩形大小條（1 W）夾框輪廓(圖5和圖6)。
2． 執(zhí)行指定與功能配置文件出現(xiàn)在CF面的零件設(shè)計的相交測試。
3． 沒有功能相交的條形區(qū)域，都是可行夾緊區(qū)域。如果有一個以上的長方形候選
面，矩形配置文件，向中沿軸夾緊CF面點(diǎn)的是夾緊配置文件（夾點(diǎn)）。
如果沒有發(fā)現(xiàn)配置文件，夾具寬度可減少一半，夾具數(shù)可以增加兩個。使用這些修改過的夾具尺寸，執(zhí)行前面描述的特征相交測試。如果此測試也失敗了，那么可以用相鄰的面作為夾緊面用于執(zhí)行端夾緊。這面可以重復(fù)進(jìn)行PCF和功能相交測試。
:
5.1試驗(yàn)曲線的交點(diǎn)
輸入需要的二維輪廓P1、P2，使用下列方法可以自動確定該配置文件的交集。每一個輸入的資料組成一個封閉環(huán)。此配置文件測試的步驟如下：
(T1) 考慮P1線段中的L（i，1）和P2線段中的L（2，j）。
(T2) 采用L（i，1）線段和L（2，j）線段的相交段。如果邊緣相交測試返回一個正值，那么特征面和潛在面相交。如果它返回一個負(fù)值，繼續(xù)執(zhí)行步驟3。
（T3）重復(fù)與步驟（T1）相同的部分或者緩慢走過其余P1中的(Li,1)段直到P2中的 [(L2, j+1) till j =n–1]段。
(T4) 其余部分邊和P1中的L12、L13到L1n段重復(fù)（T1）和（T2）步驟。
如果特征面與夾緊面重復(fù)，線相交測試將決定該事件。相交的邊可以進(jìn)行自動檢測兩個面是否相互交叉。輸入所需的邊L12{連接 (x1, y1) 和 (x2, y2)}和L34{連接 (x3, y3) 和(x4, y4)}。
L12型方程的可表示為：
F(x,y) =0 (1)
L34型方程的可表示為：
H(x,y) =0 (2)
. 第一步：使用等式（1）計算R3 =F(x3, y3)，用X和Y取代X3和Y3;計算R4 =F(x4, y4)，用X和Y取代X4和Y4。
第二步：如果R3和R4都與0不相等，但R3與R4結(jié)果相同（R1與R2在相同的一邊），則邊L12與L34不相交。如果這樣不滿足條件，那么進(jìn)行第三步。
第三步：使用等式（2）計算R1 =H(x1, y1)。接著，計算R2 =G(x2, y2)再進(jìn)行第四步。
第四步：如果R1與R2都不等于0，且R1與R2的結(jié)果相同，那么把R1與R2放在相同的一邊并輸入不相交。如果，這個也不滿足條件，那么進(jìn)行第五步。
第五步：給定相交線段。這樣就完成了測試?？紤]如圖7所示的一部分樣品。將要生產(chǎn)一個盲孔。起初，完成定位設(shè)計。定位器的（或主要定位器）是一個基盤（放在F4面）和二級和三級定位器面臨F6和F5（對應(yīng)到定位面lf1和lf2在第4節(jié)中討論）。一個輔助定位器也被使用，這是一個V型塊（對F3和F5面輔助定位），如圖8所示。在前面討論的夾具設(shè)計方法中所述的步驟的基礎(chǔ)上，候選面孔（這是平行的，并在從lf1和lf2最遙遠(yuǎn)的距離）是面對F3和F5面。沒有面孔，這是平行到定位面，但他們不相鄰。在這種情況下使用的優(yōu)先權(quán)規(guī)則（如步驟3第4步討論），剩余的候選面面對的是F2面。夾具方向向下的V型塊徑向定位器和其他與對工件夾緊底面提供所需位置。
根據(jù)第五步選擇夾具的位置。如果沒有功能發(fā)生在面F2上，那么也沒有必要進(jìn)行相交測試確定夾具優(yōu)美加緊。夾具位置應(yīng)遠(yuǎn)離V型定位器（這是輔助定位位置）的夾緊面毗鄰輔助定位面（這確保了更好的快速夾緊）。最終位置和夾具的設(shè)計如圖8所示。
本文討論的方法，毫不遜色于其他夾具設(shè)計文獻(xiàn)中討論的方法。本文所討論的方法的獨(dú)特性是零件的夾緊面的幾何形狀，拓?fù)浜凸δ馨l(fā)生了被加工為基礎(chǔ)的系統(tǒng)鑒定。其他方法都沒有利用了定位器的位置，該方法使用定位器在對持有一級，二級和三級定位器加工的工件。這種方法的另一個好處是在可行的候選面上確定在面上用夾具面交點(diǎn)測試（如前所述），并迅速和有效地確定潛在的下游過程中可能出現(xiàn)問題，夾緊和加工的功能檢測。
6. 總結(jié)
在這篇論文中，對在一個夾具設(shè)計方法的總體框架內(nèi)進(jìn)行了夾具設(shè)計方面的討論。
設(shè)計定位器，規(guī)范零件設(shè)計，和其他相關(guān)被用來確定夾緊面和夾緊方向。并討論了各種自動化步驟。
機(jī)械加工工藝過程卡
第 頁
零件號
KHJ-03
共 頁
零件名稱
支撐座
制造
路線
機(jī)加工
裝配單位
部裝
零件材料
HT200
毛坯
種類
鑄造
毛坯
硬度
210HBS
毛坯質(zhì)量
2.3kg
零件質(zhì)量（kg）
2.1KG
每臺數(shù)量
1
工序號
工 序 名 稱
設(shè) 備
工時
定額
備注
工序號
工 序 名 稱
設(shè) 備
工時
定額
備注
010
鑄造
050
鉆、擴(kuò)、鉸
搖臂鉆床Z3025
0.48
020
熱處理
060
粗、精鏜
鏜床T68
0.26
030
銑
雙立軸圓工作銑床
0.55
070
鉆各小孔，攻絲各螺紋
搖臂鉆床Z3025
0.11
040
銑
雙立軸圓工作銑床
0.55
080
檢驗(yàn)
檢驗(yàn)儀器
090
入庫
倉管人員
班 級
制 定
審 核
指 導(dǎo)
日期
徐州工程學(xué)院
機(jī)械加工工序卡
零件號
KHJ-03
零件名稱
支撐座
共 1 頁
第 1 頁
工序號
080
工序名稱
攻2-M4螺紋孔
冷卻液
開
材料
HT200
設(shè)備型號
臺式鉆床
設(shè)備名稱
Z4006A
工步
號
工 步 內(nèi) 容
夾 具
刀 具
量 具
ap
(mm)
f
(mm/min)
n
(轉(zhuǎn)/分)
v
(m/min)
T機(jī)(min)
T單
(min)
1
鉆2-M4螺紋孔底孔φ3.4
專用夾具
鉆頭
游標(biāo)卡尺
1.7
0.22
1600
0.5
0.11
0.11
2
攻2-M4螺紋孔
專用夾具
絲錐
螺紋塞規(guī)
2
0.22
1600
0.5
0.11
0.11
班 級
制 定
審 核
指 導(dǎo)
日 期
軸承支承軸加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計,姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)老師：,具體任務(wù)如下,軸承支撐座加工工藝規(guī)程設(shè)計； 關(guān)鍵工序之一的專用夾具設(shè)計；,軸承支撐座加工工藝規(guī)程設(shè)計,毛坯采用單件鑄造 重要基準(zhǔn)：一端面，一孔 確定工藝路線,鉆孔專用夾具設(shè)計,定位基準(zhǔn) ：一面2銷 定位元件：長圓柱銷、襯套端面、 固定擋塊 夾緊：螺旋夾緊,感謝諸位老師參加我的設(shè)計答辯。 謝謝！,I 工藝工裝設(shè)計 課 程 設(shè) 計 說 明 書 設(shè)計題目：設(shè)計“軸承支撐座”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程 及工藝裝備（假設(shè)年產(chǎn)量為 5000 件） 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級 設(shè) 計 指導(dǎo)教師 年 月 日 工藝工裝設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書 題目：設(shè)計“軸承支撐座”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程 及工藝裝備（假設(shè)年產(chǎn)量為 5000 件） 內(nèi)容： 1. 零件圖 1 張 2. 毛坯圖 1 張 3. 機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1 張 4. 夾具裝配圖 1 張 5. 夾具零件圖 1 張 6. 課程設(shè)計說明書 1 份 專 業(yè) 班 級 學(xué) 生 指導(dǎo)教師 年 月 日 1 目 錄 1 緒 論 1 2 軸承支撐座的分析 2 2.1 軸承支撐座的工藝分析 2 2.2 軸承支撐座的工藝要求 2 3 工藝規(guī)程設(shè)計 5 3.1 加工工藝過程 5 3.2 確定各表面加工方案 5 3.2.1 影響加工方法的因素 5 3.2.2 加工方案的選擇 5 3.3 確定定位基準(zhǔn) 6 3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 6 3.2.1 精基準(zhǔn)選擇的原則 6 3.4 工藝路線的擬訂 7 3.4.1 工序的合理組合 7 3.4.2 工序的集中與分散 8 3.4.3 加工階段的劃分 9 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 9 3.5 軸承支撐座的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11 3.5.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 11 3.5.2 軸承支撐座的偏差計算 12 3.6 確定切削用量及基本工時（機(jī)動時間） 12 3.7 時間定額計算及生產(chǎn)安排 18 4 鉆孔夾具設(shè)計 21 41 研究原始質(zhì)料 21 42 定位基準(zhǔn)的選擇 21 43 切削力及夾緊力的計算 21 44 誤差分析與計算 22 4.5 零、部件的設(shè)計與選用 23 4.5.1 定位銷選用 23 4.5.2 夾緊裝置的選用 24 2 4.5.3 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 24 46 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 25 參考文獻(xiàn) 27 1 1 緒 論 工藝工裝設(shè)計課程設(shè)計的目的是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)了機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)和進(jìn)行了 校內(nèi)外的生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后讓學(xué)生獲得綜合運(yùn)用過去所學(xué)過的全部課程進(jìn)行工藝及結(jié) 構(gòu)設(shè)計的基本能力。同時，課程設(shè)計也是為了畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)的課程設(shè)計可以使學(xué)生在下述三方面得到鑄煉： （1）能把機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論和在校內(nèi)外生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的 實(shí)踐知識有機(jī)的相結(jié)合，從而解決零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、 工藝尺寸確定等問題，從而確保零件的加工質(zhì)量。 （2）提高學(xué)生的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。通過針對某一典型零件的夾具（或量具） 的設(shè)計，從而使學(xué)生能夠通過所給出的被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效率、 低成本、裝夾簡單、省力、省時而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。 （3）鑄煉學(xué)生使用手冊及圖表資料的能力。能夠熟練地依據(jù)給定的任務(wù)而 查找相關(guān)的資料、手冊及圖表并掌握其中的設(shè)計信息用于設(shè)計參數(shù)的確定。 而機(jī)床夾具是為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量的同時提高生產(chǎn)的效率、改善工人的勞動強(qiáng)度、 降低生產(chǎn)成本而在機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機(jī)床 或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。它們的研究對機(jī)械 工業(yè)有著很重要的意義，因此在大批量生產(chǎn)中，常采用專用夾具。 而本次對于軸承支撐座加工工藝及夾具設(shè)計的主要任務(wù)是： 完成軸承支撐座零件加工工藝規(guī)程的制定； 完成某一道工序的鉆孔專用夾具的設(shè)計。 通過對軸承支撐座零件的初步分析，了解其零件的主要特點(diǎn)，加工難易程度， 主要加工面和加工粗、精基準(zhǔn)，從而制定出軸承支撐座加工工藝規(guī)程；對于專用 夾具的設(shè)計，首先分析零件的加工工藝，選取定位基準(zhǔn)，然后再根據(jù)切銷力的大 小、批量生產(chǎn)情況來選取夾緊方式，從而設(shè)計專用夾具。 2 2 軸承支撐座的分析 2.1 軸承支撐座的工藝分析 軸承支撐座是一個很重要的零件，因?yàn)槠淞慵叽绫容^小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜， 但其加工孔和底面的精度要求較高，此外還有小頭孔端要求加工，對精度要求也 很高。軸承支撐座的底面、大頭孔上平面和小頭孔粗糙度要求都是 ，所以2.3Ra 都要求精加工。其小頭孔與底平面有垂直度的公差要求，軸承支撐座底面與大頭 孔上平面有平行度公差要求。因?yàn)槠涑叽缇?、幾何形狀精度和相互位置精度?以及各表面的表面質(zhì)量均影響機(jī)器或部件的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影響其性能與工作壽 命，因此它們的加工是非常關(guān)鍵和重要的。 2.2 軸承支撐座的工藝要求 一個好的結(jié)構(gòu)不但要應(yīng)該達(dá)到設(shè)計要求，而且要有好的機(jī)械加工工藝性，也 就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時使加工的勞動 量最小。而設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。設(shè)計者要考慮加工工藝 問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計的要求。 3 圖 2.1 軸承支撐座零件圖 該加工有加工表面：平面加工包括軸承支撐座底面、大頭孔上平面；孔系加 工包括大、小頭孔、各小孔螺紋孔；小頭孔端面加工以及大頭孔的端面加工。 以平面為主有： 軸承支撐座底面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是 ；2.3Ra 大頭孔端面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是 。2.3Ra 孔系加工有： 42 、32 的大頭孔粗、精鏜加工，其表面粗糙度為 ；1.6Ra 的小頭孔鉆、擴(kuò)和鉸加工，其表面粗糙度要求209H ；1.6Ra 小孔鉆加工，小孔表面粗糙度要求 。5.12Ra 軸承支撐座毛坯的選擇鑄造，因?yàn)樯a(chǎn)率很高，所以可以免去每次造型。單 邊余量一般在 ，結(jié)構(gòu)細(xì)密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。因3m 其年產(chǎn)量是 5000 件，由3 表 2.13 可知是中批量生產(chǎn)。 上面主要是對軸承支撐座零件的結(jié)構(gòu)、加工精度和主要加工表面進(jìn)行了分析， 選擇了其毛坯的的制造方法為鑄造和中批的批量生產(chǎn)方式，從而為工藝規(guī)程設(shè)計 提供了必要的準(zhǔn)備。 4 5 3 工藝規(guī)程設(shè)計 3.1 加工工藝過程 由以上分析可知，該軸承支撐座零件的主要加工表面是平面、孔系。一般 來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于軸承支 撐座來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔 和平面之間的相互關(guān)系以及槽的各尺寸精度。 由上面的一些技術(shù)條件分析得知：軸承支撐座的尺寸精度，形狀精度以及 位置關(guān)系精度要求都不是很高，這樣對加工要求也就不是很高。 3.2 確定各表面加工方案 一個好的結(jié)構(gòu)不但應(yīng)該達(dá)到設(shè)計要求，而且要有好的機(jī)械加工工藝性，也 就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質(zhì)量，同時使加工的勞 動量最小。設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。對于我們設(shè)計軸承支 撐座的加工工藝來說，應(yīng)選擇能夠滿足平面孔系和槽加工精度要求的加工方法 及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。 在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價格較底的機(jī)床。 3.2.1 影響加工方法的因素 要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求， 選擇加工方法及分幾次加工。 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設(shè)備。在單件小 批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。如、柴油機(jī)連桿小頭孔的加工， 在小批量生產(chǎn)時，采用鉆、擴(kuò)、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時采用拉削加工。 要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如：淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有 色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細(xì)車削，高速精銑等。 要考慮工廠或車間的實(shí)際情況，同時也應(yīng)考慮不斷改進(jìn)現(xiàn)有加工方法和 設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平。 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機(jī)械性能的特殊要求， 工件形狀和重量等。 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術(shù)要求來選定最終加工方法。 。 3.2.2 加工方案的選擇 由參考文獻(xiàn)3表 2.112 可以確定，平面的加工方案為：粗銑精 銑（ ） ，粗糙度為 6.30.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可79IT:aR 6 以較小。 由參考文獻(xiàn)3表 2.111 確定，大頭 42、32 孔的表面粗糙度要求 為 6.3，則選擇孔的加方案序?yàn)椋捍昼M精鏜。 小頭孔 加工方法：209H 加零件毛坯不能直接鑄出孔，只能鑄出一個小坑，以便在以后加工時找正 其中心，但其表面粗糙度的要求為 ，所以選擇加工的方法是鉆擴(kuò)6.1Ra 鉸。 小孔加工方法： 因?yàn)榭椎谋砻娲植诙鹊囊蠖疾桓?，?，所以我們采用一次鉆孔2.5 的加工方法。 3.3 確定定位基準(zhǔn) 3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)時，考慮的重點(diǎn)是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加 工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工 面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選 擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、 外形對稱、少裝夾等。 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面 是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床 身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的 余量，使表層保留而細(xì)致的組織，以增加耐磨性。 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加 工余量。 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位 準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時需 經(jīng)初加工。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證軸承支撐座 在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從軸承支撐座零件圖分析可 知，主要是選擇加工軸承支撐座底面的裝夾定位面為其加工粗基準(zhǔn)。 3.2.1 精基準(zhǔn)選擇的原則 基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定 位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。 7 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證 各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具 比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為 定位基準(zhǔn)。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書 表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 互為基準(zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時，有時兩個被加工面，可以互為基準(zhǔn)反 復(fù)加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔為基準(zhǔn) 磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。 自為基準(zhǔn)原則，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇 加工表面本身為基準(zhǔn)。例如：磨削機(jī)床導(dǎo)軌面時，是以導(dǎo)軌面找正定位的。此 外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準(zhǔn)的例子。 此外，還應(yīng)選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準(zhǔn)，以保證定位穩(wěn) 固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計簡單等。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證軸承支撐座 在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從軸承支撐座零件圖分析可 知，它的底平面與 小頭孔，適于作精基準(zhǔn)使用。但用一個平面和一個孔209H 定位限制工件自由度不夠，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整 個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求。至于兩側(cè)面，因?yàn)槭欠羌?工表面，所以也可以用 的孔為加工基準(zhǔn)。4 選擇精基準(zhǔn)的原則時，考慮的重點(diǎn)是有利于保證工件的加工精度并使裝夾 準(zhǔn)。 3.4 工藝路線的擬訂 對于中批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。軸承支撐座的 加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以孔和面定位粗、精 加工軸承支撐座底面大頭孔上平面。 后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。 3.4.1 工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè) 備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： 工序分散原則 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡單的 機(jī)床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不 高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 8 工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人 數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證 這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床， 以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi) 事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但 由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機(jī)床和工夾具 組織流水線生產(chǎn)。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 的含 0.4%1.1%809c: 蘇打及 0.25%0.5%亞硝酸鈉溶液中進(jìn)行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證 零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于 。mg2 3.4.2 工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應(yīng)考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個 不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序 分散。 工序集中的特點(diǎn) 工序數(shù)目少，工件裝夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù) 和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這 些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床， 以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi) 事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 工序分散的特點(diǎn) 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備，簡單的 機(jī)床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)水平要求不 高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 工序集中與工序分散各有特點(diǎn)，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具 體情況進(jìn)行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但 由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機(jī)床和工夾具 組織流水線生產(chǎn)。 由于近代計算機(jī)控制機(jī)床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點(diǎn)更為突 出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費(fèi)過多的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量， 從而可取的良好的經(jīng)濟(jì)效果。 9 3.4.3 加工階段的劃分 零件的加工質(zhì)量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條 件，并為半精加工，精加工提供定位基準(zhǔn)，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷， 予以報廢或修補(bǔ)，以免浪費(fèi)工時。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機(jī)床，選用大的切前用量，以提 高生產(chǎn)率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生 的內(nèi)應(yīng)力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為 IT11IT12。粗糙度為 Ra80100m。 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備， 保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為 IT9IT10。表面粗糙度為 Ra101.25m。 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精 度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達(dá)到圖紙要求.另外精加工工序安排在 最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應(yīng)采用高精度的機(jī)床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工 精度精加工的加工精度一般為 IT6IT7，表面粗糙度為 Ra101.25m。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì) 的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實(shí)際生活中，對于剛性好，精 度要求不高或批量小的工件，以及運(yùn)輸裝夾費(fèi)事的重型零件往往不嚴(yán)格劃分階 段，在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不 把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表 面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。例如工序的定位精基準(zhǔn)面，在粗加工階段就 要加工的很準(zhǔn)確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，成批量生產(chǎn) 可以考慮采用專用機(jī)床，以便提高生產(chǎn)率。但同時考慮到經(jīng)濟(jì)效果，降低生產(chǎn) 成本，擬訂兩個加工工藝路線方案。見下表： 表 3.1 加工工藝路線方案比較表 工序號 方案 方案 10 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 010 粗銑平面 E、F 平面和 20 孔 粗、精銑 E 平 面 平面和 20 孔 020 精銑平面 E、F 平面和 20 孔 粗、精銑 F 平 面 平面和 20 孔 030 鉆、擴(kuò)、鉸： 20 孔 底面和側(cè)面 鉆、擴(kuò)、鉸： 20 孔 底面和側(cè)面 040 粗鏜 42、32 孔 底面和 孔20粗、精鏜 32 孔孔 底面和 孔20 050 精鏜 42 孔 底面、 孔 和孔 粗、精鏜 底面、 孔 060 鉆各小孔攻絲 各螺紋孔 檢驗(yàn) 加工工藝路線方案的論證： 從前兩步工序可以看出：方案把粗、精加工都安排在一個工序中， 以便裝夾、安裝工件。 再看后面的鏜孔、工序，方案把粗、精加工分在兩個不同的工序中， 而方案都在一個工序中，這樣不但有利于工件的安裝，且在設(shè)計專用夾具時 也可以減少工件的安裝次數(shù)。 方案 2 中其工序較為集中，如粗、精加工都安排在一個工序中，以便裝夾、 安裝工件。 由以上分析：方案為合理、經(jīng)濟(jì)的加工工藝路線方案。具體的工藝過程 如下表： 表 3.2 加工工藝過程表 工序號 工 種 工作內(nèi)容 說 明 010 鑄造 鑄造 鑄件毛坯尺寸： 020 熱處理 退火 030 銑 粗、精銑 E 平面 工件用專用夾具裝夾；雙 立軸圓工作臺銑床 )52(KX 11 040 銑 粗、精銑 F 平面 工件用專用夾具裝夾；雙 立軸圓工作臺銑床 )52(KX 050 鉆、擴(kuò)、 鉸 將孔 20 鉆到直徑 再將 擴(kuò)孔到17dm 最后進(jìn)行鉸加工到要求尺9. 寸 20H工件采有專用夾具裝夾，機(jī)床選用搖臂鉆床（ ）3025Z 060 粗、精 鏜 粗、精鏜孔 42、32 孔 工件用專用夾具裝夾； 立式銑鏜床（ ）68T 070 鉆 鉆小孔到要求尺寸 攻絲各螺紋 孔 工件用專用夾具裝夾； 搖臂鉆床 )3025(Z 080 檢驗(yàn) 090 入庫 清洗，涂防銹油 3.5 軸承支撐座的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確 定 軸承支撐座的鑄造采用的是 HT200 鑄造制造，其材料是 HT200，生產(chǎn)類型 為中批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。 3.5.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 軸承支撐座為鑄造件，對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性有一定要求： 由于鑄造件尺寸精度較高和表面粗糙度值低，因此零件上只有與其它機(jī) 件配合的表面才需要進(jìn)行機(jī)械加工，其表面均應(yīng)設(shè)計為非加工表面。 為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，鑄造件外形應(yīng)力求簡單、平直的 對稱，盡量避免鑄造件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高臺等結(jié)構(gòu)。 鑄造件的結(jié)構(gòu)中應(yīng)避免深孔或多孔結(jié)構(gòu)。 鑄造件的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單。 工藝基準(zhǔn)以設(shè)計基準(zhǔn)相一致。 便于裝夾、加工和檢查。 結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一，盡量使用普通設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)刀具進(jìn)行加工。 在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟(jì)性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減 少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導(dǎo)致毛坯制造困 難，需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類 形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛 12 坯的種類 形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。 3.5.2 軸承支撐座的偏差計算 軸承支撐座底平面和大頭孔上平面的偏差及加工余量計算 底平面加工余量的計算。根據(jù)工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步 余量如下： 粗銑：由參考文獻(xiàn)4表 1119。其余量值規(guī)定為 ，現(xiàn)取2.05m 2mm。查3可知其粗銑時精度等級為 IT12，粗銑平面時厚度偏差取 .21 精銑：由參考文獻(xiàn)3表 2.359，其余量值規(guī)定為 。1. 鑄造毛坯的基本尺寸為 42-2-4=36，又由參考文獻(xiàn)4表 1119 可得鑄件 尺寸公差為 。 。1.406 大小頭孔的偏差及加工余量計算 參照參考文獻(xiàn)3表 2.22，2.225,2.313 和參考文獻(xiàn)15表 18， 可以查得： 孔 20： 鉆孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。1IT12.5Raumm2.0 擴(kuò)孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。03. 84. 鉸孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。8IT1.6Rau0.3 根據(jù)工序要求，小頭孔加工分為鉆、擴(kuò)、鉸三個工序，而大頭孔加工分為 粗鏜、精鏜二個工序完成，各工序余量如下： 鉆 20 孔 參照參考文獻(xiàn)3表 2.347，表 2.348。確定工序尺寸及加工余量為： 加工該孔的工藝是：鉆擴(kuò)鉸 鉆孔： 17 擴(kuò)孔： （Z 為單邊余量）9.2.7Zm 鉸孔： （Z 為單邊余量）2003 3.6 確定切削用量及基本工時（機(jī)動時間） 工序 1：粗、精銑 E 平面。 機(jī)床：臥式銑床 X52K 刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒15YT0Dm 數(shù) ，此為粗齒銑刀。5Z 13 因其單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度 ： pa 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：p1.0m 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.473，取 ：根據(jù)參fa 0.15/famZ 考文獻(xiàn)3表 2.481，取銑削速度 2.8/Vs 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.473，取 根據(jù)參考f f/8. 文獻(xiàn)3表 2.481，取銑削速度 .47/ 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n102.601.9/min31Vrd 按照參考文獻(xiàn)3表 3.174，取 475 實(shí)際銑削速度 ：v .402.9/106ns 進(jìn)給量 ： fV.1857/0.1/ffaZm 工作臺每分進(jìn)給量 ： m.2475infVs ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.481,取aa6 切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 14lm8l 刀具切入長度 ：1 20.5()(3lDa2.061)2 刀具切出長度 ：取2lm 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動時間 ： jt12420.36min7.5jmlf 機(jī)動時間 ：1jt1268.19i.jlf 所以該工序總機(jī)動時間 105injjtt 14 工序 2：粗、精銑 F 面。 機(jī)床：臥式銑床 X52K 刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒15YT0Dm 數(shù) 8，此為細(xì)齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2mm 所以銑削深度 ：pam2 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：p1.0 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.473，取 根據(jù)參考fa Zmaf/18.0 文獻(xiàn)3表 2.481，取銑削速度 2.47/Vs 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.473，取 ：根據(jù)參f .5/f 考文獻(xiàn)3表 2.481，取銑削速度 .8/m 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n102.6053/in314Vrd 按照參考文獻(xiàn)3表 3.131，取 實(shí)際銑削速度 ：v.10.14/06dnms 進(jìn)給量 ：fV.58/2/ffaZ 工作臺每分進(jìn)給量 ： m170infVs 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ，l 4lm68l 刀具切入長度 ：精銑時110lD 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動時間 ：2jt12402.34min7jmlf 機(jī)動時間 ：2jt1268.ijlf 所以該工序總機(jī)動時間 20.5injjtt 工序 3：鉆、擴(kuò)、鉸 孔。09H 機(jī)床：立式鉆床 Z525 15 刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)3表 4.39 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 鉆孔 20 鉆孔 20 時先采取的是鉆 孔，再擴(kuò)到 ，所以 。171.717Dm 切削深度 ：pa8.5m 進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.438，取 。f rf/3.0 切削速度 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.441，取 。V48Vs 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，100.486539./min317vrd 按照參考文獻(xiàn)3表 3.131，取 0 所以實(shí)際切削速度 ：v.176.5/dns 切削工時 被切削層長度 ：l42m 刀具切入長度 ：1 117()05.96rDlctgkctgm 刀具切出長度 ： 取2l4l32 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動時間 ： jt60.5in.3jLfn 擴(kuò)孔 20 刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)3表 4.331 選擇硬質(zhì)合金錐柄麻花擴(kuò)孔鉆頭。 片型號：E403 因鉆孔 20 時先采取的是先鉆到 孔再擴(kuò)到 ，所以 ，1719.719.7Dm17d 切削深度 ：pa.35m 進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.452，取 。f 0.6/fr 切削速度 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.453，取 。V4Vs 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n100.462.78/in319vrD 按照參考文獻(xiàn)3表 3.131，取 5mn 16 所以實(shí)際切削速度 ：v3.149.750.2/06dnms 切削工時 被切削層長度 ：l42m 刀具切入長度 有：11 19.7()20.8632rDdlctgkctgm 刀具切出長度 ： ，取lm42l32 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動時間 ：2jt30.16in.5jLfn 鉸孔 20 刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)3表 4.354，選擇硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀。 切削深度 ： ，且 。pa0.15m20D 進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.458， 取f rmf/0.21 。rmf/0.2 切削速度 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.460，取 。V sV/3. 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n10.32605.7/in14rD 按照參考文獻(xiàn)3表 3.131 取 1mn 實(shí)際切削速度 ：v..63/00s 切削工時 被切削層長度 ：l42 刀具切入長度 ，10019.7()20.9rDdlctgkctgm 刀具切出長度 ： 取2lm4l32 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動時間 ：3jt.09.7in315jLnf 17 該工序的加工機(jī)動時間的總和是 ：jt0.2516.07.48minj 工序 4 ：粗、精鏜孔。 機(jī)床：臥式金剛鏜床 740TK 刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料： 5YT 粗鏜 42、32 孔 單邊余量 Z=1.1mm,一次鏜去全部余量 ，1.pam 進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.466，刀桿伸出長度取 ，切削深f m20 度為 。因此確定進(jìn)給量 。1.m0.2/fr 切削速度 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.445，取 。V./1/inVs 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，0191./in3.4.2rd 按照參考文獻(xiàn)3表 3.141，取 0m 實(shí)際切削速度 ：v.43.2.4/106ns 工作臺每分鐘進(jìn)給量 ： mf0.10/inf 被切削層長度 ：l5 刀具切入長度 ： 1 2.(3)3.70pramtgktg 刀具切出長度 ： 取2lm5l42 行程次數(shù) ：i1 機(jī)動時間 ：jt213.710.injmlf 精鏜 42、32 孔 粗加工后單邊余量 Z=0.4mm，一次鏜去全部余量， 進(jìn)給量 ：.4pamf 根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.466，刀桿伸出長度取 ，切削深度為 。因200. 此確定進(jìn)給量 0.15/fr 切削速度 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.445，取V.1/26/inVs 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，min/94821.36rd 按照參考文獻(xiàn)3表 3.1441，取 10 18 實(shí)際切削速度 ： v3.1402.64/0dnms 工作臺每分鐘進(jìn)給量 ：mf.51/inf 被切削層長度 ：l15 刀具切入長度 ： mtgtgkarp .3208.)32( 刀具切出長度 ： 取2l5l42 行程次數(shù) ：i1 機(jī)動時間 ：2jt213.0.1in7jmlf 所以該工序總機(jī)動工時 0.5.26mijt 工序 6：鉆各小孔（以 4-M6 的底孔 5 為例） 機(jī)床：臺式鉆床 46ZA 刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)3表 4.39，選硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭 切削深度 ：pam15 根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 查得：進(jìn)給量 ,切削速度3.20.2/fmr 。smV/36.0 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，in/14754.36010rdV 按照參考文獻(xiàn)3表 3.131，取 。n 實(shí)際切削速度 ：v smD/0.60.1 切削工時 被切削層長度 ：l3m 刀具切入長度 ：1(2)10242rctgkctg 刀具切出長度 ： 取 。2l4ml3 加工基本時間 ： jt124.in0.16jLlfn 3.7 時間定額計算及生產(chǎn)安排 根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，該軸承支撐座的年產(chǎn)量為 5000 件。一年以 240 個工作 日計算，每天的產(chǎn)量應(yīng)不低于 21 件。設(shè)每天的產(chǎn)量為 21 件。再以每天 8 小時 工作時間計算，則每個工件的生產(chǎn)時間應(yīng)不大于 22.8min。 19 參照參考文獻(xiàn)3表 2.52，機(jī)械加工單件（生產(chǎn)類型：中批以上）時間 定額的計算公式為： （大量生產(chǎn)時 ） Ntktt zfjd /%)1( 0/Ntz 因此在大批量生產(chǎn)時單件時間定額計算公式為： )(ttfjd 其中： 單件時間定額 基本時間（機(jī)動時間）jt 輔助時間，用于某工序加工每個工件時都要進(jìn)行的各種輔助動ft 作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關(guān)工步輔助時間 布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值k 粗、精銑 E、F 面 粗加工機(jī)動時間 ：jt0.5minj粗 精加工機(jī)動時間 ： 8精 輔助時間 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.545，取工步輔助時間為 。ft min41.0 由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，i 則 in41..0ft ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.548，k 13k 單間時間定額 有：dt()(%(0.54)(%)2.1min.8ifdjtk粗 粗 18135fjt精 精 因此應(yīng)布置二臺粗、精機(jī)床即可以完成此二道工序的加工，達(dá)到生產(chǎn)要求。 鉆、擴(kuò)、鉸 20 孔 機(jī)動時間 ： jt0.25.160.7.48minj 輔助時間 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.541，取工步輔助時間為 。f min75.1 由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，i 則 in75.1.ft ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.543，k 14.2k 單間時間定額 ：dt()1%(0.4875)(.%)2.04min.8idjftk 因此應(yīng)布置一臺機(jī)床即可完成本工序的加工，達(dá)到生產(chǎn)要求 20 粗、精鏜 42、32 孔 粗鏜 41.7 孔：機(jī)動時間 ：jt0.1minj粗 輔助時間 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.537，取工步輔助時間為 。ft min81.0 由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，i3 則 in8.31.0ft ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.539， 。k 83.14k 單間時間定額 有：dt()(1%(0.)(.%).50min2.8idfjtk粗 因此應(yīng)布置一臺機(jī)床即可以完成本工序的加工，達(dá)到生產(chǎn)要求。 精鏜孔到要求尺：機(jī)動時間 ：jt.104ij精 輔助時間 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.537，取工步輔助時間為 。ft in81.0 由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，i3 則 min81.3.0ft ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.539， 。k 83.4k 單間時間定額： ()(1%(0..1)(.%)4.9min2.8idfjttk精 因此應(yīng)布置一臺機(jī)床即可以完成本工序的加工，達(dá)到生產(chǎn)要求。 鉆 4-M6 底孔 5 孔 機(jī)動時間 ： jt0.1minj 輔助時間 ：參照參考文獻(xiàn)3表 2.541，取工步輔助時間為 。f in75.1 由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，mi 則 i75..ft ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.543， 。k 14.2k 單間時間定額 ，由式（1.11）有：dt()1%(0.75)(.%)2.1in.8ijfk 因此應(yīng)布置一臺機(jī)床即可完成本工序的加工，達(dá)到生產(chǎn)要求 21 4 鉆孔夾具設(shè)計 41 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來鉆小頭端圓周面上 2-M4 的螺紋底孔 2-3.4，加工時 要滿足粗糙度要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考 慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強(qiáng)度。 42 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知：在對槽進(jìn)行加工前，底平面進(jìn)行了粗、精銑加工，孔 20 進(jìn)行了鉆、擴(kuò)、鉸加工，42 進(jìn)行了粗、精鏜加工。因此，定位、夾緊方案有： 方案：選底平面、20 工藝孔和大頭孔定位，即一面、心軸和棱形銷定 位，夾緊方式選用螺母在心軸上夾緊。該心軸需要在上面鉆孔，以便刀具能加 工工件上的小孔。 方案：選一面兩銷定位方式，20 工藝孔用短圓柱銷，42 用棱形銷定 位，夾緊方式用操作簡單，通用性較強(qiáng)的移動壓板來夾緊。 分析比較上面二種方案：方案中的心軸夾緊、定位是不正確的，20 孔 端是不加工的，且定位與夾緊應(yīng)分開，因夾緊會破壞定位。心軸上的開孔也不 利于排銷。 通過比較分析只有方案滿足要求，孔 44 其加工與孔 20 的軸線間有 尺寸公差，選擇小頭孔和大頭孔來定位，從而保證其尺寸公差要求。 圖中對孔的的加工沒有位置公差要求，所以我們選擇底平面和兩孔為定位 基準(zhǔn)來設(shè)計鉆模，從而滿足孔的加工要求。工件定位用底面和兩孔定位限制 5 個自由度。 43 切削力及夾緊力的計算 鉆該孔時選用：搖臂鉆床 Z3025，刀具用高速鋼刀具。 由參考文獻(xiàn)5查表 可得：721 切削力公式： .06f PFDfK 式中 D=3.4mm ./mr 查表 得： 8210.75()36bp 其中： 0.b.48K 即： 95()fFN 22 實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)5表 得：12 12KFW 有： 120.7,.6 安全系數(shù) K 可按下式計算有： 6543210K 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)5表 可得： 60 12 ...10.56 所以 950816492()KfWFN 由計算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便， 決定選用手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 取 ， ，1.561.72. 查參考文獻(xiàn)51226 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： )(210 tgtQLWz 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)5可查得： 6.2.76zr9010529 其中： 3()Lm)(8N 螺旋夾緊力： 04.W 由上述計算易得： K 因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。 44 誤差分析與計算 該夾具以底面、兩孔為定位基準(zhǔn)，要求保證被加工和孔粗糙度為 12.5。該 孔次性加工即可滿足要求。 由參考文獻(xiàn)5可得： 兩定位銷的定位誤差 ： 11minDWd 1 21min2i.DdJWarctgL 其中： ，10.52D20D 23 ，10.dm20.3dm ， inin4 且：L=135mm ，得 0.63DW .2Jm 夾緊誤差 ： cos)(inmaxyj 其中接觸變形位移值： 1()(9.62nHBZyRaZkNl 查5表 1215 有 。 10.4,0,.42,0.7zKCcos8jym 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj5. 夾具相對刀具位置誤差： 取AD01. 誤差總和： 0.85jwm 4.5 零、部件的設(shè)計與選用 4.5.1 定位銷選用 本夾具選用一可換定位銷和固定棱形銷來定位，其參數(shù)如表 6.1 和 6.2： 表 6.1 可換定位銷 D d H 公稱尺寸 允差 1h1b1dC1 14 18 16 15 0.011 22 5 1 4 M12 4 表 6.2 固定棱形銷 d d H 公稱尺寸 允差 Lh1b1C1 40 20 22 +0.034 65 5 3 8 1 6 1.5 24 50 0.02 3 4.5.2 夾緊裝置的選用 該夾緊裝置選用移動壓板，其參數(shù)如表 6.3： 表 6.3 移動壓板 公稱直徑 L BHlb1dK 3.4 45 20 8 19 6.6 7 M6 5 4.5.3 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如 下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。 圖 6.1 可換鉆套 鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表 6.4： 表 6.4 鉆套 D d H 公稱尺寸 允差 12Dh1mCr 25 3.4 12 12 +0.018 +0.007 22 18 10 4 9 0.5 18 0.5 襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖 6.2 固定襯套 其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表 6.5： 表 6.5 固定襯套 d D 公稱尺寸 允差 H 公稱尺寸 允差 C 1 3.4 +0.034 +0.016 12 18 +0.023 +0.012 0.5 2 鉆模板選用固定式鉆模板，用 4 個沉頭螺釘和 2 個錐銷定位于夾具體上。 46 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 本夾具用于在鉆床上加工孔。工件以底平面、兩孔為定位基準(zhǔn)，在定位環(huán) 上實(shí)現(xiàn)完全定位。采用手動螺旋壓板機(jī)構(gòu)夾緊工件。該夾緊機(jī)構(gòu)操作簡單、夾 緊可靠。 26 鉆孔夾具裝配圖 27 參考文獻(xiàn) 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