齒輪軸承座零件機械加工工藝規(guī)程及銑底端面夾具設計

購買設計請充值后下載，，資源目錄下的文件所見即所得，都可以點開預覽，，資料完整，充值下載可得到資源目錄里的所有文件。。?！咀ⅰ浚篸wg后綴為CAD圖紙，doc,docx為WORD文檔，原稿無水印，可編輯。。。具體請見文件預覽，有不明白之處，可咨詢QQ:12401814

中國.北京.2006.10.9-15 2006年電氣和電子工程師協(xié)會/型鋼的會議錄 討論智能機器人和操作系統(tǒng)的國際會議 新穎的夾具設計和基于虛擬現(xiàn)實的裝配系統(tǒng) 彭高亮 劉文建 哈爾濱工業(yè)大學機械電子工程學院 中國.哈爾濱150001.pg17782@hit.edu.cn 摘要—模塊化的裝配是工業(yè)制造中很重要的一個方面，這篇論文討論的是桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)對模塊化裝配設計的作用。對于虛擬環(huán)境設計，論文提出了設計方法，這種方法可以幫助設計師，使他們的設計可行有效。論文在層次數據模型的基礎上，提出了組合夾具裝配的方法。在這些結構的基礎上，在虛擬環(huán)境中，用戶可以在設計和裝配過程中操縱虛擬模型。此外，人們正在討論如何實施在加工仿真生產經行檢測，最后，案例研究證明了該系統(tǒng)的功能。與虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)相比，論文中還為模塊化裝配提出了一個合理的便攜式解決方案設計。 指數計算—組合夾具，桌面虛擬現(xiàn)實，裝配設計，加工模擬結果一覽表 Ⅰ.介 紹 模塊化裝配是工業(yè)制造的一個重要方面，準確的設計夾具對確保產品質量，精度，準確性，以及完成部分加工是非常重要的。組合夾具是在安全，準確位置，為交匯處和高標準組件提供支持的一種系統(tǒng)，并支持整個加工過程中的工件【1】。一般來講，夾具設計者通過經驗或反復試驗的方法就能確定夾具計劃是不是合適。隨著計算機技術，計算機輔助設計的出現(xiàn)，計算機已在組合夾具設計領域普遍應用。 一般情況下，與夾具設計相關的活動，即裝配刨，夾具元件設計，夾具布局設計，是在機床發(fā)展的下游才會去考慮。這些古老的做法對銜接設計和制造都是很不利的。例如，很少有系統(tǒng)能合并機械檢測的一系列功能。這就導致了在夾具設計和制造之間產生了一個缺口，這個缺口使得人們不能在設計階段【2】考慮刀具路徑。因此，在制造設計中，人們重新設計也無法避免刀具被夾具元件妨礙的問題。所以，為了把機系列夾具領入柔性制造的舞臺，更系統(tǒng)，更自然的設計環(huán)境是人們必須去研究的。 一個綜合的，立體的，互動的環(huán)境通常由計算機來實現(xiàn)。在數十年之內【4】，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)都是能起到很大作用的人機接口。在制造業(yè)中，虛擬現(xiàn)實也有很大的應用潛力，它可以在實際生產之前解決很多問題，從而避免出現(xiàn)一些代價高昂的錯誤。在過去的十年，虛擬現(xiàn)實技術的進步，為虛擬現(xiàn)實技術在不同的工程中的應用提供了推動作用，例如產品設計【5】，裝配【6】，加工仿真【7】，培訓【8】。本文的目的要闡述如何建立一個基于虛擬現(xiàn)實的模塊化夾具設計系統(tǒng)（VMJFDS）。第一步就是為模塊化設計裝置制定一個綜合的，擬真的環(huán)境。這種應用程序在運用了自然和啟發(fā)性的方式，這種方式在設計夾具方面是有優(yōu)勢的，它可以在使用條件，縮短交貨時間，提高夾具生產力和經濟性等諸多方面形成良好的匹配。 Ⅱ.擬議系統(tǒng)的概敘 擬議的桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的結構體系是基于系統(tǒng)功能要求的模塊，由圖1所示。在系統(tǒng)水平上，有3個擬議模塊的設計，即圖形界面（GUI），虛擬環(huán)境（VE）和文獻數據庫模塊。對于任何一個模塊，某種功能要求由一組對象來實現(xiàn)。在這篇論文中，詳細的對象設計和實施都省略了。相反，這三個模塊的概簡要說明如下： 1） 圖形界面（GUI）：大體上說圖形用戶界面是一個友好界面，它用于整合虛擬環(huán)境，組合夾具設計。 2） 虛擬環(huán)境（VE）：虛擬環(huán)境用三維模型把組合夾具系統(tǒng)、虛擬環(huán)境及其組成部分的導航和操作步驟顯示給用戶，如圖所示1，虛擬環(huán)境模塊包括兩部分，即裝配設計環(huán)境和加工仿真環(huán)境。用戶選擇適當的元件，把這些元件寫在裝配設計方面的辦公區(qū)域內，然后，用執(zhí)導系統(tǒng)把最終的夾具系統(tǒng)建立起來，人們就能把選中的元件逐個的組合起來。 圖1，概述基于組合夾具設計系統(tǒng)的桌面虛擬現(xiàn)實 3） 數據庫：數據庫存放著所有模型的環(huán)境和夾具模塊元件以及該領域的知識和一些典型的例子。如圖1所示，顯示了5個數據庫，其中知識和規(guī)則單元是該系統(tǒng)最重要的地方，它管轄著所有夾具設計的原則。 Ⅲ. 程序化組合夾具設計 在本節(jié)中，作者提出了在虛擬環(huán)境中有啟發(fā)性的組合夾具設計程序。除了三維技術的深入，用戶擁有和真實世界一樣的操作感覺，這個過程還有情報功能。在設計過程中，采用智能推理的方法把一些典型的案件和建議提供給用戶作參考，如實例推理（CBR）和常規(guī)推理（RBR）。此外，相關知識和規(guī)則作為幫助頁面展現(xiàn)給用戶，用戶就可以在設計過程中輕松瀏覽了。 概述組合夾具設計過程總結，如圖2。虛擬環(huán)境之后就是草簽和工件加載，第一步是夾具規(guī)劃。在這個步驟中，首先用戶決定了夾具計劃，即指定交互夾具要面臨的工件。 為了幫助用戶成功決策，一些有用的個案，以及他們的夾具計劃將通過自動推理檢索方法提供給用戶。一旦選定了要使用的夾具，用戶到就能指定的夾具點。在這這項任務中，計算機還給出了一些建議和規(guī)則。 夾具規(guī)劃后，下一步就是夾具元件選擇、設計階段。在這個階段，用戶可以選擇合適的夾具元件和組裝成夾具需要的特殊部分。根據該夾具點的空間信息與基本夾具和工件的關系，一些典型的夾具元件的選擇和建議可以自動提交給用戶，這些都將有助于為用戶服務。經過規(guī)劃和夾具元件選擇這個設計階段后，下一階段就是把選擇的夾具元件連接到基板上經行交互裝配設計。 當外形裝配完成，在加工范圍內對結果進行檢查和評估。在這種環(huán)境中執(zhí)行的任務包括裝配規(guī)劃，加工仿真和夾具評價。裝配規(guī)劃是用于獲得最佳的裝配順序和得到裝配各組件準確的路徑。加工仿真負責制造時的交互檢測。夾具評價是將檢查和評估設計的結果。最后，整個設計過程是在很自然的方式下進行，這都得益于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。此外，展示的內容和知識可以告訴用戶怎樣才能選擇最好的設計決策。 Ⅳ. 組合夾具建模 a. 組合夾具結構分析 夾具元件組合起來的一個功能是為了在基板和工件【11】之間創(chuàng)造連接點。一般來說，根據其結構的基本特征，組合夾具結構可分為3個功能單元，即定位裝置，夾緊裝置，和支持單位。許多夾具元件可能由一個或多個元件組成，其中只有一個元件作為一個定位器，支持器或夾鉗。組合夾具裝配的主要任務是選擇的支持，定位，夾緊及附件生成夾具，使他們能夠將工件連接到基板。 通過分析模塊化裝置的實際應用，人們發(fā)現(xiàn)，模塊化裝置通過選擇合適的夾具元件構造成夾具，然后把這些夾具安裝到基板上。因此，這些夾具可視為組合夾具系統(tǒng)的部件。此外，組合夾具系統(tǒng)的層次結構在結構圖3中表現(xiàn)出來。 圖 2，擬議組合夾具系統(tǒng)程序設計 b.在虛擬現(xiàn)實中，用分層數據結構模型代表組合夾具 相應的虛擬環(huán)境可能含有數以百萬計的幾何多邊形圖元，這是很正常的。在過去的幾年中，若干個模型計劃，例如作為BSP樹[10]和八叉樹，已提議組成多邊形模型。然而，模塊化設計的應用，相互作用的影響,現(xiàn)場也是動態(tài)變化。例如，在設計過程中，部分模塊可能改變其空間位置，方向和裝配關系。 圖3.模塊化夾具系統(tǒng)的分層結構 這表明一個靜態(tài)的畫面，如BSP樹，是不夠的。此外，上述模型只能在系統(tǒng)組件的水平上表現(xiàn)夾具布局結構。然而，關于夾具元件之間的裝配關系，是指裝配特征之間的嚙合關系，這些都不會去關注。在本節(jié)中，為了描繪組合夾具系統(tǒng)，我們提出一個層次化結構和基于約束的數據模型，實時可視化和精確的3D操縱的虛擬環(huán)境。 圖4所示，在高級別的元件模型用于涉及交互式裝配的拆散操作。它證明了拓撲結構和鏈接組件之間的關系。以高級別模型為代表的信息可分為兩種類型，即組件對象和裝配關系。組件對象可以是一個組件或一個部分。一個組件包括各個部分之間的零件和他們的組裝的關系。 圖. 4層次結構數據模型的虛擬環(huán)境 中層基礎模型特征的是建立功能和限制功能。在一般的情況下，在裝配中，裝配關系往往被視為交配關系。因此，基礎特征模型用來描述裝配關系，在裝配操作中，為精確的空間關系提供必要的信息。在這個模型中，只考慮兩個不同元件之間的特征關系。下面專題討論，在夾具元件模塊化建模在一個元素之間的功能關系。 低級別的多邊形基礎模型對應以上兩個級別的模型：實時可視化和層次模型。它描述了以一個相互聯(lián)系的三角曲面網格作為整個表面，更多關于如何將一個元素組織成多邊形，將在下一節(jié)討論，。 C.夾具元件模塊化建模 眾所周知，在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，夾具元件模塊化建模只是表示為多邊形的數目。將CAD系統(tǒng)模型轉換到VR系統(tǒng)中，拓撲關系和參數信息中的結果將會丟失。為了避免這些問題出現(xiàn)，本節(jié)我們將討論夾具元件建模的計劃。 夾具元件模塊化是以標準尺寸為依據預先制造的部件。計劃夾具設計完之后，接下來的任務是選擇合適標準的元件，裝配這些元件以形成一個可行的夾具系統(tǒng)。因此，在建議的制度下，需要考慮夾具元件裝配功能。 在這篇論文中，裝配特征是作為一個夾具的屬性，這個屬性提供相關的確切信息來保證夾具的模塊化設計和組裝/拆卸。以下八個功能被定義為組合夾具元件的裝配特征：支持面，被支持面，定位孔，擴孔孔，螺紋孔，固定槽，和螺栓。除了類型和尺寸等特征信息外，其他參數，如相對位置，元素在局部坐標系統(tǒng)中的定位特征等，在夾具元件的數據庫中都用幾何模型記錄下來。當一個元件和另一個元件組裝起來時候的，檢索出來的交配功能信息可以決定兩個元件的空間關系。更多關于裝配特征及其交配關系的資料進行了討論參考詳情[11]。 D.在虛擬環(huán)境中以約束為基礎的夾具裝配 1）夾具元件之間的裝配關系 交配關系是在裝配現(xiàn)場組裝是被定義的。根據上一節(jié)總結的裝配特征，交配夾具元件有五種關系類型。即依賴關系，擬合關系，螺紋嚙合，交叉關系，和 T型槽配合關系，如圖 5所示?；谶@些交配關系，我們可以推斷，任何兩個元件夾具可能的裝配關系。 2）裝配關系的推理 一般來說，兩個組裝零件的裝配關系是代表著它們的組裝交配功能。上面的部分，我們定義了夾具元件之間五個基本交配關系。因此，通過可能出現(xiàn)的裝配關系決定啟用那種可能的交配特征。為了在下一階段的裝配，把這些可能的夾具裝配關系存放在關系數據庫中（ARDB）。 然而，當夾具復雜，復合夾具元件的數量多時，要花費很多時間來推斷和處理這些可能的裝配關系。為了避免這種情況，首先我們要確定可能的組裝元件對。但是為了避免推理夾具和底板的之間的裝配關系，我們絕對不能將他們組裝在一起。在這個階段，人們利用一些規(guī)則來尋找可能的元件組裝對。組裝的推理算法類似于在文獻[12]中討論的。因此，詳細的算法描述在這篇論文中被忽略了。 3）基于約束的夾具裝配 進行裝配關系推理的之后，所有被選擇的可能的裝配關系都建立在ARDB中，并被保存起來。在這些關系的基礎上，人們可以把單個零件組裝成夾具系統(tǒng)。這部分是討論關于在虛擬環(huán)境中互動裝配的操作。單一的裝配過程如圖5所示，并介紹了兩個簡單的部件裝配如圖6所示。 一般來說，裝配操作過程分為三個步驟，即裝配關系的認識， 約束的分析和應用，基于約束的議案。 首先，技師選擇一個元件，將它移動給組裝組件。在移動過程中，一旦推理組裝和組裝組件的被檢測到，推斷特征就能選中了。如果這兩個特征是在ARDB數據庫中的儲存的裝配關系之一，他們將突出顯示，并等待用戶確認。一旦被用戶確認，這種被確認的裝配關系將運用約束理論來分析和解決問題，這是為了平移調整組裝元件的方向，以滿足這兩個組件的位置關系，以及應用新的約束來組裝元件。當應用了新的約束，對裝配元件的運動將被映射到一個約束空間。這樣做的目的，可以通過3D移動數據，把物體的輸入裝置轉換成允許的移動?；诩s束的運動不但保證了組件的可獲得確切位置，而且還保證了在將來的運動中，現(xiàn)有的約束不會受到侵犯。繼續(xù)運用確認和約束的裝配關系，這種裝配元件將能到達最終的位置。 Ⅴ.加工仿真 a. 制造的相互影響 在加工過程中，與夾具有關的有多種類型的制造交互作用都有可能發(fā)生。這些相互作用可以分為兩大類別如下圖所示，即靜態(tài)的相互作用和動態(tài)的相互作用。 1）靜態(tài)的相互作用是指夾具部件之間的干擾、夾具組件和機器工具之間的干涉、在工件安裝中夾具元件和機械加工工件之間的干擾. 2）動態(tài)交互是指參考夾具的相互作用，它發(fā)生在一個單一的工具和操作時的夾具用在切割過程中操作可能會發(fā)生碰撞。 一般來說，加工過程和刀具路徑等方面是沒有考慮在夾具設計階段的。因此，這些相互作用可能常常發(fā)生在實際制造過程中。所以，機械師們必須花很多時間去查明和解決這些相互作用, 它往往導致夾具系統(tǒng)修改或重新設計，這是繁瑣和昂貴工程。 b. 干擾檢測 但是目前的商業(yè)軟件，如VERICUT軟件，在實際加工 工件之前，這些軟件可以模擬數控加工來檢測刀具路徑錯誤和低效率的運動。在部分編程階段，它可用于避免一些錯誤，如損壞燈具，打斷刀具，或撞毀機器等. 然而，這些軟件價格昂貴，而且面向數控編程，不適合的夾具設計。在夾具的設計階段，應確保避免相關的夾具之間的相互作用。在這個 系統(tǒng)中，當夾具配置齊全后，加工仿真模塊是提交給用戶 識別，讓用戶來解決他們之間的相互作用。在加工仿真環(huán)境中，提供了機床的三維數字模型。人們可在工作臺上組裝工件和安裝夾具組件，正如加工工程師做的實際的網站上一樣。在安裝過程，組件和夾具工件移動到它們的裝配位置。干擾檢查模塊被執(zhí)行。如果發(fā)生干擾，推斷的對象將被顯現(xiàn)。它 可以調整裝配順序或裝配路徑這樣可避免的干擾。但是，如果不能避免干擾，用戶就必須更改元件或夾具單元。 安裝后的工件，刀具的運動是在CAM系統(tǒng)中，根據模擬生成的刀具路徑。對于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，穩(wěn)固，動態(tài)，優(yōu)越的三維圖形允許刀具運動在屏幕上可視化的表現(xiàn)出來。因此，模擬刀具路徑允許用戶關閉檢查，如果發(fā)生的干擾，并提供干擾信息。 Ⅵ.建議制度的執(zhí)行情況與個案研究 A. 桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)接口 為了裝備最后的部分，夾具設計工程師用一個自然界面來實現(xiàn)更有效的設計。在圖形用戶界面參考了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)軟件，通過隱藏窗口的大多數內容來實現(xiàn)設計的。在圖形用戶界面（圖7）包括虛擬現(xiàn)實顯示一個主窗口，一個右手組成工具欄和狀態(tài)欄底部的輸出按鈕。系統(tǒng)和用戶之間的交互鼠標和鍵盤輸入通過實現(xiàn)。該工具欄為開發(fā)的系統(tǒng)提供的所有的功能。 圖七.圖形用戶界面組合夾具設計系統(tǒng) B　研究案例 在模塊化夾具設計系統(tǒng)的基礎上開發(fā)出桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)用一個個例完美的闡述。工件加工過程如圖 6。面銑刀在頂面執(zhí)行，隨后就完成了來那個臺階孔。為了工件步驟和指導步驟，用戶設計了這是一個模塊化的夾具系統(tǒng)。該夾具規(guī)劃模塊已應用于一個可行的設計方案。在這個模塊中，定位，夾緊和支持的面，以及定位，支持和夾緊點，則取決于相應的的知識基礎和夾具啟發(fā)式規(guī)則。 在此之后，用戶在元素存放區(qū)探索并選擇適當的夾具元件完成夾具上各點的空間要求。當完成后，用戶移動到裝配設計區(qū)域，把選定的元素放在在書桌上，如圖所示 8（a）。下一個的任務是選定元件來完成夾具結構分布。在虛擬環(huán)境中，用戶可以自然的方式裝配夾具元件。如圖所示圖。 8（b）項，例如模塊化的夾具系統(tǒng)的最后配置，工件的形成。 當夾具配置完成后，下一階段是加工推理的模擬檢測。如圖9（a）和圖9（b）項所示，夾具系統(tǒng)的構建安裝在一臺數控機床并且模擬了刀具路徑執(zhí)行情況。 Ⅶ.結論 對于組合夾具的設計制造，我們已經提出并制定了桌面虛擬現(xiàn)實的環(huán)境 。提供了該建議的系統(tǒng)結構和虛擬現(xiàn)實環(huán)境，即裝配設計環(huán)境和加工仿真環(huán)境的設計。通過分析組合夾具結構，層次結構數據模塊，以及XML提出了基礎夾具元件。從而準確在虛擬現(xiàn)實模型中操作，實現(xiàn)組合夾具設計和裝配。此外，還要總結夾具元件之間的裝配關系和描述在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的裝配操作過程的。加工制造業(yè)的模擬檢查中，使用該方法。最后一個案例研究的提出，用來說明我們的集成系統(tǒng)。 參考文獻 【1】 候江亮，特拉皮猶太委員會，“計算機輔助夾具設計系統(tǒng)”，詮釋。39（16），2001年，第3703 – 3725頁。 【2】 A.Senthi l庫馬爾，J.Y.H.Fuh，T.S.Kow，“一個自動化的設計和對無干擾的組合夾具設計”，計算機輔助設計32（2000）第583-596頁。 【3】 JRDai，AYCNee，JY H FUH 和A Senthil Kumar,“模塊化設計和組裝夾具的自動化方法”，代理機械工程師，1997年第211卷，第509 – 521頁。 【4】 Burdea GC，Coiffet P，虛擬現(xiàn)實技術。威利，新澤西州， 2003。 【5】 Kan H.Y, Duffy V.G，“互聯(lián)網的虛擬現(xiàn)實協(xié)同產品設計的效益”，“在工業(yè)計算機。v 45，n2，2001年6月， 第197-213頁。 【6】 Jayaram Sankar,，“VADE：虛擬裝配設計環(huán)境”，IEEE計算機圖形和應用，6（19），1999年，第44 - 50頁。 【7】 Maiteh Bilal Y， Leu，Ming C， Blackmore Denis ，劉光裕，, Abdel-Malek Layek，“計算機的虛擬現(xiàn)實在數控加工仿真中的應用，“美國機械學會工程師，物流部，磁流體，v5，1999，第3-10頁。 【8】 Q.H.王，J.R.黎，“桌面虛擬現(xiàn)實在工業(yè)中應用，“虛擬實境”，第一卷。七，2004年，187 - 197頁。 【9】 Zhong Y. M., Wolfgang M. W., Ma. W. Y.，“直觀，準確的固體造型限制導入虛擬現(xiàn)實環(huán)境“，第六屆國際可視化信息會議（IV'02）[?]，英國倫敦，2002，第389 - 398頁。 【10】 Naylor BF，“樹集合圖像描述，連續(xù)的三維幾何模型”In：電力系統(tǒng)及其圖形連接'92，加拿大溫哥華，1992年5月，第201-212頁。 【11】 Yong Bai, Rong Y.，“，模塊化建模和裝配夾具元件關系的分析，來實現(xiàn)自動化夾具結構設計“工程設計與自動化，4（2），1998年，第147-162頁。 【12】 Ram Anantha，, Glenn A. Krammer and Richard H. Crawford，“幾何約束裝配建?！?，計算機輔助設計，28（9），1996，第707 - 722頁。 零 件 號 材料 HT120 編制 日期 機械加工工藝過程綜合卡片 零件名稱 齒輪軸承座 毛坯重量 指導 生產類型 批量 毛坯種類 鑄件 審核 工序 安裝工位 工步 工 序 說 明 工序簡圖 機床 夾具或輔助工具 刀具 量具 走刀次數 走刀長度(mm) 切削深度(mm) 進給量(mm/r) 主軸轉數(r/min) 切削速度(m/min) 工時定額(min) 基本時間 輔助時間 服務時間 1 2 1 1 1 鑄造 時效處理 3 1 以φ100和φ87外圓作為定位基準，銑Φ87上端面 立式銑床X51 專用夾具 端銑刀 卡尺 1 87 3 0.2 500 136 0.99 4 1 以φ100和φ87外圓和一側面作為定位基準，銑底端面 立式銑床X51 專用夾具 端銑刀 卡尺 1 317 3 0.4 600 263.7 2.74 5 1 1 以加工過的底端面φ100和φ87外圓作為定位基準， 鉆，擴，鉸Φ52孔 立式鉆床Z525 專用夾具 麻花鉆，擴孔鉆，鉸刀 卡尺 1 1 1 100 100 100 3 3 3 0.32 0.57 0.35 200 68 200 32 11 9.33 1.75 1.81 1.6 6 1 1 以加工過的Φ52孔，φ87端面，底端面和一側面作為定位基準， 銑Φ100端面 立式銑床 X51 專用夾具 端銑刀 卡尺 1 100 3 0.2 750 235.5 0.75 7 1 1 以加工過的Φ52孔，φ87端面，底端面和一側面作為定位基準， 鏜Φ80孔 臥式鏜床T716 專用夾具 彎頭鏜刀 卡板 1 20 3 0.5 1800 80 0.01 8 1 1 以加工后的φ52和Φ80孔內孔及其端面作為定位基準，采用一面兩銷定位， 銑70x140端面 立式銑床X51 專用夾具 端銑刀 卡尺 1 140 3 0.4 800 175.8 0.76 9 1 以加工后的φ52和Φ80孔內孔及其端面作為定位基準，采用一面兩銷定位， 鉆Φ87上端面3-M12螺紋孔 立式鉆床Z525 專用夾具 麻花鉆 絲錐 卡尺 1 1 16 12 3 3 0.28 1.25 500 275 15.7 6.8 0.157 0.052 10 1 1 以加工后的φ52和Φ80孔內孔及其端面作為定位基準，采用一面兩銷定位， 鉆Φ87下端面3-M12螺紋孔 立式鉆床Z525 專用夾具 麻花鉆，絲錐 卡尺 1 1 16 12 3 3 0.28 1.25 500 275 15.7 6.8 0.157 0.052 11 1 1 檢驗 機械加工工藝過程卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 齒輪軸承座 零件名稱 齒輪軸承座 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 45 毛 坯 種 類 鍛件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數 1 每 臺 件 數 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 1 鑄造 鑄造 2 時效處理 時效處理 3 銑 銑Φ87上端面 X51 專用夾具，端銑刀，游標卡尺 4 銑 銑底端面 X51 專用夾具，端銑刀，游標卡尺 5 鉆 鉆，擴，鉸Φ52孔 Z525 專用夾具，麻花鉆，擴孔鉆，鉸刀，游標卡尺 6 銑 銑Φ100端面 X51 專用夾具，端銑刀，游標卡尺 7 鏜 鏜Φ80孔 T716 專用夾具，彎頭鏜刀，游標卡尺 8 銑 銑70x140端面 X51 專用夾具，端銑刀，游標卡尺 9 鉆 鉆Φ87上端面3-M12螺紋孔 Z525 專用夾具，麻花鉆，絲錐，螺紋量規(guī)，游標卡尺 10 鉆 鉆Φ87下端面3-M12螺紋孔 Z525 專用夾具，麻花鉆，絲錐，螺紋量規(guī)，游標卡尺 11 檢驗 檢驗，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 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 目 錄 序言…………………………………………………………………1 一. 零件分析 ……………………………………………………2 1.1 零件作用 ………………………………………………2 1.2零件的工藝分析 …………………………………………2 二. 工藝規(guī)程設計…………………………………………………3 2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………4 2.2基面的選擇傳 ……………………………………………5 2.3制定工藝路線 ……………………………………………5 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 …………6 2.5確定切削用量及基本工時………………………………14 三 夾具設計……………………………………………………15 3.1問題的提出………………………………………………15 3.2定位基準的選擇…………………………………………15 3.3切削力及夾緊力計算……………………………………16 3.4定位誤差分析……………………………………………17 3.5夾具設計及簡要操作說明………………………………18 總 結………………………………………………………………19 致 謝………………………………………………………………22 參考文獻 …………………………………………………………23 機 械 制 造 技 術 基 礎 課 程 設 計 題 目：齒輪軸承座零件的工藝規(guī)程及銑底端面夾具設計 班　　級：機械工程及其自動化 姓　　名： 指導教師： 完成日期：2010年 6 月30日 摘 要 本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 齒輪軸承座零件的工藝規(guī)程及銑底端面夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。 關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。 ABSTRCT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目 錄 序言…………………………………………………………………1 一. 零件分析 ……………………………………………………2 1.1 零件作用 ………………………………………………2 1.2零件的工藝分析 …………………………………………2 二. 工藝規(guī)程設計…………………………………………………3 2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………4 2.2基面的選擇傳 ……………………………………………5 2.3制定工藝路線 ……………………………………………5 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 …………6 2.5確定切削用量及基本工時………………………………14 三 夾具設計……………………………………………………15 3.1問題的提出………………………………………………15 3.2定位基準的選擇…………………………………………15 3.3切削力及夾緊力計算……………………………………16 3.4定位誤差分析……………………………………………17 3.5夾具設計及簡要操作說明………………………………18 總 結………………………………………………………………19 致 謝………………………………………………………………22 參考文獻 …………………………………………………………23 序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 齒輪軸承座零件的工藝規(guī)程及銑底端面夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個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，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。 本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 一、 零件的分析 1.1 零件的作用 齒輪軸承座零件作用，待查 1.2 零件的工藝分析 齒輪軸承座有2個加工面他們相互之間沒有任何位置度要求。 1：以底端面為基準的加工面，這組加工的主要是銑Φ100端面和鉆，擴，鉸Φ52孔。 2：以Φ52孔為基準的加工面，這組加工面主要是各個孔端面及其螺紋孔。 二. 工藝規(guī)程設計 2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為HT120，考慮到運行時經常需要掛倒檔以倒行或輔助轉向，因此零件在工作過程中經常受到沖擊性載荷，采用這種材料零件的強度也能保證。由于零件成批生產，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，鑄造精度為2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產率和保證加工精度上考慮也是應該的。 2.2 基面的選擇 粗基準選擇應當滿足以下要求： （1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應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。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 （2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 （3） 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 （4） 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經初加工。 （5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，他對零件的生產是非常重要的。先選取底端面作為定位基準，。 精基準的選擇 精基準的選擇應滿足以下原則： （1）“基準重合”原則 應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。 （2）“基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產生的誤差，簡化夾具設計與制造。 （3）“自為基準”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選擇該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。 （4）“互為基準”原則 當兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復加工。 （5）所選的精基準 應能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。 以已經加工好的Φ52孔和端面為定位精基準，加工其它表面及孔。主要考慮精基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合的時候，應該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復。 2.3 制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為成批生產的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量降下來。 制定以下兩種工藝方案： 方案一 1 鑄造 鑄造 2 時效處理 時效處理 3 銑 銑Φ87上端面 4 銑 銑底端面 5 鉆 鉆，擴，鉸Φ52孔 6 銑 銑Φ100端面 7 鏜 鏜Φ80孔 8 銑 銑70x140端面 9 鉆 鉆Φ87上端面3-M12螺紋孔 10 鉆 鉆Φ87下端面3-M12螺紋孔 11 檢驗 檢驗，入庫 方案二 1 鑄造 鑄造 2 時效處理 時效處理 3 銑 銑Φ87上端面 4 銑 銑底端面 5 鉆 鉆Φ52孔 6 銑 銑Φ100端面 7 鏜 鏜Φ80孔 8 銑 銑70x140端面 9 鉆 鉆Φ87上端面3-M12螺紋孔 10 鉆 鉆Φ87下端面3-M12螺紋孔 11 檢驗 檢驗，入庫 工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一鉆，擴，鉸Φ52孔，因為Φ52孔的粗糙度1.6，精度要求比較高，需要經過鉆，擴，鉸才能保證加工精度要求，有利用后面工序加工的時候利用鉆擴鉸后的Φ52孔定位，這樣能能更好地保證工件鉆孔時的位置度要求，而方案二只有鉆Φ52孔這一工步，很難保證加工精度要求，綜合考慮我們選擇方案一。 具體的加工路線如下： 1 鑄造 鑄造 2 時效處理 時效處理 3 銑 銑Φ87上端面 4 銑 銑底端面 5 鉆 鉆，擴，鉸Φ52孔 6 銑 銑Φ100端面 7 鏜 鏜Φ80孔 8 銑 銑70x140端面 9 鉆 鉆Φ87上端面3-M12螺紋孔 10 鉆 鉆Φ87下端面3-M12螺紋孔 11 檢驗 檢驗，入庫 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 零件材料為HT120。 生產類型為大批量生產，采用砂型機鑄造毛坯。 1、 不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。 2、 底端面 由于底面要與其他接觸面接觸，同時又是Φ52孔的中心線的基準。粗糙度要求為3.2，查相關資料知余量留2比較合適。 3、孔 毛坯為空心，鑄造出孔。孔的精度要求介于IT7—IT8之間，參照參數文獻，確定工藝尺寸余量為2mm 2.5 確定切削用量及基本工時 工序1：鑄造 工序2：時效處理 工序3：銑Φ87上端面 1. 選擇刀具 刀具選取端銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 2） 決定每次進給量及切削速度 根據X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選?。?00 當＝500r/min時 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序4：銑底端面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質合金套式面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 4） 決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內銑完，則 5） 決定每次進給量及切削速度 根據X51型銑床說明書，其功率為為6kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選?。?00 當＝600r/min時 按機床標準選取 6） 計算工時 切削工時：l=317 ，，則機動工時為 工序5：鉆，擴，鉸Φ52孔 工步1：鉆孔至φ51 確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ51孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數0.75，則 根據Z525機床說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步:2：擴孔 利用鉆頭將孔擴大至，根據有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取 根據機床說明書，選取 則主軸轉速為，并按車床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步3：鉸孔 根據參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，，，則機動工時為 工序6：銑Φ100端面 1. 選擇刀具 刀具選取端銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 7） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 8） 決定每次進給量及切削速度 根據X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選?。?50 當＝750r/min時 按機床標準選取 9） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序7：鏜φ80孔 切削用量：ap=3 毛坯孔徑d=80 由表8.2-1得：f=0.5 m/r v=80 m/r 則n=318V/D=1817m/r 取D=1800r/min 實際切削速度 工作臺每分鐘進給量 被切削層長度 刀具切入長度 刀具切出長度 取 行程次數： 基本工時，由式（1.5）有： 工序8：銑70x140端面 1. 選擇刀具 刀具選取端銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 10） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 11） 決定每次進給量及切削速度 根據X51型銑床說明書，其功率為為6kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選取＝800 當＝800r/min時 按機床標準選取 12） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序9：鉆Φ87上端面3-M12螺紋孔 工步1：鉆M12螺紋底孔Φ10mm 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 按機床選取 基本工時： min 工步2：攻螺紋M12mm 選擇M12mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即 按機床選取 基本工時： 工序10: 鉆Φ87下端面3-M12螺紋孔 鉆Φ87下端面3-M12螺紋孔切削用量工時計算與鉆Φ87上端面3-M12螺紋孔的相同，在此不再累述。 工序11：檢驗，入庫 三、 夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 由指導老師的分配第4道工序的銑底端面的銑床夾具。 3.1問題的提出 本夾具主要用于銑底端面，粗糙度3.2，和基準A有垂直度要求，底端面主要是其他加工面的定位基準，加工時主要考慮如何提高生產效率上和精度要求。 3.2定位基準的選擇 本道工序加工底端面，我們采用已加工 好的Φ87端面和外圓以及Φ100外圓定位，采用活動V型塊和固定V型塊定位，再加上擋銷定位，由于銑削力比較大，我們采用可調節(jié)輔助支撐，使用手柄帶動V型塊快速夾緊即可以滿足要求。 定位方案如下：1-1 3.3切削力和夾緊力的計算 粗銑時受力最大，　選用高速端面銑刀 刀具：高速鋼端面銑刀，φ140mm。 銑時的軸向力 查文獻[２]表15-31， 由于工件所受加緊力與切削力方向相互垂直，為防止工件在切削力作用下沿較小平面?zhèn)冗厓A斜，使工件離開基面所需的夾緊力 ， 摩擦系數查[4]表3-19，=0.25。 安全系數 ， 式中 K————基本安全系數1.5； K————加工狀態(tài)系數1.2； K————刀具鈍化系數1.5，由文獻[4]表3-20查得； K————切削特點系數1.0； K————考慮加緊動力穩(wěn)定性系數1.3。 L=20mm, H=42mm, l=34mm 查文獻[4]表3-26，知手柄用夾緊力，因此選用該手柄夾緊足以滿足加緊要求。 3.4定位誤差分析 夾具的主要定位元件為活動V型塊和固定V型塊和擋銷，該V型塊是根據零件定位方案設計的專用件，定位精度較高，同時銑面時，面自身沒有精度要求，因此定位誤差可以不予考慮。 3.5夾具設計及操作的簡要說明 使用V型塊和擋銷，采用手柄快速夾緊，即可指定可靠的卡緊力。同時我們采用圓形對刀塊，保證導向的精度，這樣就大大的提高了生產效率，適合于大批量生產。 裝配圖附圖如下：1-2 夾具體如下1-3 總 結 這次設計是大學學習中最重要的一門科目，它要求我們把大學里學到的所有知識系統(tǒng)的組織起來，進行理論聯(lián)系實際的總體考慮，需把金屬切削原理及刀具、機床概論、公差與配合、機械加工質量、機床夾具設計、機械制造工藝學等專業(yè)知識有機的結合起來。同時也培養(yǎng)了自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既了解了基本概念、基本理論，又注意了生產實踐的需要，將各種理論與生產實踐相結合，來完成本次設計。 這次設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),更是在學完大學所學的所有專業(yè)課及生產實習的一次理論與實踐相結合的綜合訓練。這次設計雖然只有三個月時間，但在這三個月時間中使我對這次課程設計有了很深的體會。 這次畢業(yè)設計使我以前所掌握的關于零件加工方面有了更加系統(tǒng)化和深入合理化的掌握。比如參數的確定、計算、材料的選取、加工方式的選取、刀具選擇、量具選擇等； 也培養(yǎng)了自己綜合運用設計與工藝等方面的知識； 以及自己獨立思考能力和創(chuàng)新能力得到更進一步的鍛煉與提高；再次體會到理論與實踐相結合時，理論與實踐也存在差異。 回顧起此次設計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到完成定稿，從理論到實踐，在整整一學期的日子里，可以說學到了很多很多的的東西，同時鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次畢業(yè)設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正的實用，在生產過程中得到應用。在設計的過程中遇到了許多問題，當然也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次畢業(yè)設計，讓自己把以前所學過的知識重新復習了一遍。 這次設計雖然順利完成了，也解決了許多問題，也碰到了許多問題，老師的辛勤指導下，都迎刃而解。同時，在老師的身上我也學得到很多額外的知識，在此我表示深深的感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位教研室指導老師再次表示忠心的感謝！ 致 謝 這次設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數據存在大量的重復和重疊，由于經驗不足，在選取數據上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設計。 這次設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上?？茖W技術出版社出版，1983年 4.機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W技術出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年 第 23 頁 共 28 頁