夾具體零件機械加工工藝規(guī)程及其夾具設(shè)計

夾具體零件機械加工工藝規(guī)程及其夾具設(shè)計,夾具體零件機械加工工藝規(guī)程及其夾具設(shè)計,夾具,零件,機械,加工,工藝,規(guī)程,及其,設(shè)計 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 夾具 零件名稱 夾具體 共 頁 第 頁 材 料 牌 號 HT200 毛 坯 種 類 鑄造 毛坯外形尺寸 112.5x55x45 每毛坯件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 備 注 工 序 號 工序 名稱 工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工時/min 準終 單件 1 鑄 鑄造出毛坯112.5x55x45 2 熱處理 毛坯退火處理 3 銑 粗銑夾具體下端平面 金工 X52K 硬質(zhì)合金端銑刀,游標卡尺 4 銑 粗銑夾具體上端平面 金工 X52K 硬質(zhì)合金端銑刀,游標卡尺 5 銑 精銑夾具體下端平面 金工 X52K 硬質(zhì)合金端銑刀,游標卡尺 6 銑 精銑夾具體上端平面 金工 X52K 硬質(zhì)合金端銑刀,游標卡尺 7 銑 銑夾具體槽位 金工 X52K 硬質(zhì)合金端銑刀，游標卡尺 8 鉆 鉆Φ4孔 金工 Z525 麻花鉆，擴孔刀，鉸刀，游標卡尺 9 鉆 鉆Φ3孔 金工 Z525 麻花鉆，游標卡尺 10 終檢 入庫 設(shè) 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 摘要 零件的加工工藝編制，在機械加工中占有非常重要的地位，零件工藝編制得合不合理，這直接關(guān)系到零件最終能否達到質(zhì)量要求；夾具的設(shè)計也是不可缺少的一部分，它關(guān)系到能否提高其加工效率的問題。因此這兩者在機械加工行業(yè)中是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。 在機床上對零件進行機械加工時，為保證工件加工精度，首先要保證工件在機床上占有正確的位置，然后通過夾緊機構(gòu)使工件在正確位置上固定不動，這一任務(wù)就是由機床夾具完成。對于單件、小批量生產(chǎn)，應(yīng)盡量使用通用夾具，這樣可以降低工件的生產(chǎn)成本。但是由于通用夾具適用各種工件的裝夾，所以夾緊時往往比較費時間，并且操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，也難以保證加工精度，為此需設(shè)計專用夾具。 關(guān)鍵詞：工藝設(shè)計、基準選擇、切削用量、定位誤差 ? ?ABSTRCT Is the components craft establishment, holds the very important status in the machine-finishing, the components craft establishes reasonable, whether do this direct relation components achieve the quality requirement finally; Jig's design is also an essential part, whether does it relate raises its processing efficiency the question. Therefore this both in the machine-finishing profession are the important links. When the engine bed carries on the machine-finishing to the components, is guaranteed that the work piece working accuracy, first needs to guarantee the work piece holds the correct position on the engine bed, then causes the work piece in the correct position through the clamp organization fixed motionless, this duty is completes by the engine bed jig. Regarding the single unit, the small batch production, should use the universal jig as far as possible, like this may reduce the work piece the production cost. But because the universal jig is suitable each kind of work piece the attire to clamp, therefore time clamp often compares spends the time, and operates complex, the production efficiency is low, also guarantees the working accuracy with difficulty, for this reason must design the unit clamp. Key word: Craft, datum, cutting specifications, localization datum, position error. 目錄 摘要 1 ABSTRCT 2 第1章 緒論 5 1.1 機床夾具概述 5 1.2 機床夾具的作用及其分類 6 1.3 機床夾具的分類 6 1.4 機床夾具的組成 7 第2章 零件的分析 9 第3章 工藝規(guī)程的分析 10 3.1 確定毛坯 10 3.2 基準面的選擇 11 3.2.1 粗基準的選擇 11 3.2.2 精基準的選擇 11 3.3機床與工藝裝備的選用 12 3.3.1 機床的選擇 12 3.3.2 工藝裝備的選擇 13 3.4 工藝方案的制定和比較 13 3.5 切削用量及工時的計算 14 第4章 銑床夾具設(shè)計 18 4.1 概論 18 4.1.1 對計算機輔助夾具設(shè)計方法及趨勢的認識 18 4.1.2 計算機輔助夾具設(shè)計系統(tǒng)的發(fā)展背景 18 4.1.3 研究計算機輔助夾具設(shè)計系統(tǒng)的重要意義 19 4.1.4 節(jié)省時間，提高效益 19 4.1.5 有利于CIMS各自動化子系統(tǒng)的集成 20 4.1.6 有助于實現(xiàn)產(chǎn)品面向制造的設(shè)計 20 4.1.7 計算機輔助夾具性能分析及仿真 20 4.1.8 夾具CAD的研究現(xiàn)狀 21 4.2 夾具 23 4.2.1 工件預(yù)加工內(nèi)容 23 4.2.2 定位方案 24 4.2.3 夾緊方案 24 4.2.4 對刀塊的設(shè)計 26 4.2.5 切削力和夾緊力計算 26 4.2.6 誤差分析計算 27 結(jié)論與展望 29 致謝 30 參考文獻 31 第1章 緒論 1.1 機床夾具概述 在機床上加工工件時，為了保證工件在該工序所加工的表面能達到圖紙上規(guī)定的尺寸及位置精度等技術(shù)要求，必須使得工件相對于刀具和機床占有正確的加工位置（即工件的定位），并把工件壓緊夾牢，以便在加工過程中，工件受到切削力、離心力的作用及沖擊、振動等影響時，能保持這個確定了的位置穩(wěn)定不變（即工件的夾緊）。在機床上對工件進行定位和夾緊，稱做裝夾。一切能使工件在機床上實現(xiàn)定位和夾緊的工藝裝置，一般稱為機床夾具，簡稱夾具。 機床夾具按專門化程度分通用夾具、專用夾具、可調(diào)整夾具、專門化拼裝夾具和自用化生產(chǎn)用夾具。通用夾具是指已經(jīng)標準化，且具有較大適用范圍的夾具。它由專業(yè)廠生產(chǎn)供應(yīng)，有的已作為機床附件與通用機床配套，這類夾具主要用于單件小批生產(chǎn)。專用夾具是根據(jù)零件工藝機械加工過程中的某一道工序而專門設(shè)計的夾具。由于不考慮通用性，故結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便。這類夾具可保證高的加工精度和生產(chǎn)率。但這類夾具的針對性很強，當交換產(chǎn)品或工藝時，一般都因無法使用而“報廢”?？烧{(diào)整夾具，在當前多種小批量生產(chǎn)條件下，設(shè)計制造專用夾具的準備周期太長，且很不經(jīng)濟，但是，采用通用夾具又不能滿足使用要求。采用可調(diào)整夾具則是改進工藝裝備設(shè)計的一個發(fā)展方向?？烧{(diào)整夾具的特點是：加工完一種工件后，可調(diào)整或者更換個別零件，即可加工形狀相似、尺寸和加工工藝相近的多種工件。這類夾具又可分為通用可調(diào)和專用可調(diào)甲具兩類。通用可調(diào)夾具加工對象不是很確定，適用范圍較大；專用夾具常稱成組夾具，一般配合成組技術(shù)，專門為成組加工某組零件而設(shè)計的，它是在專用夾具的基礎(chǔ)上，通過更換和調(diào)整個別元件，來適應(yīng)組內(nèi)不同零件加工要求。加工對象明確，結(jié)構(gòu)緊湊。專門化拼裝夾具，這類夾具是針對某工件某工序加工要求，由事先制造好的通用性較強的標準元件和部件拼裝而成，只要有足夠種類和數(shù)量的標準元件和部件，就可拼裝成各式各樣的夾具。自動化生產(chǎn)用夾具，主要有自動線夾具和數(shù)控機床夾具，前者和一般專用夾具相似，后者除擔負工件的安裝任務(wù)外，還隨工件一起從一個工位輸送到下一個工位。一個多工位自動線上有許多相同的隨行的夾具。 夾具發(fā)展的趨勢：夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。 1.2 機床夾具的作用及其分類 1． 機床夾具的作用 夾具是機械加工中的一種工藝設(shè)備，它在機械加工中起著十分重要的作用，主要有以下的幾個方面。 1）便于工件的正確定位，以保證加工精度 工件裝夾在夾具上后，工件上各有關(guān)的幾何元素（點、線、面）之間的相互位置精度在一定程度上就由夾具保證。當夾具在機床上正確定位及固定以后，工件在夾具中又得到正確定位并被夾緊，這樣就保證了再加工過程中“同批”工件對刀具和機床保持確定的相對位置，使加工得以順利進行。 2）提高勞動生產(chǎn)效率和降低加工成本 采用夾具以后，可以省去即十分費時又不很緊缺的劃線、找正工序，減少了輔助時間。若采用聯(lián)動夾具裝置、快速夾緊裝置，既能降低勞動強度，又能提高生產(chǎn)效率。例如采用氣壓、液壓等傳動裝置，只需要幾秒鐘舊可以完成夾緊動作。 3）改善工人的勞動條件 采用夾具后，工件的裝卸比不用夾具要方便、省力、安全。如果生產(chǎn)規(guī)模較大，還可以采用機械化傳動裝置和自動裝卸工件的自動化夾具，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的自動化，進一步提高勞動生產(chǎn)效率和改善工人的勞動條件。 4）擴大機床工藝范圍 在單件小批量生產(chǎn)的條件下，工件的種類、規(guī)格多，而機床的數(shù)量、品種卻有限。為了解決這種矛盾，可以設(shè)計制造專用的夾具，使機床“一機多用”。例如，可以采用專用的夾具，在車床上實現(xiàn)拉削。 夾具在機械加工中的作用是重要的，但是在不同的生產(chǎn)規(guī)模和不同的生產(chǎn)條件下，夾具的功用也有所側(cè)重，其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度也有很大的不同。例如，在單件小批生產(chǎn)條件下，宜于使用通用的可調(diào)夾具，若采用專用的夾具，其結(jié)構(gòu)也應(yīng)求簡單。在大批量生產(chǎn)的條件下，夾具的作用則主要是在保證加工精度的前提下提高生產(chǎn)效率，因此夾具的結(jié)構(gòu)更完善些是必要的。雖然此時夾具的制造費用大一些，但由于生產(chǎn)效率的提高，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，技術(shù)經(jīng)濟效果還是好的。 1.3 機床夾具的分類 夾具的分類方法比較多，一般可分為通用夾具和專用夾具。近年來為適應(yīng)現(xiàn)代機械制造業(yè)的發(fā)展，還發(fā)展了通用可調(diào)夾具、成組夾具和組合夾具等類型。 1） 通用夾具 通用夾具是指已經(jīng)標準化的、在一定范圍內(nèi)可以用于加工不同工件的夾具。如三爪或四爪卡盤、機器虎鉗、回轉(zhuǎn)工作臺、磁力工作臺等。這些夾具已經(jīng)作為機床的附件，由專門的工廠制造供應(yīng)。 2）專用夾具 專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而設(shè)計制造夾具。 3）通用可調(diào)夾具和成組夾具 著兩種夾具的結(jié)構(gòu)很相似，它們的共同點是：在加工完多種工件。但通用可調(diào)夾具的加工對象并不是很明確，其通用范圍較大，如滑柱鉆模、帶各種鉗口的機器虎鉗等即是這類夾具。而成組夾具則是專門為成組加工工藝中某一組零件而設(shè)計的，針對性強，加工對象和適用范圍明確，結(jié)構(gòu)更為緊湊。 4）組合夾具 組合夾具是指按照某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先準備好的通用的標準元件和部件組合而成的夾具。這種夾具用完之后可以拆卸存放，或重新組裝成新的夾具。由于組合夾具是由各種標準元件、部件組裝而成，故具有組裝迅速、周期短、能反復(fù)使用等特點，所以在多品種、小批量生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制中尤為適用。 若按夾具所適用的機床來分類，可分為車床夾具，銑床夾具，鉆床夾具，鏜床夾具和其他機床夾具等類型。 若按驅(qū)動夾具工作的力源來分類，還可以分為手動夾具，氣動夾具，液壓夾具，電磁和電動夾具等等。不顧一般多按夾具的使用特點和使用機床進行分類。 1.4 機床夾具的組成 夾具的種類雖然很多，但是他們的工作原理基本上相同，一般有如下幾個組成部分。 ①. 定位元件：是用來確定工件再夾具中的位置的元件，它包括元件或元件的組合。 ②. 夾緊裝置：這種裝置包括夾緊元件或其組合及動力源。其作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時所占據(jù)的位置在加工過程中不因外力而破壞。 ③. 確定夾具對機床相互位置的元件：此類的元件是為了用來確定夾具對機床工作臺、導(dǎo)軌或主軸的相互位置。 ④. 對刀—導(dǎo)引元件：這類元件的共同作用是保證工件和刀具之間的正確加工位置。 ⑤. 其他裝置或元件：這類裝置或元件主要有：為使工件在依次裝夾中多次轉(zhuǎn)位而加工不同位置上的表面所設(shè)置的分度裝置，為了便于卸下工件而設(shè)置的頂出器；以及標準話了的連件元件等。 （6）夾具體 夾具體是夾具的基座和骨架。其他裝置都安在夾具體上使之成為一個夾具的整體。當然上述的各組成部分，不是每個夾具都必須完全具備的。但一般來說，定位元件、夾緊裝置、夾具體則是夾具的基本組成部分。 第2章 零件的分析 以下是機械零件需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： （1）孔與孔軸線的同軸度。 （2）另一孔要求的加工尺寸精度 （3）面的平面度為0.03。 （4）孔軸線與平面及孔面的平行度為0.02。 （6）孔具有圓柱度要求均為0.005其中圓跳動要求為0.01 （7）孔重要面的粗糙度值均為3.2 由上面分析可知，首先可以先加工面，然后以此作為基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 第3章 工藝規(guī)程的分析 3.1 確定毛坯 (1)根據(jù)零件用途確定毛坯類型。 (2)根據(jù)批量（生產(chǎn)綱領(lǐng)）確定毛坯制造方法。 (3)根據(jù)手冊查定表面加工余量及余量公差。 根據(jù)技術(shù)要求，零件材料為ZG310—570，即鑄造碳鋼。如表2-1。按GB/T5613—1995規(guī)定，鑄鋼牌號用“鑄”和“鋼”兩字漢語拼音首位字母“ZG”后加工兩組數(shù)字表示。 毛坯的制造方法： 根據(jù)毛坯的材料，生產(chǎn)類型，生產(chǎn)綱領(lǐng)及零件的復(fù)雜程度，毛坯可采用鑄成型。 零件并不復(fù)雜，因此毛坯可以與零件的形狀盡量接近。兩孔可不必鍛出，直接加工。 通過查加工余量表，得兩端面的總加工余量為3mm，毛坯尺寸可以通過加工余量確定。 ZG310—570表示бs≥310MPa，бB≥570MPa的鑄鋼。鑄造碳鋼的碳質(zhì)量分數(shù)一般為0.15%—0.6%，其鑄造性能比鑄造鐵差，但力學(xué)性能比鑄造鐵好。主要用于制造形狀復(fù)雜，力學(xué)性能要求高，而在工藝又很鍛壓等方法成形的比較重要的機械零件，例如機車車輛的車銷和聯(lián)軸器等。鑄造碳鋼的牌號，化學(xué)成分，力學(xué)性能見表2-1 。 表2-1 鑄造碳鋼熱處理及機械性能 主要化學(xué)成分W% 主要特性 用途舉例 C Si Mn P S 不大于 0.40 0.50 0.90 0.04 0.04 有較好強度、塑性、焊接、性能尚好。 軌剛機架模具、箱體、缸體此零件、曲軸等。 正火或退火溫度[℃] 回火溫度[℃] 870—890 620—680 σb[N/mm2] σs[N/mm2] δs[%] φ[%] аk[J/cm2] 570 310 15 21 30 選擇毛坯鑄的主要依據(jù)：鑄造形狀復(fù)雜的毛坯，尺寸精度較高，尺寸偏差0.1mm~0.2mm，表面粗糙度Ra為12.5μm，毛坯的釬維組織好，強度高，生產(chǎn)率較高 大批量生產(chǎn)，適于鑄造碳素鋼，合金鋼。 鑄件加工表面直線度，平面度公差。 熱處理為調(diào)質(zhì)時，直線度和平面度公差的普通級為1.1mm，精密度為0.7mm。 3.2 基準面的選擇 3.2.1 粗基準的選擇 選擇粗基準的出發(fā)點是為后續(xù)的工序提供合理的定位精基準，保證各加工面的余量足夠并分配合理，由于粗基準是對毛坯進行第一次幾下加工的定位基準，因此與毛坯的形狀關(guān)系很大，則確定粗基準時應(yīng)按： 1.用零件非加工面為粗基準，可保證零件的加工面與非加工面的相互位置關(guān)系，且能在一次安裝中盡可能加工較多的表面。 2.用零件的重要表面為粗基準，優(yōu)先保證了重要表面的余量和表面組織性能的一致。 3.應(yīng)選則較大、形狀簡單、加工量大的表面為粗基準，使切削總量最少。 4.應(yīng)選毛坯精度高，余量小的表面為粗基準，易保證各加工表面的余量足夠，分配合理。 5.應(yīng)選定位精度高，夾緊可靠的表面為粗基準。 6.粗基準原則上是在第一道工序中使用一次并盡量避免重復(fù)使用。 按照粗基準的選擇原則為保證不加工表面和加工表面的位置要求，應(yīng)選擇不加工表面為粗基準，據(jù)零件圖所示，故應(yīng)選擇軸承座上表面為粗基準，以此加工軸承底面。 3.2.2 精基準的選擇 選擇精基準的出發(fā)點是保證加工精度，特別是加工表面的相互位置精度的實現(xiàn)，以及定位安裝的準確方便。選擇精基準應(yīng)遵循以下原則： 基準重合原則：確定精基準時，應(yīng)盡量用設(shè)計基準作為定位基準，易消除基準不重合誤差，提高零件的表面的位置精度和尺寸精度。 1.統(tǒng)一基準原則：擬定工藝路線時，各個工序應(yīng)盡可能用同一個定位基準來精加工各個表面，以保證各表面間的相互位置精度，并且還減少了夾具的數(shù)量和工件的裝夾次數(shù)，降低了成本，提高了生產(chǎn)率。 2.互為基準原則：可逐步提高兩相關(guān)表面的位置精度。 3.自為基準原則：可使加工余量均勻，保證加工面自身形狀精度，而位置精度由前面的工序保證。 同時，精基準選擇時，一定要保證工件的夾、壓穩(wěn)定可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單及操作簡便，由以上分析，考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準，即以軸承座的下表面為精基準。 3.3機床與工藝裝備的選用 機床與工藝裝備是零件加工的物質(zhì)基礎(chǔ)，是加工質(zhì)量和生產(chǎn)率的重要保證。機床與工藝裝備包括機械加工過程中所需要的機床、夾具、量具、刀具等。機床和工藝裝備的選擇是制定工藝規(guī)程的一個重要環(huán)節(jié)，對零件加工的經(jīng)濟性也有重要影響。 3.3.1 機床的選擇 在工件的加工方法確定后，加工工件所需的機床就已基本確定，由于同一類型的機床中有多種規(guī)格，其性能也并不完全相同，所以加工范圍和質(zhì)量各不相同，只有合理地選擇機床，才能加工出合理理想的產(chǎn)品。在對機床進行選擇時，除對機床的基本性能有充分了解，還要考慮以下幾點： （1）機床的技術(shù)規(guī)格要與被加工的工件尺寸相適應(yīng)； （2）機床的精度要與被加工的工件要求精度相匹配。機床的精度過低，不能加工出設(shè)計的質(zhì)量；機床的精度過高，又不經(jīng)濟。對于由于機床的局限，理論上達不到應(yīng)有加工精度的，可通過工藝改進的辦法達到目的。 （3）機床的生產(chǎn)率應(yīng)與被加工工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相匹配； （4）機床的選用應(yīng)與自身的經(jīng)濟實力相匹配。既要考慮機床的先進性和生產(chǎn)的發(fā)展需要，又要實事求是，減少投資。要立足于國內(nèi)，就近取材。 （5）機床的使用應(yīng)與現(xiàn)有的生產(chǎn)條件相匹配。應(yīng)充分利用現(xiàn)有機床，如果需要改造機床或設(shè)計專用機床，則應(yīng)提出與加工參數(shù)和生產(chǎn)率有關(guān)的技術(shù)資料，確保零件加工質(zhì)量的技術(shù)要求等。 3.3.2 工藝裝備的選擇 （1）夾具的選擇 單件小批量生產(chǎn)應(yīng)盡量選用通用夾具和機床自帶的卡盤、虎鉗和轉(zhuǎn)臺。大批 量生產(chǎn)時，應(yīng)采用高生產(chǎn)率的專用夾具，在推行計算機輔助制造、成組技術(shù)等新工業(yè)或為提高生產(chǎn)率時，應(yīng)采用成組夾具、組合夾具。夾具的精度應(yīng)與工件的加工精度相適應(yīng)。 （2）刀具的選擇 刀具的選擇主要取決于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、加工精度、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。一般情況下，選用標準刀具，必要時可選用高生產(chǎn)率的復(fù)合刀具和其他一些專用刀具。 （3）量具的選擇 量具的選擇主要取決于生產(chǎn)類型和所檢驗的精度。在單件小批生產(chǎn)中應(yīng)盡量選用通用量具；在大批大量生產(chǎn)中應(yīng)選用各種規(guī)格和高生產(chǎn)率的專用檢具。 （4）輔具的選擇 工藝裝備中也要注意輔具的選擇，如吊裝用的吊車、運輸用的叉車和運輸小車、各種機床附件、刀架、平臺和刀庫等，以便于生產(chǎn)的組織管理，提高工作效率。 量具的選擇：選擇通用的標準量具，如游標卡尺、千分尺等 3.4 工藝方案的制定和比較 鑄 鑄造出毛坯112.5x55x45 熱處理 毛坯退火處理 銑 粗銑夾具體下端平面 銑 粗銑夾具體上端平面 銑 精銑夾具體下端平面 銑 精銑夾具體上端平面 銑 銑夾具體槽位 鉆 鉆Φ4孔 鉆 鉆Φ3孔 終檢 入庫 3.5 切削用量及工時的計算 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb=0.16GPa HB=200~241。 加工要求：鑄造出毛坯112.5x55x45 工序二 熱處理。 工件材料：HT200,σb=0.16GPa HB=200~241。 加工要求：退火處理（釋放應(yīng)力，增加材料延展性和韌性）。 工序三 粗銑夾具體下端平面。 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb=0.16GPa HB=200~241。 加工要求：粗銑夾具體下端平面 機床：X52k。 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》（后簡稱《切削手冊》）。選擇刀具前角γo＝18°后角αo＝10°,主偏角Kr=60°,副偏角Kr’=8° 2. 切削用量 1）切削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=1.1mm，一次走刀即可完成所需長度。 2）進給量 機床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.7mm。 3）查后刀面最大磨損及壽命 查《機械切削用量手冊》表8，壽命T=180min 計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表14，查得Vf＝80m/min(，n=230r/min 工序四 粗銑夾具體上端平面。 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb=0.16GPa HB=200~241。 加工要求：粗銑夾具體上端平面 機床：X52k。 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》（后簡稱《切削手冊》）。選擇刀具前角γo＝18°后角αo＝10°,主偏角Kr=60°,副偏角Kr’=8° 2. 切削用量 1）切削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=1.1mm，一次走刀即可完成所需長度。 2）進給量 機床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.7mm。 3）查后刀面最大磨損及壽命 查《機械切削用量手冊》表8，壽命T=180min 計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表14，查得Vf＝80m/min(，n=230r/min 工序五 精銑夾具體下端平面。 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb=0.16GPa HB=200~241。 加工要求：精銑夾具體下端平面 機床：X52k。 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》（后簡稱《切削手冊》）。選擇刀具前角γo＝18°后角αo＝10°,主偏角Kr=60°,副偏角Kr’=8° 2. 切削用量 1）切削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=0.2mm，一次走刀即可完成所需長度。 2）進給量 機床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.2mm。 3）查后刀面最大磨損及壽命 查《機械切削用量手冊》表8，壽命T=180min 計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表14，查得Vf＝140m/min(，n=480r/min 工序六 精銑夾具體上端平面。 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb=0.16GPa HB=200~241。 加工要求：精銑夾具體上端平面 機床：X52k。 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》（后簡稱《切削手冊》）。選擇刀具前角γo＝18°后角αo＝10°,主偏角Kr=60°,副偏角Kr’=8° 2. 切削用量 1）切削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=0.2mm，一次走刀即可完成所需長度。 2）進給量 機床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.2mm。 3）查后刀面最大磨損及壽命 查《機械切削用量手冊》表8，壽命T=180min 計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表14，查得Vf＝140m/min(，n=480r/min 工序七 銑夾具體槽位。 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb=0.16GPa HB=200~241。 加工要求：銑夾具體槽位 機床：X52k。 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》（后簡稱《切削手冊》）。選擇刀具前角γo＝18°后角αo＝10°,主偏角Kr=60°,副偏角Kr’=8° 2. 切削用量 1）切削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=0.3mm，一次走刀即可完成所需長度。 2）進給量 機床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.3mm。 3）查后刀面最大磨損及壽命 查《機械切削用量手冊》表8，壽命T=180min 計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表14，查得Vf＝120m/min(，n=400r/min 工序八 鉆Φ4孔。 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb=0.16GPa HB=200~241。 加工要求：鉆Φ4孔 機床：Z525。 刀具：麻花鉆 2. 切削用量 工步1 1）切削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=1.1mm，一次走刀即可完成所需長度。 2）進給量 機床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.7mm。 3）查后刀面最大磨損及壽命 查《機械切削用量手冊》表8，壽命T=180min 計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表14，查得Vf＝1.4m/min(，n=10r/min 工序九 鉆Φ3孔。 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb=0.16GPa HB=200~241。 加工要求：鉆Φ3孔 機床：Z525。 刀具：麻花鉆 2. 切削用量 1）切削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=1.1mm，一次走刀即可完成所需長度。 2）進給量 機床功率為10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.8mm/z。選較小量f=0.7mm。 3）查后刀面最大磨損及壽命 查《機械切削用量手冊》表8，壽命T=180min 計算切削速度和主軸轉(zhuǎn)速計算切削速度按《切削手冊》表14，查得Vf＝1.4m/min(，n=10r/min 第4章 銑床夾具設(shè)計 4.1 概論 4.1.1 對計算機輔助夾具設(shè)計方法及趨勢的認識 在這次設(shè)計中，查找了許多資料，在翻閱的過程中，也看到了不少關(guān)于夾具設(shè)計的一些先進的、前沿性的文章。以下簡要談?wù)剬τ嬎銠C輔助夾具設(shè)計的認識。 4.1.2 計算機輔助夾具設(shè)計系統(tǒng)的發(fā)展背景 制造業(yè)中尤其是機械制造業(yè)，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中按照特定工藝，不論其生產(chǎn)規(guī)模如何，都需要種類繁多的工藝裝備，而制造業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率、成本以及柔性無不與工藝裝備有關(guān)。隨著制造業(yè)的全球化，競爭空前激烈，新產(chǎn)品上市的速度成為競爭的焦點。近年來，國內(nèi)外許多制造企業(yè)己經(jīng)在新產(chǎn)品開發(fā)工程中通過引入先進的科技手段如CAD,CAPP,CAM及生產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)等，來解決產(chǎn)品生產(chǎn)周期、質(zhì)量和成本問題，并取得了一定的效果。但是，由于企業(yè)首先考慮解決新產(chǎn)品的設(shè)計和加工設(shè)備問題，而造成生產(chǎn)準備工作的重要部分，即工裝的設(shè)計與準備工作落后于產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)，致使先進的柔性加工系統(tǒng)不能充分發(fā)揮其柔性，影響產(chǎn)品的快速響應(yīng)。因此，如何壓縮工藝裝備設(shè)計所需要的生產(chǎn)準備時間及設(shè)計制造成本成了計算機輔助工藝裝備研究的重要領(lǐng)域。 作為工藝裝配的一部分，夾具設(shè)計及其相關(guān)工作在日常生產(chǎn)中對生產(chǎn)率和成本有很大影響，有人估計甚至達到40%^-60%。盡管人們認識到夾具在生產(chǎn)中的重要性，但夾具設(shè)計和裝配手段仍舊未從計算機輔助工程中受益，它仍舊是制約生產(chǎn)高度自動化的“瓶頸”。經(jīng)過幾年的新技術(shù)實踐，制造業(yè)己經(jīng)領(lǐng)會到，要縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，必須以有效的方式充分挖掘生產(chǎn)準備各環(huán)節(jié)的潛力，構(gòu)建一個能支持快速產(chǎn)品制造的生產(chǎn)準備系統(tǒng)。夾具準備技術(shù)作為制約企業(yè)快速響應(yīng)的一個重要環(huán)節(jié)，也應(yīng)從全局自動化的高度變革現(xiàn)有的落后準備技術(shù)。計算機輔助夾具設(shè)計就是在這種應(yīng)用要求下而產(chǎn)生的利用計算機技術(shù)輔助人工進行夾具設(shè)計的一種先進設(shè)計技術(shù)。 4.1.3 研究計算機輔助夾具設(shè)計系統(tǒng)的重要意義 現(xiàn)代生產(chǎn)向著多品種、多規(guī)格、小批量的方向發(fā)展，客觀上要求加工設(shè)備和工藝裝備具有較大的柔性，F(xiàn)MS實現(xiàn)真正柔性的主要障礙之一就是缺乏充分的柔性裝夾方法。 CAD/CAM系統(tǒng)中，計算機輔助夾具設(shè)計CAFD以其本身特點是相對獨立的一部分，并和其他部分尤其是和CAPP緊密相連。廣義上說，CAFD是屬于新興的計算機輔助工藝裝備范疇?，F(xiàn)在準確地說是CAPP和CAR共同構(gòu)成CAD和CAM的接口，而CAPP和CAFD又是彼此相互提供信息和作出決策的兩個獨立系統(tǒng)。 計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)的研制和開發(fā)是直接從零件CAD/CAPP集成環(huán)境中獲取夾具設(shè)計信息，包括CAD系統(tǒng)輸出的零件幾何信息、設(shè)計尺寸及精度和CAPP系統(tǒng)輸出的零件加工工藝信息，然后將讀取的幾何信息和工程信息作為夾具設(shè)計的已知條件進行夾具的計算機輔助設(shè)計與分析，以提高夾具設(shè)計的效率和質(zhì)量，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本。計算機輔助夾具設(shè)計具有重要意義，主要表現(xiàn)在以下方面: 4.1.4 節(jié)省時間，提高效益 將計算機技術(shù)應(yīng)用于夾具設(shè)計，可縮短夾具設(shè)計周期，縮短產(chǎn)品研制周期，提高夾具設(shè)計質(zhì)量。 夾具在新產(chǎn)品研制過程中，對縮短研制周期起著重要作用。根據(jù)我國機械工業(yè)的現(xiàn)有水平，生產(chǎn)準備周期一般要占整個研制周期的50%^-70%，而工藝裝備的設(shè)計周期又占生產(chǎn)準備周期的50%-70%。其中工藝裝備準備周期中70%-80%的時間用于夾具的設(shè)計與制造。在現(xiàn)代制造企業(yè)中，夾具己成為保證產(chǎn)品質(zhì)量，實行全面質(zhì)量管理的重要手段。夾具設(shè)計是一個復(fù)雜并且在很大程度上依賴于經(jīng)驗的過程，它需要設(shè)計人員具備有關(guān)設(shè)計問題的大量、全面的知識和經(jīng)驗，包括工件的安放、相關(guān)的加工工藝、加工環(huán)境及設(shè)備、夾具元件的選擇、加工過程中工件和夾具體的變形等多方面問題。通過建立標準夾具元件庫，利用參數(shù)驅(qū)動技術(shù)根據(jù)夾具元件尺寸參數(shù)值生成三維圖形，并通過組裝得到夾具裝配圖，可大大減少夾具設(shè)計人員的繪圖時間，縮短夾具時間周期，從而縮短產(chǎn)品研制周期。通過總結(jié)夾具設(shè)計專家的經(jīng)驗知識和夾具設(shè)計實例，利用夾具方案設(shè)計專家系統(tǒng)或基于實例的推理技術(shù)進行夾具方案設(shè)計，可充分利用前人的設(shè)計經(jīng)驗，提高夾具的設(shè)計質(zhì)量。 4.1.5 有利于CIMS各自動化子系統(tǒng)的集成 工藝裝備設(shè)計與準備活動作為CIMS中的一個重要環(huán)節(jié)，通常包括夾具、刀具、量具和輔具等工藝裝備的設(shè)計與制造等活動，夾具設(shè)計作為整個工藝準備活動的一部分，具有十分重要的地位。夾具CAD系統(tǒng)根據(jù)CAD系統(tǒng)提供的工件幾何信息、尺寸及精度信息和CAPP系統(tǒng)提供的定位、夾緊及加工信息，完成夾具元件的選擇和組裝，獲得夾具的總裝配圖，最后向CAM提供夾具設(shè)計方面的信息作為NC編程中干涉區(qū)域判別的依據(jù)，因而夾具CAD系統(tǒng)有助于CAPP系統(tǒng)的完善和CAD,CAM信息共享和集成，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。 4.1.6 有助于實現(xiàn)產(chǎn)品面向制造的設(shè)計 集成環(huán)境下的夾具CAD系統(tǒng)與產(chǎn)品CAD系統(tǒng)間的信息交互，貫穿于從產(chǎn)品設(shè)計開始到夾具設(shè)計結(jié)束的整個過程。在產(chǎn)品設(shè)計的初始階段就將零件的設(shè)計信息傳送給夾具CAD系統(tǒng)，夾具CAD系統(tǒng)并行地進行安裝方案設(shè)計規(guī)劃、元件布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計，并動態(tài)地將夾具設(shè)計信息或階段性結(jié)果反饋到產(chǎn)品CAD系統(tǒng)，從而可不斷地對產(chǎn)品進行可裝夾性評判，實現(xiàn)產(chǎn)品面向制造的設(shè)計(DFM)，縮短產(chǎn)品與夾具的設(shè)計周期，提高產(chǎn)品與夾具的質(zhì)量。 4.1.7 計算機輔助夾具性能分析及仿真 在夾具定位與夾緊設(shè)計中，往往可以發(fā)現(xiàn)工藝設(shè)計中存在的問題，從而促使工藝設(shè)計的修改或優(yōu)化。利用有限元技術(shù)和仿真技術(shù)對夾緊的性能進行分析，如夾緊力分布與計算，夾具精度分析，工件變形分析等，可以在產(chǎn)品制造前計算并判斷出可能存在的問題，從而避免由于夾具設(shè)計經(jīng)驗不足導(dǎo)致產(chǎn)生不合理的夾具，提高零件的加工質(zhì)量，減少由于后期返工而造成的損失。 目前，雖然有的計算機輔助夾具設(shè)計已經(jīng)取得了比較好的效益，但分析起來，仍存在以下不足之處: （1）夾具CAD系統(tǒng)與工件CAD/CAPP系統(tǒng)未實現(xiàn)集成; 夾具CAD系統(tǒng)作為CAD/CAM系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，其理想的目標是根據(jù)零件CAD系統(tǒng)提供的幾何形狀特征，以及零件CAPP系統(tǒng)提供的零件加工工藝信息，自動設(shè)計出最優(yōu)的夾具。夾具CAD系統(tǒng)與零件CAD/CAPP系統(tǒng)的集成是實現(xiàn)這一目標的基礎(chǔ)，但是Fl前己有的夾具CAD系統(tǒng)中，基本上沒有實現(xiàn)與CAD/CAPP系統(tǒng)的集成或者僅是針對個別典型零件實現(xiàn)集成，還遠遠不能滿足實際生產(chǎn)需要，所需的夾具設(shè)計信息需要人工輸入，造成了信息的重復(fù)輸入，導(dǎo)致了系統(tǒng)效率的降低，也容易產(chǎn)生人為的錯誤。 造成夾具CAD系統(tǒng)與工件CAD,CAPP系統(tǒng)分離的局面主要原因在于兩個方面:一方面是由于CAD,CAPP和CAFD都是在其特定的歷史環(huán)境下相對獨立地發(fā)展起來的，各系統(tǒng)具有不同的數(shù)據(jù)表示方法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在信息模型上也互不相容，當對各系統(tǒng)進行集成時，要對各模塊數(shù)據(jù)進行大量的重復(fù)輸入和重復(fù)處理。另一方面CAD系統(tǒng)主要關(guān)注的是工件的幾何數(shù)據(jù)，CAPP系統(tǒng)主要關(guān)注的是工件的加工信息，很多信息都是由設(shè)計者經(jīng)驗獲得，難以直接為夾具CAD系統(tǒng)所使用。 （2）未建立有效的設(shè)計結(jié)果評價機制 夾具的功能和結(jié)構(gòu)是否符合加工要求是評價夾具設(shè)計效果的基本指標，可以通過仿真、有限元分析和干涉檢驗來進行評價。但是，如何對夾具的經(jīng)濟性能進行評價，實現(xiàn)設(shè)計成本最小化目前尚未有統(tǒng)一的評價指標，如何對已有夾具信息進行全面有效的管理，在設(shè)計新夾具時能夠根據(jù)現(xiàn)有元件庫存量、元件單價等實際情況對設(shè)計結(jié)果進行經(jīng)濟性能評價，這對于實際生產(chǎn)具有非常重要的現(xiàn)實意義。 綜上所述，大力推廣計算機輔助夾具設(shè)計在實際生產(chǎn)過程中的運用，大膽嘗試應(yīng)用符合柔性生產(chǎn)線的夾具元件，以更好地滿足數(shù)控柔性加工的需要。這是當前數(shù)控加工應(yīng)用日益廣泛對組合夾具提出的新課題。因此，迫切需要改變現(xiàn)狀，引入現(xiàn)代的科技手段，改變傳統(tǒng)的夾具設(shè)計與管理模式，以縮短夾具設(shè)計時間，簡化管理，減少工程技術(shù)人員和工人勞動強度，加快產(chǎn)品試制步伐，提高工作效率和工作質(zhì)量，為工廠贏得更大的經(jīng)濟效益和社會效益。 4.1.8 夾具CAD的研究現(xiàn)狀 在早期的計算機輔助夾具設(shè)計的研究中，有兩個特點:計算機輔助專用夾具設(shè)計所占比重較大;計算機輔助夾具設(shè)計過程多采用人機對話交互方式。 雖然20世紀70年代開始出現(xiàn)了研究工作，20世紀80年代以后夾具設(shè)計理論的研究和CAD系統(tǒng)的開發(fā)變成國際上制造研究的一個熱點，但實際上離能用于生產(chǎn)實際的商品化軟件尚有不小的距離。柔性制造系統(tǒng)(FMS)的擴大應(yīng)用，計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)的興起，對實用化夾具設(shè)計軟件提出更為迫切的需求。 雖然計算機人機交互組合夾具計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)具有縮短生產(chǎn)周期，節(jié)省繪圖工作量，減少人工反復(fù)試制造成的元件磨損等優(yōu)點，但其設(shè)計過程對設(shè)計人員素質(zhì)要求較高，設(shè)計質(zhì)量很大程度上取決于設(shè)計人員的組裝水平，還遠不能代替人的思維;同時，組合夾具組裝人員老化現(xiàn)象嚴重，如果采用傳統(tǒng)的組合夾具CAD系統(tǒng)就無法有效地將組裝經(jīng)驗繼承下來，基于此，人們開始了智能化計算機輔助組合夾具設(shè)計系統(tǒng)的研究，其中利用專家系統(tǒng)技術(shù)是各國普遍采用的方法，即將設(shè)計領(lǐng)域中的專業(yè)知識和優(yōu)秀組裝工的經(jīng)驗、技巧進行總結(jié)歸納，形成一套理論上正確且富有豐富經(jīng)驗知識的組裝規(guī)則，并把它存儲到計算機中，然后利用這些由夾具專家知識構(gòu)成的規(guī)則設(shè)計出組裝方案。 近年來，提出了一種基于案例推理機制(CBR技術(shù))的組合夾具設(shè)計系統(tǒng)，它是基于案例而非規(guī)則，因而更富有經(jīng)驗。但由于夾具設(shè)計是一項基于經(jīng)驗的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，分析與設(shè)計技巧要求較高，難于用計算機來描述，因而就目前而言，完全智能化的組合夾具設(shè)計系統(tǒng)還未出現(xiàn)。 傳統(tǒng)的槽系組合夾具因裝配調(diào)整時間長、材料貴、加工精度高、配套元件多、初置費用高，在市場上逐步受到冷落。自20世紀80年代以來，原理相同只是元件結(jié)構(gòu)和組裝方式不同的孔系組合夾具，因其易于裝配、材料廉價、加工方便、配套元件少、成本低、性能好而受到國內(nèi)外市場的青睞，成為和加工中心、FMS配套的主要夾具，一躍成為當代柔性夾具的主流。孔系組合夾具在組裝時不能進行連續(xù)調(diào)整，其適應(yīng)性受到一定限制，而且孔系組合夾具的組裝需要知識廣博、經(jīng)驗豐富和技術(shù)熟練的人員，這正是當前工廠最缺少的，不僅我國如此，國外更嚴重短缺，所以這一背景是推動CAFD系統(tǒng)研究開發(fā)的強勁動力。此外，在焊接生產(chǎn)中也在推廣焊接組合夾具，坐標測量機需要用測量組合夾具，新一代輕巧、靈活、連接方便的夾具液壓裝置也以推出，說明傳統(tǒng)夾具創(chuàng)新仍是現(xiàn)代柔性夾具的主流。 個別俄羅斯學(xué)者在20世紀70年代開始了夾具CAD的工作，1977年德國Imha和Grahl開發(fā)了一個夾具CAD系統(tǒng)。1984年法國的Ingrand和Latolnke首次應(yīng)用面向夾具功能的方法開發(fā)了一個SERF專家系統(tǒng)自動進行夾具設(shè)計。此系統(tǒng)將夾具的功能作為確定夾具的具體規(guī)則，通過規(guī)則來構(gòu)造工件的支承點及相應(yīng)的工件表面，并選擇一般夾具元件進行組裝。但SERF系統(tǒng)只能進行簡單的棱柱類零件的設(shè)訓(xùn)一。 但是，由于計算機硬件和軟件的落后，進一步發(fā)展受到很大的阻礙。20世紀80年代歐美學(xué)者投入這一工作。 與20世紀80年代初期CAD軟件的水平相配合，第一代CAFD系統(tǒng)是交互式設(shè)計系統(tǒng)仃-CAFD)。設(shè)計人員簡單應(yīng)用CAD軟件的圖形功能，建立一個標準夾具元件數(shù)據(jù)庫，用以在計算機屏幕上裝配成夾具圖。后來加上了定位方法選擇，工件信息檢索、元件選擇、元件安裝等模塊，成為一個獨立的系統(tǒng)。由于現(xiàn)代商品化CAD軟件在屏幕上針對夾具幾何圖形的操作還是費時的，所以T-CAFD在工業(yè)上應(yīng)用還是有價值的。 20世紀80年代中后期，根據(jù)變異式和生成式兩種不同方法產(chǎn)生了基于成組技術(shù)(GT)和基于知識的兩類主要的CAR系統(tǒng)，這是第二代CAFD?；贕T的CAR有一個夾具設(shè)計信息的編碼系統(tǒng)，系統(tǒng)中應(yīng)包括零件幾何形狀的信息，零件裝夾信息，即定位、夾緊和工件工藝操作的信息等。由夾具編碼系統(tǒng)在典型夾具圖形庫中檢索出相似夾具，經(jīng)手工修改成合乎需要的夾具。在研究開發(fā)的基于GT的CAFD中，由于裝夾信息十分復(fù)雜，將這部分代碼由線性碼結(jié)構(gòu)改成矩陣碼結(jié)構(gòu)。其次，對如何評價夾具間相似性定義了相似系數(shù)，以便檢索出庫中最相似的夾具，作最少的修改?；谥R的CAFD，主要是收集人類夾具專家的知識整理成知識庫中的各種規(guī)則，然后通過專家系統(tǒng)推理機得到各種決策。這類系統(tǒng)主要解決定位、夾緊方法的選擇，位置的確定。有的系統(tǒng)己經(jīng)搜集和整理了上千條的規(guī)則，但因工件的多樣性和夾具設(shè)計的復(fù)雜性，也只能設(shè)計工件形狀及簡單的夾具。 例如1984年匈牙利Markus等人用prolog語言開發(fā)了一個夾具專家系統(tǒng)，著重研究了組合夾具的裝配問題，通過輸入工件的形狀，機加工要素來完成夾具元件的自動選擇，其關(guān)鍵技術(shù)是夾具元件的選擇和裝配時夾具元件在荃礎(chǔ)板上的位置確定。之后，他們進一步討論了用人工夾具設(shè)計過程進行組合夾具生成的方法。其中夾具定位、夾具結(jié)構(gòu)、工件形狀、方向等均由人工輸入。 另一類是，根據(jù)運動學(xué)分析和一系列設(shè)計規(guī)則來作自動化夾具設(shè)計。同樣，也只能用于工件幾何形狀規(guī)則且簡單的夾具。 20世紀90年代后的第三代CAFD，總結(jié)經(jīng)驗后認為，CAR最終必須要能夠生成夾具結(jié)構(gòu)，而過去的系統(tǒng)只解決安裝、定位、夾緊等問題或檢索類似的結(jié)構(gòu)，不能獲得合乎工件實際應(yīng)用的結(jié)構(gòu)圖。因此，必須開發(fā)出以生產(chǎn)夾具結(jié)構(gòu)為目的，實際生產(chǎn)應(yīng)用為導(dǎo)向的商品化夾具設(shè)計軟件。 80年代中期以后我國也開始，國內(nèi)也有多所院校對夾具CAD作了有益探索，但大多集中于傳統(tǒng)的組合夾具CAD系統(tǒng)，或者說集中于繪圖式與檢索式相結(jié)合的形式，組合夾具專家系統(tǒng)尚處于起步階段。 總之，計算機輔助夾具設(shè)計方法的發(fā)展總趨勢應(yīng)該是具有更多的通用性、智能化和與CAD,CAPP,CAM的集成，計算機輔助組合夾具設(shè)計系統(tǒng)正逐步成為一個獨立的制造軟件系統(tǒng)，它正向著智能化、集成化的方向發(fā)展。 4.2 夾具 4.2.1 工件預(yù)加工內(nèi)容 1.該工件其他部位都已經(jīng)加工完畢，工件所待加工的部位為鉆孔?；零件的形狀、尺寸及其位置如零件圖2-1所示。 2.零件生產(chǎn)批量100000件，屬中小批量生產(chǎn)。 4.2.2 定位方案 在進行前后端面粗銑加工工序時，底面已經(jīng)精銑，兩工藝孔已經(jīng)加工出。在加工箱體工件時，往往采用一平面及與該平面垂直的兩孔為定位基準。因此工件選用底面與兩工藝孔作為定位基面。選擇底面作為定位基面限制了工件的三個自由度，而兩工藝孔作為定位基面，分別限制了工件的一個和兩個自由度。即兩個工藝孔作為定位基面共限制了工件的三個自由度。即一面兩孔定位。工件以一面兩孔定位時，夾具上的定位元件是：一面兩銷。其中一面為支承板，兩銷為一短圓柱銷和一削邊銷。 4.2.3 夾緊方案 夾緊裝置的選擇對工件的加工精度和生產(chǎn)效率起著重要作用?，F(xiàn)代高效率 的夾具，大多采用機動夾緊方式，如：氣動、液動、電動等。其中以氣動和液動 裝置應(yīng)用最為普遍?？紤]到本設(shè)計中即可生產(chǎn)屬大量生產(chǎn)，用手動夾緊難以滿足 現(xiàn)在生產(chǎn)中高效率的生產(chǎn)要求，而氣動夾緊方式很好地解決了高生產(chǎn)效率的問 題，使生產(chǎn)效率顯著提高。并且，氣動夾緊還具有下述優(yōu)點：1.由于氣源壓力可 以控制，所以其夾緊力基本穩(wěn)定。2.夾緊動作迅速，這是由于氣流的速度很快， 氣動速凍也就快。這就有利于縮短輔助時間，從而顯著提高生產(chǎn)率。3.操作簡 單，操作是只需轉(zhuǎn)動分配閥手柄，不必像手動夾緊那樣費時費力，因而可以大大 減輕勞動強度。 由于氣動夾緊具有夾緊力基本穩(wěn)定，夾緊動作迅速和操作省力等優(yōu)點。為 了提高生產(chǎn)效率，縮短加工中的輔助時間，此夾緊裝置采用氣動夾緊裝置。工件 在夾具上安裝好后，氣缸活塞帶動壓塊從上往下移動夾緊工件。 根據(jù)所需要的夾緊力F/=139936N，來計算氣缸缸筒內(nèi)徑。 氣缸活塞桿推力 其中：P—壓縮空氣單位壓力 （取P=6公斤力/） —效率 （?。? Q=F/=13993.6公斤力 厘米 取D0=60厘米=600mm。所以根據(jù)國家標準JB/T7377-2007，選用標準化法蘭式氣缸作為夾緊裝置的動力元件，其夾緊元件是連接在法蘭式氣缸活塞桿上的耳軸，其作用是接受活塞桿作用于它上的力，并將這個力傳遞給光面壓塊，最終起到夾緊工件的作用。 夾緊力的方向選擇應(yīng)該滿足：1.夾緊力應(yīng)垂直于主要定位基準面；2.夾緊力的方向有利于減少夾緊力。夾緊力的作用點也有要求：1.夾緊力的作用點應(yīng)能保持工件定為穩(wěn)定，而不致使一起工件發(fā)生位移和偏轉(zhuǎn)。2.夾緊力的作用點，應(yīng)使被夾緊工件的夾緊變形盡可能小。夾緊力應(yīng)盡可能地靠近工件加工表面，以提高定位穩(wěn)定性和夾緊可靠性。基于以上幾點綜合考慮，選用耳軸與光面壓塊相結(jié)合，不但滿足夾緊力方向要求，同時光面壓塊是接觸面積增大，可以減少應(yīng)力集中，提高了夾緊穩(wěn)定性與可靠性要求。 4.2.4 對刀塊的設(shè)計 由于本工序夾具是銑床夾具,所以有對刀元件。 對刀尺寸和和公差。對刀在夾具上的位置是以定位元件的定位表面或定位元件線為基準來標注。對刀尺寸以工件相應(yīng)尺寸的平均尺寸為基本尺寸，其公差取為工件相應(yīng)尺寸公差的1/5～1/2，偏差對稱標注。 對刀裝置由對刀塊，用來確定刀具與夾具的相對位置。 由于本道工序是完成機械零件的銑加工，所以選用直角對刀塊。根據(jù)GB2243—80直角對到刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖所示： 4.2.5 切削力和夾緊力計算 由于本工序主要是精銑端面，所以只對夾具的定位穩(wěn)定性進行計算，及夾緊力和銑削力的計算 工件材料：灰鑄鐵HT200 銑刀幾何參數(shù)：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表9.2-27得： 銑削力： 根據(jù)《工藝設(shè)計手冊》表3-25，修正系數(shù)： 故實際的圓周切削力為： 在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù) 安全系數(shù) 式中：——基本安全系數(shù)，取1.5 ——加工性質(zhì)系數(shù)，取1.1 ——刀具鈍化系數(shù)，取1.1 ——斷續(xù)切削系數(shù)，取1.1 則： 夾緊力的計算 由《機床夾具設(shè)計手冊》表2-17得： 左右螺旋夾緊的夾緊力： 式中： W——作用在工件上的夾緊力（N） Q——螺旋夾緊力(N) L——手柄長度（mm α——螺紋升角 ——螺紋摩擦角 ——機構(gòu)的傳動效率，一般取0.85~0.95 取：0.9 ——螺紋中徑 f——螺母端面與工件的摩擦系數(shù)取0.1 故： 小于夾緊力，所以該夾緊裝置可靠。 4.2.6 誤差分析計算 因為工件的定位基準和定位元件均有制造誤差，所以工件在夾具中定位后的實際位置將在一定范圍內(nèi)變動，即存在一定的定位誤差，設(shè)計定位裝置時，就要控制這一誤差在加工中所允許的范圍內(nèi)。 產(chǎn)生定位誤差的原因有以下兩個方面：1）定位基準和工序基準不重合；2）定位基準位移。定位誤差就是由基準不重合誤差和基準位移公差綜合引起的同批工件工序尺寸的那部分公差，也就是等于兩者的代數(shù)和。 （3-6） （3-7） 所以基準不重合誤差為 （3-8） 基準位移誤差為 （3-9） 則總的定位誤差為 （3-10） 已知本工序中，，故 （3-11） 結(jié)論與展望 在本次設(shè)計中，我們將設(shè)計主要分為兩大部分進行：工藝編制部分和夾具設(shè)計部分。 在工藝部分中，我們涉及到要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該工序的機車及機床的進給量，切削深度，此零件轉(zhuǎn)速和切削速度，該工序的夾具，刀具及量具，還有走刀次數(shù)和走刀長度，最后計算該工序的基本時間，輔助時間和工作地服務(wù)時間。其中，工序機床的進給量，此零件轉(zhuǎn)速和切削速度需要計算并查手冊確定。 在夾具設(shè)計部分，首先需要對工件的定位基準進行確定，然后選擇定位元件及工件的夾緊，在對工件夾緊的選擇上，但都廣泛運用在生產(chǎn)中。然后計算切削力以及夾緊工件需要的夾緊力，這也是該設(shè)計中的重點和難點。 通過這次設(shè)計，使我對大學(xué)幾年所學(xué)的知識有了一次全面的綜合運用，也學(xué)到了許多上課時沒涉及到的知識，尤其在利用手冊等方面，對今后出去工作都有很大的幫助。另外，在這次設(shè)計當中，指導(dǎo)老師在大多數(shù)時間犧牲自己的寶貴休息時間，對我們進行細心的指導(dǎo)，我對他們表示衷心的感謝！老師，您辛苦了！ 在這次設(shè)計中，我基本完成了設(shè)計的任務(wù)，達到了設(shè)計的目的，但是，我知道自己的設(shè)計還有許多不足甚至錯誤，希望老師們能夠諒解，謝謝！ 致謝 設(shè)計是對幾年的大學(xué)生活的一個總結(jié)，是幾年來的一個綜合考評，現(xiàn)在終于圓滿完成了，感謝我所有的老師，是你們無私的奉獻把我?guī)нM機械殿堂，讓我在機械行業(yè)快樂翱翔。 本次設(shè)計是在老師的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷下完成的。在設(shè)計過程中，導(dǎo)師給了我許多指導(dǎo)和幫助，并提出了很多寶貴的意見尤老師的嚴謹治學(xué)，不斷探索的科研作風，敏銳深邃的學(xué)術(shù)洞察力，孜孜不倦的敬業(yè)精神，給我留下了深刻的印象。值此設(shè)計完成之際，謹向我的導(dǎo)師致以崇高的敬意和衷心的感謝！