0063-工藝夾具-減速器箱體零件的工藝設(shè)計(jì)及其加工Φ72H7孔的夾具設(shè)計(jì)（鏜床夾具）
0063-工藝夾具-減速器箱體零件的工藝設(shè)計(jì)及其加工Φ72H7孔的夾具設(shè)計(jì)（鏜床夾具）,工藝,夾具,減速器,箱體,零件,設(shè)計(jì),及其,加工,72,h7,鏜床
學(xué)位論文
附錄二 ：中文翻譯
通過(guò)夾具布局設(shè)計(jì)和夾緊力的優(yōu)化控制變形
摘 要
工件變形必須控制在數(shù)值控制機(jī)械加工過(guò)程之中。夾具布局和夾緊力是影響加工變形程度和分布的兩個(gè)主要方面。在本文提出了一種多目標(biāo)模型的建立，以減低變形的程度和增加均勻變形分布。有限元方法應(yīng)用于分析變形。遺傳算法發(fā)展是為了解決優(yōu)化模型。最后舉了一個(gè)例子說(shuō)明，一個(gè)令人滿(mǎn)意的結(jié)果被求得， 這是遠(yuǎn)優(yōu)于經(jīng)驗(yàn)之一的。多目標(biāo)模型可以減少加工變形有效地改善分布狀況。
關(guān)鍵詞：夾具布局；夾緊力； 遺傳算法；有限元方法
1 引言
夾具設(shè)計(jì)在制造工程中是一項(xiàng)重要的程序。這對(duì)于加工精度是至關(guān)重要。一個(gè)工件應(yīng)約束在一個(gè)帶有夾具元件，如定位元件，夾緊裝置，以及支撐元件的夾具中加工。定位的位置和夾具的支力，應(yīng)該從戰(zhàn)略的設(shè)計(jì)，并且適當(dāng)?shù)膴A緊力應(yīng)適用。該夾具元件可以放在工件表面的任何可選位置。夾緊力必須大到足以進(jìn)行工件加工。通常情況下，它在很大程度上取決于設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)，選擇該夾具元件的方案，并確定夾緊力。因此，不能保證由此產(chǎn)生的解決方案是某一特定的工件的最優(yōu)或接近最優(yōu)的方案。因此，夾具布局和夾緊力優(yōu)化成為夾具設(shè)計(jì)方案的兩個(gè)主要方面。 定位和夾緊裝置和夾緊力的值都應(yīng)適當(dāng)?shù)倪x擇和計(jì)算，使由于夾緊力和切削力產(chǎn)生的工件變形盡量減少和非正式化。
夾具設(shè)計(jì)的目的是要找到夾具元件關(guān)于工件和最優(yōu)的夾緊力的一個(gè)最優(yōu)布局或方案。在這篇論文里， 多目標(biāo)優(yōu)化方法是代表了夾具布局設(shè)計(jì)和夾緊力的優(yōu)化的方法。 這個(gè)觀點(diǎn)是具有兩面性的。一，是盡量減少加工表面最大的彈性變形； 另一個(gè)是盡量均勻變形。 ANSYS軟件包是用來(lái)計(jì)算工件由于夾緊力和切削力下產(chǎn)生的變形。遺傳算法是MATLAB的發(fā)達(dá)且直接的搜索工具箱，并且被應(yīng)用于解決優(yōu)化問(wèn)題。最后還給出了一個(gè)案例的研究，以闡述對(duì)所提算法的應(yīng)用。
2 文獻(xiàn)回顧
隨著優(yōu)化方法在工業(yè)中的廣泛運(yùn)用，近幾年夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化已獲得了更多的利益。夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化包括夾具布局優(yōu)化和夾緊力優(yōu)化。King 和 Hutter提出了一種使用剛體模型的夾具-工件系統(tǒng)來(lái)優(yōu)化夾具布局設(shè)計(jì)的方法。DeMeter也用了一個(gè)剛性體模型，為最優(yōu)夾具布局和最低的夾緊力進(jìn)行分析和綜合。他提出了基于支持布局優(yōu)化的程序與計(jì)算質(zhì)量的有限元計(jì)算法。李和melkote用了一個(gè)非線性編程方法和一個(gè)聯(lián)絡(luò)彈性模型解決布局優(yōu)化問(wèn)題。兩年后， 他們提交了一份確定關(guān)于多鉗夾具受到準(zhǔn)靜態(tài)加工力的夾緊力優(yōu)化的方法。他們還提出了一關(guān)于夾具布置和夾緊力的最優(yōu)的合成方法，認(rèn)為工件在加工過(guò)程中處于動(dòng)態(tài)。相結(jié)合的夾具布局和夾緊力優(yōu)化程序被提出，其他研究人員用有限元法進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)與分析。蔡等對(duì)menassa和devries包括合成的夾具布局的金屬板材大會(huì)的理論進(jìn)行了拓展。秦等人建立了一個(gè)與夾具和工件之間彈性接觸的模型作為參考物來(lái)優(yōu)化夾緊力與，以盡量減少工件的位置誤差。Deng和melkote 提交了一份基于模型的框架以確定所需的最低限度夾緊力，保證了被夾緊工件在加工的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。
大部分的上述研究使用的是非線性規(guī)劃方法，很少有全面的或近全面的最優(yōu)解決辦法。所有的夾具布局優(yōu)化程序必須從一個(gè)可行布局開(kāi)始。此外，還得到了對(duì)這些模型都非常敏感的初步可行夾具布局的解決方案。夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)的問(wèn)題是非線性的，因?yàn)槟繕?biāo)的功能和設(shè)計(jì)變量之間沒(méi)有直接分析的關(guān)系。例如加工表面誤差和夾具的參數(shù)之間（定位、夾具和夾緊力）。
以前的研究表明，遺傳算法（ GA ）在解決這類(lèi)優(yōu)化問(wèn)題中是一種有用的技術(shù)。吳和陳用遺傳算法確定最穩(wěn)定的靜態(tài)夾具布局。石川和青山應(yīng)用遺傳算法確定最佳夾緊條件彈性工件。vallapuzha在基于優(yōu)化夾具布局的遺傳算法中使用空間坐標(biāo)編碼。他們還提出了針對(duì)主要競(jìng)爭(zhēng)夾具優(yōu)化方法相對(duì)有效性的廣泛調(diào)查的方法和結(jié)果。這表明連續(xù)遺傳算法取得最優(yōu)質(zhì)的解決方案。krishnakumar和melkote 發(fā)展了一個(gè)夾具布局優(yōu)化技術(shù)，用遺傳算法找到夾具布局，盡量減少由于在整個(gè)刀具路徑的夾緊和切削力造成的加工表面的變形。定位器和夾具位置被節(jié)點(diǎn)號(hào)碼所指定。krishnakumar等人還提出了一種迭代算法，盡量減少工件在整個(gè)切削過(guò)程之中由不同的夾具布局和夾緊力造成的彈性變形。Lai等人建成了一個(gè)分析模型，認(rèn)為定位和夾緊裝置為同一夾具布局的要素靈活的一部分。Hamedi 討論了混合學(xué)習(xí)系統(tǒng)用來(lái)非線性有限元分析與支持相結(jié)合的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ ANN ）和GA。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被用來(lái)計(jì)算工件的最大彈性變形，遺傳算法被用來(lái)確定最佳鎖模力。Kumar建議將迭代算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來(lái)發(fā)展夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。Kaya用迭代算法和有限元分析，在二維工件中找到最佳定位和夾緊位置，并且把碎片的效果考慮進(jìn)去。周等人。提出了基于遺傳算法的方法，認(rèn)為優(yōu)化夾具布局和夾緊力的同時(shí)，一些研究沒(méi)有考慮為整個(gè)刀具路徑優(yōu)化布局。一些研究使用節(jié)點(diǎn)數(shù)目作為設(shè)計(jì)參數(shù)。一些研究解決夾具布局或夾緊力優(yōu)化方法，但不能兩者都同時(shí)進(jìn)行。 有幾項(xiàng)研究摩擦和碎片考慮進(jìn)去了。
碎片的移動(dòng)和摩擦接觸的影響對(duì)于實(shí)現(xiàn)更為現(xiàn)實(shí)和準(zhǔn)確的工件夾具布局校核分析來(lái)說(shuō)是不可忽視的。因此將碎片的去除效果和摩擦考慮在內(nèi)以實(shí)現(xiàn)更好的加工精度是必須的。
在這篇論文中，將摩擦和碎片移除考慮在內(nèi)，以達(dá)到加工表面在夾緊和切削力下最低程度的變形。一多目標(biāo)優(yōu)化模型被建立了。一個(gè)優(yōu)化的過(guò)程中基于GA和有限元法提交找到最佳的布局和夾具夾緊力。最后，結(jié)果多目標(biāo)優(yōu)化模型對(duì)低剛度工件而言是比較單一的目標(biāo)優(yōu)化方法、經(jīng)驗(yàn)和方法。
3 多目標(biāo)優(yōu)化模型夾具設(shè)計(jì)
一個(gè)可行的夾具布局必須滿(mǎn)足三限制。首先，定位和夾緊裝置不能將拉伸勢(shì)力應(yīng)用到工件；第二，庫(kù)侖摩擦約束必須施加在所有夾具-工件的接觸點(diǎn)。夾具元件-工件接觸點(diǎn)的位置必須在候選位置。為一個(gè)問(wèn)題涉及夾具元件-工件接觸和加工負(fù)荷步驟，優(yōu)化問(wèn)題可以在數(shù)學(xué)上仿照如下：
這里的△表示加工區(qū)域在加工當(dāng)中j次步驟的最高彈性變形。
其中
是△的平均值；
是正常力在i次的接觸點(diǎn)；
μ是靜態(tài)摩擦系數(shù)；
fhi是切向力在i次的接觸點(diǎn)；
pos(i)是i次的接觸點(diǎn)；
是可選區(qū)域的i次接觸點(diǎn)；
整體過(guò)程如圖1所示，一要設(shè)計(jì)一套可行的夾具布局和優(yōu)化的夾緊力。最大切削力在切削模型和切削力發(fā)送到有限元分析模型中被計(jì)算出來(lái)。優(yōu)化程序造成一些夾具布局和夾緊力，同時(shí)也是被發(fā)送到有限元模型中。在有限元分析座內(nèi)，加工變形下，切削力和夾緊力的計(jì)算方法采用有限元方法。根據(jù)某夾具布局和變形，然后發(fā)送給優(yōu)化程序，以搜索為一優(yōu)化夾具方案。
圖1 夾具布局和夾緊力優(yōu)化過(guò)程
4 夾具布局設(shè)計(jì)和夾緊力的優(yōu)化
4.1 遺傳算法
遺傳算法（ GA ）是基于生物再生產(chǎn)過(guò)程的強(qiáng)勁，隨機(jī)和啟發(fā)式的優(yōu)化方法?；舅悸繁澈蟮倪z傳算法是模擬“生存的優(yōu)勝劣汰“的現(xiàn)象。每一個(gè)人口中的候選個(gè)體指派一個(gè)健身的價(jià)值，通過(guò)一個(gè)功能的調(diào)整，以適應(yīng)特定的問(wèn)題。遺傳算法，然后進(jìn)行復(fù)制，交叉和變異過(guò)程消除不適宜的個(gè)人和人口的演進(jìn)給下一代。人口足夠數(shù)目的演變基于這些經(jīng)營(yíng)者引起全球健身人口的增加和優(yōu)勝個(gè)體代表全最好的方法。
遺傳算法程序在優(yōu)化夾具設(shè)計(jì)時(shí)需夾具布局和夾緊力作為設(shè)計(jì)變量，以生成字符串代表不同的布置。字符串相比染色體的自然演變，以及字符串，它和遺傳算法尋找最優(yōu)，是映射到最優(yōu)的夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃。在這項(xiàng)研究里，遺傳算法和MATLAB的直接搜索工具箱是被運(yùn)用的。
收斂性遺傳算法是被人口大小、交叉的概率和概率突變所控制的 。只有當(dāng)在一個(gè)人口中功能最薄弱功能的最優(yōu)值沒(méi)有變化時(shí)，nchg達(dá)到一個(gè)預(yù)先定義的價(jià)值ncmax ，或有多少幾代氮，到達(dá)演化的指定數(shù)量上限nmax， 沒(méi)有遺傳算法停止。有五個(gè)主要因素，遺傳算法，編碼，健身功能，遺傳算子，控制參數(shù)和制約因素。 在這篇論文中，這些因素都被選出如表1所列。
表1 遺傳算法參數(shù)的選擇
由于遺傳算法可能產(chǎn)生夾具設(shè)計(jì)字符串，當(dāng)受到加工負(fù)荷時(shí)不完全限制夾具。這些解決方案被認(rèn)為是不可行的，且被罰的方法是用來(lái)驅(qū)動(dòng)遺傳算法，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)可行的解決辦法。1夾具設(shè)計(jì)的計(jì)劃被認(rèn)為是不可行的或無(wú)約束，如果反應(yīng)在定位是否定的。在換句話說(shuō)，它不符合方程（2）和（3）的限制。罰的方法基本上包含指定計(jì)劃的高目標(biāo)函數(shù)值時(shí)不可行的。因此，驅(qū)動(dòng)它在連續(xù)迭代算法中的可行區(qū)域。對(duì)于約束（4），當(dāng)遺傳算子產(chǎn)生新個(gè)體或此個(gè)體已經(jīng)產(chǎn)生，檢查它們是否符合條件是必要的。真正的候選區(qū)域是那些不包括無(wú)效的區(qū)域。在為了簡(jiǎn)化檢查，多邊形是用來(lái)代表候選區(qū)域和無(wú)效區(qū)域的。多邊形的頂點(diǎn)是用于檢查。“inpolygon ”在MATLAB的功能可被用來(lái)幫助檢查。
4.2 有限元分析
ANSYS軟件包是用于在這方面的研究有限元分析計(jì)算。有限元模型是一個(gè)考慮摩擦效應(yīng)的半彈性接觸模型，如果材料是假定線彈性。如圖2所示，每個(gè)位置或支持，是代表三個(gè)正交彈簧提供的制約。
圖2 考慮到摩擦的半彈性接觸模型
在x ， y和z 方向和每個(gè)夾具類(lèi)似，但定位夾緊力在正常的方向。彈力在自然的方向即所謂自然彈力，其余兩個(gè)彈力即為所謂的切向彈力。接觸彈簧剛度可以根據(jù)向赫茲接觸理論計(jì)算如下：
隨著夾緊力和夾具布局的變化，接觸剛度也不同，一個(gè)合理的線性逼近的接觸剛度可以從適合上述方程的最小二乘法得到。連續(xù)插值，這是用來(lái)申請(qǐng)工件的有限元分析模型的邊界條件。在圖3中說(shuō)明了夾具元件的位置，顯示為黑色界線。每個(gè)元素的位置被其它四或六最接近的鄰近節(jié)點(diǎn)所包圍。
圖3 連續(xù)插值
這系列節(jié)點(diǎn)，如黑色正方形所示，是（37，38，31和30 ），（9，10 ，11 ， 18，17號(hào)和16號(hào)）和（ 26，27 ，34 ， 41，40和33 ）。這一系列彈簧單元，與這些每一個(gè)節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。對(duì)任何一套節(jié)點(diǎn)，彈簧常數(shù)是：
這里，
kij 是彈簧剛度在的j -次節(jié)點(diǎn)周?chē)鷌次夾具元件，
Dij 是i次夾具元件和的J -次節(jié)點(diǎn)周?chē)g的距離，
ki是彈簧剛度在一次夾具元件位置,
ηi 是周?chē)膇次夾具元素周?chē)墓?jié)點(diǎn)數(shù)量
為每個(gè)加工負(fù)荷的一步，適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件將適用于工件的有限元模型。在這個(gè)工作里，正常的彈簧約束在這三個(gè)方向（X ， Y ， Z ）的和在切方向切向彈簧約束，（X ， Y ）。夾緊力是適用于正常方向（Z）的夾緊點(diǎn)。整個(gè)刀具路徑是模擬為每個(gè)夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃所產(chǎn)生的遺傳算法應(yīng)用的高峰期的X ，Y ，z切削力順序到元曲面，其中刀具通行證。在這工作中，從刀具路徑中歐盟和去除碎片已經(jīng)被考慮進(jìn)去。在機(jī)床改變幾何數(shù)值過(guò)程中，材料被去除，工件的結(jié)構(gòu)剛度也改變。
因此，這是需要考慮碎片移除的影響。有限元分析模型，分析與重點(diǎn)的工具運(yùn)動(dòng)和碎片移除使用的元素死亡技術(shù)。在為了計(jì)算健身價(jià)值，對(duì)于給定夾具設(shè)計(jì)方案，位移存儲(chǔ)為每個(gè)負(fù)載的一步。那么，最大位移是選定為夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃的健身價(jià)值。
遺傳算法的程序和ANSYS之間的互動(dòng)實(shí)施如下。定位和夾具的位置以及夾緊力這些參數(shù)寫(xiě)入到一個(gè)文本文件。那個(gè)輸入批處理文件ANSYS軟件可以讀取這些參數(shù)和計(jì)算加工表面的變形。 因此， 健身價(jià)值觀，在遺傳算法程序，也可以寫(xiě)到當(dāng)前夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃的一個(gè)文本文件。
當(dāng)有大量的節(jié)點(diǎn)在一個(gè)有限元模型時(shí)，計(jì)算健身價(jià)值是很昂貴的。因此，有必要加快計(jì)算遺傳算法程序。作為這一代的推移，染色體在人口中取得類(lèi)似情況。在這項(xiàng)工作中，計(jì)算健身價(jià)值和染色體存放在一個(gè)SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)。遺傳算法的程序，如果目前的染色體的健身價(jià)值已計(jì)算之前，先檢查；如果不，夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃發(fā)送到ANSYS，否則健身價(jià)值觀是直接從數(shù)據(jù)庫(kù)中取出。嚙合的工件有限元模型，在每一個(gè)計(jì)算時(shí)間保持不變。每計(jì)算模型間的差異是邊界條件，因此，網(wǎng)狀工件的有限元模型可以用來(lái)反復(fù)“恢復(fù)”ANSYS 命令。
5 案例研究
一個(gè)關(guān)于低剛度工件的銑削夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化問(wèn)題是被顯示在前面的論文中，并在以下各節(jié)加以表述。
5.1 工件的幾何形狀和性能
工件的幾何形狀和特點(diǎn)顯示在圖4中，空心工件的材料是鋁390與泊松比0.3和71Gpa的楊氏模量。外廓尺寸152.4mm×127mm*76.2mm.該工件頂端內(nèi)壁的三分之一是經(jīng)銑削及其刀具軌跡，如圖4 所示。夾具元件中應(yīng)用到的材料泊松比0.3和楊氏模量的220的合金鋼。
圖4 空心工件
5.2 模擬和加工的運(yùn)作
舉例將工件進(jìn)行周邊銑削，加工參數(shù)在表2中給出?；谶@些參數(shù)，切削力的最高值被作為工件內(nèi)壁受到的表面載荷而被計(jì)算和應(yīng)用，當(dāng)工件處于330.94 n（切）、398.11 N （下徑向）和22.84 N （下軸） 的切削位置時(shí)。整個(gè)刀具路徑被26個(gè)工步所分開(kāi)，切削力的方向被刀具位置所確定
表2加工參數(shù)和條件
。
5.3 夾具設(shè)計(jì)方案
夾具在加工過(guò)程中夾緊工件的規(guī)劃如圖5所示。
圖5 定位和夾緊裝置的可選區(qū)域
一般來(lái)說(shuō)， 3-2-1定位原則是夾具設(shè)計(jì)中常用的。夾具底板限制三個(gè)自由度，在側(cè)邊控制兩個(gè)自由度。這里，在Y=0mm截面上使用了4個(gè)定點(diǎn)（L1，L2 ， L3和14 ），以定位工件并限制2自由度；并且在Y=127mm的相反面上，兩個(gè)壓板（C1,C2）夾緊工件。在正交面上，需要一個(gè)定位元件限制其余的一個(gè)自由度，這在優(yōu)化模型中是被忽略的。在表3中給出了定位加緊點(diǎn)的坐標(biāo)范圍。
表3 設(shè)計(jì)變量的約束
由于沒(méi)有一個(gè)簡(jiǎn)單的一體化程序確定夾緊力，夾緊力很大部分（6673.2N）在初始階段被假設(shè)為每一個(gè)夾板上作用的力。且從符合例5的最小二乘法，分別由4.43×107 N/m 和5.47×107 N/m得到了正常切向剛度。
5.4 遺傳控制參數(shù)和懲罰函數(shù)
在這個(gè)例子中，用到了下列參數(shù)值：Ps=30, Pc=0.85, Pm=0.01, Nmax=100和Ncmax=20.關(guān)于f1和σ的懲罰函數(shù)是
這里fv可以被F1或σ代表。當(dāng)nchg達(dá)到6時(shí)，交叉和變異的概率將分別改變成0.6和0.1.
5.5 優(yōu)化結(jié)果
連續(xù)優(yōu)化的收斂過(guò)程如圖6所示。且收斂過(guò)程的相應(yīng)功能（1）和（2）如圖7、圖8所示。優(yōu)化設(shè)計(jì)方案在表4中給出。
圖6 夾具布局和夾緊力優(yōu)化程序的收斂性遺傳算法 圖7 第一個(gè)函數(shù)值的收斂
圖8第二個(gè)函數(shù)值的收斂性
表4 多目標(biāo)優(yōu)化模型的結(jié)果 表5 各種夾具設(shè)計(jì)方案結(jié)果進(jìn)行比較，
5.6 結(jié)果的比較
從單一目標(biāo)優(yōu)化和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)中得到的夾具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)函數(shù)值，如表5所示。單一目標(biāo)優(yōu)化的結(jié)果，在論文中引做比較。在例子中，與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)相比較，單一目標(biāo)優(yōu)化方法有其優(yōu)勢(shì)。最高變形減少了57.5 ％，均勻變形增強(qiáng)了60.4 ％。最高夾緊力的值也減少了49.4 ％ 。從多目標(biāo)優(yōu)化方法和單目標(biāo)優(yōu)化方法的比較中可以得出什么呢？最大變形減少了50.2％ ，均勻變形量增加了52.9 ％，最高夾緊力的值減少了69.6 ％ 。加工表面沿刀具軌跡的變形分布如圖9所示。很明顯，在三種方法中，多目標(biāo)優(yōu)化方法產(chǎn)生的變形分布最均勻。
與結(jié)果比較，我們確信運(yùn)用最佳定位點(diǎn)分布和最優(yōu)夾緊力來(lái)減少工件的變形。圖10示出了一實(shí)例夾具的裝配。
圖9沿刀具軌跡的變形分布
圖10 夾具配置實(shí)例
6 結(jié)論
本文介紹了基于GA和有限元的夾具布局設(shè)計(jì)和夾緊力的優(yōu)化程序設(shè)計(jì)。優(yōu)化程序是多目標(biāo)的：最大限度地減少加工表面的最高變形和最大限度地均勻變形。ANSYS軟件包已經(jīng)被用于
健身價(jià)值的有限元計(jì)算。對(duì)于夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化的問(wèn)題，GA和有限元分析的結(jié)合被證明是一種很有用的方法。
在這項(xiàng)研究中，摩擦的影響和碎片移動(dòng)都被考慮到了。為了減少計(jì)算的時(shí)間，建立了一個(gè)染色體的健身數(shù)值的數(shù)據(jù)庫(kù)，且網(wǎng)狀工件的有限元模型是優(yōu)化過(guò)程中多次使用的。
傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)方法是單一目標(biāo)優(yōu)化方法或經(jīng)驗(yàn)。此研究結(jié)果表明，多目標(biāo)優(yōu)化方法比起其他兩種方法更有效地減少變形和均勻變形。這對(duì)于在數(shù)控加工中控制加工變形是很有意義的。
參考文獻(xiàn)
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2、 De Meter EC (1998) 快速支持布局優(yōu)化。Li B, Melkote SN (1999) 通過(guò)夾具布局優(yōu)化改善工件的定位精度。
3、 Li B, Melkote SN (2001) 夾具夾緊力的優(yōu)化和其對(duì)工件的定位精度的影響。
4、 Li B, Melkote SN (1999) 通過(guò)夾具布局優(yōu)化改善工件的定位精度。
5、 Li B, Melkote SN (2001) 夾具夾緊力的優(yōu)化和其對(duì)工件定位精度的影響。
6、 Li B, Melkote SN (2001) 最優(yōu)夾具設(shè)計(jì)計(jì)算工件動(dòng)態(tài)的影響。
7、 Lee JD, Haynes LS (1987) 靈活裝夾系統(tǒng)的有限元分析。
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11、Deng HY, Melkote SN (2006) 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定裝夾中夾緊力最小值的確定。
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15、Vallapuzha S, De Meter EC, Choudhuri S, et al (2002) 夾具布局優(yōu)化方法成效的調(diào)查。
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17、Kulankara K, Satyanarayana S, Melkote SN (2002) 利用遺傳算法優(yōu)化夾緊布局和夾緊力。
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20、Kumar AS, Subramaniam V, Seow KC (2001) 采用遺傳算法固定裝置的概念設(shè)計(jì)。
21、Kaya N (2006) 利用遺傳算法優(yōu)化加工夾具的定位和夾緊點(diǎn)。
22、Zhou XL, Zhang WH, Qin GH (2005) 遺傳算法用于優(yōu)化夾具布局和夾緊力。
23、Kaya N, ?ztürk F (2003) 碎片位移和摩擦接觸的運(yùn)用對(duì)工件夾具布局的校核。
62
機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件圖號(hào)
產(chǎn)品名稱(chēng)
減速器
零（部）件名稱(chēng)
減速器箱體
共 1 頁(yè)
第 1 頁(yè)
車(chē)間
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
材料牌號(hào)
機(jī)加工
13
鏜孔
HT200
毛坯種類(lèi)
毛坯外型尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
334×123
設(shè)備名稱(chēng)
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
鏜床
T612
夾具編號(hào)
夾具名稱(chēng)
切削液
鏜床專(zhuān)用夾具
水
工位器具編號(hào)
工位器具名稱(chēng)
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
工步號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工藝裝備（含：刀具、量具、專(zhuān)用工具）
主軸轉(zhuǎn)速
r/min
切削速度
m/min
進(jìn)給量
mm/r
切削深度
mm
進(jìn)給次數(shù)
工 步 工 時(shí)
機(jī)動(dòng)
輔助
1
粗鏜孔?66到
T612 圓形鏜刀 游標(biāo)卡尺
460
.73
0.37
4
6
1.98min
1.6
min
2
半精鏜到
T612 圓形鏜刀 游標(biāo)卡尺
750
2.81
0.27
1.6
3
1.68
min
1.41
min
3
精鏜孔到
T612 圓形鏜刀 游標(biāo)卡尺
750
2.83
0.2
0.4
1
2.21
min
2.1
min
4
5
設(shè)計(jì)（日期）
審核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì)簽（日期）
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件名
簽字
日期
機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件圖號(hào)
共 2頁(yè)
產(chǎn)品名稱(chēng)
減速器
零（部）件名稱(chēng)
減速器箱體
第 1 頁(yè)
材料牌號(hào)
HT200
毛坯種類(lèi)
鍛件
毛坯外型尺寸
334×123
每毛坯可件數(shù)
每 臺(tái) 件 數(shù)
備 注
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工 序 內(nèi) 容
車(chē)間
工段
設(shè) 備
工 藝 裝 備
工 時(shí)
準(zhǔn)終
單件
0
鍛
鍛造
鍛造
1
銑
以端面1為基準(zhǔn)銑端面2
機(jī)加
X53K
銑夾具 錯(cuò)齒三面刃銑刀 X53K 游標(biāo)卡尺
2
銑
以端面2為基準(zhǔn)銑端面1
機(jī)加
X53K
銑夾具 錯(cuò)齒三面刃銑刀 X53K 游標(biāo)卡尺
3
銑
以端面1為基準(zhǔn)銑油槽
機(jī)加
X53K
銑夾具 錯(cuò)齒三面刃銑刀 X53K 游標(biāo)卡尺
4
銑
以端面1，6為基準(zhǔn)對(duì)面7進(jìn)行銑削加工
機(jī)加
X53K
銑夾具 錯(cuò)齒三面刃銑刀 X53K 游標(biāo)卡尺
5
銑
以端面1，7為基準(zhǔn)對(duì)面6進(jìn)行銑削加工
機(jī)加
X53K
銑夾具 錯(cuò)齒三面刃銑刀 X53K 游標(biāo)卡尺
6
銑
將零件翻轉(zhuǎn)后以面1，6為基準(zhǔn)對(duì)面5進(jìn)行銑削加工
機(jī)加
X53K
銑夾具 錯(cuò)齒三面刃銑刀 X53K 游標(biāo)卡尺
7
鉆锪
將零件翻轉(zhuǎn)后以面2，7為基準(zhǔn)鉆4-?15孔，然后锪平?32
機(jī)加
Z35
直柄麻花鉆 90°錐柄錐面锪鉆 游標(biāo)卡尺
8
鉆 鉸
合箱后以面1，6為基準(zhǔn)，先用D=7.8的直柄麻花鉆鉆7.8的孔再用錐柄 機(jī)用1：
50錐度銷(xiāo)子鉸刀鉸?7.8加工到?8的錐銷(xiāo)孔
機(jī)加
Z35
直柄麻花鉆 機(jī)用1：50錐度銷(xiāo)子鉸刀 游標(biāo)卡尺
9
鉆 锪
合箱后以面1和兩錐箱孔為基準(zhǔn)，鉆削加工10-?11孔再锪 ?25孔
機(jī)加
Z35
直柄麻花鉆 90°錐柄錐面锪鉆 游標(biāo)卡尺
設(shè)計(jì)（日期）
審核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì)簽（日期）
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日期
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處數(shù)
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機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件圖號(hào)
共 2 頁(yè)
產(chǎn)品名稱(chēng)
減速器箱體
零（部）件名稱(chēng)
第 2 頁(yè)
材料牌號(hào)
HT200
毛坯種類(lèi)
鍛件
毛坯外型尺寸
334×126.5
每毛坯可件數(shù)
每 臺(tái) 件 數(shù)
備 注
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工 序 內(nèi) 容
車(chē)間
工段
設(shè) 備
工 藝 裝 備
工 時(shí)
準(zhǔn)終
單件
11
鉆
以端面2，6為基準(zhǔn)鉆孔?17 后攻螺紋M20
機(jī)加
Z35
直柄麻花鉆 游標(biāo)卡尺 粗牙普通螺紋用絲錐
12
鉆
將上下箱體和箱后，以面1，6為基準(zhǔn)鉆孔M8底孔再攻螺紋M8倒角0.5X45°
機(jī)加
Z35
直柄麻花鉆 游標(biāo)卡尺 粗牙普通螺紋用絲錐
13
鏜
和箱后以端面1及2銷(xiāo)孔為基準(zhǔn)，分別粗.半精.精鏜?62.?72
機(jī)加機(jī)加
T612
選T612 圓形鏜刀 游標(biāo)卡尺
14
檢查
設(shè)計(jì)（日期）
審核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
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日期
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說(shuō) 明 書(shū)
題 目 減速器箱體零件的工藝設(shè)計(jì)及其加工?72H7孔的夾具設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電系
專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
機(jī)械制造畢業(yè)設(shè)計(jì)
題目: 減速器箱體零件的工藝設(shè)計(jì)及其加工72H7孔的夾具設(shè)計(jì)。
摘 要
設(shè)計(jì)機(jī)床氣動(dòng)夾具主要體現(xiàn)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力和介紹氣動(dòng)夾具在機(jī)械加工中的作用和效率，減速器箱體零件的工藝設(shè)計(jì)及其加工?72H7孔的夾具設(shè)計(jì)夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程。
夾具與機(jī)床的結(jié)合，夾具作為機(jī)床的一部分，成為機(jī)械加工中不可缺少的工藝裝備。用夾具裝夾工件可以保證加工精度，降低人工等級(jí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低加工成本，擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍等作用，使得操作方便、安全。
本文首先介紹了夾具的研究背景和被加工零件的材料.作用.和其一些特殊部位進(jìn)行認(rèn)真的分析，通過(guò)對(duì)參考文獻(xiàn)進(jìn)詳細(xì)的分析，闡述了機(jī)械夾具的作用及相關(guān)內(nèi)容；在技術(shù)路線中，論述了定位方案的最優(yōu)化選取，夾緊力的計(jì)算及螺桿直徑..壓板.推桿.鏜套.氣缸.定位銷(xiāo)及整體夾具體的確定，定位精度的分析；犁刀變速齒輪箱體上工藝孔的設(shè)置及計(jì)算；夾具總圖上尺寸，公差及技術(shù)要求的。其他主要介紹了銑面，鉆孔，鏜孔的工藝設(shè)計(jì)和制作
關(guān)鍵詞? 鏜套 ，夾具，定位，夾緊，氣缸，
ABSTRCT
Machine pneumatic fixture design is mainly reflected by the integrated use of our knowledge and the ability to introduce pneumatic fixture in the machinery(在機(jī)械) for processing and efficiency, reducer box parts of the design and processing of the D-72H - è fixture design process
Machine fixture with a combination fixture as a machine part machining become an indispensable technique and equipment. Fixture fixture with the workpiece machining accuracy can be guaranteed to reduce artificial hierarchy, raise labor productivity and reduce processing costs, Machine Technology to expand the scope of the role, the operation is convenient and safe.
This paper introduces the background of the fixture and the workpiece material,role. and some of its special position seriously analysis of references into a detailed analysis of the mechanical fixture expounded the role and content; Technically, discussed the positioning of the optimization program selection, Clamping force and screw diameter .. platen. Pusher. Boring presentation. Cylinder. pin and the overall identified specific folder, positioning accuracy of the analysis; Transmission gear box on a coulter-setting process and calculation; Fixture total map size, Tolerance and technical requirements of the tagging; workpiece machining accuracy analysis. Thesis Writing for the establishment of a schedule for future design work as a guide
Keywords: Boring sets Fixture Positioning Clamping Cylinder
目 錄
中文摘…………………………………………………………………………………2
英文摘要………………………………………………………………………………3
前言………………………………………………………………………………… 5
第一章 零件的分析
1.1零件的作用……………………………………………………………… 6
1.2零件的工藝分析………………………………………………………… 6
第二章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 7
2.1確定毛坯的制造形式…………………………………………………… 7
2.2基面的選擇……………………………………………………………… 8
2.3制定工藝路線…………………………………………………………… 8
2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸的確定……………………………………… 12
2.5確立切削用量及基本工時(shí)……………………………………………… 17
第三章 夾具設(shè)計(jì)…………………………………………………………………22
3.1 問(wèn)題的提出………………………………………………………………22
3.2 夾具設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 22
3.3 夾緊裝置的組成及設(shè)計(jì)要求………………………………………… 28
3.4鏜模導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)…………………………………………………… 29
3.5 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………29
第四章 總結(jié)…………………………………………………………………… 32
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………… 34
附錄
附錄1…………………………………………………………………………………
附錄2…………………………………………………………………………………
前 言
1.1 機(jī)械制造工藝學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及專(zhuān)業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。減速器箱體零件的工藝設(shè)計(jì)及其加工￠72H孔的夾具的畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝學(xué)，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)之后的下一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。它一方面要求學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)能獲得綜合運(yùn)用過(guò)去所學(xué)過(guò)的全部課程進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本能力。另一方面能讓我們熟練運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確地解決一個(gè)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(wèn)題，保證零件的加工質(zhì)量。
1.2本課題的來(lái)源及目的意義
本課題來(lái)自于實(shí)踐，夾具在機(jī)械加工中具有重要的作用，它能保證加工精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，能以?xún)?yōu)質(zhì)、高效、低耗的工藝去完成零件的加工和產(chǎn)品的裝配。而使用了分度鉆的好處在于， 可采用多工位加工，能使加工工序集中，從而減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)率。
1.3精度設(shè)計(jì)技術(shù)分析
一般來(lái)說(shuō)，夾具的精度都應(yīng)比工件要求的精度高，才能加工出合格的工件。精度高出的部分稱(chēng)為夾具的精度儲(chǔ)備或精度裕度。精度裕度用來(lái)補(bǔ)償加工中的各項(xiàng)誤差及定位、導(dǎo)向元件的磨損。當(dāng)然精度裕度越大，加工工件的質(zhì)量越穩(wěn)定，夾具的易損件的使用壽命也越長(zhǎng)。但從另一方面看，精度裕度越大，必須要求夾具的制造精度越高，從而會(huì)急劇增加夾具的制造成本，工件的加工成本也隨之增加；反之，夾具制造的精度越小，將會(huì)使夾具在夾具中易損件〔主要是定位、導(dǎo)向元件〕需頻繁地更換，維修周期短，增加維修費(fèi)用，從而增加了工件的加工成本。所以?shī)A具精度的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：應(yīng)使夾具的設(shè)計(jì)精度與工件的加工精度要求相適應(yīng)，不可盲目地提高夾具的精度要求。
1.4 主要內(nèi)容
設(shè)計(jì)機(jī)床氣動(dòng)夾具主要體現(xiàn)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力和介紹氣動(dòng)夾具在機(jī)械加工中的作用和效率，減速器箱體零件的工藝設(shè)計(jì)及其加工?72H7孔的夾具設(shè)計(jì)夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程。由于時(shí)間，修訂版難免存在著不少缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，懇切廣大讀者批評(píng)指正
35
第一章、零件的分析
1.1零件的作用
減速器箱體是減速器的重要組成部分。減速器是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。 減速器的作用（1）降速同時(shí)提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比，但要注意不能超出減速器額定扭矩。 （2）降速同時(shí)降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。所以在日常的生活工作中運(yùn)用得非常廣泛，也起到非常重要的的作用。減速器箱體是減速器的外殼部分，在它里面存放齒輪軸等核心零件，對(duì)齒輪和軸的正常運(yùn)行有著支撐作用。
1.2 零件的工藝分析
減速箱體共有兩組主要的加工方面，它們相互間有一定的關(guān)聯(lián)和要求。
以面1和面2為中心的銑削加工。它包括銑面1和面2，面5，面6，面7，
減速箱體結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、加工面多、技術(shù)要求高、機(jī)械加工的勞動(dòng)量大。因此箱體結(jié)構(gòu)工藝性對(duì)保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本有重要意義。
減速箱體幾個(gè)加工表面它們之間有一定的位置要求，現(xiàn)分述如下：
.是12mm兩側(cè)面要保證一定的平面度要求公差為0.05mm。
.箱體底面與側(cè)面都有一定的粗造度要求為12.5 ， 6.3
.φ72H7孔與φ62H7孔有一定的位置度要求公差為0.04mm；且有一定的位置要求，保證相互位置尺寸為90和120±0.06mm；與側(cè)面也有一定的位置要求尺寸偏差為114mm。
.由于加工孔 φ72H7時(shí)要以面1為基準(zhǔn)，必須了保證箱體上下表面的精度 所以加工表面時(shí)必須先加工面2，再以面2為基準(zhǔn)加工面1，確保其精度。
第二章、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形式
2.11零件材料為HT200，零件為外殼零件。主要是用來(lái)支撐軸和保護(hù)機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)行。HT200只適用于承受中等載荷的零件，如臥式機(jī)車(chē)上的支柱，底座，工作臺(tái)，帶輪等。它的抗壓強(qiáng)度明顯高于抗拉強(qiáng)度，具有優(yōu)良的鑄造性能，比較好的切削加工性能和耐磨及減振性，所以作為外殼零件非常合理。由于軸在工作中比較平穩(wěn)，所以箱體所受的其它應(yīng)力較小，由于零件產(chǎn)量為10000件，屬于大批量生產(chǎn)，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，故選擇鑄造毛坯。
2.12 毛坯的確定
圖2-1（毛坯圖）
1. 如圖2-1所示 "減速箱體"零件材料為HT200，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》硬度128~192HBS，生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，采用砂型機(jī)器造型及殼型，鑄造零件。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：
2． 查<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>得產(chǎn)品為10000件屬于大批量生產(chǎn)。選用的砂型機(jī)器造型及殼體，產(chǎn)品HT200為,選擇CT9級(jí)H級(jí)加上表面基本尺寸為114，而表面尺寸334則以表面尺寸為基本由于是雙面加工則選擇下面的加工余量為4.5。加工下表面時(shí)的基本尺寸為114，表面尺寸為284以表面尺寸為基本是雙面加工則選擇下面的加工余量為4.5。零件側(cè)面尺寸為136，由于是雙側(cè)加工同上選擇加工余量也同為3。
3. 減速箱體有兩孔分別為?62H和?72H加工時(shí)是以底面為基準(zhǔn)其基準(zhǔn)尺寸為114，大于?62H ?72H。則在確定毛坯尺寸時(shí)，以114為基準(zhǔn)，通過(guò)<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>得其尺寸公差CT9級(jí)加工余量加工余量等級(jí)為G級(jí)，為雙側(cè)加工則毛坯余量為3
4. 在加工平面5時(shí)要以平面1，6為基準(zhǔn)將減速箱體翻蓋在銑床工作臺(tái)上加工，基準(zhǔn)其基準(zhǔn)尺寸為4.5 通過(guò)<<機(jī)械加工余量與公差手冊(cè)>>的毛坯余量為3
2.2 基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇。對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取工件底面1作為粗基準(zhǔn)。因?yàn)檫@個(gè)零件是長(zhǎng)方體類(lèi)的零件,可以用通用夾具來(lái)裝夾定位（如臺(tái)虎鉗）。由于零件屬于箱體零件體積較大而且是在上下箱體合箱后，再進(jìn)行鏜孔加工。所以一定要保證其加工的精度和質(zhì)量。從零件我們很容易分析得道要想對(duì)零件進(jìn)行加工必須限止6個(gè)自由度，我采用一面兩孔定位方式，其中以端面1和一個(gè)固定圓柱銷(xiāo)和一個(gè)削邊銷(xiāo)共同定位，其中一面能夠限止3個(gè)自由度 ，而一個(gè)圓柱銷(xiāo)能限止2個(gè)自由度 ，一個(gè)削邊銷(xiāo)能限止1個(gè)自由度。再通過(guò)兩塊壓板對(duì)其進(jìn)行加緊。這樣就能很好的對(duì)其進(jìn)行鏜孔加工，盡可能的保證其精度。
（2）精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專(zhuān)門(mén)計(jì)算，此處不再制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺重復(fù)。
2.3 制定工藝路線
寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專(zhuān)用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
圖2—2（簡(jiǎn)圖）
如圖2-1所示
1.工藝路線方案一：
工序一 以端面1為基準(zhǔn)銑端面2再銑油槽。
工序二 以端面2為基準(zhǔn)銑端面1。
工序三 合箱后以端面1及7為基準(zhǔn)，分別粗.半精.精鏜?62.?72，并倒兩處 2X45°
工序四 將零件翻轉(zhuǎn)后以面1，2為基準(zhǔn)對(duì)面5進(jìn)行銑削加工。
工序五 以端面1，6為基準(zhǔn)對(duì)面7進(jìn)行銑削加工。
工序六 以端面1，7為基準(zhǔn)對(duì)面6進(jìn)行銑削加工。
工序七 合箱后以面1和兩錐箱孔為基準(zhǔn)，鉆削加工10-?11孔再锪 ?25孔
工序八 合箱后以面1和兩錐箱孔為基準(zhǔn)，鉆削加工10-?11孔再锪 ?25孔
工序九 以端面2，6為基準(zhǔn)鉆孔?13.6 锪?28最后攻螺紋M16。
工序十 以面1，7為基準(zhǔn)，鉆削加工8-M8底孔再攻螺紋M8。
工序十一 檢查
2.工藝路線方案二
工序一 以端面2為基準(zhǔn)銑端面1。
工序二 以端面1為基準(zhǔn)銑端面2。
工序三 以端面1，6為基準(zhǔn)對(duì)面7進(jìn)行銑削加工。
工序四 以端面1，7為基準(zhǔn)對(duì)面6進(jìn)行銑削加工。
工序五 將零件翻轉(zhuǎn)后以面1，6為基準(zhǔn)對(duì)面5進(jìn)行銑削加工
工序六 將零件翻轉(zhuǎn)后以面2，7為基準(zhǔn)鉆4-?15孔，然后锪平?32。
工序七 合箱后以面1和兩錐箱孔為基準(zhǔn)，鉆削加工10-?11孔再锪 ?25孔。用錐柄 機(jī)
用1：50錐度銷(xiāo)子鉸刀鉸?7.8加工到?8的錐銷(xiāo)孔 。
工序八 以端面2，6為基準(zhǔn)鉆孔?13.6 锪?28最后攻螺紋M16，再鉆孔?28底孔最后攻螺紋M20。
工序九 以面1，7為基準(zhǔn)，鉆削加工8-M8底孔再攻螺紋M8。
工序十 和箱后以端面1及2銷(xiāo)孔為基準(zhǔn)，分別粗.半精.精鏜?62.?72，并倒兩處2X45°
工序十一 檢查
3.工藝路線方案三
工序一 以端面1為基準(zhǔn)銑端面2。
工序二 以端面2為基準(zhǔn)銑端面1。
工序三 以端面1為基準(zhǔn)銑油槽。
工序四 以端面6為基準(zhǔn)對(duì)面7進(jìn)行銑削加工。
工序五 以端面7為基準(zhǔn)對(duì)面6進(jìn)行銑削加工。
工序六 將零件翻轉(zhuǎn)后以面1，6為基準(zhǔn)對(duì)面5進(jìn)行銑削加工。
工序七 。將零件翻轉(zhuǎn)后以面2為基準(zhǔn)鉆4-?15孔，然后锪平?32。
工序八 合箱后以面1和兩孔?15為基準(zhǔn)，鉆削加工10-?11孔?8銷(xiāo)孔再锪 ?25孔
工序九 以面1，7為基準(zhǔn)鉆銷(xiāo)加工?20底孔后攻螺紋M20。
工序十 以端面2，6為基準(zhǔn)鉆孔?13.6 锪?28最后攻螺紋M16。
工序十一 將上下箱體和箱后，以面1，6為基準(zhǔn)鉆孔8-M8底孔再攻螺紋M8
工序十二 和箱后以端面1及2銷(xiāo)孔為基準(zhǔn)，分別粗.半精.精鏜?62.?72，并倒兩處2X45°
工序十二 檢查
4.工藝路線方案的比較與最終工藝路線方案如下：
上述三個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先加工面1再加工面2，這樣以來(lái)會(huì)影響精度。因?yàn)槲以诙ㄎ粫r(shí)是以面1為基準(zhǔn)的，所以我們?cè)诩庸っ?后再以面2為基準(zhǔn)，加工面1，這樣就提高了面1的精度。從工序1中我們可以看出其加工順序不和理，因?yàn)樗鼈兯玫臋C(jī)床都不同，這樣影響了加工精度，裝夾延長(zhǎng)了工作時(shí)間降低了工作效率。方案二是以面2為基準(zhǔn)加工端面1，大概方案是先在銑床加工再在鉆床加工但在工序2， 8不太合理。油槽不能與銑面一起同時(shí)加工，而工序8則銷(xiāo)孔不能和鉆孔一起加工的。方案三是綜合工藝路線1 2所得其大體方安比較和理，但也存在一些問(wèn)題。例如工序九應(yīng)該以面1和兩錐孔為基準(zhǔn)這樣配合精度高些。另外銑面7，6時(shí)應(yīng)該以?xún)蓚€(gè)面為基準(zhǔn)，這樣才能保證加工精度，
綜上所述我們總結(jié)前面的的不合理的地方不斷改進(jìn)最中得到方案四：
工序一 以端面1為基準(zhǔn)銑端面2。
工序二 以端面2為基準(zhǔn)銑端面1。
工序三 以端面1為基準(zhǔn)銑油槽。
工序四 以端面1，6為基準(zhǔn)對(duì)面7進(jìn)行銑削加工。
工序五 以端面1，7為基準(zhǔn)對(duì)面6進(jìn)行銑削加工。
工序六 將零件翻轉(zhuǎn)后以面1，6為基準(zhǔn)對(duì)面5進(jìn)行銑削加工。
工序七 。將零件翻轉(zhuǎn)后以面2，7為基準(zhǔn)鉆4-?15孔，然后锪平?32。
工序八 合箱后以面1，6為基準(zhǔn)，先用D=7.8的直柄麻花鉆鉆7.8的孔再用錐柄 機(jī)用1：50錐度銷(xiāo)子鉸刀鉸?7.8加工到?8的錐銷(xiāo)孔。
工序九 合箱后以面1和兩錐箱孔為基準(zhǔn)，鉆削加工10-?11孔再锪 ?25孔
工序十 以端面2，6為基準(zhǔn)鉆孔?13.6 锪?28最后攻螺紋M16。
工序十一 以端面2，6為基準(zhǔn)鉆孔?17 后攻螺紋M20。
工序十二 將上下箱體和箱后，以面1，6為基準(zhǔn)鉆孔M8底孔再攻螺紋M8倒角0.5X45°
工序十三 和箱后以端面1及2銷(xiāo)孔為基準(zhǔn)，分別粗.半精.精鏜?62.?72，并倒兩處2X45°
工序十四 檢查。
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸的確定
圖2—3（毛坯圖）
1. 如圖2-3所示 “減速器箱體”零件材料HT200，生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)，采用金屬型鑄造毛坯。
鑄造精度CT8，表6-90，P516；鑄造斜度3°，表6-79，P510；未注明圓角半徑R3；查書(shū)《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》張耀宸主編，航空工業(yè)出版社。
鑄件加工余量等級(jí)F，表3-1，P78；鑄件機(jī)械加工余量查表3-3，P80；鑄件尺寸公差查表3-6，P84；見(jiàn)書(shū)《機(jī)械加工余量與公差手冊(cè)》馬賢智主編，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
表2—1
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量（mm）
精度等級(jí)
工序尺寸（mm）
粗糙度
（um）
工序余量（mm）
最小
最大
端面
鑄件
4.5
CT9
118.5±1.25
銑削
4.5
IT8
12.5
3.25
5.8
端面
鑄件
4.5
CT9
121±1.25
銑削
4.5
IT9
6.3
3.25
5.8
端面
鑄件
3
CT9
142
銑削
3
IT9
139
6.3
3
3
銑面
鑄件
3
CT9
銑削
3
IT9
6.3
3
3
端面
鑄件
3
CT9
銑削
3
IT9
6.3
3
3
鏜孔
φ72H7
鑄件
6
CT9
精鏜
0.4
IT7
3.2
0.326
0.403
半精鏜
1.6
IT9
6.3
1.3
1.674
粗鏜
4
IT12
12.5
2.9
4.3
鏜孔φ62H7
鑄件
6
CT9
φ56±1.1
精
鏜
0.4
IT7
3.2
0.326
+0.403
半精鏜
1.6
IT9
6.3
1.3
1.674
粗鏜
4
IT12
12.5
2.9
4.3
2 設(shè)備和工藝裝備的選擇
在設(shè)計(jì)工序時(shí)，需要具體選定所用的機(jī)床、夾具、切削工具和量具。先具體各個(gè)工序裝備選擇如下：
工序1： 銑334mm的端面2，以尺寸288的底面為粗基準(zhǔn)。查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P224表4-16，根據(jù)刀桿直徑、主軸孔徑及主軸端面與工作臺(tái)面距離選擇X53K立式銑床；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P270表5-42，根據(jù)加工表面為大面積平面選擇套式面銑刀D=160mm,d=50mm,Z=16；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P287表6-7，根據(jù)加工面為平面現(xiàn)選取量具為多用游標(biāo)卡尺，測(cè)量范圍為0-200mm讀數(shù)值為0.05mm；使用通用夾具夾緊加工
工序2： 銑288mm的端面 ，以尺寸344的端面為粗基準(zhǔn)。查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P224表4-16，根據(jù)刀桿直徑、主軸孔徑及主軸端面與工作臺(tái)面距離選擇X53K立式銑床；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P270表5-42，根據(jù)加工表面為大面積平面選擇套式面銑刀D=160mm,d=50mm,Z=16；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P287表6-7，根據(jù)加工面為平面現(xiàn)選取量具為多用游標(biāo)卡尺，測(cè)量范圍為0-200mm讀數(shù)值為0.05mm；使用通用夾具夾緊加工
工序3： 銑油槽，以尺寸288的底面為粗基準(zhǔn)。查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P224表4-16，根據(jù)刀桿直徑、主軸孔徑及主軸端面與工作臺(tái)面距離選擇X53K立式銑床；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P270表5-42，根據(jù)加工表面為大面積平面選擇套式面銑刀D=160mm,d=50mm,Z=16；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P287表6-7，根據(jù)加工面為平面現(xiàn)選取量具為多用游標(biāo)卡尺，測(cè)量范圍為0-200mm讀數(shù)值為0.05mm；使用通用夾具夾緊加工
工序4： 銑端面7。以面1，6的端面為粗基準(zhǔn)。查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P224表4-16，根據(jù)刀桿直徑、主軸孔徑及主軸端面與工作臺(tái)面距離選擇X53K立式銑床；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P270表5-42，根據(jù)加工表面為大面積平面選擇套式面銑刀D=160mm,d=50mm,Z=16；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P287表6-7，根據(jù)加工面為平面現(xiàn)選取量具為多用游標(biāo)卡尺，測(cè)量范圍為0-200mm讀數(shù)值為0.05mm；使用通用夾具夾緊加工
工序5： 銑的端面6 以端面1，7為粗基準(zhǔn)。查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P224表4-16，根據(jù)刀桿直徑、主軸孔徑及主軸端面與工作臺(tái)面距離選擇X53K立式銑床；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P270表5-42，根據(jù)加工表面為大面積平面選擇套式面銑刀D=160mm,d=50mm,Z=16；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P287表6-7，根據(jù)加工面為平面現(xiàn)選取量具為多用游標(biāo)卡尺，測(cè)量范圍為0-200mm讀數(shù)值為0.05mm；使用專(zhuān)用夾具夾緊加工
工序6： 銑端面5以面1，6底面為粗基準(zhǔn)。查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P224表4-16，根據(jù)刀桿直徑、主軸孔徑及主軸端面與工作臺(tái)面距離選擇X53K立式銑床；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P270表5-42，根據(jù)加工表面為大面積平面選擇套式面銑刀D=160mm,d=50mm,Z=16；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P287表6-7，根據(jù)加工面為平面現(xiàn)選取量具為多用游標(biāo)卡尺，測(cè)量范圍為0-200mm讀數(shù)值為0.05mm；使用通用夾具夾緊加工
工序7： 鉆孔4-?15孔，再锪平?32以面2，7為粗基準(zhǔn)。查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P147表4.1-11，根據(jù)刀桿直徑、主軸孔徑及主軸端面與工作臺(tái)面距離選擇 Z35；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P83表3.1-5和P893.1-12，根據(jù)加工孔為15所以選擇直柄麻花鉆d=12.6和直柄錐面鉆；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P287表6-7，根據(jù)加孔現(xiàn)選取量具為多用游標(biāo)卡尺，測(cè)量范圍為0-200mm讀數(shù)值為0.05mm；使用通用夾具夾緊加工
工序8： 鉆孔?7.8的直孔和?8錐孔，以面1，6為粗基準(zhǔn)。查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P147表4.1-11，根據(jù)刀桿直徑、主軸孔徑及主軸端面與工作臺(tái)面距離選擇 Z35；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P83表3.1-5和P893.1-12表，根據(jù)加工孔為15所以選擇直柄麻花鉆d=7.8和90?直柄錐面锪鉆；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P287表6-7，根據(jù)加孔現(xiàn)選取量具為多用游標(biāo)卡尺，測(cè)量范圍為0-200mm讀數(shù)值為0.05mm；使用通用夾具夾緊加工
工序9： 鉆孔10-?11的直孔和锪?25，以面和兩錐孔為粗基準(zhǔn)。查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P147表4.1-11，根據(jù)刀桿直徑、主軸孔徑及主軸端面與工作臺(tái)面距離選擇 Z35；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P83表3.1-5和P893.1-12表，根據(jù)加工孔為15所以選擇直柄麻花鉆d=8.5和90?直柄錐面锪鉆；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P287表6-7，根據(jù)加孔現(xiàn)選取量具為多用游標(biāo)卡尺，測(cè)量范圍為0-200mm讀數(shù)值為0.05mm；使用通用夾具夾緊加工
工序10： 鉆孔?13.6的直孔和锪?28再攻螺紋，以面2，6為粗基準(zhǔn)。查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P147表4.1-11，根據(jù)刀桿直徑、主軸孔徑及主軸端面與工作臺(tái)面距離選擇 Z35；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P83表3.1-5和P893.1-12表，根據(jù)加工孔為15所以選擇直柄麻花鉆d=13.6和90?直柄錐面锪鉆粗牙普通螺紋用絲錐；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P287表6-7，根據(jù)加孔現(xiàn)選取量具為多用游標(biāo)卡尺，測(cè)量范圍為0-200mm讀數(shù)值為0.05mm；使用通用夾具夾緊加工
工序11： 鉆孔?17的直孔和再攻螺紋，以面2，6為粗基準(zhǔn)。查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P147表4.1-11，根據(jù)刀桿直徑、主軸孔徑及主軸端面與工作臺(tái)面距離選擇 Z35；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P83表3.1-5，根據(jù)加工孔為15所以選擇直柄麻花鉆d=17和粗牙普通螺紋用絲錐；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P287表6-7，根據(jù)加孔現(xiàn)選取量具為多用游標(biāo)卡尺，測(cè)量范圍為0-200mm讀數(shù)值為0.05mm；使用通用夾具夾緊加工
工序12： 鉆孔?6.5的直孔和再攻螺紋，以面1，6為粗基準(zhǔn)。查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P147表4.1-11，根據(jù)刀桿直徑、主軸孔徑及主軸端面與工作臺(tái)面距離選擇 Z35；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P83表3.1-5和P893.1-12表，根據(jù)加工孔為15所以選擇直柄麻花鉆d=6.5和粗牙普通螺紋用絲錐；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P287表6-7，根據(jù)加孔現(xiàn)選取量具為多用游標(biāo)卡尺，測(cè)量范圍為0-200mm讀數(shù)值為0.05mm；使用通用夾具夾緊加工
工序13：粗、半精鏜孔φ72H7 ，以尺寸為288mm面及；兩銷(xiāo)孔為定位基準(zhǔn)。查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P221表4-7，根據(jù)最大加工孔徑及工作臺(tái)寬度，選擇T612臥式鏜床；查書(shū)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》P1064表4.3-63，根據(jù)加工孔的大小情況頂選取硬質(zhì)合金鏜刀，B=12，H=12,d=12；查書(shū)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P287表6-7，根據(jù)加工面為平面現(xiàn)選取量具為多用游標(biāo)卡尺，測(cè)量范圍為0-200mm讀數(shù)值為0.05mm；采用專(zhuān)用夾具夾緊加工。
2.5 確立切削用量及基本工時(shí)
工序1：工序一 以端面1為基準(zhǔn)粗，半精銑銑端面2。錯(cuò)齒三面刃銑刀 X53K 游標(biāo)卡尺.
2.5.1.1 切削用量
工件材料：HT200，硬度128~192HBS，最小抗拉強(qiáng)度：160。
所選刀具為高速鋼鑲齒套面端銑刀。銑刀直徑D=200，寬度L=45 齒數(shù)=20。由于加工材料為HT200，故選 后角=12°（周齒）=8°（端齒）
=90°。
2.5.1.2 選定每齒進(jìn)給量
根據(jù)表<<機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)>>表4.2-35可查出X53立式銑床的功率為7.5KW，工藝系統(tǒng)剛性中等，查表3-28得高速鋼端面銑刀在加工灰鑄鐵時(shí)每齒的進(jìn)給量=0.1~ 0.3mm/z，現(xiàn)取=0.2mm/z.
2.5.1.3 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)表<<機(jī)械制造工藝手冊(cè)>>表3-26和表3-27?？梢圆榈糜酶咚黉摷庸よT鐵時(shí)，后刀面的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)值最大磨損值1.6mm,銑刀直徑D=200耐用度T=240min
2.5.1.4 決定切削速度v和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量
根據(jù)<<機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)>>表3-29得
（2-1）
式中=4.5 =139.8 =26 T=210 m=0.2。
=
=15.48m/min
n=24.65r/min
根據(jù)X=53K立式銑床主軸轉(zhuǎn)速<<機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)>>表4.2-36 n=25 r/min.s實(shí)際切削速度v=0.26m/s。工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為，則實(shí)際每齒進(jìn)給量為=0.2mm/z.
2.5.1.5 校驗(yàn)機(jī)床功率根據(jù)<<機(jī)械制造工藝手冊(cè)>>
表3.28的公式銑削時(shí)功率為 （2-2）
式中
=
=
=10724.3N
V=0.26 =2.79kw
X53銑床主動(dòng)電機(jī)的功率為7.5kw，故所選切削用量可用所確定的切削用量為
=0.2mm/z. r/min v=0.26m/s
2.5.1.6基本時(shí)間
根據(jù)<<機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)>>
表6.2-7端面銑刀銑端面的基本時(shí)間為 （2-3）
其中 （2-4）
==30.5 l=334 則=3.66min=219.6s
2.5.2. 半精銑端面2選用鑲齒套面端銑刀，X53K 游標(biāo)卡尺
2.5.2.1 切削用量
所選刀具為高速鋼銑刀，d=200 D=50 L=45 Z=20 每齒進(jìn)給量 本工序要求保證的表面粗糙度為6.3。
根據(jù)<<切削用量手冊(cè)>>表3.3 每分鐘進(jìn)給量。現(xiàn)取 ，則
2.5.2.2 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度，根據(jù)<<切削用量手冊(cè)>>表3.7 3.8得銑刀刀齒后面最大磨損量為0.4mm，耐用度 T=240min 。
2.5.2.3 決定切削速度V和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 。
按表3.27中公式計(jì)算，得
=
n= n=0.52r/s v=0.32m/s
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 查表（4.2-37） 則實(shí)際每齒進(jìn)給量
2.5.2.4 基本時(shí)間
工序十 以端面2，6為基準(zhǔn)鉆孔?13.6 锪?28最后攻螺紋M16。 選用Z35 直柄麻花鉆 90°錐柄錐面锪鉆 游標(biāo)卡尺 粗牙普通螺紋用絲錐
2.5.3.1 鉆孔?12.8mm
確定進(jìn)給量f 根據(jù)<<切削用量手冊(cè)>>表2.7 時(shí) f=(0.37-0.45)mm/r.由于本零件在加工 ?12.8mm孔時(shí)屬于低鋼度零件，故進(jìn)給量應(yīng)剩系數(shù)0.75，則f=(0.52~0.64)×0.75=(0.39~0.48)mm/r .
切削速度：根據(jù)<<機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)>>
表3-42 （2-5）
查得切削速度v=33m/min所以
根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取 。故實(shí)際切削速度為 （2-6）
切削工時(shí) l=27.9 （2-7）
2.5.3.2.擴(kuò)鉆?13.6mm孔
利用?13.6mm的鉆頭對(duì)?25mm的孔進(jìn)行擴(kuò)孔，根據(jù)<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>擴(kuò)鉆的切削用量根據(jù)鉆孔的切削用量選取f=(1.5~3.0)×0.7=(1.05~2.1)(mm/r) 查機(jī)床說(shuō)明書(shū) 取f=1mm/r
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：取取
l=27.9
2.5.3.3.采用90°锪鉆
為縮短輔助時(shí)間，取主軸轉(zhuǎn)速與擴(kuò)孔時(shí)相同。N=265(m/min)
2.5.3.4 .采用D=16的絲錐手工攻螺紋M16
工序十三 合箱后以端面1及2銷(xiāo)為基準(zhǔn)，分別粗.半精.精鏜?62.?72，并倒兩處2X45° 選T612 圓形鏜刀 游標(biāo)卡尺
2.5.4.1 加工條件
工件材料：HT200 金屬型鑄造
加工要求：粗 半精 精鏜孔?72H7，表面粗糙度3.2
機(jī)床 ：T68臥式鏜床
刀具 ：刀片材料為硬質(zhì)合金YG6 前刃面，無(wú)屑槽，刀桿尺寸為12mm×12mm 長(zhǎng)度為500m
2.5.4.2 計(jì)算切削用量
粗鏜孔至70，單邊余量z=2mm 一次加工
確定進(jìn)給量查表3-22《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，加工鑄鐵刀桿長(zhǎng)度500mm時(shí) f=0.2~0.4mm/r.根據(jù)T612取f=0.37 查表3-18《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》硬質(zhì)合金切削速度的計(jì)算公式
（2-8）
式中 m=0.2 f=0.37 t=60
取 實(shí)際速度 .v=1.73m/s
當(dāng)切削時(shí)：當(dāng)加工1個(gè)孔時(shí) l=130
（2-9）
所以加工兩孔時(shí)的動(dòng)機(jī)時(shí)間為t=0.99×2=1.98(min)
半精鏜孔直徑到71.6mm，單邊余量Z=0.8 依次鏜去全部余量 進(jìn)給量同上刀桿長(zhǎng)度500mm f=0.2~0.4mm 取f=0.27mm/r. 同上， 《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-19 取 則實(shí)際速度 切削時(shí) 當(dāng)孔為1個(gè)孔時(shí) 當(dāng)為兩個(gè)孔時(shí)
精鏜孔直徑到720mm，單邊余量Z=0.4依次鏜去全部余量 進(jìn)給量同上刀桿長(zhǎng)度500mm f=0.2~0.4mm 取f=0.2mm/r. 同上， 《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-19 取 則實(shí)際速度 切削時(shí) 當(dāng)孔為1個(gè)孔時(shí) 當(dāng)為兩個(gè)孔時(shí)
第三章 夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，經(jīng)過(guò)與老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第13道工序——鏜φ72H7孔的鏜孔卡具。本夾具將用于T612鏜床。.刀具為圓形鏜刀。為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量
3.1 問(wèn)題的提出
本夾具主要用來(lái)鏜孔φ72H7的孔，其精度要求和加工技術(shù)要求都不是很高。因此在本道工序時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而精度加工難度都不是主要問(wèn)題。
3.2 夾具設(shè)計(jì)
3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，此零件為箱體零件，其結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，鏜孔φ72H7。在上下箱合箱后一起鏜的，其要求的加工精度并不是很高，通過(guò)對(duì)零件的分析可知可以通過(guò)面1和兩削對(duì)零件定位。
為了提高加工效率，現(xiàn)在決定設(shè)計(jì)的專(zhuān)用夾具，采用氣動(dòng)夾緊的方式，以便裝夾。
3.2.2夾緊力的確定
確定一個(gè)機(jī)構(gòu)的夾緊力,即確定夾緊力的大小,方向和作用點(diǎn)。它必須通過(guò)綜合分析工件的結(jié)構(gòu)特征、加工要求、工件的定位方案以及工件在加工過(guò)程中所受外力來(lái)確定。
1．確定夾緊力作用方向原則
夾緊力的作用方向不僅影響工件的加工精度，而且還影響工件夾緊的實(shí)際效果。0確定夾緊力方向應(yīng)考慮以下三點(diǎn)：一是夾緊力的作用方向不應(yīng)破壞工件的即定位置；二是夾緊力的作用方向應(yīng)使夾緊力盡可能最小。
本夾具作用方向?yàn)橄蛳隆?
2．確定夾緊力作用點(diǎn)的原則
夾緊力作用點(diǎn)是夾緊元件與工件接觸點(diǎn)處的面積。確定夾緊力作用點(diǎn)是指夾緊力方向已經(jīng)確定后，來(lái)確定作用點(diǎn)的位置、數(shù)目及面積。
本夾具的作用點(diǎn)為兩個(gè)點(diǎn)。
3．夾緊力大小的確定
夾緊力的大小關(guān)系到夾具使用的可靠性、安全性及工件的變形量。夾緊力過(guò)小加工過(guò)程中工件位置將發(fā)生變動(dòng)，夾緊力過(guò)大將使將使工件產(chǎn)生變形。因此也不能過(guò)大。
一套夾具的實(shí)際所需夾緊力的計(jì)算是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，一般只考慮切削力對(duì)夾緊力的影響，并假定工藝系統(tǒng)是剛性的，切削過(guò)程是連續(xù)穩(wěn)定的。
根據(jù)靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力W，在乘上安全系數(shù) K即的實(shí)際夾緊力數(shù)值。
3.2.3 切削力及夾緊力的計(jì)算。
通過(guò)刀具對(duì)零件加工的受力分析，可得到刀具的切削力，可分為圓周切削力 根據(jù)<<機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)>>表1-2-3 可得
（3-1）
（3-2）
（3-3）
其某點(diǎn)受力分析圖為
圖3—1（受力圖）
其式中f-每分鐘進(jìn)給量 t-切削深度 v-切削速度 （3-4）
根據(jù)<<機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)>>1-2-4 1-2-5 1-2-6得
3.2.4粗鏜時(shí)的切削力
= =984.2(N)
= =663.0(N)
= =800.0(N)
計(jì)算夾緊力時(shí)，通常將夾具和工件看成一個(gè)剛性系統(tǒng)以簡(jiǎn)化計(jì)算，然后根據(jù)工件受切削力，夾緊力后處于靜力平靜條件 計(jì)算出理論夾緊力，再剩以安全系數(shù)K，作為實(shí)際需要夾緊力。安全系數(shù)K可按以下計(jì)算：K=
其中
根據(jù)<<機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)>>表1-2-12 查得 f=0.6
（3-5）
（3-6）
（3-7）
3.2.5 定位誤差的分析與計(jì)算
由于工件定位所造成的加工面相對(duì)其工序基準(zhǔn)的位置誤差簡(jiǎn)稱(chēng)為定位誤差。以表示，在加工時(shí)夾具相對(duì)刀具及切削成形運(yùn)動(dòng)的位置經(jīng)調(diào)定后不再變動(dòng)，因此可認(rèn)為加工面的位置是固定的（實(shí)際上由于在加工一批工件過(guò)程中多次重調(diào)刀，以及工藝系統(tǒng)變形等影響，加工面的位置會(huì)有變化，這在加工過(guò)程誤差中以考慮。）在這種情況下，加工面對(duì)其工序基準(zhǔn)的位置誤差必然是工序基準(zhǔn)的位置變動(dòng)所引起的。所以定位誤差也就是工件定位時(shí)工序基準(zhǔn)沿加工要求方向上的變動(dòng)量造成定位誤差的原因，如前所述一個(gè)是前節(jié)討論的基準(zhǔn)位置誤差；另一個(gè)是基準(zhǔn)不重合誤差。通過(guò)對(duì)零件的分析可得出零件的定位是一面兩孔來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：
圖3—2（定位簡(jiǎn)圖）
選用的的固定定位圓柱銷(xiāo)限制兩個(gè)自由度與零件孔的配合?15
第二個(gè)孔里裝的是削邊銷(xiāo)限制一個(gè)自由度與孔配合
（3-8）
（3-9）
（3-10）
（3-11）
其中：——第一定位孔與圓柱定位銷(xiāo)間的最小間隙：
——第二定位孔與削邊銷(xiāo)間的最小間隙
3.2.6 氣缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.2.6.1 活塞式氣缸
1 氣缸內(nèi)徑與輸出軸向力計(jì)算根據(jù)<<機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)>>表1-5-58 確定我所設(shè)計(jì)的氣缸類(lèi)型為單向作用氣缸。
表中： p——?dú)飧坠ぷ鲏毫Γ? ——?dú)飧椎臋C(jī)械效率，D0.1m時(shí)，=0.8~0.9； D〈0.1m時(shí)，=0.65~0.8； d——活塞桿直徑（m）;
R——彈簧阻力（N），R=C（L+S）； L——彈簧預(yù)壓縮量（cm）;
S——活塞行程； C——彈簧剛度（可取C=1.76~3.43）； ——彈簧鋼絲直徑；——?dú)飧變?nèi)徑；
氣缸簡(jiǎn)圖：
圖3—3氣缸簡(jiǎn)圖
（3-12）
R=C（L+S） C=2.5 L=1.5cm s=5.2cm 則 R=20.5
設(shè)各鉸鏈的效率為0.98 氣缸效率 0.88 通過(guò)夾緊力預(yù)算推力為P'= （3-13）
根據(jù)<<機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)>>表選用p=0.5Mpa P=12321 帶入上面的公式
2 計(jì)算D值時(shí)，活塞桿直徑d上為預(yù)定
則 d=（）D 則 d=38mm 。
彈簧的確定：查〈〈機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)〉〉表25-10（GB2089-80） 彈簧材料直徑為6，中徑50mm 節(jié)距=16.5 一圈彈簧工作極限負(fù)荷下的變形量 f`=9.4 最大 自由高度 H=52~260 有效圈數(shù)n=2.5~14.5 單圈彈簧質(zhì)量 0.0314kg
(2) 活塞桿的直徑與長(zhǎng)度的確定及驗(yàn)算 根據(jù)<<機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)>>表1-5-30。
參數(shù)
活塞桿直徑
活塞桿長(zhǎng)度
內(nèi)
確定
d=（）D
按結(jié)構(gòu)需要
驗(yàn)
時(shí)
容
算
，即d
選用桿的材料為20鋼 d=0.038 合理
選L=2 則合理
表中：P——活塞桿承受的軸向壓力
——活塞桿材料的許用應(yīng)力（Pa）
E——活塞桿材料的彈性模量
A——活塞桿的橫截面積；
m——與氣缸安裝方式有關(guān)的安裝系數(shù)，見(jiàn)表 1-5-31；
n——安全系數(shù)，一般取n=2~4,有沖擊時(shí)取n=6~10;
——承受壓力時(shí)，活塞桿的最大安全長(zhǎng)度。值可用公式算得，幾可從表1-5-32查出
（1） 氣缸筒壁厚的確定與驗(yàn)算
由于設(shè)計(jì)為專(zhuān)用氣缸設(shè)計(jì)，其壁厚可按表1-5-33選取，D=190 t=14 (鑄鐵HT15~33) 必要時(shí)按下式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算：
（3-14） 合理的
式中： t——?dú)飧淄脖诤瘢╩m）;
p——最高工作壓力（Pa）;
D——?dú)飧淄仓睆剑╩m）;
——?dú)飧淄膊牧系脑S用應(yīng)力（Pa）,見(jiàn)表1-5-34。
（2） 連接螺栓直徑的確定與驗(yàn)算
先根據(jù)螺栓材料與載荷，按表1-5-35初定螺栓直徑d，在按螺栓直徑d，
再按下式計(jì)算；?。?-15）
合理 （3-16）
故 n取７ ?。停傅模奉w
式中 Ａ——?dú)飧椎挠行Ы孛婷娣e（）;
p——?dú)飧椎墓ぷ鲏毫Γǎ衋）;
——螺栓材料的抗拉強(qiáng)度（Ｐa）;
x——許用應(yīng)力與抗拉強(qiáng)度之比，取 x=;
n——螺栓數(shù)目；
3.2.6.2 氣缸的密封
氣缸中需要密封的有以下各對(duì)零件之間：氣缸筒與氣缸蓋，活塞與活塞桿，氣缸筒與活塞.活塞桿與氣缸蓋。常用的密封形式見(jiàn)根據(jù)<<機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)>>表１-５-２２ 。
在動(dòng)密封中，Ｙ型密封圈和Ｏ型密封圈應(yīng)用最為廣泛。因?yàn)椋傩兔芊馊Φ幕瑒?dòng)接觸面長(zhǎng)度適中，摩擦阻力不大，密封性能好；采用Ｏ形密封圈時(shí)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，摩擦阻力最小。由于接觸面積小回降低密封性能，必要時(shí)適當(dāng)增加密封圈數(shù)量以提高密封圈性能 所以選擇Ｏ型
3.3夾緊裝置的組成及設(shè)計(jì)要求
夾緊工件的方式是多種多樣的，因而夾緊裝置的結(jié)構(gòu)也是千變?nèi)f化的。夾緊裝置一般分為簡(jiǎn)單夾緊裝置與復(fù)合夾緊裝置兩類(lèi)。夾緊裝置一般由以下三大部分組成：
3.3.1動(dòng)力源
在夾具中產(chǎn)生原始作用力的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為動(dòng)力源。有手動(dòng)與機(jī)動(dòng)兩類(lèi)，采用機(jī)動(dòng)夾緊的動(dòng)力源，是為了減少輔助時(shí)間，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率。本夾具采用機(jī)動(dòng)氣壓夾緊的動(dòng)力源。
3.3.2中間傳力機(jī)構(gòu)
它是將動(dòng)力源產(chǎn)生的原始作用力傳遞給夾緊元件的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為傳力機(jī)構(gòu)。有螺旋機(jī)構(gòu)、鉸鏈機(jī)構(gòu)、偏心機(jī)構(gòu)等。本夾具采用螺旋機(jī)構(gòu)。
3.3.3夾緊元件
夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件。它通過(guò)與工件被夾表面直接接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)夾緊的功能，如壓板、壓頭等。本夾具采用鉤形壓板。如圖3-4所示
圖3-4（加緊圖）
3.4鏜模導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)
采用鏜模鏜孔，孔的位置尺寸精度除了采用剛性主軸加工外都是依靠鏜模導(dǎo)向來(lái)保證的，而不決定于機(jī)床成形運(yùn)動(dòng)的精度。鏜模導(dǎo)向裝置的布置，結(jié)構(gòu)和制造精度是保證鏜模精度的關(guān)鍵。
3.4.1導(dǎo)向支架的布置方式
單面后導(dǎo)向
向支架布置在刀具的后方，刀具與主軸剛性連接。加工＞D的長(zhǎng)孔時(shí)，刀具導(dǎo)向部分直徑d應(yīng)小于所加工的孔徑D。這是因?yàn)?，此時(shí)鏜桿能進(jìn)入孔內(nèi)，可以減少鏜桿的懸伸量和利于縮短鏜桿長(zhǎng)度。
3.4.2鏜套的結(jié)構(gòu)形式
固定式鏜套
它是固定在鏜模的導(dǎo)向支架上，不能隨鏜桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)。刀具或鏜桿在鏜套內(nèi)既有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)又有相對(duì)移動(dòng)。它具有外形尺寸小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、中心位置準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。為了減少鏜套與鏜桿的磨損，一般帶有潤(rùn)滑油孔，用油槍注油潤(rùn)滑。
3.4.3鏜桿
1） 鏜桿導(dǎo)向部分
采用開(kāi)有直槽和開(kāi)有螺旋槽的導(dǎo)向。這種導(dǎo)向與導(dǎo)套接觸面積小，并有在溝槽中能存屑的優(yōu)點(diǎn)，采用上述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)時(shí)，切削速度不宜超過(guò)20米/分，因此采用這種導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的鏜桿直徑一般不大于60毫米。
2） 鏜桿直徑
確定鏜桿直徑時(shí)，在考慮到鏜桿剛度的同時(shí)，還要考慮到鏜桿和工件孔之間應(yīng)留有足夠的容屑空間。鏜桿直徑一般選取 ， 在設(shè)計(jì)鏜桿時(shí)，鏜孔直徑D、鏜桿直徑d、鏜刀截面B×B之間一般按表考慮；
查書(shū)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》P140表5-4，取D=52mm、d=40mm、B×B=12×12
3） 鏜桿材料及技術(shù)要求
鏜桿要求表面硬度而內(nèi)部有較好的韌性。因此鏜桿材料多采用45鋼。
鏜桿的導(dǎo)向部分的公差，粗加工采用db,精加工采用db1;鏜桿在500毫米長(zhǎng)度內(nèi)彎曲小于0.0
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