K108-閥體工藝及銑M27孔上端面夾具設(shè)計【含CAD圖紙、工序卡、說明書】

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畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯 系 別： 機電信息系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 外文出處： 機器人和計算機集成制造 21（2005）368-378 附 件： 1. 原文； 2. 譯文 2013年3月 夾具定位規(guī)劃中完整性評估和修訂 CAM實驗室，機械工程學(xué)系，伍斯特理工學(xué)院研究院，100路，伍斯特，碩士01609，美國 2004年9月14日收稿;2004年11月9日修訂;2004年11月10日發(fā)表 摘 要 幾何約束是夾具設(shè)計中最重要的考慮因素之一。確定位置的解析擬訂已發(fā)達(dá)。然而，如何分析和修改在實際夾具設(shè)計實踐過程中的一個非確定性的定位計劃尚未深入研究。在本文中，提出了一種方法來描述在限制約束下的重點夾具系統(tǒng)的幾何約束狀態(tài)。一種限制約束下狀態(tài)，如果它存在，可以識別給定定位計劃?？梢宰詣幼R別工件的所有限制約束下約束狀態(tài)的提案。這有助于改善逆差定位計劃，并為修訂提供指引，以最終實現(xiàn)確定性的定位。 關(guān)鍵詞：夾具設(shè)計;幾何約束;確定性定位;限制約束;過約束 1.介紹 夾具是用于制造工業(yè)進(jìn)行工件牢固定位的一種機制。在零件加工過程中規(guī)劃一個關(guān)鍵的第一步，夾具設(shè)計需要，以確保定位精度和三維工件的精度。 3-2-1原則，在一般情況下，是最廣泛使用的指導(dǎo)原則發(fā)展的位置計劃。 V型塊和銷孔定位原則也常用。 一個加工夾具定位方案必須滿足一些要求。最基本的要求是，必須提供工件確定的位置。這種觀點指出，定位計劃生產(chǎn)的確定位置，工件不能移動，而至少有一個定位不會失去聯(lián)系。這一直是夾具設(shè)計的最根本的準(zhǔn)則之一，許多研究人員關(guān)于幾何約束狀態(tài)的研究表明，工件在任何定位計劃分為以下三個類別： 1、良好的約束（確定性）：工件在一個獨特的位置進(jìn)行配合，工件表面與6個定位器取得聯(lián)系。 2、限制約束：不完全約束工件的自由度。 3、過約束：工件自由度超過6定位的制約。 在1985年,淺田[1]提出了滿秩為準(zhǔn)則雅可比矩陣的約束方程,基于分析形成了調(diào)研后,確定定位。周等[2]在1989年制定了在確定性定位問題上使用螺旋理論。結(jié)果表明,定位矩陣的定位需要壓力滿秩達(dá)到確定的位置。該方法的確定通過無數(shù)的研究。王等[3]考慮定位工件的接觸的影響，而采用點接觸面積。他們介紹了接觸矩陣，并指出，兩個接觸的機構(gòu)不應(yīng)該有平等的，但在接觸點曲率相反?？柹璠4]認(rèn)為，可能沒有足夠的應(yīng)用，如一些不是非棱柱的表面或相對誤差近似的非小線性。他提出一個二階泰勒展開，其中也考慮到定位誤差相互作用。馬林和費雷拉[5]應(yīng)用周對3-2-1的位置擬訂，制定若干按照規(guī)則的規(guī)劃。盡管眾多的位置上的確定分析研究很少注意非確定性分析的位置。 在淺田的擬定方案中,他們假設(shè)工件夾具元件和點之間的聯(lián)絡(luò)無阻力。理想的位置q*,而應(yīng)放置工件表面和分片，可微函數(shù)是gi(見圖1)。 表面函數(shù)定義為:gi(q*)=0是確定的,應(yīng)該有一個獨一無二的解決方案為下列所有定位方程組。 gi(q)=0,i=1,2,...,n (1) 其中n是定位器的位置與方向,代表了工件的定位和方向。 只有考慮到目標(biāo)位置q*附近在處: 淺田表明 (2) hi是幾何函數(shù)的雅可比矩陣，矩陣式所示（3）。確定定位 如果雅可比矩陣滿秩，可滿足要求。 (2)只有q=q*一個解決辦法 (3) 在1個3-2-1定位計劃中，一個約束方程的雅可比矩陣的滿秩的約束狀態(tài)如表1所示。如果定位是小于6，工件是限制約束的，即存在至少有一個工件自由定位議案不受限制的。如果矩陣滿秩，但定位大于6定位，工件是過約束，這表明存在至少一個定位等;而幾何約束工件被刪除不影響的狀態(tài)。找出一個模型除了3-2-1,可以建立基準(zhǔn)框架提取等效的定位點。胡等[6]已經(jīng)發(fā)展出一種系統(tǒng)的方法,對這個用途。因此,這則能適用于所有的定位方案。 圖1 .夾具系統(tǒng)模型。 表1 等級 數(shù)量的定位 地位 <6 - 在受限 =6 =6 約束 =6 >6 過分約束 康等[7]遵循這些方法和他們實施制定的幾何約束分析模塊其自動化的計算機輔助夾具設(shè)計的核查制度。他們的CAFDV系統(tǒng)可以計算出雅可比矩陣和它的排名來確定定位的完整性。它也可以分析工件的位移和靈敏度定位錯誤。熊等人[8]提出的等級檢查方法的定位矩陣WL(見附件)。他們還介紹了左/右邊的定位矩陣廣義逆理論,分析了工件的幾何誤差。結(jié)果表明,定位及發(fā)展方向誤差ΔX和位置誤差Δr的工件定位相關(guān)如下: 在受限:ΔX=WLΔr, (4) 約束:ΔX=(WTLWL)-1WLTΔr, (5) 過分約束:ΔX=WLT(WTLWL)-1Δr+(I6*6-WLT(WTLWL)-1WL)λ, (6) λ是任意一個向量。 他們還介紹了從這些矩陣的幾個指標(biāo)，評價定位配置，其次是通過約束非線性規(guī)劃的優(yōu)化。然而，他們的研究分析，不涉及非確定性定位的修訂。目前，還沒有就如何處理與提供確定的位置的夾具設(shè)計系統(tǒng)的研究。 2.定位完整性評價 如果不確定性的位置達(dá)到夾具系統(tǒng)設(shè)計的要求，設(shè)計師知道約束狀態(tài)是什么，以如何改善設(shè)計是非常重要的條件。如果夾具系統(tǒng)是過度約束，是理想定位需要的不必要的信息。而下約束時，所有有關(guān)知識約束工件的議案，可以引導(dǎo)設(shè)計師選擇額外的定位或使得修改定位計劃更有效。的總體戰(zhàn)略定位計劃表征幾何約束的狀態(tài)描述圖 2。 在本文中,定位矩陣秩的幾何約束的施加評價狀態(tài)(見附件為獲得的定位矩陣)。確定需要六個定位器定位提供矩陣的滿秩定位WL: 如圖3所示,在給定的定位器數(shù)量n,定位法向量[ai,bi,ci]和定位的位置[xi,yi,zi] 每一個定位器,i=1,2,.....,n,n*6定位矩陣可以確定如下: （7） 當(dāng)?shù)燃墸╓L）=6，n=6時，是工件良好約束。 當(dāng)?shù)燃墸╓L）=6，n>6時;是工件過約束。 這意味著（n-6）有不必要的定位在定位方案上。工件將不存在限制（n-6）定位器。這種狀態(tài)的數(shù)學(xué)表示方法,那就是（n-6）在定位向量矩陣,可表示為線性組合的其他六行向量。 圖2 幾何約束狀態(tài)描述 圖3一個簡化的定位方案。 定位方案，提供了確定性的位置。發(fā)達(dá)國家的算法使用下列方法確定不必要的定位： 1、找到所有的（n-6）組合定位的。 2、為每個組合,從（n-6）定位器確定定位方案。 3、重新計算矩陣秩的定位為左六個定位器。 4、如果等級不變,被刪除的(n-6)定位器是負(fù)責(zé)過約束狀態(tài)。 這種方法可能會產(chǎn)生多種解決方案，并要求設(shè)計師來決定哪一套不必要的定位應(yīng)該被刪除以最佳定位性能。 當(dāng)?shù)燃墸╓L）<6,工件的限制約束。 3。算法的開發(fā)和實施 在這里待開發(fā)的算法，將致力于提供信息的不受限運動工件在不足的約束狀態(tài)。假設(shè)有n個定位器之間的關(guān)系的工件的位置/定向誤差和定位誤差可以表示為如下 其中，DX; DY，DZ，AX，AY，AZ沿X，Y，Z軸和X，Y，Z軸的旋轉(zhuǎn)，分別是位移。直接還原鐵 第i個定位器的幾何誤差。 WIJ的定義是正確的廣義逆的定位矩陣WR?WTL eWLWTL 為了找出所有未受限運動的工件，V =dxi ; dyi ; dzi; daxi; dayi; dazi介紹了V DX = 0. 由于 rank（△X）＜6必須存在有非零V滿足式，每個非零的解決方案的V代表一個無約束 運動。每學(xué)期的V代表該運動的一個組成部分。例如，[0; 0; 0; 3; 0; 0] 說繞x軸的旋轉(zhuǎn)不約束裝置 ，[0; 1; 1; 0; 0; 0 ] 工件可以沿著由下式給出的方向向量[0; 1; 1 ] 有可能是無限的解決方案。解空間，然而，可以構(gòu)造6- rank（WL）基本的解決方案，致力于以下分析，找出基本的解決方案。 示出，Wr的行向量之間的依賴關(guān)系：在特殊情況下，例如，所有W1J等于零， V具有一個明顯的解決方案，[1，0，0，0，0，0]，表示沿x軸的位移還沒有限制。這是很容易理解，因為△=0在此情況下，這意味著相應(yīng)的工件的位置誤差是不依賴任何定位錯誤。因此，相關(guān)的動議未約束的定位器。此外，結(jié)合動議不約束，如果是△X的元素之一，可以作為其他元素的線性組合表示。然而，它 可以移動向量定義的x-和y-軸之間的沿對角線 為了找到解決辦法一般情況下，以下策略： 1. 在定位矩陣消除依賴的行（S）。 2。計算6不正確的修改后的定位矩陣的廣義逆 3 4規(guī)范的自由運動空間。 5計算未定的V 6. 基于該算法，一個C ++程序的目的是為了查明受限的狀態(tài)下，不受約束的 運動。 實施例1。在一個表面的磨削操作中，位于一個工件的夾具系統(tǒng)上，如示于圖。 正常矢量和每個定位器的位置如下： 因此，定位矩陣被確定。 在有限的定位方案 這種定位系統(tǒng)提供了根據(jù)有限的定位因為rank（WL）=5＜6，該程序，然后計算 正確的定位矩陣的廣義逆 第一行是公認(rèn)的依賴行，因為這一行的去除不影響矩陣的秩?！捌渌迮攀仟毩⒌男?。發(fā)現(xiàn)根據(jù)獨立的行的線性組合規(guī)定下約束狀態(tài)的程序的步驟5。這種特殊情況下的解決方案是顯而易見的，所有系數(shù)均為零。因此，所述un-約束運動的工件可以被確定為V=[100000]這表明，工件可沿x方向移動?；谶@個結(jié)果，一個額外的定位器應(yīng)該是采用約束沿x軸的工件位移。 實施例2。圖5示出了鉸接3-2-1定位系統(tǒng)。的法線矢量和每個定位器的位置，在這最初的設(shè)計如下： 這種配置的定位矩陣是 610真正的設(shè)計修改 修改定位矩陣變?yōu)? 修改后的定位矩陣是正確的廣義逆 檢查的程序依賴行，每一行是依賴其它五個行。不失概括性的，第一行被視為依賴行。 5×5改進(jìn)的逆矩陣 根據(jù)第5步中，計算五個未確定的V條件 該矢量表示的位移的組合定義的自由運動，沿[1，0，1.713]方向結(jié)合旋轉(zhuǎn)[0.0432，0.0706，0.04]。要修改這個定位的配置，另一種定位器被添加到限制這種自由運動的工件，假設(shè)定位L1刪除在步驟1中。該程序可以也算自由運動的工件，如果一個定位器以外L1刪除在步驟1中。這提供了多的設(shè)計師的修訂選項。 4.總結(jié) 確定性的位置是一個重要的要求夾具定位方案設(shè)計。分析標(biāo)準(zhǔn)決定性的地位已經(jīng)確立。為了進(jìn)一步研究非確定性狀態(tài)，提出了一種用于檢查幾何約束的狀態(tài)已經(jīng)研制成功。該算法可以識別欠約束狀態(tài)，并指示不受限運動的工件。它也承認(rèn)過約束的狀態(tài)和不必要的定位器。輸出信息，可以幫助設(shè)計師來分析和改進(jìn)現(xiàn)有的定位方案。 參考文獻(xiàn) [1] Asada H, By AB.。自動重構(gòu)夾具的柔性裝配夾具的運動學(xué)分析。 IEEE J機器人autom1985; RA-1:86-93。 [2] zhou YC，Chandru V，Barash MM。加工裝置的自動配置的數(shù)學(xué)方法分析和綜合。反ASME J英工業(yè)1989;111:299-306。 [3] Wang MY, Liu T, Pelinescu DM.。夾具運動學(xué)分析的基礎(chǔ)上充分接觸剛體模型。 J制造業(yè)│科學(xué)與工程2003;125：316-24。 [4] Carlson JS。剛性零件的裝夾和定位計劃的二次靈敏度分析“。 ASME J制造業(yè)│2001年科學(xué)與工程;123（3）：462-72。 [5] Marin R, Ferreira P.確定性3-2-1定位計劃的運動學(xué)分析和綜合加工裝置。 ASME J制造業(yè)│科學(xué)與工程2001年;123:708-19。 [6] Hu W.設(shè)置規(guī)劃和公差分析。博士論文中，伍斯特理工學(xué)院;2001年。 [7] Kang Y, Rong Y, Yang J, Ma W.計算機輔助夾具設(shè)計驗證。大會Autom2002;22:350-9。 [8] Rong KY, Huang SH, Hou Z.先進(jìn)的計算機輔助夾具設(shè)計。波士頓：愛思唯爾;2005年。 課程設(shè)計說明書 題目：閥體零件的銑上端面夾具設(shè)計 學(xué) 生：谷奇昊 學(xué) 號：20064024314 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 06級3班 指導(dǎo)老師 ：宋江 韓霞 摘 要 本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 花鍵套加工工藝規(guī)程及其鉆4-M6孔的夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進(jìn)行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)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(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進(jìn)。 關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。 目 錄 序言……………………………………………………………………1 第一章 零件的分析…………………………………………2 1.1零件的作用…………………………………………………………2 1.2零件的主要技術(shù)條件分析…………………………………………2 第一章 零件工藝規(guī)程設(shè)計………………………………3 2.1確定零件的生產(chǎn)類型………………………………………………3 2.2確定零件毛坯的制造形式…………………………………………3 2.3制定工藝路線………………………………………………………4 2.4確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸………………………5 2.5確定各序工藝裝備及切削用量……………………………………8 第三章 夾具設(shè)計………………………………………………14 3.1概述…………………………………………………………………14 3.2方案設(shè)計……………………………………………………………14 3.3切削力和夾緊力的計算……………………………………………14 3 .4 定位誤差分析……………………………………………………15 3.5 夾具設(shè)計及操作說明……………………………………………15 總 結(jié)……………………………………………………………17 致 謝………………………………………………………………18 參 考 文 獻(xiàn)………………………………………………………19 機械加工工藝卡片 工件名稱 閥體 工序號 VII 零件名稱 閥體 零件號 零件重量 同時加工件數(shù) 1 材料 毛坯 牌號 硬度 型號 重量 鋼板 鑄件 1.98KG 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號 專用夾具 立式銑床 X51 安裝 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀長度mm 走刀次數(shù) 切削深度mm 進(jìn)給量mm/r 主軸轉(zhuǎn)速r/min 切削速度m/min 基本工 時min 1 銑上端面 高速鋼端銑刀 游標(biāo)卡尺 21 1 設(shè)計者 指導(dǎo)老師 共 1 頁 第 1 頁 機械加工工藝過程卡片 零件號 工序號 工序名稱 設(shè)備 夾具 刀具 量具 名稱 型號 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 Ⅰ 鑄造 Ⅱ 時效處理 Ⅲ 銑床96x80平面 立式銑床 X51 專用夾具 高速鋼端銑刀 Ⅳ 車Φ48的端面和外圓 臥式車床 CA6140 專用夾具 端面車刀 Ⅴ 鉆Φ25的孔 立式鉆床 Z525 專用夾具 錐柄麻花鉆 Ⅵ 車Φ54和Φ47的圓 臥式車床 CA6140 專用夾具 彎頭鏜刀 Ⅶ 銑上端面 立式銑床 X51 專用夾具 端銑刀 VIII 鉆Φ10孔锪孔Φ20深28再锪孔Φ27深15 立式鉆床 Z525 專用夾具 錐柄麻花鉆和锪孔鉆 游標(biāo)卡尺 IX 車退刀槽和螺紋孔 臥式車床 CA6140 專用夾具 鏜刀和螺紋車刀 游標(biāo)卡尺 X 鉆4-M12 鉆床 Z525 專用夾具 高速鋼錐柄麻花鉆 游標(biāo)卡尺 XI 終檢 鉆床 Z525 專用夾具 擴(kuò)孔鉆 游標(biāo)卡尺 XII 入庫 游標(biāo)卡尺 課程設(shè)計說明書 題目：閥體零件的銑上端面夾具設(shè)計 學(xué) 生： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 班 級： 指導(dǎo)老師 ： 摘 要 本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 閥體加工工藝規(guī)程及其夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進(jìn)行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)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(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進(jìn)。 關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。 目 錄 序言……………………………………………………………………1 第一章 零件的分析…………………………………………2 1.1零件的作用…………………………………………………………2 1.2零件的主要技術(shù)條件分析…………………………………………2 第一章 零件工藝規(guī)程設(shè)計………………………………3 2.1確定零件的生產(chǎn)類型………………………………………………3 2.2確定零件毛坯的制造形式…………………………………………3 2.3制定工藝路線………………………………………………………4 2.4確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸………………………5 2.5確定各序工藝裝備及切削用量……………………………………8 第三章 夾具設(shè)計………………………………………………14 3.1概述…………………………………………………………………14 3.2方案設(shè)計……………………………………………………………14 3.3切削力和夾緊力的計算……………………………………………14 3 .4 定位誤差分析……………………………………………………15 3.5 夾具設(shè)計及操作說明……………………………………………15 總 結(jié)……………………………………………………………17 致 謝………………………………………………………………18 參 考 文 獻(xiàn)………………………………………………………19 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(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)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(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)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(chǔ)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(jīng)濟(jì)綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。 閥體的加工工藝規(guī)程及其，鉆的夾具設(shè)計是在學(xué)完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進(jìn)行課程設(shè)計之后的下一個教學(xué)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(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。 本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 第一章 零件的分析 1.1零件的作用 閥體是整體裝置的重要零件，它支撐中心部分，承受著部分靜載荷，因為閥體與整個機體連接，并且中心部分與該零件是螺紋連接，因而該零件的螺紋承受著一定載荷，以及一定的沖擊力，所以該零件承受著靜、動載荷。 1.2零件的主要技術(shù)條件分析 1、 為了適合鑄件技術(shù)要求，因而采用精度等級為CT12。 2、 為了保證鑄件整個零件的中心高度，首先以底平面為基準(zhǔn)，粗鏜直徑為30的孔，再以該孔為基準(zhǔn)，粗銑底平面，最后以底平面為精基準(zhǔn)，精鏜以上的孔，再精銑底平面，以上步驟均需要專用銑夾具等。 3、 兩螺紋孔的中心距為46，該尺寸的要求較高，為了保證尺寸的配合，這兩個螺紋孔應(yīng)該到最后進(jìn)行鉆孔。 4、 內(nèi)孔承受著較高工作力，因而它的內(nèi)孔配合度較高，要求有較高的粗糙度，只有這樣的粗糙度才能滿足零件工作時的需要。 5、 有關(guān)螺紋的技術(shù)要求： 閥體在工作時，將受到一定的載荷，這一載荷又將傳到螺紋上，因此，對于安裝這兩個螺紋端面有一定的粗糙度，該粗糙度為3.2，屬于鑄造件中較高的粗糙度要求。 6、 有關(guān)結(jié)合面的技術(shù)要求： 閥體在工作中受到?jīng)_擊性質(zhì)動載荷以及靜載荷，結(jié)合面的歪斜將使中心部分不能正常工作，最終導(dǎo)致機體整體不能正常工作，因此，對結(jié)合面的平面度要求較高。 第二章 零件工藝規(guī)程設(shè)計 2.1確定零件的生產(chǎn)類型 生產(chǎn)綱領(lǐng)的確定： N零=Q* n（1+α+β） 式中：N零：零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)； Q：產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)，Q=5000臺/年； n:每一產(chǎn)品中包含該零件的數(shù)量 n=1； α：零件的備品率，一般情況下為α=3%～5% 取4% β：零件的平均廢品率，取β=1； ∴N零=5000*1（1+4%+1%） =5，025件/年 根據(jù)任務(wù)書可知零件為大量生產(chǎn)。 2.2確定零件毛坯的制造形式 影響毛坯選擇的因素通常包括： 1、零件材料的工藝性及對材料組織的要求。 2、零件的結(jié)構(gòu)形狀和外形尺寸。 3、零件對毛坯精度，表面粗糙度和表面層性能的要求。 4、零件生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小。 5、現(xiàn)有生產(chǎn)能力和發(fā)展前途。 由于閥體要求有較高的強度和剛度，以及良好的耐磨性和疲勞強度，材料選擇HT200。 因為閥體在工作中承受靜載荷以及小量的動載荷，為了使金屬纖維盡量不被切斷，非加工表面對稱均勻，使零件工作可靠，并且鑄件的鑄造性能較好，。由于該零件的輪廓尺寸不大，生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，又考慮零件的加工條件要求較高。為了保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本、減少工人的勞動強度，確定采用鑄造成型。 2.3制定工藝路線 1、 工藝過程的安排： 在閥體加工中，影響加工精度的主要因素有： ① 閥體本身的剛度比較地，在外力（切削力、夾緊力）的作用下，容易變形。 ② 閥體是鑄造件，孔的加工余量大，切削時將產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力，并引起應(yīng)力重新分布。 因此，在安排工藝過程中，就需要把各主要表面的粗精加工工序分開，既把粗加工安排在前，半精加工安排在中間，精加工安排在后面。 這是由于粗加工工序的切削余量大，因此，切削力、夾緊力必然大，加工后容易變形。粗精加工分開后，粗加工產(chǎn)生的變形，可以在半精加工修正，半精加工中產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正。這樣逐步減少加工余量，切削力及內(nèi)應(yīng)力作用。逐步修正加工的變形就能最后達(dá)到零件的技術(shù)要求。 2、 各主要表面的工序安排如下： ⑴一端面：銑。 ⑵鉆孔、鏜孔。 鉆Φ10孔，锪孔Φ20，再锪孔Φ27，車退刀槽，車螺紋 兩螺紋孔：鉆底孔、攻絲。 4一些次要表面的加工，則視需要和可能安排在工藝過程的中間或后面。 3、 閥體工藝路線的方案之一： ⑴鑄造 ⑵時效處理； ⑶銑床96x80平面； ⑷車Φ48的端面和外圓 ⑸鉆Φ25的孔 ⑹車Φ54和Φ47的圓 ⑺銑上端面 ⑻鉆Φ10孔锪孔Φ20深28再锪孔Φ27深15 ⑼車退刀槽和螺紋孔 ⑽鉆4-M12 11：檢驗 12;入庫 4、此方案具有如下特點： ⑴加工階段劃分得較合理： a.閥體本身的剛度比較地，在外力（切削力、夾緊力）的作用下，容易變形。 b.閥體是鑄造件，孔的加工余量大，切削時將產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力，并引起應(yīng)力重新分布。 因此，在安排工藝過程時，就需要把各表面的粗、精加工工序分開，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中間，精加工安排在后面。這樣避免了由于粗加工工序切削余量大，切削力、夾緊力必然大，加工后易產(chǎn)生變形。 如：內(nèi)應(yīng)力引起的變形；夾緊力較大引起的變形；切削溫度過高引起的變形；工藝系統(tǒng)的熱變形等的影響。粗、精加工分開后，粗加工產(chǎn)生的變形可以在半精及精加工中得到修正，就能最后達(dá)到零件的技術(shù)要求。同時，還能合理地使用設(shè)備，保證加工質(zhì)量。在粗加工各表面后及早地發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，避免損失更多的工時和費用。 ⑵定位基準(zhǔn)的選擇 閥體加工作為精基準(zhǔn)的表面是大端面，以及兩臺階面為定位面，而作為精基準(zhǔn)的表面應(yīng)該提前加工完。在選擇粗基準(zhǔn)時考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面的尺寸、位置符合圖紙要求。因此按照粗基準(zhǔn)選擇原則，以端面為粗基準(zhǔn)來加工底平面——精基準(zhǔn)。在閥體的加工過程中定位基準(zhǔn)滿足基準(zhǔn)重合原則，簡化了工藝過程的制定，使夾具的設(shè)計、制造簡單，降低成本。 ⑶按照工序分散的原則來擬定工藝路線： 閥體的加工過程中，各加工工序的組合基本上是按照工序分散的原則進(jìn)行的。由于閥體的形狀復(fù)雜，要加工表面不便于集中加工，為了適應(yīng)大批量生產(chǎn)的快節(jié)奏，必須在各工序采用高效率的專用機床和夾具，以提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，使各工序的時間趨于平衡，按一定的節(jié)拍組織流水生產(chǎn)。雖然現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展多趨向于工序集中，但工序分散在大批量生產(chǎn)中仍應(yīng)用很廣泛。 2.4確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 閥體材料為HT200。 機械加工余量對工藝過程有一定的影響，余量不夠，不能保證零件的加工質(zhì)量。余量過大，不但增加機械加工的勞動量，而且增加了成本。所以，必須合理地安排加工余量。 本設(shè)計采用查表法確定各表面的加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸及公差等級。 （1） 單邊、雙邊的加工余量及工序尺寸的確定 由（Ⅰ）表2.2—4 α=6.5 α=4.5 鑄件機械加工余量 基本尺寸 加工余量數(shù)值 大于 至 --- 100 5.5 6.0 6.5 7.5 8.5 9.0 10 11 12 3.5 4.0 4.5 5.5 6.0 5.5 6.5 6.5 7.5 100 160 6.5 7.0 8.0 9.0 10 11 12 13 14 4.0 4.5 5.5 6.0 7.0 7.0 8.0 8.0 9.0 160 250 7.5 8.5 9.5 11 13 13 15 15 17 5.0 6.0 7.0 8.5 9.0 8.5 10 9.5 11 250 400 8.5 9.5 11 13 15 15 17 18 20 5.5 6.5 8.0 10 11 10 12 12 14 400 630 10 11 13 16 18 17 20 20 23 6.5 7.5 9.5 12 13 12 14 13 16 630 1000 12 13 15 18 20 20 23 23 26 7.5 9 11 14 15 14 17 15 18 基本尺寸 加工余量數(shù)值 大于 至 1000 1600 13 15 17 20 23 23 26 27 30 8.5 10 13 16 17 16 19 18 21 表2.2--4 注： 1、表中每攔有兩個加工余量數(shù)值，上面的 數(shù)值是以一側(cè)為基準(zhǔn)，進(jìn)行單側(cè)加工的加工余量，進(jìn)行單側(cè)加工的加工余量值。下面為雙側(cè)加工時，每側(cè)的加工余量值。 2、表中略去基本尺寸大于1600—10000mm的加工余量數(shù)值。 （2） 鑄件公差等級的確定 表（Ⅱ）2.2—5可知 成批和大量生產(chǎn)的鑄件機械加工余量等級 工藝方法尺寸公差 加工余量 加工余量等級 鑄鋼 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 可鍛鑄鐵 銅合金 鋅合金 輕金屬合金 鎳基合金 鈷基合金 砂型手工造型 CT 11～13 11～13 11～13 10～12 10～12 ---- 9～11 --- --- MA J H H H H --- H --- --- 砂型機器造型及殼型 CT 8～10 8～10 8～10 8～10 8～10 ---- 7～9 --- --- MA H G G G G --- G --- --- 金屬型 CT --- 7～9 7～9 7～9 7～9 7～9 6～8 --- --- MA --- F F F F F F --- --- 低壓鑄造 CT --- 7～9 7～9 7～9 7～9 7～9 6～8 --- --- MA --- F F F F F F --- --- 壓力鑄造 CT --- --- --- --- 6～8 4～6 5～7 --- --- MA --- --- --- --- E E E --- --- 熔模鑄造 CT 5～7 5～7 5～7 --- 4～6 --- 4～6 5～7 5～7 MA E E E --- E --- E E E 表2.2---5 注： 1、 型鑄造的鑄件，頂面（相對澆注位置）的加工余量等級，比底、側(cè)面的加工余量等級需降低一級選用。例：尺寸公差為CT12級，加工余量底、側(cè)面為MA—H級。 2、 型鑄造鑄件的底、側(cè)面所采用加工余量等級為選定的尺寸公差等級所對應(yīng)的全部加工與量等級中最粗級時。例：底、側(cè)面加工與量為CT12級，MA—H級。 3、 砂型鑄造孔的加工余量等級可與底面、側(cè)面相同的等級。 （3） 鑄造孔的最小尺寸 在鑄造工藝上為制造方面，一般當(dāng)鑄造孔徑小于規(guī)定尺寸時可不鑄出，零件上的孔如難以機械加工，最小孔徑也可放寬到特殊情況數(shù)值。 （4） 鑄造壁的最小厚度 各種鑄造方法鑄件的最小壁厚可見表。 （5） 鑄造斜度 對于砂型及硬型鑄件常選用3°，壓鑄件常選用1°30′～2°。待加工表面的斜度數(shù)值可以大一些，非加工表面斜度數(shù)值可適當(dāng)減小。一般參照表選取。為便于模具制造及造型，各面斜度數(shù)值應(yīng)盡量一致。 2、 底面加工余量及工序尺寸的確定 查表2.2---4可得總余量A=6.5mm 由表可得精銑α=0.5 粗銑α=A-0.5=6mm 3、 螺紋孔加工余量及工序尺寸的確定 由表可得鉆孔直徑為8.5，加工余量α=2.5 4、 臺階孔加工余量的確定 由表查得總余量為A=6.5 精銑α=0.5（單面） 粗銑α=A-2α=6.5-1=5.5 2.5確定各序工藝裝備及切削用量 工序三：銑96x80的平面 銑φ96x80底平面 查參考文獻(xiàn)[14]表2.4-73 刀具：硬質(zhì)合金銑刀（面銑刀），材料：，D=68mm ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=3.5mm 所以銑削深度：=3.5mm 每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表2.4-75，取，銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]表30—34，取V=1.33m/s 機床主軸轉(zhuǎn)速： 式（2.1） 式中 V—銑削速度； d—刀具直徑。 機床主軸轉(zhuǎn)速： 按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74 實際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量：6.7mm/s×60=402mm/min ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表2.4-81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 銑刀切入時?。? ， 銑刀切出時?。? 根據(jù)《機械制造工藝學(xué)》表可得： =0.22min 由表3.3-7得：操作機床時間為：0.83 min 由表3.3-8得：測量工件時間為：0.14 min T1=0.97min 則T總=T1+T2 =1.19min 工序四：車Φ48的外圓和端面 工序①車、：（T1=T輔助時間 T2=T機床時間） 粗車φ48外圓時：因為單邊與量: Z=2mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)表[3]中3-1得：：f=0.5 m/r 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]中5.3-20得：v=82 m/r 則機床主軸轉(zhuǎn)速 工時定額： 根據(jù)參考文獻(xiàn)表[3]中 3.3-3得：操作機床時間為： 0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64 min 根據(jù)參考文獻(xiàn)由表[3]中 3.3-4得： 測量工件時間為：0.08+0.08=0.16 min 所以T1=0.64+0.16=0.8 min 根據(jù)參考文獻(xiàn)表5.4-1得機動時間為： T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r 根據(jù)文獻(xiàn)[13] 表2-24得T基公式- 則T總=T1+T2+T基=0.347 min 工序五：鉆Φ25孔 鉆孔 切削深度： 進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取 切削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-53，取 機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度： 式（1.8） 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 基本工時： 式（1.9） 工序六 鏜φ54和φ47內(nèi)孔時； 鏜φ54時： 切削用量：ap=3 毛坯孔徑d=50 由表8.2-1得：f=0.5 m/r v=80 m/r 則n=318V/D=1817.1m/r 取D=1800r/min 實際切削速度 工作臺每分鐘進(jìn)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(shù)： 基本工時，由式（1.5）有： 鏜Φ47孔時 切削用量：ap=3 毛坯孔徑d=43 由表8.2-1得：f=0.5 m/r v=80 m/r 則n=318V/D=1817.1m/r 取D=1800r/min 實際切削速度 工作臺每分鐘進(jìn)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(shù)： 基本工時，由式（1.5）有： ，工序七和工序三的計算相同，在此不在累述 工序十:鉆4-M12螺紋孔 鉆M12螺紋孔底孔Φ10.2； 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表查得：進(jìn)給量,切削速度，切削深度 機床主軸轉(zhuǎn)速 取 實際切削速度 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 根據(jù)《機械制造工藝學(xué)》表可得： =0.09 攻絲M12 選擇M12mm高速鋼機用絲錐 f等于工件螺紋的螺距p，即 按機床選取 基本工時： 由表3.3-9得：裝夾工件時間為0.17min 由表3.3-10得：松開卸下工件時間為0.15min 由表3.3-12得：測量工件時間為：0.04min 所以輔助時間是T1=1.34 min T2=0.09×4=0.36min 則T總=T1+T2=1.80min 第三章：夾具設(shè)計 3.1概述 在機床對零件進(jìn)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)使工件的正確位置固定不動，這一 任務(wù)就是由夾具來完成。 對于單件、小批生產(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。 本零件屬于大量生產(chǎn)，零件外形也不適于使用通用夾具，為了保證工件精度， 提高生產(chǎn)效率，設(shè)計專用夾具就顯得非常必要。 3.2方案設(shè)計 方案設(shè)計是夾具設(shè)計的第一步，也是夾具設(shè)計關(guān)鍵的一步，方案設(shè)計的 好、壞將直接影響工件的加工精度、加工效率，稍不注意就會造成不能 滿足工件加工要求，或加工精度不能達(dá)到設(shè)計要求，因此必須慎重考慮。 設(shè)計方案的擬定必須遵循下列原則： 1、 定位裝置要確保工件定位準(zhǔn)確和可靠，符合六位定位原理。 2、 夾具的定位精度能滿足工件精度的要求。 3、 夾具結(jié)構(gòu)盡量簡單，操縱力小而夾緊可靠，力爭造價低 3.3切削力和夾緊力的計算 2 ） 切削力及夾緊力計算 粗銑時受力最大，　選用高速端面銑刀 刀具：高速鋼端面銑刀，φ38mm。 銑時的軸向力 查文獻(xiàn)[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φ90mm段較小平面?zhèn)冗厓A斜，使工件離開基面所需的夾緊力 ， 摩擦系數(shù)查[4]表3-19，=0.25。 安全系數(shù) ， 式中 K————基本安全系數(shù)1.5； K————加工狀態(tài)系數(shù)1.2； K————刀具鈍化系數(shù)1.5，由文獻(xiàn)[4]表3-20查得； K————切削特點系數(shù)1.0； K————考慮加緊動力穩(wěn)定性系數(shù)1.3。 L=20mm, H=42mm, l=34mm 查文獻(xiàn)[4]表3-26，知d=10mm的螺栓許用加緊力，因 ，此選用該螺栓加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心軸和定位塊，該定位心軸是根據(jù)零件定位方案設(shè)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(shè)計及操作說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，為提高生產(chǎn)率，首先想到是怎么樣方便的安裝和拆卸，本道工序就是采用了開口壓板壓緊的方式。由于本夾具是對工件進(jìn)行銑上端面，因此在鉛直方向受到很大的沖擊力，故在其相應(yīng)的方向上應(yīng)適當(dāng)?shù)目紤]強度上的要求。并設(shè)法減少夾具的的占地面積，使之很方便的操作和快速的切換工件。 夾具體上用Φ40孔定，定位釘定位，加一定位塊限制2個自由度，靠銑削時的里來限擠進(jìn)工件，即滿足定位要求又能增加定位穩(wěn)定性。夾緊裝置使用移動壓板，操作方便。夾具體也是由定位夾緊需要設(shè)計而成，工件的拆裝也比較方便，總體上這套夾具方案能夠滿足生產(chǎn)要求。 裝配圖附圖如下 總 結(jié) 課程設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進(jìn)行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設(shè)計打下了好的基礎(chǔ)。 畢業(yè)設(shè)計使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此同學(xué)們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了好多，也非常珍惜學(xué)院給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我們畢業(yè)設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。 致 謝 這次課程設(shè)計使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)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(shè)計。 這次課程設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)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(shù)上的一些難題，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，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(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻(xiàn) 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(shè)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(shè)計，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1983年 4.機床夾具設(shè)計手冊，東北重型機械學(xué)院、洛陽工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué)編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學(xué)，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年