泵體加工專用機(jī)床設(shè)計(jì)—鉆8-M10底孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)
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寧XX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)泵體加工專用機(jī)床設(shè)計(jì)鉆8-M10底孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)所在學(xué)院專 業(yè)班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)老師 年 月 日摘要應(yīng)用組合機(jī)床加工大批量零件,快捷高效,生產(chǎn)效率高是機(jī)械加工的發(fā)展方向。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是“泵體加工專用機(jī)床設(shè)計(jì)鉆8-M10底孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)”。在工藝制定過程中,通過批量的進(jìn)行鉆底孔的加工方案,并尋求最佳的工藝方案,借此說明了工藝在生產(chǎn)過程中的重要性。本人的設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是:進(jìn)行了機(jī)床總體布局設(shè)計(jì);對(duì)機(jī)床的進(jìn)給和傳動(dòng)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì);結(jié)合實(shí)例,介紹了夾具設(shè)計(jì)方法;通過此設(shè)計(jì),本機(jī)床完全能滿足設(shè)計(jì)要求,與傳統(tǒng)的機(jī)床相比,本機(jī)床具有自動(dòng)化程度高,生產(chǎn)率高,精度高等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞:組合機(jī)床;鉆底孔;夾具設(shè)計(jì);手動(dòng)24AbstractApplication combination machine tool for processing large quantities of parts, fast and efficient, high production efficiency is the development direction of machining. The topic of this graduation design is design special machine 8-M10 drilling pump body bottom design of machine tool. Making process in the process, with a mass of drill hole processing program, and to seek the optimal process scheme, to take note of the importance of technology in the production process. My design of the main content is: were the design layout of the machine; of machine tool feed and transmission part design; with an example, and describes the design method of fixture; with this design, the machine can fully meet the design requirements, compared with the traditional machine tools, the machine has high degree of automation, high productivity the advantages of high precision,.Keywords: combination machine; drill hole; fixture design; manual目 錄摘要IIAbstractIII1 緒論11.1 組合機(jī)床的簡介11.2本課題國內(nèi)外研究概況22 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)42.1 組合機(jī)床方案的制定42.1.1 制定工藝方案42.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。42.2 確定切削用量及選擇刀具62.2.1 確定工序間余量62.2.2 選擇切削用量62.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率62.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)72.3 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制72.3.1 被加工零件工序圖72.3.2 加工示意圖92.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖132.3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡182.4 多軸箱的設(shè)計(jì)162.4.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖162.4.2 齒輪模數(shù)選擇182.4.3 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)182.4.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖202.4.8 傳動(dòng)零件的校核21結(jié)論22致 謝23參考文獻(xiàn)241 緒論1.1 組合機(jī)床的簡介組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ),根據(jù)特定的形狀和工件的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)獨(dú)特,組成的半自動(dòng)或自動(dòng)機(jī)床。組合機(jī)床一般采用多軸,多刀,多進(jìn)程,多或多級(jí)處理,生產(chǎn)效率幾倍比普通機(jī)床高幾倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化,可根據(jù)需要靈活配置,能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此,組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于大批量,大批量生產(chǎn),并可用于組成自動(dòng)生產(chǎn)線。組合機(jī)床一般用于加工箱體零件或特殊形狀的。工件的加工,一般不旋轉(zhuǎn),相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具和工件,來實(shí)現(xiàn)鉆孔,擴(kuò)孔,鉆孔,擴(kuò)孔,鉆孔,銑削平面,內(nèi)、外螺紋切削加工圓等。夾緊工件的加工頭旋轉(zhuǎn)組合機(jī)床,由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng),也可達(dá)到一定的旋轉(zhuǎn)部件(如飛輪,汽車后橋等)的循環(huán)和過程。在第二十世紀(jì)70年代,隨著可轉(zhuǎn)位刀具,刀具的發(fā)展密度,孔尺寸自動(dòng)檢測和自動(dòng)刀具補(bǔ)償技術(shù),提高組合機(jī)床的加工精度。高達(dá)0.08毫米和1000毫米的銑削平面,表面粗糙度可達(dá)2.8 0.63微米低;鏜孔精度可以達(dá)到IT7 6,孔距精度可達(dá)o.03 o.02微型計(jì)。專用機(jī)床是隨著汽車產(chǎn)業(yè)的興起發(fā)展。在專用機(jī)床的某些部分重復(fù)使用,并逐漸發(fā)展成一個(gè)通用部件,導(dǎo)致在一個(gè)組合機(jī)床。組合機(jī)床是最早的1911在美國,為汽車零部件加工。在每臺(tái)機(jī)器的開始,本廠有他們的標(biāo)準(zhǔn)通用部件。為了提高互換性通用不同配件廠,方便了用戶的使用和維修,1983美國福特汽車公司和通用汽車公司和美國機(jī)械廠協(xié)商,確定組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則,嚴(yán)格的規(guī)定尺寸的組件之間的接觸,但部分結(jié)構(gòu)未指定。組合機(jī)床的設(shè)計(jì),基本上有兩種方式:一,目前是根據(jù)處理對(duì)象的特點(diǎn)專門設(shè)計(jì)的,這是最常見的做法。其次,在組合機(jī)床廣泛用于機(jī)械行業(yè)在我國,大多數(shù)的工人和技術(shù)人員總結(jié)生產(chǎn)和使用組合機(jī)床的經(jīng)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)不在其組件共同組合機(jī),可設(shè)計(jì)成通用的部件,和一些行業(yè)是一個(gè)組合機(jī)床的加工范圍完成極為相似,它是可能的設(shè)計(jì)的,通用機(jī)床,機(jī)床被稱為“專業(yè)的組合機(jī)床”。本機(jī)不根據(jù)具體的處理對(duì)象都需要特殊的設(shè)計(jì)和生產(chǎn),可設(shè)計(jì)為多功能,組織大批量生產(chǎn),然后根據(jù)加工零件的具體需要,夾具和簡單的切割工具,可以由一個(gè)特定的對(duì)象的高效加工設(shè)備。通用部件按功能可分為動(dòng)力元件,支撐部分,傳輸部分,控制部分和附件五。動(dòng)力裝置是用于組合機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主電源箱,切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。支撐組件用于安裝動(dòng)力滑臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu),一頭或夾具切割,側(cè)基,中間底座,支架,可調(diào)支架,立柱和立柱底座等。傳動(dòng)部分可用于運(yùn)輸或主軸箱的加工站組成,主要分度回轉(zhuǎn)臺(tái),環(huán)形分度回轉(zhuǎn)臺(tái),鼓和往復(fù)工作臺(tái)等??刂茊卧靡钥刂茩C(jī)床的自動(dòng)循環(huán)組成,液壓站,電氣柜和控制表。附件有潤滑裝置,冷卻裝置和排屑裝置等。為了使組合機(jī)床能被用在小批量生產(chǎn)中,常常需要應(yīng)用成組技術(shù),集中在一臺(tái)組合機(jī)床類似零件的結(jié)構(gòu)和工藝,以提高機(jī)床的利用率。本機(jī)有兩種常見的,但主軸箱組合機(jī)床和機(jī)床刀架。組合機(jī)床未來的發(fā)展將更加調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠驅(qū)動(dòng),簡化了結(jié)構(gòu),縮短生產(chǎn)周期時(shí)間;采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱,夾具自動(dòng)更換系統(tǒng),以提高工藝可調(diào)性;柔性制造系統(tǒng)和成。1.2本課題國內(nèi)外研究概況在過去的20年中,組合機(jī)床自動(dòng)線的技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步,在精密加工,自動(dòng)線的生產(chǎn)效率,巨大的進(jìn)步速度,靈活和綜合自動(dòng)化,是組合機(jī)床自動(dòng)線技術(shù)的發(fā)展達(dá)到了很高的水平。自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展,線切割機(jī),及其他相關(guān)技術(shù),尤其是數(shù)控技術(shù)的發(fā)展對(duì)自動(dòng)線的結(jié)構(gòu)變化和靈活性起著決定性的作用。隨著市場需求的變化,靈活的將越來越成為在設(shè)備選擇的重要因素。因此,組合機(jī)床自動(dòng)線將面臨激烈的競爭,包括高速加工中心的柔性制造系統(tǒng)。組合機(jī)床是一種專用的高自動(dòng)化的技術(shù)和設(shè)備,目前,它仍然是一個(gè)大量的關(guān)鍵設(shè)備和機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效,高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn),因此被廣泛用于汽車,拖拉機(jī),柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。其中,特別是汽車工業(yè),是組合機(jī)床的最大用戶。如德國的大眾汽車廠在該發(fā)動(dòng)機(jī)廠在機(jī)械行業(yè)中,大量生產(chǎn),大量使用的設(shè)備是組合機(jī)床。因此,組合機(jī)床與自動(dòng)化水平的技術(shù)性能,工業(yè)部門的生產(chǎn)效率的結(jié)構(gòu),產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的決定在很大程度上,決定了其產(chǎn)品的競爭力在很大程度上?,F(xiàn)代組合機(jī)床和自動(dòng)線作為機(jī)電一體化產(chǎn)品,它是綜合反映驅(qū)動(dòng),控制,測量,監(jiān)測,工具和機(jī)械組件技術(shù)。在過去的20年中,這些技術(shù)已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步,在組合機(jī)床的汽車和內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的主要用戶同樣也有很大的變化,產(chǎn)品生命周期縮短,增加品種和質(zhì)量改進(jìn)。這些因素的發(fā)展,促進(jìn)和刺激組合機(jī)床。組合機(jī)床是高效專用機(jī)床由大量的通用部件和少量的專用部件組成和工藝。通用機(jī)床和專用機(jī)床的發(fā)展。由于機(jī)械加工的組合是高度集中的,也可完成一個(gè)或幾個(gè)一機(jī)不同的過程,所以為了適應(yīng)生產(chǎn)產(chǎn)量,要求精度高,克服了通用機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)效率低,難以保證精度的缺點(diǎn),專用設(shè)備通用性差,不適應(yīng)現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展,往往更新的要求。因此,組合機(jī)床和自動(dòng)線已被廣泛應(yīng)用于汽車,柴油機(jī),電機(jī),儀表、軍工產(chǎn)品的生產(chǎn),并顯示出巨大的優(yōu)越性。2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)2.1 組合機(jī)床方案的制定2.1.1 制定工藝方案加工技術(shù)將確定組合機(jī)床的加工質(zhì)量,生產(chǎn)率,夾具的總體布局和結(jié)構(gòu)。因此,在計(jì)劃的過程中,我們必須要被加工零件的分析,和現(xiàn)場的形狀,尺寸,材料,硬度,剛度的深入了解,表面粗糙度的加工精度,加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),和定位,夾緊方法,過程,和切割工具,生產(chǎn)力的場景,環(huán)境和條件等。與國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)資料的收集,制定合理的工藝。根據(jù)被加工零件(泵體)的零件圖(圖2.1),加工過程8螺紋底孔: (1) 加工孔的主要技術(shù)要求。8個(gè)螺紋孔M10底孔直徑均為8mm。孔的位置度公差為0.08mm。工件材料為HT200,HB170-241HBS要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為(考慮廢品及備品率)年產(chǎn)量18000件,單班制生產(chǎn)(2) 工藝分析加工該孔時(shí),孔的位置度公差為0.3mm。根據(jù)組合機(jī)床和精密加工方案的過程,可以用如下:一次性加工孔,直徑為8mm (3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇部分被加工孔的表面上,上面的三自由度和三個(gè)自由度的右端極限的限制,位于中間的孔通過螺釘夾有很好的作用。為保證加工精度,提高生產(chǎn)效率和降低勞動(dòng)量,工件是批量生產(chǎn),所以在設(shè)計(jì),手動(dòng)夾緊。2.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。(1)被加工零件的加工精度被加工零件的過程來完成組合機(jī)床加工精度應(yīng)保證,是制造機(jī)器的主要依據(jù)。較高的泵體鉆孔的精度要求,可用于鉆孔組合機(jī)床。為了機(jī)ra1.6um孔的表面粗糙度,改善原機(jī)的制造精度和工件的定位精度和減少夾緊變形的對(duì)策研究。因此,該機(jī)通常采用的尾部安裝的齒輪傳動(dòng)裝置,進(jìn)給使用液壓系統(tǒng),被加工零件圖如圖2.1所示圖2.1 泵體 (2) 被加工零件的特點(diǎn)這主要是指結(jié)構(gòu)形狀的材料,零件加工工件硬度工件剛度,定位基準(zhǔn)特征,他們有重要影響的機(jī)床工藝方案系統(tǒng)。這個(gè)盒子是HT200材料,硬度HB100,8mm孔直徑。多孔同步處理,部分的剛度是足夠的,振動(dòng),和工件變形的影響可以忽略不計(jì)的加熱。在一般情況下,孔的中心線與定位基準(zhǔn)平面平行和由一個(gè)或多個(gè)表面處理身體應(yīng)橫機(jī),該機(jī)適用于加工定位面水平和加工孔和垂直參考平面,但不適合加工安裝不方便或高細(xì)長件。一個(gè)單一的加工機(jī)適用于大箱,和中小型零件則多采用多處理機(jī)。這些組件的加工特點(diǎn)的中心線與定位基準(zhǔn)面是垂直的,和定位基準(zhǔn)水平,工件較小,孔隙分布密集,多軸箱體積較大,選擇鉆床,立式鉆床。 (3) 零件的生產(chǎn)批量生產(chǎn)批次的部分是由單工位定,在多工位的一個(gè)重要因素,在自動(dòng)線或組合機(jī)床設(shè)計(jì)的小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)。根據(jù)18000件的年生產(chǎn)能力的生產(chǎn)程序設(shè)計(jì)的要求,從工件的形狀和輪廓尺寸,以減少處理時(shí)間,采用多軸,以減少機(jī)床數(shù)量,過程在一臺(tái)機(jī)器上完成,為了提高利用率。 (4) 機(jī)床使用條件根據(jù)車間布局,組合機(jī)床的使用選擇合適的組合機(jī)床工藝連接,技術(shù)能力和自然條件和要求?;谏鲜觯罕皿w的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),加工零件,尺寸精度,表面粗糙度和技術(shù)要求,定位,夾緊方法,過程,和機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等的影響因素,最終決定設(shè)計(jì)四軸頭多工位同步鉆床。2.2 確定切削用量及選擇刀具2.2.1 確定工序間余量為使加工過程順利進(jìn)行并穩(wěn)定的保證加工精度,必須合理地確定工序余量。生產(chǎn)中常用查表給出的組合機(jī)床對(duì)孔加工的工序余量,以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。8mm的孔在鉆孔時(shí),直徑上工序間余量均為0.2mm。2.2.2 選擇切削用量技術(shù)含量決定完成機(jī)器的組合,你可以選擇切削參數(shù)。因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下,多軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床的設(shè)計(jì)組合,切削參數(shù),根據(jù)經(jīng)驗(yàn),30%低于普通機(jī)床的加工單。多軸主軸箱的所有工具都有一個(gè)進(jìn)料系統(tǒng),通常作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電力幻燈片,工作,每分鐘進(jìn)給量的所有工具的相同,等于每分鐘的動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給(毫米/分鐘)適用于一般的工具。因此,同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成同轉(zhuǎn)速和同的每轉(zhuǎn) 進(jìn)給量(mm/r)與其適應(yīng)。以滿足直徑的加需要,即: 2.1式中: 各主軸轉(zhuǎn)速(r/min) 各主軸進(jìn)給量(mm/r) 動(dòng)力滑臺(tái)每分鐘進(jìn)給量(mm/min)由于泵體鉆孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求等,按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則,采用查表的方法查得:孔鉆頭直徑D=8mm,進(jìn)給量f=0.18mm/r、切削速度v=18m/min2.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率根據(jù)選定的切削用量(主要指切削速度v及進(jìn)給量f)確定切削力,作為選擇動(dòng)力部件(滑臺(tái));確定切削扭矩,用以確定主軸及其它傳動(dòng)件(齒輪,傳動(dòng)軸等)的尺寸;確定切削功率,用以選擇主傳動(dòng)電動(dòng)(一般指動(dòng)力箱)功率,通過查表計(jì)算如下:切削力: =262.2 =268=2378.8N切削扭矩: =102.3 =10 =9979Nmm切削功率: =2.4 =997918/(97403.88)=0.43kw 式中: HB布氏硬度 F切削力(N) D鉆頭直徑(mm) f每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm/r) T切削扭矩(Nmm) V切削速度(m/min) P切削功率(kw)2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)在泵體的布氏硬度HB100,孔徑d高速鋼鉆頭為8mm的刀具材料(W18Cr4V),為了使工作可靠,結(jié)構(gòu)簡單,加工簡單,8mm的麻花鉆的選擇標(biāo)準(zhǔn)??准庸さ毒唛L度應(yīng)確保在工具和導(dǎo)套的末端之間的螺旋槽加工結(jié)束30 80mm范圍,以排出切屑與刀具磨損已調(diào)整了一定量。2.3 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制總體設(shè)計(jì)方案的圖紙表達(dá)形式“三圖一卡”設(shè)計(jì),其內(nèi)容包括:繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率卡。2.3.1 被加工零件工序圖1,通過處理流程圖的作用及內(nèi)容零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案加工,稱為組合機(jī)床的工藝內(nèi)容完整,尺寸,加工零件的精度,表面粗糙度和技術(shù)要求,定位基準(zhǔn),加工零件和材料零件的夾具加工圖紙,硬度。它是基于原來的繪圖,突出本機(jī)床的加工內(nèi)容,再加上畫出必要的說明,主要是基于組合機(jī)床的設(shè)計(jì),制造,使用,也是重要的技術(shù)文件,檢查和機(jī)床的調(diào)整。泵體孔組合機(jī)床是加工零件的過程如圖2.2所示。地圖的主要內(nèi)容:(1)被加工零件的形狀,主要尺寸和機(jī)加工零件的尺寸,精度,表面粗糙度,形狀和位置精度等技術(shù)要求,以及工作程序和技術(shù)要求。(2)定位基準(zhǔn)選擇定位夾緊,夾緊方向的過程。(3)加工零件的名稱,數(shù)量,材料,硬度和加工件與津貼。2,繪制加工零件的工序圖的注意(1)為了使被加工零件工序圖是明確的,必須通過處理這臺(tái)機(jī)器的內(nèi)容。繪制時(shí),要按一定比例,選擇足夠的視圖和剖面看,優(yōu)秀的處理站點(diǎn)(用粗實(shí)線),和零件和機(jī)床的輪廓,重行標(biāo)記的夾具設(shè)計(jì)。如在參考2.2位置,機(jī)械夾緊位置和方向,輔助支持由符號(hào)部規(guī)定(細(xì)實(shí)線)表清楚,所有的程序來確保尺寸,角度等,應(yīng)使用尺寸的數(shù)值表示。圖2.2泵體工序圖(2)加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起,為了便于加工和檢驗(yàn),有時(shí)為選定的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合,應(yīng)處理轉(zhuǎn)換位置精度要求。2.3.2 加工示意圖1、加工示意圖的作用和內(nèi)容(2)和定位基準(zhǔn)加工零件的注射位置大小,為了便于加工和檢驗(yàn),有時(shí)為選定的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合,應(yīng)處理網(wǎng)站的轉(zhuǎn)換位置精度要求。與加工示意含量的作用.圖式加工是反映在拉深零件加工工藝方案,表示被加工零件在機(jī)床,刀具和工件,夾具,布局之間的相對(duì)位置的刀具,機(jī)床的工作行程和工作周期,是工具,夾具,主軸箱,主要對(duì)功率器件依據(jù)電氣和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì),是整個(gè)機(jī)床布局原來的需求,重要文件也是必要的調(diào)整工具。圖2.3是泵體孔加工示意圖圖2.3加工示意圖在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容:(1)機(jī)床的加工方法,切削用量,工作循環(huán)和工作行程。(2)工件、夾具、刀具及多軸箱端面之間的距離等。(3)主軸的結(jié)構(gòu)類型,尺寸及外伸長度;刀具類型,數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸;刀具與導(dǎo)向置的配合,刀具、接桿、主軸之間的連接方式,刀具應(yīng)按加工終了位置繪制。2、繪制加工示意圖之前的有關(guān)計(jì)算(1)刀具的選擇 刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。刀具的選擇前已述及,此處就不在追述了。(2)導(dǎo)向套的選擇 在組合機(jī)床主軸孔加工,除了使用剛性方案,工件的尺寸,位置精度主要取決于夾具指南。所以正確的選擇式導(dǎo)向裝置,合理確定規(guī)模,精度,是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容,也是解決必須處理內(nèi)容繪制示意圖。1)選擇導(dǎo)向類型 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑和刀具導(dǎo)向的線速度v=18m/min,選擇固定式導(dǎo)向。2)導(dǎo)向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表:表2.1 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺dd1DD1D2ll1l2l3l4L888223034180408121746固定裝置的配合如下表:表2.2 固定裝置的配合導(dǎo)向類別工藝方法DDD1刀具導(dǎo)向部分外徑固定導(dǎo)向鉆孔G7(或F8)H7/g6H7/n6g6固定導(dǎo)向裝置的布置如圖2.4所示圖2.4 固定導(dǎo)向裝置的布置(3)初定主軸類型、尺寸、外伸長度因?yàn)檩S的材料為40Cr,剪切彈性模量G=81.0GPa,剛性主軸取14(0)m,所以B取2.316,根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為: dB2.89式中: d軸直徑(mm)(24.68) T軸所承受的轉(zhuǎn)矩(Nmm)B系數(shù)本設(shè)計(jì)中主軸直徑d=28mm,主軸外伸長度為:L=118mm,D/為40/28。(4)選擇刀具接桿 由以上可知,多軸箱各主軸的外伸長度為一定值,而刀具的長度也是一定值,因此,為保證多軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置,就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié),這個(gè)可調(diào)節(jié)在組合機(jī)床上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的,連接桿如圖2.8所示, 圖2.8 可調(diào)連接桿連接桿上的尺寸d與主軸外伸長度的內(nèi)孔D配合,因此,根據(jù)接桿直徑d選擇刀具接桿參數(shù)如表2.3所示:表2.3 可調(diào)接桿的尺寸dD1(h6)d2d3Ll1l2l3螺母厚度28Tr282莫氏1號(hào)12.061368881428012(8)確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸從加工結(jié)束主軸箱的端到端的所有鏈接的大小來確定的表面之間的最小距離,加工示意圖連接尺寸如圖2.3所示。面對(duì)的工件端面最重要的連接尺寸(多軸箱的大小321mm),它等于刀具懸伸長度,螺母的厚度,主軸伸出長度和連桿長度(可調(diào))和減去加工,孔的深度和切出值。(6)工作進(jìn)給長度的確定 如圖2.6工作進(jìn)給長度應(yīng)等于工件加工部位長度L與刀具切入長度和切出長度之和。切入長應(yīng)應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在810mm之間選擇,誤差大時(shí)取大值,因此取=8mm,切出長度=1/3d+(38)= x8+712mm,所以=8+12+12=32mm.(7)快進(jìn)長度的確定 考慮實(shí)際加工情況,在未加工之前,保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間,也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為120mm,快退長度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和,因此快進(jìn)長度120-48=78mm. 圖2.6 工作進(jìn)給長度2.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖圖2.7 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容在一般情況下,組合機(jī)床是由通用部件標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力箱,動(dòng)力滑臺(tái),柱,柱腳及特殊部件的裝配。聯(lián)系尺寸圖是用來表示機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件相互組裝在該系統(tǒng)中,相對(duì)位置和尺寸的機(jī)器部件接觸測試是否滿足要求,通用部件的選擇是適當(dāng)?shù)?,并?duì)主軸箱設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展提供基礎(chǔ),夾具等專用部件,零件。聯(lián)系尺寸圖也可以被視為一個(gè)簡化的設(shè)備布局,它代表了機(jī)床的結(jié)構(gòu)類型和總體布局。如圖2.7所示,機(jī)床聯(lián)系尺寸圖包括機(jī)床的布局,主要接觸尺寸電機(jī)尺寸,規(guī)格,通用組件和電機(jī)的主要參數(shù)的動(dòng)態(tài)組件,工件和各部分之間的特殊部位,外形尺寸。2、選用動(dòng)力部件選用動(dòng)力部件主要選擇型號(hào)、規(guī)格合適的動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱。(1)滑臺(tái)的選用 通常,根據(jù)滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方式、所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺(tái)。1)驅(qū)動(dòng)形式的確定 根據(jù)對(duì)液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的性能特點(diǎn)比較,并結(jié)合具體的加工要求,使用條件選擇HY系列液壓滑臺(tái)。2)確定軸向進(jìn)給力 滑臺(tái)所需的進(jìn)給力=42378.8=988N 式中: 各主軸加工時(shí)所產(chǎn)生的軸向力由于滑臺(tái)工作時(shí),除了克服各主軸的軸的向力外,還要克服滑臺(tái)移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺(tái)的最大進(jìn)給力應(yīng)大于9.88KN。3)確定進(jìn)給速度 液壓滑臺(tái)的工作進(jìn)給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)速,對(duì)液壓滑臺(tái)確定切削用量時(shí)所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺(tái)最小工作進(jìn)給速度的0.81倍;液壓進(jìn)給系統(tǒng)中采用應(yīng)力繼電器時(shí),實(shí)際進(jìn)給速度應(yīng)更大一些。本系統(tǒng)中進(jìn)給速度=nf=18mm/min。所以選擇1HY32A液壓滑臺(tái),工作進(jìn)給速度范圍20680mm/min,快速速度10m/min。4)確定滑臺(tái)行程 滑臺(tái)的行程除保證足夠的工作行程外,還應(yīng)留有前備量和后備量。前備量的作用是動(dòng)力部件有一定的向前移動(dòng)的余地,以彌補(bǔ)機(jī)床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調(diào)整。本系統(tǒng)前備量為20mm,后備量的作用是使動(dòng)力部件有一定的向后移動(dòng)的余地,為方便裝卸刀具,這里取80mm,所以滑臺(tái)總行程應(yīng)大于工作行程,前備量,后備量之和。即:行程L120+20+80=220mm,取L400mm。綜合上述條件,確定液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)1HY32A,以及相配套的滑臺(tái)底座(1CC321型)。(2)由下式確定動(dòng)力箱的選用 動(dòng)力箱主要依據(jù)多軸所需的電動(dòng)機(jī)功率來選用,在多軸箱沒有設(shè)計(jì)之前,可算 2.66*0.430.83.228KW式中:多軸箱傳動(dòng)效率,加工黑色金屬時(shí)0.80.9;有色金屬時(shí)0.70.8,本系統(tǒng)加工HT200,取0.8動(dòng)力箱的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率,并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此,選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M1-6的1TD32I型動(dòng)力箱,動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為180mm。主要技術(shù)參數(shù)如下表:表2.4電機(jī)型號(hào)及參數(shù)主電機(jī)傳動(dòng)型號(hào)轉(zhuǎn)速范圍(r/min)主電機(jī)功率()配套主軸部件型號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)速輸出轉(zhuǎn)速D80 Y132M1-696047041HY32A,1CC321,1CD3213、配套支承部件的選用立柱底座1CD322。4、確定裝料高度裝料高度指工件安裝基面至機(jī)床底面的垂直距離,在現(xiàn)階段設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí),裝料高度可視具體情況在H8801060mm之間選取,本系統(tǒng)取裝料高度為800mm。8、中間底座輪廓尺寸中間底座的輪廓尺寸要滿足滑臺(tái)在其上面聯(lián)接安裝的需要,又考慮到與立柱底座相連接。因此,中間底座采用側(cè)底座1CD321。6、確定多軸箱輪廓尺寸本機(jī)床配置的多軸箱總厚度為340mm,寬度和高度按標(biāo)準(zhǔn)尺寸中選取。計(jì)算時(shí),多軸箱的寬度B和高度H可確定為:B=400,H=320根據(jù)上述計(jì)算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn),最后確定主軸箱輪廓尺寸BH=400320mm。2.3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)機(jī)床的工作循環(huán)過程、動(dòng)作時(shí)間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)文件,通過生產(chǎn)率計(jì)算卡,可以分析擬定的方案是否滿足用戶對(duì)生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。計(jì)算如下:切削時(shí)間: T切= L/vf+t停2.7 = 48/74.710/418 =0.628 min式中: T切機(jī)加工時(shí)間(min) L工進(jìn)行程長度(mm) vf 刀具進(jìn)給量(mm/min) t停死擋鐵停留時(shí)間。一般為在動(dòng)力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下,刀具旋轉(zhuǎn)810 r所需要時(shí)間。這里取10r輔助時(shí)間 T輔 = +t移+t裝2.8 = (78120)/1000+0.13+2= 2.328min 式中: L3、L4 分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長度(mm) vfk 快速移動(dòng)速度(mm/min) t移 工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)間(min),一般為0.080.13min,取0.13 min t裝 裝卸工件時(shí)間(min)一般為0.81.8min,本例取2min機(jī)床生產(chǎn)率 Q1 = 60/T單2.9 = 60/(T切+T輔) =60/(0.628+3.298) =18.3 件/h機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算 = Q / Q1100%2.10 = A / Q1tk100% =18000/18.31980100% =67.04% 式中:Q機(jī)床的理想生產(chǎn)率(件/h) A年生產(chǎn)綱領(lǐng)(件) tk年工作時(shí)間,單班制工作時(shí)間tk =1980h表2.8 生產(chǎn)率計(jì)算卡2.4 多軸箱的設(shè)計(jì)2.4.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的如圖2.8所示:圖2.8 鉆孔組合機(jī)床多軸箱圖中多軸箱的兩定位銷孔中心連線為橫坐標(biāo),工件加工孔對(duì)稱,選擇箱體中垂線為縱坐標(biāo),在建立的坐標(biāo)系中標(biāo)注輪廓尺寸及動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺寸。主軸部為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(面對(duì)主軸看)。主軸的工序內(nèi)容,切削用量及主軸尺寸及動(dòng)力部件的型號(hào)和性能參數(shù)如表 2.6所示:表2.6 主軸外尺寸及切削用量軸號(hào)主軸外伸尺寸工序內(nèi)容切削用量D/dLN(r/min)V(m/min)f(mm/r)Vf(mm/min)1、2、3、440/28118鉆8418180.1874.7注:1被加工零件編號(hào)及名稱:箱體材料:HT200 JB297-62;硬度: HB170-241, 前、后、側(cè)蓋等材料為HT1802動(dòng)力部件型號(hào):1TD32I動(dòng)力箱,電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y112M-6;功率P2.2kw。2.4.2 齒輪模數(shù)選擇本組合機(jī)床主要用于鉆孔,因此采用滾珠軸承主軸。齒輪模數(shù)m可按下式估算: m=(3032)=322.12.11式中:m估算齒輪模數(shù) P齒輪所傳遞的功率(kw) Z對(duì)嚙合齒中的小齒輪數(shù) N小齒輪的轉(zhuǎn)速(r/min)多軸箱輸入齒輪模數(shù)取m=2.8。2.4.3 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)(1)根據(jù)原始依據(jù)圖(圖2.8),畫出驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)位置。如下表:表2.7 驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值坐標(biāo)銷O1驅(qū)動(dòng)軸O主軸1主軸2主軸3主軸4X17803737-37-37Y086.8103.889.889.8103.8(2)確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù)圖2.9 齒輪的最小壁厚1)最小齒數(shù)的確定為保證齒輪齒根強(qiáng)度,根據(jù)組合機(jī)床簡明設(shè)計(jì)手冊可知,驅(qū)動(dòng)軸齒數(shù)要在21-24之間。2)傳動(dòng)軸2為主軸1,2,3,4都各自在同一同心圓上。多軸箱的齒輪模數(shù)按驅(qū)動(dòng)軸齒輪估算 2.8多軸箱輸入齒輪模數(shù)取m=2。主軸1,2,3,4要求的轉(zhuǎn)速一致且較高,所以采用降速傳動(dòng)。主軸齒數(shù)選取Z=21,傳動(dòng)齒輪采用z=22齒的齒輪,變位系數(shù)。傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為:2.18由于前面選取了主軸直徑為40,顯然傳動(dòng)軸直徑都選取40,這樣為了減少傳動(dòng)軸種類和設(shè)計(jì)題目需要由于傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速是,則驅(qū)動(dòng)軸至傳動(dòng)軸的傳動(dòng)比為:2.16所以選擇兩級(jí)傳動(dòng),且傳動(dòng)比分配為:一級(jí)為1.01.0;二級(jí)為1.41.0。驅(qū)動(dòng)軸的直徑為40mm,由組合機(jī)床簡明設(shè)計(jì)手冊查得知:t=33.3mm,當(dāng)m=3時(shí),驅(qū)動(dòng)軸上的齒數(shù)為:Zmin2.17去驅(qū)動(dòng)齒輪齒數(shù)Z=24。通用的齒輪有三種,即傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪和電機(jī)齒輪。材料均為48鋼,熱處理為齒部高頻淬火G84。本機(jī)床齒輪的選用按照下表選用表2.8齒輪種類及參數(shù)齒輪種類寬度(mm)齒 數(shù)模數(shù)(mm)孔徑(mm)驅(qū)動(dòng)軸齒輪24321780連續(xù)17702、2.8、32、2.8、3、418、20、30、38、4028、30、38、40、80傳動(dòng)軸齒輪44(B型)21-24328、30、38、40、80輸出軸齒輪3221-24318、22、28、32、36計(jì)算各主軸轉(zhuǎn)速使各主軸轉(zhuǎn)速的相對(duì)轉(zhuǎn)速損失在8%以內(nèi),由公式:V= 知:n1=n2=n3=n4=18x1000/3.8/8=418r/min2.182.4.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖傳動(dòng)系統(tǒng)圖是表示傳動(dòng)關(guān)系是示意圖,即用以確定的傳動(dòng)軸將驅(qū)動(dòng)軸和各主軸連接起來,繪制在多軸箱輪廓內(nèi)的傳動(dòng)示意圖,如圖2.10所示圖2.10 鉆孔多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖圖中傳動(dòng)軸齒輪和驅(qū)動(dòng)軸齒輪為第排。在圖中標(biāo)出齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、變位系數(shù),以校核驅(qū)動(dòng)軸是否正確。另外,應(yīng)檢查同排的非嚙合齒輪是否齒頂干涉;還畫出主軸直徑和軸套直徑,以避免齒輪和相鄰的主軸軸套相碰。2.4.8 傳動(dòng)零件的校核(1)驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑校核傳動(dòng)軸以承受的總扭矩最大傳動(dòng)軸8,由它驅(qū)動(dòng)的有主軸1、2、3、4主軸扭矩:T1=T2=T3=T4=9979Nmm油泵軸的扭矩:查得R12-1A油泵的最高壓力為0.3MPa、排量為8.88ml/r。假設(shè)在理想無泄漏狀態(tài),即: Pq=T式中:P油泵的壓力N/ q油泵的排量m3/s T輸入扭矩Nm 輸入角速度rad/s單位換算: P=0.3MPa=0.3106Pa n =880r/min=9.17r/s2.19 q=8.889.17=83.92ml/r=83.9210-6m3/s2.20=2n/60=23.8880/602.21 =87.87rad/s代入公式: Pq=T2.2283.9210-60.3106=87.87T6解得:T6=281NmmT8=T1/i8-1+T2/i8-2+T3/i8-3+T4/i8-4+T6/i8-62.23=49979/0.98+281/0.667=44093.06Nmm根據(jù) d=B=2.316=33.6mm38mm因此傳動(dòng)軸4是符合要求的。結(jié)論本課題開發(fā)研制的鉆孔組合機(jī)床,用于加工泵體的8個(gè)孔。在開發(fā)過程中,針對(duì)加工過程中存在的難點(diǎn)進(jìn)行了攻關(guān)。在鉆床的設(shè)計(jì)上采取了一系列的措施,保證了被加工孔的加工精度。主要完成了以下工作:1、對(duì)泵體的8個(gè)孔的加工工藝進(jìn)行了分析研究,明確了8個(gè)孔加工的技術(shù)要求和工藝要點(diǎn)。2、恰當(dāng)?shù)剡x擇了機(jī)床的切削參數(shù),動(dòng)力頭及液壓滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。3、采用液壓滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭和多軸箱實(shí)現(xiàn)進(jìn)給,驅(qū)動(dòng)工件實(shí)現(xiàn)兩工位運(yùn)動(dòng)。制定了液壓滑臺(tái)的進(jìn)給工作循環(huán)。經(jīng)分析證明可以滿足工藝要求。4、設(shè)計(jì)了穩(wěn)定可靠的多軸箱和鉆模板,從而保證了被加工孔的精度要求。8、根據(jù)通用、經(jīng)濟(jì)的原則,選擇了刀具,滿足了工藝的需要。設(shè)計(jì)的鉆孔組合機(jī)床,保證了加工孔的生產(chǎn)質(zhì)量,提高工效3倍以上,加工成本大幅下降。這項(xiàng)工作還存在許多值得完善的地方,例如:夾緊定位,由人工完成,效率低;自動(dòng)化程度有待提高等問題。這些問題,通過改進(jìn)設(shè)計(jì),改進(jìn)技術(shù),不斷的實(shí)踐,總結(jié),肯定會(huì)有提高。致 謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及的全部內(nèi)容是在指導(dǎo)老師XX老師的悉心指導(dǎo)下完成的。謝謝老師XX提供了良好的條件,讓我在本設(shè)計(jì)中得到了很好的鍛煉。同時(shí)也說明了很多問題我,謝謝。XX老師淵博的知識(shí),嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,平易近人和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度的風(fēng)格,讓我們受益不淺。從XX老師我們學(xué)到了很多專業(yè)知識(shí)和設(shè)計(jì)方法。在這里,我想對(duì)老師表示最誠摯的感謝。感謝他給我們指引。當(dāng)然,其他老師的指導(dǎo)。我在這里給你我的老師表示感謝和致敬。最后,感謝,也是最應(yīng)該感謝的是大學(xué),大學(xué)讓我們有這么好的學(xué)習(xí)條件。通過四年的學(xué)習(xí),讓我們成為有用之才;同時(shí)學(xué)校給了我們這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì),讓我們在去工作來鍛煉自己。 參考文獻(xiàn)1 謝家瀛 .組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊 .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992 2 金振華 .組合機(jī)床及其調(diào)整與應(yīng)用 .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19903 李慶余,張佳 .機(jī)械裝備設(shè)計(jì) .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20034 顧維邦 .金屬切削機(jī)床概論 .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20028 戴曙 .金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì) .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19936 華東紡織工學(xué)院,哈爾濱工業(yè)大學(xué),天津大學(xué) .機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊 .上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,19847 徐景輝 .機(jī)床裝配 .四川:四川人民出版社,19828 儲(chǔ)凱,許斌 .機(jī)械工程材料 .重慶:重慶大學(xué)出版社,20029 邱宣懷 .機(jī)械設(shè)計(jì) .北京:高等教育出版社,200310 吳宗澤 .機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊 .北京:化學(xué)工業(yè)出版社,200011 龔桂 .機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 .北京:高等教育出版社,199012 章宏甲,黃誼 .液壓傳動(dòng) .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,200313 左健民 .液壓與氣壓傳動(dòng) .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002附錄1 外文翻譯基于事例推理的夾具設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用摘要:根據(jù)基于事例的設(shè)計(jì)方法,提出采用工序件的特征信息和夾具的結(jié)構(gòu)特征信息來描述夾具的相似性,并建立了包括這2方面主要特征信息為基礎(chǔ)的事例索引碼,設(shè)計(jì)了事例庫的結(jié)構(gòu)形式,創(chuàng)建了層次化的事例組織方式;同時(shí),提出了基于知識(shí)引導(dǎo)的夾具事例檢索算法,以及事例的修改和采用同族事例碼進(jìn)行相似事例的存貯,形成了基于事例推理的夾具設(shè)計(jì).所開發(fā)的原型系統(tǒng)在型號(hào)工程夾具設(shè)計(jì)等項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程中得到了應(yīng)用,并取得了令人滿意的使用效果.關(guān)鍵詞: 基于事例的推理 夾具設(shè)計(jì) CAD夾具是以確定工件安全定位準(zhǔn)確為目的的裝置,并在加工過程中保持工件與刀具或機(jī)床的位置一致不變。因?yàn)閵A具的結(jié)構(gòu)依賴于產(chǎn)品的特點(diǎn)和在企業(yè)規(guī)劃中加工工序的地位,所以它的設(shè)計(jì)是制造過程中的瓶頸,制約著效率的提高. 夾具設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程,需要有從大量的設(shè)計(jì)論文中了解質(zhì)量知識(shí)的經(jīng)驗(yàn),這些設(shè)計(jì)論文包括工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、涉及加工工藝,和加工環(huán)境。當(dāng)用這些擅長繪制詳細(xì)設(shè)計(jì)圖的傳統(tǒng)的CAD工具(如Unigraphics、CATIA、Pro/E)時(shí),這仍然是一項(xiàng)非常耗時(shí)的工作,但是利用以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和資源也不能提供一些益處,而這正是提高效率的關(guān)鍵因素. 基于事例推理 (CBR) 的方法適應(yīng)以往個(gè)案解決的辦法,建立一個(gè)新問題的方法,主要有以下四步驟:檢索、利用、修改,并保留.這是一個(gè)比用專業(yè)系統(tǒng)模仿人類思維有用的使用方法,因?yàn)樘岢鲆粋€(gè)類似的情況,和采用一些修改,似乎不言自明,而且比人類更直觀.所以支持不同事例的設(shè)計(jì)工具已經(jīng)在諸多領(lǐng)域中發(fā)展起來,如在注射成型及設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)投死, 規(guī)劃過程中,還有夾具設(shè)計(jì). 孫用六個(gè)數(shù)字組成代碼參數(shù),包括工件的形狀、機(jī)械部分、軸襯,第一定位裝置,第二定位裝置和夾緊裝置. 但這個(gè)系統(tǒng)不能用于除鉆床夾具外的其他夾具類型,不能解決儲(chǔ)存需要保留的同一參數(shù)代碼的問題,這在CBR中是非常重要的. 1事例參數(shù)和事例圖書館的建立1.1事例參數(shù)事例參數(shù)應(yīng)該由工件的所有的特征組成,來區(qū)別不同的夾具. 使用他們能夠使操作方便. 因?yàn)榱慵男螤钍嵌喾N多樣的, 在生產(chǎn)企業(yè)中制造的技術(shù)要求也不斷發(fā)展,許多特征作被用做事例參數(shù)將會(huì)使搜索速度降低,其主要特征是不重要的,因?yàn)榉峙浣o每個(gè)特征的比重必須減少. 另一方面,事例參數(shù)包含所有的特征是困難的。 因此,考慮到實(shí)際和快速設(shè)計(jì)的需求,事例參數(shù)要包含工件的主要特征和夾具的結(jié)構(gòu)。事例參數(shù)代碼由16位數(shù)組成:13位數(shù)是事例特征 3位數(shù)是事例識(shí)別數(shù)字。 前13位數(shù)代表13個(gè)特征。 每個(gè)數(shù)字與特征的一個(gè)屬性相一致,這可能是*、?、1、2,A、B,,Z,等其中的一個(gè)。其中,*是指任何一個(gè),?代表不確定,0代表沒有。 系統(tǒng)規(guī)定:夾具的類型,工件的形狀,位置模式不能是*和?。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí),三個(gè)項(xiàng)目的屬性信息沒有這些選擇,這就意味著必須選擇確定的屬性。最后三位數(shù)是事例識(shí)別號(hào)碼,如果事例特征的13位數(shù)是一樣的,這三個(gè)數(shù)字就用來區(qū)別他們。該系統(tǒng)還規(guī)定:000是用于修正的一個(gè)典型事例,其他事例001、002、,這些是用于設(shè)計(jì)師查找參考事例的. 如果其中一個(gè)偶爾需要改變成典型事例,首先它必須要求改成000,前面的自動(dòng)變成參考事例. 事例索引碼的結(jié)構(gòu)如圖1所示。 1夾具類型; 6工件重量; 11夾緊模型; 2工件形狀; 7工件剛度; 12夾具體; 3工件材料; 8加工內(nèi)容; 13其他; 4批 量; 9過程所有物; 14到16事例識(shí)別碼; 5工件比例; 10定位模型; 圖1 事例索引碼的結(jié)構(gòu)1.2事例庫事例庫由許多預(yù)定義的事例組成。事例的描述是基于事例推理的最重要的問題之一。所以由索引碼復(fù)合。1.3 事例的層次化夾具的結(jié)構(gòu)相似被認(rèn)為是整個(gè)夾具,成分和內(nèi)容相似。所以,整個(gè)夾具事例庫,成分事例庫,夾具的成分事例庫形成相同。整個(gè)夾具的設(shè)計(jì)資料通常是由工件資料和工件加工資料組成,這就意味著夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足特別功能的需求.全部夾具事例是由功能成分組成,它是用功能成分的名字和數(shù)字來進(jìn)行描述的。成分事例代表成員(成分功能和其他結(jié)構(gòu)成分,主要驅(qū)動(dòng)參數(shù),數(shù)字,和它們的約束關(guān)系)。成分事例(夾具的最低層)是功能成分和和其他成分的結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)中有很多參數(shù)化準(zhǔn)件和普通非標(biāo)準(zhǔn)件。所以成分事例圖書館應(yīng)記錄特殊參數(shù)和保持它們的方法。2事例修改的策略在基于事例的夾具設(shè)計(jì)中,最重要的是相似點(diǎn)的修改,這樣能有助于獲得最相似的事例,以及縮短適應(yīng)時(shí)間。根據(jù)夾具設(shè)計(jì)的需求,事例修改的策略使最接近的事例方法和知識(shí)指導(dǎo)結(jié)合起來。首先在深度上查找,然后在寬度上;知識(shí)指導(dǎo)策略意味著在來自客觀事物根源的知識(shí)規(guī)則上查找,這就要首先查找固定類型,然后查找工件的形狀,第三查找定位方法。例如,如果事例索引碼包括夾具類型的磨削夾具,就只查找所有的磨削夾具,然后查找工件形狀的盒子,第三查找一個(gè)平面兩個(gè)銷的定位方法。如果沒有合適的,就查找深度標(biāo)點(diǎn),然后回到最上層,然后再找所有與寬度相關(guān)的事例。 修改方法:1) 根據(jù)夾具事例庫的事例索引信息,查找有關(guān)事例庫。2) 將事例索引碼與事例庫的每個(gè)事例碼匹配,然后計(jì)算相似尺寸的價(jià)值。3) 整理相似尺寸的次序,最大的架子是最類似的事例。兩個(gè)事例之間的相似點(diǎn)是基于兩個(gè)事例特征之間的相似點(diǎn)。相似點(diǎn)尺寸的計(jì)算依靠特征的類型。相似點(diǎn)的價(jià)值可以通過數(shù)字化的價(jià)值來計(jì)算,例如比較重量分別是50kg 和 20kg的工件。非數(shù)字化的價(jià)值也能計(jì)算,例如,現(xiàn)在前13位索引碼都是非數(shù)字化的價(jià)值。一個(gè)夾具的相似尺寸的計(jì)算公式如下:其中S表示通用夾具的相似尺寸,n表示索引特性數(shù),表示每個(gè)特性的重量,表示事例庫中特性和相關(guān)夾具的特性的相似尺寸。同時(shí), ,數(shù)值計(jì)算如下: 其中表示第i個(gè)特征的索引特性值,表示事例庫中第j個(gè)事例的第i個(gè)特征的特性值。 所以有兩種方法選擇相似夾具。一個(gè)方法是建立數(shù)值。如果通用事例的相似尺寸值比給定的數(shù)值小,這些事例就不能選來作相似事例。事例庫最初建立的時(shí)候,只有一些事例,數(shù)值可以建小一點(diǎn)。如果有大量的相似事例,數(shù)值就應(yīng)該建的大一些。另外一個(gè)方法是只建立相似事例的數(shù)字(例如10),這是類型單里相似尺寸的最大值。3 事例的修改和存儲(chǔ)3.1事例的修改 夾具設(shè)計(jì)中相似事例的修改包括以下三個(gè)階段:1) 成分的替代2) 保持形式不變,調(diào)整成分的特性3) 模型重新設(shè)計(jì)如果夾具的成分是普通的物品,它們能通過使用工具被修改,代替以及刪除,這些已經(jīng)被設(shè)計(jì)好了。3.2事例的存儲(chǔ) 在將一個(gè)新的事例保存到事例庫之前,設(shè)計(jì)者必須考慮保存是否有價(jià)值。如果這個(gè)事例不能增加系統(tǒng)的知識(shí),就沒有必要把它保存到事例庫里。如果它有價(jià)值的話,設(shè)計(jì)者在保存之前必須分析一下,看看這個(gè)事例是否作為標(biāo)準(zhǔn)事例或參考事例被存儲(chǔ)了。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)事例是一個(gè)描述同族事例主要特征的標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)同族事例是有事例庫中索引碼前13位相同而最后三位不同的那些事例組成的。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)事例的最后三位通常是“000”。一個(gè)參考事例屬于同族標(biāo)準(zhǔn)事例,最后三位用不同數(shù)字區(qū)分。從被解釋的概念中,可采用以下方法:1)如果一個(gè)新的事例和任何一個(gè)存在的事例族一致,和一個(gè)存在的標(biāo)準(zhǔn)事例的前13位數(shù)相同,那么這個(gè)事例就不能存儲(chǔ)因?yàn)橐呀?jīng)這種標(biāo)準(zhǔn)事例了?;蛘咧荒茏鳛橐粋€(gè)參考事例保存(最后三位不是“000”,而且和其它的不一樣)在事例庫中。 2)如果一個(gè)新的事例和任何一個(gè)存在的事例族一致,并且被認(rèn)為代替這個(gè)事例族要比以前的標(biāo)準(zhǔn)事例好,那么這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)事例就被這個(gè)新的事例代替,以前的標(biāo)準(zhǔn)事例作為一個(gè)參考事例保存。 3)如果一個(gè)新的事例和任何一個(gè)存在的事例族不一致,一個(gè)新的事例族將會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生,并作為標(biāo)準(zhǔn)事例保存到事例庫中。4夾具設(shè)計(jì)中基于事例推理的過程根據(jù)夾具設(shè)計(jì)的特性,夾具設(shè)計(jì)的基本信息,例如夾具的名字,零件,生產(chǎn)和設(shè)計(jì)者等等,必須先輸入。然后,輸入或設(shè)計(jì)工件的模型。輸入有關(guān)工件的細(xì)節(jié)信息,建立事例索引碼,然后CBR開始依靠相似尺寸查找相似事例,選出最相似的事例。如果需要的話,事例要滿足通用性設(shè)計(jì),再存儲(chǔ)到事例庫中。程序流程圖如圖2所示 圖2 基于事例推理的夾具設(shè)計(jì)流程圖5基于事例推理的夾具設(shè)計(jì)說明這是一個(gè)工件如圖3所示。材料是45鋼,底座,形狀為塊狀,生產(chǎn)批量為中批等。需要設(shè)計(jì)成一個(gè)用來旋轉(zhuǎn)孔的旋轉(zhuǎn)夾具。圖3 需要設(shè)計(jì)夾具的一個(gè)工件(最大尺寸80mmx49mmx22mm)工件的特征值,屬性值,事例索引碼和重量在表1中列出。 表1 工件的事例索引碼和重量 特征名稱 特性值 索引碼 重量 夾具類型 車床夾具 1 100 工件形狀 塊狀 9 90 工件材料 中碳鋼 3 70 批量 中批 2 60 工件比例 小 5 60 工件重量 輕 5 60 工件剛度 硬度強(qiáng) 1 60 加工內(nèi)容 孔 3 80 程序要求 完成加工 3 70 定位方法 三個(gè)平面 1 100 夾緊方法 不確定 ? 90 夾具體 復(fù)合 4 80 其他 沒有 0 60 通過查找和計(jì)算相似點(diǎn),最相似的事例的事例索引碼是19325513321402000,細(xì)節(jié)信息在表2中列出。 表2 最相似事例的事例索引碼特征名稱 特性值 索引碼夾具類型 車床夾具 1 工件形狀 塊狀 9 工件材料 中碳鋼 3 批量 中批 2 工件比例 小 5 工件重量 輕 5 工件剛度 硬度強(qiáng) 1 加工內(nèi)容 孔 3 程序要求 完成加工 3 定位方法 三個(gè)平面 1 夾緊方法 不確定 ? 夾具體 復(fù)合 4 其他 沒有 0 相似點(diǎn)的計(jì)算如下: 所以夾具的相似尺寸值是0.806,這是在事例庫中用于設(shè)計(jì)的最相似的事例,最相似的事例的結(jié)構(gòu)如圖4所示圖4 最相似的夾具當(dāng)成分替代,修改定位模型和夾緊模型,以及調(diào)節(jié)相關(guān)尺寸之后,新的夾具被設(shè)計(jì)出來,圖形如圖6所示 圖5 需要設(shè)計(jì)的新夾具因?yàn)樵谑吕龓熘袥]有相似夾具,新夾具被儲(chǔ)存到事例庫中。事例索引碼是19325523311402000。6 結(jié)論 基于事例推理,作為一個(gè)問題解決的方法,是一個(gè)比模仿人類思想的專業(yè)系統(tǒng)更有效的方法,已經(jīng)在很多難獲取知識(shí)的領(lǐng)域里得到發(fā)展?;谑吕评淼膬?yōu)點(diǎn)如下:它和人類的思想很相似;一個(gè)事例庫通過保存新事例獲得自學(xué)能力,它比有慣例庫更快更容易,它可以更好的傳遞和解釋新的知識(shí),這和慣例庫有很大的不同。基于事例推理中提出的一個(gè)夾具設(shè)計(jì)的框架已經(jīng)被實(shí)行了,使用的是支持基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的VC+,UG電腦繪圖軟件。這個(gè)框架也已經(jīng)和普通成分庫和典型夾具庫結(jié)合起來。這個(gè)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng),用于航空項(xiàng)目,幫助夾具設(shè)計(jì)者提高設(shè)計(jì)效率和重新使用先前的設(shè)計(jì)資源。9
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