KCSJ-09合鑄銑開(kāi)拔叉工藝與夾具設(shè)計(jì)

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表1 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 產(chǎn)品型號(hào) KCSJ-09 零件圖號(hào) 09 產(chǎn)品名稱(chēng) 合鑄撥叉 零件名稱(chēng) 撥叉 材料牌號(hào) HT250 毛坯種類(lèi) 鑄件 毛坯外形尺寸 Φ40×50 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) 01 粗銑 粗銑Φ22孔上端面 X51立式銑床 專(zhuān)用銑 夾具 26 02 粗鏜 粗鏜Φ55孔 T68臥式鏜床 專(zhuān)用鏜 夾具 03 粗、半精銑 1) 銑出Φ73圓柱孔； 2) 粗銑Φ55上端面； 3) 半精銑Φ22上端面。 X51立式銑床 專(zhuān)用銑 夾具 04 粗、精鉸 1）粗鉸至； 2) 精鉸至 Z525 立式鉆床 專(zhuān)用鉆 夾具 52 05 半精銑 半精銑Φ55端面 X51立式銑床 專(zhuān)用銑 夾具 50 06 半精鏜 半精鏜Φ55孔 T68立式鏜床 專(zhuān)用鏜 夾具 2.4 07 鉆、鉸 1)鉆Φ8孔； 2)鉸Φ8孔 Z525立式鉆床 專(zhuān)用鉆 夾具 4 08 鉆、攻 1)鉆M8底孔； 2)攻螺紋 Z525立式鉆床 專(zhuān)用鉆 夾具 2.5 09 銑 銑斷 X61臥式銑床 專(zhuān)用銑 夾具 15 編 制 審 核 批 準(zhǔn) 共 1 頁(yè) 第 1 頁(yè) 機(jī)械加工工藝卡片 產(chǎn)品型號(hào) KCSJ-09 零部件圖號(hào) 09 產(chǎn)品名稱(chēng) 零部件名稱(chēng) 撥叉 共 2 頁(yè) 第 1 頁(yè) 車(chē)間 工序號(hào) 工序號(hào)稱(chēng) 材料牌號(hào) 02 01 粗銑 HT250 毛坯種類(lèi) 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺(tái)件數(shù) 鑄造件 1 1 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) 立式銑床 X51 1 夾具編號(hào) 夾具名稱(chēng) 切削液 一面兩銷(xiāo) 工位器具編號(hào) 工位器具名稱(chēng) 工布工時(shí) 機(jī)動(dòng) 輔助 工步號(hào) 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸速度(r/min) 切削速度(m/min) 進(jìn)給量(mm/r) 背吃刀量(mm) 進(jìn)給次數(shù) 工步工時(shí) 機(jī)動(dòng) 輔助 1 粗銑Φ22上端面銑 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀 361 142 0.1 4 1 26 量具：（1）游標(biāo)卡尺 （2）千分尺 設(shè)計(jì)（日期） 校對(duì)（日期） 審核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì)簽（日期） 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件編號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 機(jī)械加工工藝卡片 產(chǎn)品型號(hào) KCSJ-09 零部件圖號(hào) 09 產(chǎn)品名稱(chēng) 零部件名稱(chēng) 撥叉 共 2 頁(yè) 第 1 頁(yè) 車(chē)間 工序號(hào) 工序號(hào)稱(chēng) 材料牌號(hào) 02 02 鉸 HT250 毛坯種類(lèi) 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺(tái)件數(shù) 鑄件 1 1 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) 立式鉆床 Z525 1 夾具編號(hào) 夾具名稱(chēng) 切削液 一面兩銷(xiāo) 工位器具編號(hào) 工位器具名稱(chēng) 工布工時(shí) 機(jī)動(dòng) 輔助 工步號(hào) 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸速度(r/min) 切削速度(m/min) 進(jìn)給量(mm/r) 背吃刀量(mm) 進(jìn)給次數(shù) 工步工時(shí) 機(jī)動(dòng) 輔助 1 粗鉸孔 刀具：專(zhuān)用銑刀 140 9.45 0.81 0.81 1 26 2 精鉸孔至至 140 9.67 0.48 0.24 2 52 量具：圓柱塞規(guī) 設(shè)計(jì)（日期） 校對(duì)（日期） 審核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì)簽（日期） 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件編號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 目 錄 第一章 機(jī)械加工工藝規(guī)程 1 第一節(jié) 序言 1 第二節(jié) 零件的分析 2 1零件的作用 2 2零件的實(shí)物圖 3 3零件的工藝分析 3 4工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4 4.1確定毛坯種類(lèi) 4 4.2基面的選擇 4 4.3制定工藝路線(xiàn) 6 4.4機(jī)械加工余量工序尺寸及公差的確定 7 4.5確定切削用量及時(shí)間定額 8 第二章 夾具設(shè)計(jì) 14 設(shè)計(jì)總結(jié) 15 參考文獻(xiàn) 16 第一章 機(jī)械加工工藝規(guī)程 第一節(jié) 序言 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)是以機(jī)械制造中的工藝問(wèn)題為研究對(duì)象，實(shí)踐性較強(qiáng)的一門(mén)學(xué)科，通過(guò)對(duì)此門(mén)學(xué)科的課程設(shè)計(jì)，使我在下述各方面得到了鍛煉： ⒈能熟練運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)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)，正確的解決一個(gè)零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線(xiàn)的安排、工藝尺寸的確定等問(wèn)題，保證零件的加工質(zhì)量。 ⒉提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。通過(guò)設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效、省力、既經(jīng)濟(jì)合理又能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。 ⒊學(xué)會(huì)使用手冊(cè)及圖表資料。 ⒋培養(yǎng)了一定的創(chuàng)新能力。 通過(guò)對(duì)CA6140拔叉的工藝及夾具設(shè)計(jì)，匯總所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)如一體(如《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《金屬切削機(jī)床概論》、《機(jī)械制造工藝學(xué)》、《金屬切削原理與刀具》等)。讓我們對(duì)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)課得以鞏固、復(fù)習(xí)及實(shí)用，在理論與實(shí)踐上有機(jī)結(jié)合；使我們對(duì)各科的作用更加深刻的熟悉與理解，并為以后的實(shí)際工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)！ 第二節(jié) 零件的分析 1零件的作用 題目所給的零件是CA6140車(chē)床的撥叉。它位于車(chē)床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ22孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的φ55半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過(guò)上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開(kāi)。 2零件圖 3零件的工藝分析 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求 1.小頭孔以及與此孔相通的的錐孔、螺紋孔 2.大頭半圓孔Ф55 　　 3.小頭孔端面、大頭半圓孔上下Ф73端面，大頭半圓孔兩端面 與小頭孔中心線(xiàn)的垂直度誤差為0.07mm，小頭孔上端面與其中心線(xiàn) 的垂直度誤差為0.05mm。 　　由上面分析可知，可以粗加小頭孔端面，然后以此作為粗基準(zhǔn)采用專(zhuān)用夾具進(jìn)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(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒(méi)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 4工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4.1確定毛坯種類(lèi) 1零件材料為HT250，零件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，中等批量生產(chǎn)，選擇砂型鑄造毛坯，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，表2-2-5，選用鑄件尺寸公差等級(jí)為CT-12。 2確定加工余量及形狀 加工余量 上端面 5 55上端面 5 55下端面 5 22孔 4 55 10 73 10 3繪制鑄件毛坯圖 4.2基面的選擇 定位基準(zhǔn)是影響撥叉零件加工精度的關(guān)鍵因素?；鶞?zhǔn)選擇得合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工過(guò)程中將問(wèn)題百出，更有甚者，造成零件的大批報(bào)廢，使生產(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φ22 孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個(gè)φ40作主要定位面，限制5個(gè)自由度，再以一個(gè)銷(xiāo)釘限制最后1個(gè)自由度，達(dá)到完全定位,然后進(jìn)行銑削。 （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，應(yīng)該進(jìn)行尺寸互算。 （3）加工階段的劃分 該撥叉加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工和精加工幾個(gè)階段。 (4）工序的集中和分散 本撥叉選用工序集中原則安排撥叉的加工工序。該撥叉的生產(chǎn)類(lèi)型為成批生產(chǎn)，可以采用萬(wàn)能型機(jī)床配以專(zhuān)用工裝、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時(shí)間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證加工表面之間的相對(duì)位置精度要求。 (5) 加工原則: 1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工基準(zhǔn)——撥叉下端面 2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 3）遵循“先主后次”原則. 4）遵循“先面后孔”原則. 4.3制定工藝路線(xiàn) 制定工藝路線(xiàn)得出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺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)用夾具,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。 工藝路線(xiàn)方案： 01 劃線(xiàn) 10 以下端面為基準(zhǔn)，鉆18孔 20 以下端面為基準(zhǔn)，粗車(chē)40, 55, 73上端面，55, 73內(nèi)圓 0 以下端面為基準(zhǔn)，精車(chē)40, 55, 73上端面，55, 73內(nèi)圓 340 以上端面為基準(zhǔn)，粗車(chē)55, 73下端面 50 以上端面為基準(zhǔn)，精車(chē)55,73下端面 60 以上端面為擋板，以55, 73內(nèi)孔為基準(zhǔn)，粗車(chē)18,至21.5，精度達(dá)IT8 70 以上端面為擋板，以55, 73內(nèi)孔為基準(zhǔn)，精車(chē)21.5,至22，精度達(dá)IT7 80 鉆8圓錐孔 90 鉆7.8底孔，攻M8內(nèi)螺紋 100 銑斷 110 去毛刺 120 檢驗(yàn) 4.4機(jī)械加工余量工序尺寸及公差的確定 圓柱表面工序尺寸： 前面已確定各表面加工余量，現(xiàn)確定各表面多工序的加工余量 加工表面 加工內(nèi)容 加工余量 精度等級(jí) 表面粗糙度 工序余量 鉆 18 IT10 最小 最大 粗車(chē) 3.5 IT8 3.2 3.2 精車(chē) 0.5 IT7 1.6 0.2 1.01 粗車(chē) 9 6.3 8.7 9.3 精車(chē) 1 3.2 0.7 1 粗車(chē) 9 6.3 8.7 9.3 精車(chē) 1 6.3 0.7 1 平面表面工序尺寸 加工表面 加工內(nèi)容 加工余量 精度等級(jí) 表面粗糙度 工序余量 40上下端面 粗車(chē) 4 6.3 3.7 4.3 精車(chē) 1 3.2 0.7 1.7 55上下端面 粗車(chē) 4 6.3 3.7 4.3 精車(chē) 1 3.2 0.7 1.7 73上下端面 粗車(chē) 4 6.3 3.7 4.3 精車(chē) 1 6.3 0.7 1.7 4.5確定切削用量及時(shí)間定額 工序01. 劃線(xiàn) 根據(jù)圖樣技術(shù)要求，在毛坯上用劃線(xiàn)工具畫(huà)出加工界限 工序10 鉆18孔 1. 選擇鉆頭 查《切削》，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，=18 鉆頭采用雙錐后磨橫刃，查《切削》表2-1-2，取后角=120 二重刃長(zhǎng)度=3.5，橫刃長(zhǎng)度b=2，弧面長(zhǎng)度=4，棱帶長(zhǎng)度=1.5 查表2-2得2=120，=30 2. 選擇切削用量 （1） 確定進(jìn)給量 按加工要求確定進(jìn)給量，查《切削》表2-7，f=0.43~0.53 查《切削》表2-7，修正系數(shù)k=1.0 按鉆頭遷都選擇，查《切削》表2-8，鉆頭允許進(jìn)給量為1.45mm/n，按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度選擇：查《切削》表2-9，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許軸向力為8330N時(shí)，進(jìn)給偉f=0.93mm/n 以上三個(gè)進(jìn)給量比較得出，受限制的進(jìn)給量是加工要求，其值為0.43~0.53mm/n，最終選擇進(jìn)給量f=0.48mm/n 根據(jù)《切削》表2-9，由進(jìn)給量和鉆頭直徑得鉆孔是軸線(xiàn)力=5880N，軸向修正系數(shù)為1，故=5880，根據(jù)Z525立式鉆床使用說(shuō)明書(shū)，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的最大軸向力為8830N，故所選進(jìn)給量可用. （2） 確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 查《切削》表2-1-2，得后刀面最大磨損限度為0.7mm，壽命T=50min （3） 切削速度 查《切削》表2.30，切削速度計(jì)算公式為： 其中=11.1 =18 =0.25 =9 =0 =0.4 =0.48 m=0.125 查得修正系數(shù)=0.85 （4） 檢驗(yàn)機(jī)床扭矩及攻率 查《切削》表2.20，當(dāng)f<=0.51, <21時(shí)， 修正系數(shù)為1.2 故=43.16x1.2=51.8NM 查機(jī)床說(shuō)明書(shū)，=144.2NM 查《切削》表2.23，鉆頭消耗攻率=1.7KW 查機(jī)床說(shuō)明書(shū)，=2.8x0.81=2.26KW 因?yàn)?,< 故切削用量可用，即f=0.48，n=272，=13 3. 計(jì)算工時(shí) 查《切削》表2.29的=10 工序20 粗車(chē)40上端面，55上端面，55，73內(nèi)圓，以下端面為粗基準(zhǔn)，加工后表面粗糙度達(dá)到6.3 1. 加工條件 工件材料：HT250，=170~240Mpa，鑄造， 加工要求：粗車(chē)40孔端面，加工余量4mm，加工后表面粗糙度達(dá)到6.3 機(jī)床：CA6140 刀具：YG6硬質(zhì)合金端面車(chē)刀，前角=10，后角=6，主偏角=15 副偏角=12，刃傾角=-6，取刀桿尺寸BxH=20x30 2. 切削用量 1） 切削深度 因?yàn)橛嗔枯^小，選擇=2，一次走刀完成 2） 進(jìn)給量 查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1-4，有刀桿尺寸和工件直徑，選取f=1mm/n 3） 確定刀具壽命和磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 查《切削》表1.9，選后刀面最大磨損限度為0.9mm，因?yàn)槭怯操|(zhì)合金普通車(chē)刀，車(chē)刀壽命T=60min 4） 計(jì)算切削速度和每分鐘進(jìn)給量 查《切削》表1.11，由灰鑄鐵硬度和進(jìn)給量=1，選取=44 主軸轉(zhuǎn)速： == 每分鐘進(jìn)給量： 5） 校檢機(jī)床攻率 查《切削》表1.31，主軸允許攻率為7.5KW> 最終確定=4.0mm =350mm/min =44m/min 6） 計(jì)算基本工時(shí) 查《切削手冊(cè)》表1.26，入切量及超切量為=12.5mm = L=l+=160+12.5=172.5mm == 粗車(chē)55, 73上端面，55, 73內(nèi)圓孔，加工后表面粗糙度達(dá)到6.3，切削用量與粗車(chē)40上端面相同 計(jì)算基本工時(shí)，查《切削》表1.26，入切量及超切量為=12.5mm ====0.24min 工序30 精車(chē)40上端面，以下端面為基準(zhǔn)，加工后表面粗糙度達(dá)到3.2，保證55上端面垂直度要求 刀具：YG硬質(zhì)合金車(chē)刀 機(jī)床：CA6140 加工要求：精度40上端面，加工余量1mm，加工后表面粗糙度達(dá)到3.2 選擇=1mm，兩次走刀 查《切削》表1.6，進(jìn)給量f=0.25~0.4mm/r，取f=0.4mm/r 查《切削》表1.11，查得=90m/min ==717r/min 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》取=700 則實(shí)際切削速度v==88m/min 當(dāng)=600r/min 每分鐘進(jìn)給量=0.4x700=280mm 工時(shí)===0.59 精車(chē)55, 73上端面，55, 73內(nèi)圓孔，加工后滿(mǎn)足孔德公差要求，切削用量與精車(chē)40上端面相同 工時(shí)==*2=0.56min 工序40 粗車(chē)55, 73下端面，以上端面為基準(zhǔn) 切削用量及工時(shí)與工序20一樣 工序50 精車(chē)55, 73下端面，以上端面為基準(zhǔn) 切削用量及工時(shí)與工序30一樣，加工后滿(mǎn)足孔的公差要求 工序60 以上端面為擋板，以55, 73軸線(xiàn)為基準(zhǔn)，粗車(chē)18到21.5，加工后精度達(dá)到IT18，表面粗糙度達(dá)到3.2 1.選擇刀具 查《機(jī)械手冊(cè)》表5.26，選擇硬質(zhì)合金鏜刀，取d=12,mm，總長(zhǎng)L=125 2.選擇切削用量 查《課程設(shè)計(jì)》表5-69，取=2mm，選擇刀具類(lèi)型為刀頭，切削速度=0.66~1.32m/s，=0.3~1.0mm/r 現(xiàn)取=0.9m/s=54m/min f=0.5mm/r 取主軸轉(zhuǎn)速=200 每分鐘進(jìn)給量=0.5x200=100mm/r 基本工時(shí)== 工序70 以上端面為擋板，以55, 73軸線(xiàn)為基準(zhǔn)，精車(chē)21.5到22，加工后精度達(dá)IT7，表面粗糙度達(dá)到7.6 取=0.5mm，走刀兩次 查《課程設(shè)計(jì)》表5-9，取=1.1m/s=66m/min f=0.3mm/r 去主軸轉(zhuǎn)速300r/min 每分鐘進(jìn)給量=0.3x300=90mm/r 基本工時(shí)：== 工序80 鉆8孔，以22中心軸線(xiàn)為基準(zhǔn) 刀具：專(zhuān)用刀具 機(jī)床：Z525立式鉆床 確定進(jìn)給量： 查《切削》表2.7，f=0.22~0.26mm/r 現(xiàn)取f=0.24mm/r 查《切削》表2.15，v=14m/min 主軸轉(zhuǎn)速===571r/min 取=600r/min 則實(shí)際切削速度為v===14.7m/min 切削基本工時(shí)== 工序100 銑斷 以22中心軸線(xiàn)為基準(zhǔn) 選擇鋸片銑刀,d=160mm，l=4mm，中齒，Z=40 采用X61臥銑 查《切削》表3.5，選擇進(jìn)給量f=0.1mm/z，切削速度v=27m/min 則===54r/min 查《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表4.2，取=100r/min 則實(shí)際切削速度v===50.2m/min 每分鐘進(jìn)給量=z=0.1*40*100=400mm/min 基本工時(shí)====0.25min 第二章 夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。 （一） 問(wèn)題的提出： 本夾具是用來(lái)銑斷φ55的孔，由于此孔為預(yù)鑄孔 ，在前面的加工過(guò)程中保證了加工精度，經(jīng)過(guò)與老師商議決定采用X5032立式升降臺(tái)銑床，設(shè)計(jì)銑斷夾具。 （二）夾具設(shè)計(jì)： 1 定位基準(zhǔn)的選擇： 由零件圖可知，φ22孔的軸線(xiàn)與φ40的外圓的上表面有垂直度的要求，所以銑斷時(shí)采用φ22兩孔的中心線(xiàn)及底面為主要的定位面。 2 夾緊設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明： 如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，為此，采用手動(dòng)夾緊，此夾具的工作原理：采用“一面兩孔”制，限制三個(gè)自由度。采用一個(gè)短圓柱銷(xiāo)和削邊銷(xiāo)定位，限制三個(gè)自由度。夾緊方式采用手動(dòng)螺紋夾緊。 夾具裝配圖如下：見(jiàn)附頁(yè) 設(shè)計(jì)總結(jié) 夾具課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束?；仡櫿麄€(gè)過(guò)程，經(jīng)過(guò)老師和同學(xué)的幫助，還有自己不懈的努力，終于定時(shí)定量的完成了這次課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)作為機(jī)械制造與自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的重點(diǎn)，使理論與實(shí)踐結(jié)合，對(duì)理論知識(shí)加深了理解，使生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的理解和認(rèn)識(shí)也到了強(qiáng)化。 本次課程設(shè)計(jì)主要是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)。機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇等知識(shí)，夾具設(shè)計(jì)的運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)等知識(shí)。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，使我基本掌握了零件的加工過(guò)程分析、工藝文件的編制、專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟等。學(xué)會(huì)了查相關(guān)手冊(cè)、選擇使用工藝裝備等等。本次設(shè)計(jì)還存在很多不足之處。由于對(duì)知識(shí)的掌握不夠扎實(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中不能全面地考慮問(wèn)題。仍需要進(jìn)一步研究和實(shí)踐。 這次設(shè)計(jì)，讓我對(duì)基本理論的綜合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問(wèn)題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了思考、解決問(wèn)題，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。為以后的設(shè)計(jì)工作打下了較好基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)存在很多不足之處，最后懇請(qǐng)各位老師、同學(xué)批評(píng)指正！ 參考文獻(xiàn) 1、趙家奇,機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)(2版),機(jī)械工業(yè)出版社,2006年. 2、李益明主編,機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè),機(jī)械工業(yè)出版社,1993年. 3、金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).上海柴油機(jī)廠工藝設(shè)備研究所編,機(jī)械工業(yè)出版社，1987年. 4.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)/李益民主編.——北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993年6月 5.機(jī)械制造工藝學(xué)/陳明主編.——北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.8 6.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)機(jī)床專(zhuān)用夾具圖冊(cè)/李旦，王杰等著.——2版?！枮I：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005.2 18 可持續(xù)夾具及固定裝置的高精度安裝的方法論 J. Jamshidi，P.G. maropoulos 英國(guó)巴斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)系 摘要 在夾具安裝階段，夾具組件的精確測(cè)量能力決定其精確性，尤其是對(duì)大尺寸的產(chǎn)品和應(yīng)用來(lái)說(shuō)。大量定制一些在設(shè)計(jì)上有多樣性的小批量產(chǎn)品和零部件是十分重要的。產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)該與迅速轉(zhuǎn)換理念相互協(xié)調(diào)，對(duì)于敏感元器件及組件而言，以犧牲產(chǎn)品質(zhì)量來(lái)提高速度是不明智的，例如在航空航天工業(yè)中所看到的那些零部件。提高精確性對(duì)于夾具的安裝是很有必要的，為了要盡量少用，這可取決于夾具和夾具定位變化的耐受性預(yù)算。在航空航天工業(yè)中，靈活和可重構(gòu)夾具的概念的發(fā)展及固定裝置是夾具的主要開(kāi)銷(xiāo)成本。吸引他們的是重構(gòu)夾具的可重用性，可持續(xù)使用是由于那些零部件也能夠被重新應(yīng)用到許多種產(chǎn)品和裝配中去。一直不佳的準(zhǔn)確性和可靠性為這類(lèi)夾具的缺點(diǎn)，這篇論文主要是研究可持續(xù)夾具主要零部件的精確定位，影響夾具性能的因素在安裝階段會(huì)得以審查。本文介紹了一種在靈活?yuàn)A具中為了最大限度地減少定位和夾緊的不確定性的方法。 關(guān)鍵詞:可持續(xù)性?shī)A具；夾具安裝；校準(zhǔn)不確定性；夾具的監(jiān)測(cè)；計(jì)量；可重復(fù)使用的夾具 1引言 質(zhì)量和可靠性等因素早已經(jīng)轉(zhuǎn)換為新零件固有的特征。在他們的產(chǎn)品和服務(wù)范圍內(nèi)，近期市場(chǎng)趨勢(shì)已經(jīng)迫使制造業(yè)走向大規(guī)模定制。其次增加新陳品的多樣化設(shè)計(jì)在部件和組件級(jí)別上遵循第二次高幅度的變化。有先進(jìn)制造系統(tǒng)和技術(shù)的國(guó)家提供了更多的靈活性，能使設(shè)計(jì)師更加自由的發(fā)揮想象。例如在過(guò)去幾十年發(fā)展起來(lái)的一種新的大體積測(cè)量方法，就能測(cè)量及公丈的距離。用來(lái)檢測(cè)大尺寸零件的這些設(shè)備通常是由多個(gè)組裝部件所制造出來(lái)的。在重組和裝配期間，那些大尺寸產(chǎn)品的制造需要用到專(zhuān)用的夾具和固定裝置，以便于他們的零部件能夠被定位在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)上。對(duì)于大批量產(chǎn)品，在計(jì)算機(jī)輔助軟件上就能估算出其主要的花費(fèi)需求，否則，在某些情況下或以其他方式生產(chǎn)的產(chǎn)品成本可能會(huì)是非常高的。這個(gè)問(wèn)題與客戶(hù)不斷用錢(qián)來(lái)尋求具有更高價(jià)值的市場(chǎng)需求相互矛盾。用一種典型的變化產(chǎn)品可以創(chuàng)建一個(gè)更加具有持續(xù)性的商業(yè)，因?yàn)樗軌驖M(mǎn)足相對(duì)比較大地市場(chǎng)需求。由支持產(chǎn)品變化的不同形狀的產(chǎn)品而形成的靈活和可重構(gòu)夾具及固定裝置則是應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)關(guān)鍵的解決方案。靈活?yuàn)A具的概念已經(jīng)在研究領(lǐng)域存在了幾年[1]。然而，它們?cè)诤艽蟪潭壬蠜](méi)有充分利用真正的生產(chǎn)設(shè)施，尤其是大尺寸產(chǎn)品的制造，如航空航天設(shè)備。這是由于關(guān)于它們的初始安裝、校準(zhǔn)困難和可重復(fù)性等挑戰(zhàn)往往超出公差要求。這些夾具和高品質(zhì)關(guān)鍵部件裝置的制造以及大量的集成計(jì)量系統(tǒng)，都可以減少上述限制。本文包括了有關(guān)安裝的計(jì)量問(wèn)題和靈活的夾具校準(zhǔn)以及檢測(cè)服務(wù)。 2相關(guān)工作 2.1大型零件的制造和裝配 通常把要精密制造的機(jī)械零件移動(dòng)到機(jī)床工作臺(tái)是必需的，先進(jìn)行粗加工，然后精對(duì)準(zhǔn)和夾緊。在這個(gè)階段，一方面是準(zhǔn)備用于加工高精度的關(guān)鍵所在，然而，這對(duì)于一些大尺寸或重的零部件并不總是可以實(shí)現(xiàn)的。大型產(chǎn)品是指那些與一些不經(jīng)濟(jì)的可能需要處理或在工廠周?chē)苿?dòng)的的組件一起來(lái)達(dá)到制造和裝配的目的[2]。制造業(yè)和這些部件的裝配工藝包括所需機(jī)器和系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)以及這些部件的位置和方向。這些零部件通常定位在大尺寸夾具及固定裝置上該定位的位置。如果這些部件以小批量生產(chǎn)，在航空航天工業(yè)、高開(kāi)銷(xiāo)的情況下，每個(gè)產(chǎn)品將會(huì)出現(xiàn)。在設(shè)計(jì)和制造夾具上，已經(jīng)有了許多嘗試，以便于能夠持有許多種組件的變種。然而，這方法是不可行的，因?yàn)槊舾谢蜿P(guān)鍵的零部件完全是由它們的高精度要求所決定的。與固定的夾具相比較，可調(diào)、可重構(gòu)夾具會(huì)產(chǎn)生更低的重復(fù)性。固定夾具有固定的方式，可以通過(guò)焊接或鉚接的接頭固定在一起來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些機(jī)械故障，例如夾具和固定裝置由于疲勞和塑料變形就是一個(gè)終止其服務(wù)的主要原因，發(fā)送它們?cè)龠M(jìn)行回收。小批量制造的需求是目前常見(jiàn)的淘汰不合格夾具，其使用壽命取決于產(chǎn)品的生命周期。換句話(huà)說(shuō)，在制造變種零件停止不久之后，與之有關(guān)聯(lián)的夾具和固定裝置將會(huì)變得多余。即使夾具有工作順序，但它們?nèi)匀挥袌?bào)廢并送往循環(huán)再造。這種方法會(huì)帶來(lái)高負(fù)擔(dān)回收的能耗。在大尺寸零件下的固定夾具和夾具的漂移以及夾具都能影響大尺寸零件組裝的精確性[5]。對(duì)于大尺寸的夾具已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了幾種分析夾具剛性的方法，可用來(lái)評(píng)估振動(dòng)的影響因素。在任何情況下更加可持續(xù)生產(chǎn)要通過(guò)選擇性方案才能得以實(shí)現(xiàn)。如圖2.1所示。 圖2.1 典型的大型夾具元件 用于制造所延誤的時(shí)間是固定夾具的又一重大缺點(diǎn)，這些夾具應(yīng)該在制造前就被訂購(gòu)，在生產(chǎn)計(jì)劃和產(chǎn)品上市前還可以創(chuàng)建額外的復(fù)雜性。不管他們的類(lèi)型，大型夾具有一些共同的元素，包括一個(gè)主框架、內(nèi)在的框架，有可能有一個(gè)或數(shù)多個(gè)可移動(dòng)的機(jī)制或更小的組件，如鉗、套管、皮卡和可調(diào)螺絲[表1]。 2.2柔性?shī)A具 開(kāi)發(fā)的柔性?shī)A具的概念增加了其可持續(xù)性、快速轉(zhuǎn)換以及降低了成本?，F(xiàn)在可以使用現(xiàn)成的模塊來(lái)設(shè)計(jì)和組裝夾具。根據(jù)規(guī)定，只有極少數(shù)夾具的專(zhuān)用零件需要設(shè)計(jì)和制造。以這種概念看，大多數(shù)散裝部件、附件關(guān)節(jié)都應(yīng)用的很具體。一旦產(chǎn)品設(shè)計(jì)變異完全制造出來(lái)，然后就可以拆卸上述組件和重組成一種新的元件來(lái)與未來(lái)的設(shè)計(jì)變異相匹配。因?yàn)榻M裝和組件范圍上的設(shè)計(jì)都相當(dāng)接近，所以這種方法是最能降低夾具成本的。 根據(jù)組件的變化水平和工作類(lèi)型的需求，每一個(gè)不同比例的柔性?shī)A具都需要被重新安排。為了增加使用這種類(lèi)型夾具的效益，這個(gè)問(wèn)題在設(shè)計(jì)階段考慮是十分重要的。例如，在可能的情況下，皮卡車(chē)的位置和三維定位夾具上的組件的不同變種，甚至完全不同的部分應(yīng)該是在靠近增加兼容性和夾具子系統(tǒng)間變性。夾具關(guān)鍵部件的收集在短期內(nèi)能保證所需夾具的可用性。另外，這些夾具的存儲(chǔ)需要很少空間，因?yàn)椴鸪心K是可能的，通常以腳手架的形式并把它們彼此放在一起。目前在一些汽車(chē)公司應(yīng)用到柔性?shī)A具，因?yàn)樗鼈兊木鹊燃?jí)是足夠滿(mǎn)足的。大尺寸制造的夾具設(shè)施盡管沒(méi)有許多柔性?shī)A具那樣操作靈活，比如航空航天設(shè)備。準(zhǔn)確性和定位銷(xiāo)的不確定性、夾具的可重復(fù)性以及夾具結(jié)構(gòu)的漂移都出現(xiàn)這樣一個(gè)事實(shí)，這些夾具在發(fā)電和航空航天等工業(yè)不能滿(mǎn)足公差要求。一旦它們的精度問(wèn)題得以解決，這些夾具在上述的工業(yè)中將會(huì)有很高的利用價(jià)值。 圖2.2 夾具與汽車(chē)行業(yè)中的可重構(gòu)組件 大量的體積計(jì)量系統(tǒng)和技術(shù)一直有許多新的發(fā)展。依靠計(jì)量系統(tǒng)和技術(shù)的現(xiàn)代激光技術(shù)現(xiàn)在就能夠測(cè)量一些可接受精度的大尺寸產(chǎn)品甚至到幾公丈的產(chǎn)品。在安裝和初期安裝調(diào)試期間，這些系統(tǒng)能夠用來(lái)精確定位一些夾具的關(guān)鍵部件。 夾具的安裝通常開(kāi)始形成機(jī)架或主要框架，然后是那些大的部件和像皮卡和夾具那樣逐漸更小的零部件。計(jì)量系統(tǒng)能夠用于柔性?shī)A具的主要框架和其內(nèi)部框架的安裝，從而來(lái)保證每個(gè)零部件彼此之間的準(zhǔn)確定位。表1顯示了這些大規(guī)模的測(cè)量系統(tǒng)數(shù)。跟蹤系統(tǒng)能夠測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，它是實(shí)現(xiàn)這一目的的最合適的測(cè)量系統(tǒng)。一起跟蹤球式反射鏡在三維空間內(nèi)都可以認(rèn)準(zhǔn)所要記錄的位置。球式反射鏡可以直接練習(xí)目標(biāo)對(duì)象來(lái)提供幾何位置信息或可以在機(jī)械重復(fù)的球式反射鏡下應(yīng)用，從這個(gè)角度用激光來(lái)跟蹤目標(biāo)或短期目標(biāo)。像一些其他測(cè)量?jī)x器的激光跟蹤有時(shí)候不確定，在夾具的安裝過(guò)程中需要做以說(shuō)明。此外，激光跟蹤和目標(biāo)點(diǎn)之間的光線(xiàn)問(wèn)題還應(yīng)該考慮到。如果必要的話(huà)，多個(gè)跟蹤職位都可以使用，在實(shí)際測(cè)量活動(dòng)中，其結(jié)果必然是伴隨著一個(gè)不確定的說(shuō)明。經(jīng)過(guò)測(cè)量，這些給定的分散的特征值是合理的，這個(gè)問(wèn)題與一些夾具或夾具的安裝及以后的審核都是一樣的。這些知識(shí)闡明了一個(gè)給定的定位夾具的能力和裝配任務(wù)。換句話(huà)說(shuō)，它表示在其相關(guān)流程中一套夾具是否能夠滿(mǎn)足公差要求。 2.3夾具理論比較 為了用于多種生產(chǎn)裝置和組裝應(yīng)用，在不同的公司也有大量不同形狀和設(shè)計(jì)的夾具。這些夾具中的某一些的形式都是標(biāo)準(zhǔn)形式，然而另一些是經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)和制造的特殊零部件。后者可以說(shuō)是建立在產(chǎn)品的復(fù)雜性和大規(guī)模的基礎(chǔ)上的，所以可能會(huì)是非常昂貴的[9]。 無(wú)論成本和目的如何，制造和組裝過(guò)程都可以完成，要么不使用夾具，要么用固定幀夾具或用可重構(gòu)或柔性?shī)A具。表2對(duì)它們的典型應(yīng)用的這些方法做出了比較。 固定框夾具通常用于重型應(yīng)用上，它們更適合于應(yīng)用在能夠減輕花費(fèi)開(kāi)銷(xiāo)的大量產(chǎn)品上。 對(duì)于制造業(yè)和大型組裝及復(fù)雜產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，柔性?shī)A具的應(yīng)用有很多好處。特別是在研究和發(fā)展工作中，以及低容量產(chǎn)品的情況下，制造柔性?shī)A具和夾具可能會(huì)是非常有益的。除了在時(shí)間和金錢(qián)上使利益均衡外，柔性?shī)A具還會(huì)有一個(gè)更加靈活的設(shè)計(jì)思路。由于在夾具的制造和裝配過(guò)程中，會(huì)直接和經(jīng)常改變夾具的拓?fù)涑杀?。與傳統(tǒng)夾具相比較，這種類(lèi)型的柔性?shī)A具的可重用性和可重構(gòu)性是一個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)。這一點(diǎn)尤為重要，因?yàn)樗诰G色制造方面符合行業(yè)的發(fā)展方向，通過(guò)回收使用系統(tǒng)的組成部件，為相關(guān)項(xiàng)目的工裝費(fèi)用降低了項(xiàng)目成本。 表2.1 用于驗(yàn)證夾具大量的例子、便攜式測(cè)量?jī)x器 儀器 輔助部件 測(cè)量類(lèi)型 接觸式 非接觸式 圖像 激光跟蹤儀 賽立信探頭 是 T型探頭 是 激光雷達(dá) 球形目標(biāo) 是 攝影 目標(biāo) 是 光投影 是 關(guān)節(jié)臂 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 基于激光掃描頭 是 接觸探頭 是 2.4 柔性?shī)A具的安裝 本節(jié)中描述的夾具在安裝過(guò)程中需要考慮一些問(wèn)題。夾具元件安裝在合適位置可以說(shuō)是一種挑戰(zhàn)，尤其是當(dāng)定位公差比較小時(shí)，柔性?shī)A具也應(yīng)當(dāng)被監(jiān)測(cè)以便于開(kāi)發(fā)和與傳統(tǒng)夾具相比較它們的剛性。 給出了一個(gè)通用的描述階段根據(jù)初步夾具安裝在仿真軟件環(huán)境和利用一些尺寸為5m×4m×3m的大尺寸夾具的實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)測(cè)量指令階段。這是不論這個(gè)夾具是否是第一次安裝在夾具中還是對(duì)已經(jīng)存在的夾具只做外形上的更換，其都是為了定位不同的零部件。 根據(jù)其復(fù)雜性，一種典型的大尺寸夾具具有三至五個(gè)結(jié)構(gòu)。通常除了有一個(gè)主框架之外，在每一個(gè)級(jí)別的基本水平，也可以由一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)用來(lái)作為參考以便于作為夾具基準(zhǔn)來(lái)定位。在一個(gè)自動(dòng)化固定的平臺(tái)上，機(jī)器系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行多項(xiàng)任務(wù)，比如定位、加工和進(jìn)行裝配。因此機(jī)器人的工作基準(zhǔn)與夾具的工作框架相聯(lián)系。仔細(xì)考慮夾具的綜合數(shù)據(jù)，會(huì)確保后續(xù)安裝達(dá)到預(yù)期的公差要求。 2.4.1 測(cè)試輔助柔性?shī)A具的安裝 柔性?shī)A具的安裝在第一次進(jìn)行模擬仿真時(shí)有幾個(gè)安裝階段。使用模擬演習(xí)，在這個(gè)工程中可以減少一些潛在的錯(cuò)誤和返工。測(cè)量輔助安裝過(guò)程是類(lèi)似的跟蹤對(duì)象位置的過(guò)程，是常見(jiàn)的大尺寸組件用到的。夾具的組件先用這種方法使其大致位置公差在1mm以?xún)?nèi)，然后當(dāng)所有的夾具組件被放到所設(shè)計(jì)的位置時(shí)，在0.1mm至0.15mm公差內(nèi)，它們可以使用適當(dāng)?shù)呐ぞ厥站o。典型的計(jì)量協(xié)助柔性?shī)A具安裝階段如下： 在出廠時(shí)設(shè)置初試參考結(jié)構(gòu)； 測(cè)量初始參照系； 安裝基地或其位置的主框架； 安裝脫機(jī)內(nèi)結(jié)構(gòu)； 安裝控股和定位； 在內(nèi)框和主框架位置安裝鉗、套管和皮卡。 底座上安裝內(nèi)框； 重點(diǎn)定位元件的精細(xì)調(diào)整和緊固； 核查參照系和夾具； 對(duì)于夾具關(guān)鍵位置的服務(wù)監(jiān)測(cè)。 這些階段是從無(wú)到有夾具的完整安裝。更不用說(shuō)，在設(shè)計(jì)變化略有變化的情況下，一些下面的操作將被忽略。 表2.2 不同夾具理念之間簡(jiǎn)明的比較 典型特征 固定框架 柔性?shī)A具 夾具 應(yīng)用 大批量產(chǎn)品 小批量產(chǎn)品 樣機(jī) 優(yōu)點(diǎn) 唯一性 可重復(fù)性 可重構(gòu)性 成本效益 耐用性 非常高 高 低 剛度 非常高 剛性不確定 低 缺點(diǎn) 重量 重 中 低 可移植性 不可移植 難以在每一個(gè)安裝中定位 難以進(jìn)行 成本 非常高 中等 低 生產(chǎn)時(shí)間 長(zhǎng) 中等 短 2.4.2 柔性?shī)A具的安裝 柔性?shī)A具安裝過(guò)程中采取了以下階段： 安裝夾具的主框架； 移動(dòng)單元和子系統(tǒng)組裝； 夾具內(nèi)框架在夾具裝配中的安裝； 皮卡和夾具的裝配。 主框架通常是夾具的骨干。因此，它一般不會(huì)改變外形，和內(nèi)框架及較小的元素如襯套、皮卡和夾具一樣具有規(guī)律性。慎重考慮制造過(guò)程可以減少夾具元件較大元素的重新排列，也會(huì)更進(jìn)一步節(jié)約時(shí)間和成本。圖3顯示了三組不同活動(dòng)小組對(duì)于柔性?shī)A具的安裝過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，假定夾具的標(biāo)準(zhǔn)件是從可供選擇的現(xiàn)成的部件和組件中選出來(lái)的，然后提前在大量的物理安裝測(cè)試和調(diào)試時(shí)以降低測(cè)量不確定度來(lái)進(jìn)行一次夾具安裝。一旦達(dá)到可接受水平的不確定性的物理安裝才能進(jìn)行。 圖2.3 柔性?shī)A具的測(cè)量輔助安裝程序 在夾具安裝過(guò)程中，它可能需要用到多個(gè)測(cè)量系統(tǒng)或用到包括一套完整夾具安裝關(guān)鍵點(diǎn)的測(cè)量系統(tǒng)。這應(yīng)該包括在夾具維修期間放在工廠的地板和墻壁上的穩(wěn)定性及漂移檢查的目標(biāo)參考點(diǎn)。 在夾具上定位的關(guān)鍵點(diǎn)、測(cè)量?jī)x器的不確定性應(yīng)該予以考慮。作為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)法則，每個(gè)夾具關(guān)鍵位置的定位的準(zhǔn)確性應(yīng)該是在10倍，甚至比所需的耐受性更好。換句話(huà)說(shuō)，如果組件公差指定至0.1mm，則夾具定位精度至少應(yīng)為0.01mm。 柔性?shī)A具安裝的最佳做法如下： 一個(gè)工廠的墻壁和地板上的初始參考點(diǎn)的位置是首選，以減少測(cè)量的不確定性； 應(yīng)驗(yàn)證該儀器所在位置上經(jīng)常使用初始參考點(diǎn)的基地； 在每個(gè)夾具的大節(jié)上，為更好地具有跟蹤和可重復(fù)性，可以附加多個(gè)球式反射跟蹤系統(tǒng)； 夾具大型組件有關(guān)于彎曲或扭曲的測(cè)量應(yīng)集中在角梁的中央部分，以減少定位誤差； 內(nèi)框架參考點(diǎn)應(yīng)選擇盡可能遠(yuǎn)的創(chuàng)建框的坐標(biāo)系統(tǒng)。這可能會(huì)導(dǎo)致在內(nèi)框坐標(biāo)系時(shí)的較小的不確定性。 3.不確定性 由于評(píng)估的結(jié)果旨在對(duì)于所描述物體真正價(jià)值范圍內(nèi)的評(píng)估定位，則不確定性被定義為膠[8]。這里的不確定性來(lái)自?xún)煞矫娴膶彶?，首先是與測(cè)量過(guò)程中有關(guān)的，其次是與夾具定位的不確定性有關(guān)。測(cè)量不確定性的一些因素，如灰塵、重力、溫度、氣壓、濕度、測(cè)量?jī)x器和相關(guān)軟件中的系統(tǒng)誤差、操作人員的技能、接觸探針或球式反射跟蹤儀?；谀z[8]的定義，測(cè)量結(jié)果應(yīng)伴隨著它的不確定性說(shuō)明，這些錯(cuò)誤詳細(xì)來(lái)源的討論超出了本文的范圍。已經(jīng)有多項(xiàng)研究來(lái)建立真正的不確定性的一些測(cè)量?jī)x器[10、11]。 夾具關(guān)鍵點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果應(yīng)該包括相關(guān)的置信水平。除了最初的不確定性上升的測(cè)量?jī)x器，夾具的不確定性還有其他方面的影響。夾具框架方面的應(yīng)用由于產(chǎn)品重量以及制造工藝過(guò)程在夾具框架中能創(chuàng)建一些彈性變形。夾具有了集成化、自動(dòng)化和移動(dòng)部分，是這個(gè)問(wèn)題變得更加復(fù)雜。 仔細(xì)考慮夾具設(shè)計(jì)階段不確定性的來(lái)源可以在一個(gè)給定的情況下減少過(guò)度使用公差預(yù)算的風(fēng)險(xiǎn)。夾具的精度和夾具的成本之間有著直接的關(guān)系。然而，整體的成本也應(yīng)該被考慮在內(nèi)。高數(shù)額的零部件有更長(zhǎng)的使用壽命。換句話(huà)說(shuō)，質(zhì)量特征接近平均值是，在使用過(guò)程中會(huì)很少失效。朝六個(gè)方向靠近在安裝時(shí)是很必要的，然后是在高精度夾具和敏感部位上的可重構(gòu)、柔性?shī)A具及夾具的監(jiān)測(cè)。 4.討論 柔性?shī)A具適用于組裝和在加工部分有不同的設(shè)計(jì)和幾何參數(shù)。尤其是當(dāng)這些部件之間的設(shè)計(jì)變化小時(shí)，這種類(lèi)型的夾具被證明是具有成本效益和快速的解決方案，這是因?yàn)樗赡軙?huì)通過(guò)夾具重新配置到一個(gè)新的產(chǎn)品或組件的變種上。然而，當(dāng)所需的零件盒裝配的設(shè)計(jì)完全不同時(shí)，可能需要不同尺寸夾具組件的完整地重排，因此，在設(shè)計(jì)一個(gè)新的零件和重組夾具的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)該考慮到要便于減少夾具的安裝和重新配置的時(shí)間以及成本，并最大限度的重用現(xiàn)在的組件在當(dāng)前的裝配中。 一個(gè)柔性?shī)A具有許多種裝配方式，是由于其靈活性。在正確的安裝順序下選擇合適的組件，可以最大限度的節(jié)約成本和時(shí)間。本次選擇的過(guò)程中應(yīng)該對(duì)未來(lái)產(chǎn)品的夾具的潛在的重用予以考慮。在產(chǎn)品不斷變化的情況下，計(jì)劃和設(shè)計(jì)夾具框架是很重要的。使用定制的夾具、緊固件、軸套和其他夾具元件都是降低成本的關(guān)鍵問(wèn)題。 仿真軟件和工具的廣泛使用，可以減少返工和浪費(fèi)夾具材料相關(guān)的成本。例如測(cè)量?jī)x器，其目標(biāo)點(diǎn)之間的視線(xiàn)檢查就會(huì)使用這些軟件來(lái)輔助。圖4顯示了柔性?shī)A具安裝在測(cè)量仿真軟件中的第一個(gè)階段。由于夾具正在興建的模擬的效益越 來(lái)越明顯，因此它可以突出儀器與目標(biāo)測(cè)量點(diǎn)的水平視線(xiàn)的問(wèn)題和不確定性。 由于關(guān)于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形，則可以提前在仿真中分析以及在購(gòu)買(mǎi)夾具元件方面的財(cái)政。更重要的是，這種工具允許更好的裝配和制造等操作，因?yàn)樗鼈兡芴崆胺治龀鰥A具的長(zhǎng)處和弱點(diǎn)，揭示其物理設(shè)置。 選擇合適的測(cè)量?jī)x器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計(jì)量。一個(gè)連貫的計(jì)量系統(tǒng)，其測(cè)量結(jié)果的不確定性能夠決定夾具的不確定性，也暴露了夾具和是否符合一個(gè)給定的公差范圍內(nèi)所需任務(wù)的能力。 圖4.1 測(cè)量輔助夾具安裝的模擬過(guò)程 由于關(guān)于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形，則可以提前在仿真中分析以及在購(gòu)買(mǎi)夾具元件方面的財(cái)政。更重要的是，這種工具允許更好的裝配和制造等操作，因?yàn)樗鼈兡芴崆胺治龀鰥A具的長(zhǎng)處和弱點(diǎn)，揭示其物理設(shè)置。 選擇合適的測(cè)量?jī)x器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計(jì)量。一個(gè)連貫的計(jì)量系統(tǒng)，其測(cè)量結(jié)果的不確定性能夠決定夾具的不確定性，也暴露了夾具和是否符合一個(gè)給定的公差范圍內(nèi)所需任務(wù)的能力。 總結(jié) 零件和裝配體應(yīng)該以盡量減少夾具成本的方式來(lái)設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足使用標(biāo)準(zhǔn)組件。如果在夾具更新至下一產(chǎn)品時(shí)提前思考，則其速度和成本可能會(huì)增加。在夾具和固定裝置的設(shè)計(jì)上有強(qiáng)大的總成本、碳足跡及其可持續(xù)性。它往往要求生產(chǎn)出只有極少數(shù)的典型設(shè)計(jì)或產(chǎn)品，子系統(tǒng)或組件，以滿(mǎn)足產(chǎn)品的變化和客戶(hù)的需求。對(duì)于大型產(chǎn)品的幾何尺寸超出幾米夾具的可能會(huì)造成重大的開(kāi)銷(xiāo)。此外，一旦所需的零部件倍制造出來(lái)，這些夾具則會(huì)變得多余。常規(guī)回收多余夾具是不經(jīng)濟(jì)的。因此，找到增加夾具的靈活性才是所需求的方法。 柔性?shī)A具和夾具的概念已存于二十余年。然而它們的潛能還沒(méi)有真正發(fā)揮，是由于其精度可可重復(fù)性的不確定性。高精度計(jì)量系統(tǒng)現(xiàn)在能夠用來(lái)對(duì)夾具進(jìn)行初始安裝和服務(wù)。然后使用該系統(tǒng)有可能重新設(shè)定夾具元素使其精確到一個(gè)新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以便于定位不同幾何位置的組件，允許幾次使用夾具。 本文提出了一種對(duì)于大規(guī)模柔性?shī)A具及夾具初始定位和安裝的通用的算法。計(jì)量輔助夾具安裝的新概念被證明對(duì)復(fù)雜的設(shè)置和夾具的安裝是有益的。當(dāng)完全裝配好時(shí)，夾具的穩(wěn)定性可以通過(guò)慎重考慮和選擇夾具幾何位置上的關(guān)鍵點(diǎn)來(lái)予以保證。這種方法將應(yīng)用于大尺寸元件和產(chǎn)品的制造以及裝配件，尤其是應(yīng)用于航空航天和發(fā)電工業(yè)中。