左支座工藝和鉆M8孔夾具設(shè)計(jì)【葫蘆形支架零件】【含6張CAD圖紙、文檔全稿】

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機(jī)械加工工序卡片 工件名稱 工序號(hào) 零件名稱 左支座 零件號(hào) 左支座 零件重量 同時(shí)加工件數(shù) 1 材料 毛坯 牌號(hào) 硬度 型號(hào) 重量 HT200 HBS220-285 鑄件 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號(hào) 專用夾具 立式銑床 X51 安裝 工步 安裝及工步說(shuō)明 刀具 量具 走刀長(zhǎng)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(shí)min 1 銑Φ55下端面 端銑刀 游標(biāo)卡尺 55 1 1.5 0.2 750 141.3 0.44 設(shè)計(jì)者 指導(dǎo)老師 共 1 頁(yè) 第 1 頁(yè) 機(jī)械加工工序卡片 工件名稱 工序號(hào) 零件名稱 左支座 零件號(hào) 左支座 零件重量 同時(shí)加工件數(shù) 1 材料 毛坯 牌號(hào) 硬度 型號(hào) 重量 HT200 HBS220-285 鑄件 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號(hào) 專用夾具 立式銑床 X51 安裝 工步 安裝及工步說(shuō)明 刀具 量具 走刀長(zhǎng)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(shí)min 1 銑Φ55上端面 端銑刀 游標(biāo)卡尺 55 1 1.5 0.2 750 141.3 0.44 設(shè)計(jì)者 指導(dǎo)老師 共 1 頁(yè) 第 1 頁(yè) 機(jī)械加工工序卡片 工件名稱 工序號(hào) 零件名稱 左支座 零件號(hào) 左支座 零件重量 同時(shí)加工件數(shù) 1 材料 毛坯 牌號(hào) 硬度 型號(hào) 重量 HT200 HBS220-285 鑄件 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號(hào) 專用夾具 立式鉆床 Z525 安裝 工步 安裝及工步說(shuō)明 刀具 量具 走刀長(zhǎng)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(shí)min 1 鉆Φ32孔 麻花鉆 游標(biāo)卡尺 100 1 1.5 0.25 175 71.98 1.19 設(shè)計(jì)者 指導(dǎo)老師 共 1 頁(yè) 第 1 頁(yè) 機(jī)械加工工序卡片 工件名稱 工序號(hào) 零件名稱 左支座 零件號(hào) 左支座 零件重量 同時(shí)加工件數(shù) 1 材料 毛坯 牌號(hào) 硬度 型號(hào) 重量 HT200 HBS220-285 鑄件 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號(hào) 專用夾具 立式銑床 X51 安裝 工步 安裝及工步說(shuō)明 刀具 量具 走刀長(zhǎng)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(shí)min 1 銑92x28端面 端銑刀 游標(biāo)卡尺 92 1 1.5 0.2 1450 159.3 0.3 設(shè)計(jì)者 指導(dǎo)老師 共 1 頁(yè) 第 1 頁(yè) 機(jī)械加工工序卡片 工件名稱 工序號(hào) 零件名稱 左支座 零件號(hào) 左支座 零件重量 同時(shí)加工件數(shù) 1 材料 毛坯 牌號(hào) 硬度 型號(hào) 重量 HT200 HBS220-285 鑄件 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號(hào) 專用夾具 立式鉆床 Z525 安裝 工步 安裝及工步說(shuō)明 刀具 量具 走刀長(zhǎng)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(shí)min 1 鉆2-Φ14.5孔 麻花鉆 游標(biāo)卡尺 15 1 1.5 0.13 1450 25.3 0.355 設(shè)計(jì)者 指導(dǎo)老師 共 1 頁(yè) 第 1 頁(yè) 機(jī)械加工工序卡片 工件名稱 工序號(hào) 零件名稱 左支座 零件號(hào) 左支座 零件重量 同時(shí)加工件數(shù) 1 材料 毛坯 牌號(hào) 硬度 型號(hào) 重量 HT200 HBS220-285 鑄件 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號(hào) 專用夾具 立式銑床 X51 安裝 工步 安裝及工步說(shuō)明 刀具 量具 走刀長(zhǎng)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(shí)min 1 銑Φ15端面 端銑刀 游標(biāo)卡尺 15 1 1.5 0.2 750 117.5 0.18 設(shè)計(jì)者 指導(dǎo)老師 共 1 頁(yè) 第 1 頁(yè) 機(jī)械加工工序卡片 工件名稱 工序號(hào) 零件名稱 左支座 零件號(hào) 左支座 零件重量 同時(shí)加工件數(shù) 1 材料 毛坯 牌號(hào) 硬度 型號(hào) 重量 HT200 HBS220-285 鑄件 設(shè)備 夾具 輔助工具 名稱 型號(hào) 專用夾具 立式鉆床 Z525 安裝 工步 安裝及工步說(shuō)明 刀具 量具 走刀長(zhǎng)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(shí)min 1 鉆M8螺紋底孔 麻花鉆 游標(biāo)卡尺 10 1 1 0.28 545 6.8 0.17 2 攻絲M8 絲錐 游標(biāo)卡尺 10 1 0.5 1.25 272 6.8 0.05 設(shè)計(jì)者 指導(dǎo)老師 共 1 頁(yè) 第 1 頁(yè) 夾具夾緊力的優(yōu)化及對(duì)工件定位精度的影響 B.Li 和 S.N.Mellkote 布什伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院，佐治亞理工學(xué)院，格魯吉亞，美國(guó)研究所 由于夾緊和加工，在工件和夾具的接觸部位會(huì)產(chǎn)生局部彈性變形，使工件尺寸發(fā)生變化，進(jìn)而影響工件的最終加工質(zhì)量。這種效應(yīng)可通過最小化夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化，夾緊力是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)變量，可以得到優(yōu)化，以減少工件的位移。本文提出了一種確定多夾緊夾具受到準(zhǔn)靜態(tài)加工部位的最佳夾緊力的新方法。該方法采用彈性接觸力學(xué)模型代表夾具與工件接觸，并涉及制定和解決方案的多目標(biāo)優(yōu)化模型的約束。夾緊力的最優(yōu)化對(duì)工件定位精度的影響通過3-2-1式銑夾具的例子進(jìn)行了分析。 關(guān)鍵詞：彈性 接觸 模型 夾具 夾緊力 優(yōu)化 前言 定位和夾緊的工件加工中的兩個(gè)關(guān)鍵因素。要實(shí)現(xiàn)夾具的這些功能，需將工件定位到一個(gè)合適的基準(zhǔn)上并夾緊，采用的夾緊力必須足夠大，以抑制工件在加工過程中產(chǎn)生的移動(dòng)。然而，過度的夾緊力可誘導(dǎo)工件產(chǎn)生更大的彈性變形 ，這會(huì)影響它的位置精度，并反過來(lái)影響零件質(zhì)量。所以有必要確定最佳夾緊力，來(lái)減小由于彈性變形對(duì)工件的定位誤差，同時(shí)滿足加工的要求。在夾具分析和綜合領(lǐng)域上的研究人員使用了有限元模型的方法或剛體模型的方法。大量的工作都以有限元方法為基礎(chǔ)被報(bào)道[參考文獻(xiàn)1-8]。隨著得墨忒耳[8]，這種方法的限制是需要較大的模型和計(jì)算成本。同時(shí)，多數(shù)的有限元基礎(chǔ)研究人員一直重點(diǎn)關(guān)注的夾具布局優(yōu)化和夾緊力的優(yōu)化還沒有得到充分討論，也有少數(shù)的研究人員通過對(duì)剛性模型[9-11]對(duì)夾緊力進(jìn)行了優(yōu)化，剛型模型幾乎被近似為一個(gè)規(guī)則完整的形狀。得墨忒耳[12，13]用螺釘理論解決的最低夾緊力，總的問題是制定一個(gè)線性規(guī)劃，其目的是盡量減少在每個(gè)定位點(diǎn)調(diào)整夾緊力強(qiáng)度的法線接觸力。接觸摩擦力的影響被忽視，因?yàn)樗^法線接觸力相對(duì)較小，由于這種方法是基于剛體假設(shè)，獨(dú)特的三維夾具可以處理超過6個(gè)自由度的裝夾，復(fù)和倪[14]也提出迭代搜索方法，通過假設(shè)已知摩擦力的方向來(lái)推導(dǎo)計(jì)算最小夾緊力，該剛體分析的主要限制因素是當(dāng)出現(xiàn)六個(gè)以上的接觸力是使其靜力不確定，因此，這種方法無(wú)法確定工件移位的唯一性。 這種限制可以通過計(jì)算夾具——工件系統(tǒng)[15]的彈性來(lái)克服，對(duì)于一個(gè)相對(duì)嚴(yán)格的工件，該夾具在機(jī)械加工工件的位置會(huì)受夾具點(diǎn)的局部彈性變形的強(qiáng)烈影響。Hockenberger和得墨忒耳[16]使用經(jīng)驗(yàn)的接觸力變形的關(guān)系（稱為元功能），解決由于夾緊和準(zhǔn)靜態(tài)加工力工件剛體位移。同一作者還考察了加工工件夾具位移對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的影響[17]。桂 [18] 等 通過工件的夾緊力的優(yōu)化定位精度彈性接觸模型對(duì)報(bào)告做了改善，然而，他們沒有處理計(jì)算夾具與工件的接觸剛度的方法，此外，其算法的應(yīng)用沒有討論機(jī)械加工刀具路徑負(fù)載有限序列。李和Melkote [19]和烏爾塔多和Melkote [20]用接觸力學(xué)解決由于在加載夾具夾緊點(diǎn)彈性變形產(chǎn)生的接觸力和工件的位移，他們還使用此方法制定了優(yōu)化方法夾具布局[21]和夾緊力[22]。但是，關(guān)于multiclamp系統(tǒng)及其對(duì)工件精度影響的夾緊力的優(yōu)化并沒有在這些文件中提到 。 本文提出了一種新的算法，確定了multiclamp夾具工件系統(tǒng)受到準(zhǔn)靜態(tài)加載的最佳夾緊力為基礎(chǔ)的彈性方法。該法旨在盡量減少影響由于工件夾緊位移和加工荷載通過系統(tǒng)優(yōu)化夾緊力的一部分定位精度。接觸力學(xué)模型，用于確定接觸力和位移，然后再用做夾緊力優(yōu)化，這個(gè)問題被作為多目標(biāo)約束優(yōu)化問題提出和解決。通過兩個(gè)例子分析工件夾緊力的優(yōu)化對(duì)定位精度的影響，例子涉及的銑削夾具3-2-1布局。 1． 夾具——工件聯(lián)系模型 1．1 模型假設(shè) 該加工夾具由L定位器和帶有球形端的c形夾組成。工件和夾具接觸的地方是線性的彈性接觸，其他地方完全剛性。工件——夾具系統(tǒng)由于夾緊和加工受到準(zhǔn)靜態(tài)負(fù)載。夾緊力可假定為在加工過程中保持不變，這個(gè)假設(shè)是有效的，在對(duì)液壓或氣動(dòng)夾具使用。在實(shí)際中，夾具工件接觸區(qū)域是彈性分布，然而，這種模式的發(fā)展，假設(shè)總觸剛度（見圖1）第i夾具接觸力局部變形如下： (1) 其中（j=x，y，z）表示，在當(dāng)?shù)刈幼鴺?biāo)系切線和法線方向的接觸剛度 第 19 頁(yè) 共 15 頁(yè) 圖1 彈簧夾具—— 工件接觸模型。 表示在第i個(gè) 接觸處的坐標(biāo)系 （j=x，y，z）是對(duì)應(yīng)沿著xyz方向的彈性變形，分別 （j= x，y，z）的代表和切向力接觸 ，法線力接觸。 1．2 工件——夾具的接觸剛度模型 集中遵守一個(gè)球形尖端定位，夾具和工件的接觸并不是線性的，因?yàn)榻佑|半徑與隨法線力呈非線性變化 [23]。由于法線力接觸變形作用于半徑和平面工件表面之間，這可從封閉赫茲的辦法解決縮進(jìn)一個(gè)球體彈性半空間的問題。對(duì)于這個(gè)問題， 是法線的變形，在[文獻(xiàn)23 第93頁(yè)]中給出如下： （2） 其中式中 和是工件和夾具的彈性模量，、分別是工件和材料的泊松比。 切向變形沿著和切線方向）硅業(yè)切力距有以下形式[文獻(xiàn)23第217頁(yè)] （3） 其中、 分別是工件和夾具剪切模量 一個(gè)合理的接觸剛度的線性可以近似從最小二乘獲得適合式 （2），這就產(chǎn)生了以下線性化接觸剛度值：在計(jì)算上述的線性近似， （4） (5) 正常的力被假定為從0到1000N，且最小二乘擬合相應(yīng)的R2值認(rèn)定是0.94。 2．夾緊力優(yōu)化 我們的目標(biāo)是確定最優(yōu)夾緊力，將盡量減少由于工件剛體運(yùn)動(dòng)過程中，局部的夾緊和加工負(fù)荷引起的彈性變形，同時(shí)保持在準(zhǔn)靜態(tài)加工過程中夾具——工件系統(tǒng)平衡，工件的位移減少，從而減少定位誤差。實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)是通過制定一個(gè)多目標(biāo)約束優(yōu)化問題的問題，如下描述。 2.1 目標(biāo)函數(shù)配方 工件旋轉(zhuǎn)，由于部隊(duì)輪換往往是相當(dāng)小[17]的工件定位誤差假設(shè)為確定其剛體翻譯基本上，其中 、、和 是 沿，和三個(gè)正交組件（見圖2）。 圖2 工件剛體平移和旋轉(zhuǎn) 工件的定位誤差歸于裝夾力，然后可以在該剛體位移的范數(shù)計(jì)算如下： （6） 其中表示一個(gè)向量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 但是作用在工件的夾緊力會(huì)影響定位誤差。當(dāng)多個(gè)夾緊力作用于工件，由此產(chǎn)生的夾緊力為,有如下形式： （7） 其中夾緊力是矢量，夾緊力的方向矩陣，是夾緊力是矢量的方向余弦，、和 是第i個(gè)夾緊點(diǎn)夾緊力在、和方向上的向量角度（i=1、2、3...,C）。 在這個(gè)文件中，由于接觸區(qū)變形造成的工件的定位誤差，被假定為受的作用力是法線的，接觸的摩擦力相對(duì)較小，并在進(jìn)行分析時(shí)忽略了加緊力對(duì)工件的定位誤差的影響。意指正常接觸剛度比，是通過（i=1，2…L）和最小的所有定位器正常剛度相乘，并假設(shè)工件、、取決于、、的方向，各自的等效接觸剛度可有下式計(jì)算得出（見圖3），工件剛體運(yùn)動(dòng)，歸于夾緊行動(dòng)現(xiàn)在可以寫成： (8) 工件有位移，因此，定位誤差的減小可以通過盡量減少產(chǎn)生的夾緊力向量 范數(shù)。因此，第一個(gè)目標(biāo)函數(shù)可以寫為： 最小化 （9） 要注意，加權(quán)因素是與等效接觸剛度成正比的在、和 方向上。通過使用最低總能量互補(bǔ)參考文獻(xiàn)[15，23]的原則求解彈性力學(xué)接觸問題得出A的組成部分是唯一確定的，這保證了夾緊力和相應(yīng)的定位反應(yīng)是“真正的”解決方案，對(duì)接觸問題和產(chǎn)生的“真正”剛體位移，而且工件保持在靜態(tài)平衡，通過夾緊力的隨時(shí)調(diào)整。因此，總能量最小化的形式為補(bǔ)充的夾緊力優(yōu)化的第二個(gè)目標(biāo)函數(shù)，并給出： 最小化 （10） 其中代表機(jī)構(gòu)的彈性變形應(yīng)變能互補(bǔ)，代表由外部力量和力矩配合完成，是遵守對(duì)角矩陣的， 和是所有接觸力的載體。 如圖3 加權(quán)系數(shù)計(jì)算確定的基礎(chǔ) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（外文翻譯） 2.2 摩擦和靜態(tài)平衡約束 在（10）式優(yōu)化的目標(biāo)受到一定的限制和約束，他們中最重要的是在每個(gè)接觸處的靜摩擦力約束。庫(kù)侖摩擦力的法律規(guī)定（是靜態(tài)摩擦系數(shù)）,這方面的一個(gè)非線性約束和線性化版本可以使用，并且[19]有： （11） 假設(shè)準(zhǔn)靜態(tài)載荷，工件的靜力平衡由下列力和力矩平衡方程確保（向量形式）： (12) 其中包括在法線和切線方向的力和力矩的機(jī)械加工力和工件重量。 2.3界接觸力 由于夾具——工件接觸是單側(cè)面的，法線的接觸力只能被壓縮。這通過以下的的約束表（i=1，2…,L+C） （13） 它假設(shè)在工件上的法線力是確定的，此外，在一個(gè)法線的接觸壓力不能超過壓工件材料的屈服強(qiáng)度（）。這個(gè)約束可寫為： （i=1，2，…,L+C） (14) 如果是在第i個(gè)工件——夾具的接觸處的接觸面積，完整的夾緊力優(yōu)化模型，可以寫成：最小化 (15) 3．模型算法求解 式（15）多目標(biāo)優(yōu)化問題可以通過求解約束[24]。這種方法將確定的目標(biāo)作為首要職能之一，并將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)約束對(duì)。該補(bǔ)充（）的主要目的是處理功能，并由此得到夾緊力（）作為約束的加權(quán)范數(shù)最小化。對(duì)為主要目標(biāo)的選擇，確保選中一套獨(dú)特可行的夾緊力，因此，工件——夾具系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)（即最低能量狀態(tài)），此狀態(tài)也表示有最小的夾緊力下的加權(quán)范數(shù)。 的約束轉(zhuǎn)換涉及到一個(gè)指定的加權(quán)范數(shù)小于或等于，其中是 的約束，假設(shè)最初所有夾緊力不明確，要確定一個(gè)合適的。在定位和夾緊點(diǎn)的接觸力的計(jì)算只考慮第一個(gè)目標(biāo)函數(shù)（即）。雖然有這樣的接觸力，并不一定產(chǎn)生最低的夾緊力，這是一個(gè)“真正的”可行的解決彈性力學(xué)問題辦法，可完全抑制工件在夾具中的位置。這些夾緊力的加權(quán)系數(shù)，通過計(jì)算并作為初始值與比較，因此，夾緊力式（15）的優(yōu)化問題可改寫為: 最小化 （16） 由： (11)–(14) 得。 類似的算法尋找一個(gè)方程根的二分法來(lái)確定最低的上的約束, 通過盡可能降低上限，由此產(chǎn)生的最小夾緊力的加權(quán)范數(shù)。 迭代次數(shù)K，終止搜索取決于所需的預(yù)測(cè)精度和，有參考文獻(xiàn)[15]： （17） 其中表示上限的功能，完整的算法在如圖4中給出。 圖4 夾緊力的優(yōu)化算法（在示例1中使用）。 圖5 該算法在示例2使用 4． 加工過程中的夾緊力的優(yōu)化及測(cè)定 上一節(jié)介紹的算法可用于確定單負(fù)載作用于工件的載體的最佳夾緊力，然而，刀具路徑隨磨削量和切割點(diǎn)的不斷變化而變化。因此，相應(yīng)的夾緊力和最佳的加工負(fù)荷獲得將由圖4算法獲得，這大大增加了計(jì)算負(fù)擔(dān)，并要求為選擇的夾緊力提供標(biāo)準(zhǔn)， 將獲得滿意和適宜的整個(gè)刀具軌跡 ，用保守的辦法來(lái)解決下面將被討論的問題，考慮一個(gè)有限的數(shù)目（例如m）沿相應(yīng)的刀具路徑設(shè)置的產(chǎn)生m個(gè)最佳夾緊力，選擇記為， ， …,在每個(gè)采樣點(diǎn)，考慮以下四個(gè)最壞加工負(fù)荷向量： (18)、和表示在、和方向上的最大值，、和上的數(shù)字1，2，3分別代替對(duì)應(yīng)的和另外兩個(gè)正交切削分力，而且有： 雖然4個(gè)最壞情況加工負(fù)荷向量不會(huì)在工件加工的同一時(shí)刻出現(xiàn)，但在每次常規(guī)的進(jìn)給速度中，刀具旋轉(zhuǎn)一次出現(xiàn)一次，負(fù)載向量引入的誤差可忽略。因此，在這項(xiàng)工作中，四個(gè)載體負(fù)載適用于同一位置，（但不是同時(shí)）對(duì)工件進(jìn)行的采樣 ，夾緊力的優(yōu)化算法圖4，對(duì)應(yīng)于每個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)算最佳的夾緊力。夾緊力的最佳形式有： (i=1,2,…,m) (j=x,y z,r) (19) 其中是最佳夾緊力的四個(gè)情況下的加工負(fù)荷載體，(C=1，2，…C)是每個(gè)相應(yīng)的夾具在第i個(gè)樣本點(diǎn)和第j負(fù)荷情況下力的大小。是計(jì)算每個(gè)負(fù)載點(diǎn)之后的結(jié)果，一套簡(jiǎn)單的“最佳”夾緊力必須從所有的樣本點(diǎn)和裝載條件里發(fā)現(xiàn)，并在所有的最佳夾緊力中選擇。這是通過在所有負(fù)載情況和采樣點(diǎn)排序，并選擇夾緊點(diǎn)的最高值的最佳的夾緊力，見于式 （20）： （k=1，2，…，C） （20） 只要這些具備，就得到一套優(yōu)化的夾緊力，驗(yàn)證這些力，以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡。否則，會(huì)出現(xiàn)更多采樣點(diǎn)和重復(fù)上述程序。在這種方式中，可為整個(gè)刀具路徑確定“最佳”夾緊力 ，圖5總結(jié)了剛才所描述的算法。請(qǐng)注意，雖然這種方法是保守的，它提供了一個(gè)確定的夾緊力，最大限度地減少工件的定位誤差的一套系統(tǒng)方法。 5．影響工件的定位精度 它的興趣在于最早提出了評(píng)價(jià)夾緊力的算法對(duì)工件的定位精度的影響。工件首先放在與夾具接觸的基板上，然后夾緊力使工件接觸到夾具，因此，局部變形發(fā)生在每個(gè)工件夾具接觸處，使工件在夾具上移位和旋轉(zhuǎn)。隨后，準(zhǔn)靜態(tài)加工負(fù)荷應(yīng)用造成工件在夾具的移位。工件剛體運(yùn)動(dòng)的定義是由它在、和方向上的移位和自轉(zhuǎn)（見圖2）， 如前所述，工件剛體位移產(chǎn)生于在每個(gè)夾緊處的局部變形，假設(shè)為相對(duì)于工件的質(zhì)量中心的第i個(gè)位置矢量定位點(diǎn)，坐標(biāo)變換定理可以用來(lái)表達(dá)在工件的位移，以及工件自轉(zhuǎn)如下: (21) 其中表示旋轉(zhuǎn)矩陣,描述當(dāng)?shù)卦诘趇幀相聯(lián)系的全球坐標(biāo)系和是一個(gè)旋轉(zhuǎn)矩陣確定工件相對(duì)于全球的坐標(biāo)系的定位坐標(biāo)系。假設(shè)夾具夾緊工件旋轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn)很小，故也可近似為： （22） 方程（21）現(xiàn)在可以改寫為： （23） 其中是經(jīng)方程（21）重新編排后變換得到的矩陣式，是夾緊和加工導(dǎo)致的工件剛體運(yùn)動(dòng)矢量。工件與夾具單方面接觸性質(zhì)意味著工件與夾具接觸處沒有拉力的可能。因此，在第i裝夾點(diǎn)接觸力可能與的關(guān)系如下： （24） 其中是在第i個(gè)接觸點(diǎn)由于夾緊和加工負(fù)荷造成的變形，意味著凈壓縮變形，而負(fù)數(shù)則代表拉伸變形; 是表示在本地坐標(biāo)系第i個(gè)接觸剛度矩陣，是單位向量. 在這項(xiàng)研究中假定液壓/氣動(dòng)夾具，根據(jù)對(duì)外加工負(fù)荷，故在法線方向的夾緊力的強(qiáng)度保持不變，因此，必須對(duì)方程（24）的夾緊點(diǎn)進(jìn)行修改為： （25） 其中是在第i個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力，讓表示一個(gè)對(duì)外加工力量和載體的6×1矢量。并結(jié)合方程（23）—（25）與靜態(tài)平衡方程，得到下面的方程組： （26） 其中，其中表示相乘。由于夾緊和加工工件剛體移動(dòng)，q可通過求解式（26）得到。工件的定位誤差向量， （見圖6）， 現(xiàn)在可以計(jì)算如下： （27） 其中是考慮工件中心加工點(diǎn)的位置向量，且 6．模擬工作 較早前提出的算法是用來(lái)確定最佳夾緊力及其對(duì)兩例工件精度的影響例如： 1．適用于工件單點(diǎn)力。 2．應(yīng)用于工件負(fù)載準(zhǔn)靜態(tài)銑削序列 如左圖7 工件夾具配置中使用的模擬研究 工件夾具定位聯(lián)系; 、和全球坐標(biāo)系。 3-2-1夾具圖7所示，是用來(lái)定位并控制7075 - T6鋁合金（127毫米×127毫米×38.1毫米）的柱狀塊。假定為球形布局傾斜硬鋼定位器/夾具在表1中給出。工件——夾具材料的摩擦靜電對(duì)系數(shù)為0.25。使用伊利諾伊大學(xué)開發(fā)EMSIM程序[參考文獻(xiàn)26] 對(duì)加工瞬時(shí)銑削力條件進(jìn)行了計(jì)算，如表2給出例（1），應(yīng)用工件在點(diǎn)（109.2毫米，25.4毫米，34.3毫米）瞬時(shí)加工力，圖4中表3和表4列出了初級(jí)夾緊力和最佳夾緊力的算法 。該算法如圖5所示 ，一個(gè)25.4毫米銑槽使用EMSIM進(jìn)行了數(shù)值模擬，以減少起步（0.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）和結(jié)束時(shí)（127.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）四種情況下加工負(fù)荷載體， （見圖8）。模擬計(jì)算銑削力數(shù)據(jù)在表5中給出。 圖8最終銑削過程模擬例如2。 表6中5個(gè)坐標(biāo)列出了為模擬抽樣調(diào)查點(diǎn)。最佳夾緊力是用前面討論過的排序算法計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)和負(fù)載載體最后的夾緊力和負(fù)載。 7．結(jié)果與討論 例如算法1的繪制最佳夾緊力收斂圖9， 圖9 對(duì)于固定夾緊裝置在圖示例假設(shè)（見圖7），由此得到的夾緊力加權(quán)范數(shù)有如下形式：.結(jié)果表明，最佳夾緊力所述加工條件下有比初步夾緊力強(qiáng)度低得多的加權(quán)范數(shù)，最初的夾緊力是通過減少工件的夾具系統(tǒng)補(bǔ)充能量算法獲得。由于夾緊力和負(fù)載造成的工件的定位誤差，如表7。結(jié)果表明工件旋轉(zhuǎn)小，加工點(diǎn)減少錯(cuò)誤從13.1％到14.6％不等。在這種情況下，所有加工條件改善不是很大，因?yàn)閺淖畛跬ㄟ^互補(bǔ)勢(shì)能確定的最小化的夾緊力值已接近最佳夾緊力。圖5算法是用第二例在一個(gè)序列應(yīng)用于銑削負(fù)載到工件，他應(yīng)用于工件銑削負(fù)載一個(gè)序列。最佳的夾緊力，，對(duì)應(yīng)列表6每個(gè)樣本點(diǎn)，隨著最后的最佳夾緊力，在每個(gè)采樣點(diǎn)的加權(quán)范數(shù)和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖10，在每個(gè)采樣點(diǎn)的加權(quán)范數(shù)的，，和繪制。 結(jié)果表明，由于每個(gè)組成部分是各相應(yīng)的最大夾緊力，它具有最高的加權(quán)范數(shù)。如圖10所示，如果在每個(gè)夾緊點(diǎn)最大組成部分是用于確定初步夾緊力，則夾緊力需相應(yīng)設(shè)置，有比相當(dāng)大的加權(quán)范數(shù)。故是一個(gè)完整的刀具路徑改進(jìn)方案。上述模擬結(jié)果表明，該方法可用于優(yōu)化夾緊力相對(duì)于初始夾緊力的強(qiáng)度，這種做法將減少所造成的夾緊力的加權(quán)范數(shù)，因此將提高工件的定位精度。 圖10 8．結(jié)論 該文件提出了關(guān)于確定多鉗夾具，工件受準(zhǔn)靜態(tài)加載系統(tǒng)的優(yōu)化加工夾緊力的新方法。夾緊力的優(yōu)化算法是基于接觸力學(xué)的夾具與工件系統(tǒng)模型，并尋求盡量減少應(yīng)用到所造成的工件夾緊力的加權(quán)范數(shù)，得出工件的定位誤差。該整體模型，制定一個(gè)雙目標(biāo)約束優(yōu)化問題，使用-約束的方法解決。該算法通過兩個(gè)模擬表明，涉及3-2-1型，二夾銑夾具的例子。今后的工作將解決在動(dòng)態(tài)負(fù)載存在夾具與工件在系統(tǒng)的優(yōu)化，其中慣性，剛度和阻尼效應(yīng)在確定工件夾具系統(tǒng)的響應(yīng)特性具有重要作用。 9．參考資料： 1、J. 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DeMeter. 對(duì)工件準(zhǔn)靜態(tài)分析功能位移在加工夾具的應(yīng)用程序，制造科學(xué)雜志與工程： 325–331頁(yè), 1996。 （論文）開題報(bào)告 題 目 左支座的加工工藝與夾具設(shè)計(jì)（Ⅱ） 學(xué) 院 專 業(yè) 姓 名 班 級(jí) 指導(dǎo)教師 設(shè)計(jì)地點(diǎn) 起止日期 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 一、設(shè)計(jì)目的意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)是教學(xué)計(jì)劃中最后一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)和基本技能，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)、工程技術(shù)研究、軟件工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用等的綜合訓(xùn)練，是前面各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)、深化和拓寬，是學(xué)生綜合素質(zhì)和工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的重要階段。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新思維、綜合素質(zhì)與工程實(shí)踐能力培養(yǎng)效果進(jìn)行全面的檢驗(yàn)，使學(xué)生受到設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理第一線所必須的崗位能力訓(xùn)練，便于學(xué)生向工作崗位過渡。 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)及有關(guān)課程（工程材料與熱處理、機(jī)械設(shè)計(jì)、互換性與測(cè)量技術(shù)、金屬切削機(jī)床、金屬切削原理與刀具等）的知識(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐中學(xué)到的知識(shí)，獨(dú)立地分析和解決工藝問題，具備設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。 二、主要設(shè)計(jì)（研究）內(nèi)容 1、完成左支座的零件圖、毛坯圖 2、編寫左支座的加工工藝 3、繪制左支座的工藝卡 4、設(shè)計(jì)一套專用夾具 5、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書一套 三、設(shè)計(jì)（研究）方案 工藝路線方案一： 工序10：銑Φ55下端面 工序20：銑Φ55上端面 工序30：鉆，擴(kuò)，鉸￠32孔 工序40：銑Φ92x28端面 工序50：鉆2-Φ14.5孔 工序60：銑Φ15端面 工序70：鉆M8螺紋孔 2、工藝路線方案二 鑄造； 時(shí)效； 涂底漆； 工序10：銑Φ55下端面 工序20：銑Φ55上端面 工序30：鉆，擴(kuò)，鉸￠32孔 工序40：端面銑Φ15端面 工序50：鉆M8螺紋孔 工序60：銑Φ92x28 工序70：鉆2-Φ15 方案一和方案的對(duì)比分析，方案二是先銑Φ15端面，然后在加工的Φ14.5孔，而方案一則是先加工Φ14.5孔，然后開始加工銑Φ15端面，這樣的好處是可以通過已經(jīng)加工好的Φ14.5孔作為定位基準(zhǔn)加工銑Φ15端面，這樣為后續(xù)的加工提供的基準(zhǔn)，適合于批量生產(chǎn) 四、預(yù)期成果 開題報(bào)告一份 零件圖一張 毛坯圖一張 機(jī)械加工工藝卡片一套 機(jī)械加工工序卡一套 夾具裝配圖一張 說(shuō)明書一份 五、主要參考文獻(xiàn) [1]吳惟信.合理計(jì)算裝配零件的尺寸公差[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，1986,12(01):23-25 [2]王剛.在薄板的厚度方向上鉆鉸孔的工藝裝備[J].現(xiàn)代制造裝備，2008,11(15):38-39 [3]孫杰.鉆削殼體類零件軸向孔系的成組夾具設(shè)計(jì)[J].成組技術(shù)與現(xiàn)代生產(chǎn)，2006，23 (4)：56-58 [4]周建強(qiáng).UG在零件設(shè)計(jì)和加工中的應(yīng)用[J].揚(yáng)州職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，（03）：10-11 [5]葉又東.數(shù)控銑削加工中的工藝分析及處理[J].現(xiàn)代制造工程（月刊）2004，11（3）：10-23 [6]賀永富.銑床用快換夾頭[J].湖北機(jī)械，1985，12（6）：15-26 [7]張紅梅.組合夾具組裝CAD[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，14（02）：22-26 [8]陳子辰.組合夾具設(shè)計(jì)的幾何原理[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)（月刊）2002，16（01）：23-26 [9]徐志剛.創(chuàng)新式組合夾具設(shè)計(jì)自動(dòng)化[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào)2001，18（01）：22-26 [10]孫曉斌.基于特征的夾具設(shè)計(jì)方法研究[J]．機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2000, 18（03）：22-26 [11]艾興.切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993 [12]李旦.機(jī)床專用夾具圖冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [13]東北重型機(jī)械學(xué)院.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1992 [14]Tool and Manufacturing Engineers Handbook.Volume Ⅰ[M],Machinery, SME,1983 [15]Hiram E, Grand. Jigs and Fixtures-Non-staudard Clamping Devices[M]. Mc Graw-Hill, Inc, USA.1967. 指導(dǎo)教師意見（對(duì)課題設(shè)計(jì)（研究）內(nèi)容的深度、廣度及設(shè)計(jì)（研究）方案的意見和對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)等） 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系審核意見： 系主任簽名： 年 月 日 注：開題報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下由學(xué)生填寫，經(jīng)指導(dǎo)教師及系審核后生效。 機(jī)械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號(hào) 零件圖號(hào) 產(chǎn)品名稱 零件名稱 共 1 頁(yè) 第 1 頁(yè) 材 料 牌 號(hào) 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每 臺(tái) 件 數(shù) 備 注 工 序 號(hào) 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 工 段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工 時(shí) 準(zhǔn)終 單件 1 鑄造 鑄造 2 時(shí)效處理 時(shí)效處理 3 銑 銑Φ55下端面 X51 專用夾具，端銑刀，游標(biāo)卡尺 4 銑 銑Φ55上端面 X51 專用夾具，端銑刀，游標(biāo)卡尺 5 鉆 鉆，擴(kuò)，鉸Φ32孔 Z525 專用夾具，麻花鉆，擴(kuò)孔鉆，鉸刀，游標(biāo)卡尺 6 銑 銑92x28的面 X51 專用夾具，端銑刀，游標(biāo)卡尺 7 鉆 鉆2-Φ14.5孔 Z525 專用夾具，麻花鉆，游標(biāo)卡尺 8 銑 銑Φ15端面 X51 專用夾具，端銑刀，游標(biāo)卡尺 9 鉆 鉆M8螺紋孔 Z525 專用夾具，麻花鉆，絲錐，螺紋量規(guī)游標(biāo)卡尺 11 檢驗(yàn) 檢驗(yàn) 12 入庫(kù) 入庫(kù) 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) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目 左支座零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 院 (系) 天平學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 起迄日期 2011年 2月27日～2011 年 6 月15日 設(shè)計(jì)地點(diǎn) 天平學(xué)院 指導(dǎo)教師 曹自洋 職稱 講師 填寫日期: 2011 年 12 月 26日 任務(wù)書填寫要求 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)教研室審查、教研室主任簽字后生效； 2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼； 3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及院（系）主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫； 4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“院（系）”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫全號(hào)，不能只寫最后2位或1位數(shù)字； 5．在任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”一欄中，指導(dǎo)教師可列出必讀的參考文獻(xiàn)，但不能給出太多的參考文獻(xiàn)。“主要參考文獻(xiàn)”的填寫，應(yīng)按照國(guó)標(biāo)GB7714—87《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》（見蘇科教通[2006]95號(hào)文件中的附件7）的要求書寫，不能有隨意性； 6．任務(wù)書封面上“起迄日期”是指從畢業(yè)設(shè)計(jì)開始到畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯結(jié)束為止； 7．有關(guān)年、月、日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2006年9月25日”或“2006-09-25”。 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括技術(shù)要求、設(shè)計(jì)條件、工作要求等）： 1. 課題的意義 零件機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂及夾具設(shè)計(jì)是產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)的重要步驟。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙為左支座零件。畢業(yè)設(shè)計(jì)要求作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，能夠熟練繪制符合機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求滿足產(chǎn)品使用要求的零件圖、裝配圖，正確編制常規(guī)零件的機(jī)械制造工藝規(guī)程，同時(shí)要求學(xué)生具有初步夾具設(shè)計(jì)能力。 本課題為一種支架零件的機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)。 2．任務(wù)要求 （1） 寫出開題報(bào)告一份； （2） 翻譯資料一份；要求翻譯不少于5000中文文字的外文資料，內(nèi)容為機(jī)械工程、機(jī)械制造類。 （3） 讀懂所給左支座零件圖。并用CAD軟件繪制零件圖紙； （4）進(jìn)行左支座零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，編寫零件的機(jī)械制造工藝路線和機(jī)械制造工藝卡； （5） 針對(duì)所選定的工藝規(guī)程，采用CAD軟件，有選擇的設(shè)計(jì)相應(yīng)的夾具（完成成套的工裝圖紙，包括裝配圖和全部零件圖。要求所繪圖紙總量不少于1.5～2A0。 （6）按畢業(yè)設(shè)計(jì)論文撰寫規(guī)范要求，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 3．知識(shí)體系要求： （1） 熟練掌握機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范； （2） 能正確運(yùn)用CAD軟件，繪圖要求圖層分明（線型、線寬、顏色的設(shè)置）； （3） 掌握零件的機(jī)械制造工藝過程和機(jī)械加工工藝等知識(shí)； （4） 初步掌握產(chǎn)品夾具設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)； （5） 熟悉設(shè)計(jì)說(shuō)明書的撰寫規(guī)范。 2．畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)提交的成果（明細(xì)列出計(jì)算書、設(shè)計(jì)說(shuō)明書、圖紙、計(jì)算成果、硬件實(shí)物、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及工作過程中應(yīng)提交的材料等）： 1、開題報(bào)告一份； 2、翻譯資料一份； 3、支架零件零件工程圖紙（含立體造型圖）一張； 4、支架零件機(jī)械制造工藝規(guī)程和機(jī)械制造工藝卡一套；（可作為附件附在畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書后面） 5、所繪制的夾具圖紙； 6、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份。 7、以上資料中具有電子文檔的部分集中刻制的光盤一張。 3．主要參考文獻(xiàn)： 1 李云.機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1996 2 薛源順.機(jī)床夾具設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2000 3 李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).機(jī)械工藝出版社，1993 4 上海標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì).機(jī)械精度設(shè)計(jì)手冊(cè).中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1990 5 袁長(zhǎng)良.機(jī)械制造工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè).中國(guó)計(jì)量出版社，1989 6 王之煦.簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1997 7 朱龍根.簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社，1997 8 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì).金屬切削手冊(cè).上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1982 9 孔德淳.化學(xué)熱處理.航空工業(yè)出版社，1992 10 艾興.金屬切削用量手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1996 11 李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).機(jī)械工藝出版社，1994 4．畢業(yè)設(shè)計(jì)工作進(jìn)度安排：（包括序號(hào)、起迄日期、工作內(nèi)容）： 1、2011-2-27～2011-3-23 查閱資料，撰寫開題報(bào)告和翻譯外文資料； 2、2011-3-24～2011-4-7 識(shí)讀零件圖，并采用CAD軟件繪制符合機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的零件圖圖紙； 3、2011-4-8～2011-5-2 查閱相關(guān)資料，編制產(chǎn)品零件的機(jī)械制造工藝規(guī)程和機(jī)械加工工藝卡片； 4、2011-5-3～2011-5-26 查閱相關(guān)資料，根據(jù)所制訂的機(jī)械制造工藝規(guī)程，自主選擇設(shè)計(jì)相應(yīng)的夾具； 5、2011-5-27～2010-6-7 整理完善設(shè)計(jì)文檔，撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書； 6、2011-6-8～2010-6-15 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及參加畢業(yè)答辯。 指導(dǎo)教師簽字： 教研室/系 主任簽字： 年 月 日