YE044-叉形支架加工工藝及銑寬10槽夾具設計【含CAD高清圖紙和說明書】

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附錄1 外文翻譯 基于事例推理的夾具設計研究與應用 摘要:根據(jù)基于事例的設計方法,提出采用工序件的特征信息和夾具的結構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的事例索引碼,設計了事例庫的結構形式,創(chuàng)建了層次化的事例組織方式;同時,提出了基于知識引導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行相似事例的存貯,形成了基于事例推理的夾具設計.所開發(fā)的原型系統(tǒng)在型號工程夾具設計等項目的設計過程中得到了應用,并取得了令人滿意的使用效果. 關鍵詞: 基于事例的推理 夾具設計 CAD 夾具是以確定工件安全定位準確為目的的裝置，并在加工過程中保持工件與刀具或機床的位置一致不變。因為夾具的結構依賴于產品的特點和在企業(yè)規(guī)劃中加工工序的地位,所以它的設計是制造過程中的瓶頸,制約著效率的提高. 夾具設計是一個復雜的過程,需要有從大量的設計論文中了解質量知識的經驗，這些設計論文包括工件的結構設計、涉及加工工藝，和加工環(huán)境。當用這些擅長繪制詳細設計圖的傳統(tǒng)的CAD工具（如Unigraphics、CATIA、Pro/E)時,這仍然是一項非常耗時的工作，但是利用以往的設計經驗和資源也不能提供一些益處,而這正是提高效率的關鍵因素. 基于事例推理 (CBR) 的方法適應以往個案解決的辦法,建立一個新問題的方法,主要有以下四步驟:檢索、利用、修改,并保留.這是一個比用專業(yè)系統(tǒng)模仿人類思維有用的使用方法，因為提出一個類似的情況,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計工具已經在諸多領域中發(fā)展起來，如在注射成型及設計、建筑設計、模具設計投死, 規(guī)劃過程中,還有夾具設計. 孫用六個數(shù)字組成代碼參數(shù),包括工件的形狀、機械部分、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. 因為零件的形狀是多種多樣的, 在生產企業(yè)中制造的技術要求也不斷發(fā)展,許多特征作被用做事例參數(shù)將會使搜索速度降低,其主要特征是不重要的,因為分配給每個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,考慮到實際和快速設計的需求,事例參數(shù)要包含工件的主要特征和夾具的結構。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)是事例識別數(shù)字。 前13位數(shù)代表13個特征。 每個數(shù)字與特征的一個屬性相一致,這可能是"*"、"？"、"1"、"2"，…，"A"、"B",…，"Z"，…，等其中的一個。其中，"*"是指任何一個,"?"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"?"。在設計系統(tǒng)時,三個項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)是事例識別號碼,如果事例特征的13位數(shù)是一樣的,這三個數(shù)字就用來區(qū)別他們。 該系統(tǒng)還規(guī)定:"000"是用于修正的一個典型事例,其他事例"001"、"002"、…,這些是用于設計師查找參考事例的. 如果其中一個偶爾需要改變成典型事例,首先它必須要求改成"000",前面的自動變成參考事例. 事例索引碼的結構如圖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—加工內容； 13—其他； 4—批 量； 9—過程所有物； 14到16—事例識別碼； 5—工件比例； 10—定位模型； 圖1 事例索引碼的結構 1.2事例庫 事例庫由許多預定義的事例組成。事例的描述是基于事例推理的最重要的問題之一。所以由索引碼復合。 1.3 事例的層次化 夾具的結構相似被認為是整個夾具，成分和內容相似。所以，整個夾具事例庫，成分事例庫，夾具的成分事例庫形成相同。整個夾具的設計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計應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)字來進行描述的。成分事例代表成員（成分功能和其他結構成分，主要驅動參數(shù)，數(shù)字，和它們的約束關系）。成分事例（夾具的最低層）是功能成分和和其他成分的結構。在現(xiàn)代夾具設計中有很多參數(shù)化準件和普通非標準件。所以成分事例圖書館應記錄特殊參數(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計中，最重要的是相似點的修改，這樣能有助于獲得最相似的事例，以及縮短適應時間。根據(jù)夾具設計的需求，事例修改的策略使最接近的事例方法和知識指導結合起來。首先在深度上查找，然后在寬度上；知識指導策略意味著在來自客觀事物根源的知識規(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，第三查找一個平面兩個銷的定位方法。如果沒有合適的，就查找深度標點，然后回到最上層，然后再找所有與寬度相關的事例。 修改方法： 1） 根據(jù)夾具事例庫的事例索引信息，查找有關事例庫。 2） 將事例索引碼與事例庫的每個事例碼匹配，然后計算相似尺寸的價值。 3） 整理相似尺寸的次序，最大的架子是最類似的事例。 兩個事例之間的相似點是基于兩個事例特征之間的相似點。相似點尺寸的計算依靠特征的類型。相似點的價值可以通過數(shù)字化的價值來計算，例如比較重量分別是50kg 和 20kg的工件。非數(shù)字化的價值也能計算，例如，現(xiàn)在前13位索引碼都是非數(shù)字化的價值。一個夾具的相似尺寸的計算公式如下： 其中S表示通用夾具的相似尺寸，n表示索引特性數(shù)，表示每個特性的重量，表示事例庫中特性和相關夾具的特性的相似尺寸。同時， ，數(shù)值計算如下： 其中表示第i個特征的索引特性值，表示事例庫中第j個事例的第i個特征的特性值。 所以有兩種方法選擇相似夾具。一個方法是建立數(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候，只有一些事例，數(shù)值可以建小一點。如果有大量的相似事例，數(shù)值就應該建的大一些。另外一個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 3.1事例的修改 夾具設計中相似事例的修改包括以下三個階段： 1） 成分的替代 2） 保持形式不變，調整成分的特性 3） 模型重新設計 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，這些已經被設計好了。 3.2事例的存儲 在將一個新的事例保存到事例庫之前，設計者必須考慮保存是否有價值。如果這個事例不能增加系統(tǒng)的知識，就沒有必要把它保存到事例庫里。如果它有價值的話，設計者在保存之前必須分析一下，看看這個事例是否作為標準事例或參考事例被存儲了。一個標準事例是一個描述同族事例主要特征的標準。一個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。一個標準事例的最后三位通常是“000”。一個參考事例屬于同族標準事例，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）如果一個新的事例和任何一個存在的事例族一致，和一個存在的標準事例的前13位數(shù)相同，那么這個事例就不能存儲因為已經這種標準事例了。或者只能作為一個參考事例保存（最后三位不是“000”，而且和其它的不一樣）在事例庫中。 2）如果一個新的事例和任何一個存在的事例族一致，并且被認為代替這個事例族要比以前的標準事例好，那么這個標準事例就被這個新的事例代替，以前的標準事例作為一個參考事例保存。 3）如果一個新的事例和任何一個存在的事例族不一致，一個新的事例族將會自動產生，并作為標準事例保存到事例庫中。 4夾具設計中基于事例推理的過程 根據(jù)夾具設計的特性，夾具設計的基本信息，例如夾具的名字，零件，生產和設計者等等，必須先輸入。然后，輸入或設計工件的模型。輸入有關工件的細節(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計，再存儲到事例庫中。程序流程圖如圖2所示 圖2 基于事例推理的夾具設計流程圖 5基于事例推理的夾具設計說明 這是一個工件如圖3所示。材料是45鋼，底座，形狀為塊狀，生產批量為中批等。需要設計成一個用來旋轉孔的旋轉夾具。 圖3 需要設計夾具的一個工件 （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 1 60 加工內容 孔 3 80 程序要求 完成加工 3 70 定位方法 三個平面 1 100 夾緊方法 不確定 ？ 90 夾具體 復合 4 80 其他 沒有 0 60 通過查找和計算相似點，最相似的事例的事例索引碼是19325513321402000，細節(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 1 加工內容 孔 3 程序要求 完成加工 3 定位方法 三個平面 1 夾緊方法 不確定 ？ 夾具體 復合 4 其他 沒有 0 相似點的計算如下： 所以夾具的相似尺寸值是0.806，這是在事例庫中用于設計的最相似的事例，最相似的事例的結構如圖4所示 圖4 最相似的夾具 當成分替代，修改定位模型和夾緊模型，以及調節(jié)相關尺寸之后，新的夾具被設計出來，圖形如圖6所示 圖5 需要設計的新夾具 因為在事例庫中沒有相似夾具，新夾具被儲存到事例庫中。事例索引碼是19325523311402000。 6 結論 基于事例推理，作為一個問題解決的方法，是一個比模仿人類思想的專業(yè)系統(tǒng)更有效的方法，已經在很多難獲取知識的領域里得到發(fā)展?；谑吕评淼膬?yōu)點如下：它和人類的思想很相似；一個事例庫通過保存新事例獲得自學能力，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，這和慣例庫有很大的不同?；谑吕评碇刑岢龅囊粋€夾具設計的框架已經被實行了，使用的是支持基礎數(shù)據(jù)的VC++，UG電腦繪圖軟件。這個框架也已經和普通成分庫和典型夾具庫結合起來。這個發(fā)展的標準系統(tǒng)，用于航空項目，幫助夾具設計者提高設計效率和重新使用先前的設計資源。 9 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零（部）件圖號 共10 頁 產品名稱 叉形支架 零（部）件名稱 叉形支架 第 1 頁 車 間 工序號 工序名稱 材料牌號 3 銑 HT150 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X52K 夾 具 編 號 夾 具 名 稱 切 削 液 專用夾具 工序工時 準終 單件 序號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸 轉速 (r/min) 切削 速度 (m/min) 進給 量 (mm/r) 切削 深度 (mm) 走刀次數(shù) 時間定額 機動 輔助 1 粗銑工件后面80×50面 端面銑刀，游標卡尺 500 94.2 0.2 1.5 1 0.865 2 半精銑工件后面80×50面 端面銑刀，游標卡尺 500 94.2 0.2 0.4 1 0.854 3 精銑工件后面80×50面 端面銑刀，游標卡尺 500 94.2 0.2 0.1 1 0.851 編制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 更改文件號 簽字 日期 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零（部）件圖號 共10 頁 產品名稱 叉形支架 零（部）件名稱 叉形支架 第 10 頁 車 間 工序號 工序名稱 材料牌號 12 鉆 HT150 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式鉆床 Z525 夾 具 編 號 夾 具 名 稱 切 削 液 專用夾具 工序工時 準終 單件 序號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸 轉速 (r/min) 切削 速度 (m/min) 進給 量 (mm/r) 切削 深度 (mm) 走刀次數(shù) 時間定額 機動 輔助 1 鉆孔至φ3.8 麻花鉆，游標卡尺 400 4.8 0.25 1.9 2 0.498 2 鉸孔 鉸刀，游標卡尺 198 9.3 0.1 0.1 2 2.333 編制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 更改文件號 簽字 日期 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零（部）件圖號 共10 頁 產品名稱 叉形支架 零（部）件名稱 叉形支架 第 2 頁 車 間 工序號 工序名稱 材料牌號 4 銑 HT150 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X52K 夾 具 編 號 夾 具 名 稱 切 削 液 專用夾具 工序工時 準終 單件 序號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸 轉速 (r/min) 切削 速度 (m/min) 進給 量 (mm/r) 切削 深度 (mm) 走刀次數(shù) 時間定額 機動 輔助 1 粗銑工件后面68×50面 端面銑刀，游標卡尺 500 94.2 0.2 1.5 1 0.745 2 半精銑工件后面68×50面 端面銑刀，游標卡尺 500 94.2 0.2 0.4 1 0.734 3 精銑工件后面68×50面 端面銑刀，游標卡尺 500 94.2 0.2 0.1 1 0.731 編制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 更改文件號 簽字 日期 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零（部）件圖號 共10 頁 產品名稱 叉形支架 零（部）件名稱 叉形支架 第 3 頁 車 間 工序號 工序名稱 材料牌號 5 銑 HT150 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X52K 夾 具 編 號 夾 具 名 稱 切 削 液 專用夾具 工序工時 準終 單件 序號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸 轉速 (r/min) 切削 速度 (m/min) 進給 量 (mm/r) 切削 深度 (mm) 走刀次數(shù) 時間定額 機動 輔助 1 粗銑工件頂面 端面銑刀，游標卡尺 500 47.1 0.2 1.5 1 1.465 2 半精銑工件頂面 端面銑刀，游標卡尺 500 47.1 0.2 0.5 1 1.455 編制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 更改文件號 簽字 日期 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零（部）件圖號 共10 頁 產品名稱 叉形支架 零（部）件名稱 叉形支架 第 4 頁 車 間 工序號 工序名稱 材料牌號 6 銑 HT150 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X52K 夾 具 編 號 夾 具 名 稱 切 削 液 專用夾具 工序工時 準終 單件 序號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸 轉速 (r/min) 切削 速度 (m/min) 進給 量 (mm/r) 切削 深度 (mm) 走刀次數(shù) 時間定額 機動 輔助 1 粗銑工件底面 端面銑刀，游標卡尺 500 47.1 0.2 1.5 1 1.465 2 半精銑工件底面 端面銑刀，游標卡尺 500 47.1 0.2 0.5 1 1.455 編制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 更改文件號 簽字 日期 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零（部）件圖號 共10 頁 產品名稱 叉形支架 零（部）件名稱 叉形支架 第 5 頁 車 間 工序號 工序名稱 材料牌號 7 鉆 HT150 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 搖臂鉆床 Z3025 夾 具 編 號 夾 具 名 稱 切 削 液 專用夾具 工序工時 準終 單件 序號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸 轉速 (r/min) 切削 速度 (m/min) 進給 量 (mm/r) 切削 深度 (mm) 走刀次數(shù) 時間定額 機動 輔助 1 鉆3-Φ9孔 麻花鉆，游標卡尺 600 18.5 0.25 4.5 3 0.690 2 锪3-Φ14深9沉孔 锪孔鉆，游標卡尺 500 13.6 0.4 2.5 3 0.173 編制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 更改文件號 簽字 日期 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零（部）件圖號 共10 頁 產品名稱 叉形支架 零（部）件名稱 叉形支架 第 6 頁 車 間 工序號 工序名稱 材料牌號 8 鉆 HT150 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 搖臂鉆床 Z3025 夾 具 編 號 夾 具 名 稱 切 削 液 專用夾具 工序工時 準終 單件 序號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸 轉速 (r/min) 切削 速度 (m/min) 進給 量 (mm/r) 切削 深度 (mm) 走刀次數(shù) 時間定額 機動 輔助 1 鉆2-M8螺紋底孔Φ6.8 麻花鉆，游標卡尺 1360 29 0.22 3.4 2 0.210 2 攻2-M8螺紋 絲錐，游標卡尺 300 7.5 0.6 0.6 2 0.318 3 鉆M6螺紋底孔Φ5.1 麻花鉆，游標卡尺 600 9.6 0.28 2.55 1 0.182 4 攻M6螺紋 絲錐，游標卡尺 400 7.5 0.45 0.45 1 0.158 編制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 更改文件號 簽字 日期 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零（部）件圖號 共10 頁 產品名稱 叉形支架 零（部）件名稱 叉形支架 第 7 頁 車 間 工序號 工序名稱 材料牌號 9 鉆 HT150 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式鉆床 Z525 夾 具 編 號 夾 具 名 稱 切 削 液 專用夾具 工序工時 準終 單件 序號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸 轉速 (r/min) 切削 速度 (m/min) 進給 量 (mm/r) 切削 深度 (mm) 走刀次數(shù) 時間定額 機動 輔助 1 鉆孔至φ9.8 麻花鉆，游標卡尺 600 18.5 0.28 4.9 1 0.386 2 鉸ΦH7孔 鉸刀，游標卡尺 198 9.3 0.1 0.1 1 2.682 編制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 更改文件號 簽字 日期 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零（部）件圖號 共10 頁 產品名稱 叉形支架 零（部）件名稱 叉形支架 第 8 頁 車 間 工序號 工序名稱 材料牌號 10 鉆 HT150 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式鉆床 Z525 夾 具 編 號 夾 具 名 稱 切 削 液 專用夾具 工序工時 準終 單件 序號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸 轉速 (r/min) 切削 速度 (m/min) 進給 量 (mm/r) 切削 深度 (mm) 走刀次數(shù) 時間定額 機動 輔助 1 鉆M12螺紋底孔Φ10.2 麻花鉆，游標卡尺 600 19.2 0.28 5.1 1 0.346 2 攻M12螺紋 絲錐、量規(guī) 400 15 0.9 0.9 1 0.150 編制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 更改文件號 簽字 日期 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零（部）件圖號 共10 頁 產品名稱 叉形支架 零（部）件名稱 叉形支架 第 9 頁 車 間 工序號 工序名稱 材料牌號 11 銑 HT150 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 臥式銑床 X62W 夾 具 編 號 夾 具 名 稱 切 削 液 專用夾具 工序工時 準終 單件 序號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸 轉速 (r/min) 切削 速度 (m/min) 進給 量 (mm/r) 切削 深度 (mm) 走刀次數(shù) 時間定額 機動 輔助 1 銑寬10的槽 三面刃銑刀，游標卡尺 400 157 0.2 2.0 1 1.0 編制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 更改文件號 簽字 日期 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 片 產品型號 零（部）件圖號 5-41 第 1頁 產品名稱 叉形支架 零（部）件名稱 共 1 頁 材料牌號 HT150 毛坯種類 鑄件 毛坯外形尺寸 120X25 每毛坯件數(shù) 1 每臺件數(shù) 備注 工序號 工序名稱 工 序 內 容 車間 工段 設備 工藝裝備 工時 準終 單件 01 備料 鑄造 02 熱處理 時效處理 03 銑 粗銑、半精銑、精銑工件后面80×50面 X52K 端面銑刀、游標卡尺、專用夾具 04 銑 粗銑、半精銑、精銑工件前面68×50面 X52K 端面銑刀、游標卡尺、專用夾具 05 銑 粗銑、半精銑工件頂面 X52k 端面銑刀、游標卡尺、專用夾具 06 銑 粗銑、半精銑工件底面 X52K 端面銑刀、游標卡尺、專用夾具 07 鉆 鉆3-Φ9孔、锪3-Φ14深9沉孔 X52K 麻花鉆、锪孔鉆、游標卡尺、專用夾具 08 鉆 鉆、攻2-M8螺紋、M6螺紋 Z3025 麻花鉆、絲錐、游標卡尺、量規(guī)、專用夾具 09 鉆 鉆、鉸Φ10H9孔 Z525 麻花鉆、鉸刀、游標卡尺，專用夾具 10 鉆 鉆、攻M12螺紋 Z525 麻花鉆、絲錐、游標卡尺、量規(guī)、專用夾具 11 銑 銑寬10的槽 X62W 三面刃銑刀、游標卡尺、專用夾具 12 鉆 鉆、鉸Φ4H7（兩邊通） Z525 麻花鉆、鉸刀、游標卡尺，專用夾具 13 去毛刺 去毛刺 14 終檢 檢驗至圖紙要求并入庫 編制 （日期） 審核 （日期） 會簽 （日期） 處 數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 機械制造技術課程設計說明書 設計題目：制定叉形支架的加工工藝，設計銑寬10槽的銑床夾具 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 學 號： 姓 名： 指導教師： 機械工程系 2013年 13 月 10 日 摘要 本次設計是叉形支架件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。叉形支架的主要加工表面是平面及孔。由加工工藝原則可知，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。所以本設計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度。基準選擇以工件前面68×50、工件前端面及工件右側面作為定位粗基準，以叉形支架后面80×50及2-Φ9孔作為精基準。 關鍵詞：叉形支架；加工工藝；專用夾具 目錄 1零件的分析………………………………………………….4 1.1零件的作用……………………………………………4 1.2零件的工藝分析………………………………………4 1.2.1零件圖…………………………………………….4 1.2.2 加工表面及孔……………………………………5 2 確定零件的生產類型………………………………………7 2.1 零件的生產類型………………………………………7 2.2 毛坯的確定……………………………………………7 2.2.1 毛坯的種類及制造方法………………………….7 2.2.2 確定鑄件加工余量……………………………….8 2.2.3 繪制毛坯圖……………………………………….8 3 定位基準的選擇…………………………………………….9 3.1 選擇粗基準………………………………………….9 3.2 選擇精基準………………………………………….9 4 制定機械加工工藝路線…………………………………….10 5 機械加工余量，工序尺寸及公差的確定…………………11 5.1 加工余量和工序尺寸的確定………………………11 5.2 確定切削用量及時間定額…………………………12 6 夾具設計 …………………………………………………..29 參考文獻 …………………………………………………..33 1 零件的分析 1.1 零件的作用 叉形支架是用來起支撐作用的構架，承受較大的力，也具有定位的作用，使零件之間保持正確的位置。 1.2 零件的工藝分析 1.2.1零件圖： 叉形支架零件圖如下圖所示 1.2.2加工表面及孔 在叉形支架高60mm處兩個R15mm寬20mm的凸出部位之間相隔97mm其中一個上有對稱通孔。則此處構造比較復雜且在支架高底部處有10mm寬的一個缺口這兩部分剛度比較低。中間有Ф10mm的孔屬于套類結構伸出部分為一平臺上有螺紋通孔在端部有傾斜60°的凸出部分起定位作用此處應力教集中強度要好。在平臺下面有增強其硬度的肋板。兩個R12mm凸出2mm寬36mm高處缺口及R10mm凸出部分為復雜結構其加工存在一定的難度要求較高防止其損壞需要對其進行必要的熱處理。 主要加工表面Ф30mm中心孔及兩端倒角上、下端面M12↓25螺紋通孔右端部傾斜60°凸出部分中間孔Ф8mm左端兩個凸出部分外側面及其中間M10螺紋孔和Ф11孔。 (1) 選用灰鑄鐵HT150硬度150200HB負荷低磨損無關重要變形很小經過正火處理。灰鑄鐵件的牌號和應用范圍如表1-1所示。  (2) 未標注圓角半徑為R3mm。  (3) 加工表面不應該有毛刺、裂縫、結疤、夾渣等缺陷并應清理清潔。  (4) 所有加工表面應光潔不可有裂縫、壓痕、毛刺、氣孔、凹痕以及非金屬夾雜物。  (5) 上下表面應與中心孔軸線保持一定的垂直度0.06mm和平面度0.05mm中心孔內表面表面粗糙度Ra≤1.6μm左端兩個凸出部分外表面Ra≤6.3μm右端部傾斜60°凸出部分中間孔內表面Ra≤1.6μm為較高精度且Φ8015.00。  (6) 在加工之前進行人工時效熱處理對毛坯預備性熱處理為降低零件硬度在精加工階段的磨削加工前進行淬火處理淬火后工件硬度提高且易變形。 2 確定零件的生產類型 2.1 零件的生產類型 零件的生產類型是指企業(yè)（或車間，工段，班組，工作地等）生產專業(yè)化程度的分類，它對工藝規(guī)程的制訂具有決定性的影響。生產類型一般可分為大量生產，成批生產和單件生產三種類型，不同的生產類型有著完全不同的工藝特性。零件的生產類型是按零件的年生產綱領和產品特征來確定的。生產綱領是指企業(yè)在計劃期內應當生產的產品產量和進度計劃。年生產綱領是包括備品和廢品在內的年產量。零件的年生產綱領N可按下式計算： 式中：N—零件的生產類型（件/年）； Q—產品的年產量（臺、輛）； m—每臺（輛）產品中該零件的數(shù)量（件/臺、輛）； a—備品率，一般取2~4； b—廢品率，一般取0.3~0.7 根據(jù)上式計算求得零件的生產綱領，通過查表可得刀架的生產類型為中批生產。 2.2 毛坯的確定 2.2.1 確定毛坯的種類及其制造方法 零件的材料為HT150，考慮零件在機床運行過程中所承受的沖擊不大，零件結構又比較簡單，生產類型為中批生產，毛坯可選用鑄造成型零件形狀不復雜，因此毛坯形狀可以與零件形狀盡量接近。 2.2 2確定注件加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》，選用鑄件尺寸公差等級CT-12,選用加工余量為MA-H級，并根據(jù)毛坯的基本尺寸可知：叉形支架各表面的機械加工余量為Z=2.0mm,工件上的孔，因尺寸不大，故采用實心鑄造。 2.2.3 繪制鑄件毛坯圖 3 定位基準的選擇 正確地選擇定位基準是設計工藝過程的一項重要內容。也是保證零件加工精度的關鍵。定位基準分為粗基準、精基準及輔助基準。選擇定位基準時，既要考慮零件的整個加工工藝過程，又要考慮零件的特征、設計基準和加工方法，根據(jù)粗、精基準的選擇原則，合理選定零件加工過程中的定位基準。 通常在制定工藝規(guī)程時，總是先考慮選擇怎樣的精基準以保證達到精度要求并把各個表面加工出來，即先選擇零件表面最終加工所用精基準和中間工序所用的精基準，然后在考慮選擇合適的最初工序的粗基準把精基準面加工出來。 3.1 選擇粗基準 按照有關粗基準的選擇原則，按照粗基準的選擇原則：選擇要求加工余量小而均勻的重要表面的粗基準，以保證該表面有足夠而均勻的加工余量。故選擇工件前面68×50、工件前端面及工件右側面為定位粗基準。 3.2 選擇精基準 精基準的選擇主要應該考慮基準重合問題，當設計基準與工序基準不重合時應該進行尺寸換算 以叉形支架后面80×50及2-Φ9孔作為精基準。 4 制定機械加工工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證，使工序集中來提高生產效率。除此之外還應考慮經濟效果，以便降低生產成本。 工藝路線方案 工序01:鑄造 工序02: 時效處理 工序03: 粗銑、半精銑、精銑工件后面80×50面 工序04: 粗銑、半精銑、精銑工件前面68×50面 工序05: 粗銑、半精銑工件頂面 工序06；粗銑、半精銑工件底面 工序07: 鉆3-Φ9孔、锪3-Φ14深9沉孔 工序08: 鉆、攻2-M8螺紋、M6螺紋 工序09: 鉆、鉸Φ10H9孔 工序10: 鉆、攻M12螺紋 工序11：銑寬10的槽 工序12：鉆、鉸Φ4H7（兩邊通） 工序13：去毛刺 工序14：檢驗至圖紙要求并入庫 5 機械加工余量，工序尺寸及公差的確定 5.1加工余量和工序尺寸的確定 前面根據(jù)資料已初步確定工件各表面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個加工工序的加工余量的如下： 加工表面 加工內容 加工余量 精度等級 尺寸偏差 表面粗糙度 后面 鑄件 2.0 CT12 ±0.3 —— 粗銑 1.5 IT12 27.5-0.350 12.5 半精銑 0.4 IT11 27.10-0.22 6.3 精銑 0.1 IT7 270-0.035 1.6 前面 鑄件 2.0 CT12 ±0.3 —— 粗銑 1.5 IT12 25.50-0.35 12.5 半精銑 0.4 IT11 25.10-0.22 6.3 精銑 0.1 IT7 250-0.035 1.6 頂面 鑄件 2.0 CT12 ±0.4 —— 粗銑 1.5 IT12 52.5-0.350 12.5 半精銑 0.5 IT11 520-0.22 6.3 底面 鑄件 2.0 CT12 ±0.4 —— 粗銑 1.5 IT12 50.5-0.350 12.5 半精銑 0.5 IT11 500-0.22 6.3 Φ9 鉆 9 IT12 Φ90+0.18 6.3 φ14 锪 14 IT12 φ140+0.18 6.3 M8 鉆 3.4 IT12 Φ6.80+0.15 —— 攻螺紋 0.6 —— —— —— M6 鉆 2.55 IT12 Φ5.10+0.15 —— 攻螺紋 0.45 —— —— —— Φ10 鉆 4.9 IT11 Φ9.80+0.15 6.3 鉸 0.1 IT9 Φ100+0.058 1.6 M12 鉆 5.1 IT12 Φ10.2+0.15 —— 攻螺紋 0.9 —— —— —— 寬10槽 銑 —— IT11 Φ100+0.16 6.3 Φ4 鉆 1.9 IT11 Φ3.80+0.15 6.3 鉸 0.1 IT7 Φ40+0.058 1.6 5.2確定切削用量及時間按定額 工序01:鑄造 工序02: 時效處理 工序03: 粗銑、半精銑、精銑工件后面80×50面 工步一：粗銑工件后面80×50面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選取＝500 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：半精銑工件后面80×50面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選取＝500 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步三：精銑工件后面80×50面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序04: 粗銑、半精銑、精銑工件前面68×50面 工步一：粗銑工件前面68×50面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：半精銑工件前面68×50面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步三：精銑工件前面68×50面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序05: 粗銑、半精銑工件頂面 工步一：粗銑工件頂面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：半精銑工件頂面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序06；粗銑、半精銑工件底面 工步一：粗銑工件底面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：半精銑工件底面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選取＝500 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序07: 鉆3-Φ9孔、锪3-Φ14深9沉孔 工步一：鉆3-Φ9孔 確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ9孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則 根據(jù)Z3025機床說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度 所以 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：锪3-Φ14深9沉孔 1、加工條件 加工材料: HT150，硬度200~220HBS，鑄件。 工藝要求：孔徑d=14mm，沉孔深9，精度H12~H13,用乳化液冷卻。 機床：選用Z3080鉆床和專用夾具。 2、選擇鉆頭 選擇高速鋼锪刀，其直徑d=14mm 3．選擇切削用量 （1）選擇進給量 按加工要求決定進給量：根據(jù)《切削用量手冊》表2.7，當鑄鐵硬度>200H 有。 （2）計算切削速度 根據(jù)《切削用量手冊》表2.15，當鑄鐵硬度=200～220HBS時， , 切削速度的修正系數(shù)為：，，，， 故 根據(jù)Z3025型鉆床技術資料（見《簡明手冊》表4.2-12）可選擇n=500r/mm， 。 4．計算基本工時 根據(jù)公式 式中，，l=9mm，入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出，計算得， L=（9+2.5）mm=11.5mm 故有： t=0.173min 工序08: 鉆、攻2-M8螺紋、M6螺紋 工步一：鉆2-M8螺紋底孔Φ6.8 機床：Z3025搖臂鉆床 刀具：高速鋼麻花鉆 根據(jù)《切削手冊》查得，進給量為0.36～0.44mm/z, 系數(shù)為0.5，故f=（0.36~0.44）*0.5=0.18~0.22mm/z ，現(xiàn)取f=0.22mm/z，v=28m/min，則： 查《簡明手冊》表4.2-15，取。所以實際切削速度為： 計算切削基本工時： 工步二：攻2-M8螺紋 選擇M8mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即f=0.6mm/r 299r/min 按機床選取n=300r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工步三：鉆M6螺紋底孔Φ5.1 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 624r/min 按機床選取n=600r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工步四：攻M6螺紋 選擇M6mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即f=0.45mm/r 398r/min 按機床選取n=400r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工序09: 鉆、鉸Φ10H9孔 工步一鉆孔至φ9.8 確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ9.8孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則 根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度 所以 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：鉸孔 根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，，，則機動工時為 工序10: 鉆、攻M12螺紋 工步一：鉆M12螺紋底孔Φ10.2 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 624r/min 按機床選取n=600r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工步二：攻M12螺紋 選擇M12mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即f=0.9mm/r 398r/min 按機床選取n=400r/min 切削工時： ，， 則機動工時為 工序11：銑寬10的槽 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質合金三面刃銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在7次走刀內銑完，則 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X62W型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 當=400r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序12：鉆、鉸Φ4H7（兩邊通） 工步一鉆孔至φ3.8 確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ3.8孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則 根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度 所以 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：鉸孔 根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，，，則機動工時為 工序13：去毛刺 工序14：檢驗至圖紙要求并入庫 6.夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。并設計工序11——銑寬10的槽的夾具。本夾具將用于X62W臥式銑床。 1 問題的提出 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應用于機械制造過程地切削加工、 熱處理、裝配等工藝過程中。 機床夾具按在不同生產類型中的通用性，可以分為通用夾具. 專用夾具. 可調夾具. 組合夾具等。本夾具主要用來銑寬10的槽。 2 夾具設計 6.2.1、定位基準選擇 由零件圖可知，銑寬10的槽，故選用工件80×50端面及2-Φ9孔作為定位基準，這樣定位使得加工基準與設計基準重合，定位非常合理。 6.2.2、切削力及夾緊力計算 （1）刀具： 采用三面刃銑刀 機床： X62型臥式銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=749.2N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=8mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 3夾具定位原理簡要說明 夾具圖如下所示： 1、 工件80×50端面作為第一定位基準與夾具體相配合限制三個自由度。 2、 一個Φ9孔作為第二定位基準與圓柱銷相配合限制兩個自由度。 3、 另一個Φ9孔作為第三定位基準與削邊銷相配合限制一個自由度，工件六個自由度被完全限制，屬于完全定位。 參考文獻 [1] 李旦等，機床專用夾具圖冊，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005。 [2] 孫已德，機床夾具圖冊，北京：機械工業(yè)出版社，1984。 [3] 何玉林，機械制圖，重慶：重慶大學出版社，20001983。 [4] 機械工程基礎與通用標準實用叢書編委會，形狀和位置公差，北京：中國計劃出版社，2004。 [5] 淘濟賢等，機床夾具設計，北京：機械工業(yè)出版社，1986。 [6] 李洪，機械加工工藝師手冊，北京：機械工業(yè)出版社，1990。 [7] 機械設計手冊編委會，機械設計手冊卷4，北京：機械工業(yè)出版社，1998。 [8] 東北重型機械學院，機床夾具設計手冊，上海：上?？茖W技術出版社，1979。 [9] 賀光誼等，畫法幾何及機械制圖，重慶：重慶大學出版社，1994。 [10] 丁駿一，典型零件制造工藝，北京：機械工業(yè)出版社,1989。 [11] 孫麗媛，機械制造工藝及專用夾具設計指導，北京：冶金工業(yè)出版社，2002。 [12] 東北重型機械學院等，機床夾具設計手冊，上海：上海科學技術出版社，1979。 35