CA6140車床831006撥叉的車Ф55孔圓弧夾具設(shè)計及加工工藝裝備含5張CAD圖-版本2
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摘 要
隨著科技的發(fā)展，機械制造行業(yè)已經(jīng)是我國技術(shù)進步和社會發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一。無論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興的機械制造產(chǎn)業(yè)，都離不開形式各樣的機械制造設(shè)備。本次畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容主要內(nèi)容就是對CA6140機床撥叉的工藝規(guī)程制定和對其中孔及若干平面加工工序的夾具設(shè)計進行研究和探討。在工藝規(guī)程編制方面，主要通過仔細分析撥叉零件圖和相關(guān)技術(shù)要求，查閱零件相關(guān)資料，考慮了零件的工藝結(jié)構(gòu)要求、批量生產(chǎn)要求、經(jīng)濟性、可行性等多方面因素，最終安排工序，并完成加工，其中包括各道工序的加工方法，機床、刀具、夾具、輔具、量具的選擇，基準面的選取，定位和夾緊方案的擬定，并將其編入工序卡片，清晰明了的表達出了整個加工過程。另外，在專用夾具設(shè)計方面，主要對一孔、一平面的加工工序進行了夾具方案的分析，計算和最終完成設(shè)計任務(wù)。
關(guān)鍵詞：撥叉；工藝路線；定位與夾緊；專用夾具設(shè)計
I
I
Abstract
With the development of science and technology, machinery manufacturing industry of China has been technological progress and social development of pillar industries. Whether in traditional industries or new industries, it is inseparable from a wide range of machinery and equipment. This graduation of content which is the study about the protocol development process and the fixture design of the hole and some plane processing procedure. In terms of process rules, primarily through a careful analysis of the product parts and related technical requirements, check the parts relevant information considered part of the process of structural requirements, batch, and economics, feasibility, and more factors. The final arrangements for the operations to finish processing, including the operations of processing method, machine tools, tooling, fixtures, assistive devices, measurement apparatus selection, select datum, positioning and clamp authoring, and process card, clarity of expression out the whole processing procedure. In addition, in fixture design, the main design about a hole, a flat and a groove machining process has been analysised, computation and finally to complete the design task.
Key words: Plectrum; process route; positioning and clamping; dedicated fixture design
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目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 夾具設(shè)計的意義 1
1.2 夾具設(shè)計研究概述 2
1.2.1 夾具的定義 2
1.2.2 夾具發(fā)展概況 2
1.2.3 夾具設(shè)計要解決的主要問題 4
1.3 夾具的功能 4
1.4 夾具組成 5
1.4.1 夾具的基本組成部分 5
1.4.2 夾具的其他組成部分 5
1.5 夾具的分類 6
1.5.1 按夾具的通用特性分類 6
1.5.2 按夾具使用的機床分類 6
1.6 夾具使用優(yōu)點 8
1.7 夾具設(shè)計要求 9
1.7.1 夾具設(shè)計基本要求 9
1.7.2 生產(chǎn)對其提出的新要求 9
1.8 夾具設(shè)計特點 9
1.9 現(xiàn)代夾具的發(fā)展發(fā)向 10
第2章 工藝規(guī)程的編制 11
2.1 零件的分析 11
2.1.1 零件的作用 11
2.1.2 零件的工藝分析 12
2.2 確定毛坯的制造形式 13
2.3 基面的選擇 14
2.4 制定工藝路線 15
2.5 選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具 16
2.6 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 17
2.7 確立切削用量及基本工時 20
第4章 機床夾具優(yōu)化設(shè)計及經(jīng)濟效益 39
4.1 優(yōu)化設(shè)計分析 39
4.1.1成組夾具成本 39
4.1.2 優(yōu)化設(shè)計的現(xiàn)實意義 40
4.2 機床夾具柔性化 40
4.3 機床夾具經(jīng)濟效益分析 41
第5章 車Ф55孔圓弧夾具設(shè)計 43
5.1 定位基準的選擇 43
5.2 切削力及夾緊力的計算 43
5.3 定位誤差分析 44
5.4 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 44
結(jié) 論 46
致 謝 47
參考文獻 48
第1章 緒論
隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，機械產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，其產(chǎn)品型號越來越多，質(zhì)量要求越來越高，更新周期越來越短，使機械制造工程飛速的發(fā)展。在機械加工過程中，夾具占有非常重要的地位。它可靠地保證了工件的加工精度，提高了加工效率，減輕了勞動的強度。夾具的設(shè)計過程中，應(yīng)深入生產(chǎn)實際，對工件的圖紙、工藝文件，生產(chǎn)綱領(lǐng)等分析，精心調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外的先進技術(shù)，制訂出合理的設(shè)計方案[1]。
機械加工必須保證零件的加工質(zhì)量，達到設(shè)計圖紙規(guī)定的各項技術(shù)要求，同時還應(yīng)該具有較高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。因此，機械加工工藝規(guī)程設(shè)計就是一項重要的工作。它要求設(shè)計者必須具有豐富的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和廣博的機械制造工藝基礎(chǔ)理論知識。
在指定工藝規(guī)程時，應(yīng)根據(jù)零件的產(chǎn)量和現(xiàn)有的設(shè)備條件，綜合考慮加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性的要求，經(jīng)過反復(fù)分析比較，確定最優(yōu)方案。
1.1 夾具設(shè)計的意義
零件在工藝規(guī)程制定之后就要按工藝規(guī)程順序進行加工。加工中除了需要機床、刀具、量具之外，成批生產(chǎn)時還要用機床夾具。他們是機床和工件之間的連接裝置，使工件相對于機床或刀具獲得正確的位置，機床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度，所以機床夾具設(shè)計是裝備設(shè)計中一項重要的工作，是加工過程中最活躍的因素之一[2]。
因此，好的夾具設(shè)計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產(chǎn)品生產(chǎn)在保證精度的前提下提高效率，降低成本。在當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化要求下，滿足企業(yè)對夾具的設(shè)計制造的更高要求。
CA6140車床撥叉銑、鉆等工序使用的專用夾具設(shè)計應(yīng)針對加工零件，應(yīng)達到結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡便、生產(chǎn)率高。所以對CA6140車床撥叉加工工藝及夾具設(shè)計，不但是我們對大學(xué)所學(xué)的知識的一個整合，而且是對結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝設(shè)計方面的一次訓(xùn)練。
1.2 夾具設(shè)計研究概述
1.2.1 夾具的定義
夾具是一種裝夾工件的一種工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程的切削加工，熱處理裝配，焊接和檢測等工藝過程中。
在金屬切削機床工件是使用的夾具稱為機床夾具，在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機床夾具不可缺少。它直接影響著加工的精度，勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，故機床夾具的設(shè)計在企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計和制造以及生產(chǎn)技術(shù)裝備中占有極其主要的地位。機床夾具設(shè)計是一項重要的技術(shù)工件[3]。
1.2.2 夾具發(fā)展概況
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。改革開放以來，機械工業(yè)充分利用國內(nèi)外兩方面技術(shù)資源，有計劃的進行企業(yè)的技術(shù)改造，引導(dǎo)企業(yè)走依靠科技進步的道路，使制造技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量以及經(jīng)濟效益有了很大的提高，為繁榮國內(nèi)市場，擴大出口創(chuàng)匯，推動國民經(jīng)濟的發(fā)展起了重要作用。
夾具最早出現(xiàn)在1787年，至今經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。第一階段表現(xiàn)為夾具與人的結(jié)合。在工業(yè)發(fā)展初期。機械制造的精度較低，機械產(chǎn)品工件的制造質(zhì)量主要依賴勞動者個人的經(jīng)驗和手藝，而夾具僅僅作為加工工藝過程中的一種輔助工具；第二階段是隨著機床、汽車、飛機等制造業(yè)的發(fā)展，夾具的門類才逐步發(fā)展齊全。夾具的定位、夾緊、導(dǎo)向（或?qū)Φ叮┰慕Y(jié)構(gòu)也日趨完善，逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)的主要工藝裝備之一；第三階段，即近代由于世界科學(xué)技術(shù)的進步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具在系統(tǒng)中占據(jù)相當重要的地位。這一階段的主要特征表現(xiàn)為夾具與機床的緊密結(jié)合。
我國的機械制造業(yè)經(jīng)過50多年，特別是近20年的發(fā)展，已形成了品種繁多、門類齊、布局合理的機械制造工業(yè)體系。許多科研院所、大專院校和企業(yè)研制出了一大批成套技術(shù)裝備和多種高精尖產(chǎn)品，有些已接近或達到國際先進水平。
現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展為了適應(yīng)現(xiàn)代機械工業(yè)向高、精，尖方向發(fā)展的需要和多品種、中小批生產(chǎn)的特點，機床夾具的主要發(fā)展方向表現(xiàn)為精密化[4]。
目前中國制造業(yè)發(fā)展迅猛，以前的我國制造業(yè)普遍使用剛性專機加工各種各樣的零部件，導(dǎo)致改型和生產(chǎn)個零部件周期較長。隨著我國制造業(yè)發(fā)展和各種各種零件的需求與日俱增，加工設(shè)備和工藝也向著柔性化的方向轉(zhuǎn)變。
目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動線配置相應(yīng)的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。
為適應(yīng)現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當前夾具發(fā)展的主要方向，使機械產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，品種型號越來越多．質(zhì)量越來越高，更新周期越來越短[5]。
1.2.3 夾具設(shè)計要解決的主要問題
夾具設(shè)計最關(guān)鍵是要求對工件定位正確，且滿足定位精度要求。首先得了解影響定位精度的因素，然后采取措施解決具體的問題。如定位基準與定位元件的配合狀況和影響定位精度，那么可以提高夾具的制造精度，減小配合間隙就能提高夾具在機床上的定位精度。
除此之外，選擇夾具的類型與結(jié)構(gòu)型式必須與零件生產(chǎn)批量大小相適應(yīng)，夾具結(jié)構(gòu)與零部件應(yīng)具有足夠的剛度和強度，從而保證夾具操作方便、夾緊可靠、使用安全、并有合理的裝卸空間[6]。
1.3 夾具的功能
機床夾具的主要功能是定位和加緊。定位是確定工件在夾具中占有正確位置的過程。通過工件定位基準面與夾具定位元件的定位面接觸或配合實現(xiàn)的，而夾緊則是工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。
機床夾具的特殊功能是對刀和導(dǎo)向，通過調(diào)整工件切削刃相對工件或夾具的正確位置。而導(dǎo)向則是如鉆床夾具中的鉆模板和鉆套，能迅速的確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進行鉆削。
機床夾具能夠降低對操作工人的技術(shù)要求和工人的勞動強度。由于多數(shù)專用夾具的夾緊裝置只需廠人操縱按鈕、手柄即可實現(xiàn)對工件的夾緊，這在很大程度上減少了工人找正和調(diào)整工件的時間與難度[7]。
1.4 夾具組成
1.4.1 夾具的基本組成部分
雖然各類機床夾具的結(jié)構(gòu)有所不同但按主要功能加以分析。機床夾具的基本組成部分是定位元件，夾緊裝置和夾具體三個部分，這也好似夾具體的主要內(nèi)容。
定位元件是夾具的主要功能元件之一 ，通常當工件定位基準面的形狀確定后，定位元件的結(jié)構(gòu)也就確定了。夾緊裝置也是夾具的主要元件之一，一般鉸鏈壓板、螺釘、夾緊裝置等。通常夾具作為鑄件的結(jié)構(gòu)、鍛件結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)，形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座等多種定位元件，夾緊裝置等分布在夾具體不同的位置上。
1.4.2 夾具的其他組成部分
1． 連接元件
根據(jù)機床的工作特點，夾具在機床上的安裝。連接常有的兩種方式：一種是安裝在機床工作臺上，另一種是安裝在機床主軸上，連接元件用于確定夾具本身在機床上的位置。
2． 對刀與導(dǎo)向裝置
對刀裝置常見在銑床夾具中，用以對刀塊。調(diào)銑刀對刀前的位置，對刀時，銑刀不能與對刀塊直接相連，以免碰傷銑刀的切削刃和對刀塊工作表面。
導(dǎo)向裝置鉆模板、鉆套、鏜模的鏜模支架。鏜套，它們能確定刀具的位置，并引導(dǎo)刀具進行切削。
3． 其他元件和裝置
根據(jù)加工的需要，有些夾具分別采用分度裝夾，靠模裝置上下料加工工藝機器人等[8]。
1.5 夾具的分類
1.5.1 按夾具的通用特性分類
這是一種基本的分類方法，主要反應(yīng)夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性，故也是選擇夾具主要依據(jù)。目前，我國常用的夾具有通用夾具、專用夾具和自動化生產(chǎn)夾具等五大類。
1.5.2 按夾具使用的機床分類
這是專用夾具設(shè)計使用的分類方法，如車床、銑床、刨床、鉆床、數(shù)控車床等夾具，如圖1-1,1-2,1-3所示：
圖1-1 鉆床夾具 圖1-2 銑床夾具
圖1-3 工裝夾具
設(shè)計專用夾具時機床的類別、組別、型別主要參數(shù)均以確定。它們不同點是機床切削成型運動不同、故夾具與機床的連接方式不同它們的加工精度要求也各不相同[9]。
1.6 夾具使用優(yōu)點
夾具的使用一般包括兩個過程，其一是夾具本身在機床上的安裝和調(diào)整，其二是被加工工件在夾具中的安裝。加工過程中，工件與刀具的相對位置容易得到保證，并且不受各種主觀因素的影響，因而工件的加工精度穩(wěn)定可靠。
1． 所保證加工精度
用夾具裝夾工件時工件相對刀具及機床的位置由夾具保證不受工人技術(shù)的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。
2． 提高勞動生產(chǎn)率
使用夾具裝夾工件方便、快速工件不需劃線找正，可顯著的減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率，工件在夾具裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切削用量，提高勞動生產(chǎn)率，可使用多工位夾具，并可采用高小夾緊機構(gòu)，進一步提高勞動生產(chǎn)率。
3． 能擴大機床的使用范圍
4． 能降低成本
在批量生產(chǎn)后使用夾具后，由于勞動生產(chǎn)率的提高，使用技術(shù)等級較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯的降低了成本夾具制造成本分攤在一批工件上，沒個工件制造的成本是極少的，遠遠小于由于提高勞動生產(chǎn)率而降低的成本，元件批量越大使用夾具所取得的經(jīng)濟效應(yīng)就越大。
5． 改善工人的勞動條件
用夾具裝夾工件方便、省力、安全[10]。
1.7 夾具設(shè)計要求
1.7.1 夾具設(shè)計基本要求
設(shè)計夾具時，應(yīng)滿足下列四項基本要求：
1． 保證工件的加工精度。
2． 保證工人的造作安全。
3． 達到加工的造作生產(chǎn)率要求。
4． 滿足夾具一定的使用壽命和經(jīng)濟效應(yīng)。
1.7.2 生產(chǎn)對其提出的新要求
現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場激烈競爭，現(xiàn)代生產(chǎn)對夾具提出了如下新的要求：
1． 能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準備周期。
2． 能裝夾一組相似性特征的工件。
3． 用于精密加工的高精度的機床。
4． 適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型技術(shù)。
5． 采用液壓汞站等為動力源的高效夾緊裝置，進一步提高勞動生產(chǎn)率[11]。
1.8 夾具設(shè)計特點
機床夾具設(shè)計與其他裝備設(shè)計比較有較大的差別，主要表現(xiàn)在以下五個方面：
1． 要有較短的設(shè)計和制造周期，一般沒有條件對夾具進行原理性實驗和復(fù)雜的計算工作。
2． 夾具的精度一般比工件的精度變了三倍。
3． 夾具在一般情況下是單體制造的，重復(fù)制造的機會通常要求夾具在投產(chǎn)時一次成功。
4． 夾具和操作工人的關(guān)系非常的密切，要求夾具與生產(chǎn)條件和操作密切結(jié)合。
5． 夾具的社會協(xié)作制造條件較差，特別是商品化的元件較少，設(shè)計者要熟悉夾具的制造方法，以滿足設(shè)計的工藝要求。
1.9 現(xiàn)代夾具的發(fā)展發(fā)向
現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標準化等四個方面。
隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，精密化夾具勢必也相應(yīng)提高。高效化夾具主要用來減少工件加工的機動時的和輔助時的，以提高勞動生產(chǎn)率，減少工人勞動強度。夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是通過調(diào)組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力[12]。
夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。在制造典型夾具結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先進行夾具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件。舍棄一些功能低劣的結(jié)構(gòu)，通用化方法包括：夾具、部件、元件、毛呸和材料的通用化夾具的標準化階段是通用化的深入并為工作圖的審查創(chuàng)造了良好的條件[13]。
第2章 工藝規(guī)程的編制
2.1 零件的分析
2.1.1 零件的作用
題目給的是CA6140車床主軸箱撥叉的工藝規(guī)程編制和夾具設(shè)計。CA6140車床的撥叉位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用[14]。零件圖如圖2-1所示：
圖2-1 撥叉零件圖
零件上方的mm孔與操縱機構(gòu)相連，而下方的mm半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪實現(xiàn)變速。兩件零件鑄為一體，加工時分開。
2.1.2 零件的工藝分析
零件的材料為HT200，為了滿足其性質(zhì)要求，由參考文獻[15]表2-3鑄件制造方法選取金屬型鑄造方法，由參考文獻[16]表2.2-4 灰鑄鐵件的硬度分級可知灰鑄鐵的硬度為190~210HBS，具有較高的強度和耐磨性，適于承受較大應(yīng)力和耐磨性的要求。CA6140車床撥叉有多處加工面，其中有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：
1． 以mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：mm的孔，以及40mm的圓柱上表面，其中主要加工表面為mm通孔，其粗糙度要求為1.6。
2． 以mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：mm的孔，以及75mm的兩個端面。其中mm內(nèi)孔的粗糙度要求為3.2，75mm的兩端面有垂直度0.1的要求。
3． 將兩件銑斷
這一組加工表面包括：銑斷面的粗糙度要求為6.3。
4． 銑mm的槽
這一組加工表面包括：此槽端面的粗糙度要求為3.2，槽的底面的粗糙度要求為6.3。
5． 銑40mm外圓柱面上的平臺
這一組加工表面包括：粗糙度要求6.3，其余為尺寸要求，精度不高。
該零件加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：
mm孔的中心與mm孔的中心有位置要求mm。
mm的槽與mm的孔內(nèi)表面有垂直度公差為0.08。
C、D兩端面之間相對于的mm的孔內(nèi)表面有垂直度公差為0.1。
由以上分析:對于以上加工表面，根據(jù)加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，可先加工其中某一重要表面，然后借助于專用夾具加工其它表面，并保證各種尺寸和位置的精度要求。
2.2 確定毛坯的制造形式
根據(jù)零件的材料和形狀確定毛坯為鑄件，考慮零件在機床運行過程中可以承受較大載荷和沖擊載荷，且零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，采用金屬型鑄造的方法來加工，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件的工作可靠。這樣不但提高生產(chǎn)率，而且可以保證零件的加工精度。毛坯零件圖如圖2-2所示：
圖2-2 毛坯圖
毛坯的鑄造方法：選用金屬型造型的方法。
毛坯的熱處理：熱處理工序在工藝過程中的安排是否恰當，是影響零件加工質(zhì)量和材料使用性能的重要因素。熱處理的方法、次數(shù)和在工藝過程中的位置，根據(jù)材料和熱處理的目的而定。本次加工中熱處理為預(yù)備熱處理安排在機械加工之前，采用正火、調(diào)質(zhì)處理來改善材料的加工性能。此外，為了消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時效。
2.3 基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，過程中會問題百出，甚至?xí)斐纱笈鷱U品，使生產(chǎn)無法正常運行。
1． 粗基準的選擇
對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準[17]。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)以撥叉的底面和40mm的外圓表面為粗基準，利用V型塊夾緊達到完全定位,然后進行鉆55mm孔的加工。
2． 精基準的選擇
為了保證定位基準和加工工藝基準重合，所以選擇零件的25mm圓表面為精基準，并且以“基準重合”和“基準統(tǒng)一”為原則，來保證加工精度和裝夾準確方便。
2.4 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點,應(yīng)當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,可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
1． 工藝路線方案一
工序一：鑄造毛坯
工序二：將兩件銑斷
工序三：鉆、擴、鉸、精鉸25mm孔
工序四：粗車、半精車、精車55mm孔
工序五：粗銑、精銑C、D面保證垂直度誤差不大于0.1
工序六：粗銑B面
工序七：銑16mm的槽，垂直度誤差不大于0.08
工序八：銑40mm外圓上的平臺
工序九：檢驗入庫
上面的工序加工不太合理，因為如果先將兩件銑斷，破壞了零件的整體性，這樣就達不到兩個孔之間的位置要求，影響整個工件的加工要求，從而降低了零件的使用價值。由此得出下面一個方案。
2． 工藝路線方案二
工序一: 鑄造毛坯
工序二：以底平面D面為粗基準，用V型塊定位，粗車、半精車、精車mm孔，使其達到精度要求
工序三：以40mm圓柱外表面為基準，用V型塊定位，并以
mm的圓心為基準鉆、擴、粗鉸、精鉸mm的孔，達到精度要求
工序四：將兩件銑斷
工序五：以mm的內(nèi)孔為精基準，以定位擋銷和一壓板實現(xiàn)定位，進行C、D兩面的粗銑、精銑加工，使C、D兩面滿足垂直度誤差不大于0.1
工序六：以mm的內(nèi)孔為精基準，以D面和一輔助支撐實現(xiàn)定位，進行B面的粗銑加工
工序七：以mm的內(nèi)孔為精基準，銑mm的槽,保證槽的側(cè)面相對于孔的垂直度誤差是0.08
工序八：以mm的內(nèi)孔為精基準，銑40mm外圓上的平臺
工序九：去除毛刺
工序十：檢驗入庫
比較兩種工序加工方案，考慮到加工的合理性及精度的要求，我們選擇方案二的設(shè)計。
2.5 選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具
由于生產(chǎn)類型為中批，故加工機床設(shè)備等以通用機床為主，其生產(chǎn)方式以通用機床加專用夾具為主，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均有人工完成。根據(jù)加工零件的具體工序，滿足加工需求，根據(jù)文獻[15]選擇以下機床、刀具和量具：
1． 機床的選擇
銑面、銑槽、銑平臺時均采用立式銑床X52K；
鉆、擴、鉸孔均采用立式鉆床Z550；
車內(nèi)孔時采用臥式車床C620-1。
2． 夾具的選擇
該撥叉的生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。
3． 刀具的選擇
銑上下表面時采用硬質(zhì)合金端銑刀，可以保證加工零件的精度要求；
銑槽時采用直柄立銑刀；
銑斷時采用銑斷銑刀；
鉆孔時采用高速鋼錐柄麻花鉆；
擴孔時采用高速鋼錐柄擴孔鉆；
鉸孔時采用硬質(zhì)合金錐柄機用鉸刀；
車孔時采用YG6硬質(zhì)合金車刀。
4． 量具的選擇
極限量規(guī)或塞規(guī)、對角度尺寸采用專用夾具保證，其它尺寸采用通用量具即可。
2.6 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
CA6140車床撥叉零件材料為HT200，硬度190～210HBS，抗拉強度，生產(chǎn)類型為中批量，鑄造毛坯。
由文獻[18]表2—17灰鑄鐵鑄件預(yù)計的力學(xué)性能及應(yīng)用舉例及以上原始資料及加工工藝，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
(1) 求最大輪廓尺寸
根據(jù)零件圖計算輪廓尺寸，長315mm，寬75mm，高80mm，故最大輪廓尺寸為315mm。
(2) 選取公差等級CT
由文獻[15]表5-1 大批量生產(chǎn)的毛坯鑄件的公差等級得鑄造方法按金屬型鑄造、鑄件材料按灰鑄鐵，得公差等級CT范圍8~10級，取為10級。
(3) 求鑄件尺寸公差
根據(jù)加工面的基本尺寸和鑄件公差等級CT，由表5-3鑄件尺寸公差[15]得：公差帶相對于基本尺寸對稱分布。
(4) 求機械加工余量等級
由文獻[15]表5-5 毛坯鑄件典型的機械加工余量等級得鑄造方法按金屬型鑄造、鑄件材料按灰鑄鐵，得機械加工余量等級范圍D~F級，取為F級。
(5) 求RMA(要求的機械加工余量)
對所有加工表面取同一個數(shù)值，由文獻[15]表5-4 要求的鑄件機械加工余量（RMA）得最大輪廓尺寸為315mm、機械加工余量等級為F級，得RMA數(shù)值為2.5mm。
(6) 求毛坯基本尺寸
為方便加工，鍵槽處鑄成實心。
C面、D面屬雙側(cè)加工，應(yīng)由文獻[15]式（5-2）求出，即
R=F+2RMA+CT/2=12+22.5+2.2/2=18.1mm
B面為單側(cè)加工，毛坯基本尺寸由文獻[15]式（5-1）求出，即
R=F+RMA+CT/2=80+2.5+3.2/2=84.1mm
25mm孔屬內(nèi)腔加工，應(yīng)由文獻[15]式（5-3）求出，即
R=F-2RMA-CT/2=25-22.5-2.6/2=18.7mm
55mm孔屬內(nèi)腔加工，應(yīng)由文獻[15]式（5-3）求出，即
R=F-2RMA-CT/2=55-22.5-2.8/2=48.6mm
式中 R——毛坯基本尺寸；
F——毛坯的鑄件輪廓尺寸；
RMA——要求的機械加工余量；
CT——公差等級。
撥叉鑄件毛坯尺寸公差與加工余量見如下表2-1
表2-1 撥叉鑄件毛坯尺寸公差與加工余量
項目
C面D面
B面
25mm孔
55mm孔
·鍵槽
公差等級CT
10
10
10
10
—
加工面基本尺寸
12
80
25
55
—
鑄件尺寸公差
2.2
3.2
2.6
2.8
—
機械加工余量等級
F
F
F
F
—
RMA
2.5
2.5
2.5
2.5
—
毛坯基本尺寸
18.1
84.1
18.7
45
0
1． C面、D面的加工余量為6.1mm（為雙邊加工）
查文獻[15]表5-49 平面精加工余量得精加工余量1mm，故粗加工余量為Z=4.1mm，則單邊加工余量為Z=2.05mm。
2． B面的單邊總加工余量為Z=4.1mm
查文獻[15]表5-49 平面精加工余量得精加工余量故粗加工余量為Z=3.1mm。
3． 內(nèi)孔（25mm的孔已鑄成18.7mm的孔）
查文獻[15]表5-42 基孔制7、8、9級（H7、H8、H9）孔的加工余量得
工序尺寸加工余量：
鉆孔至23mm 余量為4.3mm；
擴孔至24.8mm余量為1.8 mm；
粗鉸孔至24.94mm余量為0.14 mm；
精鉸孔至25mm余量為0.06 mm。
4． 內(nèi)孔55mm孔（55mm的孔已先鑄初45mm的孔）
查文獻[15]表5-42 基孔制7、8、9級（H7、H8、H9）孔的加工余量：
粗車45mm的孔至51mm余量為6mm；
半精車51mm孔至53.8mm余量為2.8mm；
精車至55mm余量為1.2 mm。
5． 銑16mm的槽
由文獻[15]表5-41 凹槽加工余量及偏差得粗銑后半精銑寬度余量
Z=3mm,粗銑后公差為+0.18～+0.27mm,半精銑后公差為+0.11mm。
工序尺寸加工余量：
粗銑至11.5mm；
半精銑至14.5mm余量為3mm；
精銑至16mm余量為1.5mm。
2.7 確立切削用量及基本工時
工序一：鑄造毛坯。
工序二：底平面B為粗基準，粗車、半精車、精車55mm的孔，使其
粗糙度達到3.2(已鑄成45mm)。
1． 粗車45mm的孔至51mm
(1) 選擇主軸轉(zhuǎn)速
選擇C620-1車床，正轉(zhuǎn)n=10~1400r/min，反轉(zhuǎn)n=14~1580r/min；
縱向f=0.028~6.33mm/r，橫向f=0.014~3.16mm/r。
(2) 選擇進給量
決定進給量，由文獻[15]表5-57 臥式車床刀架進給量得：
f=0.028~6.33mm/r，取f=1.59mm/r
(3) 計算切削速度
由文獻[15]表2-8 車削時切削速度的計算公式得：
式中 使用壽命T=60min；=158；=0.15；=0.40；m=0.2
由文獻[15]表2-9車削過程中使用條件改變時的修正系數(shù)得=1.0
則: m/min
m/min
由文獻[15]表5-56臥式車床主軸轉(zhuǎn)速得轉(zhuǎn)速n=305 r/min
則實際切削速度 m/min
(4) 計算基本工時
min
式中 ——機動時間，min；
L——刀具或工作臺行程長度，mm；
n——機床主軸轉(zhuǎn)速，r/min；
f——主軸每轉(zhuǎn)刀具的進給量，mm/r。
2．半精車51mm的孔至53.8mm，切削余量為2.8mm
(1) 確定背吃刀量
mm。
(2) 確定進給量、計算切削速度
由文獻[15]表5-121用YG6硬質(zhì)合金車刀車削灰鑄鐵時的得：v=90m/min, f=0.42mm/r。
r/min
采用C620-1臥式車床，由文獻[15]表5-56 臥式車床的主軸轉(zhuǎn)速得主軸轉(zhuǎn)速n=480r/min
則實際切削速度 m/min
(3) 計算基本工時
由文獻[15]表2-24 車削和鏜削機動時間計算公式得：
車孔切削工時的計算時間為：
式中 i——走刀次數(shù)，i=1；
——刀具的切入長度，mm；
——刀具的切出長度，mm；
——單件小批量生產(chǎn)時的試切附加長度，=0。
則 mm
mm
所以 min
3．精車53.8mm的孔至mm,粗糙度為3.2
(1) 確定背吃刀量
mm。
(2) 確定進給量、計算切削速度
由文獻[15]表5-121用YG6硬質(zhì)合金車刀車削灰鑄鐵時的得：v=90m/min, f=0.56mm/r。
r/min
采用C620-1臥式車床，由文獻[15]表5-56 臥式車床的主軸轉(zhuǎn)速得主軸轉(zhuǎn)速n=480r/min
則實際切削速度 m/min
(3) 計算基本工時
由文獻[15]表2-24 車削和鏜削機動時間計算公式]得：
鏜孔切削工時的計算時間為：
式中 i——走刀次數(shù)，i=1；
——刀具的切入長度，mm；
——刀具的切出長度，mm；
——單件小批量生產(chǎn)時的試切附加長度，=0。
則 mm
mm
所以 min
工序三：鉆、擴、粗鉸、精鉸25mm的孔，使其達到精度要求
1. 鉆23mm的孔
(1) 決定進給量
鉆頭直徑為23mm，由文獻[15]表5-127 高速鋼鉆頭鉆孔時的進給量查得進給量范圍為0.78—0.96mm/r，取進給量f=0.81mm/r，選用Z550鉆床， 由文獻[15]表5-64 立式鉆床型號與主要技術(shù)參數(shù)查得進給機構(gòu)許用最大抗力F=24525N，查進給量范圍為0.1—0.81mm/r，符合。
(2) 確定鉆頭的磨鈍標準及壽命
由文獻[15]表5-130 鉆頭、擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及壽命查得最大磨損限度為1.0mm，壽命T=75min。
(3) 切削速度的確定
由文獻[15]表2-13 鉆、擴和鉸孔時切削速度的計算公式得：
(的單位：m/min)
式中 ；；； ； ； 。
由文獻[15]表2—14 鉆、擴及鉸孔時使用條件改變時切削速度的修正系數(shù)得
所以 取 =18m/min
由文獻[15]表5—65 立式鉆床主軸轉(zhuǎn)速取轉(zhuǎn)速n=250r/min
所以，實際切削速度
(4) 檢驗機床扭矩及功率
由文獻[15]表2—15 鉆孔時軸向力、轉(zhuǎn)矩及功率的計算公式得：
式中 ——鉆孔時的轉(zhuǎn)矩，；
——刀具直徑，mm；
——鉆削時的進給量；
——切削力的修正系數(shù)；
；；；；；。
所以
由文獻[15]表5—68 立式鉆床主軸各級轉(zhuǎn)速能傳遞的轉(zhuǎn)矩按薄弱環(huán)節(jié)得主軸能傳遞的轉(zhuǎn)矩/
得
所以，所選的切削用量符合要求。
(5) 計算基本工時
,
2． 擴23mm的孔至24.8mm
(1) 確定背吃刀量為
mm。
(2) 確定進給量，由文獻[15]表5—128 高速鋼和硬質(zhì)合金擴孔鉆擴孔時的進給量得進給量f=1.0~1.2mm/r，所以取 f=1.196mm/r。
(3) 計算切削速度
由文獻[15]表3—54 擴孔相較鉆孔的選取方法得擴孔速度為鉆孔速度的（）倍
故取
由此算出轉(zhuǎn)速
按機床實際轉(zhuǎn)速，取 n=125r/min
則實際切削速度 。
(4) 計算基本工時
，
3． 粗鉸24.8mm孔至24.94mm
(1) 確定背吃刀量
mm，由文獻[15]表5—136 硬質(zhì)合金鉸刀鉸孔時的切削用量得被吃刀量mm，符合被吃刀量的范圍。
(2) 確定進給量
由文獻[15]表5—128 高速鋼和硬質(zhì)合金擴孔鉆擴孔時的進給量得進給量f=0.3 ~0.5mm/r，所以取f=0.36mm/r。
(3) 計算切削速度
由文獻[15]表2—13鉆、擴和鉸孔時切削速度的計算公式得：
由文獻[15]表5—130 鉆頭、擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及壽命得鉆頭后刀
面最大磨損量為0.6~0.8mm，取0.6mm，壽命。
式中 ；；； ；。
由文獻[15]表2—14 鉆、擴及鉸孔是使用條件改變時切削速度的修正系數(shù)得
所以
由文獻[15]表5—65 立式鉆床主軸轉(zhuǎn)速取轉(zhuǎn)速n=185r/min
所以，實際切削速度
(4) 計算基本工時
由文獻[15]表2-27 鉸圓柱孔的超出長度得：
4． 精鉸24.94mm孔至mm
(1) 確定背吃刀量
mm。由文獻[15]表5—136 硬質(zhì)合金鉸刀鉸孔時的切削用量
得被吃刀量mm，符合被吃刀量的范圍。
(2) 確定進給量
由文獻[15]表5—128 高速鋼和硬質(zhì)合金擴孔鉆擴孔時的進給量得進給量f=0.9 ~1.4mm/r，所以取 f=0.9mm/r
(3) 由文獻[15]表5-131 高速鋼鉆頭鉆碳鋼及合金鋼時的切削速度得理論轉(zhuǎn)速為：
由文獻[15]表5—56立式鉆床主軸轉(zhuǎn)速取轉(zhuǎn)速n=185r/min
所以，實際切削速度
(4) 計算基本工時
由文獻[15]表2-27鉸圓柱孔的超出長度得mm
工序四：將兩件銑斷
(1) 進給量的確定
由文獻[15]表5—98 銑刀直徑選用切斷刀，銑刀直徑應(yīng)小于63mm,取
63mm，齒數(shù)為6，可選用X52k立式升降臺銑床。功率為7.5 kw，由文獻[15]表5-145 高速鋼立銑刀、角銑刀、半圓銑刀、切槽銑刀、和切斷銑刀加工鋼
時的進給量得每齒進給量，。
銑削寬度為：
(2) 銑削速度的確定
由文獻[15]表2-17 銑削時切削速度的計算公式得：
式中 =10.5；=0.2；=0.2；=0.4；=0.5；=0.1；m=0.15
由文獻[15]表5-72 立式銑床主軸轉(zhuǎn)速及文獻[15]表5-98 銑刀直徑選擇和表5-72 立式銑床主軸轉(zhuǎn)速，取立式銑床主軸轉(zhuǎn)速n=150r/min
切削速度
。
(3) 切削工時
，由文獻[15]表5-73 立式銑床工作臺進給量得
則
工序五：粗銑和半精銑C、D兩面。
1． 粗銑C、D兩面
(1) 背吃刀量的確定
因為切削余量較小，故以此就可以切除全部加工余量，則 。
(2) 進給量的確定
選用硬質(zhì)合金端銑刀，材料為YG6。端銑刀直徑應(yīng)小于80mm，由文獻[15]表5—98 銑刀直徑選擇取直徑80mm,齒數(shù)為6?？蛇x用X52K立式升降臺銑床，功率為7.5kw，由文獻[15]表5-146 硬質(zhì)合金面銑刀、圓柱銑刀和圓盤銑刀加工平面和凸臺時的進給量得：每齒進給量
。
(3) 銑削速度的確定
由文獻[15]表2-17 銑削時切削速度的計算公式及表5-98銑刀直徑選擇和表5-72 立式銑床主軸轉(zhuǎn)速得:
式中 =245；=0.2；=0.15；0.35；=0.2；=0；m=0.32。
取立式銑床主軸轉(zhuǎn)速n=118r/min，則
切削速度
(4) 切削工時
由文獻[15]表5-73 立式銑床工作臺進給量取=126mm/min
，
2． 半精銑C、D兩面
(1) 背吃刀量的確定
由文獻[15]表5-49 平面精加工余量得：半精加工銑削用量為1mm，取
。
(2) 進給量的確定
選用硬質(zhì)合金端銑刀，材料為YG6。端銑刀直徑應(yīng)小于80mm，由文獻[15]表5-144高速鋼端銑刀、圓柱銑刀、盤銑刀加工時的進給量取表面粗糙度為3.2,表5-146硬質(zhì)合金面銑刀、圓柱銑刀和圓盤銑刀加工平面和凸臺時的進給量得每齒進給量=0.14~0.24mm/z,取=0.2mm/z。
(3) 銑削速度的確定
由文獻[15]表2-17 銑削時切削速度的計算公式及表5-98銑刀直徑選擇和表5-72 立式銑床主軸轉(zhuǎn)速得:
式中 =245；=0.2；=0.15；0.35；=0.2；=0；m=0.32。
取立式銑床主軸轉(zhuǎn)速n=150r/min，則
切削速度
(5) 切削工時
由文獻[15]表5-73 立式銑床工作臺進給量取=126mm/min
，
工序六：粗銑B面
(1) 背吃刀量的確定
因為切削余量較小，故一次切削就可切除全部加工余量，則。
(2) 進給量的確定
選用硬質(zhì)合金端銑刀，材料為YG6，銑刀直徑應(yīng)小于80mm，由文獻[15]表5—98 銑刀直徑選擇60mm，齒數(shù)為6?？蛇x用X52K，立式升降臺銑床，功率為7.5kw，由文獻[15]表5-146 硬質(zhì)合金面銑刀、圓柱銑刀和圓盤銑刀加
工平面和凸臺時的進給量得每齒進給量
，
(3) 銑削速度的確定
由文獻[15]表2-17 銑削時切削速度的計算公式及表5-98銑刀直徑選擇和表5-72 立式銑床主軸轉(zhuǎn)速得:
式中 =245；=0.2；=0.15；0.35；=0.2；=0；m=0.32。
取立式銑床主軸轉(zhuǎn)速n=118r/min，則
切削速度
(4) 切削工時
由文獻[15]表5-73 立式銑床工作臺進給量取=126mm/min
所以
工序七：粗銑、半精銑mm的槽，使其達到精度要求
1． 粗銑12mm的槽，粗加工后，公差為+0.18~+0.27
(1) 選擇機床刀具
選擇立式銑床X52K，直柄立銑刀
(2) 切削用量
由文獻[15]表5-145 高速鋼立銑刀、角銑刀、半圓銑刀、切槽銑刀和切斷
銑刀加工時的進給量得進給量為任意，取。
由文獻[15]表5-148 銑刀磨鈍標準取銑刀磨鈍標準最大磨鈍限度粗加工時為1.0~1.2，粗加工時為0.3~0.5。
由文獻[15]表5-149 銑刀平均壽命取平均壽命為T=60min，
槽寬16mm，槽深10~25mm，，n=279r/min, 。
(3) 計算基本工時
，
；
則
2． 精銑槽mm
本道工序精銑槽之前已進行了粗銑和半精銑工步，此工序精銑槽必須滿足各種技術(shù)要求包括：槽寬16H11，槽深8H12，槽兩側(cè)粗糙度為3.2，槽底面粗糙度為6.3。
(1) 選擇機床和刀具
機床：X52K立式銑床。
刀具：直柄立銑刀，銑槽=16mm。
查文獻[15]表8銑刀參數(shù)的選擇取國家標準GB1118,D=160mm,
d=40mm,L=16mm,齒數(shù)z=24
(2) 計算切削用量
由文獻[15]表5-145 高速鋼立銑刀、角銑刀、半圓銑刀、切槽銑刀和切斷銑刀加工時的進給量得銑削寬度為16mm時，每齒進給量任意，取
=0.67mm/r
由文獻[15]表5-148 銑刀磨鈍標準取銑刀磨鈍標準和耐用度，磨鈍標準為0.20~0.25，由文獻[15]表5-149 銑刀平均壽命取銑刀平均壽命 T=60min。
(3) 切削速度
由文獻[15]表2-17 銑削時切削速度的計算公式得：
式中 修正系數(shù)k=1.0；=10.5；=0.2；=0.2；0.4；
=0.5；=0.1；m=0.15。
，，
代入上式，得 。
(4) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速
由文獻[15]表5-72 立式銑床主軸轉(zhuǎn)速得主軸轉(zhuǎn)速為n=190r/min，則
實際切削速度
(5) 計算切削工時
由文獻[15]表5-73 立式銑床工作臺進給量取=127mm/z
則：
工序八：粗銑半精銑40mm外圓上的平臺
由于整個加工余量為6mm,且精銑的加工余量為1mm。則粗細過程5mm,分兩步加工
1． 第一次粗銑、第二次粗銑
(1) 背吃刀量的確定
，。
(2) 確定進給量
選用硬質(zhì)合金端銑刀，材料為YG6，由文獻[15]表5—98 銑刀直徑選擇得銑刀直徑應(yīng)小于80mm，取直徑為40mm。齒數(shù)為6?？蛇x用X52K立式升降臺銑床功率為7.5kw，由文獻[15]表5-146 硬質(zhì)合金面銑刀、圓柱銑刀和圓盤銑刀加工平面和凸臺時的進給量得每齒進給量
(3) 確定銑削速度
由文獻[15]表2-17 銑削時切削速度的計算公式及表5-98銑刀直徑選擇和表5-7 立式銑床主軸轉(zhuǎn)速得:
式中 =24；=0.；=0.1；0.3；=0.2；=0；m=0.32。
取立式銑床主軸轉(zhuǎn)速n=150r/min，則
切削速度
(4) 切削工時
由文獻[15]表5-73立式銑床工作臺進給量取=126mm/min
，；同理
2． 半精銑
(1) 背吃刀量的確定
。
(2) 進給量的確定
選用與粗銑刀同樣的刀具和機床，由文獻[15]表5-144高速鋼端銑刀、圓柱銑刀、盤銑刀加工時的進給量?。罕砻娲植诙葹?.3, 文獻[15]表5-146硬質(zhì)合金面銑刀、圓柱銑刀和圓盤銑刀加工平面和凸臺時的進給量得每齒進給量
=0.14~0.24mm/z 取=0.2mm/z
(3) 銑削速度的確定
由文獻[15]表2-17 銑削時切削速度的計算公式及表5-98銑刀直徑選擇和表5-72 立式銑床主軸轉(zhuǎn)速得:
式中 =245；=0.2；=0.15；0.35；=0.2；=0；m=0.32。
取立式銑床主軸轉(zhuǎn)速n=190r/min
則切削速度
(4) 切削工時
由文獻[15]表5-73 立式銑床工作臺進給量取=126mm/min
mm
，
工序九：去除毛刺
工序十：檢驗入庫
第4章 機床夾具優(yōu)化設(shè)計及經(jīng)濟效益
現(xiàn)代夾具(如成組夾具、通用可調(diào)夾具、組合夾具)的結(jié)構(gòu)共性，大都由通用基體和可調(diào)、可換元件兩部分組成?？烧{(diào)、可換元件一般是隨夾具適用對象數(shù)的多少而變化的，因此，在現(xiàn)代夾具設(shè)計時，適用對象種數(shù)選擇得是否合理，將直接關(guān)系到可調(diào)、可換元件的數(shù)量和夾具的整體經(jīng)濟性[18]。
4.1 優(yōu)化設(shè)計分析
這種優(yōu)化設(shè)計的特點是可以正確確定適用對象種數(shù)。 根據(jù)優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果，對可調(diào)、可換元件和通用基體的結(jié)構(gòu)設(shè)計從成本比例的角度進行調(diào)整，從而使之滿足優(yōu)化設(shè)計，達到整體經(jīng)濟性的目的[19]。
4.1.1成組夾具成本
成組夾具的成本： Cc=Ct+PN
式中 Ct——成組夾具上通用基體的成本，元；
P——成組夾具上可調(diào)、可換元件平均單件成本，元/種；
N——成組夾具適用零件種數(shù)，種；
T——對整套夾具來說是一常數(shù)。
PN則隨著N的增減而變化(其中P為常數(shù))。從成組夾具適用對象種數(shù)所分攤的夾具成本看，可以認為：適用對象在成組夾具滿負荷的范圍內(nèi)，對象種數(shù)愈多則夾具分攤到適用對象種數(shù)上的單位成本就愈低。
從夾具上的可調(diào)、可換元件看，隨著夾具適用對象種數(shù)的增加，則夾具上的可調(diào)、可換元件也隨著增加，這時，可調(diào)、可換元件的設(shè)計、制造費用以及夾具的調(diào)整次數(shù)和調(diào)整、保管費用也隨之相應(yīng)增加[20]。
以上2個不同內(nèi)容有些矛盾的因素，從不同的角度影響著成組夾具的經(jīng)濟性。
4.1.2 優(yōu)化設(shè)計的現(xiàn)實意義
當所設(shè)計的成組夾具，其適用對象零件種數(shù)等于或接近NK值時，可以認為這套成組夾具符合經(jīng)濟性的原則；反之，從經(jīng)濟的角度可以認為是不合理的。這時，應(yīng)該從各方面采取調(diào)整措施，如修改通用基體或可調(diào)、可換元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使之Ct值與P值的比例關(guān)系得到調(diào)整，最終符合經(jīng)濟性的原則。
在成組夾具設(shè)計中，根據(jù)夾具的復(fù)雜程度，從已積累的統(tǒng)計資料中取得Ct值與P值的當量值，以預(yù)定成組夾具適用對象零件種數(shù)，然后對實際的Ct值與P 值進行評價，這樣可以達到減少過程損失的目的。
按照此方法進行通用化工裝設(shè)計，可大大降低工裝成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。由于通用夾具在產(chǎn)品開發(fā)中的占總體工裝的1/5～1/10，其制造可由本企業(yè)的機修單位來完成，工裝夾具的到貨周期由原來的幾個月縮短為幾天。 可以大大減少夾具庫存量。以工裝庫存的最低儲備量來估算，庫存量為現(xiàn)場用量的2～3 倍，而通用工裝夾具會使原來現(xiàn)場使用的夾具由幾百種下降為幾十種，庫存量可降至1/2～1 倍的生產(chǎn)用量[21]。
4.2 機床夾具柔性化
加工裝備的柔性概念和需求主要體現(xiàn)在對設(shè)備快速性和適應(yīng)性的需求上，因此制造商不得不尋求柔性和產(chǎn)量之間的最佳組合。當然，在滿足了柔性的條件下、也有著不同的解決方案，如：模塊化、可變換化、可重新配置化、在線兼容性等。
不論采用哪種方案，使用高性能的液壓夾具都顯得尤為重要，現(xiàn)在，柔性專機、可重新配置的機床及專用加工中心的組合應(yīng)用，使得發(fā)動機零件的加工變得越來越柔性化，具體情況取決于每個加工項目的產(chǎn)量配額
使用液壓夾具的主要優(yōu)勢是能節(jié)省夾緊和松卸工件時所花的大量的時間。有關(guān)統(tǒng)計資料表明液壓夾緊相比機械夾緊節(jié)省90%~95%的時間，縮小了生產(chǎn)循環(huán)周期，從而增加了產(chǎn)量也就意味著降低了成本[22]。
當加工一長型鋁合金零件時，
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