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夾具定位規(guī)劃中完整性評(píng)估和修訂 CAM 實(shí)驗(yàn)室 機(jī)械工程學(xué)系 伍斯特理工學(xué)院研究院 100 路 伍斯特 碩士 01609 美國(guó) 2004 年 9 月 14 日收稿 2004 年 11 月 9 日修訂 2004 年 11 月 10 日發(fā)表 摘 要 幾何約束是夾具設(shè)計(jì)中最重要的考慮因素之一 確定位置的解析擬訂已發(fā) 達(dá) 然而 如何分析和修改在實(shí)際夾具設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程中的一個(gè)非確定性的定位 計(jì)劃尚未深入研究 在本文中 提出了一種方法來(lái)描述在限制約束下的重點(diǎn)夾 具系統(tǒng)的幾何約束狀態(tài) 一種限制約束下?tīng)顟B(tài) 如果它存在 可以識(shí)別給定定 位計(jì)劃 可以自動(dòng)識(shí)別工件的所有限制約束下約束狀態(tài)的提案 這有助于改善 逆差定位計(jì)劃 并為修訂提供指引 以最終實(shí)現(xiàn)確定性的定位 關(guān)鍵詞 夾具設(shè)計(jì) 幾何約束 確定性定位 限制約束 過(guò)約束 1 介紹 夾具是用于制造工業(yè)進(jìn)行工件牢固定位的一種機(jī)制 在零件加工過(guò)程中規(guī) 劃一個(gè)關(guān)鍵的第一步 夾具設(shè)計(jì)需要 以確保定位精度和三維工件的精度 3 2 1原則 在一般情況下 是最廣泛使用的指導(dǎo)原則發(fā)展的位置計(jì)劃 V型塊 和銷(xiāo)孔定位原則也常用 一個(gè)加工夾具定位方案必須滿(mǎn)足一些要求 最基本的要求是 必須提供工 件確定的位置 這種觀點(diǎn)指出 定位計(jì)劃生產(chǎn)的確定位置 工件不能移動(dòng) 而 至少有一個(gè)定位不會(huì)失去聯(lián)系 這一直是夾具設(shè)計(jì)的最根本的準(zhǔn)則之一 許多 研究人員關(guān)于幾何約束狀態(tài)的研究表明 工件在任何定位計(jì)劃分為以下三個(gè)類(lèi) 別 1 良好的約束 確定性 工件在一個(gè)獨(dú)特的位置進(jìn)行配合 工件表面 與 6 個(gè)定位器取得聯(lián)系 2 限制約束 不完全約束工件的自由度 3 過(guò)約束 工件自由度超過(guò) 6 定位的制約 在1985年 淺田 1 提出了滿(mǎn)秩為準(zhǔn)則雅可比矩陣的約束方程 基于分析形成 了調(diào)研后 確定定位 周等 2 在1989年制定了在確定性定位問(wèn)題上使用螺旋理 論 結(jié)果表明 定位矩陣的定位需要壓力滿(mǎn)秩達(dá)到確定的位置 該方法的確定通 過(guò)無(wú)數(shù)的研究 王等 3 考慮定位工件的接觸的影響 而采用點(diǎn)接觸面積 他們 介紹了接觸矩陣 并指出 兩個(gè)接觸的機(jī)構(gòu)不應(yīng)該有平等的 但在接觸點(diǎn)曲率 相反 卡爾森 4 認(rèn)為 可能沒(méi)有足夠的應(yīng)用 如一些不是非棱柱的表面或相對(duì) 誤差近似的非小線(xiàn)性 他提出一個(gè)二階泰勒展開(kāi) 其中也考慮到定位誤差相互 作用 馬林和費(fèi)雷拉 5 應(yīng)用周對(duì) 3 2 1的位置擬訂 制定若干按照規(guī)則的規(guī)劃 盡管眾多的位置上的確定分析研究很少注意非確定性分析的位置 在淺田的擬定方案中 他們假設(shè)工件夾具元件和點(diǎn)之間的聯(lián)絡(luò)無(wú)阻力 理想 的位置q 而應(yīng)放置工件表面和分片 可微函數(shù)是 gi 見(jiàn)圖1 表面函數(shù)定義為 gi q 0是確定的 應(yīng)該有一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的解決方案為下列 所有定位方程組 gi q 0 i 1 2 n 1 其中n是定位器的位置與 方向 代表了工件的定位和 方向 只有考慮到目標(biāo)位置q 附近在 處 淺田表明 2 hi是幾何函數(shù)的雅可比矩陣 矩陣式所示 3 確定定位 如果雅可比矩陣滿(mǎn)秩 可滿(mǎn)足要求 2 只有q q 一個(gè)解決辦法 3 在1個(gè)3 2 1定位計(jì)劃中 一個(gè)約束方程的雅可比矩陣的滿(mǎn)秩的約束狀態(tài)如 表1所示 如果定位是小于6 工件是限制約束的 即存在至少有一個(gè)工件自由 定位議案不受限制的 如果矩陣滿(mǎn)秩 但定位大于6 定位 工件是過(guò)約束 這表 明存在至少一個(gè)定位等 而幾何約束工件被刪除不影響的狀態(tài) 找出一個(gè)模型除 了3 2 1 可以建立基準(zhǔn)框架提取等效的定位點(diǎn) 胡等 6 已經(jīng)發(fā)展出一種系統(tǒng)的方 法 對(duì)這個(gè)用途 因此 這則能適用于所有的定位方案 圖1 夾具系統(tǒng)模型 表 1 等級(jí) 數(shù)量的定位 地位 6 Over constrained 康等 7 遵循這些方法和他們實(shí)施制定的幾何約束分析模塊其自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)輔 助夾具設(shè)計(jì)的核查制度 他們的 CAFDV 系統(tǒng)可以計(jì)算出雅可比矩陣和它的排 名來(lái)確定定位的完整性 它也可以分析工件的位移和靈敏度定位錯(cuò)誤 熊等人 8 提 出的等級(jí)檢查方法的定位矩陣 WL 見(jiàn)附件 他們還介紹了左 右邊的定位矩陣 廣義逆理論 分析了工件的幾何誤差 結(jié)果表明 定位及發(fā)展方向誤差 X 和位 置誤差 r 的工件定位相關(guān)如下 Under constrained X WL r 4 Well constrained X WTLWL 1WLT r 5 Over constrained X WLT WTLWL 1 r I6 6 WLT WTLWL 1WL 6 是任意一個(gè)向量 他們還介紹了從這些矩陣的幾個(gè)指標(biāo) 評(píng)價(jià)定位配置 其次是通過(guò)約束非 線(xiàn)性規(guī)劃的優(yōu)化 然而 他們的研究分析 不涉及非確定性定位的修訂 目前 還沒(méi)有就如何處理與提供確定的位置的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究 2 定位完整性評(píng)價(jià) 如果不確定性的位置達(dá)到夾具系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求 設(shè)計(jì)師知道約束狀態(tài)是什 么 以如何改善設(shè)計(jì)是非常重要的條件 如果夾具系統(tǒng)是過(guò)度約束 是理想定 位需要的不必要的信息 而下約束時(shí) 所有有關(guān)知識(shí)約束工件的議案 可以引 導(dǎo)設(shè)計(jì)師選擇額外的定位或使得修改定位計(jì)劃更有效 的總體戰(zhàn)略定位計(jì)劃表 征幾何約束的狀態(tài)描述圖 2 在本文中 定位矩陣秩的幾何約束的施加評(píng)價(jià)狀態(tài) 見(jiàn)附件為獲得的定位矩 陣 確定需要六個(gè)定位器定位提供矩陣的滿(mǎn)秩定位 WL 如圖 3 所示 在給定的定位器數(shù)量 n 定位法向量 ai bi ci 和定位的位置 xi yi zi 每一個(gè)定位器 i 1 2 n n 6 定位矩陣可以確定如下 7 當(dāng)?shù)燃?jí) WL 6 n 6 時(shí) 是工件良好約束 當(dāng)?shù)燃?jí) WL 6 n 6 時(shí) 是工件過(guò)約束 這意味著 n 6 有不必要的定位在定位方案上 工件將不存在限制 n 6 定位器 這種狀態(tài)的數(shù)學(xué)表示方法 那就是 n 6 在定位向量矩陣 可表示為 線(xiàn)性組合的其他六行向量 圖 2 幾何約束狀態(tài)描述 圖 3 一個(gè)簡(jiǎn)化的定位方案 定位方案 提供了確定性的位置 發(fā)達(dá)國(guó)家的算法使用下列方法確定不必 要的定位 1 找到所有的 n 6 組合定位的 2 為每個(gè)組合 從 n 6 定位器確定定位方案 3 重新計(jì)算矩陣秩的定位為左六個(gè)定位器 4 如果等級(jí)不變 被刪除的 n 6 定位器是負(fù)責(zé)過(guò)約束狀態(tài) 這種方法可能會(huì)產(chǎn)生多種解決方案 并要求設(shè)計(jì)師來(lái)決定哪一套不必要的 定位應(yīng)該被刪除以最佳定位性能 當(dāng)?shù)燃?jí) WL 6 工件的限制約束 參考文獻(xiàn) 1 Asada H By AB 自動(dòng)重構(gòu)夾具的柔性裝配夾具的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 IEEE J 機(jī)器人 autom1985 RA 1 86 93 2 zhou YC Chandru V Barash MM 加工裝置的自動(dòng)配置的數(shù)學(xué)方法分析和綜合 反 ASME J 英工業(yè) 1989 111 299 306 3 Wang MY Liu T Pelinescu DM 夾具運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)上充分接觸剛體模型 J 制造 業(yè) 科學(xué)與工程 2003 125 316 24 4 Carlson JS 剛性零件的裝夾和定位計(jì)劃的二次靈敏度分析 ASME J 制造業(yè) 2001 年 科學(xué)與工程 123 3 462 72 5 Marin R Ferreira P 確定性 3 2 1 定位計(jì)劃的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和綜合加工裝置 ASME J 制造 業(yè) 科學(xué)與工程 2001 年 123 708 19 6 Hu W 設(shè)置規(guī)劃和公差分析 博士論文中 伍斯特理工學(xué)院 2001 年 7 Kang Y Rong Y Yang J Ma W 計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)驗(yàn)證 大會(huì) Autom2002 22 350 9 8 Rong KY Huang SH Hou Z 先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì) 波士頓 愛(ài)思唯爾 2005 年 產(chǎn)品型號(hào) YG 零 部 件圖號(hào) 設(shè)計(jì)者 陳定國(guó) 四川理工學(xué)院 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱(chēng) 油缸 零 部 件名稱(chēng) 油鋼鋼筒 共 頁(yè) 第 頁(yè) 車(chē)間 工序號(hào) 工序名稱(chēng) 材料牌號(hào) 機(jī) 加 3 內(nèi)孔加工 35 鋼 毛坯種類(lèi) 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺(tái)件數(shù) 無(wú)逢鋼管 89 14 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) 鏜床 T612 1 夾具編號(hào) 夾具名稱(chēng) 切削液 CDG JZ033 03 工序工時(shí) 工位器具編號(hào) 工位器具名稱(chēng) 準(zhǔn)終 單件 工 步 號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工藝裝備 含 刀具 量具 專(zhuān) 用工具 主軸轉(zhuǎn)速 r min 切削速度 m min 進(jìn)給量 mm r 切削深度 mm 進(jìn)給次數(shù) 工 步 工 時(shí) 1 深孔粗推鏜到 66 YW1 100 320 0 1 2 5 1 機(jī)動(dòng) 輔助 2 半精推鏜到 68 YW1 100 320 0 1 1 1 3 精鏜孔到 69 85 YW1 100 320 0 1 0 925 1 4 精鉸 浮動(dòng)絞刀 孔到 70 0 20 浮動(dòng)絞刀 100 320 0 1 0 075 1 專(zhuān) 業(yè) 產(chǎn)品型號(hào) T612 零 部 件圖 號(hào) CDG JZ033 02 共頁(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡 產(chǎn)品名稱(chēng) 鏜床 零 部 件名 稱(chēng) 液壓油缸 共頁(yè) 材料牌號(hào) 89 14 毛坯種類(lèi) 無(wú)逢鋼管 毛坯外形尺寸 89 14 每毛坯件數(shù) 每臺(tái)件數(shù) 備 注 工 時(shí)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 準(zhǔn) 終 單 件 1 配料 無(wú)逢鋼管切斷 取總長(zhǎng) 695 機(jī)加 鋸床 卷尺 2 車(chē) 車(chē) 82 到尺寸 88 工藝用 機(jī)加 CA6140 三爪卡盤(pán) 脹力心軸 車(chē)端面及倒角 機(jī)加 CA6140 三爪卡盤(pán) 軟爪 中心架 調(diào)頭 機(jī)加 CA6140 車(chē) 82 到尺寸 88 工藝用 機(jī)加 CA6140 三爪卡盤(pán) 脹力心軸 車(chē)端面及倒角 余量 1mm 機(jī)加 CA6140 三爪卡盤(pán) 中心架 3 鏜 深孔粗推鏜到 66 精工 T612 鏜夾具 YW1 刀具 半精推鏜到 68 精工 T612 鏜夾具 YW1 刀具 精鏜孔到 69 85 精工 T612 鏜夾具 YW1 刀具 精鉸 浮動(dòng)鏜刀 70 0 20 精工 T612 鏜夾具 浮動(dòng)鏜刀 4 滾壓 用滾壓頭滾壓孔至 70 0 02 精工 T612 鏜夾具 油缸滾壓頭 5 車(chē) 車(chē)去工藝外圓 將兩端外圓加工到尺寸 82 割 R3 5 槽 精工 CA6140 軟爪夾一端 以孔定位頂一端 鏜內(nèi)錐孔 及車(chē)端面01 5精工 CA6140 軟爪 中心托架 千分尺校正 四 川 理 工 學(xué) 院 調(diào)頭車(chē)去工藝螺紋 將兩端外圓加工到尺寸 82 割 R3 5 槽 精工 CA6140 軟爪夾一端 以孔定位頂一端 描 圖 鏜內(nèi)錐孔 及車(chē)端面 取總長(zhǎng) 685mm0 精工 CA6140 軟爪 中心托架 千分尺校正 6 檢 終檢 精工 描 校 底圖號(hào) 編制日期 審核日期 會(huì)簽日期 班 級(jí) 姓 名 裝訂號(hào) 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 2007 年 5 月 03 3 陳定國(guó) 四 川 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 說(shuō) 明 書(shū) 題 目 套 筒 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì) 學(xué) 生 陳 定 國(guó) 系 別 機(jī) 電 工 程 系 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 2003111034 指 導(dǎo) 教 師 何 禮 雄 川 理 工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì) 論文 題目 套筒加工工藝及夾具設(shè)計(jì) 系 機(jī)電工程專(zhuān)業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 班級(jí) 機(jī)制 03 級(jí) 3 班 學(xué)生 陳定國(guó) 學(xué)號(hào) 2003111034 指導(dǎo)教師 何禮雄 接受任務(wù)時(shí)間 2007 03 05 教研室主任 簽名 系主任 簽名 1 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 的主要內(nèi)容及基本要求 繪制并審核零件圖 毛坯圖 設(shè)計(jì)加工工藝并編制工藝規(guī)程 工序卡 設(shè)計(jì)夾具裝配圖 編制夾具安裝調(diào)整及使用維護(hù)說(shuō)明書(shū) 編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 原始資料 零件圖一張 生產(chǎn)批量 6000 件 年 2 指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說(shuō)明 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 機(jī)床圖冊(cè) 其他相關(guān)資料 3 進(jìn)度安排 設(shè)計(jì) 論文 各階段名稱(chēng) 起 止 日 期 1 查閱和收集設(shè)計(jì)資料 繪制零件圖 2007 03 05 2007 03 15 2 進(jìn)行套筒加工工藝及夾具設(shè)計(jì)并繪制毛坯圖 2007 03 16 2007 04 16 3 填寫(xiě)機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片和工序卡片 2007 04 17 2007 05 21 4 設(shè)計(jì)套筒加工工藝及夾具并繪制零件圖 裝配 圖 2007 04 24 2007 05 19 5 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2007 05 20 2007 06 05 6 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 的修改 答辯的準(zhǔn)備時(shí) 間 2007 06 06 2007 06 24 II 28 中文摘要 零件的加工工藝編制 在機(jī)械加工中占有非常重要的地位 零件工藝編制得合不 合理 這直接關(guān)系到零件最終能否達(dá)到質(zhì)量要求 夾具的設(shè)計(jì)也是不可缺少的一部分 它關(guān)系到能否提高其加工效率的問(wèn)題 因此這兩者在機(jī)械加工行業(yè)中是至關(guān)重要的環(huán) 節(jié) 套筒零件的主要加工表面為孔和外圓表面 外圓表面加工根據(jù)精度要要求可選擇 車(chē)削和磨削 孔加工方法的選擇比較復(fù)雜 需要考慮零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 孔徑大小 長(zhǎng) 徑比 精度和粗糙度要求以及生產(chǎn)規(guī)模等各種因素 對(duì)于精度要求較高的孔往往還要 采用幾種不同的方法順次進(jìn)行加工 本次設(shè)計(jì)的油缸 為保證孔的精度和表面質(zhì)量將 先后經(jīng)過(guò)粗鏜 半精鏜 精鏜和滾壓等四道工序加工 在機(jī)床上對(duì)零件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí) 為保證工件加工精度 首先要保證工件在機(jī)床 上占有正確的位置 然后通過(guò)夾緊機(jī)構(gòu)使工件在正確位置上固定不動(dòng) 這一任務(wù)就是 由機(jī)床夾具完成 對(duì)于單件 小批量生產(chǎn) 應(yīng)盡量使用通用夾具 這樣可以降低工件 的生產(chǎn)成本 但是由于通用夾具適用各種工件的裝夾 所以?shī)A緊時(shí)往往比較費(fèi)時(shí)間 并且操作復(fù)雜 生產(chǎn)效率低 也難以保證加工精度 為此需設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具 關(guān)鍵詞 工藝設(shè)計(jì) 基準(zhǔn)選擇 切削用量 定位誤差 II ABSTRCT Is the components craft establishment holds the very important status in the machine finishing the components craft establishes reasonable whether do this direct relation components achieve the quality requirement finally Jig s design is also an essential part whether does it relate raises its processing efficiency the question Therefore this both in the machine finishing profession are the important links Sleeve components main processing surface for hole and outer annulus surface The outer annulus face work needs to request according to the precision to be possible to choose the turning and the grinding The hole processing method s choice is quite complex needs to consider the components the unique feature the aperture size the length to diameter ratio the precision and roughness request as well as the scale of production and so on each kind of factor Often must use several different methods regarding the accuracy requirement high hole to carry on the processing in order This design s cylinder will pass through half finished boring the finished boring the fine articulation and the trundle successively for the guarantee hole s precision and the surface quality and so on four working procedure processings When the engine bed carries on the machine finishing to the components is guaranteed that the work piece working accuracy first needs to guarantee the work piece holds the correct position on the engine bed then causes the work piece in the correct position through the clamp organization fixed motionless this duty is completes by the engine bed jig Regarding the single unit the small batch production should use the universal jig as far as possible like this may reduce the work piece the production cost But because the universal jig is suitable each kind of work piece the attire to clamp therefore time clamp often compares spends the time and operates complex the production efficiency is low also guarantees the working accuracy with difficulty for this reason must design the unit clamp Key word Craft datum cutting specifications localization datum position error 28 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 目錄 中文摘要 英文摘要 概述 1 第一章 零件的分析 3 1 1 零件的作用 3 1 2 零件的工藝分析 3 1 2 1 加工方法的選擇 3 1 2 2 保證套筒表面位置精度的方法 3 1 2 3 防止套筒變形的工藝措施 4 第二章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 5 2 1 確定毛坯的制造形式 5 2 2 基準(zhǔn)的選擇 5 2 2 1 粗基準(zhǔn)的選擇 5 2 2 2 精基準(zhǔn)的選擇 5 2 3 制定工藝路線(xiàn) 5 2 4 機(jī)械加工余量 工序尺寸及毛坯的確定 6 2 5 確定切削用量及基本工時(shí) 8 2 5 1 工序 1 配料 35 鋼 8 2 5 2 工序 2 車(chē) 8 2 5 3 工序 3 深孔推鏜 14 2 5 4 工序 4 滾壓孔 16 2 5 5 工序 5 車(chē) 16 2 5 6 工序 6 檢查 19 第三章 夾具設(shè)計(jì) 20 3 1 概述 20 3 2 鏜床夾具設(shè)計(jì)要?jiǎng)t 20 3 3 夾具設(shè)計(jì) 20 3 3 1 問(wèn)題的提出 20 3 3 2 鏜套的結(jié)構(gòu) 21 3 3 3 鏜套的布置形式 21 3 3 4 鏜桿 22 概述 2 3 3 5 支架與底座 23 3 3 6 鏜套與鏜桿以及襯套等的配合選擇 23 3 3 7 定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 28 3 3 8 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 28 3 4 夾具工作原理及動(dòng)作說(shuō)明 25 第四章 結(jié)論 26 設(shè)計(jì)體會(huì) 27 參考文獻(xiàn) 28 致謝 29 附錄 30 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 概述 一 套筒零件的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 套筒零件是機(jī)械加工中經(jīng)常碰到的一種零件 它的應(yīng)用范圍很廣 例如 支承旋 轉(zhuǎn)軸的各種形式的軸承 夾具上的導(dǎo)向套 內(nèi)燃機(jī)的汽缸套以及液壓系統(tǒng)中的油缸等 機(jī)器中的套筒零件起支承或?qū)蜃饔?由于功用不同 套筒零件的結(jié)構(gòu)和尺寸有 很大的差別 但結(jié)構(gòu)上仍有共同的特點(diǎn) 零件的主要表面為不同軸度要求較高的內(nèi) 外旋轉(zhuǎn)表面 零件壁的厚度較薄 零件的長(zhǎng)度一般大于直徑等 二 套筒零件的技術(shù)要求 套筒零件的主要表面是內(nèi)孔和外圓 其主要技術(shù)要求如下 1 內(nèi)孔 內(nèi)孔是套筒零件起支承作用或?qū)蜃饔米钪饕谋砻?它通常與運(yùn)動(dòng)著的軸 刀 具或活塞相配合 內(nèi)孔直徑的尺寸精度一般為 2 級(jí) 精密軸套有時(shí)取 1 級(jí) 油缸由于 與其相配的活塞上有密封圈 故要求較低 內(nèi)孔的形狀精度 一般應(yīng)控制在孔徑公差以?xún)?nèi) 有些精密軸套控制在孔徑公差的 甚至更嚴(yán) 對(duì)于長(zhǎng)的套筒除了圓柱度和同軸度外 還應(yīng)注意孔軸線(xiàn)直線(xiàn)度的要1 23 求 為保證零件的功能和提高其耐磨性 內(nèi)孔表面粗糙度一般為 有的3 2 0 aaR 高達(dá) 以上 0 5aR 2 外圓 外圓表面一般是套筒零件的支承表面 常以靜配合或過(guò)渡配合同箱體或機(jī)架沙鍋 內(nèi)的孔相連接 外徑的尺寸精度通常為 2 3 級(jí) 形狀精度控制在外徑公差以?xún)?nèi) 粗糙 度一般為 6 3 0 8aaR 1 內(nèi)外圓之間的同軸度 當(dāng)內(nèi)徑的最終加工系將套筒裝入機(jī)座后進(jìn)行時(shí) 套筒內(nèi)外圓間的同軸度要求較低 如果最終加工是在裝配前完成時(shí)要求較高 一般為 0 01 0 05mm 2 孔軸線(xiàn)與端面的垂直度 套筒的端面 包括凸緣端面 如工作中承受軸向載荷 或雖不承受載荷但加工 中是作為定位面時(shí) 與孔軸線(xiàn)的垂直度要求較高 一般為 0 02 0 05mm 三 套筒零件的材料與毛坯 套筒零件一般都是用鋼 鑄鐵 青銅或黃銅等材料制成 有些滑動(dòng)軸承采用雙金 概述 2 屬機(jī)構(gòu) 即用離心鑄造法在鋼或鑄鐵套的內(nèi)壁上澆注巴氏合金等軸承合金材料 這樣 既可節(jié)省貴重的有色金屬 又能提高軸承的壽命 套筒零件的毛坯選擇與其材料 結(jié)構(gòu)和尺寸等因素有關(guān) 孔徑較小 如 d1 5D 加工孔徑較大 并且各個(gè)孔 系之間的位置精度也要求較高 宜采用 雙支承前后引導(dǎo) 另外鏜套采用的是 固定式鏜套 故按 H 1 5 2 d 來(lái)選取 則取 H 63mm 圖 3 2 雙支承前后引導(dǎo) 圖 3 3 鏜桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) 3 3 4 鏜桿 圖 3 3 為用于固定式鏜套的鏜桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) 當(dāng)鏜桿導(dǎo)向部分直徑 d 50mm 時(shí) 鏜桿常采用整體式 確定鏜桿直徑時(shí) 應(yīng)考慮鏜桿的剛度和鏜孔時(shí) 應(yīng)有的容屑空間 一般按 d 0 6 0 8 D 選取 式中 d 鏜桿直徑 mm D 被鏜孔直徑 mm 則得 d 55 mm 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 設(shè)計(jì)鏜桿時(shí) 鏜孔直徑 D 鏜桿直徑 d 鏜刀截面 BxB 之間的關(guān)系參照表 3 1 選取 表 3 1 鏜桿直徑 d 鏜刀截面 BxB 與被鏜孔直徑 D 的關(guān)系 表中所列鏜桿直徑的范圍 在加工小孔時(shí)取大值 在加工大孔時(shí) 若導(dǎo)向 好 切削負(fù)荷小則可取小值 一般取中間值 若導(dǎo)向不良 切削負(fù)荷大時(shí)可取 大值 鏜桿的軸向尺寸 應(yīng)按鏜孔系統(tǒng)圖上的有關(guān)尺寸確定 鏜桿的材料要求鏜桿表面硬度高而心部有較好的韌性 因此可采用 45 鋼 鏜桿的主要技術(shù)條件要求為 鏜桿導(dǎo)向部分的圓度與錐度公差控制在直徑公差的 1 2 以?xún)?nèi) 鏜桿導(dǎo)向部分公差帶為 粗鏜為 g6 精鏜為 g5 表面粗糙度值 Ra0 8 m 鏜桿的直線(xiàn)度公差為 0 1mm 刀孔表面粗糙度一般為 Ra1 6 m 裝刀孔 不淬火 3 3 5 支架與底座 鏜模支架和底座為鑄鐵件 HT100 分開(kāi)制造 鏜模支架應(yīng)具有足夠的強(qiáng) 度與剛度 且不允許承受夾緊力 其結(jié)構(gòu)和尺寸參見(jiàn)鏜模支架零件圖 鏜模底座上要安裝各種裝置和元件 并承受切削力和夾緊力 因此必須有 足夠的強(qiáng)度與剛度 并保持尺寸精度的穩(wěn)定性 其結(jié)構(gòu)參見(jiàn)裝配圖 3 3 6 鏜套與鏜桿以及襯套等的配合選擇 鏜套與鏜桿 襯套等的配合必須選擇恰當(dāng) 過(guò)緊容易研壞或咬死 過(guò)松 則不能保證加工精度 一般加工低于 IT8 級(jí)公差的孔或粗鏜時(shí) 鏜桿選用 IT6 D mm 110 40 40 50 50 70 70 90 90 110 d mm 20 30 30 40 40 50 50 65 65 90 BxB mm 10 x10 10 x10 12 12 16x16 16x1620 x20 第三章 專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì) 24 級(jí)公差 當(dāng)精加工 IT7 級(jí)公差的孔時(shí) 通常選用 IT5 級(jí)公差 當(dāng)孔加工精度 如同軸度 高時(shí) 常用配研法使鏜套與鏜桿的配合間隙達(dá)到最小值 但此時(shí) 應(yīng)用低速加工 表 8 7 鏜套與鏜桿 襯套等的配合 配合表面 鏜桿與鏜套 鏜套與襯套 鏜套與支架 配合性質(zhì) H6 g5 H7 h6 H6 g5 H6 h5 H7 h6 H7 js6 H6 g5 H6 h5 H7 n5 H6 h5 見(jiàn)表 8 7 則本夾具鏜套與鏜桿 襯套的配合分別為 H6 g5 H6 h5 鏜套內(nèi)外圓的同軸度允公差常取 0 01mm 內(nèi)孔的圓度 圓柱度一般公差為 0 01mm 表面粗糙度為 Ra0 32 m 鏜套用襯套的內(nèi)外圓的同軸度 粗鏜時(shí)常取 0 01mm 精鏜時(shí)常取 0 01 0 005mm 3 3 7 定位基準(zhǔn)的選擇 對(duì)于工件的技術(shù)要求 內(nèi)孔必須光潔無(wú)縱向刻痕 內(nèi)孔位置度和圓 柱度全長(zhǎng)度不大于 0 4mm 內(nèi)孔軸線(xiàn)的直線(xiàn)度為 0 1 1000mm 內(nèi)孔軸線(xiàn)與端面 的不垂直度 0 03mm 內(nèi)孔對(duì)兩端外圓 的不同軸度不大于82d 0 025mm 為了使工件達(dá)到技術(shù)要求 本工序的定位基準(zhǔn)選兩端外圓 82d 3 3 8 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在滿(mǎn)足考慮了夾緊裝置的自動(dòng)化程度和復(fù)雜程度與工件的產(chǎn)量和批量相適 應(yīng) 且操作安全 方便 省力等前提下 本夾具采用螺桿和壓板夾緊裝置 并 進(jìn)行手動(dòng)夾緊 3 切削力的計(jì)算 本工序有4個(gè)工步 選擇其中切削力最大的粗鏜孔 61mm工步進(jìn)行計(jì)算 已 知 工件材料為35鋼 切削參數(shù) a 2 5 mm 0 1 100r min pfrmcv 查 工藝手冊(cè) 表2 4 14得 主切削力 1250rFN 徑向切削力 6y 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 走刀力 680 xFN 4 夾緊力的計(jì)算 計(jì)算夾緊力時(shí) 通常將夾具和工件看成一個(gè)剛性系統(tǒng) 根據(jù)工件所受切削 力 夾緊力 大型工件還應(yīng)該考慮工件的重力 運(yùn)動(dòng)的工件還應(yīng)該考慮慣性力 等 的作用情況 找出在加工過(guò)程中對(duì)夾具不利的瞬時(shí)狀態(tài) 按靜力平衡原理 計(jì)算出理論夾緊力 最后為保證夾緊可01110 i innnxyiiiiFMF 靠 將理論夾緊力乘以安全系數(shù) 作為實(shí)際所需夾緊力的值 即 kWKA 式中 實(shí)際所需夾緊力 N k W 在一定條件下 由靜力平衡原理 計(jì)算出的理論夾緊力 N K 安全系數(shù) 安全系數(shù) K 按下式計(jì)算 6543210 K 式中 為各種因素的安全系數(shù) 查 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 第二版 表60 1 2 1 得 0 1 1 0 4 1 654320 KK 則計(jì)算得 K 2 18 但由 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 第二版 表 1 2 1 備注知 當(dāng) K 值計(jì)算結(jié)果小 于 2 5 時(shí) 取 K 2 5 則 理論夾緊力 因此實(shí)際夾緊力720WN 720 2 5 1800 Nk 則 加工工件時(shí)所需要的夾緊力為 1800 2 900 N2kQ 3 4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 本夾具由鏜模支架 改制V型塊和夾緊螺栓 壓塊等幾部分組成 詳見(jiàn)夾具 裝配圖 裝夾工件時(shí) 利用工件兩端外圓表面 與兩V型塊相配合 將工件定 位于V型塊上 當(dāng)要求夾緊工件時(shí) 只需將兩個(gè)壓板分別壓住工件兩端外圓上表 面 然后擰緊螺母 直至工件夾緊為止 第三章 專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì) 26 為了防止在切削時(shí)因切削力和自身重力的作用而使工件發(fā)生變形 影響加 工精度 將V型塊設(shè)計(jì)為以圓弧面與工件配合以增加工件的支承剛性和穩(wěn)定性 第四章 結(jié)論 26 第四章 結(jié)論 一個(gè)零部件其質(zhì)量的高低取決于設(shè)計(jì) 加工等因素 那么機(jī)械加工就是 不可缺少的一部分 零件從設(shè)計(jì)好 到拿到工廠去加工 要加工出合格的產(chǎn)品 就必須在工藝以及夾具上下工夫 工藝編制的合不合理 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合不 合理這些都是很重要的因素 因此在加工零件之前 要認(rèn)真的分析 然后編制 合理的工藝和夾具設(shè)計(jì) 套筒零件是機(jī)械加工中經(jīng)常碰到的一種零件 它的應(yīng)用范圍很廣 例如 支承旋轉(zhuǎn)軸的各種形式的軸承 夾具上的導(dǎo)向套 內(nèi)機(jī)沙鍋內(nèi)的汽缸套以及本 次設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)中的油缸等 機(jī)器中的套筒零件起支承或?qū)蜃饔?由于功用不同 套筒零件的結(jié)構(gòu)和 尺寸有很大的差別 但結(jié)構(gòu)上仍有共同的特點(diǎn) 零件的主要表面為不同軸度要 求較高的內(nèi) 外旋轉(zhuǎn)表面 零件壁的厚度較薄 零件的長(zhǎng)度一般大于直徑等 通過(guò)本次的畢業(yè)設(shè)計(jì) 使我明白了自己的差距和不足之處 特別是對(duì)于知 識(shí)的總體把握上有所欠缺 以及對(duì)于零件分析得不夠透徹 編制出的工藝不是 很符合工廠實(shí)際加工的情況 零件專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)也不是很合理 但是 通過(guò)指導(dǎo)老師的幫助 已基本解決這些問(wèn)題 在設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中 讓自己體會(huì) 到了設(shè)計(jì)的樂(lè)趣 體會(huì)到戰(zhàn)勝困難的激動(dòng) 體會(huì)到了成功所帶來(lái)了喜悅 為以 后初到公司工作積累一定的經(jīng)驗(yàn) 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 設(shè)計(jì)體會(huì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年來(lái)理論基礎(chǔ)知道和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中最后階段 采用的一種總結(jié)性的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié) 是對(duì)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的一次考驗(yàn)與綜合運(yùn)用 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)能使學(xué)生綜合運(yùn)用大學(xué)幾年來(lái)所學(xué)的理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)和在生產(chǎn)實(shí) 習(xí)過(guò)程中學(xué)到的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 以全面 系統(tǒng) 地培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力 創(chuàng)新能 力 解決實(shí)際問(wèn)題等能力 畢業(yè)設(shè)計(jì)三個(gè)月里 在導(dǎo)師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下已順利完成 在這幾個(gè) 月里從對(duì)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品市場(chǎng)需求情況的調(diào)查 目前研究現(xiàn)狀的了解 相關(guān)資料的 查閱 結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)方案的提出 及最后總方案的確定 在這每一個(gè)環(huán)節(jié)中我 都嚴(yán)格要求自己 一個(gè)從事機(jī)械專(zhuān)業(yè)的人員 既要熟悉設(shè)計(jì) 更要熟悉工藝和 控制 也要有能預(yù)測(cè)市場(chǎng)的能力 在這個(gè)過(guò)程中 不但培養(yǎng)了我獨(dú)立思考 分 析問(wèn)題的能力也培養(yǎng)了我的創(chuàng)新能力 解決實(shí)際問(wèn)題的能力及理論與實(shí)踐相結(jié) 合的能力 在這短短三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)里 也深感自己還存在很多不足 如理論知識(shí)的不 扎實(shí) 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的欠缺 理論與實(shí)踐的優(yōu)化結(jié)合等等 我將在以后的學(xué)習(xí)和工 作中繼續(xù)對(duì)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)的深入學(xué)習(xí)和對(duì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的認(rèn)真總結(jié) 做到理論與實(shí) 踐有機(jī)結(jié)合 爭(zhēng)做一名 有志 有德 博學(xué) 適合當(dāng)代社會(huì)發(fā)展所需要的 優(yōu)秀社會(huì)青年 第四章 結(jié)論 28 參考文獻(xiàn) 28 參考文獻(xiàn) 1 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 下冊(cè) M 第三版 北京 冶金工 業(yè)出版社 1994 2 吳宗澤 羅圣國(guó) 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 第二版 M 北京 高等教育出版社 1999 3 劉鴻文 材料力學(xué) 第四版 M 北京 高等教育出版社 2004 4 邱宣懷 機(jī)械設(shè)計(jì) 第四版 M 北京 高等教育出版社 1997 5 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室 理論力學(xué) 第六版 M 北京 高等教育出版 社 2002 6 沈?qū)W勤 公差配合與技術(shù)測(cè)量 M 北京 高等教育出版社 1998 7 劉朝儒 彭福蔭 機(jī)械制圖 第四版 M 北京 高等教育出版社 2001 8 胡宗武 非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 第四章 結(jié)論 30 致謝 在這幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中 我首先要感謝我的指導(dǎo)老師 他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致 一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作 學(xué)習(xí)中的榜樣 使我不僅接受了全新的思想觀 念 樹(shù)立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo) 領(lǐng)會(huì)了基本的思考方式 掌握了通用的研究方法 循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪 感謝曾經(jīng)幫助過(guò)和教育過(guò)我的老師們 是你們嚴(yán)以律己 寬以待人的崇高 風(fēng)范 樸實(shí)無(wú)華 平易近人的人格魅力 與無(wú)微不至 感人至深的人文關(guān)懷使 我的大學(xué)生活不在感到孤立無(wú)助 使我在大學(xué)四年里學(xué)到了扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí) 使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利的完成 我還要感謝學(xué)校的領(lǐng)導(dǎo) 由于你們的領(lǐng)導(dǎo) 學(xué)校有了長(zhǎng)足的發(fā)展 在這四 年里改變了自己的思維方式 鍛煉了自己各方面的能力 確定了今后自己的發(fā) 展目標(biāo) 最后祝愿四川理工學(xué)院 母校的明天更加輝煌 培養(yǎng)出一批批有志 有德 博學(xué)的優(yōu)秀社會(huì)人才