0083-工藝夾具-鉆模體工藝規(guī)程及鉆2-Φ6孔夾具設(shè)計
0083-工藝夾具-鉆模體工藝規(guī)程及鉆2-Φ6孔夾具設(shè)計,工藝,夾具,鉆模體,規(guī)程,設(shè)計
學(xué)位論文
附錄二 ：中文翻譯
通過夾具布局設(shè)計和夾緊力的優(yōu)化控制變形
摘 要
工件變形必須控制在數(shù)值控制機(jī)械加工過程之中。夾具布局和夾緊力是影響加工變形程度和分布的兩個主要方面。在本文提出了一種多目標(biāo)模型的建立，以減低變形的程度和增加均勻變形分布。有限元方法應(yīng)用于分析變形。遺傳算法發(fā)展是為了解決優(yōu)化模型。最后舉了一個例子說明，一個令人滿意的結(jié)果被求得， 這是遠(yuǎn)優(yōu)于經(jīng)驗(yàn)之一的。多目標(biāo)模型可以減少加工變形有效地改善分布狀況。
關(guān)鍵詞：夾具布局；夾緊力； 遺傳算法；有限元方法
1 引言
夾具設(shè)計在制造工程中是一項重要的程序。這對于加工精度是至關(guān)重要。一個工件應(yīng)約束在一個帶有夾具元件，如定位元件，夾緊裝置，以及支撐元件的夾具中加工。定位的位置和夾具的支力，應(yīng)該從戰(zhàn)略的設(shè)計，并且適當(dāng)?shù)膴A緊力應(yīng)適用。該夾具元件可以放在工件表面的任何可選位置。夾緊力必須大到足以進(jìn)行工件加工。通常情況下，它在很大程度上取決于設(shè)計師的經(jīng)驗(yàn)，選擇該夾具元件的方案，并確定夾緊力。因此，不能保證由此產(chǎn)生的解決方案是某一特定的工件的最優(yōu)或接近最優(yōu)的方案。因此，夾具布局和夾緊力優(yōu)化成為夾具設(shè)計方案的兩個主要方面。 定位和夾緊裝置和夾緊力的值都應(yīng)適當(dāng)?shù)倪x擇和計算，使由于夾緊力和切削力產(chǎn)生的工件變形盡量減少和非正式化。
夾具設(shè)計的目的是要找到夾具元件關(guān)于工件和最優(yōu)的夾緊力的一個最優(yōu)布局或方案。在這篇論文里， 多目標(biāo)優(yōu)化方法是代表了夾具布局設(shè)計和夾緊力的優(yōu)化的方法。 這個觀點(diǎn)是具有兩面性的。一，是盡量減少加工表面最大的彈性變形； 另一個是盡量均勻變形。 ANSYS軟件包是用來計算工件由于夾緊力和切削力下產(chǎn)生的變形。遺傳算法是MATLAB的發(fā)達(dá)且直接的搜索工具箱，并且被應(yīng)用于解決優(yōu)化問題。最后還給出了一個案例的研究，以闡述對所提算法的應(yīng)用。
2 文獻(xiàn)回顧
隨著優(yōu)化方法在工業(yè)中的廣泛運(yùn)用，近幾年夾具設(shè)計優(yōu)化已獲得了更多的利益。夾具設(shè)計優(yōu)化包括夾具布局優(yōu)化和夾緊力優(yōu)化。King 和 Hutter提出了一種使用剛體模型的夾具-工件系統(tǒng)來優(yōu)化夾具布局設(shè)計的方法。DeMeter也用了一個剛性體模型，為最優(yōu)夾具布局和最低的夾緊力進(jìn)行分析和綜合。他提出了基于支持布局優(yōu)化的程序與計算質(zhì)量的有限元計算法。李和melkote用了一個非線性編程方法和一個聯(lián)絡(luò)彈性模型解決布局優(yōu)化問題。兩年后， 他們提交了一份確定關(guān)于多鉗夾具受到準(zhǔn)靜態(tài)加工力的夾緊力優(yōu)化的方法。他們還提出了一關(guān)于夾具布置和夾緊力的最優(yōu)的合成方法，認(rèn)為工件在加工過程中處于動態(tài)。相結(jié)合的夾具布局和夾緊力優(yōu)化程序被提出，其他研究人員用有限元法進(jìn)行夾具設(shè)計與分析。蔡等對menassa和devries包括合成的夾具布局的金屬板材大會的理論進(jìn)行了拓展。秦等人建立了一個與夾具和工件之間彈性接觸的模型作為參考物來優(yōu)化夾緊力與，以盡量減少工件的位置誤差。Deng和melkote 提交了一份基于模型的框架以確定所需的最低限度夾緊力，保證了被夾緊工件在加工的動態(tài)穩(wěn)定。
大部分的上述研究使用的是非線性規(guī)劃方法，很少有全面的或近全面的最優(yōu)解決辦法。所有的夾具布局優(yōu)化程序必須從一個可行布局開始。此外，還得到了對這些模型都非常敏感的初步可行夾具布局的解決方案。夾具優(yōu)化設(shè)計的問題是非線性的，因?yàn)槟繕?biāo)的功能和設(shè)計變量之間沒有直接分析的關(guān)系。例如加工表面誤差和夾具的參數(shù)之間（定位、夾具和夾緊力）。
以前的研究表明，遺傳算法（ GA ）在解決這類優(yōu)化問題中是一種有用的技術(shù)。吳和陳用遺傳算法確定最穩(wěn)定的靜態(tài)夾具布局。石川和青山應(yīng)用遺傳算法確定最佳夾緊條件彈性工件。vallapuzha在基于優(yōu)化夾具布局的遺傳算法中使用空間坐標(biāo)編碼。他們還提出了針對主要競爭夾具優(yōu)化方法相對有效性的廣泛調(diào)查的方法和結(jié)果。這表明連續(xù)遺傳算法取得最優(yōu)質(zhì)的解決方案。krishnakumar和melkote 發(fā)展了一個夾具布局優(yōu)化技術(shù)，用遺傳算法找到夾具布局，盡量減少由于在整個刀具路徑的夾緊和切削力造成的加工表面的變形。定位器和夾具位置被節(jié)點(diǎn)號碼所指定。krishnakumar等人還提出了一種迭代算法，盡量減少工件在整個切削過程之中由不同的夾具布局和夾緊力造成的彈性變形。Lai等人建成了一個分析模型，認(rèn)為定位和夾緊裝置為同一夾具布局的要素靈活的一部分。Hamedi 討論了混合學(xué)習(xí)系統(tǒng)用來非線性有限元分析與支持相結(jié)合的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ ANN ）和GA。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被用來計算工件的最大彈性變形，遺傳算法被用來確定最佳鎖模力。Kumar建議將迭代算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來發(fā)展夾具設(shè)計系統(tǒng)。Kaya用迭代算法和有限元分析，在二維工件中找到最佳定位和夾緊位置，并且把碎片的效果考慮進(jìn)去。周等人。提出了基于遺傳算法的方法，認(rèn)為優(yōu)化夾具布局和夾緊力的同時，一些研究沒有考慮為整個刀具路徑優(yōu)化布局。一些研究使用節(jié)點(diǎn)數(shù)目作為設(shè)計參數(shù)。一些研究解決夾具布局或夾緊力優(yōu)化方法，但不能兩者都同時進(jìn)行。 有幾項研究摩擦和碎片考慮進(jìn)去了。
碎片的移動和摩擦接觸的影響對于實(shí)現(xiàn)更為現(xiàn)實(shí)和準(zhǔn)確的工件夾具布局校核分析來說是不可忽視的。因此將碎片的去除效果和摩擦考慮在內(nèi)以實(shí)現(xiàn)更好的加工精度是必須的。
在這篇論文中，將摩擦和碎片移除考慮在內(nèi)，以達(dá)到加工表面在夾緊和切削力下最低程度的變形。一多目標(biāo)優(yōu)化模型被建立了。一個優(yōu)化的過程中基于GA和有限元法提交找到最佳的布局和夾具夾緊力。最后，結(jié)果多目標(biāo)優(yōu)化模型對低剛度工件而言是比較單一的目標(biāo)優(yōu)化方法、經(jīng)驗(yàn)和方法。
3 多目標(biāo)優(yōu)化模型夾具設(shè)計
一個可行的夾具布局必須滿足三限制。首先，定位和夾緊裝置不能將拉伸勢力應(yīng)用到工件；第二，庫侖摩擦約束必須施加在所有夾具-工件的接觸點(diǎn)。夾具元件-工件接觸點(diǎn)的位置必須在候選位置。為一個問題涉及夾具元件-工件接觸和加工負(fù)荷步驟，優(yōu)化問題可以在數(shù)學(xué)上仿照如下：
這里的△表示加工區(qū)域在加工當(dāng)中j次步驟的最高彈性變形。
其中
是△的平均值；
是正常力在i次的接觸點(diǎn)；
μ是靜態(tài)摩擦系數(shù)；
fhi是切向力在i次的接觸點(diǎn)；
pos(i)是i次的接觸點(diǎn)；
是可選區(qū)域的i次接觸點(diǎn)；
整體過程如圖1所示，一要設(shè)計一套可行的夾具布局和優(yōu)化的夾緊力。最大切削力在切削模型和切削力發(fā)送到有限元分析模型中被計算出來。優(yōu)化程序造成一些夾具布局和夾緊力，同時也是被發(fā)送到有限元模型中。在有限元分析座內(nèi)，加工變形下，切削力和夾緊力的計算方法采用有限元方法。根據(jù)某夾具布局和變形，然后發(fā)送給優(yōu)化程序，以搜索為一優(yōu)化夾具方案。
圖1 夾具布局和夾緊力優(yōu)化過程
4 夾具布局設(shè)計和夾緊力的優(yōu)化
4.1 遺傳算法
遺傳算法（ GA ）是基于生物再生產(chǎn)過程的強(qiáng)勁，隨機(jī)和啟發(fā)式的優(yōu)化方法?；舅悸繁澈蟮倪z傳算法是模擬“生存的優(yōu)勝劣汰“的現(xiàn)象。每一個人口中的候選個體指派一個健身的價值，通過一個功能的調(diào)整，以適應(yīng)特定的問題。遺傳算法，然后進(jìn)行復(fù)制，交叉和變異過程消除不適宜的個人和人口的演進(jìn)給下一代。人口足夠數(shù)目的演變基于這些經(jīng)營者引起全球健身人口的增加和優(yōu)勝個體代表全最好的方法。
遺傳算法程序在優(yōu)化夾具設(shè)計時需夾具布局和夾緊力作為設(shè)計變量，以生成字符串代表不同的布置。字符串相比染色體的自然演變，以及字符串，它和遺傳算法尋找最優(yōu)，是映射到最優(yōu)的夾具設(shè)計計劃。在這項研究里，遺傳算法和MATLAB的直接搜索工具箱是被運(yùn)用的。
收斂性遺傳算法是被人口大小、交叉的概率和概率突變所控制的 。只有當(dāng)在一個人口中功能最薄弱功能的最優(yōu)值沒有變化時，nchg達(dá)到一個預(yù)先定義的價值ncmax ，或有多少幾代氮，到達(dá)演化的指定數(shù)量上限nmax， 沒有遺傳算法停止。有五個主要因素，遺傳算法，編碼，健身功能，遺傳算子，控制參數(shù)和制約因素。 在這篇論文中，這些因素都被選出如表1所列。
表1 遺傳算法參數(shù)的選擇
由于遺傳算法可能產(chǎn)生夾具設(shè)計字符串，當(dāng)受到加工負(fù)荷時不完全限制夾具。這些解決方案被認(rèn)為是不可行的，且被罰的方法是用來驅(qū)動遺傳算法，以實(shí)現(xiàn)一個可行的解決辦法。1夾具設(shè)計的計劃被認(rèn)為是不可行的或無約束，如果反應(yīng)在定位是否定的。在換句話說，它不符合方程（2）和（3）的限制。罰的方法基本上包含指定計劃的高目標(biāo)函數(shù)值時不可行的。因此，驅(qū)動它在連續(xù)迭代算法中的可行區(qū)域。對于約束（4），當(dāng)遺傳算子產(chǎn)生新個體或此個體已經(jīng)產(chǎn)生，檢查它們是否符合條件是必要的。真正的候選區(qū)域是那些不包括無效的區(qū)域。在為了簡化檢查，多邊形是用來代表候選區(qū)域和無效區(qū)域的。多邊形的頂點(diǎn)是用于檢查?！癷npolygon ”在MATLAB的功能可被用來幫助檢查。
4.2 有限元分析
ANSYS軟件包是用于在這方面的研究有限元分析計算。有限元模型是一個考慮摩擦效應(yīng)的半彈性接觸模型，如果材料是假定線彈性。如圖2所示，每個位置或支持，是代表三個正交彈簧提供的制約。
圖2 考慮到摩擦的半彈性接觸模型
在x ， y和z 方向和每個夾具類似，但定位夾緊力在正常的方向。彈力在自然的方向即所謂自然彈力，其余兩個彈力即為所謂的切向彈力。接觸彈簧剛度可以根據(jù)向赫茲接觸理論計算如下：
隨著夾緊力和夾具布局的變化，接觸剛度也不同，一個合理的線性逼近的接觸剛度可以從適合上述方程的最小二乘法得到。連續(xù)插值，這是用來申請工件的有限元分析模型的邊界條件。在圖3中說明了夾具元件的位置，顯示為黑色界線。每個元素的位置被其它四或六最接近的鄰近節(jié)點(diǎn)所包圍。
圖3 連續(xù)插值
這系列節(jié)點(diǎn)，如黑色正方形所示，是（37，38，31和30 ），（9，10 ，11 ， 18，17號和16號）和（ 26，27 ，34 ， 41，40和33 ）。這一系列彈簧單元，與這些每一個節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。對任何一套節(jié)點(diǎn)，彈簧常數(shù)是：
這里，
kij 是彈簧剛度在的j -次節(jié)點(diǎn)周圍i次夾具元件，
Dij 是i次夾具元件和的J -次節(jié)點(diǎn)周圍之間的距離，
ki是彈簧剛度在一次夾具元件位置,
ηi 是周圍的i次夾具元素周圍的節(jié)點(diǎn)數(shù)量
為每個加工負(fù)荷的一步，適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件將適用于工件的有限元模型。在這個工作里，正常的彈簧約束在這三個方向（X ， Y ， Z ）的和在切方向切向彈簧約束，（X ， Y ）。夾緊力是適用于正常方向（Z）的夾緊點(diǎn)。整個刀具路徑是模擬為每個夾具設(shè)計計劃所產(chǎn)生的遺傳算法應(yīng)用的高峰期的X ，Y ，z切削力順序到元曲面，其中刀具通行證。在這工作中，從刀具路徑中歐盟和去除碎片已經(jīng)被考慮進(jìn)去。在機(jī)床改變幾何數(shù)值過程中，材料被去除，工件的結(jié)構(gòu)剛度也改變。
因此，這是需要考慮碎片移除的影響。有限元分析模型，分析與重點(diǎn)的工具運(yùn)動和碎片移除使用的元素死亡技術(shù)。在為了計算健身價值，對于給定夾具設(shè)計方案，位移存儲為每個負(fù)載的一步。那么，最大位移是選定為夾具設(shè)計計劃的健身價值。
遺傳算法的程序和ANSYS之間的互動實(shí)施如下。定位和夾具的位置以及夾緊力這些參數(shù)寫入到一個文本文件。那個輸入批處理文件ANSYS軟件可以讀取這些參數(shù)和計算加工表面的變形。 因此， 健身價值觀，在遺傳算法程序，也可以寫到當(dāng)前夾具設(shè)計計劃的一個文本文件。
當(dāng)有大量的節(jié)點(diǎn)在一個有限元模型時，計算健身價值是很昂貴的。因此，有必要加快計算遺傳算法程序。作為這一代的推移，染色體在人口中取得類似情況。在這項工作中，計算健身價值和染色體存放在一個SQL Server數(shù)據(jù)庫。遺傳算法的程序，如果目前的染色體的健身價值已計算之前，先檢查；如果不，夾具設(shè)計計劃發(fā)送到ANSYS，否則健身價值觀是直接從數(shù)據(jù)庫中取出。嚙合的工件有限元模型，在每一個計算時間保持不變。每計算模型間的差異是邊界條件，因此，網(wǎng)狀工件的有限元模型可以用來反復(fù)“恢復(fù)”ANSYS 命令。
5 案例研究
一個關(guān)于低剛度工件的銑削夾具設(shè)計優(yōu)化問題是被顯示在前面的論文中，并在以下各節(jié)加以表述。
5.1 工件的幾何形狀和性能
工件的幾何形狀和特點(diǎn)顯示在圖4中，空心工件的材料是鋁390與泊松比0.3和71Gpa的楊氏模量。外廓尺寸152.4mm×127mm*76.2mm.該工件頂端內(nèi)壁的三分之一是經(jīng)銑削及其刀具軌跡，如圖4 所示。夾具元件中應(yīng)用到的材料泊松比0.3和楊氏模量的220的合金鋼。
圖4 空心工件
5.2 模擬和加工的運(yùn)作
舉例將工件進(jìn)行周邊銑削，加工參數(shù)在表2中給出?；谶@些參數(shù)，切削力的最高值被作為工件內(nèi)壁受到的表面載荷而被計算和應(yīng)用，當(dāng)工件處于330.94 n（切）、398.11 N （下徑向）和22.84 N （下軸） 的切削位置時。整個刀具路徑被26個工步所分開，切削力的方向被刀具位置所確定
表2加工參數(shù)和條件
。
5.3 夾具設(shè)計方案
夾具在加工過程中夾緊工件的規(guī)劃如圖5所示。
圖5 定位和夾緊裝置的可選區(qū)域
一般來說， 3-2-1定位原則是夾具設(shè)計中常用的。夾具底板限制三個自由度，在側(cè)邊控制兩個自由度。這里，在Y=0mm截面上使用了4個定點(diǎn)（L1，L2 ， L3和14 ），以定位工件并限制2自由度；并且在Y=127mm的相反面上，兩個壓板（C1,C2）夾緊工件。在正交面上，需要一個定位元件限制其余的一個自由度，這在優(yōu)化模型中是被忽略的。在表3中給出了定位加緊點(diǎn)的坐標(biāo)范圍。
表3 設(shè)計變量的約束
由于沒有一個簡單的一體化程序確定夾緊力，夾緊力很大部分（6673.2N）在初始階段被假設(shè)為每一個夾板上作用的力。且從符合例5的最小二乘法，分別由4.43×107 N/m 和5.47×107 N/m得到了正常切向剛度。
5.4 遺傳控制參數(shù)和懲罰函數(shù)
在這個例子中，用到了下列參數(shù)值：Ps=30, Pc=0.85, Pm=0.01, Nmax=100和Ncmax=20.關(guān)于f1和σ的懲罰函數(shù)是
這里fv可以被F1或σ代表。當(dāng)nchg達(dá)到6時，交叉和變異的概率將分別改變成0.6和0.1.
5.5 優(yōu)化結(jié)果
連續(xù)優(yōu)化的收斂過程如圖6所示。且收斂過程的相應(yīng)功能（1）和（2）如圖7、圖8所示。優(yōu)化設(shè)計方案在表4中給出。
圖6 夾具布局和夾緊力優(yōu)化程序的收斂性遺傳算法 圖7 第一個函數(shù)值的收斂
圖8第二個函數(shù)值的收斂性
表4 多目標(biāo)優(yōu)化模型的結(jié)果 表5 各種夾具設(shè)計方案結(jié)果進(jìn)行比較，
5.6 結(jié)果的比較
從單一目標(biāo)優(yōu)化和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計中得到的夾具設(shè)計的設(shè)計變量和目標(biāo)函數(shù)值，如表5所示。單一目標(biāo)優(yōu)化的結(jié)果，在論文中引做比較。在例子中，與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計相比較，單一目標(biāo)優(yōu)化方法有其優(yōu)勢。最高變形減少了57.5 ％，均勻變形增強(qiáng)了60.4 ％。最高夾緊力的值也減少了49.4 ％ 。從多目標(biāo)優(yōu)化方法和單目標(biāo)優(yōu)化方法的比較中可以得出什么呢？最大變形減少了50.2％ ，均勻變形量增加了52.9 ％，最高夾緊力的值減少了69.6 ％ 。加工表面沿刀具軌跡的變形分布如圖9所示。很明顯，在三種方法中，多目標(biāo)優(yōu)化方法產(chǎn)生的變形分布最均勻。
與結(jié)果比較，我們確信運(yùn)用最佳定位點(diǎn)分布和最優(yōu)夾緊力來減少工件的變形。圖10示出了一實(shí)例夾具的裝配。
圖9沿刀具軌跡的變形分布
圖10 夾具配置實(shí)例
6 結(jié)論
本文介紹了基于GA和有限元的夾具布局設(shè)計和夾緊力的優(yōu)化程序設(shè)計。優(yōu)化程序是多目標(biāo)的：最大限度地減少加工表面的最高變形和最大限度地均勻變形。ANSYS軟件包已經(jīng)被用于
健身價值的有限元計算。對于夾具設(shè)計優(yōu)化的問題，GA和有限元分析的結(jié)合被證明是一種很有用的方法。
在這項研究中，摩擦的影響和碎片移動都被考慮到了。為了減少計算的時間，建立了一個染色體的健身數(shù)值的數(shù)據(jù)庫，且網(wǎng)狀工件的有限元模型是優(yōu)化過程中多次使用的。
傳統(tǒng)的夾具設(shè)計方法是單一目標(biāo)優(yōu)化方法或經(jīng)驗(yàn)。此研究結(jié)果表明，多目標(biāo)優(yōu)化方法比起其他兩種方法更有效地減少變形和均勻變形。這對于在數(shù)控加工中控制加工變形是很有意義的。
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62
專 業(yè)
機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
機(jī)械制造
產(chǎn)品名稱
零件名稱
鉆 模 體
共
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第
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車間
工序號
工序名稱
材 料 牌 號
機(jī)加工車間
工序六
鉆2-φ6孔
毛 坯 種 類
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每 臺 件 數(shù)
HT200
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備編號
同時加工件數(shù)
鉆 床
Z575
夾具編號
夾具名稱
切削液
鉆夾具
工位器具編號
工位器具名稱
工序工時 (分)
準(zhǔn)終
單件
工步號
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進(jìn)給量
切削深度
進(jìn)給次數(shù)
工步工時
r/min
m/min
mm/r
mm
機(jī)動
輔助
1
鉆6mm孔
Z575
1600
30
0.2
3
1
0.05
2
锪沉頭孔ф14mm
Z575
315
14.8
0.3
4
1
0.1
設(shè) 計（日 期）
校 對（日期）
審 核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會 簽（日期）
標(biāo)記
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日 期
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畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
設(shè)計（論文）題目： 鉆模體工藝規(guī)程及鉆2-Φ6孔夾具設(shè)計
1．畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容及基本要求
1. 零件圖一張, 毛坯圖一張
２. 夾具裝配圖一份, 夾具零件圖一套
３. 機(jī)械加工工藝卡一套, 主要工序工序卡一份
４. 設(shè)計說明書一份。
2．原始數(shù)據(jù)
零件圖一張, 生產(chǎn)綱領(lǐng)10000件
3．指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說明
1. 《機(jī)械制造工藝手冊》
２.《機(jī)械零件設(shè)計手冊》
３.《夾具設(shè)計手冊》
4. 進(jìn)度安排
設(shè)計（論文）各階段名稱
起 止 日 期
1
零件功能, 結(jié)構(gòu), 尺寸, 精度, 要求分析
及相關(guān)資料收集
2
機(jī)械加工工藝設(shè)計
3
工序設(shè)計
夾具設(shè)計
說明書編制
4
檢查及提交論文
5
答辯及準(zhǔn)備
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號
零（部）件圖號
共 頁
產(chǎn)品名稱
零（部）件名稱
鉆模體
第 頁
材料牌號
毛坯種類
鑄件
毛坯外型尺寸
每毛坯可件數(shù)
1
每 臺 件 數(shù)
備 注
工序號
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
車間
工段
設(shè) 備
工 藝 裝 備
工 時
準(zhǔn)終
單件
0
鑄
鑄造
鑄造
1
銑
粗銑、精銑115120mm底面
機(jī)加
X61W
銑夾具、高速鋼鑲齒套式面銑刀Φ80、游標(biāo)卡尺
2
銑
粗銑4082mm上表面、72.559mm臺階面及溝槽8k8mm
機(jī)加
X61W
銑夾具、高速鋼鑲齒面銑刀φ80、立銑刀φ8、游標(biāo)卡尺
3
銑
精銑72.559mm臺階面
機(jī)加
X61W
銑夾具、高速鋼鑲齒面刃銑刀φ80、游標(biāo)卡尺
4
銑
銑5915mm側(cè)面
機(jī)加
X6030
銑夾具、高速鋼鑲齒套式面銑刀Φ80、游標(biāo)卡尺
5
鉆
鉆3孔并對16H7mm和20H7mm孔進(jìn)行倒角
機(jī)加
Z3025
鉆夾具、麻花鉆φ6、擴(kuò)孔鉆φ16、擴(kuò)孔鉆φ20、量規(guī)
6
鉆
鉆ф2-ф6mm及锪沉頭孔ф14mm
機(jī)加
Z575
鉆夾具、麻花鉆φ6、锪孔鉆φ14、量規(guī)
7
鉆
鉆、擴(kuò)鉆ф20H7mm孔；鉆、擴(kuò)ф25mm錐孔；鉆、擴(kuò)鉆ф35mm孔
機(jī)加
Z535
鉆夾具、麻花鉆φ16、擴(kuò)孔鉆φ20、錐孔鉆φ25、
擴(kuò)孔鉆φ35、量規(guī)
8
配研
9
鉆
鉆、鉸ф4H7mm孔
機(jī)加
Z535
鉆夾具、麻花鉆φ3.8、鉸刀φ4、量規(guī)
10
鉆
鉆、鉸2-ф4mm孔深10mm及攻2-M6-7H深12mm螺紋
機(jī)加
Z535
鉆夾具、麻花鉆φ4、絲錐φ6、量規(guī)
11
檢查、清洗入庫。
設(shè)計（日期）
審核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
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畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）說 明 書
題 目 鉆模體工藝規(guī)程及鉆
2-φ6孔夾具設(shè)計
摘 要
摘 要
畢業(yè)設(shè)計(論文)是我們大學(xué)中的一次系統(tǒng)、全面的實(shí)踐學(xué)習(xí)。在本次設(shè)計(論文)中，我所設(shè)計的是鉆模體工藝規(guī)程及鉆 2-φ6mm孔夾具設(shè)計。合理的工藝規(guī)程方案與夾具能保證零件加工的高效率和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)性。我最開始進(jìn)行資料收集，然后零件分析，再工序設(shè)計、接著進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計，最后完成夾具設(shè)計。在工藝設(shè)計中，我采用幾種工藝相對比方法來獲得最好的工藝路線，達(dá)到節(jié)約時間提高勞動生產(chǎn)率的作用。夾具設(shè)計是用一面雙孔來定位及雙升斜鍥推動壓板夾緊工件。利用這種夾緊裝置，鉆模體平穩(wěn)的安裝在夾具上，能方便于鉆 2-φ6mm孔，也能保證孔的位置精度。綜上所述，采用該專用夾具設(shè)計方案，保證了零件的大批量的生產(chǎn)，提高了勞動效率。所以，這是可取的。
關(guān)鍵詞：零件分析，工序設(shè)計，工藝規(guī)程，一面雙孔，夾具設(shè)計，位置精度
III
Ⅰ
畢業(yè)（設(shè)計）論文
ABSTRACT
Graduation (thesis) is a university system, a comprehensive study of practice. In this design (thesis), I designed the body Jig and Technology of drilling 2-φ 6mm fixture design. Reasonable technical point of order program and fixture components can guarantee the high processing efficiency and enterprise economy. I started the data collection and analysis components, and process design, and then order for the design process, Finally completed fixture design. In process design, process, I have used several methods relative to the best of the line, achieve energy savings, improve labor productivity functions. Fixture design is to use a dual-positioning and promoting or oblique cut workpiece clamping platen. Clamping the use of such devices, Jig is stable installation folder, specifically, will allow drilling in 2-φ 6mm hole, Holes can guarantee the accuracy of the location. In short, use of the special fixture design programs to ensure that the parts of large quantities of production, to improve the labor efficiency. Therefore, it is desirable.
Keywords : Analysis parts ，Design process ，Process order，Dual side ，F(xiàn)ixture Design ，Positional Accuracy
四川理工學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計）論文
目 錄
中文摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ
ABSTRACT…………………………………………………………………………… Ⅱ
前言
第一章 零件分析……………………………………………………………………… 1
1.1 零件的三維圖………………………………………………………………………1
1.2 零件的作用…………………………………………………………………………1
1.3 零件的工藝分析……………………………………………………………………2
1.4 確定生產(chǎn)類型………………………………………………………………………3
第二章 工藝規(guī)程設(shè)計…………………………………………………………………4
2.1 零件的毛坯制造形式……………………………………………………………… 4
2.2 基準(zhǔn)的選擇…………………………………………………………………………4
2.3 制定工藝路線………………………………………………………………………4
2.4 械加工余量及工序尺寸的確定………………………………………………………6
第三章 切削用量及時間定額的確定……………………………………………………8
3.1 工序一切削用量及時間定額的確定………………………………………………… 8
3.2 工序二切削用量及時間定額的確定………………………………………………… 10
3.3 工序三切削用量及時間定額的確定…………………………………………………15
3.4 工序四切削用量及時間定額的確定…………………………………………………16
3.5 工序五切削用量及時間定額的確定…………………………………………………17
3.6 工序六切削用量及時間定額的確定…………………………………………………21
3.7 工序七切削用量及時間定額的確定…………………………………………………23
3.8 工序八切削用量及時間定額的確定…………………………………………………26
3.9 工序九切削用量及時間定額的確定…………………………………………………26
3.10 工序十切削用量及時間定額的確定…………………………………………………27
3.11 工序十一切削用量及時間定額的確定………………………………………………28
第四章 夾具設(shè)計……………………………………………………………………… 28
4.1問題的提出………………………………………………………………………… 29
4.2定位基準(zhǔn)及定位元件的選擇………………………………………………………… 29
4.3夾緊方案的設(shè)計及夾緊元件的選擇…………………………………………………30
4.4夾緊力的計算……………………………………………………………………… 30
4.5刀具導(dǎo)向裝置的選擇…………………………………………………………………31
4.6氣缸設(shè)計……………………………………………………………………………32
4.7夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………………………… 33
4.8定位誤差分析……………………………………………………………………… 33
第五章 結(jié)論……………………………………………………………………………34
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………35
致謝………………………………………………………………………………………36
IV
III
前 言
畢業(yè)設(shè)計(論文)是我們大學(xué)中的一次系統(tǒng)、全面的綜合性實(shí)踐學(xué)習(xí)。它既是對所學(xué)基礎(chǔ)知識、基本理論、基本技能的復(fù)習(xí)，也是理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)我們創(chuàng)新意識和綜合運(yùn)用知識能力、綜合分析和解決實(shí)際問題能力的重要環(huán)節(jié)；既是對我們綜合素質(zhì)與工程實(shí)踐能力培養(yǎng)效果的全面檢驗(yàn)，也是實(shí)現(xiàn)專業(yè)基本訓(xùn)練和人才培養(yǎng)目標(biāo)、全面提高人才素質(zhì)的重要過程。
鉆模體是鉆床夾具上的主要零件。它的作用用于連接夾緊元件、定位元件、導(dǎo)向元件等。我的畢業(yè)設(shè)計是鉆模體工藝規(guī)程及鉆 2-φ6mm孔夾具設(shè)計。在這設(shè)計過程中，我用了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械夾具設(shè)計等多方面的知識。同時我還查閱了其他方面的書籍來保證設(shè)計的正常進(jìn)行。
在本次設(shè)計中，共有五章內(nèi)容。第一章是零件的分析；第二章是工藝規(guī)程設(shè)計；第三章是切削用量及時間定額的確定；第四章是夾具設(shè)計；最后一章是結(jié)論。
本次設(shè)計是我們大學(xué)的一次大型設(shè)計。因此，學(xué)校方面及系領(lǐng)導(dǎo)、指導(dǎo)老師都高度重視我們的畢業(yè)設(shè)計，在此過程中，他們給予了我很大的幫助，給我們提供了很多利于完成設(shè)計的平臺。在此，向他們表示謝意。
由于水平有限，設(shè)計過程中，難免有錯誤，希望老師指導(dǎo)，并恭請批評指正。
畢業(yè)（設(shè)計）論文
第一章 零件分析
1.1零件的三維圖
圖1-1
1.2 零件的作用
鉆模體是鉆床夾具上的主要零件。它的作用用于連接夾緊元件、定位元件、導(dǎo)向元件等。它由四大部分組成，各部分的結(jié)構(gòu)形狀和作用具體分析如下：
1.底部是帶有空腔的長方體底板。鉆模體下部空腔主要是為了減小鉆模體底面的加工面，使其與機(jī)床工作臺面良好接觸，并便于拆裝內(nèi)六角螺釘，為不運(yùn)動件斜齒桿提供活動空間。
2.在長方形節(jié)板的上方前部是一階梯形長方板，其上有一長方槽，長方槽子兩側(cè)有上小下大的階梯孔。長方槽是為安裝時間定位鍵，階梯孔是為安裝內(nèi)六角螺釘，以固定V型塊所用。
3.在長方體底板上方后部有一拱形體，其內(nèi)部為一階梯孔。拱形體內(nèi)的階梯孔是為安裝斜齒軸所用。為了便于加工，該階梯孔修成通孔。
4.在拱形體上部有一腰形柱體與它相貫，腰形柱體中間是一通孔，兩側(cè)有階梯孔。腰形柱體中間的通孔是為安裝斜齒桿，兩側(cè)的階梯孔是為安裝引導(dǎo)柱用的. 引導(dǎo)柱下方的小孔是為裝配線時排氣用的。
1.3 零件的工藝分析
為了能夠較為清晰、準(zhǔn)確的表達(dá)零件的各個表面?，F(xiàn)將零件的幾個表面用特殊的數(shù)字符號表示出來。見下圖示：
圖1-2
根據(jù)鉆模體零件圖及查《機(jī)械加工工藝設(shè)計手冊》，分析零件表面質(zhì)量及技術(shù)要求如下：
1．底面②需要滿足表面粗糙度Ra3.2m。
2．上端面①表面粗糙度Ra12.5m，要求不高。
3. 臺階面③的表面質(zhì)量Ra3.2m。
4. 溝槽的頂面與底面具有平行度，兩面的表面粗糙度Ra3.2，公差值為0.01，公差等級為810級。
5．孔和孔保持平行度?？椎膬?nèi)表面粗糙度Ra3.2m.公差等級為8-10級，加工時最好將三孔放在同一組工序加工，平行度公差值為0.01，
孔對底面有垂直度要求，公差值為0.025，公差等級為8-10級，加工過程中應(yīng)保證垂直精度。
6.孔25mm與孔及孔具有同軸度要求，公差值為，內(nèi)表面粗糙度Ra3.2。
7.錐孔加工時應(yīng)配研磨，表面粗糙度Ra1.6，公差等級為5-6級。
8.未注鑄造圓角R35；未注尺寸公差按IT14級；未注形位公差按D級。
根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及一般機(jī)床所能達(dá)到的加工精度，上述各表面的表面質(zhì)量及技術(shù)要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證。
1.4 確定生產(chǎn)類型
已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為1萬件/年，查《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計手冊》表15-2確定此類零件為大批生產(chǎn)。
生產(chǎn)類別
工作地點(diǎn)每月?lián)?fù)的工序數(shù)
同類零件的年產(chǎn)量[件]
重型
（零件重>2000kg）
中型
(零件重100~2000kg）
輕型
（零件重<100kg）
單件生產(chǎn)
不作規(guī)定
<5
<10
<100
小批生產(chǎn)
>20~40
5~100
10~200
100~500
中批生產(chǎn)
>10~20
100~300
200~500
500~5000
大批生產(chǎn)
>1~10
300~1000
500~5000
5000~50000
大量生產(chǎn)
1
>1000
>5000
>50000
表1-1
33
第二章 工藝規(guī)程設(shè)計
2.1 零件的毛坯制造形式
零件材料為HT200。根據(jù)零件在工作運(yùn)行過程中受到的沖擊不大，零件的結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，故采用鑄造毛坯形式。
2.2 基準(zhǔn)的選擇
2.2.1粗基準(zhǔn)的選擇
對于零件而言，盡可能選擇不加工的表面做為粗基準(zhǔn)。而對有若干個不加工的表面的工件，則應(yīng)以與加工要求相對位置精度較高的不加工表面作基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個原則，選擇4082上端面作為粗基準(zhǔn)，利用支承板(限制3個自由度)、一個圓柱銷(限制2個自由度)和一個削邊銷(限制1個自由度)，達(dá)到完全定位，然后進(jìn)行銑削。
2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，銑底面②時以上端面①作基準(zhǔn)；銑上端面①、臺階面③和溝槽8k8mm，以底面②作為精基準(zhǔn)；鉆2-ф6孔、2-ф16H7孔和ф20H7孔，以底面②作精基準(zhǔn)；鉆ф2-ф6mm及锪沉頭孔ф14mm，以上端面①作為精基準(zhǔn)；鉆ф4H7孔，以ф20H7孔作精基準(zhǔn)；鉆ф20H7孔、鉆ф25mm錐孔及鉆孔ф35mm孔深18mm，以ф20H7孔作精基準(zhǔn)；鉆2-ф4mm孔深10mm及攻2-M6-7H深12mm螺紋以ф20H7孔作精基準(zhǔn)。
2.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)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(jī)床配以專用夾具，并盡量是工序集中來提高生產(chǎn)率，除次外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果是生產(chǎn)成本盡量降低。
2.3.1工藝路線方案一
工序一：粗銑、精銑底面②。
工序二：銑上端面①。
工序三：粗銑、精銑臺階面③。
工序四：銑溝槽④。
工序五：銑側(cè)面⑤。
工序六：鉆2-ф6mm孔及鉆、鉸2-ф16mm的雙孔和倒角。
工序七：鉆、擴(kuò)、鉸ф20mm的孔及倒角。
工序八：鉆2-ф6mm沉孔ф14mm深3mm。
工序九：鉆、擴(kuò)、鉸ф20mm孔；鉆、擴(kuò)ф25mm錐孔；鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸ф35mm孔。
工序十：配研。
工序十一：鉆、鉸ф4H7孔(配鉆)
工序十二：鉆2-ф4孔深10mm(配作) 。
工序十三：攻2-M6-7H深12mm螺孔(配作)。
工序十四：檢查、清洗入庫。
該工藝方案的加工效率較低，不適合于大批量生產(chǎn)。
2.3.2 工藝路線方案二
工序一：粗銑、精銑底面②，以上端面①作為定位基準(zhǔn)。
工序二：粗銑上端面①、臺階面③及溝槽8k8mm，以底面②作為定位基準(zhǔn)。
工序三：精銑臺階面③，以底面②作為定位基準(zhǔn)。
工序四：銑側(cè)面⑤，以底面②作為定位基準(zhǔn)。
工序五：鉆2-ф6mm孔；鉆、鉸2-ф16H7mm孔；鉆、擴(kuò)鉆ф20H7mm孔。對2-ф16H7mm和20H7mm孔進(jìn)行倒角，底面②作為定位基準(zhǔn)。
工序六：鉆ф2-ф6mm及锪沉頭孔ф14mm，以上端面①及2-ф16H7兩孔定位。
工序七：鉆、擴(kuò)鉆ф20H7mm孔；鉆、擴(kuò)ф25mm錐孔；鉆、擴(kuò)鉆ф35mm孔；以底面②及ф20H7孔定位。
工序八：配研。
工序九：鉆、鉸ф4H7孔mm(配鉆)，以底面②和ф20H7mm孔作為定位。
工序九十：鉆、鉸2-ф4mm孔深10mm及攻2-M6-7H深12mm螺紋，以底面②和孔ф20H7mm作為定位。
工序十一：檢查、清洗入庫。
該工藝方案較3.3.1的工藝路線大大縮短了加工時間，提高了加工效率。在實(shí)際生產(chǎn)中利于大批量生產(chǎn)，故我采用這個設(shè)計方案。
2.4 毛坯尺寸、機(jī)械加工余量及工序尺寸的確定
2.4.1毛坯尺寸的確定
根據(jù)零件為鑄造毛坯形式，查《機(jī)械制造工藝簡明手冊》表2-2～2-5，選擇加工余量為MA-G級，那么取上端面①、底面②的長度余量為3.5mm; 臺階面③和側(cè)面⑤的長度余量為3mm.
2.4.2 機(jī)械加工余量及工序尺寸的確定
由于鉆模體材料為HT200，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用鑄造毛坯形式。所以根據(jù)《機(jī)械加工工藝設(shè)計實(shí)用手冊》表6--90，鑄造精度CT9；根據(jù)《機(jī)械加工余量與公差手冊》表3-1，鑄件加工余量等級取F級。
1．粗銑、精銑底面②時，考慮到其加工面大小，根據(jù)《機(jī)械加工余量與公差手冊》表6-84，由于零件為雙面加工，得到加工余量為3.5mm；查《機(jī)械加工余量與公差手冊》表6-86，得到鑄件長度方向的工序尺寸為971.1mm；根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表6.3，粗銑加工等級取IT12，銑削深度為2mm,其工序尺寸為95mm，表面粗糙度粗銑為6.3m；精銑加工等級取IT7，銑削深度為1.5mm, 其工序尺寸為93.5mm，表面粗糙度為3.2m，故銑削工序加工余量最大為3.45mm，最小為0.9mm。
2.按照上述同樣的方法，根據(jù)零件的表面質(zhì)量及技術(shù)要求，查《機(jī)械加工余量與公差手冊》和《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》確定其它面與孔的機(jī)械加工余量及工序尺寸，經(jīng)過查得歸納如下表：
加工
表面
加工
內(nèi)容
加工
余量
精度
等級
工序
尺寸
表面
粗糙度
工序余量
最小
最大
底 面②
鑄 件
精 銑
粗 銑
3.5
1.5
2.0
CT9
7
12
971.1
93.5
95
3.2
6.3
1.150
0.900
1.720
3.450
上端面①
鑄 件
粗 銑
3.5
3.5
CT9
12
93.51.1
90
12.5
6.3
2.400
3.850
臺階面③
鑄 件
精 銑
粗 銑
3.0
1.5
1.5
CT9
7
12
330.9
30
31.5
3.2
6.3
0.400
0.600
0.525
2.650
側(cè) 面⑤
鑄 件
粗 銑
3.0
3.0
CT9
12
59.51.1
87.5
12.5
1.900
4.450
20H7mm
擴(kuò) 孔
鉆 孔
2
IT10
IT12
20
16
3.2
12.5
1.72
2.021
2-16H7mm
擴(kuò) 孔
鉆 孔
0.5
IT10
IT12
3.2
12.5
0.82
1.018
35H7mm
擴(kuò) 孔
鉆 孔
IT10
IT12
3.2
12.5
0.090
1.500
0.275
1.910
第三章 切削用量及時間定額的確定
3.1工序一：粗銑、精銑底面②，以上端面①作為定位基準(zhǔn)。
3.1.1粗銑
1 加工條件
1) 工件材料：HT200，HB=190～240，鑄件。
2) 加工要求：粗銑底面②。
3) 機(jī) 床：X61W =5.25kw n=65～1800r/min
4) 刀 具：查《機(jī)械加工工藝手冊》表3.1-75?。篧18Cr4v高速鋼鑲齒套式面銑刀。直徑D=80mm,L=36mm,Z=10,螺旋角β=10°， =15°, =12°。
2 切削用量
1) 銑削深度：因其切削量較小，故可以選擇=2.0mm，一次走刀即可完成。
2) 每齒進(jìn)給量：查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-73：按照機(jī)床功率選擇中等等級加工，得f=0.2～0.3mm/z。
根據(jù)機(jī)床使用說明書取 f=0.25mm/z
3) 刀具后刀面磨損和壽命：查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-71：后刀面最大磨損為1.5～2.0mm；刀具壽命T=10.8Xs
4) 計算切削速度
查《機(jī)械加工工藝手冊》表3-2：
(3-1)
查《機(jī)械加工工藝手冊》得粗銑 =1；
其中=2.0mm，=115mm，=0.25mm/z
所以
=0.28m/s=16.8m/min
根據(jù) 可得： (3-2)
根據(jù)X61W機(jī)床使用書說明選擇n=71r/min.
則實(shí)際的切削速度為： (3-4)
根據(jù)工作臺每分鐘進(jìn)給量 (3-5)
得：
查X61W根據(jù)機(jī)床使用說明選擇=190mm/min
5) 校驗(yàn)機(jī)床功率
查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-82得：=1.4kw
則滿足了
所以機(jī)床能滿足使用要求。
6) 切削機(jī)動工時
查《機(jī)械制造工藝手冊》表7-7得：
(3-6)
其中 =0.5D-+（1～3） (3-7)
=（0.03～0.05）D (3-8)
=3～5
計算
所以
3.1.2 精銑
1加工條件
1) 工件材料、機(jī)床、刀具與粗銑相同。
2) 加工要求：精銑底面②。
2 切削用量
1) 銑削深度：因其切削量較小，故可以選擇=1.5mm,一次走刀即可完成。
2) 每齒進(jìn)給量:取上相同f=0.25mm/z。
3) 刀具后刀面磨損和壽命：查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-71： 后刀面最大磨損為1.5～2.0mm；刀具壽命T=10.8Xs 。
4) 計算切削速度
查得精銑 =0.8;
其中=1.5mm，=115mm，=0.25mm/z
所以
=0.28m/s=16.8m/min
根據(jù) 可得：
根據(jù)機(jī)床使用說明書選擇n=71r/min.
則實(shí)際的切削速度為：
可以計算工作臺每分鐘進(jìn)給量
根據(jù)機(jī)床使用說明選擇=190mm/min
5）校驗(yàn)機(jī)床功率
查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-82得：=1.4kw
則滿足了
所以機(jī)床能滿足使用要求。
6）切削機(jī)動工時
3.2 工序二：粗銑上端面①、臺階面③及溝槽8k8mm，以底面②作為定位基準(zhǔn)
3.2.1粗銑4082mm上表面①
1 加工條件
1) 工件材料：HT200，HB=190～240，鑄造。
2) 加工要求：銑上端面使①其表面粗糙度上限12.5。
3) 機(jī) 床：X61W =5.25kw n=65～1800r/min
4) 刀 具：查《機(jī)械加工工藝手冊》表3.1-75選擇：W18Cr4v高速鋼鑲齒套式面
銑刀。 刀具直徑D=80mm,L=36mm,Z=10,螺旋角β=10°，=15°, =12°。
2 切削用量
1) 銑削深度：因其切削量較小，故可以選擇=3.5mm，一次走刀即可完成。
2) 每齒進(jìn)給量：查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-73：按照機(jī)床功率選擇中等等級加工，得f=0.2～0.3mm/z。
根據(jù)機(jī)床使用說明書取 f=0.25mm/z
3) 刀具后刀面磨損和壽命：查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-71 ：后刀面最大損損為1.5～2.0mm；刀具壽命T=10.8Xs
4) 計算切削速度 查《機(jī)械加工工藝手冊》表3-2：
其中=1，=3.5mm，=40mm，=0.25mm/z
所以
=0.29m/s=17.4m/min
根據(jù) 可得：
根據(jù)X61W機(jī)床使用說明書選擇n=71r/min.
則實(shí)際的切削速度為：
根據(jù)工作臺每分鐘進(jìn)給量 得：
根據(jù)X61W機(jī)床使用說明書選擇=190mm/min
5) 校驗(yàn)機(jī)床功率
查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-82得：=0.8kw
則滿足了
所以機(jī)床功率校驗(yàn)合格。
6) 切削機(jī)動工時 查《機(jī)械制造工藝手冊》表7-7得：
其中 =0.5D-+（1～3）
=（0.03～0.05）D
=3～5
計算
所以
3.2.2粗銑臺階面③
1 加工條件
1) 工件材料：HT200，HB=190～240，鑄造。
2) 加工要求：粗銑底面③。
3) 機(jī) 床：X61W
=5.25kw n=65～1800r/min
4) 刀 具：查《機(jī)械加工工藝手冊》表3.1-75 選擇：W18Cr4v高速鋼鑲齒套式面銑刀。 直徑D=80mm,L=36mm,Z=10,螺旋角β=10°，=15°, =12°。
2 切削用量
1) 銑削深度：因其切削量較小，故選擇=1.5mm，一次走刀即可完成。
2) 每齒進(jìn)給量：查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-73：按照機(jī)床功率選擇中等等級加工，得f=0.2～0.3mm/z。
根據(jù)機(jī)床使用說明書取 f=0.25mm/z
3) 刀具后刀面磨損和壽命：查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-71：后刀面最大磨損為1.5～2.0mm；刀具壽命T=10.8Xs
4) 計算切削速度 查《機(jī)械加工工藝手冊》表3-2：
其中=1，=1.5mm，=59mm，=0.25mm/z
所以 =0.31m/s=18.6m/min
根據(jù) 可得：
根據(jù)X61W機(jī)床使用說明書選擇n=71r/min.
則實(shí)際的切削速度為：
根據(jù)工作臺每分鐘進(jìn)給量 得：
查X61W根據(jù)機(jī)床使用說明書選擇=190mm/min
5) 校驗(yàn)機(jī)床功率
查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-82得：=1.2kw
則滿足了
所以機(jī)床能滿足使用要求。
6) 切削機(jī)動工時 查《機(jī)械制造工藝手冊》表7-7得：
其中 =0.5D-+（1～3）
=（0.03～0.05）D
=3～5
計算
所以
3.2.3銑溝槽④
1 加工條件
1) 工件材料：HT200，HB=190～240，鑄造。
2) 加工要求：銑溝槽④使其溝底面粗糙度上限12.5。
3) 機(jī) 床：X61W =5.25kw n=65～1800r/min
4) 刀 具：查《機(jī)械加工工藝手冊》表3.1-75選擇：W18Cr4v高速鋼直柄力銑刀。
刀具直徑D=8mm,L=63mm,Z=5。
2 切削用量
1) 銑削深度：因其切削量較小，故可以選擇=3mm，一次走刀即可完成。
2) 每齒進(jìn)給量：查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-73：
按照機(jī)床功率選擇中等等級加工，得f=0.015～0.02mm/z。
根據(jù)機(jī)床使用說明書 取f=0.02mm/z
3) 刀具后刀面磨損和壽命：查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-71： 后刀面最大磨損為1.0～1.2mm；刀具壽命T=3.6Xs
4) 計算切削速度 查《機(jī)械加工工藝手冊》表3-2：
其中=1，=3mm，=8mm，=0.02mm/z
所以
=0.22m/s=13.2m/min
根據(jù) 可得：
查X61W，根據(jù)機(jī)床使用說明書選擇n=590r/min.
則實(shí)際的切削速度為：
根據(jù)工作臺每分鐘進(jìn)給量 得：
根據(jù)X61W機(jī)床使用說明書選擇=65mm/min
5) 校驗(yàn)機(jī)床功率
查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-82得：=0.2kw
則滿足了
所以機(jī)床功率校驗(yàn)合格。
6) 切削機(jī)動工時 查《機(jī)械制造工藝手冊》表7-7得：
其中 =0.5D-+（1～3）
=（0.03～0.05）D
=3～5
計算
所以
3.3 工序三：精銑臺階面③，以底面②作為定位基準(zhǔn)
1加工條件
1) 材料、機(jī)床、刀具與粗銑時候相同。
2) 加工要求：精銑底面③使其表面粗糙度上限3.2
2切削用量
1) 銑削深度：因其切削量較小，故可以選擇=1.5mm,一次走刀即可完成。
2) 每齒進(jìn)給量:取上相同f=0.25mm/z。
3) 刀具后刀面磨損和壽命： 查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-71： 后刀面最大磨損為1.5～2.0mm； 刀具壽命T=10.8Xs
4) 計算切削速度 查《機(jī)械加工工藝手冊》表3-2 得：
查得精銑 =0.8;其中=1.5mm，=59mm，=0.25mm/z
所以
=0.31m/s=18.6m/min
根據(jù) 可得：
根據(jù)機(jī)床使用說明書選擇n=71r/min.
則實(shí)際的切削速度為：
可以計算工作臺每分鐘進(jìn)給量
根據(jù)機(jī)床使用說明書選擇=190mm/min
5) 校驗(yàn)機(jī)床功率
查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-82得：=1.2kw
則滿足了
所以機(jī)床功率校驗(yàn)合格。
6) 切削機(jī)動工時
3.4 工序四： 銑側(cè)面⑤，以底面②作為定位基準(zhǔn)。
1 加工條件
1) 工件材料：HT200，HB=190～240，鑄造。
2) 加工要求：銑5915mm的側(cè)面⑤使其表面粗糙度上限12.5。
3) 機(jī) 床：X6030臥式銑床 =5.4kw n=32～1600r/min
4) 刀 具： 查《機(jī)械加工工藝手冊》表3.1-75選擇： W18Cr4v高速鋼鑲齒套式面銑刀 。刀具直徑D=80mm,L=36mm,Z=10,螺旋角β=10°，=15°, =12
2 切削用量
1) 銑削深度：因其切削量較小，故可以選擇=3mm，一次走刀即可完成。
2) 每齒進(jìn)給量：查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-73：按照機(jī)床功率選擇中等等級加工，
得f=0.2～0.3mm/z。
根據(jù)《切削手冊》查機(jī)床使用說明書 取f=0.25mm/z
3) 刀具后刀面磨損和壽命： 查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-71得：后刀面最大磨損為1.5～2.0mm；刀具壽命T=10.8s
4) 計算切削速度 查《機(jī)械加工工藝手冊》表3-2 得：
其中=1，=3mm，=15mm，=0.25mm/z
所以 =0.33m/s=19.8m/min
根據(jù) 可得：
查X61W，根據(jù)機(jī)床使用說明書選擇n=80r/min.
則實(shí)際的切削速度為：
根據(jù)工作臺每分鐘進(jìn)給量 得：
查X6030臥式銑床根據(jù)機(jī)床使用書選擇=200mm/min
5) 校驗(yàn)機(jī)床功率
查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-82得：=0.8kw
則滿足了
所以機(jī)床功率校驗(yàn)合格。
6) 切削機(jī)動工時 查《機(jī)械制造工藝手冊》表7-7得：
其中 =0.5D-+（1～3）
=（0.03～0.05）D
=3～5
計算
所以
3.5 工序五：鉆2-ф6mm孔；擴(kuò)鉆、鉸2-ф16H7mm孔；鉆、擴(kuò)鉆ф20H7mm孔。對2-ф16H7mm和20H7mm孔進(jìn)行倒角，以底面②作為定位基準(zhǔn)。
3.5.1鉆2-ф6mm孔
1 加工條件
1) 工件材料：HT200，HB=190～240，鑄造。
2) 機(jī) 床：查《機(jī)械加工工藝手冊》表3.1-30選擇： Z3025鉆床：=2.2kw, n=25～2500r/min，=0.05～1.6mm/r ，=196
3) 刀 具： 查《機(jī)械加工工藝手冊》表3.1-75 選擇：W18Cr4v高速鋼麻花鉆 ：直徑d=6mm, =93mm, =57mm, , ,
2 鉆削用量
1) 鉆削進(jìn)給量：選擇級別加工=0.20～0.24mm/r
根據(jù)鉆床使用說明取=0.20mm/r
2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-37得：后刀面最大磨損限度0.5～0.8mm；壽命T=1500s
3) 鉆削速度
查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-41：V=0.52m/s=31.2m/min, =2.1
根據(jù) 可得：
查Z3025鉆床的使用說明取n=1600r/min
可以計算實(shí)際
4) 校驗(yàn)扭矩、功率
查《機(jī)械加工工藝手冊》得:
=1.0<
故滿足條件，校驗(yàn)成立。
5) 計算機(jī)動工時 根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊》表7-7得：
其中==2.5mm (3-9)
=(1～4)mm
所以計算
3.5.2擴(kuò)鉆、鉸2-ф16H7mm孔
3.5.2.1在已有6mm的孔上擴(kuò)鉆到15mm孔
1 加工條件
1) 刀具：W18Cr4v高速鋼擴(kuò)孔鉆 d=15mm, =169mm, =114mm
2) 其他條件與上相同。
2 擴(kuò)鉆用量
1) 擴(kuò)鉆進(jìn)給量：=(1.2～1.8)=0.24～0.36mm/r
根據(jù)鉆床使用說明書取=0.30mm/r
2） 擴(kuò)鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-37得：后刀面最大磨損限度0.9～1.4mm；壽命T=3600s
3) 擴(kuò)鉆速度
V==30=10～20(m/min)
查Z3025鉆床的使用說明書取n=315r/min
可以計算實(shí)際
4) 計算機(jī)動工時 根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊》表7-7得：
其中==3mm =(1～4)mm
所以計算
3.5.2.2 絞孔16H7mm
1 加工條件：1)直柄機(jī)用絞刀： ，L=170mm。
2) 其他條件同上
2 絞削用量： 由于絞削與擴(kuò)孔的工時都很短，他們的的切削用量一致。
所以 =0.30mm/r，n=315r/min， ，
3.5.3 鉆、擴(kuò)鉆φ20H7mm孔
3.5.3.1鉆φ16mm孔
1 加工條件
1) 工件材料：HT200，HB=190～240，鑄造。
2) 機(jī) 床：查《機(jī)械加工工藝手冊》表3.1-30選擇：鉆床Z3025 =2.2kw,
n=25～2500r/min
=0.05～1.6mm/r，=196
3) 刀 具：查《機(jī)械加工工藝手冊》表3.1-75選擇：W18Cr4v高速鋼直柄短麻花鉆。
直徑d=16mm, =115mm, =58mm
2 鉆削用量
1) 鉆削進(jìn)給量：選擇級別加工=0.45～0.56mm/r
根據(jù)鉆床使用說明書取=0.50mm/r
2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命： 查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-37得：后刀面最大磨損限度0.9～1.4mm；壽命T=2700s
3) 鉆削速度
查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-41：V=0.45m/s=27m/min, =30.9
計算主軸轉(zhuǎn)速
查Z3025鉆床的使用說明書取n=500r/min
可以計算實(shí)際
4) 校驗(yàn)扭矩、功率
查《機(jī)械加工工藝手冊》得: =1.3 <
故滿足條件，校驗(yàn)成立。
5) 計算機(jī)動工時 根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊》表7-7得：
其中==5mm = 0 mm (鉆中心孔= 0 mm )
所以計算
3.5.3.2擴(kuò)鉆20H7mm孔
1 加工條件
1) 刀具：W18Cr4v高速鋼擴(kuò)孔鉆 d=19.70mm, =205mm, =140mm.
2) 其他條件與上相同
2 擴(kuò)鉆用量
1) 擴(kuò)鉆進(jìn)給量：=(1.2～1.8)=0.6～0.9mm/r 根據(jù)鉆床使用說明取=0.63mm/r
2） 擴(kuò)鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-37得：后刀面最大磨損限度0.9～1.4mm，壽命T=3600s
3) 擴(kuò)鉆速度
V==25=8.3～12.5(m/min)
查Z3025鉆床的使用說明書取n=200r/min
可以計算實(shí)際
4) 計算機(jī)動工時 根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊》表7-7得：
其中==2.5mm = 0 mm
所以計算
3.5.4 倒角1
采用90°的锪孔鉆，取主軸轉(zhuǎn)速與擴(kuò)鉆轉(zhuǎn)速相同n=315r/min，手動進(jìn)給。
3.6 工序六：鉆ф2-ф6mm及锪沉頭孔ф14深3mm，以上端面①及2-ф16H7兩孔定位
3.6.1鉆孔到6mm
1 加工條件
1) 工件材料：HT200，HB=190～240，鑄造。
2) 機(jī) 床：查《機(jī)械加工工藝手冊》表3.1-30選擇 ：Z575鉆床 =2.2kw,
n=25～2500r/min,=0.05～1.6mm/r, =196
3) 刀 具：查《機(jī)械加工工藝手冊》表3.1-75選擇： W18Cr4v高速鋼麻花鉆 直徑d=6mm, =93mm, =57mm, , , 。
2 鉆削用量
1) 鉆削進(jìn)給量：選擇級別加工=0.20～0.24mm/r
根據(jù)鉆床使用說明書取=0.20mm/r
2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-37得：后刀面最大磨損限度0.5～0.8mm ；壽命T=1500s
3) 鉆削速度
查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-41得：V=0.52m/s=31.2m/min, =2.1
根據(jù) 可得：
查Z575鉆床的使用說明書取n=1600r/min
可以計算實(shí)際
4) 校驗(yàn)扭矩、功率
查《機(jī)械加工工藝手冊》得:
=1.0<
故滿足條件，校驗(yàn)成立。
5) 計算機(jī)動工時 根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊》表7-7得：
其中==2.5mm =(1～4)mm
所以計算
3.6.2 锪鉆14mm孔
1 加工條件
1) 刀具：W18Cr4v高速鋼可換導(dǎo)柱錐柄平底锪鉆
d=22mm,, ,=150mm, =30mm
2) 其他條件與上相同。
2 擴(kuò)鉆用量
1) 擴(kuò)鉆進(jìn)給量：=(1.2～1.8)=0.24～0.36mm/r 根據(jù)鉆床使用說明取=0.30mm/r
2）擴(kuò)鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：查《機(jī)械加工工藝手冊》得：后刀面最大磨損限度
0.9～1.4mm；壽命T=3600s
3) 擴(kuò)鉆速度
V==30=10～20(m/min)
查Z575鉆床的使用說明書取n=315r/min
可以計算實(shí)際
4) 計算機(jī)動工時 根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊》表7-7得：
其中==4.5mm =(1～4)mm
所以計算
3.7 工序七：鉆、擴(kuò)鉆ф20H7mm孔；鉆、擴(kuò)ф25mm錐孔；鉆、擴(kuò)鉆ф35H7mm孔；以底面②及ф20H7孔定位。
3.7.1 鉆、擴(kuò)鉆20H7mm孔
3.7.1.1 鉆孔到16mm
1 加工條件
1) 工件材料：HT200，HB=190～240，鑄造。
2) 機(jī)床：立式Z535鉆床 =4kw, n=31.5～1400r/min, =196
3) 刀具：W18Cr4v高速鋼直柄麻花鉆 直徑d=16mm, =115mm, =58mm
2 鉆削用量
1) 鉆削進(jìn)給量：選擇級別加工=0.31～0.37mm/r
根據(jù)鉆床使用說明書取=0.32mm/r
2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-37得：后刀面最大磨損限度0.5～0.8mm ；壽命T=2700s
3) 鉆削速度
查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-41得：V=0.57m/s=34.2m/min, =20.5
根據(jù) 可得：
查Z535鉆床的使用說明書取n=750r/min
可以計算實(shí)際
4) 校驗(yàn)扭矩、功率
查《機(jī)械加工工藝手冊》得 =1.3<
故滿足條件，校驗(yàn)成立。
5) 計算機(jī)動工時 根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊》表7-7得：
其中==5mm =(1～4)mm
所以計算
3.7.1.2 擴(kuò)鉆20H7mm孔
1 加工條件
1) 刀具：W18Cr4v高速鋼直柄擴(kuò)孔鉆 d=20mm, =205mm, =140mm
2) 其他條件與上相同。
2 擴(kuò)鉆用量
1) 擴(kuò)鉆進(jìn)給量：=(1.2～1.8)=0.38～0.58mm/r
根據(jù)鉆床使用說明書取=0.43mm/r
2）擴(kuò)鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命： 查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-37得：后刀面最大磨損限度0.9～1.4mm；壽命T=3600s
3) 擴(kuò)鉆速度
V==37.7=12.6～18.9(m/min)
查Z535鉆床的使用說明書取n=275r/min
可以計算實(shí)際
4) 計算機(jī)動工時 根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊》表7-7得：
其中==3mm =(1～4)mm
所以計算
3.7.2 鉆、擴(kuò)鉆ф35H7mm孔
在3.7.1已鉆的20mm孔的基礎(chǔ)上，擴(kuò)鉆到35H7孔。
1 加工條件
1) 刀具：W18Cr4v高速鋼錐柄擴(kuò)孔鉆 d=35mm, =344mm, =195mm
2) 機(jī)床選擇及加工材料與上相同。
2 擴(kuò)鉆用量
1) 擴(kuò)鉆進(jìn)給量：=(1.2～1.8)=0.38～0.58mm/r 根據(jù)鉆床使用說明取=0.57mm/r
2）擴(kuò)鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：查《機(jī)械加工工藝手冊》2.4-37的：后刀面最大磨損限度
0.8～1.2mm；壽命T=6300s
3) 擴(kuò)鉆速度
V==37.7=12.6～18.9(m/min)
查Z535鉆床的使用說明書取n=140r/min
可以計算實(shí)際
4) 計算機(jī)動工時 根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊》表7-7得：
其中==5mm =(1～4)mm
所以計算
3.8 工序八：配研
3.9 工序九：鉆、鉸ф4H7mm孔(配鉆)，以底面②和ф20H7mm孔作為定位。
3.9.1 鉆孔到3.8mm
1 加工條件
1) 工件材料：HT200，HB=190～240，鑄造。
2) 機(jī)床：立式Z535鉆床 =4kw, n=31.5～1400r/min, =196
3) 刀具：查《機(jī)械加工工藝手冊》表3.1-75得 ：W18Cr4v高速鋼麻花鉆。直徑d=3.8mm, =55mm, =22mm
2 鉆削用量
1) 鉆削進(jìn)給量：選擇級別加工=0.13～0.17mm/r
根據(jù)鉆床使用說明書取=0.15mm/r
2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：查《機(jī)械加工工藝手冊》2.4-37得：后刀面最大磨損限度0.5～0.8mm ；壽命T=1500s
3) 鉆削速度
查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-41得：V=0.50m/s=30m/min, =1.07
根據(jù) 可得：
查Z535鉆床的使用說明書取n=1100r/min
可以計算實(shí)際
4) 校驗(yàn)扭矩、功率
查《機(jī)械加工工藝手冊》得： =1.0<
故滿足條件，校驗(yàn)成立。
5) 計算機(jī)動工時 根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊》表7-7得：
其中==2mm =(1～4)mm
所以計算
3.9.2 絞孔4.0H7mm
選擇機(jī)用普通絞刀d=4.0，=76mm, =38mm
該工步的時間與4.9.1時間很短，使用切削用量都接近一致，所以該工步：=0.15mm/r n=1100r/min
3.10 工序十： 鉆、鉸2-ф4mm孔深10mm及攻2-M6-7H深12mm孔螺紋，以底面②和孔ф20H7mm作為定位。
3.10.1 鉆、鉸2-ф4mm孔深10mm
該工步與4.9過程完全相同
3.10.2鉆φ4mm孔深12mm，攻M6螺紋
3.10.2.1鉆孔到4.0mm
1 加工條件
1) 工件材料：HT200，HB=190～240，鑄造。
2) 機(jī) 床：立式Z535鉆床 =4kw, n=31.5～1400r/min, =196
3) 刀 具：查《機(jī)械加工工藝手冊》表3.1-75 得：W18Cr4v高速鋼麻花鉆。
直徑d=4.0mm, =55mm, =22mm
2 鉆削用量
1) 鉆削進(jìn)給量：選擇級別加工=0.13～0.17mm/r
根據(jù)鉆床使用說明書取=0.15mm/r
2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-37得：后刀面最大磨損限度0.5～0.8mm 壽命T=720s
3) 鉆削速度
查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-41得：V=0.50m/s=30m/min, =1.07
根據(jù) 可得：
查Z535鉆床的使用說明書取n=1100r/min
可以計算實(shí)際
4) 校驗(yàn)扭矩、功率
查《機(jī)械加工工藝手冊》得 =1.0<
故滿足條件，校驗(yàn)成立。
5) 計算機(jī)動工時 根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊》表7-7得：
其中==2mm =(1～4)mm
所以計算
3.10.2.2 攻M6的螺紋，采用M6絲錐來攻螺紋。
3.11 工序十一： 檢查、清洗入庫
四川理工學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計）論文
第四章 夾具設(shè)計
為了提高勞動生產(chǎn)效率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強(qiáng)度,需要設(shè)計專用夾具。決定設(shè)計第六道工序--鉆ф2-ф6mm及锪沉頭孔ф14深3m
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