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1 (2005) 368378a of 989. It is to be by as et 3 N r 2005 +15088316092; +H. 1. of of of of by 985, y 1 of as a of et 2 is a in to a in a in to of a In 3is a 1. a at of by is of of to a In a to on is An if it be to to 005 100 d, 1609, 4 004; in 004; 0 004Y. of a at 4a be as 5 s on to ys is q*, at a is to be is gi(as 1)as : To be be a ; i 1;2; .; n, (1)n is of q z0;y0;f0;of of q y N Y. 1 (2005) 368378 369(2)of as by q. (3). be if q. (2) to :9=; 6. (3). If is is at of is by If is at be of a be to 6a be to Z O X Y Z O (x0,y0,1. to N of is no on to a to is by it is as to is to If is is of a to or A to of a is of is to of L:As 3, n; i 1;2; .; n; n be as : : : :2637et 7 to a to It et 8 an to of L( of to of It X of r of as (4) (5) (6)l is an of 6 6 6 46 Y. 1 (2005) 368378370WL: : : :7) n 6; is is n be of n n of to N Y. 1 (2005) 368378 371n n of n to of is to be to on of in n a s 2. Y (a1,b1,2,b2,(x1,y1,(x2,y2,(ai,bi,(xi,yi,(3. A N V X 0. (9) q. 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Y. 1 (2005) 368378 375:0551 551 448 32:4448 0956 1:0862 12:0648 764 916044 0:0044 0:0061 061 00:0025 025 0:0065 069 0:0007004 0:0004 0:0284 284 o ve to ,1:876860766521:37160:499526666666643777777775551 551 448 32:4448 0956 1:0862 12:0648 764 916044 0:0044 0:0061 061 00:0025 025 0:0065 069 0:0007004 0:0004 0:0284 284 0266666666437777777750; 13; 432; 706; 0: ; 13; 432; 706; 0:04a by of a 0, a To to of 1in . of if a 1in . is an To an an N Y. 1 (2005) 36837837614wof It an locat 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化专业 班 级： 姓 名： 学 号： 外文出处： 机器人和计算机集成制造 21（ 2005） 368 附 件： 1. 原文 ； 2. 译文 2013 年 3 月 夹具定位规划 中 完整性评估和修订 验室，机械工程学系，伍斯特理工学院研究院， 100 路，伍斯特，硕士 01609，美国 2004 年 9 月 14 日收稿 ;2004 年 11 月 9 日修订 ;2004 年 11 月 10 日 发表 摘 要 几何约束是夹具设计中最重要的考虑因素之一。确定位置的解析拟订已发达。然而，如何分析和修改 在 实际夹具设计实践过程中的一个非确定性的定位计划尚未深入研究。在本文中，提出了一种方法来描述 在限制 约束下的重点夹具系统的几何约束状态。 一种限制 约束 下 状态，如果它存在，可以识别给定定位计划。可 以自动识别工件的 所有限制 约束下约束状态的提案。这有助于改善逆差定位计划，并为修订提供指引，以最终实现确定性的定位。 关键词：夹具设计 ;几何约束 ;确定性定位 ;限制 约束 ;过约束 夹具是用 于 制造 工业进 行工件牢固 定 位的一种机制。在零件加工过程中规划一个关键的第一步，夹具设计需要，以确保定位精度和三维工件的精度。 3一般情况下，是最广泛使用的指导原则发展的位置计划。 一个加工夹具定位方案必须满足一些要求。最基本的要求是，必须提供工件确定的位置。 这种观点 指出 ，定位计划生产 的 确定位置，工件不能移动，而至少有一个定位不会失去联系。这一直是夹具设计的最根本的准则之一，许多研究人员关于几何约束状态的研究 表明 ，工件在任何定位计划分为以下三个类别： 1、 良好的约束（确定性）：工件在一个独特的位置 进行配合 ，工件表面 与 6个定位器取得联系。 2、 限制 约束 ：不完全约束工件的自由度。 3、 过约束：工件自由度超过 6 定位的制约。 在 1985年 ,浅田 1提出了满秩为准则雅可比矩阵的约束方程 ,基于分析形成了调研后 ,确定定位。周等 2在 1989年制定了在确定性 定位问题上使用螺旋理论。结果表明 ,定位矩阵的定位需要压力满秩达到确定的位置。该方法的确定通过无数的研究。王等 3考虑定位工件的接触的影响，而采用点接触面积。他们介绍了接触矩阵，并指出，两个接触的机构不应该有平等的，但在接触点曲率相反。卡尔森 4认为，可能没有足够的应用，如一些不是非棱柱的表面或相对误差近似 的 非小线性。他提出一个二阶泰勒展开，其中也考虑到定位误差相互作用。马林和费雷拉 5应用周 对 3定若干按照规则的规划。尽管众多的位置上的确定分析研究 很 少注意非确定性分析的位置。 在浅 田的拟定方案中 ,他们假设工件夹具元件和点之间的联络无阻力。理想的位置 q*,而应放置工件表面和分片，可微函数是 图 1)。 表面函数定义为 :gi(q*)=0是确定的 ,应该有一个独一无二的解决方案为下列所有定位方程组。 gi(q)=0,i=1,2,.,n (1) 其中 向 ,代表了工件的定位和方向。 只有考虑到目标位置 q*附近在 处 : 浅田表明 (2) 阵式所示 （ 3）。确定定位 如果雅可比矩阵满秩，可满足要求。 (2)只有 q=q*一个解决办法 (3) 在 1个 3 ，一个约束方程的雅可比矩阵的 满 秩 的 约束状态如表1所示。如果 定位 是小于 6，工件是 限制约束 的，即存在至少有一个工件 自由 定位议案不 受 限制的。如果矩阵满秩，但定位 大于 6定位，工件 是 过约束，这表明存在至少一个定位等 ;而几何约束工件被删除不影响的状态。 找出一个模型除了3以 建立基准框架提取等效的定位点。胡等 6已经发展出一种系统的方法 ,对这个用途。因此 ,这则能适用于所有的定位方案。 图 1 表 1 等级 数量的定位 地位 6 过分约束 康等 7遵循这些方法和他们实施制定的几何约束分析模块其自动化的计算机辅助夹具设计的核查制度。他们 的 统可以计算出雅可比矩阵和它的排名来确定定位的完整性。它也可以分析工件的位移和灵敏度定位错误。 熊等人 8提出的等级检查方法的定位矩阵 附件 )。他们还介绍了左 /右边的定位矩阵广义逆理论 ,分析了工件的几何误差。结果表明 ,定位及发展方向误差 X 和位置误差 r 的工件定位相关如下 : 在受限 : X=r, (4) 约束 : X=(1r, (5) 过 分 约 束 : X=1 r+(1 , (6) 是 任意一个向量。 他们还介绍了从这些矩阵的几个指标，评价定位配置，其次是通过约束非线性规划的优化。然而，他们的研究分析，不涉及非确定性定位的修订。目前，还没有就如何处理与提供确定的位置 的 夹具设计系统的研究。 如果不确定性的位置达到夹具系统设计的 要求 ，设计师知道约束状态是什么，以如何改善设计是 非常 重要的 条件 。如果夹具系统是过度约束， 是理想定位需要的 不必要的 信息 。而下约束时，所有有关知识约束工件的议案，可以引导设计师选择额外的定位或 使得 修改定位计划更有效。的总体战略定位计划表征几何约束的状态描述图 2。 在本文中 ,定位矩阵秩的几何约束的施加评价状态 (见附件为获得的定位矩阵 )。确定需要六个定位器定位提供矩阵的满秩定位 如图 3 所示 ,在给定的定位器数量 n,定位法向量 ai,bi,定位的位置 xi,yi,每一个定位器 ,i=1,2,.,n,n*6 定位矩阵可以确定如下 : （ 7） 当等级（ =6， n=6 时，是工件良好约束。 当等 级（ =6， n6 时 ;是工件过约束。 这意味着（ 不必要的定位在定位方案上。工件将不存在限制（ 位器。这种状态的数学表示方法 ,那就是（ 定位向量矩阵 ,可表示为线性组合的其他六行向量。 图 2 几何约束状态描述 图 3 一个简化的定位方案。 定位方案，提供了确定性的位置。发达国家的算法使用下列方法确定不必要的定位： 1、找到所有的（ 合定位的。 2、为每个组合 ,从（ 位器确定定位方案。 3、重新计算矩阵秩的定位为左六个定位器。 4、如果等级不变 ,被删除的 (位器是负责过约束状态。 这种方法可能会产生多种解决方案，并要求设计师来决定哪一套不必要的定位应该被删除 以 最佳定位性能。 当等级（ 6,工件的 限制 约束。 3。算法的开发和实施 在这里待开发的算法，将致力于提供信息的不受限运动工件在不足的约束状态。假设有 n 个定位器之间的关系的工件的位置 /定向误差和定位误差可以表示为如下 其中， X， Y， Z 轴和 X， Y， Z 轴的旋转，分别是位移。直 接还原铁 第 i 个定位器的几何误差。 定义是正确的广义逆的定位矩阵 了找出所有未受限运动的工件， V = 绍了 V 0. 由于 X） 6 必须存在有非零 V 满足式 ， 每个非零的解决方案的 V 代表一个无约束 运动。每学期的 V 代表该运动的一个组成部分。例如， 0; 0; 0; 3; 0; 0 说 绕 置 ， 0; 1; 1; 0; 0; 0 工件可以沿着由下式给出的方向向量 0; 1; 1 有可能是无限的解决方案。解空间， 然而， 可以构造 6- 基本的解决方案 ， 致力于以下分析，找出基本的解决方案。 示出， 行向量之间的依赖关系：在特殊情况下，例如，所有 于零， V 具有一个明显的解决方案， 1， 0， 0， 0， 0， 0，表示沿 x 轴的位移还没有限制。这是很容易 理解，因为 =0 在此情况下，这意味着相应的工件的位置误差是不依赖任何定位错误。因此，相关的动议未约束的定位器。此外，结合 动议不约束，如果是 X 的元素之一，可以作为其他元素的线性组合表示。然而，它 可以移动向量 定义的 为了找到解决办法一般情况下，以下策略： 1. 在定位矩阵消除依赖的行（ S）。 2。计算 6 不正确的修改后的定位矩阵的广义逆 3 4 规范的自由运动空间。 5 计算未定的 V 6. 基于该算法，一个 C +程序的目的是为了查明受限的状态下，不受约束的 运动。 实施例 1。在一个表面的磨削操作中，位于一个工件的夹具系统上，如示于图。 正常矢量和每个定位器的位置如下： 因此，定位矩阵被确定。 在有限的定位方案 这种定位系统提供了根据有限的定位因为 =5 6， 该程序，然后计算 正确的定位矩阵的广义逆 第一行是公认的依赖行，因为这一行的去除不影响矩阵的秩。“其他五排是独立的行。发现根据独立的行的线性组合规定下约束状态的程序的步骤 5。这种特殊情况下的解决方案是显而易见的，所有系数均为零。因此，所述 =100000这表明，工件可沿 x 方向移动。基于这个结果，一个额外的定位器应该是采用约束沿 x 轴的工件位移。 实施例 2。 图 5 示出了铰接 3位系统。的法线矢量和每个定位器的位置，在这最初的设计如下： 这种配 置的定位矩阵是 610 真正的设计修改 修改定位矩阵变为 修改后的定位矩阵是正确的广义逆 检查的程序依赖行，每一行是依赖其它五个行。不失概括性的，第一行被视为依赖行。 5 5 改进的逆矩阵 根据第 5 步中，计算五个未确定的 V 条件 该矢量表示的位移的组合定义的自由运动，沿 1， 0， 向结合旋转要修改这个定位的配置，另一种定位器被添加到限制这种自由运动的工件，假设定位 除在步骤 1 中。该程序可以也算自由运动的工件，如果一个定位器以外 除在步骤 1 中。这提供了多的设计师的修订选项。 确定性的位置是一个重要的要求夹具定位方案设计。分析标准决定性的地位已经确立。为了进一步研究非确定性状态，提出了一种用于检查几何约束的状态已经研制成功。该算法可以识别欠约束状态，并指示不受限运动的工件。它也承认过约束的状态和不必要的定位器。输出信息，可以帮助设计师来分析和改进现有的定位方案。 参考文献 1 , B.。自动重构夹具的柔性装配夹具的运动学分析。 机器人 6 2 C， ， M。加工装置的自动配置的数学方法分析和综合。反 英工业 1989;111:299 3 Y, , M.。 夹具运动学分析的基础上充分接触刚体模型。 J 制造业 科学与工程 2003;125： 316 4 S。刚性零件的装夹和定位计划的二次灵敏度分析 “。 制造业 2001 年科学与工程 ;123（ 3）： 462 5 , 位计划的运动学分析和综合加工装置 。 制造业 科学与工程 2001 年 ;123:708 6 士论文中，伍斯特理工学院 ;2001 年。 7 , , , 会2:350 8 Y, H, 士顿：爱思唯尔 ;2005 年。 学 课程设计论文 主轴承盖 零件加工工艺及夹具 设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 要 主轴承盖 零件加工工艺及 钻床夹具设计 是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量； 然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词： 工艺 ， 工序 ， 切削用量 ， 夹紧 ， 定位 ， 误差 目 录 摘 要 . 录 . 1 章 序 言 . 7 第 2 章 零件的分析 . 8 . 8 . 8 第 3 章 工艺规程设计 . 9 定毛胚的制造形式 . 9 面的选择 . 10 定工艺路线 . 11 艺路线方案一 . 11 艺路线方案二 . 11 艺方案的比较与分析 . 12 择加工设备和工艺装备 . 13 床选用 . 13 择刀具 . 13 择量具 . 13 械加工余量、工序尺寸及 毛坯尺寸的确定 . 14 圆加工表面及端面 . 15 孔的加工余量 . 15 定切削用量及基本工时 . 15 第四章 钻床夹具设计 . 23 具的设计 . 23 位分析 . 23 位原理 . 23 位元件的分析 . 24 紧元件的选择 . 24 定位误差的分析 . 25 . 26 具设计及操作的简要说明 . 27 总 结 . 28 致 谢 . 29 参 考 文 献 . 30 7 第 1 章 序 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品， 并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 主轴承盖 零件加工工艺及 钻床夹具设计 是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等 的基础下，进行的一个全面的考核 。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺 路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具， 保证尺寸 证零件的加工质量。 本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 8 第 2 章 零件的分析 件的形状 题目给的零件是 主轴承盖零件 ，主要作用是 起 固定 连接作用。 零件中间 760H 与轴承连接， 使电机传动达到平稳。 零件 的实际形状如上图所示， 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单 。 具体尺寸，公差如下图所示 。 件的工艺分析 由零件图可知，其材料为 材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。 主轴承盖 零件主要加工表面为： 面粗糙度.2 m 。 面粗糙度.2 m 。 面粗糙度.2 m 。证尺寸 表面粗糙度.2 m 。 面粗糙度.3 m 、 12.5 m ，法兰面粗糙度.3 m 。 主轴承盖 共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： (1) 左端的加工表面： 9 这一组加工 表面包括： 左端面，外圆， 内圆，倒角，钻 通 孔 ，钻孔并攻丝。这一部份只有端面有 圆孔粗糙度要求。其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。 (2) 这一组加工表面包括：右端面；外圆，粗糙度为 带有倒角 ， 钻通孔。其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。其中，孔或内圆直接在上做镗工就行了。 第 3 章 工艺规程设计 本 主轴承盖 假设 年产量为 10 万台，每台车床 需要该零件 1 个，备品率为 19%，废品率为 每日工作班次为 2班。 该零件材料为 虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。依据设计要求 Q=100000 件 /年， n=1件 /台；结合生产实际，备品率和 废品率分别取19%和 入公式得该工件的生产纲领 N=2+ )（ 1+ )=238595件 /年 定毛胚的制造形式 零件材料为 200铸件的特点是液态成形，其主要优点是适应性强，即适用于不同重 量、不同壁厚的铸件，也适用于不同的金属，还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用铸件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用砂型 铸造 ，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。 10 面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择，对像 主轴承盖 这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果以外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则 (即当零件有不加工表面时， 应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准 )。零件图中给出了以中心轴线为基准，加工时零件绕基准轴线作无轴向移动旋转一周时，在任一测量平面内的径向跳动量均不得大于公差值 最后选取做为粗基准，利用内钳式三爪卡盘卡住这个面做主要定位面。 对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。 11 定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 艺路线方案一 0 备料 铸造毛坯 5 热处理 时效处理 10 粗车 粗车 160 右端面，粗镗内孔 60 深 40， 15 粗车 掉头，粗车左端面至 40 粗车外圆 142 深 20 镗内孔 60 深 40 20 半精车 半精车端面保证尺寸 40， 留 量 半精车外圆 142 深 20 半精镗内孔 60 深 40，留 量 25 精车 精车外圆 142 深 20， 精镗内孔 60 深 40 30 钻 钻通孔 机加工车间 35 钻 钻沉孔 机加工车间 40 钳 去毛刺 机加工车间 45 检验 机加工车间 50 入库 入库 艺路线方案二 0 备料 铸造毛坯 5 热处理 时效处理 10 粗车 粗车 160 右端面，粗镗内孔 60 深 40， 15 粗车 掉头，粗车左端面至 40 粗车外圆 142 深 20 12 镗内孔 60 深 40 20 半精车 半精车端面保证尺寸 40， 留 量 半精车外圆 142 深 20 半精镗内孔 60 深 40，留 量 25 精车 精车外圆 142 深 20， 精镗内孔 60 深 40 30 钻 钻通孔 机加工车间 35 钻 钻沉孔 机加工车间 40 钳 去毛刺 机加工车间 45 检验 机加工车间 50 入库 入库 艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可 以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。而且在磨削过程有一定难度，要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下： 0 备料 铸造毛坯 5 热处理 时效处理 10 粗车 粗车 160 右端面，粗镗内孔 60 深 40， 15 粗车 掉头，粗车左端面至 40 粗车外圆 142 深 20 镗内孔 60 深 40 20 半精车 半精车端面保证尺寸 40， 留 量 半精车外圆 142 深 20 半精镗内孔 60 深 40，留 量 25 精车 精车外圆 142 深 20， 精镗内孔 60 深 40 13 30 钻 钻 通孔 机加工车间 35 钻 钻沉孔 机加工车间 40 钳 去毛刺 机加工车间 45 检验 机加工车间 50 入库 入库 择加工设备和工艺装备 床选用 工序是粗车、粗镗和半精车、半精镗。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的 卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表 钻孔，选用 525摇臂钻床。 磨零件左右外圆面 ,这两个面的要求精度都 比较高 ,从经济角度看 ,采用万能磨床 。 择刀具 一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用 硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性 ,可选用可转位车刀 ( 考机械加工工艺手册（主编 孟少农），第二卷表 具通常又称为砂轮。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要 取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸。参考简明机械加工工艺手册（主编 徐圣群） 表 12择双斜边二号砂轮。 择量具 本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。 14 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “ 主轴承盖 ” 零件材料为 机械加工工艺手册（以后简称工艺手册），表 种铸铁的性能比较，灰铸铁的硬度 43 269，表 铸铁的物理性能， 3，计算零件毛坯的重量约为 2 表 3械加工车间的生产性质 生产类别 同类零件的年产量 件 重型 （零件重 2000 中型 （零件重1002000 轻型 （零件重 120250 、侧面 底 面 铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。 圆加工表面及端面 由零件图已知数据可知，对外圆要求精度较高，经过粗车 半精车。由机械加工工艺手册表 26 可知，单边余量已能满足加工要求。 两端面的精度要求也较高，也由机械加工工艺手册表 26 可知，单边余量 孔的加工余量 孔的精度要求相对较高，孔壁粗糙度值为 3.2 m ，需要经过细加工过程，由机械加工工艺手册表 26可知，余量已能满足加工要求。 详细尺寸标注见零件毛坯图 定切削用量及基本工时 切削用量一般包括切削深度、进给 量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据切削用量简明手册（第三版，艾兴、肖诗纲编， 1993 年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以 *号，与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。 序 本工序为粗车，已知加工材料为灰铸铁，铸件，有外皮，机床 通车床，工 16 件用内钳式卡盘固定。 所选刀具为 据切削用量简明手册 表 于 00表 故选刀杆尺寸 = 516 ，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角 0V = 012 ，后角 0 = 06 ，主偏角090 ，副偏角 010 ，刃倾角 s = 0 ，刀尖圆弧半径 可在一次走刀内完成，故 = （ 3 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 杆尺寸为 ，pa 工件直径 10 400之间时， 进给量 f =1.0 按 9）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 1 30，530N 。 根据表 强度在 174 207，pa f 045 时，径向进给力： 950N 。 切削时.0，1.0， 2），故实际进给力 为： 50 = （ 3 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f = 用。 根据切削用量简明使用手册表 刀后刀面最大磨损量取 为 车刀寿命 T = 可直接有表中查出。 根据切削用量简明使用手册表 6质合金刀加工硬度 200 219pa f ，切削速度 V = 切削速度的修正系数为.0，表 17 故： 0V=tV 3 （ 3 m n =1000 =127481000 =120 （ 3 根据 0n=125 这时实际切削速度 0001000 125127 m（ 3 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由切削用量简明使用手册表 160 245 ，pa f 切削速度 时， 切削功率的修正系数 实际切削时间的功率为： = （ 3 根据表 n = r 时，机床主轴允许功率为 所选切削用量可在 床上进行，最后决定的切削用量为： f = n = r = V = m 为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同 换车刀手动进给。 . 计算基本工时 3 式中 L =l +y + ， l = 由切削用量简明使用手册表 削时的入切量及超切量 y + = 则L =127 +1 = （ 3 18 定粗镗 60 的切削用量及基本工时 粗镗 60 ，本工序采用计算法。 所选用刀具为硬质合金（钨钴类 ） 6直径为圆形镗刀。 5= f 根据切削用量简明使用手册表 粗镗铸件时，pa 镗刀伸出长度为 ： f =按 9），选择， f = V =（ 3 式中 m =0.2，T = x =V（ 3 =37 000=71000 = （ 3 按 择 n =160 2.6 选镗刀的主偏角 045 ，则 1L = 9 ， 2 ， 03 L， ， 1i ，则： =117s 序 掉头， 粗车 左 端面至 40， 粗车外圆 142 深 20 镗内孔 60 深 40 19 本工序仍为粗车。已知条件与工序相同，车端面及倒角，可采用工序相同的可转位车刀。 采用工序确定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本时间如下： f= n=3.8 v=50.4 6s 序 半精车 )(6125 糙度值为 m尺寸保持 69；车距离为 精镗 )(7100 ，深 定半精车左端面的切削用量 所选刀具为 据切削用量简明手册表 于 00表 故选刀杆尺寸 = 516 ，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角 0V = 012 ，后角 0 = 06 ，主偏角090 ，副偏角 010 ，刃倾角 s = 0 ，刀尖圆弧半径 可在一次走刀内完成，故 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 杆尺寸为 ，pa 工件直径 10 400之间时， 进给量 f =1.0 按 9）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 1 30，530N 。 根据表 强度在 174 207，pa f 045 时，径向进给力： 950N 。 切削时.0，1.0， 2），故实际进给力为： 50 = 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f = 用。 20 根据切削用量简明使用手册表 刀后刀面最大磨损量取为 车刀寿命 T = 可直接有表中查出。 根据切削用量简明使用手册表 15质合金刀加工硬度 200 219pa f ，切削速度 V = 切削速度的修正系数为.0，故： 0V=tV 3 （ 3 m n =1000 =127100048=120 （ 3 根据 0n=125 这时实际切削速度 0001000 125127 m（ 3 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由切削用量简明使用手册表 160 245 ，pa f 切削速度 时， 切削功率的修正系数实际切削时间的功率为： = 根据表 n = r 时，机床主轴允许功率为 所选切削用量可在 床上进行，最后决定的切削用量为： f = n = r = V = m 3 式中 L =l +y + ， l = 由切削用量简明使用手册表 削时的入切量及超切量 y + = 则 21 L =126+1 = 定半精镗 60 切削用量 所选用的刀具为 质合金圆形镗刀，主偏角为 50 ，直径为 16圆形镗刀，其耐用度为 60T ap ，当半精镗铸料，镗刀直径为 镗刀伸出长度 给量为： 。 按表 的计算公式确定 V = （ 3 式中 m = V=124.6 选择 n= n =1200 20 实际切削速度为： v = 确定半精镗孔 的基本时间 50s 10 00 r 22 序 精车外圆 142 深 20， 精镗内孔 60 深 40 本工序 精车。已知条件与工序相同，车端面，可采用工序相同的可转位车刀。 序 钻孔钻孔 89,96 。 定钻孔 86,76 的切削用量 钻孔 86,76 选用机床为 臂机床，刀具选用 柄短麻花钻，机械加工工艺手册第 2卷。 根据机械加工工艺手册 第 2卷表 得钻头直径小于 10钻孔进给量为 则取 确定切削速度，根据机械加工工艺手册第 2卷表 削速度计算公式为 m （ 3 查得参数为 , 具耐用度 T=35则 v = =1.6 所以 n =72 选取 所以实际切削速度为1000 v=确定切削时间（一个孔） t = 28 23 第四章 钻床夹具设计 具的设计 在本次夹具设计中，设计钻 孔的夹具，在工件夹紧方面要求手动夹紧。这类夹具的特点是：针对性强，刚性好，容易操作，装夹速度较快以及生产效率高和定位精度高，但是设计制造周期长，产品更新换代时往往不能 继续使用适应性差，费用较高。 位分析 在工件的定位中有很多种不同的定位方法，如：工件以平面定位，工件一 心轴 定位，工件以 小 位等。 根据零件的形状，我们可以选择以平面定位或以工件中心圆孔定位。在夹具设计过程中尽量以设计基准为定位基准，以便减小加工误差。所以在这道设计中采用以40 的内表面以及 )(7121 0 h 的端面为定位基准。 位原理 在机械加工过程中，为了保证工件某道工序的加工要求，必须使工件在机床上相对于 刀具处于正确的相对位置。当采用机床夹具安装一批工件时，是通过夹具来实现这些要求的。要实现工件在机床上相对于刀具占有一个正确的加工位置，必须做到以下三点： （ 1） 使一批工件在夹具中都占有一致的正确的加工位置； （ 2） 使夹具在机床上占有正确的位置； （ 3） 使刀具相对于夹具占有正确的位置。 工件在夹具中定位，就是要使工件在夹具中占据正确的加工位置，这就可以通过设置定位支承点，限制工件的相对运动来实现。工件在没有采取定位措施之前，可视为一个处于空间自由状态的刚体，根据运动原理学可知，任一刚体在空间直角坐标系中都有六个自由度，即沿三个 坐标轴轴向移动的自由度，分别用 X 、 Y 、 Z 来表示；绕三个坐标轴的转动的自由度，分别用 X 、 Y 、 Z 来表示。由此看来，未限制六个自由度的工件的位置是不确定的，当然也是无法加工的。因此要使工件在夹具中处于正确的位置，必须对影响工件加工面位置精度的相应自由度进 行限制。 工件的六个自由度都是客观存在的，是工件在夹具中所占空间位置确定的最高程度。也就是说。工件最多只有六个自由度，限制工件在某一方向的自由度，工件在夹具中该方向的位置就确定下来。工件在夹具中定位，意味着通过定位元件限制工件相应的 24 自由度。 位元件的分析 在 主轴承盖 的加工过程中，因为该零件较为复杂，加上零件的特殊性，因此在设计过程中设计定位板一块来限制零件的自由度，定位板限制了零件的 X 、 Y 的移动方向和旋转方向，设计一拉杆限制了零件绕 Z 轴旋转的方面，一共限制了零件的五个自由度，达到不完全定位状 态。 不完全定位可分为下列两种情况： . 由于工件的加工前的结构特点，无法也没有必要限制某些方面的自由度； . 由于加工工序的加工精度要求，工件在定位时允许某些方面的自由度不被限制。 紧元件的选择 工件在夹紧过程中应避免夹紧元件跟工件进行点接触。因为在点接触的过程中，即使有很小的夹紧力也可以产生很大的应力，由于定加工过程产生的误差在夹紧上经常会出现点接触的情况。但是后面还要考虑液压缸的活塞杆与工作台的相对位置安装误差，必须进行自位平衡，则钻模板和夹具体之间采用铰链连接，使钻模板形成自位平衡。本次设计中 钻模板材料为 45钢，其外还有自制导轨。 钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体上或钻模板中。钻套有固定钻套，固定钻套直接压入钻模板采用 67 67 合，磨损后不容易更换，适用于中、小批量生产或用来加工孔距较小以及孔距精度较高的孔。 可换钻套：可换钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体或钻模板中。钻套由螺钉固定，以防止转动。钻套与衬套间采用 67 67 合，钻套磨损后，可以迅速更换。适于大批量生产。 快换钻套：当要取出钻套时，只要将钻套朝逆时方向转动使螺钉头部刚好对准钻套上的削边上面，即可取出钻套。 在这次设计中我选择可换钻套，因为是大批量生产。但是本道工序里要用自制钻套和衬套，必须把钻套和衬套加长来保证精度和它的高度。快换钻套如图所示： 25 图 4换钻套 由于 的加工过程中选用的机床为 5 摇臂钻床， 机械加工工艺手册 孟少农 主编第二卷，表 臂钻床联系尺寸可得，底座 T 型槽数为 5 个，工作台上面 T 型槽数为 5 个，工作台侧面槽数为 3 个， 12002450 276t ，28a ， 46b ， 20c ， 48h ， 5 6 01 0 0 08 0 0 1501 t ， 361 h ， 1751 e ，1152 c ， 221 a ， 361 b 。 位误差的分析 定位误差是指由于定位不准而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工误差。对夹具设计中采用的某一定位方案，只要其可能产生的定位误差小于工件相关尺寸或位置公差的 1/3，即可认为该定方案符合加工精度的要求。 在用夹具装夹工件时，当工件上 的定位基准面与夹具上的定位元件相接触或相配合时，工件的位置即由定位元件确定下来。而对一批工件来说
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