连杆盖钻孔专用设备的设计[双轴]【中心距80】.doc
连杆盖钻孔专用设备的设计[双轴]【中心距80】【全套CAD图纸+word说明书】
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50 附录 二 ：中文翻译 通过夹具布局设计和夹紧力的优化控制变形 摘 要 工件变形必须控制在数值控制机械加工过程 之中 。夹具布局和夹紧力是 影 响加工变形程度和分布的 两个主要方面 。在 本文提出了一种多目标模型的建立，以减低 变形的 程度 和增加 均匀变形 分布 。有限元方法 应用 于分析变形。遗传算法发展是为了解决优化模型。最后举了一个例子说明，一个令人满意的结果被求得 ， 这是远优于经验之一的。多目标模型可以减少加工变形有效地改善分布状况。 关键词 ：夹具布局；夹紧力； 遗传算法；有限元方法 1 引言 夹具设计在制造工程中是一项重要 的程序。这对于加工精度是至关重要。一个工件应约束在一个带有夹具元件，如定位元件，夹紧装置，以及支撑元件的夹具中加工。定位的位置和夹具的支力，应该从战略的设计，并且适当的夹紧力应适用。该夹具元件可以放在工件表面的任何可选位置。夹紧力必须大到足以进行工件加工。通常情况下，它在很大程度上取决于设计师的经验，选择 该夹具元件的方案 ，并确定夹紧力。因此，不能保证由此产生的解决方案是 某一特定的工件的 最优或接近最优 的方案。 因此，夹具布局和夹紧力优化成为 夹具设计方案的两个主要方面 。 定位和夹紧装置和 夹紧力 的值都应 适当的选择和 计算 ， 使由于夹紧 力 和切削力 产生的工件变形尽量减少和非正式化 。 夹具设计 的目的 是要找到 夹具元件关于工件和最优的夹紧力的 一个最优 布局或方案 。在这篇论文里 ， 多目标优化方法是代表了 夹具布局设计和夹紧力的优化 的方法 。 这个观点是具有两面性的。 一，是尽量减少 加工表面最大的弹性变形 ； 另一个是尽量均匀变形。 件包 是用来计算 工件 由于夹紧力和切削力 下产生的变形。遗传算法是 发达且 直接 的搜索工具箱，并且被应用于 解决优化问题。最后还给出了一个 案例 的 研究 ，以阐述对所提算法 的应用。 51 2 文献回顾 随着优化方法在工业中的广泛运用，近几年 夹具设计优化已获得了更多的利益。夹具设计优化包括夹具布局优化和夹紧力优化。 出了一种 使用刚体模型的夹具 用了一个刚性体模型，为最优夹具布局和最低的夹紧力进行分析和综合。 他提出了基于支持布局优化的程序与计算质量的有限元计算法 。李和 了一个非线性编程方法和一个联络弹性模型解决布局优化问题。两年后， 他们提交了一份 确定关于多钳夹具受到准静态加工力的夹紧力优化的方法。他们还提出了一关于夹 具布置和夹紧力的最优的合成方法，认为工件在加工过程中处于动态。相结合的夹具布局和夹紧力优化程序被提出，其他研究人员用有限元法进行夹具设计与分析。蔡等对 括合成的夹具布局的金属板材大会的理论进行了拓展。 秦等人建立了一个与夹具和工件之间弹性接触的模型作为参考物来优化夹紧力与，以尽量减少工件的位置误差。 交了一份 基于模型的 框架 以 确定所需的最低限度夹紧力，保证了 被夹紧 工件在加工 的动态稳定 。 大部分的上述研究使用的是非线性规划方法，很少有全面的或近全面的最优解决 办法。 所有的夹具布局优化程序必须从一个可行布局开始。 此外，还得到了对这些模型都非常敏感的初步可行夹具布局的解决方案。 夹具优化设计的问题是非线性的，因为目标的功能和设计变量之间没有直接分析的关系。例如加工表面误差和夹具的参数之间（定位、夹具和夹紧力）。 以前的研究表明，遗传算法（ 在解决这类优化问题中是一种有用的技术。吴和陈用遗传算法确定最稳定的静态夹具布局。石川和青山应用遗传算法确定最佳夹紧条件弹性工件。 基于优化夹具布局的遗传算法中使用空间坐标编码。他们还提出了针对主要竞争夹具 优化方法相对有效性的广泛调查的方法和结果。这表明连续遗传算法取得最优质的解决方案。 展了一个夹具布局优化技术，用遗传算法找到夹具布局，尽量减少由于在整个刀具路径的夹紧和切削力造成的加工表面的变形。 定位器和夹具位置被节点号码所指定。 人还提出了一种迭代算法，尽量减少工件在整个切削过程之中由不同的夹具布局和夹紧力造成的弹性变形。 人建成了一个分析模型，认为定位和夹紧装置为同一夹具布局的要素灵活的一部分。 论了混合学习系统用来非 线性有限元分析与支持相结合的人工神经网络（ 和 人工神经网络被用来计算工件的最大弹性变形，遗传算法被用 52 来确定最佳锁模力。 议将 迭代算法和人工神经网络结合起来发展夹具设计系统。 迭代算法和有限元分析，在二维工件中找到最佳定位和夹紧位置，并且把碎片 的效果考虑进去。 周等人。提出了基于遗传算法的方法，认为优化夹具布局和夹紧力的同时，一些研究没有考虑为整个刀具路径优化布局。一些研究使用节点数目作为设计参数。 一些研究解决夹具布局或夹紧力优化方法，但不能两者都同时进行。 有几项研究摩擦和 碎 片 考虑进去了。 碎片 的移动和摩擦接触的影响对于实现更为现实和准确的工件夹具布局校核分析来说是不可忽视的。 因此将 碎片 的去除效果和摩擦考虑在内以实现更好的加工精度是必须的。 在这篇论文中，将摩擦和 碎片 移除考虑在内，以达到加工表面在夹紧和切削力下最低程度的变形。 一多目标优化模型被建立了。一个优化的过程中基于 有限元法提交找到最佳的布局和夹具夹紧力。 最后，结果多目标优化模型对低刚度工件而言是比较单一的目标优化方法、经验和方法。 3 多目标优化模型夹具设计 一个可行的夹具布局 必须 满足三限制。 首先，定位和夹紧装置 不能 将 拉伸势力 应用到 工件 ； 第二，库仑摩擦约束必须 施加 在所有夹具 夹具元件 位置必须在候选位置。 为一个问题涉及夹具元件 化问题可以在数学上仿照如下 ： 这里的 工区域在加工当中 其中 53 是 j 的平均值； i 次的接触点； 是静态摩擦系数； 切向力在 i 次的接触 点 ； i)是 i 次的接触点； i 次接触点； 整体过程如图 1 所示， 一要设计一套可行的夹具布局和优化的夹紧力。最大切削力在切削模型和切削力发送到有限元分析模型中被计算出来。优化程序造成一些夹具布局和夹紧力，同时也是被发送到有限元模型中。在有限元分析座内，加工变形下，切削力和夹紧力的计算方法采用有限元方法 。 根据某夹具布局和变形 ， 然后发送给优化程序，以搜索为一优化夹具 方案。 图 1 夹具布局和夹紧力 优化过程 4 夹具布局设计和夹紧力的优化 遗传 算法 遗传算法（ 是基于生物再生产过程的强劲，随机和启发式的优化方法。 基本思路背后的遗传算法是模拟 “生存的优胜劣汰 “的现象。 每一个人口中的候选个体指派一个健身的价值，通过一个功能的调整，以适应特定的问题。 遗传算法，然后进行复制，交叉和变异过程消除不适宜的个人和人口的演进给下一代。 人口足够数目的演变基于这些经营者引起全球健身人口的增加 和优胜个体代表全最好的方法。 遗传算法程序在优化夹具设计时需夹具布局和夹紧力作为设计变量，以生成字符串代表不同的 布置。 字符串相比染色体的自然演变，以及字符串，它和遗传算法寻找最优，是映射到最优的夹具设计计划。在这项研究里，遗传算法和 直接搜索工具箱是被运用的。 54 收敛性遗传算法是被 人口大小 、交叉的概率和概率突变所控制的 。只有当在一个人口中功能最薄弱功能的最优值没有变化时， 到一个预先定义的价值 或有多少几代氮，到达演化的指定数量上限 没有遗传算法停止。 有五个主要因素，遗传算法，编码，健身功能，遗传算子，控制参数和制约因素。 在这篇论文中，这些因素都被选出如 表 1 所列。 表 1 遗传算法参数的选择 由于遗传算法可能产生夹具设计字符串，当受到加工负荷时不完全限制夹具。 这些解决方案被认为是不可行的，且被罚的方法是 用来驱动遗传算法，以实现一个可行的解决办法。 1 夹具设计的计划被认为是不可行的或无约束，如果反应在定位是否定的。在换句话说，它不符合方程（ 2）和（ 3）的限制。 罚的方法基本上包含指定计划的高目标函数值时不可行的 。因此，驱动它在连续迭代算法中的可行区域。 对于约束（ 4） ，当遗传算子产生新个体或此个体已经产生，检查它 们是否符合条件是必要的。 真正的候选区域是那些不包括无效 的区域。在为了简化检查，多边形是用来代表候选区域和无效区域的。 多边形的顶点是用于检查。 “在 功能可被用来帮助检查。 有限元分析 件包是用于 在这方面的研究 有限元分析计算 。 有限元模型是一个考虑摩擦效应的半弹性接触模型，如果材料是假定线弹性。 如图 2 所示，每个位置或支持，是代表三个正交弹簧提供的制约。 图 2 考虑到摩擦的半弹性接触模型 55 在 x ， y 和 z 方向和每个夹具类似，但定位夹紧力在正常的方向。 弹力在自然的方向即所谓自然弹力，其余两个弹力即为 所谓的切向弹力。 接触弹簧刚度可以 根据向赫兹接触理论 计算 如下 ： 随着夹紧力和夹具布局的变化，接触刚度也不同，一个合理的线性逼近的接触刚度可以从适合上述方程的最小二乘法得到。 连续插值，这是用来申请 工件的有限元分析模型的 边界条件 。在图 3中说明了夹具元件的位置，显示为黑色界线。 每个元素的位置被其它四或六最接近的邻近节点 所包围。 图 3 连续插值 这系列节点，如黑色正方形所示，是（ 37， 38， 31和 30 ），（ 9， 10 ， 11 ， 18，17号和 16号）和（ 26， 27 ， 34 ， 41， 40和 33 ）。 这一系列弹簧单元，与这些每一个节点相关联。对任何一套节点，弹簧常数 是： 这里， 弹簧刚度在的 j i 次夹具元件， i 次夹具元件和的 J 弹簧刚度在一次夹具元件位置 , i 是周围的 i 次夹具元素周围的节点数量 为每个加工负荷的一步，适当的边界条件将适用于工件的有限元模型。 在这个 工作里 ，正常的弹簧 约束在这三个方向（ X ， Y ， Z ）的和 在切方向 切向弹簧约束， （ X ， Y ） 。 夹紧力是适用于正常方向（ Z）的夹紧点。整个刀具路径是模拟为每 个夹具设计计划所产生的遗传算法应用的高峰期的 X ， Y ， z 切削力顺序到元曲面，其中刀具通 56 行 证。 在这工作中，从刀具路径中欧盟和去除 碎片 已经被考虑进去。在机床改变几何数值过程中，材料被去除，工件的结构刚度也改变。 因此，这是需要考虑 碎片 移除的影响。有限元分析模型，分析与重点的工具运动和碎片 移除使用的元素死亡技术。 在为了计算健身价值，对于给定夹具设计方案，位移存储为每个负载的一步。 那么，最大位移是选定为夹具设计计划的健身价值。 遗传算法的程序和 间的互动实施如下。 定位和夹具的位置以及夹紧力 这些参 数写入到一个文本文件。那个输入批处理文件 件可以读取这些参数和计算加工表面的变形。 因此， 健身价值观，在遗传算法程序，也可以写到当前夹具设计计划的一个文本文件。 当有大量的节点在一个有限元模型时，计算健身价值是很昂贵的。 因此，有必要加快计算遗传算法程序。作为这一代的推移，染色体在人口中取得类似情况。在这项工作中，计算健身价值和 染色体存放在一个 据库。 遗传算法的程序，如果目前的染色体的健身价值已计算之前，先检查；如果不，夹具设计计划发送到 则健身价值观是直接从数据库 中取出。 啮合的工件有限元模型 ，在每一个计算时间保持不变。每计算模型间的差异是边界条件，因此，网状工件的有限元模型可以用来反复 “恢复 ”令 。 5 案例研究 一个关于低刚度工件的铣削夹具设计优化问题 是被显示在前面的论文中，并在以下各节加以表述。 工件的几何形状和性能 工件的几何形状和特点显示在图 4 中，空心工件的材料 是铝 390 与泊松比 71杨氏模量。 外廓尺寸 27件 顶端内壁的三分之一 是经铣削及其刀具轨迹，如 图 4 所示 。 夹具元件中应用到的 材料 泊松比 杨氏模量的220 的合金钢。 57 图 4 空心工件 模拟和加工的运作 举例将工件进行周边铣削，加工参数在表 2 中给出。 基于这些参数，切削力的最高值被作为工件内壁受到的表面载荷而被计算和应用 ，当工件处于 n（切）、 （下径向）和 （下轴） 的切削位置时。 整个刀具路径被 26 个工步所分开，切削力的方向被刀具位置所确定 表 2 加工参数和条件 。 夹具设计方案 夹具在加工过程中夹紧工件的规划如图 5 所示。 图 5 定位和夹紧装置 的可选区域 58 一般来说， 3位原则是夹具设计中常用的。夹具底板限制三个自由度，在侧边控制两个自由度。这里， 在 Y=0面上 使用了 4 个定点（ 14 ），以定位工件并限制 2 自由度；并且在 Y=127相反面上，两个压板（ 2）夹紧工件。 在正交面上，需要一个定位元件限制其余的一个自由度，这在优化模型中是被忽略的。在表 3 中给出了定位加紧点的坐标范围。 表 3 设计变量的约束 由于没有一个简单的一体化程序确定夹紧力，夹紧力很大部分 （ 初始阶段被假设为每一个夹板上作用的力。且从符合例 5的最小二乘法，分别由 07 N/m 和 07 N/m 得到了正常切向刚度。 遗传控制参数和 惩 罚函数 在这个例子中， 用到了 下列参数值： 0, 00和 的惩罚函数是 这里 以被 代表。当 到 6 时， 优化结果 连续优化的收敛过程如图 6所示。且收敛过程的相应功能 （ 1） 和 （ 2） 如图 7、图8 所示。 优化设计方案在表 4 中给出。 59 图 6 夹具布局和夹紧力优化程序 的 收敛性遗传算法 图 7 第一 个 函数值 的收敛 图 8 第二个函数值 的收敛性 表 4 多目标优化模型的结果 表 5 各种夹具设计方案结果进行比较， 结果 的 比较 从单一目标优化和经验设计中得到的夹具设计的设计变量和目标函数值，如表 5所示。 单一目标优化的结果，在论文中引做比较。 在例子中，与经验设计相比较，单一目标优化方法有其优势。 最高 变形减少了 ，均匀变形增强了 。最高夹紧力的值也减少了 。从多目标优化方法和单目标优化方法的比较中可以得出什么呢？最大变形减少了 ，均匀变形量增加了 ，最高夹紧力的值 减少了 60 。加工表面沿刀具轨迹 的变形分布如图 9所示。很明显，在三种方法中，多目标优化方法产生的变形分布最均匀。 与结果比较，我们确信 运用最佳定位点分布和最优夹紧力来减少工件的变形。图 10示出了一实例夹具的装配。 图 9 沿刀具轨迹 的变形分布 图 10 夹具配置 实例 6 结论 本文介绍了 基于 有限元 的 夹具布局设计和夹紧力的优化程序 设计。 优化程序是多目标 的： 最大限度地减少加工表面 的 最高变形和最大限度地 均匀 变形 。 健身价值的有限元计算。 对于 夹具设计优化的问题 ， 有限元分析 的结合被证明是一种很有用的方法 。 61 在这项研究中，摩擦的影响和 碎片 移动都被考虑到了。为了减少计算的时间，建立了一个染色体的健身数值的数据库， 且网状工件的有限元模型是优化过程中多次使用的。 传统的夹具设计方法是单一目标优化方法或经验 。此研究结果表 明， 多目标优化方法 比起其他两种方法 更有效地减少变形和均匀变形 。这对于在数控加工中控制加工变形是很有意义的 。 参考文献 1、 S， 1993 年） 自动化装配线上棱柱工件最佳装夹定位生成的理论方法 。 C (1995) 优化机床夹具表现的 荷模型 。 2、 C (1998) 快速支持布局优化 。 , N (1999) 通过夹具布局优化改善工件的定位精度 。 3、 , N (2001) 夹具夹紧力的优化和其对 工件的定位精度 的影响。 4、 , N (1999) 通过夹具布局优化改善工件的定位精度 。 5、 , N (2001) 夹具夹紧力的优化 和其对工件定位精度的影响。 6、 , N (2001) 最优夹具设计计算工件动态的影响。 7、 D, S (1987) 灵活装夹系统的有限元分析。 8、 J, R (1991) 运用优化方法在夹具设计中选择支位。 9、 , J, X (1996) 变形金属板材的装夹的原则、算法和模拟。 10、 H, H, L (2005) 夹具装夹方案 的建模和优化设计。 11、 Y, N (2006) 动态稳定装夹中夹紧力最小值的确定。 12、 H, C (1996) 基于遗传算法 的夹具优化配置方法。 13、 , (1996) 借助遗传算法对装夹条件的优化。 14、 , C, , et 2002) 一项关于 空间坐标对 基于遗传算法的夹具优化问题的作用的调查。 15、 , C, , et 2002) 夹具布局优化方法 成效的调查。 16、 , N (2000) 利用遗传算法 优化加工夹具的布局。 17、 , , N (2002) 利用遗传算法 优化夹紧布局和夹紧力。 18、 M, J, Q (2004) 基于遗传算法的柔性装配夹具布局 的 建模与优化 。 62 19、 (2005) 通过一种人工神经网络和遗传算法 混合的系统设计智能夹具。 20、 S, , C (2001) 采用遗传算法 固定装置的概念设计。 21、 (2006) 利用遗传算法 优化加工夹具的定位和夹紧点。 22、 L, H, H (2005) 遗传算法用于优化夹具布局和夹紧力。 23、 , (2003) 碎片 位移和摩擦接触的运用对工件夹具布局的校核。 i & 2 007 /4 007# 007be in of In a to of to of to A to a is to is an in It is to be in a as of be be be on be it on s to to is no or a in of be to is of is to an or of In is is is to of is to of is to of A is to is to of of in a . . *)o. 29, 10016, a of 1. a of 2. a 3. Li a a 4. a a 5. of . A , 8 EM 9 8of et 10 an to to of 11 a of of or of an to is of A) a in 213 A to an 14 to in A of of an of 15. 16 a A to of et 17 an by et 18 up as 19 a EA a of A. NN to 20 to A NN a 21 EM to D et 22 a GA of of as of or of be 23, so it is to to to of of to A is A EM to of is a to be at of be in a n be as 12:; :; s ; j 1; 2; :; n 12 3i 1; 2; :; p 4to at in of j is at is of at i) is i) is of is 1 to to is in is to to EA is a to to on A is to in is a a to A of on to in of A to as to of A to In A is by of Pc)of no of in a a or N, A A, In as A is to is to A to a A is if at it in ). 1 As a to it to A. 4), by or is it is to up In to to of be to is in is As 2, or is by in , Y is to in in be 8 as 65of s at of A be a to is to to EA 2 10 11 12 13 1415 16 17 18 19 20 2122 23 24 25 26 27 2829 30 31 32 33 34 3536 37 38 39 40 41 4243 44 45 46 47 48 493 4 A of nd 5.4 of 00mm/of of 5.4 00 3. as is or by 37, 38,31 0, 9, 10, 11, 18, 17 6 26, 27, 34, 41,40 3. A of to of at it,at of to be to In in X, Y, Z)in X, Y). in Z) at by by , Y, Z 23is of so of it is to EA is to In to a is A as of to a of A be to a is to up A As in In in a GA if s of EA is EA be of a in 16, 18, 22 is in 5 of / / / 0 0 of 4. of is a .3 s 52.4 27 6.2 of an is 4. of is a .3 s 20 is on of . on of as on at ( ( ( is 6 丽 水 学 院 毕业设计（论文）任务书 （ 20 13 届） 题 目 连杆盖钻孔专用设备的设计 指导教师 朱晓虹 院 别 工学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机自 091 学 号 09105010125 姓 名 王磊 2013 年 3 月 25 日至 2013 年 5 月 19 日共 8 周 1 一、 论文（设计）方向 ： 本课题主要研究连杆 盖钻孔专用设备 的设计。使连杆 盖的 加工适应大批量生产需要，减轻工人劳动强度，确保加工精度和生产效率 。 二、 主要参考资料： 1 王绍俊 M1981. 2 哈尔滨工业大学 ,上海工业大学 M1991. 3 李旦 ,邵东向 二版） M2005. 4 程靳 M2004. 5 韩进宏 ,王长春 M2006. 6 濮良贵 ,纪名刚 M2006. 7 罗丽萍 ,京玉海 M2004. 8 袁长良 M1992. 9 张耀宸 M1987. 10 凌永成 M2005. 11 陈锡渠 M2006. 12 陈 明 M2005. 13 M2005. 14 邱仲潘 M2004. 15 大连组合机床研究所主编 . 组合机床设计（第一册）机械部分 版社 ,1978 16 李洪 实用机床设计手册 M1999 2 三、 课题的内容和任务要求 ： 连杆盖钻孔专用设备的设计 （ 1）外文翻译、文献综述、开题报告各一份 （ 2） 专用设备 图一套 （ 3）设计说明书一份 四、 毕业论文（设计）进度安排： 起 讫 日 期 工 作 内 容 备 注 文翻译 务书、文献综述、开题报告 件、零件设计阶段 写说明书 审、修改、准备答辩 业答辩及资料整理归档 学生（签名）： 年 月 日 指导教师（签名）： 年 月 日 系毕业设计（论文）工作指导小组意见： 组长（签名） 3 年 月 日 二级学院毕业论文工作领导小组审核意见： 主管领导（签名） 年 月 日 注： 务下达人为指导教师，指导教师和接受任务的学生均应签字。 文）开 始前下达给学生。 1 丽 水 学 院 毕业设计（论文）外文翻译 （ 20 13 届） 题 目 连杆盖钻孔专用设备的设计 指导教师 朱晓虹 院 别 工学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机自 091 学 号 09105010125 姓 名 王磊 2013 年 3 月 25 日至 2013 年 5 月 19 日共 8 周 2 附件 1： 立式轴承座钻孔组合机床设计 摘 要： 论述了立式轴承座钻孔组合机床设计的基本步骤，以及包括此类组合机床设计所要注意点。 关键词： 立式轴承座钻孔组合机床 设计 1 分工序、定工位 生产类型分析 此次设计的立式轴承座钻孔组合机床，其所加工的零件在汽车中应用十分广泛，应该属于大批量生产项目，所以 在设计时应注意到尽量使加工简单，但又不影响加工质量。 加工方案的制定 划分工序要考虑到生产的规模、加工的精度、所用机床的特点、机床负荷情况等。 划分工序可以有两种趋向：工序集中和工序分散。 工序的集中分散各有其长处，一般说来，在大批量生产中以提高生产率为主，需广泛采用多刀、单轴与多轴自动或半自动机床，多轴龙门铣床、组合机床等，故采取工序集中可以获得突出的效果。 此次设计的轴承座钻孔组合机床很大程度上使各工序尽量集中，发挥组合机床的优点，同时使各种误差减小到最低限度。 由于此设计中所加工的零件 10 个孔中部分 孔距离太近，不便于加工，所以分开为两个工位完成，然后进行零件位置转换。 主要工位经分析选取以下方案： 1)装卸、夹紧； 2)钻 7个孔 3)钻 3个孔一个为 2个螺纹底孔 号为 8、 9； 4)钻横向孔 5)扩铰 7个孔 6)攻丝。 2 复合刀具的切削用量的计算 切削用量的特点 组合机床的正常工作与合理地选用切削用量，即确定合理的切削速度和工作进给量有很大的关系。 切削用量选的恰当，能使组合机床减少停车损失，提高生产效率，延长刀具寿命，提高加工质量。 3 导套设计 被加工 7个孔直径为 加工孔的直径与导套长度，导套内径尺寸，上下偏差以及孔轴线理想位置的偏移的关系。 1 7号孔，以及 8 10号孔和底孔的直径为 14.5 它所需要的导套长度为(32 40)内径尺寸偏差为 +孔轴线理想位置偏移为 ( 孔加工切削用量计算 用高速钢钻头加工此铸件 04(钻 1 7号孔， 工位；钻 8 10号孔， 工位 )；钻头直径： 削用量： v=(10 18)m/s=r，转速 350r/ 用高速钢钻头 钻横向孔 工位 ) 加工直径： 16削用量 v=(10 18)m/s=(mm/r；转速 350r/ 用硬质合金扩孔钻扩铰孔 1 7 号孔 ( 工位 ) 在 工位上，扩铰 7 个孔时，采用扩铰复合刀具，进给量按扩孔钻选择，切削速度按铰刀选择，而且进给量应按复合刀具最小直径选用允许值的上限，切削速度则按复合刀具最大直径选用允许值的上限。 加工直径： 削用量： v=(8 10)m/s=r，转速 280r/孔钻刀杆及导向部分的公称直径 d+孔钻公差： 杆导向部分公差：套内径公差： + 孔加工常用工序间余量 扩孔直径为 10 20，直径上的工序余量为 (2.0)孔直径为 10 20，直径上的工序量为 (上切削用量的选择由东风汽车公司设备制造厂设计科提供资料 )。 3 部件选用 功率选择标准 动力部件用以实现切削刀具的旋转和进给运动或只用于进给运动，此机床实现了切削刀具旋转和进给运动两项内容。 每一种规格的动力头都有一定的功率范围，根据所 计算出的切削功率及进给功率之需要，并适当提高切削用量的可能性，选用相应规格的动力头，公式如下： (。 式中： 各刀具选用的切削用量，由 “组 4 合机床的切削力及功率计算公式 ”中已求出； 于液压动力头就是进给油泵所消耗的功率，一般为 (2)主轴箱少于 15根时，h=于 15根时， h= 机床实际功率 此立式组合机床左右分两个电机带动两个多轴箱进行加工。对于左半部分多轴箱刀具，在加工 1 7号孔以及 工位加工 10号孔时其功率总和： N/+为左主轴箱少于 15跟钻头，所以 h=N/于右半部分多轴箱刀具，在 工位扩铰 1 7号孔以及攻丝，钻头的实际功率： N/=为右主轴箱少于 15根钻头，所以 h=N/选用电机 由于此机床在驱动方面没有特殊的要求，选用普通也是最可靠的 是封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电 动机，取代 左半部分所需功率为 用 定功率为 用此型号电机比较合适。 右半部分所需功率为 用 定功率为 用此型号电机比较合适。 4 夹具设计 轴承座钻孔组合机床夹具分析 根据工件不同的生产条件，可以有各种不同的安装方法： a)找正安装法； b)夹具安装法。 基本定位原理分析 这里讨论 6点定位中， 6个自由度的消除，以便找出较合适的定位夹 紧方案。一个物体在空间可以有 6个独立的运动，即沿 X、 Y、 别记为 X、 Y、 为 惯上，上述 6个独立运动称作 6个自由度。如果采用一定的约束措施，消除物体的 6个自由度，则物体被完全定位。例如讨论长方体工件时，可以在底面布置 3个不共线的约束点，在侧面布置 2个约束点，在端面布置一个约束点，则底面约束点可以限制 由度，侧面约束点限制 面约束点限制 完全限制了长方体工件 6个自由度。夹紧力 “两要素 ”， 方向与作用点 夹紧力方向应朝向定位元件，并使所需的夹紧力最小。 确定夹紧力作用点的位置时应不破坏定位。夹紧力作用点的位置应尽可能靠近加工部位，以减小切削力绕夹紧力作用点的力矩，防止工件在加工过程中产生转动或震动。应保证夹紧变形不影响加工精度。夹紧力作用点数目应使工件在整个接触面上受力均匀，接触变形小。 定位夹紧方案的确定 此零件属于空心圆形铸件，一般的定位元件有 位套筒作半圆形定位，如果选用 、 钻头进行加工时，绕 ，所以用 果利用半圆形定位，其结果和用 无法使工件在绕 后决定利用定位套筒定位。 环形套筒以 6或 H7/件放入套筒后，在 X、 时采用压板的方法 ;利用球头螺栓使压板紧压住工件体。 在此压板的作用下，沿 2，以及沿 2和沿 1自由度都被限制。所以在此套夹具的作用下， 在压板的压力作用下，零件和刀具之间强大的摩擦力，以及在加工 过程中轴向力的相互抵消，在 进行到 工位，加工横向孔时， 于压板的作用使工件在 5 攻丝装置 在组合机床上攻制螺纹时，根据被加工零件加工部位的分布情况和工艺要求等，常用的攻丝方法有 3种：采用攻丝动力头攻丝，采用攻丝装置攻丝和采用活动攻丝模板攻丝。 在此设计中，右半部分完成 、 工位的加工。电机只有 综合考虑选用攻丝装置攻丝。当整台机床或机床的某一面全部用于完成攻丝工 序时，广泛地采用了攻丝装置。 攻丝装置由攻丝主轴箱和攻丝靠模头组成，由于靠模螺母和靠模杆是经磨削并配研的，其螺距要求与所需加工螺孔的螺距保持一定关系，并设有螺距误差补偿机构。 6 因此利用攻丝装置进行攻丝可以达到较高的精度。 6 组合机床冷却装置 机床冷却液除对刀具和工件起冷却作用外，还能在金属表面形成润滑薄膜，起到润滑作用。一些冷却液中含有碳酸钠，亚硝酸钠等防锈剂，它们在金属表面形成胶状吸附膜或氧化物薄膜，又能使金属免受腐蚀的作用。因而选择冷却液时，应根据组合机床完成工艺、加工方法、刀具材料以及被加工零件的材料 来决定。 在加工铸铁件时，由于铸铁本身含有石墨能自身润滑，一般都不加冷却液。在大量生产中有时为了减少加工中的铁粉飞扬，也增加冷却系统，以改善操作条件。有时可采用苏打水， 5%的乳化液，其乳化剂的主要成分可以是氧化油膏或硫化切削油。其配方为：油膏 2% 5%，粗加工取低值，精加工取高值 ;亚硝酸钠 无水碳酸钠 在铸铁工件上攻丝时，则都采用润滑液，以提高表面光滑度，减少功率的消耗。通常采用煤油，亦可采用硫化切削液及混合油等。 冷却液的流量应根据刀具的形式、直径的大小、加工方法、切 削用量等具体条件确定，组合机床的设计使用经验表明，对镗刀、钻头以及铣刀一类刀具，每根刀具冷却液的平均流量约为 (2 6)L/外资料推荐按加工直径选择，每把刀具的冷却液流量。 7 工作循环说明 一台组合机床，其工作循环常常是比较复杂的，不仅有好几个动力头按不同的循环进行工作，而且这些循环还需其他部件，如移动工作台，回转工作台以及鼓轮等配合动作。各动力部件借助程序控制挡铁，按规定顺序进行工作。工作循环应当尽可能的简单而且控制元件应该少，否则机床的制造成本加大，安全性能也会降低。 本组合机床适合在大批量生 产中使用，生产效率大大提高。为了降低成本，应多选用复合刀具，尽量做到一次成形，减少装夹次数。选择合适的电机和动力头，选择恰当的切削用量和切削速度。 7 附件 2： of of of of a he to of to we to we as as we to of a of of s in or in to as in to of at at of it is to So is by of 1) 2) 3) is 8 8 , 9; 4) 5) 6) 2 of ut he of a to do to of of of of of 32 40) mm 4.5 + + of a se to B = 204 ( 7 II 14.5 V = (10 18) m/s = (mm/r, 50 r/IV a 16 (10 18) m/S = ( mm/r; 50 r/se to 7 V on , to to to to to of be to a 14.5 V = (8 10) m/ mm/r , 80 r/d + 9 - + in 0 20, 0 20 ; (o. 3 he to of to of to of as N (N N N is N is to s ; N is is by 2) kW in H is is 5 h = 5 h = is to To of of in II 0 i as N/ 7 + is 5 = N/ o of of , 10 N/ 7 = 5 = N/ 1 / an no in of is 02 .3 112.5 It is to 112 .2 It is to 4 he to of a) b) o a A in is , Y , 1 , Z1 to , Y , 2 , If to of s be a as an on in in a on 2 , 1 , on 1, to 11 , be on of of of be as as in to a go to in of or We of a on to if , Y go no to is of to be if of an to no to on to of to 7/K6 7/a in at , Y of to 2,2 1, is 1 , Y1 a in of is 12 is to Z1 Y2 2 2 5 on , in to of , VI .5 kW be to be or a is of is is up go a to s to of to of a to be in 6 of a to up in to in a a or to in as a to to se do in 13 by in in to 5%s be or % 5%, to on a to so as to to of a a of of 2 6) L/to to a of 7 is ne is to a to if is to is in by is as as to of Ori丽水学院毕业设计（论文） 开 题 报 告 （ 2013 届） 题 目 连杆盖钻孔专用设备的设计 指导教师 朱晓虹 院 别 工学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机自 091 学 号 09105010125 姓 名 王磊 二 年 月 日 一、选题的意义 通过本课题的设计，熟悉多孔加工的工艺过程，了解连杆盖钻孔原理，从而达到具备可以针对具体的零件设计加工工艺和工装夹具设计的能力。 市场的开放性和全球化使产品的竞争日趋激烈。而决定产品竞争力的指标是产品的开发时间 ( ， 产品 (成本 (创新能力 (服务 (用户在追求高质量产品的同时，会更多的追求较低 的价格和较短的交货周期。美国制造业在 20世纪 50至 40年代主要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一要素，而在 70年代竞争力的第一要素为降低生产成本， 80年代为提高产品质量， 90年代为市场响应速度。所以现代企业都期望通过提高自身的科技含量，增强竞争力。 制造业是国家重要的基础工业之一，制造业的基础是。是众多机械制造的母机，它的发展水平，与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系，关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平 械产品的质量、更新速度、对市场的应变能力、生产效率等在很大程 度上取决于的效能。因此，制造业对于一个国家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上产量最多的国家 )2000年统计资料，在主要的生产国家中，中国排名为世界第五位。但是在国际市场竞争中仍处于较低水平 :即使在国内市场也面临着严峻的形势 :一方面国内市场对各类产品有着大量的需求，而另一方面却有不少国产滞销积压，国外产品充斥市场。 正确合理地选题是做好毕业设计的首要环节，此次毕业设计选题紧紧围绕高等教育大纲的培养目标进行。选题依据有以下几点： 1. 选题符合本专业培养目标和教学的基本要求，可以使我 们在所学专业的基础上能够结合运用所学知识和技能，解决工程技术 2. 选题具有科学性 实用性 选题结合生产 以增强我们的责任感 3. 选题既注意课题内容的先进性和经济上的可行性，又符合学生实际能力；既有理论分析 图纸设计，又有一定试验 上机 . 选题的主要意义有： （ 1） 选题是毕业设计和毕业论文的写作的战略起点一切科学研究，都是先提出问题，经过对问题的分析和研究，最后解决问题，折射事物发 展的客观规律。 （ 2） 选题可以规划论文与设计的方向，叫的和范围 同其他科学一样，学毕业论文不外乎两个问题，一个是写什么一个是怎样写。只这两个问题明确下来了，设计方案就容易确定，毕业论文就好写了。在写什么与怎样写这两个问题中，解决写什么是前提， （ 3） 选题是确立毕业设计方案和论文的质量与价值的重要方面选题不仅仅给设计与论文下个题目和简单的划个范围，而是作者初步研究所得成果或已获取知识的一种“确定”。 通过选题可以提高设计与论文的质量影响设计与论文质量的因素是多方面的，其中一个重要因素是取决于作者的主观 二、研究的主要内 容，拟解决的主要问题（阐述的主要观点） 本课题主要研究连杆 盖钻孔专用设备 的设计。使连杆 盖
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