立柱联轴器座工艺和钻铣2道典型工序夹具设计.doc
立柱联轴器座工艺和钻铣2道典型工序夹具设计【通过答辩毕业论文+CAD图纸】
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客户给了务必要和照片对照下 怕遗漏尺寸 请补全后再设计 尺寸以图片为准确 1 南通职业大学 毕业设计说明书（论文） 题目： 姓 名： 专业名称： 指导老师： 完成时间： 南通职业大学毕业设计（论文） I 摘要 （ 三号宋体加粗居中放置 ） 正文 （小四宋体 距、正常字间距） 摘要的主要内容是用简单的文字全面介绍一下本篇文章，字数大概在 300 字左右。 关键词： （ 格式 要求同上） 2 4 个即可 ，可用论文中出现频率较高且能体现论文主要内容的词语 南通职业大学毕业设计（论文） 三号 粗居中放置 ） 四 距、正常字间距） 英文摘要的内容与中文摘要必须要相对应 （ 格式 格式同上） 关键词必须要与中文关键词一一对应 南通职业大学毕业设计（论文） 录 （三号宋体加粗居中放置） 摘要（三号宋体加粗居中放置） I 号 粗居中 放置） 录（三号宋体加粗居中放置） 一章 标题（三号宋体加粗居中放置） 1 1 1 标题一 （四号宋体加粗） 1 1 1 1 标题小一（小四号宋体） 1 1 1 2 标题小二（小四号宋体） 1 1 2 标题二（四号宋体加粗） 1 1 2 1 标题小一（小四号宋体） 1 1 2 2 标题小二（小四号宋体） 1 参考文献 致谢 南通职业大学毕业设计（论文） 1 第一章 标题 （ 三号宋体加粗居中放置 ） 1 1 标题一 （ 四号宋体加粗 ） 1 1 1 标题小一 （小四号宋体） 文字 （小四号宋体） 1 1 2 标题小二 （小四号宋体） 文字 （小四号宋体） 1 2 标题二 （四号宋体加粗） 1 2 1 标题小一 （小四号宋体） 文字 （小四号宋体） 1 2 2 标题小二（小四号宋体） 文字 （小四号宋体） 论文中所有文字的行间距为 ，字间距为正常。 论文写作框架： 第一章 序论（主要介绍本课题目前国内外发展现状、本课题意义 与应用 、主要内容、本篇论文结构） 。 第二章到第 n 1 章 根据第一章中介绍的论文结构分别介绍 课题的各个部分，如硬件电路是如何设计的、软件流程是如何设计的、主要程序架构等内 容。 第 n 章 总结（总结一下本篇论文所做的主要工作）。 参考文献（“参考文献” 三号宋体加粗居中放置 ，参考文献必须另起一页开始写） 致谢 （ “致谢” 三号宋体加粗居中放置 ，致谢必须另起一页开始写 ） 每一章均必须 位于 该章所在页的第一行。 文中的所有插图与表格均必须进行同一编号并在编号后面写出该插图或表格的名称，其字体大小文正文部分小一号即五号宋体即可。 参考文献格式 序号 、 作者（不止一个中间用空格隔开） ， 著作名称 ， 出版社 ， 出版时间 序号 、 作者（不止一个中间用空格隔开） ， 论文名称 ， 论 文所在杂志名称 ， 此论文所在杂志的期和卷号码或者出版时间 南通职业大学 2012 届 毕业设计（论文）任务书 学生姓名 所学专业 数控技术 班 级 数控 101 课题名称 立柱联轴器工艺规程及工装设计 工作内容 （应完成的设计内容、论文内容） 1、工件图 1 张 2、 毛坯图 1 张 3、 机械加工工艺规程卡片（工艺卡、工序卡） 1 套 4、 夹具装配总图及其非标零件图 （ 工程图） 2 套 5、 毕业设计说明书 1 份 6、专业英语资料翻译 1 篇 7、 顶岗实习报告 1 份 工作要求 （设计应达到的性能、指标，论文质量要求） 1、生产纲领：大批生产。 2、机械 加工工艺规程能保证设计要求且经济合理， 按标准格式用电脑打印。 3、 夹具设计应满足工 艺设计规定的精度和生产效率，同时还应符合可靠、简单、方便的原则，夹具本身结构工艺性好。要求计算机辅助制图并打印， 折合成 0 号图纸 3 张以上。 4、 说明书应概括地介绍设计全貌，对设计的各部分内容应作重点说明，分析论证及必要的计算；要求系统性好，条理清楚，图文并茂，充分表达自己的见解， 脑打印， 1 万字以上 。 5、 外文资料翻译不少于 1 万字符。 6、 顶岗实习报告应根据实际实习情况写， 不少于 3000 字 。 主要参考 资料 1、 金属切削工艺人员手册 2、 金属切削机床夹具设计手册 3、 机械制造工艺学 课程所有 教材 4、 机械零件设计手册 5、 机床夹具图册 工作进度 要求 1、绘制工件图，零件结构性工艺分析，绘制毛坯图。 2 4 天 2、编制机械加工工艺过程卡 、编制机械加工工序卡。 5 8 天 3、夹具设计（包括夹具总图、所有非标零件图）。 15 20 天 4、 编写设计说明书 。 1 3 天 5、修改毕业设计 。 5 10 天 6、 专业英语资料翻译。 1 天 7、 顶岗实习，完成顶岗实习报告。 1 天 8、 答辩前的准备、毕业答辩。 1 天 课题组 其他 成员 指导教师 （签名） 陈 振玉 教研室主任 （签名） 部门批准 （盖章） 机械工程系 签发日期 11 月 15 日 注：本 任务书一式 三份，由指导 教师 填写， 教研室主任审核， 系部批准后下发 ； 学生 、指导教师 、系部各 一份。 南通职业大学 毕业设计说明书（论文） 题目： 控铣床铣头本体零件工艺规程及工装设计 姓 名 ： 韩 瑞 专业名称 : 机械制造及其自动化 指导老师 ： 陈 振 玉 完成 时间 ： 2009 年 01 月 南通职业大学 2 目录 中文摘要 .文摘要 .一章 序论 .二章 零件加工工艺设计 .件的分析 . 零件的作用 . 零件的工艺分析 .定毛坯，画毛坯 . 毛坯的选择 . 确定机械加工余量、工序尺寸及公差 .艺规程设计 . 定位 基准 的 选择 . 制定机械加工工艺路线 . 选择加工设备及刀、夹、量具 . 加工工序设计 . 时间定额计算 . 填写工艺文件 .三章 夹具设计 .序 220 的精铣电机孔面夹具 .序 210 的精镗孔夹具 .业感想 .要参考文献 .通职业大学 3 摘 要 供了必要机床夹具被广泛应用于机械制造业中。大量专用机床夹具的采用为大批大量生产提的条件。机床夹具是组成工艺系统的一个环节， 是影响加工质量的重要因素。 一般情况下，使用机床夹具能稳定地保证产品质量，而不必过高的要求工人的技术等级。先进高效的机床夹具不仅能减轻工人劳动强度，提高生产率，甚至能使生产过程实现自动化。 机械加工工艺包括生产过程和工艺过程，在机械加工时将原材料变为成品的全过程称为生产过程，它包括原封的运输和保存，生产技术准备工件，毛坯的制造，零件的加工与热处理等。 机器的生产过程中，改变生产对象的形状，尺寸，相对位置和性质使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。 将铸件，锻件毛坯或钢材经机械加工方法，改变它们的形状、尺寸 、表面质量，使其成为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程，在热处理车间，对机器零件的半成品通过各种热处理方法，直接改变它们的材料性质的过程，称为热处理工艺过程。 无论是哪一种工艺过程，都是按一定的顺序逐步进行的。为了便于组织生产，合理使用，设备的劳力，以确保产品质量和提高生产率，任何一种工艺过程可划分为一系列工序。 关键词：热处理、定位、 切削用量、 时效处理 南通职业大学 4 is in a of a of to is of a of is an of to of to of of or in as of of of as of of or of is as be or of by it of as in of a of to of as No of we on In to of to of be a of 南通职业大学 5 第一章 序 论 机械制造业是制造业的核心，是制造机械产品（如农业机械，动力机械 ，运输机械，矿山机械等）的工业部门也是为国民经济各部门提供装备的部门。机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家或地区国民经济现代化的程度。所以其前景和重要性不言而喻。 机械制造工艺学毕业设计是在学完了 机械制造工艺学（含机床夹具设计）和大部分 专业课 ，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。 这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。 由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。 机械设计制造及其夹具设计是我们 三 年所学的知识，将理论与实践相结合，对专业知 识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。 同时这次毕业设计也是对我们自己的一个考验，给我们一个独立锻炼自己的机会，让我们检查一下自己大学三年的学习情况，到底学到了哪些东西，是不是会融会贯通？ 机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工 艺时须保证其合理性、科学性、完善性。 南通职业大学 6 第二章 工艺规程设计 件的分析 控铣床铣头是 控 铣床的一个重要零件 轴和电机 ,以及是是使导轨面和导轨相连 ,从而使机床能够顺利的工作 . 1 由零件图得知，零件材料为 材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减震性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。 2 该零件的主要加工面为 电机 孔 面 和导轨面 ， 160150孔以及它们相对应的端面 。 3 电机孔 面的表 面粗糙度为 平面度为 150 孔的中心线 垂直度 为 160孔 的表面粗糙度为 对于的 另一端 150 的 孔的 同轴 150 孔 的表面粗糙度为 寸精度相当于 6 级精度 ， 150 孔的中心线与 160孔的中心线同轴度为 平面度为 150孔的中心线 的垂直度为 两导轨面的表面粗糙度为 零件上各个小的螺纹孔的精度为 6 级粗糙度为 及小孔的精度为 8级粗糙度为 4 参考文献 2中有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。 毛坯 根据零件材料确定毛坯为铸件。又由题目已知零件的生产纲为 6000 件 /年 。通过计算 。由参考文献 1表 知，其生产类型为大批量生产。 参考文献 1表 知 毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。又由于零件 有大于 30的孔需要铸出，故还应安放型芯。此外，为消除由于铸造而产生的残余应力，铸造后应安排人工时效。 参考文献 1表 种铸件的尺寸公差等级 10级，加工余量等级为 可 取尺寸公差等级 级，铸件的加工余量为 参考文献 1表 查表法确定各表面的总余量如图 2 南通职业大学 7 表 2各 加工表面总余量 加工表面 基本尺寸（ 加工余量等级 加工余量数（ 说明 电机孔面 主轴孔两端面 两 侧 面 A 面 D 面 F 面 两 1： 50 的导轨面 150 孔 158 孔 160 孔 85 孔 73 孔 102 端面 I 面 J 面 T 面 H 面 335 402 520 30 30 80 90 150 158 160 85 73 6 43 43 7 G G G G G G G G G G G G G G G G G 5 3 3 3 3 3 3 4 3 3 3 3 单 侧加工（取下行数） 双侧加工（取下行数） 双 侧加工（取 上 行数） 单 侧加工（取下行数） 单 侧加工（取下行数） 单侧加 工（取下行数 ） 单 侧加工（取上行数） 双 侧加工（取上行数 ） 双侧加工（取上行数） 双侧加工（取下行数） 双侧加工（取下行数） 双侧加工（取上行数） 单侧加工（取下行数） 单侧加工（取下行数） 单侧加工（取上行数） 单侧加工（取上行数） 单 侧加工（取上行数） 参考文献 1表 表 2示 。 南通职业大学 8 表 2主要毛坯尺寸及公差 主要尺寸面 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差 机孔面 主轴孔两端面 两 侧 面 A 面 D 面 F 面 两 1： 50 的导轨面 150 孔 158 孔 160 孔 85 孔 73 孔 102 端面 I 面 J 面 T 面 H 面 335 402 520 30 30 80 90 150 158 160 85 73 6 43 43 7 5 5 5 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 3 3 3 3 12 530 33 33 83 93 144 152 152 80 68 9 40 40 0 2 南通职业大学 9 艺规程设计 1 定位基准的选择 精基准 的选择： 控铣床铣头 的电机孔面 ,两导轨面以及 150 孔 既是 装配基准，又是设计基准，用它作为精加工基准，能使加工遵循“基准重合”，并能 很好的保证各尺寸的加工精度，因此其余各面 和孔的加工也尽量用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外， F 面的面积较大且精度较高，定位比较稳定，加紧方案也比较简单、可靠，操作方便。 粗基准 的选择：考虑到以下几点要求， 先以精基准中一个作为粗基准 ,然后再以加工好的面作为基准来加工另一面 .：第一，在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要加工孔的加工余量尽量均匀；第二，装入零件内的零件（如齿轮、轴套等）与零件有适当的间隙；此外还应该保证定位准确、加紧可靠，操作简单易行。 最先 进行机械加工的表面是 电机孔面 和 150 孔 和 两导轨面 ，这时可用以下定位加紧方案： 方案一 对于 电机孔面 的加工，可选用 主轴孔下端 面定位，限制 3 个自由度，然后选用已经加工好的 150 的孔，用一个短的圆柱销限制两个自由度 ， 因为加工面较大而只需限制这五个自由度就可以保证加工精度 ，是 不 完全定位方式。这种方案使用于大批量生产的类型中，能较好的保证零件的加工精度，且夹具的设计简单易行，有着很强的适用性，对于加紧方案的实施也比较有利。 方案二 对于 电机孔面 的加工，可选用主轴孔下端面定位，限制 3 个自由度，然后选用 F 面来限制两个自由度，因为加工面较大而只 需限制这五个自由度就可以保证加工精度，是不完全定位方式。这种方案使用于大批量生产的类型中，但不能较好的保证零件的加工精度，所以对 夹具的 要求较大。 综上所述，对于 电机孔面 的加工方案， 在粗加工时可以选用 方案二 ,但精加工时选用 方案一 。 根据各加工表面要求和各种加工方法所能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下： 电机孔面 ： 粗铣 半 精铣 精铣 ； 主轴孔 上下 端面 ： 粗铣 半 精铣 精铣 ； 两 侧 面 ：粗铣； A 面 ： 粗铣； D 面：粗铣； F 面： 粗铣 ； 槽（ 170 110） ：粗铣 ； 槽（ 172 152）：粗铣； M 面 ： 粗铣 半 精铣 精铣 ； N 面 ： 粗铣 ； 两 1： 50 的导轨面 ： 粗铣 半 精铣 精铣 ； C 槽 ：粗铣； E 槽 ：粗铣； 侧槽 ：粗铣； 圆柱槽 ：粗铣； H 面 粗铣； I、 J 两面 ： 粗铣 半 精铣 精铣 ；T 面 ： 粗铣 半 精铣 精铣 ； 内圆 73： 粗铣； 内圆柱 102 端面 ： 粗铣 半 精铣 精铣 ； 150 孔 ：粗镗 精镗 粗磨 ； 粗磨 160 孔 ：粗镗 南通职业大学 10 精镗 粗磨 精 磨 ； 85 孔 ： 扩 孔 ； 7 8 级未铸出的孔 ： 钻 扩 铰 ； 螺纹 孔 ：钻孔 攻螺纹。 因 150 孔有较高的圆柱度 , 又与 160 的孔有较高的同轴度 ,故它们的加工宜采用工序集中的原则，即分别在一次装夹下将两孔同时加工出来，以保证位置精度。 根据先面后孔、先主要加工表面后次要加工表面和先粗加工后精加工的原则，将 电机孔面 、 导轨面的粗加工放在前面 ,精加工放在后面 。螺纹等次要加工放在最后加工 。 初步拟订加工工艺路线如下： 序号 工 序 内 容 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 铸造 人工时效 粗铣电机孔面 粗铣电机孔面 粗铣主轴孔上端面 粗铣主轴孔上端面钻孔 粗铣主轴孔下端面 粗铣主轴孔下端面 半精铣电机孔面 半精铣电机孔面 半精 铣主轴孔上端面 半精铣主轴孔上端面 半精铣主轴孔下端面 半精铣主轴孔下端面 镗孔 粗镗 158 孔 精镗 160 孔 倒 160 孔的角 粗镗 150 孔 精镗 150 孔 倒 150 孔的角 磨 孔 粗磨 160 的孔 粗磨 150 的孔 精磨 160 的孔 精铣电机孔面 精铣电机孔面 精铣上主轴孔端面 精铣上主轴孔端面 精铣主轴孔下端面 精铣主轴孔下端面 铣 204 的倒角 贴油槽塑面 半精铣导轨面 半精铣一导轨面 精铣此导轨面 半精铣另一个导轨面再 南通职业大学 11 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 精铣此导轨面 粗铣两 侧 面 粗铣一侧面 粗铣另一侧面 粗铣 A， D 两面 粗铣 A 面 粗铣 D 面 粗铣 F 面 粗铣 F 面 粗铣槽（ 170 110） 粗铣槽（ 170 110） 粗铣槽（ 172 152） 粗铣槽（ 172 152） 粗铣 N 面 粗铣 N 面 粗铣圆柱槽粗铣 圆柱槽粗铣圆柱槽尺寸到 23 10 粗铣圆柱槽尺寸到 15 2 倒角 铣两 1： 50 的导轨面 粗铣一导轨面 粗铣另一导轨面 粗铣 C、 E 两槽 粗铣 C 槽 粗铣 E 两槽 粗铣侧槽 粗铣侧槽 铣 I、 J 两面 粗铣 I、 J 两面 精铣 I、 J 两面 粗铣 M 面 粗铣 M 面 粗铣 T 面 粗铣 T 面 粗铣内圆及 端面 粗铣 73 孔 粗铣内圆柱 102 孔的端面 铣削 半精铣 M 面 精铣 M 面 铣削 半精铣 T 面 精铣 T 面 铣削 半精铣内圆柱 102 端面 精铣内圆柱 102 端面 扩孔 扩 85 的孔 粗铣 H 面 粗铣 H 面 铣槽 铣 85 上的 槽 钻底孔 攻 螺纹 钻 12螺纹底孔 钻 10 个 6 的孔深 25 南通职业大学 12 340 350 360 370 380 扩 4 个 6 孔 钻 4螺纹底孔 攻 12螺纹 攻 4螺纹 钻 6 斜孔 钻一个 6 斜孔 ; 钻另一个 6 斜孔 钻 6 斜孔 钻一个 6 斜孔 ; 钻另一个 6 斜孔 钻底孔 攻 螺纹 钻 5螺纹底孔 钻 2”的螺纹底孔 ; 钻 2螺纹底孔 钻 7螺纹底孔 : 钻 螺纹底孔 钻 8螺纹底孔 ; 钻 4螺纹底孔 攻 5纹 攻 2”螺纹 攻 2纹 ; 攻 7纹 攻 纹 ; 攻 8纹 ; 攻 4纹 钻底孔 攻 螺纹 钻 7螺纹底孔 钻 8螺纹底孔 钻 8螺纹底孔 钻 3螺纹底孔 钻 螺纹底孔 攻 7纹 攻 8纹 攻 8纹 攻 3纹 攻 纹 钻底孔 攻 螺纹 钻 4 螺纹 底孔 钻 4螺纹 底孔 钻 2” 的螺纹底孔 南通职业大学 13 390 钻 3 个 6 孔 扩 3 个 6 孔 攻 4纹 攻 2”螺纹 攻 4纹 钻扩孔 钻 3 个 6 的孔 扩 3 个 6 的孔 检验 入库 上述 方案遵循了工艺路线的的 一般原则， 但是有些工序还是存在一定的问题；方案存在的最大的缺陷就是在设计中将 所有最重要的面放在了最前面 ,而一些不重要的面放在了后面 ,这样很容易使加工好的面 碰损，这将会给实际加工操作中带来严重的影响 ， 可以使重要面加工后以这些面作为基准来加工不重要的面，这样就会使操作更加方便，使的效率增加节约 时间，还有按照此方案进行加工，将会给夹具的设计带来一定的困难 。 所以对于本套工艺路线需要进行部分调整 修 ， 改后的工艺路线如下所示： 序号 工 序 内 容 10 20 30 40 50 60 70 80 90 铸造 人工 时效 粗铣电机孔面 粗铣电机孔面 粗铣主轴孔上端面 粗铣主轴孔上端面 钻孔 粗铣主轴孔下端面 粗铣主轴孔下端面 粗铣两 侧 面 粗铣一侧面 粗铣另一侧面 粗铣 A， D 两面 粗铣 A 面 粗铣 D 面 粗铣 F 面 粗铣 F 面 粗铣槽（ 170 110） 粗铣槽（ 170 110） 粗铣槽（ 172 152） 粗铣槽（ 172 152） 粗铣 N 面 粗铣 N 面 南通职业大学 14 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 粗铣圆柱槽粗铣 圆柱槽 粗铣圆柱槽尺寸到 23 10 粗铣圆柱槽尺寸到 15 2 倒角 铣两 1： 50 的导轨面 粗铣一导轨面 粗铣另一导轨面 粗铣 C、 E 两槽 粗铣 C 槽 粗铣 E 两槽 粗铣侧槽 粗铣侧槽 铣 I、 J 两面 粗铣 I、 J 两面 精铣 I、 J 两面 粗铣 M 面 粗铣 M 面 粗铣 T 面 粗铣 T 面 粗铣内圆及端面 粗铣 73 孔 粗铣内圆柱 102 孔的 端面 半精铣 电机孔面 半精铣电机孔面 半精铣主轴孔上端面 半精铣主轴孔上端面 半精铣主轴孔下端面 半精铣主轴孔下端面 镗孔 粗镗 158 孔 精镗 160 孔 倒 160 孔的角 粗镗 150 孔 精镗 150 孔 倒 150 孔的角 精铣电机孔面 精铣电机孔面 精铣上主轴孔端面 精铣上主轴孔端面 精铣主轴孔下端面 精铣主轴孔下端面 铣 204 的倒角 贴油槽塑面 半精铣导轨面 半精铣一导轨面 精铣此导轨面 半精铣 另一 个导轨面再 精铣 此导轨面 铣削 半精铣 M 面 精铣 M 面 铣削 半精铣 T 面 南通职业大学 15 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 精铣 T 面 铣削 半精铣内圆柱 102 端面 精铣内圆柱 102 端面 扩孔 扩 85 的孔 粗铣 H 面 粗铣 H 面 铣槽 铣 85 上的 槽 磨 孔 粗磨 160 的孔 粗磨 150 的孔 精磨 160 的孔 钻底孔 攻 螺纹 钻 12螺纹底孔 钻 10 个 6 的孔深 25 扩 4 个 6 孔 钻 4螺纹底孔 攻 12螺纹 攻 4螺纹 钻 6 斜孔 钻一个 6 斜孔 ; 钻另一个 6 斜孔 钻 6 斜孔 钻一个 6 斜孔 ; 钻另一个 6 斜孔 钻底孔 攻 螺纹 钻 5螺纹 底孔 钻 2”的螺纹 底孔 ; 钻 2螺纹 底孔 钻 7螺纹 底孔 : 钻 螺纹 底孔 钻 8螺纹 底孔 ; 钻 4螺纹 底孔 攻 5纹 攻 2”螺纹 攻 2纹 ; 攻 7纹 攻 纹 ; 攻 8纹 ; 攻 4纹 钻底孔 攻 螺纹 钻 7螺纹 底孔 钻 8螺纹底孔 南通职业大学 16 380 390 钻 8螺纹 底孔 钻 3螺纹 底孔 钻 螺纹 底孔 攻 7纹 攻 8纹 攻 8纹 攻 3纹 攻 纹 钻底孔 攻 螺纹 钻 4 螺纹 底孔 钻 4螺纹 底孔 钻 2” 的螺纹 底孔 钻 3 个 6 孔 扩 3 个 6 孔 攻 4纹 攻 2”螺纹 攻 4纹 钻扩孔 钻 3 个 6 的孔 扩 3 个 6 的孔 检验 入库 、量具 由于生产类型为大批生产，故加工设备宜采用通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产类型为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工 和机器完成 。 粗铣 各个加工 面， 因为工件的尺寸很大 (805 423 530) , 再考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题 ， 故 选用 龙门铣床 考文献 3表 6 电机孔面 ,主轴孔 ,上下端面 ,F 面 ,导轨面 ,I、 J 两面 ,M 面 ,T 面 ,H 面 选用直径D 为 100的 圆柱 铣刀（参考文献 1表 专用夹具和 游 标卡尺 0500/分度值为 当 粗铣时选用粗齿 ,精铣时选用细齿。 铣 A、 D 面 ,两 侧 面 ， 选用直径 d=40 直柄立铣刀 ; 粗铣槽（ 170 110） 选用直径 d=10 直柄立铣刀 ; 粗铣槽（ 172 152） d=30 直柄立铣刀 ; 粗铣 N 面 d=25直柄立铣刀 ; 粗铣圆柱槽 d=32 直柄立铣刀 ; 粗铣 C、 E 两槽 粗铣侧槽 d=40 锥南通职业大学 17 柄键槽立铣刀 ; 粗铣内圆 73， 粗铣内圆柱 102 端面 d=50 锥柄键槽立铣刀 ; 铣 85 上的 槽 d=100 错齿三面刃铣刀 （参考文献 1表 。夹具选用 专用夹具和游标卡尺（ 分度值为 粗、精镗 150 的孔 、 160 的孔 和 158 的孔， 因为工件的尺寸很大 (805 423 530) ，故 选用 卧势镗床 参考文献 3表 6工艺装备为镗刀、专用夹具和游标卡尺 ,内径百分尺 （ 分度值为 粗、精没磨 150 的孔、 160 的孔 ， 因为工件的尺寸很大 (805 423 530) ，选用 圆磨床 （ 参考文献 3表 6工艺装备为 平行砂轮 (参考文献 1表 专用夹具和游标卡尺 ,内径百分尺 （ 分度值为 扩 85 孔 ， 因为工件的尺寸很大 (805 423 530) ，选用 臂钻床 （ 参考文献 3表 6工艺装备为 套式扩孔钻 (参考文献 1表 专用夹具和 内径百分尺 。 钻 扩其它 孔 以及攻螺纹 , 因为工件的尺寸很大 (805 423 530) ，故 选用摇臂钻 床 考文献 3表 6工艺装备为 d=6、 5、 14、 5、 柄麻花钻 (参考文献 1表 采用 5、 机用丝锥 ， d=8 锥柄扩孔钻 (参考文献 1表 ， 专用钻床夹具和罗纹塞规。 4 加工工序设计 1. 工序 10 粗铣 ,工序 180 半 精铣 和 工序 220 精铣 A 面工序 查文献 1表 面加工余量，得精加工余量 取 A 面的 半 精加工余量 总余量粗加工余量 参考文献 4表 8得每齿 进给量z， 故 取粗铣的每齿进给量z， 取 半 精铣的每转进给量r，取精铣的每转进给量r， 粗铣走刀 1 次，半 精铣走刀 1 次，铣走刀 1 次， 参考文献 4表 粗铣的主轴转速为 120r/精铣的主轴转速为300 r/前面已经选定铣刀直径 D 为 100相应的切削速度为： 3 . 1 4 3 . 1 4 * 1 0 0 * 1 2 03 7 . 6 81 0 0 0 1 0 0 0c 粗3 . 1 4 3 . 1 4 * 1 0 0 * 3 0 0 9 4 . 21 0 0 0 1 0 0 0 精校核机床功率（一般只是校核 粗加工工序）： 南通职业大学 18 参考文献 1表 切削功率 5 0 10p z e p ma f a zn k取 Z=10 个齿， 120 2 / , 1 6 8 , 2 . 5 ,600 . 1 / , 1p mn r s a m m a m mf m m z k 将它们带入式中，得： 5 0 . 9 0 . 7 41 6 7 . 9 * 1 0 * 2 . 5 * 0 . 1 * 1 6 8 * 1 0 * 1 . 5 * 1 1 . 7 6 又由 文献 3表 6机床功率为 取效率为 机床的功率足够。 2. 工序 340 和工序 250 是 钻 6 斜孔 工序，工序 390 是 钻 3 个 6 孔并 扩 3个 6 孔到 8。 对于各孔的加工用量的选择可以参考以下例子： 现以加工 3的孔 为例， 已知 加工材料 工艺要求 孔径 D= 6，孔深 L=150孔径 D= 8，孔深 L=9孔， 8级精度，用乳化液冷却。 机床 臂钻床 试求 （ 1）刀 具；（ 2）切削用量； 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻头，其直径 0d= 8 钻头几何形状为：双锥修磨横刀， =30， 2 =118，2， =55， b=2mm,l=42. 选择切削用量 1） 决定进给量 f (1) 按加工要求决定进给量： 参考文献 4表 11d= 8， f= r。 由于 l/d=8/8=1，故不需要乘孔深修正系数，则0d= 8 （ 2） 按钻头强度决定进给量： 参考文献 4表 11灰铸铁 00时 ，0d= 8头强度允许的进给量 f= r。 故可 选择 f=r。 由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断，故宜在孔即将钻南通职业大学 19 穿时停止自动进给而采用手动进给。 机床进给机构强 度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来学验。 由表 16 可查出钻孔时的轴向力，当 f=r，0d ，轴向力 6080 轴向力的修正系数均为 6080 根据 床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为m a x 19620由于故 f=r 可用。 2） 决定钻头磨钝标准及耐用度 由表 9，0d= 8，钻头后刀面最大磨损量为 可 耐用度 T=3600s。 表 2各工步余量和工序尺寸及公差 加工表面 加工方法 余量 公差等级 工序尺寸及公差 3 3 钻孔 扩 孔 3 1 6 8 3. 工序 210 是 粗镗、精镗 各同轴 孔 的 工序 查文献 1表 可得 各 粗镗孔、精镗孔的工序余量和工序尺寸及公差列表于表 2 表 2镗孔余量和工序尺寸及公差 加工表面 加工方法 余量 精度等级 工序尺寸及公差 158 160 160 150 150 粗镗孔 粗 镗孔 精镗孔 粗 镗孔 精镗孔 3 3 2 12 12 158 158 144 粗、半精和精镗孔时都是以 两 面定位，故 几 孔 的同轴度直接由夹具 和机床 保证，本工序中 均系基准重合，所以不需要做尺寸链计算，就可以保证零件的加工精度。 南通职业大学 20 5. 时间定额计算 根据本次毕业设计的具体要求，只需要计算其中任意一道工序工时即可。 . 下面计算工序 390 的时间定额。 （ 1） 机动时间。参考文献 5表 钻孔的计算公式为： 12j l l fn 1 ( 1 2 )2 c t g k 2 14l ，钻盲孔是2l=0 钻 3 的孔： 1 6 1 1 8()22l +以 取2 0l mml=150将以上数据及已选定的 f 及 n 带入公式，得 1 5 0 3 . 3 00 . 5 1 10 . 2 * 1 5 0 0 3 * 0 . 5 1 1 1 . 5 3 3 m i 参考文献 5表 绞孔的计算公式为： 1211 ( 1 2 )2l c t g k 绞盲孔时2l=0 扩 3 1 86 602l +9 , 0l m m l m m将以上数据及已选定的 f 及 n 带入公式，得 9 2 . 0 8 0 0 . 0 1 5 m i 5 * 1 5 0 03 3 * 0 . 0 1 5 m i n 0 . 0 4 5 m i 总机动时间 1 . 5 3 3 0 . 0 4 5 1 . 5 7 8 m i 南通职业大学 21 （ 2）辅助时间 参考文献 1定如表 2示。 表 2辅助时间 操作内容 每次需 用时间 钻 3 的孔 扩 3的孔 操作次数 时间 操作次数 时间 主轴变速 变换进给量 摇动钻臂 升降钻杆 装卸套筒刀具 卡尺测量 塞规测量 1 3 1 3 1 3 1 4 停车 主轴运转 清除铣屑 工步的辅助时间为：钻 3 的孔 扩 3 的孔 装卸工件时间参考文献 5表 3 所以 辅助时间 0 . 4 8 5 0 . 3 4 5 0 . 0 4 0 . 0 2 0 . 0 1 5 3 3 . 9 0 5 m i （ 3）作业时间 1 . 5 7 8 3 . 9 0 5 5 . 4 3 8 m i nB b T （ 4）布置工作地时间参考文献 6取 =3 。则： = =5)休息与生理需要时间考文献 6取 =3 。 则： = =6)准备与终结时间考文献 1表 各部分时间为 : 大件 50降摇臂 1试扩孔钻 1题目已知生产批量为 6000 件 ,则 南通职业大学 22 /50+1+1)/6000 =7)单件时间 1 . 5 7 8 3 . 9 0 5 0 . 1 6 4 0 . 1 6 4 5 . 8 1 1 m i np b a s T T T (8) 单件计算时间 / 5 . 8 1 1 0 . 0 0 8 5 . 8 1 9 m i nc p T n 6. 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡 南通职业大学 23 第三章 夹具的设计 夹具 是机械制造厂里使用的一种工艺装备，分为机床夹具、焊接夹具、装配夹具和检验夹具等，本次设计的任务是设计工艺家具。 各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备，成 为机床夹具，例如车床上使用的三爪自定心卡盘、铣床上使用的平口虎钳等。 1. 机床夹具在机械加工中的作用 对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因为外力的影响而变动。为此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。 工件的装夹方法有两种，一种是工件直接装夹在 机床的工作台或花盘上；另一种是工件装夹在夹具上。我们毕业设计所用到的装夹方法是第二种方式，第二沈阳理工大学学士学位论文 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。 沈阳理工大学学士学位论文 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，遗传算法被用沈阳理工大学学士学位论文 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 沈阳理工大学学士学位论文 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。 沈阳理工大学学士学位论文 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 沈阳理工大学学士学位论文 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，其中刀具通沈阳理工大学学士学位论文 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。 沈阳理工大学学士学位论文 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 沈阳理工大学
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