惰轮轴工艺工装及钻孔Φ9夹具设计（全套含CAD图纸）
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共23页)
编号：1462875
类型：共享资源
大小：1012.03KB
格式：ZIP
上传时间：2017-07-23
上传人：机****料
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
河南
IP属地：河南
20
积分
- 关 键 词：
-
轮轴
工艺
工装
钻孔
夹具
设计
全套
cad
图纸
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
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 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 浙江纺织服装职业技术学院 毕 业 设 计 题 目 院 系 专 业 姓 名 指导教师 惰轮轴工艺设计和工装设计 机电信息分院 数控技术与应用 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 2 摘 要 本设计的零件为惰轮轴，选用 。根据零件的形状、尺寸精度、生产的经济效益等各方面的详细分析其加工工艺，多采用专用机床加工。通过对零件的分析，此轴要求精度高，工序适当集中，要求光滑，所以选用工具和尺寸要准。最后对零件进行校核。以便达到零件精度的要求。 关键词： 夹具 、校核、 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 3 of to of of of of of of to To of 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 4 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 5 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 6 目 录 摘 要 ： . 2 前 言 . 4 一 毕业设计的目的 . 5 二 毕业设计要求的基本任务和要求 . 5 本任务 . 5 艺设计的基本任务 .、夹具设计的基本任务 .计要求 . 5 艺设计的设计要求 .、夹具设计的设计要求 . 惰轮轴毕业设计的方法和步骤 . 6 产纲领的计算与生产类型的确定 .件材料的分析 .件图的分析 .定毛坯 .工工艺路线 .定工序尺寸及其公差 .定切削用量 .床及工艺设备的选择 .计工艺过程卡 .件的程序编制 . 夹具设计 . 15 具设计的目的和要求 .具类型的确定 .位装置的设计 .紧装置的设计 .向装置的设计及其它装置结构、夹具体的确定 .定夹具技术要求和有关尺寸、公差配合 .具精度分 析与计算 . 论 . 谢 .考文献 . 25 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 7 前 言 在本次设计中，主要包括以下几个步骤： 一、 惰轮轴的工艺设计： 确定毛坯 ,确定工艺路线 ,确定工序切削用量 ,确定工时定额的计算。 二、 惰轮轴夹具的设计： 设计夹具装置 ,导向装置 ,确定夹具技术要求和有关尺寸 ,公 差配合 ,夹具精度分析和计算。 毕业设计要达到的主要目标及技术要求： 设计的零件尺寸要求精度高，表面粗糙度也高，要求表面光滑。本零件制品为大批量生产。 一 毕业设计的目的 毕业设计是培养机械工程类专业学生应职应岗能力的重要实践性教学环节，它要求学生能全面综合地运用所学的理论和实践知识，进行零件机械加工工艺规程和工艺装备的设计。其基本目的是： （ 1） 培养工程意识。 （ 2） 训练基本技能。 （ 3） 培养质量意识。 （ 4） 培养规范意识。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 8 二 毕业设计要求的基本任务和要求 基本任务 艺设计的基本任务 (1)绘制零件工作图，毛坯图各一张 (2)绘制夹具装备图，夹具零件图各一张 (3)编制机械加工工艺规程卡片一套 (4)编写设计说明书一份 具设计的基本任务 (1)收集资料 ,为夹具设计做好准备 (2)绘制草图 ,进行必要的理论计算和分析以及夹具的结构方案 (3)绘制总图和主要非标准件零件图 ,编写设计说明书 (4)编制夹具的使用说明或技术要求 计要求 艺设计的设计要求 (1) 保证零件加工质量 ,达到图纸 的技术要求 (2) 在保证加工质量的前提下 ,尽可能提高生产效率 (3) 要尽量减轻工人的劳动强度 ,生产安全 (4) 在立足企业的前提下 ,尽可能采用国内技术和装备 (5) 工艺规程应正确 规范化 ,标准化的要求 具设计的设计要求 (1) 保证工件的加工精度 (2) 提高生产效率 (3) 工艺性好 (4) 使用性好 (5) 经济性好 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 9 三 惰轮轴毕业设计的方法和步骤 产纲领的计算与生产类型的确定 生产纲领的大小对生 产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用 零件生产纲领可按下式计算 . N=+a%)(1+b%) 式中： /台） /年） 零件的数量（件 /台） a%b% 已知零件的年生产纲领为 10000 零件的质量约为 2 ，查表 1知其生产类型为大批量生产，初步确定工艺安排的基本思路为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主；大量采用专用工装。这样安排，生产准备工作投资较少，生产效率高，且转产容易。 本设计的零件为小型零件，生产类型为大批量生产。 件材料的分析 本设计的零件是惰轮轴，选用 。 是优质素结构钢，属于普通中碳钢。其强度、硬度较高，热处理硬度在 50左右，而塑性、韧性略低。不能做冲、挤等加工零件。热 锻、热压性能及被切削性能良好，冷加工变形能力及焊接性能中等。是机械行业最常用的钢号之一，通常在调质或正火状态下使用，还用于高频或火焰表面淬火处理。其收缩率小。其密度基本和铁的密度一样与普通碳素钢都差不多，和 是相近，是 。 件图的分析： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 10 要求：表面清晰，无毛刺，尺寸精度如上图。 零件的作用：该零件主要适用于机械传动系统中力的传送，用于机床，汽车等产品。 定毛坯 (1) 确定毛坯种类 根据零件材料确定毛坯为铸 造件 。 毛坯图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 11 (2)确定铸件形状 (1)根据第一章有关表格及铸工手册，2)根据铸工手册，轴可通过拔长得到，为简化铸造工艺，对直径相近的台阶适当合并 (3)根据轧制圆棒料切断和端面加工余量的要求，端面加工余量确定 为 3工工艺路线 1定位基准的选择 以外圆为粗基准面加工端面为粗基准打中心孔，再以中心孔为基准车外圆。以确 定基准面。 2拟定工艺路线 确定各表面的加工方法 工件各加工表面的加工方法和加工次数是拟定工艺路线的重要内容。主要依据零件各加工表面本身的技术要求确定，同时还要综合考虑生产类型、零件的结构形状和加工表面的尺寸、工厂现有的设备情况、工件材料性质和毛坯情况等。各种加工方法的经济精度和粗糙度如下 : 外圆表面及孔加工的经济精度与表面粗糙度 序号 加工方法 经济精度（ 表面粗糙度 m) 适用范围 1 粗车 11 13 25 用于淬火钢以外的各种金属 2 粗车半精车 8 10 粗车半精车精车 6 9 粗车半精车精车抛光 6 8 号 加工方法 经济精度（ 表面粗糙度 m) 适用范围 1 钻 12 13 用于淬火钢以外的购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 12 2 钻铰 8 10 种金属 3 钻粗铰精铰 7 8 工顺序的安排 在确定了零件各表面的加工方法之后 ,就要安排加工的先后顺序。零件加工顺序是否合适，对加工质量、生 产率和经济性有着较大的影响。 1 机械加工顺序的安排 在安排机械加工顺序时，一般遵循先粗后精、先面后孔、先主后次、基准先行的原则。对于工序内容复杂的零件则视具体情况采取工序集中与分散的原则处理。 2 加工阶段的划分 对于精度和表面质量要求较高的零件，应将粗、精加工分开进行。为此，一般将整个工艺过程划分阶段，按加工性质和作用不同，一般划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工家段和光整加工阶段。这对于保证零件加工质量、合理使用机床设备、及时发现毛坯缺陷及合理安排热处理工序等有很大好处。 3 热处理工序的安排 热处理工序主要用来改善材料的性能及消除应力。热处理的方法、次数和在工艺路线中 的位置，应根据零件材料和热处理的目的而定。如图 1 毛坯 加工 精加工 加工 磨 磨 去应力退火 正 火 4 合理安排辅助工序 辅助工序种类很多，主要包括检验、划线、去毛刺、清洗、平衡、退磁、防锈、包装等，根据工艺需要穿插在工序中。 定工序尺寸及其公差 工序顺序确定后，就要计算各个工序加工时所应达到的工序尺寸及其公差。工序尺寸公差一般按经济加工精度确定，但就其性质和特点而言，一般可以归纳为两类： 1 基准重合时（定位基准或工序基准重合）工序尺寸的计算 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 13 当确定了各个工序间余量和工序所能达到的加工精度后，将余量一层层叠加在被加工表面上，计算顺序是从最后一道工序开始，由后往前推，就可计算出 每道工序的工序尺寸。 2 基准不重合时工序尺寸的计算 在零件的加工过程中为了加工和检验的方便可靠，或由于零件表面的多次加工等原因，往往不能直接采用设计基准作定位基准，会出现基准不重合的情况。形状复杂的零件在加工过程中需要多次转换定位基准，这时工艺尺寸的计算微比较复杂，应利用尺寸链原理进行分析和计算，并对工序余量进行必要的验算（是否够切）以确定工序尺寸及其公差。 定切削用量 粗加工时，切削量为 半加工时，切削量为 加工，切削量为 孔加工时：用 直径 钻头，再用直径 9 的铰刀，用螺纹钻头钻； 床及工艺设备的选择 （ 1）选择机床 选择机床和工艺装备的总原则是根据生产类型与加工要求使所选择的机床及工艺装备既能保证加工质量，又经济合理。 基于次原则本惰轮轴的设计所选机床如下： 数控机床、钻床、磨床等（具体车床类型及型号请看工艺卡片）。 （ 2）选择夹具 粗车、半精车可采用定心卡盘及尾座顶尖。 轴孔钻削深度小，宜选用低速钢钻头。 （ 3）选择量具 粗加工、半精加工可选用通用量具。 端面工序尺寸中无高公差，选择分度值为 游标卡尺，其不确定度值为 满足要求。 仿形车工序中轴向尺寸 30上偏差为 +偏差为 +表并根据有关公式计算得，计量器具不确定度允许值为 参考文献选择购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 14 分度值为 游标卡尺，其不确定值可满足要求。 精加工工序为零件完工尺寸，精度要求高，若用通用量具，需选用比较仪、指示表，使用不便。故宜选用专用量具。 外圆测量宜采用卡规，测量时要注意从相互垂直的两个方向测量。 计工艺过程卡 机械加工工艺过程卡片 零件名称 惰轮轴 材料牌号 2 毛坯种类：铸件 工序号 工序名称 工序内容 设备 工艺装备 010 毛坯铸造 020 热处理 1 去应力退火 030 仪表车车两端面 平端面 数控车床 车刀，游标卡尺，三爪卡盘 040 粗车外圆 (1)车床三爪卡盘夹紧一端面，另一端面用顶针顶住，加工外径 33，平端面2面留有余量，长度为 17 (2)换头同方法车另一端面，加工外径 33，平端面 2面留有余量，长度为 26 (3)中间厚度 8 两侧面 到 10 数控车床 车刀，游标卡尺，两顶 针，三爪卡盘 050 半精车外圆 (1) 用顶针和卡盘固定两端面，加工外径度为 19 (2) 换头用顶针和卡盘固定两端面，加工外径度为 控车床 车刀，游标卡尺，两顶 针，三爪卡盘 060 精车外圆 (1) 换头车另一端面，用顶针和卡盘固定，加工外径 30，长度为 20 (2) 换头车另一端面，用顶针和卡盘固定，加工外径 30，长度为 28，公差为 + (3) 中间厚度 8 两侧面 到 8 公差在+ 间 数控车床 车刀，游标卡尺，两顶 针，三爪卡盘 070 热处理 正火硬度 302 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 15 080 精磨外圆 精磨外圆 磨床 圆砂轮 090 钻孔 9 525 钻头， 游标卡迟，钻模 100 孔粗加工 9 525 钻头，游标卡迟，钻模 110 孔精加工 9 525 钻头，游标卡迟，钻模 120 检验 去毛刺，修边 锉刀，砂皮纸 130 入库 油封，入库 编制（日期） 审核（日期） 共（ ）页 第（ ）页 件的程序编制（部分） 1对刀 2编程 100 650 03 51 33 30 4 30 四 夹具设计 具设计的目的和要求 目的 (1)保证加工精度 (2)提高劳动生 产率 (3)改善工人劳动条件 (4)降低生产成本 (5)扩大机床工艺范围要求 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 16 1、保证工件的加工精度 2、提高生产效率 3、工艺性好 4、使用性好 5、经济性好 具类型的确定 由此任务及条件可知：加工零件的加工形状不是很复杂，加工精度要求不是很高。但生产批量较大。因此夹具的设计不宜太复杂，在保证加工质量和生产效率的前提下，应尽量简化结构，做到经济合理 位装置的设计 （ 1） 确定定位方案 本零件 总共有六个自由度，这里主要控制五个自由度： 根据工件结构特点，其定位案有两种 方案一： 1 3 所示，以 30 的左端面为定位面，限制它的五个自由度 X ， Y ， Z ， X， Y。 方案二： 1 3 所示，以 30 的右端面为定位面，限制它的五个自由度 X ， Y ， Z ， X， Y 方案一 方案 二 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 17 比较上述两种方案，方案 更合理 （ 2）定位元件的选择 1）选择带定位销的底板，作为 30 轴的定位元件，其尺寸和结构按要求确定 2）以 9 孔外缘定位 ，采用两种方式： （ 1）选用只厂承钉作为 9 外缘定位元件其尺寸和结构按照表 3 19 和 3 20 确定，它可限制 Z 的自由度。该方案由于对工件的夹紧的效果不是很好 （ 2）采用移动 V 形块 作为定位元件，如图 1 4 所示它可限制 Z 自由度，虽然它的结构比较复杂，但是对工件的加工精度能起到很好的效果。 比较上述两种方案，确定采用第二种方案 图 1 4 （ 3） 定位误 差分析计算 1）加工 纹盲孔，保证中心距 16 0 计算中心距尺寸（ 16 0 位误差 D 为 D= B+ Y 由图 1 3 可知 , B=0 基准位移误差 Y 等于定位销于定位孔的最大间隙值 孔配合代号为 8 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 18 8 8+ 8 于是 98= D= Y= 其中： G = D 允 =1/3 G=D 则 D D 允 该定位方案满足要求 计算螺纹孔 B 面垂直度误差 同理 D= B+ Y 有基准位移误差定义可知 Y= 1+ 2 1 是定位销圆柱部分与台阶面的垂直度误差。由于此两表面是在第一次安装中加工出的，其误差很小，可忽然不计 1=0 2 是工件与定位面 B 的垂直度误差，而工件与定位面 B 也是在一次安装中加工出的，其误差很小，也可忽然不计 1=0 因此 D= B+ Y=0 定位误差的允许值 D 允 =1/3 G=1/3 显然 D D 允 2）加工 孔：要求保证中心距 56定位精度。 同理 D= B+ Y， B=0 而 Y 与加工 同 D= Y=中： G= D 允 =1/3 G=1/3 然 D D 允 3）加工 9 孔，要 求保证其中心距为 80 D= B+ Y D= Y=中 G= D 允 =1/3 G=1/3 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 19 显然 D D 允 该定位方案满足要求 由以上分析可知，该定位方案与定位装置是可行的。 夹紧装置的设计 1 夹紧机构 根据生产类型，此夹具的夹紧机构不宜太复杂，采用螺旋夹紧方式。其螺杆直径暂用为 缩短装卸工件的时间，采用开口垫圈。 2 夹紧力计算 （ 1）加工 9 时受力分析如图 1 5 所示，加工时 钻削轴向力 F 与夹紧力 行块上，而钻削扭矩 行块之势切削力矩不大。因 此 ， 对 于 加 工 此 孔 来 说 ， 夹 紧 是 可 靠 的 ， 不 必 进 行 夹 紧 力 校图 1 5 图 1 6 （ 2）加工 时如图 1 6 所示，由于受到的扭矩比较大，夹紧机构因具有足够的夹紧力和摩擦力矩，为此需进行夹紧力的校核。 1） 钻削轴向力 F F= 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 20 设 f=知 余参数查文献得： F=11 N） 2） 钻削力矩 = 11 3） 使工件转动的转矩 图 1 6 知 7 L= 4） 防转夹紧力 F 根据力的平衡原理得： +2Fn =N） 5） 夹紧机构产生的夹紧力为 据出版选用螺杆直径为 参考文献【 9】查得，采用 用夹紧力 显然满足夹紧力要求 向装置的设计及其它装置结构、夹具体的确定 1 加工 纹孔导向装置的确定 为适应钻、扩、铰的要求，现选用快换钻套及之相适应的村套，它们的主要尺寸和结构由表 3 57 和 3 58 选取。具体尺寸如表 1 7 所示 表 1 7 快换钻套及衬套尺寸 由机械加工手册得：钻套端面至加工面间的距离一般取（ 1）d(d 为钻头直径，取 82 加工 9 孔的导向装置的确定 为维修方便，不采用固定钻套， 而选用可换钻套，它们的主要尺寸和结构由表 3 5 和表 3 58 选取
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号