K109-涡轮箱体孔数控加工工艺与加工直径43孔夹具设计（全套含CAD图纸）
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涡轮
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夹具
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夹具夹紧力的优化及对工件定位精度的影响 什伍德拉夫机械工程学院，佐治亚理工学院，格鲁吉亚，美国研究所 由于 夹紧和加工 ， 在工件和夹具的 接触部位会产生局部弹性变形， 使工件尺寸发生变化， 进而影响工件的最终加工质量。这种效应可通过最小化夹具 设计 优化 ， 夹紧力 是一个重要的设计变量，可以得到优化，以减少工件的位移 。本文提出了一种确定多夹紧夹具受到准静态加工部 位 的最佳夹紧 力的新方法。该方法采用弹性接触力学模型代表夹具与工件接触，并涉及制定和解决方案的多目标优化模型的 约束。夹紧 力的 最优化对工件定位精度的影响通过 3铣夹具的例子进行了分析。 关键词：弹性 接触 模型 夹具 夹紧力 优化 前言 定位和 夹紧 的工件加工中的两个关键因素。 要实现夹具的这些功能，需将工件定位到一个合适的基准上 并夹紧，采用的夹紧力必须足够大，以抑制工件在加工过程中产生的移动 。然而，过度的夹紧力可诱导工件产生更大的弹性变形 ，这会影响它的位置精度，并反过来影响零件质量。 所以有必要确定最佳夹紧力，来减小 由于弹性变形对工件的定位误差 ，同时满足 加工的要求。在夹 具分析和综合领域上的研究人员使用了有限元模型的方法或 刚体模型的方法。大量的工作都以有限元方法为基础被报道 参考文献 1随着得墨忒耳 8，这种方法 的限制是 需要 较大的模型和计算成本。 同时 ， 多数的 有限元 基础 研究人员一直 重点 关注的夹具布局优化和夹紧力的优化还没有得到充分讨论， 也有少数的研究人员通过对刚性模型 9夹紧力进行了优化， 刚型模型几乎被近似为一个规则完整的形状。 得墨忒耳 12， 13用螺钉理论解决的最低夹紧力，总的问题是制 定一个线性规划，其目的是尽量减少在每个定位点调整夹紧力强度的法线接触力。接触摩擦力的影响被忽视，因为它较法线 接触力 相对较小 ， 由于这种方法是基于刚体假设， 独特的三维夹具可以处理超过 6 个自由度的装夹，复和倪 14也提出迭代搜索方法 ，通过假设已知摩擦力的方向 来 推导 计算最 小 夹紧力 ，该刚体分析的主要限制因素是当出现六个以上的接触力是使其静力不确定， 因此，这种方法无法确定工件移 位 的唯一性。 第 1 页 共 15 页 这种限制可以通过计算夹具 工件系统 15的弹性来克服，对于一个相对严格的工件，该夹具在机械加工工件的位置 会受夹具点的局部弹性变形的 强烈影响。 得墨忒耳 16使用经验的接触力变形的关系（称为元功能），解决 由于夹紧和 准静态加工力 工件刚体位移。同一作者还考察了加工工件夹具位移对设计参数的影响 17。桂 18 等 通过工件的夹紧力的优化定位精度弹性接触模型对报告做了改善，然而，他们没有处理计算夹具与工件的接触刚度的方法，此外，其算法 的应用没有讨论机械加工刀具路径负载有限序列。李和 19和乌尔塔多和 20用接触力学解决由于在加载夹具夹紧点弹性变形产生的接触力和工件的位移，他们还 使用此方法 制定了优化方法夹具布局 21和 夹紧力 22。 但是，关于 统及其对工件精度影 响的夹紧力的优化并没有在这些文件中提到 。 本文提出了一种新的算法，确定了 具工件系统受到准静态加载的最佳 夹紧力为基础的弹性方法。 该法旨在尽量减少影响由于工件夹紧位移 和加工荷载通过系统优化 夹紧 力的一部分定位精度。 接触力学模型，用于确定接触力和位移，然后再用做夹紧力优化 ，这个问题被作为多目标约束优化问题提出和解决。 通过两个 例子 分析 工件夹紧力的优化 对 定位精度的影响， 例子涉及的铣削夹具 3局 。 1 夹具 工件联系模型 1 1 模型假设 该加工夹具 由 L 定位器 和 带有 球形 端的 c 形 夹 组 成 。 工件和夹具 接触的地方是线性的 弹性 接触， 其他地方完全 刚性 。 工件 夹具系统由 于夹紧和加工受到准静态负载。夹紧力可假定为在加工过程中保持不变， 这个假设是有效的 ，在对液压或气动夹具使用。 在实际 中，夹具工件接触区域是弹性 分布， 然而， 这种模式的发展， 假设 总 触刚度（见图 1） 第 i 夹具 接触力 局部变形如下： i i ij j jF k d(1) 其中 j=x， y， z）表示，在当地子坐标系切线和法线方向的接触刚度 第 2 页 共 15 页 图 1 弹簧夹具 工件接触模型。 i i 接触处的坐标系 j=x， y， z）是对应沿着 别 （ j= x， y， z）的代表 ， 1 2 工件 夹具的接触刚度模型 集中遵守 一个球形尖端定位 ， 夹具和工件的接触并 不是线性的， 因为接触半径 与随法线力呈 非线性变化 23。 由于 法线 力 触变形 作用于 半径 平面工件表面之间，这可从封闭 赫兹的办法解决缩进一个球体弹性半空间 的 问题 。对于这个问题， 法线 的变形 ， 在 文献 23 第 93 页 中 给出如下： 1 / 32291 6 *（ 2） 其中 22*111 E 式中 和 工件和夹具的弹性模量， w 、 f分别是工件和材料的泊松比。 切向变形 或 者沿着硅业切力距 或 者有以下形式 文献 23 第 217 页 8i wi f G （ 3） 其中 1 / 31314i fG、一个合理的接触刚度的线性可以近似 从最小二乘获得适合式 （ 2）， 这就产生了以下线性化接触刚度值：在计算上述的线性近似， 第 3 页 共 15 页 1 / 32*168 . 8 29（ 4） 1*2 24 ji i y k G (5) 正常的力 被假定为从 0到 1000N，且最小二乘拟合相应的 2 夹紧 力优化 我们的目标是确定最优 夹紧 力，将尽量减少 由于工件刚体运动过程中，局部的夹紧和加工负荷引起的弹性变 形，同时保持在准静态加工过程中夹具 工件系统平衡，工件的位移 减少，从而减少定位误差。实现这个目标是通过制定一个多目标约束优化问题的问题，如下描述。 标函数配方 工件旋转 ， 由 于 部 队 轮 换 往 往 是 相 当 小 17 的 工 件 定 位 误 差Tw w w Y Z 假设为确定其刚体翻译基本上 ，其中 、 、 和 是 沿 xg，图 2）。 图 2 工件刚体平移和旋转 工件的定位误差归于装夹力，然后可以在该刚体位移的2 第 4 页 共 15 页 2 2 2ww w Y Z （ 6） 其中 表示一个向量二级标准。 但是作用在工件的夹紧力会影响定位误差。 当多个夹紧力作用于工件，由此产生的夹紧力为 R Y P P ,有如下形式： P （ 7） 其中夹紧力 1 . P 是矢量， 夹紧力的方向 1 . L CR n n矩阵， c o s c o s c o s TL i L i L i L 是 夹紧力是矢量的方向余弦， 、 和 是第 i 个夹紧点夹紧力 在gX、向量角度 （ i=1、 2、 3.,C） 。 在这个文件 中，由于接触区变形造成的工件的定位误差，被假定为受的作用力是法线 的，接触的摩擦力相对较小，并在进行分析时忽略了加紧力对工件的定位误差的影响。 意指正常接触刚度比是 通过i（ i=1， 2 L）和 最小的所有定位器正常 刚度并假设工件xN、yN、gY、自的 等效接触刚度 可有下式1 1 1,X Y Ns s sz i z i z ii i ik k k 和计算得出（见 图3），工件刚体运动 ，归于夹紧行动现在可以写成： 111X Y Y i z i z (8) 工件有位移，因此，定位误差的减小可以通过 尽量减少 产生的夹紧力 向量 2因此，第一个目标函数可以写为： 最小化 X Y Y N + + （ 9） 要注意，加权因素是与等效 接触刚度成正比的在gX、通 第 5 页 共 15 页 过使用最低总能量互补 参考文献 15， 23的原则求解弹性力学接触问题得出 A 的组成部分是唯一确定的，这保证了夹紧 力和相应的定位反应是“真正的”解决方案，对接触问题和产生 的“真正”刚体位移， 而且工件保持在静态平衡，通过夹紧力的随时调整。因此，总能量最小化的形式为补充的夹紧力优化的第二个目标函数，并给出： 最小化 2 2 2i i C L + C L + 1 1 1F F =2 k k i ii i ix y z 12 （ 10） 其中 *U 代表机构的弹性变形应变能互补， *W 代表由外部力量和力矩配合完成， Q 1 1 1. L C L C L Cx y z x y zc c c c c c是 遵 守 对 角 矩 阵 的 ， 1和111 . L C L Cx y z x y F F F F 是所有接触力的载体。如图 3 擦和静态平衡约束 在（ 10）式优化的目标受到一定的限制和约束， 他们中最重要的是在每个接触处的 静摩擦力约束。 库仑摩擦力的法律规定 22i i i ix y s F（ 静态摩擦系数） ,这方面的一个非线性约束 和线性化版本可以使用，并且 19有： i i i ix y s F （ 11） 假设准静态载 荷 ，工件的静力平衡由下列力和力矩平衡方程确保 （向量形式）： 内蒙古科技大学 本科生毕业设计（外文翻译） 第 6 页 共 15 页 0F 0M (12) 其中包括 在法线和切线方向的力和力矩的机械加工力 和工件重量。 接触力 由于夹具 工件接触是单侧面的，法 线的接触力 能被压缩。 这通过以下的 约束表 0（ i=1， 2 ,L+C） （ 13） 它假设 在 工件 上的法线力 是 确定的，此外，在一个法线的接触压 力不能超过压 工件材料的 屈服强度（ 。 这个约束可写为： i A （ i=1， 2， ,L+C） (14) 如果i 个工件 夹具的接触处的接触面积，完整的夹紧力优化模型，可以写成： 最小化 1212 (15) 3 模型 算法求解 式 （ 15） 多目标优化问题 可以通过 求解约束 24。 这种方法将确定的目标作为首要职能之一，并将其转换成一个约束对 。 该补充（1f）的主要目的是处理功能，并由此得到夹紧 力（2f）作为约束 的加权范数2对1保选中一套独特可行的夹紧力 ， 因此，工件 夹具系统驱动到一个稳定的状态（即最低能量状态），此状态也表示有最小的夹紧力下的加权范数2L。2个指定的加权范数2 ， 其中 是 2假设 最初所有夹紧力不明确，要确定一个合适的 。在定位和夹紧点的接触力的计算只考虑第一个目标函数（即1f）。虽 然有这样的接触力，并不一定产生最低的夹紧力， 这是一个“真正的”可行的解决弹性力学问题办法，可完全抑制工件在夹具中的位置。这些夹紧力的加权 系数2L， 通过计算并作为 初始值 与 比较 ，因此，夹紧力式（ 15）的优化问题可改写为 : 内蒙古科技大学 本科生毕业设计（外文翻译） 第 7 页 共 15 页 最小化1 12 （ 16） 由： RC (11)(14) 得。 类似的算法寻找一个方程根的二分法来确定最低的 RC 通过尽可能降低 上限，由此产生的最小夹紧力的加权范数2L。 迭代次数 K，终止搜索取决于所需的预测精度 和 ，有 参考文献 15： y i i ix y i id d d Y Z 2K lo g （ 17） 其中 表示上限的功能，完整的算法在如图 4 中给出。 内蒙古科技大学 本科生毕业设计（外文翻译） 第 8 页 共 15 页 图 4 夹紧力的优化算法（在示例 1 中使用）。 图 5 该算法在示例 2 使用4 加工过程中的 夹紧力的优化 及 测定 上一节介绍的算法可用于确定 单负载作用于工件的载体的 最佳夹紧 力 ， 然而，刀具路径随磨削量和切割点的不断变 化而变化。因此，相应 的夹紧力和最佳的加工负荷获得将 由图 4 算法获得 ， 这大大增加了 计算负担，并要求为选择的夹紧 力提供标准， 将获得满意和适宜的整个刀具轨迹 ，用保守的办法来解决 下面将被讨论的问题，考虑一个有限的数目（例如 m）沿相应的刀 具 路径 设置的 产生m 个最佳夹紧 力 ， 选择记为 123每个采样点， 考虑 以下四个最坏加工负荷向量： 内蒙古科技大学 本科生毕业设计（外文翻译） 第 9 页 共 15 页 m a x 1 1m a x Y F F 2 m a x 2m a x Y F F 3 3 m a xm a x Y F F 444m a x Y F F (18) gX、大 值 ， 2， 3 分别代替对应的 且有： 2 2 2m a x m a Y F F 虽然 4 个 最坏情况加工负荷向量不会 在 工件 加工的 同一时刻出现 ， 但 在每 次常规的进给速度中 ，刀具旋转一次出现一次，负载向量引入的 误 差可忽略 。 因此，在这项工作中，四个载体负载适用于同一 位置， （但不是同时）对工件 进行 的采样 ， 夹紧力的优化算法 图 4，对应于每个采样点 计算最佳的夹紧力。夹紧力的最佳形式有： m a x 1 2 . Ti i i ij j j c C C (i=1,2, ,m) (j=x,y z,r) (19) 其中体， =1， 2， C)是每个相应的夹具在第 i 个样本点和第 j 负荷情况下力的大小。后 的结果， 一套 简单的 “最佳”夹紧力必须从所有的样本点和装载条件里发现，并在 所有的最佳夹紧力中选择。 这是通过 在所有负载情况和采样点 排序，并选择夹紧点的最高值的最佳的 夹紧 力 ， 式 （ 20）： ik （ k=1， 2， ， C） （ 20） 只要这些具备，就得到一套 优化的夹紧力 Tm a x m a x m a C. C C ， 验证这些力，以确保工件夹具系统的静态平衡。否则， 会出现 更多采样点和重复上述程序。 在这种方式中，可为整个刀具路径确定“最佳”夹紧力 5 总结了刚才所描述的算法。请 注意，虽然这种方法是保守的，它提供了一个确定的夹紧力，最大限度地减少工件的定位误差的一套系统方法。 5影响工件的定位精度 它 的兴趣在于 最 早 提出了 评价夹紧力的 算法 对工件的定位精度 的影响 。 工件首先放在与夹具 接触 的 基板上，然后 夹紧力使 工件 接触 到 夹具， 因此，局部变形发生在每个工件夹具接触处，使工件在夹具上移位和旋转。随后，准静态加工负内蒙古科技大学 本科生毕业设计（外文翻译） 第 10 页 共 15 页 荷应用造成工件在夹具的移位。 工 件刚体运动的定义是由它 在gX、 移位 Td w w w Z 和自转 y z （见图 2）， 如前所述，工件刚体位移产生于在每个夹紧处的局部变形 Ti i i ix y zd d d d ，假设 Ti i i Y Z 为相对于工件的质量中心的第 i 个位置矢量 定位点， 坐标变换定理可 以 用 来 表 达 在 工 件 的 位 移 d w w w Z 以 及 工 件 自 转x y z 如下 : 1d Ti w wi i r d r (21) 其中 1描述当地在第 是一个旋转矩阵确定工件 相对于全球的坐标系 的定位 坐标系。 假设夹具夹紧工件旋转，由于旋转 w 很小，故 也可近似为： w （ 22） 方程（ 21）现在可以改写为： 1 B q（ 23） 其中 0 0 1 0 Z 0 1 Y X 0是 经方程 （ 21） 重新编排后 变换得到 的 矩阵式， Z Tw w w w w 是夹紧和加工导致的工件刚体运动矢量 。 工件与夹具单方面接触性质意味着工件与夹具接触处没有拉力的可能。因此，在第i 装夹点接触力 能与 关系如下： ,00,i i d t h e r w i s e （ 24） 其中 是在第 i 个 接触点由于 夹紧和加工负荷 造成的变形 ， 0 意味着净压缩变形，而负数则代表拉伸变形 ; i i i ix y zK d i a g k k k 是表示在本地坐标系第 i 个接触刚度矩阵， 0 0 1 是单位向量 . 在这项研究中假定液压 /气动夹具，根据对外加工负荷，故在法线方向的夹紧力的强度保持不变，因此， 必须内蒙古科技大学 本科生毕业设计（外文翻译） 第 11 页 共 15 页 对方程 （ 24） 的 夹紧点 进行修改 为： i i F p （ 25） 其中 在第 i 个夹紧点的夹紧力，让 1矢量。并结合方程（ 23） （ 25）与静态平衡方程，得到下面的方程组： 1L + i i F （ 26） 其中， 其中 表示相乘。由于夹紧和加工工件刚体移动， q 可通过求解式（ 26）得到。工件的定位误差 向量， r r r r Zm m m m （见图 6）， 现在可以计算如下： r q（ 27） 其中 r Tm m Y Z 是 考 虑 工 件 中 心 加 工 点 的 位 置 向 量 ， 且1 0 0 00 1 0 00 0 1 Y 0 6模拟工作 较早前提出的算法是用来确定最佳夹紧力及其对两例工件精度的影响例如 ： 1 适用于工件单点力。 2 应用于工件负 载准静态铣削序列 内蒙古科技大学 本科生毕业设计（外文翻译） 第 12 页 共 15 页 如左图 7 工件夹具配置中使用的模拟研究 16L gX、 3具 图 7 所示，是用来定位 并控制 7075 - 合金（ 127 毫 米 127 毫 米 米） 的 柱状块。假定为球形布局倾斜硬钢定位器 /夹具 在表 1 中给出 。工件 夹具材料 的摩擦静电 对系数 为 使用伊利诺伊大学开发 序 参考文献 26 对 加工瞬时铣削力条件进行了计算 ， 如表 2 给出 例（ 1），应用工件在点（ 米， 米， 米）瞬时加工力， 图 4 中表 3 和表 4列出了初级夹紧力 和 最佳夹紧 力 的算法 。 该算法如图 5 所示 ， 一个 米铣槽使用 行了数值模拟， 以减少 起 步 （ 米， 米， 米）和结束时（ 米， 米， 米）四种情况下加工负荷载体 ， 内蒙古科技大学 本科生毕业设计（外文翻译） 第 13 页 共 15 页 内蒙古科技大学 本科生毕业设计（外文翻译） 第 14 页 共 15 页 （见图 8）。 模拟计算铣削力 数据在 表 5 中给出。 图 8 最终铣削过程模拟 例如 2。 内蒙古科技大学 本科生毕业设计（外文翻译） 第 15 页 共 15 页 表 6 中 5 个 坐标列出了为模拟抽样调查点。 最佳 夹紧力 是 用前面讨论过的排序算法计算每个采样点和负载载体 最后的 夹紧力 和负载 。 7结果与讨论 例如算法 1 的绘制最佳夹紧力收敛图 9，图 9 对于固定夹紧装置在图示例假设（见图 7）， 由此得到的夹紧力加权范数2 2 2 2/ 2 / 3R R R Y P P 佳夹紧 力 所述加工条件下有比初步夹紧力强度低得多的加权 范数2L， 最初的夹紧 力是通过减少工件的夹具系统补充能量算法 获得 。 由于夹紧 力和 负载造成的工件的定位误差，如表7。结果表明工件旋转小， 加工点减少错误从 等。在这种情况下， 所有加工条件 改善不是很大，因为从最初 通过互补势能 确定的最小化的夹紧力值已接近最佳夹紧力。 图 5 算法 是用第二例在一个序列应用于铣削负载到工件， 他 应 用 于 工 件 铣 削 负 载 一 个 序 列 。 最 佳 的 夹 紧 力， m a x m a x m a x m a x m a x, , ,i i i i ij x y z P P P ，对应列 表 6 每个样本点，随着最后的最佳夹紧力每个采样点的加权范数2 10， 在每个采样点的内蒙古科技大学 本科生毕业设计（外文翻译） 第 16 页 共 15 页 加权范数2 结果表明，由于每个具有最高的加权范数2L。 如图 10 所示，如果在每个夹紧点最大组成部分是用于确定初步夹紧力，则夹紧力需相应设置，上述模拟结果表明， 该方法可用于优化夹紧 力相对于初始夹紧力的强度，这种做法将减少所造成的夹紧力的加权范数2L，因此将提高工件的定位精度。 图 10 8结论 该文件提出了关于确定多钳夹具，工件受准静态加载系统的优化加工夹紧力的新方法。夹紧力的优化算法是基于接触力学的夹具与工件系统模型，并寻求尽量减少应用到所造成的工件夹紧力的加权范数2L，得出工件的定位误差。该整体模型，制定一个双目标约束优化问题，使用 算法通过两个模拟表明，涉及 3，二夹铣夹具的例子。今后的工作将解决在动态负载存在夹具与工件在系统的优化，其中惯性，刚度和阻尼效应在确定工件夹具系统的响应特性具有重要作用。 9 参考资料： 内蒙古科技大学 本科生毕业设计（外文翻译） 第 17 页 共 15 页 1、 J. 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N. by g, g in in of in is by as a as g NX z i i1 be Y NZ z i z i i1 i1 w (3). d , to be T is P X P Y P Z (8) 17 is to be by d X Y Z , X , Y , Z X i k z N Y i Z i of d w g, g 2). i1 i1 i1 to he be by 2 of be in of 2 as of d ( X ) ( Y ) ( Z ) ) (6) be R 2 R 2 R 2 2 of a w P X + P Y + P Z In on X Z to X y Z R P (7) i1 i i1 i i1 i (9) C C C L+1 L+C T to in g, g C P . . is R by n . . is C n C Li L1 i LC i i is of 15, 23. i , Li , i by at to to g, Z g i 1,2,. . .,C). is in n to at is to be by of at at is is is of on of X, Z of in g, U* W*) . T Q 1 2 L+C i1 x L+C i1 y L+C i1 z 10) i s s s R R R w w w w T w w w s s s w w 2 w 2 w 2 R R R R R T T T i z s z i i 2 i i 2 i 2 i 2. 3. of 2 07 * of a In of W* Q of he q. (10) is is at s x y s z s A of be is 19: x y s z of is by in F 0 (12) M 0 of in is be is by :i 0 (i 1, . . ., L C) (13) In at a of is y i i is at be PC w (11)(14). 4. he q. (15) be by 24. of as a of is As a is to a of f2 a 2 to be or , is an a , is at by of it is a “to is as . q. 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N. . 0332E 18. 8, a of is of on on 911. as 12, 13 to as a to at by of is on it D 14 by a of is it is As a be by be by of 15. a of in is by at 16to to of on 17. et 18an of In a of a Li 9 20 05by at 21 2. a on a on a to to to by A is to a of is as a of on is a 32-1 a in is to to to be or of is in is 1). at be as )j = x,y,z) in of xi,yi,1. A zi,at j = x,y,z) xi,j = x,j,z) of at a is 23. to of a be to of a an 23, p. 93:9(16*)2(2)1 - - s to a i(= 23, p. 217: - )3 - of be a q. (2). *)29(4)E* - )In to 000 N, 2of to . is to of . Li . N. by in in is by as a as to is 17 is to by , g, 2)to be in of 2of as (+ (+ () (6)ii 2of a on to , )C= .C= .nL+i= iaL+i, bL+i, gL+by at g, i = 1,2,. . .,C)to is to be by at at is is of on of to i = 1,. . .,L), X, of in g,2. in be 3). to be )by 2of be 11)to in g, by of 15, 23. to is in by at of is U* - W*) =12i=1(L+(L+(0)= 3. of 07* of W* by Q = z is ( 1, l = zof q. (10) is to is at s (+() #A of be is 19: 1)is by in 0 (12) 0of in is be by i:0(i = 1, . . ., L + C) (13)it is at a of is i# i = 1, . . .,L+C) (14)at f =5)(11)(14)q. (15) by 24. of as a In of is as 2of is as a of a of is As a to a 2of a 2to be or to e, an on To a e,at of it is a “to 2of as of e. q. (15) 16)e, (11)(14)to of an is to By e as 2of is of K, on d is 25:K =7) I in be a to of an to be a a of be A to a m) of m of 1.,At . Li . N. 4. in )(18)g, of , 2, 3 (+(+()on at At by at be in at on to 4 is to (i = 1, . . .,m)(j = x,y,z,r)(19)of k = 1,. . .,C)is at to be of is at a as q. (20):k = 1,. . .,C) (20)is a of is to of In be is a of a of is of to of on is on in to at f购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 大学 毕业设计论文（说明书） 涡轮箱体孔数控加工工艺与 加工直径 43 夹具设计 学 院 学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 机自 姓 名 学 号 指导老师 2016 年 4 月 日 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 摘 要 本文主要设计的是涡轮箱体的加工工艺及夹具的设计 。 本文目的是降低产品质量，提高生产效率，成本，充分利用现有的生产条件，确保加工质量设计的前提下，能使加工达到最优效果。在工艺设计中，结合下的传 统生产工艺实践理论设计进行了改进和优化工艺技术和设备，更低的废气夹具的生产和加工更加经济合理。在夹具设计，收集和相关的机器资料的信息，切削刀具和切削加工过程，根据工件的材料，结构特性，技术要求和过程的分析，根据设计，以提高生产夹具设计步骤满足握把工艺和生产要求 。 关键词： 切削用量 ， 误差，工艺 ， 夹紧 ， 工序 ， 定位 ， 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 of In of on to of to of of of of is to of of as of of to in 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 V 录 摘 要 . . 录 . 1 章 绪 论 . 1 轮箱体的加工工艺简述 . 1 轮箱体的加工工艺的流程 . 1 轮箱体夹具简述 . 2 床夹具的功能 . 3 械工艺夹具的发展趋势 . 3 床夹具的现状 . 错误 !未定义书签。 代机床夹具的发展方向 . 错误 !未定义书签。 第 2 章 零件的分析 . 4 . 4 . 5 第 3 章 工艺规程的设计 . 6 定毛坯的制造形式 . 6 面的选择 . 6 定工艺路线 . 6 艺路线方案一 . 6 艺路线方案二 . 7 艺方案的比较与分析 . 7 择加工设备和工艺装备 . 8 床选用 . 8 择刀具 . 8 择量具 . 8 工之中工序尺寸，加工余量以及毛坯尺寸的选定 . 8 定切削用量及基本工时 . 9 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 4 章 镗孔夹具部分 . 16 究原始质料 . 16 位、夹紧方案的选择 . 16 削力及夹紧力的计算 . 16 差分析与计算 . 17 位销选用 . 18 具设计及操作的简要说明 . 19 结 论 . 20 参考文献 . 21 致 谢 . 22 1 第 1 章 绪 论 轮箱体的加工工艺简述 涡轮箱体加工处理是指改变形状，尺寸，用于改变整个过程中的相对位置的处理方法的性质，该方法是基于操作者的治疗。处理 - - 总成 - 例如，作为粗加工处理流程下面的测试 - 这个特定包装过程中，是在治疗方法的一般过程的一部分，是不一样的单个单词，这样的原油加工如，可以包括一个毛坯制造，研磨，精加工也分钳工，需要铣床等，它可以进行每一步的数据，如粗糙度的详细分析。 然 而，这种差别是，产品和技术人员，也知道许多这样的状态和设备的质量的工人，不仅是关于处理，即在该过程中使用的程序，如书面文件中，内容规划和决策，以确定。既然已经相对定位的，因为实际的情况是非常高的，以非常不同的可能性，各厂中，相同的可能性不是很高。 总的来说，这是该程序，处理的过程中，对于每一个步骤的详细参数的代表，它是基于写入确定的处理的计划的实际情况的特定工厂过程。 轮箱体的加工工艺的流程 涡轮箱体的工艺过程中，根据是一个文件，操作的过程的方法，该实际，合理的方式的基础上的一部分，根据生产的特定条 件下，以确定最佳的操作方法，所述涡轮处理技术套管预定的文件写入过程中可以提供一个基础，经批准后，诱导产生。 步骤开发流程和规范： 1）生产计划，以使一个特定的计算来确定后续生产的类型。 2）接着，所述分析处理部，请访问和分析产品装配图的详细视图。 3）选择了基准面。 4）制定工艺的路线。 5）要求的尺寸和公差的计算和处理，以确定所有的步骤。 6）每道工序的设备和工具，紧固件，可以判断该措施 7）确定的需要和固定工时切削的量，工作效率被确定。 8）的主要过程，以确定票据和试验方法的技术要求。 9）填写流程文件 。 在加工制备过程中，在许多情况下，为了增加在正确的内容前的经济效率已被预先确定的调整。其中最有可能的情况下，为了改善这样的生产条件加以固定在进行实际加工，新技术，新材料，新工艺，过程中的条件，如引进先进设备没有材料，并且之前的外观要求，提高了技术规则。 2 轮箱体夹具简述 涡轮箱体的夹紧工件夹紧技术和设备。这是因为，如已就直接向精度的影响直接影响，设计是提高的重要的技术工作的劳动生产率和是一个夹具，以产生卓越的产品，可靠性不是缺乏效率高的技术和设备，生产的特定质量。 制造机械设备最常用的工艺设备的方法 。机器的制造技术被安装在机器上，以保证机器和工件的相对位置正确，可以承受切削力。主要作用是保证精密夹具，提高劳动生产率，扩大工具的使用，确保生产安全，因此，夹具占据机械制造中的非常重要的地位。 一体化设计设计方法，设计可以是简单的，明确的进行三维用户界面登录减少重复。更重要的是，可以自动生成的零件和装配夹具和二维图纸的最终三维实体造型。这种设计方法不仅夹具设计艺术从繁杂的工作了重复的设计中解脱出来，同时也缩短夹具的开发力度，提高设计和制造的质量标准，使夹具行业全员劳动生产率得到提高。 电脑采用 设计技术，以实现先进的方法，工装夹具设计辅助夹具设计。由于夹具各种复杂的结构，设计过程中涉及更多控制的条件，所以，对于小夹具设计专业软件，没有一个软件系统能够夹具设计完全数字化。目前，计算机辅助设计装置通常二维 维 缺点是，设计人员应该首先阅读理解与零件的加工要求二维零件图的工作，并在二维图的三维心灵的坚实部分 ;然后选择位置或合适的夹具和其他组件和设备的设计，结构，形成下一个设备中的三维实体，二维图完整夹具设计的心中。在设计过程中，反复把三维和二维模型中，最终装配图的二维图。在渲染三维实体绘图构成的影响是困难的，低效的，一般不画一个三维装配图。这种夹具设计质量和效率，以及加工和装配都受到影响。设计工具三维参数化实体建模软件，基于特征的，软件的完整的 于使用。加工组装部件和一个简单的运动仿真 ;用 3D 软件平台，可以三维实体模型使用她的动画功能，不仅可以检查的可行性夹具的工作，而且还元件安装片和动画文件表明运动过程。 针对夹具计算机辅助设计，三维软件平台，在设计中使用的标准组件提高了坚实的模型库，非标件，使用交互式建模和直接建模平 台设计为非标准的集合库。 二维 件设计，它可以让我们摆脱了绘图板，用绘图板来解决 - R 带来了很多弊端。由于这些立体软件。不仅三维实体模型，还可以使用三维模型来检查装配和静电干扰控制，制度分析，动态干涉，动态分析，仿真强度分析，设计和其他软件组件可以被执行生成 些功能是常规的二维 合夹具设计的复杂性，精度等特点。使用易于学习 3D 立体实体建模软件，实现了设计过程。 3 使用新的夹具设计的夹具设计基于三维设计后的标准件需要进行建模，或选择直接从标准库拨号。在设计过程简单 ，清晰的三维用户界面进行减少重复图形工作量。更重要的是，可以自动生成的零件和装配夹具和二维图纸的最终三维实体造型。这种设计方法不仅夹具设计艺术从繁杂的工作了重复的设计中解脱出来，同时也缩短夹具的开发力度，提高设计和制造的质量标准，使夹具行业劳动生产率得到提高 6 。 床夹具的功能 （ 1）确定的工作位置，可以保证正确的位置，并夹紧过程变得，以满足工作的定位精度要求的位置，你必须有正确的位置。 （ 2）用于保持可以放置在相同的位置为固定所述工件的处理操作，就可以在一个固定的位置 来选择。 2. 夹具的特殊功能： 在刀的特殊功能的主引导和 2 中的夹具。 （ 1）调整到相对于所述夹具和工作的切削边缘的正确位置。研磨块的夹具的正确位置，就可以立即确定刀架。 （ 2）您将能够确定钻头，并立即钻引导位置控制中的应用钻模钻模板。 械工艺夹具的发展趋势 夹具的方向 1：精确 随着越来越精密机械产品，必将在精密夹具相应增加。 夹具的方向 2：效率 高效率的夹具，常见的有：高速与动力夹紧装置以及自动化装置的夹具。 夹具的方向 3：灵活性 如果这种灵活性，灵活的机械设备也会喜欢。的属性，形状和成品率的大小 的工作的步骤：是一个变量。可调式通用夹具，组合夹具：夹钳新品种的特征都有一个柔性夹具。预计时间，柔性夹具期长，将是灯具发展的主要方向。 夹具的方向 4：标准化 我们开发了一个典型的夹具的结构，我们在共同的第一个，从确保部件，以减少使用的类型和提供了类似的功能元件，串联或变体的固定部件我们需要建立身体的这种类型的大小。是被常用的方法如下。夹具，部件，以及部件，几个万能材料。夹具的标准化，我们使用的阶段是比较常见的。 4 第 2 章 零件的分析 件的形状 一技术要求： 2 非加工 表面涂黑漆 松等缺陷 2 度。 二 转向器箱体的工艺结构的分析 此箱体为一个整体，每个部位分别是圆柱筒，带孔方板，箱体，面板，圆柱体，球头圆柱体，主要加工面为左及右侧面，圆柱筒面，后视图孔，和个螺纹以及凸台的加工，零件上的最小粗糙度为 高垂直度要求 视端面的平面度为 侧面和右侧面的平面度也是 柱筒的外孔与内孔之间的同轴度为 的外壁表面的粗糙度为 口表面的粗糙度为 以，根据查 表可得，加工外壁是可用半精车的方式，总的来说，这个箱体零件的粗糙度最低得 高确有 32，所以必须严格依照零件图要求来加工零件。 由零件图找出并设得，该箱体的材料为 铸铁，硬度 160因此可以大大减小切削加工量，从而提高材料的利用率，减少了浪费。 图 2轮箱体零件图 5 件的工艺分析 从以上零件图进行分析，他的材料的一部分是 种材料是相对高强度，高阻尼，高耐热性和具有高的耐磨损性。 涡轮箱体主要加工的地方是：一 们的表面粗糙度 端面的表面粗糙度 45、 内 孔，它的表面粗糙度.2 m 。 这一组加工表面包括 有 ： 左端面，它的内腔 内孔直径为 45、 用先粗车然后再半精车的方法就可以达到设计图的精度要求。 6 第 3 章 工艺规程的设计 考虑到零件工艺规程设 定的问题，假设本涡轮箱体部分的年度 10 万台，被设置为帐户，服用的技术法规的一部分，它是，一天两班，其中，假定零件 1， 19，和需要对每个废品率，这将是为了安排一天到一天的第二个轮班工作，为 由于部件和材料为 帐户的工作部件必须倒了比较高的耐磨性，所以我按设计要求选择 Q=10万件 /年，那么 n=1件 /台；那么备品率和 废品率则可以分别取百分之 19和百分之 得生产纲领为： N=2+ )（ 1+ )=238595 件 /年 定毛坯的制造形式 前面已经知道涡轮箱体零件的材料为 铸造，即，具有一个液体成型明显的特征，的性能的主要优点的液体成型：自适应的，即，不仅铸件的不同壁的厚度，它是适用于各种不同的权重，以不同类型的金属因此，考虑提高生产效率，为了确保降低制造成本，这是需要的精度方面考虑的情况下。 面的选择 一个过程步骤的设计，如果可能的话，以用于选择基地正确合理地固定到机执行此步骤，因为零件的质量，生产效率显着，相反地，因为它是提高，很不仅是重要的，该问题的过程中，将非常多。 基准原油供 选择的目标和这些部件的涡轮机壳体的一部分，我们对于这一部分，非圆形的先决条件的端面，由于参考，然后，将最有可能的在他的这组选择粗的基准，在该部分的外表面的处理所获得的，它不符合设计要求，根据粗基准的选择原则：若一个零件有不加工的表面的时候。 定工艺路线 过程中，它是，在开发过程中的路径，是处理路径的发展，减少在那里的最重要的工作，从而实现生产成本的效果，另外，我们需要考虑在制造过程的经济效益。 艺路线方案一 10 铸造 铸造毛坯 20 退火 退火（消除内应力） 30 铣 粗铣上端面， 精铣上端面 40 铣 粗铣下端面，精铣下端面 50 铣 粗铣左端面，精铣左端面 60 铣 粗铣右端面，精铣右端面 70 铣 粗铣前端面，精铣前端面 80 铣 粗铣后端面，精铣后端面 7 90 镗 粗镗，半精镗、精镗 43孔 100 镗 粗镗、半精镗、精镗 93、 64、 46、 61孔 110 钻孔 钻 4孔沉孔 15 120 钻孔 钻 3进行攻丝 130 钳工 去毛刺 140 检验 检验 艺路线方案二 10 铸造 铸造毛坯 20 退火 退火（消除内应力） 30 铣 粗铣上端面 ，精铣上端面 40 铣 粗铣下端面，精铣下端面 50 铣 粗铣左端面，精铣左端面 60 铣 粗铣右端面，精铣右端面 70 铣 粗铣前端面，精铣前端面 80 铣 粗铣后端面，精铣后端面 90 钻孔 钻 4孔沉孔 15 100 钻孔 钻 3纹底孔，并进行攻丝 110 镗 粗镗、半精镗、精镗 43孔 120 镗 粗镗、半精镗、精镗 93、 64、 46、 61孔 130 钳工 去毛刺 140 检验 检验 艺方案的比较与分析 上面两个方案的特点比较在于：而相对于它的定位，是非常有用的程序更是 一个夹子。的所有的两个节目的两个单词，多个步骤可以在枯燥，车床加工，如钻孔后，换刀相对复杂的，术语，减少夹具的数量，及时但它不足以刀具交换。因此，综合方案如下，以两个过程比较将超出的结论是特定过程： 10 铸造 铸造毛坯 20 退火 退火（消除内应力） 30 铣 粗铣上端面，精铣上端面 40 铣 粗铣下端面，精铣下端面 50 铣 粗铣左端面，精铣左端面 60 铣 粗铣右端面，精铣右端面 70 铣 粗铣前端面，精铣前端面 80 铣 粗铣后端面，精铣后端面 8 90 镗 粗镗、半精镗、精镗 43孔 100 镗 粗镗 、半精镗、精镗 93、 64、 46、 61孔 110 钻孔 钻 4孔沉孔 15 120 钻孔 钻 3进行攻丝 130 钳工 去毛刺 140 检验 检验 择加工设备和工艺装备 床选用 大家都知道工序的组成主要就是 选择加工中心 择刀具 车刀往往用 质合金车刀。原因是它的主要应用范围为冷硬铸铁、普通的铸铁、高温合金的半精加工和精加工，为了提高生产率和经济效益我们可以选用可转位车刀( 择量具 涡轮箱体零件的生产属于成批量的生产所以一般来讲均采用通常的量具。 工之中工序尺寸，加工余量以及毛坯尺寸的选定 涡轮箱体的零件材料确定为 找到相关引用书本表格 查到各种铸铁的性能之间的比较。 43 269，表 物理性能， 度 =3，计算零件毛坯的重量约为 2 表 3械加工车间的生产产 量 生产类型 同一类零件的年产量 单位：件 重型 （零件重 2000 中型 （零件重1002000 轻型 （零件重 120250 、侧面 底 面 在铸造在钻孔时，该量的其余部分一般是按照空间选择注射的上表面的位置。 根据在材料和加工工艺上表，我们能够确定余量，步长，每个粗机加工的表面的尺寸。 定切削用量及基本工时 我们知道，切削用量一包括进给量，切削深度及切削速度三，设定： 3. 设定切削速度。 序 30： 粗 铣、精铣上端面 （ 1） 切削深度 4pa （ 2） 确定进给量： 上面已经说过关于道具的选择，工序选 质合金端铣刀。 （ 3） 确定切削速度： 选择切削速度5m/ 10 主轴转速 6 5 1 0 0 0 2 5 8 / m i 1 4 8 0，从相关引用书本找到 3表 4出并设得n=255r/入后计算可得： 2 5 5 3 . 1 4 8 0 6 4 / m i （ 4）基本时间的确定 铣削常用符号如下： z 铣刀齿数 铣刀每齿的进给量， mm/z 工作台的水平进给量， mm/f 工作台的进给量， mm/f 铣削宽度， mm 铣削深度， mm d 铣刀直径， 相关引用书本 可找到计算式子是： 12l 由上找出并设得这个铣床的主轴转速 n=255r/算工作台的进给量：0 . 2 1 0 2 5 5 5 1 0 / m i z n m m 。 从机床的操作手册能找到并设出 480 毫米每分钟；切削加工面 L=22到相关引用书本 10 表格第 30章第 9张 30127， 12 29 0 . 0 6 m i l lT f 。 工序 40 粗 铣、精铣下端面 （ 1）切削深度 3pa （ 2）进给量的确定 此工序使用合金端面铣刀，型号 3） 切削速度的确定 找到相关引用书本 10 表格第 30章第 23张表格，选择切削速度5m/ 计算主轴转速 6 5 1 0 0 0 2 5 8 / m i 1 4 8 0，查表 4 n=255r/后计算实际2 5 5 3 . 1 4 8 0 6 4 / m i （ 4） 基本时间的确定 根据铣床的数据，主轴转速 n=255r/作台进给量0 . 2 1 0 2 5 5 5 1 0 / m i z n m m 从机床的操作手册能找到并设出 480毫米每分钟；切削加工面 L=3611 找到相关引用书本 10 表格第 30章第 9张表格找出并设得127， 12 43 0 . 0 8 m i zl l 。 工序 50 粗 铣、精铣左端面 （ 1）切削深度 3pa （ 2）确定进给量：用合金端面铣刀，设最小 r，则 0 . 2 0 1 0 2 /f m m r 。 （ 3） 切削速度的确定 按相关书本中的表格，设得5m/ 主轴转速的计算： 6 5 1 0 0 0 2 5 8 / m i 1 4 8 0，找到相关引用书本 三表格第 4 章第 18 个表格可以知道： n=255r/算实际转速： 2 5 5 3 . 1 4 8 0 6 4 / m i （ 5） 确定基本时间：铣床的主轴转速： n=255r/作台进给量为：0 . 2 1 0 2 5 5 5 1 0 / m i z n m m 从机床的操作手册能找到并设出 480毫米每分钟；切削加工面 L=36到相关引用书本十表格第 30章第 9个表格找出并设得：127， 12 43 0 . 0 8 m i zl l 。 工序 60 粗 铣、精铣右端面 （ 1）切削深度 3pa （ 2）确定进给量：使用合金端面铣刀，型号 最小 r，则 0 . 2 0 1 0 2 /f m m r 。 （ 3） 切削速度的确定 根据所知表 30择切削速度5m/ 主轴转速的计算： 6 5 1 0 0 0 2 5 8 / m i 1 4 8 0，表格 4以知道： n=255r/算实际转速： 2 5 5 3 . 1 4 8 0 6 4 / m i （ 6） 确定基本时间：铣床的主轴转速： n=255r/作台进给量为：0 . 2 1 0 2 5 5 5 1 0 / m i z n m m 从机床的操作手册能找到并设出 480毫米每分钟；切削加工面 L=36格 3027， 12 43 0 . 0 8 m i zl l 。 12 工序 70 粗 铣、精铣前端面 （ 1）切削深度 1pa （ 2）确定进给量： 我决定用合金端面铣刀 出并设得刀具详细数据：D=80D=70d=27L=36L=30数 z=10，根据所选择的 r， 0 . 1 0 1 0 1 /f m m r 。 （ 3）确定切削速度： 找出并设得： 24m/轴转速的计算： 1 2 4 1 0 0 0 4 9 5 / m i 1 4 8 0，找到相关引用书本 3机床主轴转速表我们可以确定 90转每分钟，实际切削速度式子是： 4 9 0 3 . 1 4 8 0 1 2 3 / m i （ 4）确定基本时间 ： 由铣床的数据找出并设得：主轴转速 n 为 490 转每分钟，工作台进给量为： 0 . 1 1 0 4 9 0 4 9 0 / m i z n m m 从机床的操作手册能找到并设出 480 毫米每分钟；切削加工面 L=36到相关引用书本十表格第 30章第 9个表格可以知道127， 12 43 0 . 0 8 m i l lT f 工序 80 粗 铣、精铣后端面 （ 1）切削深度： 1pa （ 2）确定进给量： 还是选同样 的合金端面铣刀 ，刀具的详细数据是： D=80D=70d=27L=36L=30数 z=10，根据所选择的 床功率为 4 r， 0 . 1 0 1 0 1 /f m m r 。 （ 3）确定切削速度： 找到相关引用书本二表格第 5章第 157个表格 找出并设得： 24m/轴转速计算： 1 2 4 1 0 0 0 4 9 5 / m i 1 4 8 0，找到相关引用书本 3机床主轴转速表可以确定： 90转每分钟，再计算实际切削速度： 4 9 0 3 . 1 4 8 0 1 2 3 / m i （ 4）确定基本时间： 前面已经知道铣床主轴转速 n 为 490 转每分钟，工作台进给量式子是： 0 . 1 1 0 4 9 0 4 9 0 / m i z n m m 从机床的操作手册能找到并设出 480 毫米每分钟；切削加工面 L=36到相关引用书本十表格第
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