K22-支架工艺规程及加工3-Φ7螺纹孔工装夹具设计及建模（PROE）
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可持续夹具及固定装置的高精度安装的方法论 J. 国巴斯大学机械工程学系 摘要 在夹具安装阶段，夹具组件的精确测量能力决定其精确性，尤其是对大尺寸的产品和应用来说。大量定制一些在设计上有多样性的小批量产品和零部件是十分重要的。产品质量应该与迅速转换理念相互协调，对于敏感元器件及组件而言，以牺牲产品质量来提高速度是不明智的，例如在航空航天工业中所看到的那些零部件。提高精确性对于夹具的安装是很有必要的，为了要尽量少用，这可取决于夹具和夹具定位变化的耐受 性预算。在航空航天工业中，灵活和可重构夹具的概念的发展及固定装置是夹具的主要开销成本。吸引他们的是重构夹具的可重用性，可持续使用是由于那些零部件也能够被重新应用到许多种产品和装配中去。一直不佳的准确性和可靠性为这类夹具的缺点，这篇论文主要是研究可持续夹具主要零部件的精确定位，影响夹具性能的因素在安装阶段会得以审查。本文介绍了一种在灵活夹具中为了最大限度地减少定位和夹紧的不确定性的方法。 关键词 :可持续性夹具；夹具安装；校准不确定性；夹具的监测；计量； 可重复使用的夹具 1 引言 质量和可靠性等因素 早已经转换为新零件固有的特征。在他们的产品和服务范围内，近期市场趋势已经迫使制造业走向大规模定制。其次增加新陈品的多样化设计在部件和组件级别上遵循第二次高幅度的变化。有先进制造系统和技术的国家提供了更多的灵活性，能使设计师更加自由的发挥想象。例如在过去几十年发展起来的一种新的大体积测量方法，就能测量及公丈的距离。用来检测大尺寸零件的这些设备通常是由多个组装部件所制造出来的。在重组和装配期间，那些大尺寸产品的制造需要用到专用的夹具和固定装置，以便于他们的零部件能够被定位在设计基准上。对于大批量产品，在计算机辅 助软件上就能估算出其主要的花费需求，否则，在某些情况下或以其他方式生产的产品成本可能会是非常高的。这个问题与客户不断用钱来寻求具有更高价值的市场需求相互矛盾。用一种典型的变化产品可以创建一个更加具有持续性的商业，因为它能够满足相对比较大地市场需求。由支持产品变化的不同形状的产品而形成的灵活和可重构夹具及固定装置则是应对上述挑战关键的解决方案。灵活夹具的概念已经在研究领域存在了几年 1。然而，它们在很大程度上没有充分利用真正的生产设施，尤其是大尺寸产品的制造，如航空航天设备。这是由于关于它们的初始安装、校准 困难和可重复性等挑战往往超出公差要求。这些夹具和高品质关键部件装置的制造以及大量的集成计量系统，都可以减少上述限制。本文包括了有关安装的计量问题和灵活的夹具校准以及检测服务。 2 相关工作 型零件的制造和装配 通常把要精密制造的机械零件移动到机床工作台是必需的，先进行粗加工，然后精对准和夹紧。在这个阶段，一方面是准备用于加工高精度的关键所在，然而，这对于一些大尺寸或重的零部件并不总是可以实现的。大型产品是指那些与一些不经济的可能需要处理或在工厂周围移动的的组件一起来达到制造和装配的目的 2。制造业和 这些部件的装配工艺包括所需机器和系统的运动以及这些部件的位置和方向。这些零部件通常定位在大尺寸夹具及固定装置上该定位的位置。如果这些部件以小批量生产，在航空航天工业、高开销的情况下，每个产品将会出现。在设计和制造夹具上，已经有了许多尝试，以便于能够持有许多种组件的变种。然而，这方法是不可行的，因为敏感或关键的零部件完全是由它们的 高精度要求所决定的。与固定的夹具相比较，可调、可重构夹具会产生更低的重复性。固定夹具有固定的方式，可以通过焊接或铆接的接头固定在一起来实现。这些机械故障，例如夹具和固定装置由于疲劳和 塑料变形就是一个终止其服务的主要原因，发送它们再进行回收。小批量制造的需求是目前常见的淘汰不合格夹具，其使用寿命取决于产品的生命周期。换句话说，在制造变种零件停止不久之后，与之有关联的夹具和固定装置将会变得多余。即使夹具有工作顺序，但它们仍然有报废并送往循环再造。这种方法会带来高负担回收的能耗。在大尺寸零件下的固定夹具和夹具的漂移以及夹具都能影响大尺寸零件组装的精确性 5。对于大尺寸的夹具已经开发出了几种分析夹具刚性的方法，可用来评估振动的影响因素。在任何情况下更加可持续生产要通过选择性方案才能得以实现。 如图 图 型的大型夹具元件 用于制造所延误的时间是固定夹具的又一重大缺点，这些夹具应该在制造前就被订购，在生产计划和产品上市前还可以创建额外的复杂性。不管他们的类型，大型夹具有一些共同的元素，包括一个主框架、内在的框架，有可能有一个或数多个可移动的机制或更小的组件，如钳、套管、皮卡和可调螺丝 表 1。 性夹具 开发的柔性夹具的概念增加了其可持续性、快速转换以及降低了成本。现在可以使用现成的模块来设计和组装夹具。根据规定，只有极少数夹具的专用零件需要设计和制造。以这种概念看，大 多数散装部件、附件关节都应用的很具体。一旦产品设计变异完全制造出来，然后就可以拆卸上述组件和重组成一种新的元 件来与未来的设计变异相匹配。因为组装和组件范围上的设计都相当接近，所以这种方法是最能降低夹具成本的。 根据组件的变化水平和工作类型的需求，每一个不同比例的柔性夹具都需要被重新安排。为了增加使用这种类型夹具的效益，这个问题在设计阶段考虑是十分重要的。例如，在可能的情况下，皮卡车的位置和三维定位夹具上的组件的不同变种，甚至完全不同的部分应该是在靠近增加兼容性和夹具子系统间变性。夹具关键部件的收集在短期内能 保证所需夹具的可用性。另外，这些夹具的存储需要很少空间，因为拆除所有模块是可能的，通常以脚手架的形式并把它们彼此放在一起。目前在一些汽车公司应用到柔性夹具，因为它们的精度等级是足够满足的。大尺寸制造的夹具设施尽管没有许多柔性夹具那样操作灵活，比如航空航天设备。准确性和定位销的不确定性、夹具的可重复性以及夹具结构的漂移都出现这样一个事实，这些夹具在发电和航空航天等工业不能满足公差要求。一旦它们的精度问题得以解决，这些夹具在上述的工业中将会有很高的利用价值。 图 具与汽车行业中的可重构组件 大量的体积 计量系统和技术一直有许多新的发展。依靠计量系统和技术的现代激光技术现在就能够测量一些可接受精度的大尺寸产品甚至到几公丈的产品。在安装和初期安装调试期间，这些系统能够用来精确定位一些夹具的关键部件。 夹具的安装通常开始形成机架或主要框架，然后是那些大的部件和像皮卡和夹具那样逐渐更小的零部件。计量系统能够用于柔性夹具的主要框架和其内部框架的安装，从而来保证每个零部件彼此之间的准确定位。表 1 显示了这些大规模的测量系统数。跟踪系统能够测量基准点，它是实现这一目的的最合适的测量系统。一起跟踪球式反射镜在三维空间内都可 以认准所要记录的位置。球式反射镜可以直接练习目标对象来提供几何位置信息或可以在机械重复的球式反射镜下 应用，从这个角度用激光来跟踪目标或短期目标。像一些其他测量仪器的激光跟踪有时候不确定，在夹具的安装过程中需要做以说明。此外，激光跟踪和目标点之间的光线问题还应该考虑到。如果必要的话，多个跟踪职位都可以使用，在实际测量活动中，其结果必然是伴随着一个不确定的说明。经过测量，这些给定的分散的特征值是合理的，这个问题与一些夹具或夹具的安装及以后的审核都是一样的。这些知识阐明了一个给定的定位夹具的能力和装配任务。换句话 说，它表示在其相关流程中一套夹具是否能够满足公差要求。 具理论比较 为了用于多种生产装置和组装应用，在不同的公司也有大量不同形状和设计的夹具。这些夹具中的某一些的形式都是标准形式，然而另一些是经过专门设计和制造的特殊零部件。后者可以说是建立在产品的复杂性和大规模的基础上的，所以可能会是非常昂贵的 9。 无论成本和目的如何，制造和组装过程都可以完成，要么不使用夹具，要么用固定帧夹具或用可重构或柔性夹具。表 2 对它们的典型应用的这些方法做出了比较。 固定框夹具通常用于重型应用上，它们更适合于应用在能够减 轻花费开销的大量产品上。 对于制造业和大型组装及复杂产品来说，柔性夹具的应用有很多好处。特别是在研究和发展工作中，以及低容量产品的情况下，制造柔性夹具和夹具可能会是非常有益的。除了在时间和金钱上使利益均衡外，柔性夹具还会有一个更加灵活的设计思路。由于在夹具的制造和装配过程中，会直接和经常改变夹具的拓扑成本。与传统夹具相比较，这种类型的柔性夹具的可重用性和可重构性是一个主要的优点。这一点尤为重要，因为它在绿色制造方面符合行业的发展方向，通过回收使用系统的组成部件，为相关项目的工装费用降低了项目成本。 表 于验证夹具大量的例子、便携式测量仪器 仪器 辅助部件 测量类型 接触式 非接触式 图像 激光跟踪仪 赛立信探头 是 T 型探头 是 激光雷达 球形目标 是 摄影 目标 是 光投影 是 关节臂 三坐标测量机 基于激光扫描头 是 接触探头 是 性夹具的安装 本节中描述的夹具在安装过程中需要考虑一些问题。夹具元件安装在合适位置可以说是一种挑战，尤其是当定位公差比较小时，柔性夹具也应当被监测以便于开发和与传统夹具相比较它们的刚性。 给出了一个通用的描述阶段根据初步夹具安装在仿真软件环境和利用一些尺寸为 5m 4m 3m 的大尺寸夹具的实际实验结果来测量指令阶段。这是不论这个夹具是否是第一次安装在夹具中还是对已经存在的夹具只做外形上的更换，其都是为了定位不同的零部件。 根据其复杂性，一种典型的大尺寸夹具具有三至五个结构。通常除了有一个主框架之外，在每一个级别的基本水平， 也可以由一个或多个结构。这些结构用来作为参考以便于作为夹具基准来定位。在一个自动化固定的平台上，机器系统会进行多项任务，比如定位、加工和进行装配。因此机器人的工作基准与夹具的工作框架相联系。仔细考虑夹具的综合数据，会确保后续安装达到预期的公差要求。 试辅助柔性夹具的安装 柔性夹具的安装在第一次进行模拟仿真时有几个安装阶段。使用模拟演习，在这个工程中可以减少一些潜在的错误和返工。测量辅助安装过程是类似的跟踪对象位置的过程，是常见的大尺寸组件用到的。夹具的组件先用这种方法使其大致位置公差在 1，然后当所有的夹具组件被放到所设计的位置时，在 差内，它们可以使用适当的扭矩收紧。典型的计量协助柔性夹具安装阶段如下： 在出厂时设置初试参考结构； 测量初始参照系； 安装基地或其位置的主框架； 安装脱机内结构； 安装控股和定位； 在内框和主框架位置安装钳、套管和皮卡。 底座上安装内框； 重点定位元件的精细调整和紧固； 核查参照系和夹具； 对于夹具关键位置的服务监测。 这些阶段是从无到有夹具的完整安装。更不用说，在设计变化略有变化的情况下，一些下面的操作将被忽略。 表 同夹 具理念之间简明的比较 典型特征 固定框架 柔性夹具 夹具 应用 大批量产品 小批量产品 样机 优点 唯一性 可重复性 可重构性 成本效益 耐用性 非常高 高 低 刚度 非常高 刚性不确定 低 缺点 重量 重 中 低 可移植性 不可移植 难以在每一个安装中定位 难以进行 成本 非常高 中等 低 生产时间 长 中等 短 性夹具的安装 柔性夹具安装过程中采取了以下阶段： 安装夹具的主框架； 移动单元和子系统组装； 夹具内框架在夹具装配中的安装； 皮卡和夹具的装配。 主框 架通常是夹具的骨干。因此，它一般不会改变外形，和内框架及较小的元素如衬套、皮卡和夹具一样具有规律性。慎重考虑制造过程可以减少夹具元件 较大元素的重新排列，也会更进一步节约时间和成本。图 3 显示了三组不同活动小组对于柔性夹具的安装过程。在这个过程中，假定夹具的标准件是从可供选择的现成的部件和组件中选出来的，然后提前在大量的物理安装测试和调试时以降低测量不确定度来进行一次夹具安装。一旦达到可接受水平的不确定性的物理安装才能进行。 图 性夹具的测量辅助安装程序 在夹具安装过程中，它可能需要用到多个测量 系统或用到包括一套完整夹具安装关键点的测量系统。这应该包括在夹具维修期间放在工厂的地板和墙壁上的稳定性及漂移检查的目标参考点。 在夹具上定位的关键点、测量仪器的不确定性应该予以考虑。作为一个经验法则，每个夹具关键位置的定位的准确性应该是在 10 倍，甚至比所需的耐受性更好。换句话说，如果组件公差指定至 夹具定位精度至少应为 柔性夹具安装的最佳做法如下： 一个工厂的墙壁和地板上的初始参考点的位置是首选，以减少测量的不确定性； 应验证该仪器所在位置上经常使用初始参考点的基地； 在每个夹具的 大节上，为更好地具有跟踪和可重复性，可以附加多个球式反射跟踪系统； 夹具大型组件有关于弯曲或扭曲的测量应集中在角梁的中央部分，以减少定位误差； 内框架参考点应选择尽可能远的创建框的坐标系统。这可能会导致在内框坐标系时的较小的不确定性。 由于评估的结果旨在对于所描述物体真正价值范围内的评估定位，则不确定性被定义为胶 8。这里的不确定性来自两方面的审查，首先是与测量过程中有关的，其次是与夹具定位的不确定性有关。测量不确定性的一些因素，如灰尘、重力、温度、气压、湿度、测量仪器和相关软件中的系统误差 、操作人员的技能、接触探针或球式反射跟踪仪。基于胶 8的定义，测量结果应伴随着它的不确定性说明，这些错误详细来源的讨论超出了本文的范围。已经有多项研究来建立真正的不确定性的一些测量仪器 10、 11。 夹具关键点的测量结果应该包括相关的置信水平。除了最初的不确定性上升的测量仪器，夹具的不确定性还有其他方面的影响。夹具框架方面的应用由于产品重量以及制造工艺过程在夹具框架中能创建一些弹性变形。夹具有了集成化、自动化和移动部分，是这个问题变得更加复杂。 仔细考虑夹具设计阶段不确定性的来源可以在一个给定的情况下减 少过度使用公差预算的风险。夹具的精度和夹具的成本之间有着直接的关系。然而，整体的成本也应该被考虑在内。高数额的零部件有更长的使用寿命。换句话说，质量特征接近平均值是，在使用过程中会很少失效。朝六个方向靠近在安装时是很必要的，然后是在高精度夹具和敏感部位上的可重构、柔性夹具及夹具的监测。 柔性夹具适用于组装和在加工部分有不同的设计和几何参数。尤其是当这些部件之间的设计变化小时，这种类型的夹具被证明是具有成本效益和快速的解决方案，这是因为它可能会通过夹具重新配置到一个新的产品或组件的变种上。然而，当所 需的零件盒装配的设计完全不同时，可能需要不同尺寸夹具组件的完整地重排，因此，在设计一个新的零件和重组夹具的拓扑结构时应该考虑到要便于减少夹具的安装和重新配置的时间以及成本，并最大限度的重用现在的组件在当前的装配中。 一个柔性夹具有许多种装配方式，是由于其灵活性。在正确的安装顺序下选择合适的组件，可以最大限度的节约成本和时间。本次选择的过程中应该对未来产品的夹具的潜在的重用予以考虑。在产品不断变化的情况下，计划和设计夹具框架是很重要的。使用定制的夹具、紧固件、轴套和其他夹具元件都是降低成本的关键问题。 仿真软 件和工具的广泛使用，可以减少返工和浪费夹具材料相关的成本。例如测量仪器，其目标点之间的视线检查就会使用这些软件来辅助。图 4 显示了柔 性夹具安装在测量仿真软件中的第一个阶段。由于夹具正在兴建的模拟的效益越 来越明显，因此它可以突出仪器与目标测量点的水平视线的问题和不确定性。 由于关于夹具操作中重量和力使夹具元件的电位漂移和变形，则可以提前在仿真中分析以及在购买夹具元件方面的财政。更重要的是，这种工具允许更好的装配和制造等操作，因为它们能提前分析出夹具的长处和弱点，揭示其物理设置。 选择合适的测量仪器最重要的是要 协助夹具安装的的计量。一个连贯的计量系统，其测量结果的不确定性能够决定夹具的不确定性，也暴露了夹具和是否符合一个给定的公差范围内所需任务的能力。 图 量辅助夹具安装的模拟过程 由于关于夹具操作中重量和力使夹具元件的电位漂移和变形，则可以提前在仿真中分析以及在购买夹具元件方面的财政。更重要的是，这种工具允许更好的装配和制造等操作，因为它们能提前分析出夹具的长处和弱点，揭示其物理设置。 选择合适的测量仪器最重要的是要协助夹具安装的的计量。一个连贯的计量系统，其测量结果的不确定性能够决定夹具的不确定性 ，也暴露了夹具和是否符合一个给定的公差范围内所需任务的能力。 总 结 零件和装配体应该以尽量减少夹具成本的方式来设计，以满足使用标准组件。如果在夹具更新至下一产品时提前思考，则其速度和成本可能会增加。在夹具和固定装置的设计上有强大的总成本、碳足迹及其可持续性。它往往要求生产出只有极少数的典型设计或产品，子系统或组件，以满足产品的变化和客户的需求。对于大型产品的几何尺寸超出几米夹具的可能会造成重大的开销。此外，一旦所需的零部件倍制造出来，这些夹具则会变得多余。常规回收多余夹具是不经济的。因此，找到增加夹具的灵活 性才是所需求的方法。 柔性夹具和夹具的概念已存于二十余年。然而它们的潜能还没有真正发挥，是由于其精度可可重复性的不确定性。高精度计量系统现在能够用来对夹具进行初始安装和服务。然后使用该系统有可能重新设定夹具元素使其精确到一个新的拓扑结构，以便于定位不同几何位置的组件，允许几次使用夹具。 本文提出了一种对于大规模柔性夹具及夹具初始定位和安装的通用的算法。计量辅助夹具安装的新概念被证明对复杂的设置和夹具的安装是有益的。当完全装配好时，夹具的稳定性可以通过慎重考虑和选择夹具几何位置上的关键点来予以保证。这种方法将 应用于大尺寸元件和产品的制造以及装配件，尤其是应用于航空航天和发电工业中。 G. et (, of 149 78 011 . he to of of is in of in be in as is as in It is of to be in to of to in in to of of of as be of a or of of In of of is of a in of as to of to in in of is by a of at of to in of of to be of in to be in be by in or of be In a in a as it of a be in to of is a of in 1. to a in as is to to of as as to of as as 2 of to of it is to to At is of is or to to or in 2. of of to to in If in is to so a of of 3, 4. is or to J. 50 to or of to is a of it is to a as on of In of a s if in to be of in of a 5. 6 to of on In a be by : of ) to is be in of in to of a of or a of or a of as ). he of is as as It is to on a of be to be In of at in a is it is to in a to be a of in to as be of of of in on of in of on a of to be is to be at in to of of D of on of or be in to of of a of of of in a In to of as it is to in of to in of ) as is 51in in as of of of to of in : ) a of in of up to be to of of of or to as be of to of a of of 7. of a of be in be to or be a MR or in a of to be of be if be In be a of of to 8. is of or of a In it if a of a of in of in to be on of 9. of a or be no or or a of a of of in of of In as as be In to of a to to of of of is a . 52 of to is as it is in in of by a to of : of MR 9 9 9 9 9 9 9 3 he to be in in of in be a be in to of by on of an in of a m x 4m is in a is of is in or it is a of an a a on a to of at be or to in to In an as is of of of be in of of of is to to is In of mm at of of 1. in . of . of or in . of 5. of . of in on . of on 8. of 9. of 0. in of on to of to in of 53in of be : A ow in to he 1. of of . of . of on . of on is of is a of it in as as or of as of of of in in of of In it is of in of a of to in a of is of is : . 54 In it be to or a to of on d1 摘 要 机械加工行业作为一个传统而富有活力的行业，近十几年取得了突飞猛进的发展，在新经济时代，行业呈现了新的发展趋势，由此对其质量、性能要求有了新的变化。现在机械加工行业发生着结构性变化，工艺工装夹具的设计与改良已成为企业生存和发展的必要条件，工艺工装夹具的设计与改良直接影响加工产品的质量与性能。 本课题主要是针对 支架工艺规程和加工 37 螺纹孔工装夹具 设计及其调研 , 文中介绍了支架的加工工艺规程，以及在制定过程中所遇到问题的分析、工时定额、切削用量的计算等。同时通过对夹具整体方案的设计，定位机 构的设计，以及了解了专用夹具的设计要求，详细设计出了支架零件钻 37 螺纹孔的夹具机构，并对 加工中用到的夹具的设计过程，包括定位、夹紧及误差进行了分析和计算。 通过设计，进一步 熟悉了加工工件工艺分析过程，了解夹具的设计规程，通过调研和查阅资料，从而设计出最佳的加工工艺方案和工件专用的夹具。通过刀具的合理选择以及夹具的实际设计，掌握了一个零件加工工艺方案如何制定、夹具如何设计，并提高分析问题解决问题的能力。通过使用 行夹具设计，进一步提高了计算机绘图能力，为我以后的学习和工作奠定了良好 的基础。 关键词： 支架 ； 工艺方案 ； 夹具 ； 刀具 2 as a In of to is to of of of is x 7 of in of of of of a of is of to to a s as as s to a to to a to By my a 目 录 引 言 . 错误 !未定义书签。 第一章 工件加工工艺安排 . 错误 !未定义书签。 第二章 机械加工工艺规程 . 错误 !未定义书签。 艺规程 . 错误 !未定义书签。 定毛坯的制造形式 . 错误 !未定义书签。 料的技术要求 . 错误 !未定义书签。 准的选择 . 错误 !未定义书签。 艺规程涉及的计算 . 错误 !未定义书签。 序一 铣后侧大平面 . 错误 !未定义书签。 序二 铣圆柱右侧平面 . 错误 !未定义书签。 序三 铣圆柱左侧平面 . 错误 !未定义书签。 序四 铣上平面 . 错误 !未定义书签。 序五：加工 20 . 错误 !未定义书签。 序六：加工 6 . 错误 !未定义书签。 序七：加工 3*7 . 错误 !未定义书签。 第三章 夹具设计 . 错误 !未定义书签。 具总体方案设计 . 错误 !未定义书签。 位机构的设计 . 错误 !未定义书签。 用夹具设 计要求 . 错误 !未定义书签。 工支架 3*7 的工装夹具 . 错误 !未定义书签。 工序零件的加工要求分析 . 错误 !未定义书签。 定夹具类型 . 错误 !未定义书签。 定定位方案和选择定位元件 . 错误 !未定义书签。 削力及夹紧力计算 . 错误 !未定义书签。 定夹紧方案 . 错误 !未定义书签。 体结构分析 . 错误 !未定义书签。 作原理 . 错误 !未定义书签。 具图 . 错误 !未定义书签。 具装配图如下 . 错误 !未定义书签。 具体如下 . 错误 !未定义书签。 总 结 . 错误 !未定义书签。 谢 辞 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 附 表 . 错误 !未定义书签。 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 摘 要 机械加工行业作为一个传统而富有活力的行业，近十几年取得了突飞猛进的发展，在新经济时代，行业呈现了新的发展趋势，由此对其质量、性能要求有了新的变化。现在机械加工行业发生着结构性变化，工艺工装夹具的设计与改良已成为企业生存和发展的必要条件，工艺工装夹具的设计与改良直接影响加工产品的质量与性能。 本课题主要是针对 支架工艺规程和加工 37 螺纹孔工装夹具 设计及其调研 , 文中介绍了支架的加工工艺规程，以及在制定过程中所遇到问题的分析、工时定额、切削用量的计算等。同时通过对夹具整体方案的设计，定位机 构的设计，以及了解了专用夹具的设计要求，详细设计出了支架零件钻 37 螺纹孔的夹具机构，并对 加工中用到的夹具的设计过程，包括定位、夹紧及误差进行了分析和计算。 通过设计，进一步 熟悉了加工工件工艺分析过程，了解夹具的设计规程，通过调研和查阅资料，从而设计出最佳的加工工艺方案和工件专用的夹具。通过刀具的合理选择以及夹具的实际设计，掌握了一个零件加工工艺方案如何制定、夹具如何设计，并提高分析问题解决问题的能力。通过使用 行夹具设计，进一步提高了计算机绘图能力，为我以后的学习和工作奠定了良好 的基础。 关键词： 支架 ； 工艺方案 ； 夹具 ； 刀具 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 as a In of to is to of of of is x 7 of in of of of of a of is of to to a s as as s to a to to a to By my a 含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 目 录 引 言 . 2 第一章 工件加工工艺安排 . 5 第二章 机械加工工艺规程 . 7 艺规程 . 8 定毛坯的制造形式 . 8 料的技术要求 . 8 准的选择 . 9 艺规程涉及的计算 . 9 序一 铣后侧大平面 . 9 序二 铣圆柱右侧平面 . 10 序三 铣圆柱左侧平面 . 11 序四 铣上平面 . 12 序五：加工 20 . 13 序六：加工 6 . 16 序七：加工 3*7 . 19 第三章 夹具设计 . 23 具总体方案设计 . 23 位机构的设计 . 23 用夹具设计要求 . 24 工支架 3*7 的工装夹具 . 24 工序零件的加工要求分析 . 24 定夹具类型 . 24 定定位方案和选择定位元件 . 24 削力及夹紧力计算 . 25 定夹紧方案 . 26 体结构分析 . 26 作原理 . 27 具图 . 27 具装配图如下 . 27 具体如下 . 28 总 结 . 29 谢 辞 . 30 参考文献 . 31 附 表 . 32 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 2 引 言 当今社会人们广泛使用家用机器和大型机器，人们的生活水平得到了很大的改善。因此我们的生活离不开制造业，当人们谈起制造行业中的发展时 ,很少谈到工件夹具 ,但是在零件生产的基本领域 ,夹具的生产的重要正逐步显现出来。如今 ,制造商们需要供应商提供一步到位服务 ,他们 要求世界范围内的当地供应商能够支持全球化生产。他们需要交钥匙解决办法。他们坚持与供应商保持并行生产过程开发。他们努力寻求各种以及所有可以降低其产品生产时间的对策。 那些制作夹具的人 ,必须采用与制作价值好几百万美元的加工中心的人们所采用的相同的规则 ,如今他们正在迎接这种挑战。 夹具不仅保证了工件加工的相对位置，而且提高了劳动生产率、减轻了劳动强度，更为重要的是保证了产品质量。许多工件夹具系统依然高度依赖操作人员，由他们围绕被装夹的零件，依次松开和拧紧螺母和螺栓，这是一种费时又不可靠的作业。如果没有紧固某个螺栓 ，或者紧固有变化，则可能产生不合格的夹紧或工件变形。在像天津一汽这样大规模的汽车流水生产线上，往往要求采用大量高效的、快速的工装夹具以满足汽车生产的要求。由于这些工装夹具数量大，要求高，直接影响产品质量，在设计时的数值显得尤为重要。因为这些数值一经确定则其精度直接影响生产出的产品质量，若其数值偏大或偏小会造成资源的不必要浪费，还可能使产品出现一些不良影响。因此，设计出精准的夹具对工件生产加工具有重要意义。 在本次设计当中， 把所学的 机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料 机械制造工艺，金属切削原理及 刀具，夹具设计和 图有机结合起来， 既是对以前所学知识的检验，又为我步入社会，参加工作打下了基础。 在这次对 支架工艺规程及加工 3*7 螺纹孔工装夹具设计中，我查阅了不少于此相关的资料，并进行了相关的调研，使我对支架有了更深层次的了解，了解了支架的基本结构、功能、及工作原理。还使我对 制图软件和各种资料的相关运用有了更深的理解。 在说明书编写过程中，得到了宿崇老师以及相关同学的大力支持和热情帮助，在此谨以致意。 虽然如此，限于本人水平有限，时间仓促，在设计过程中难免 有错误之处，敬请各位老师批评指正。 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 3 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 4 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 5 第一章 工件加工工艺安排 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 6 图 1根据零件图上所标注的图标为参考，工步如下） 表 1工件的加工工艺安排 序号 工序名称 工序内容 刀具名称 量具名称 1 铸造毛坯 用灰铸铁铸造工件毛坯 端铣刀 游标卡尺 2 铣后侧大平面 铣后侧大平面至 8（ 0+糙度为 端铣刀 游标卡尺 3 铣圆柱右侧平面 铣圆柱右侧面至 43（ 0+糙度为 端铣刀 游标卡尺 4 铣圆柱左侧平面 铣圆柱左侧面至 40（ 0+糙度为 铣刀 游标卡尺 5 铣上底面 铣上底面至 5（ 0+糙度为 铣刀 游标卡尺 6 钻、扩、铰20 钻孔至 18（ 0+ 标准钻头 塞规 扩孔至 19（ 0+ 标准钻头 塞规 铰孔至 200+质合金铰刀 塞规 7 钻、扩、铰 6钻孔至 4（ 0+ 标准钻头 塞规 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 7 扩孔至 5（ 0+ 标准钻头 塞规 铰孔至 60+质合金铰刀 塞规 8 钻、扩、铰3*7 钻孔至 5（ 0+证大孔钻孔至 12（ 0+ 阶梯钻头 塞规 扩孔至 6（ 0+证大孔扩孔至 13（ 0+ 阶梯钻头 塞规 铰孔至 7（ 0+证大孔铰孔至 14（ 0+质合金铰刀 塞规 9 清洗、检验 第二章 机械加工工艺规程 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 8 艺规程 定毛坯的制造形式 支架 零件的毛坯通常采用铸铁件。因为 灰铸铁表层为白口组织，具有比较高的硬度和耐磨性。具有较高的抗压强度。不易被破坏。 价格也比较便宜， 因此作为支架的材料比较适合。 选零件的材料为 据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用砂型机铸造。 料的技术要求 (1)应有划痕、擦伤等损伤零件表面的缺陷。 (2)要求。 (3) (4) (5)5。 (6)45。 (7) (8) (9)括外购件、外协件），均必须具有检验部门的合格证方能进行装配。 (10)得有毛刺、飞边、 氧化皮、锈蚀、切屑、油污、着色剂和灰尘等。 (11)件的主要配合尺寸，特别是过盈配合尺寸及相关精度进行复查。 (12)、划伤和锈蚀。 (13)须采用力矩扳手，并按规定的拧紧力矩紧固。 (14)栓）紧固时，各螺钉（螺栓）需交叉、对称、逐步、均匀拧紧。 (15)纹、缩孔和穿透性缺陷及严重的残缺类缺陷（如欠铸、机械损伤等）。 (16)置和字体应 符合图样要求。 (17)型铸造 R，不大于 50m。 (18)尺寸公差带应沿倾斜面对称配置。 (19)度小于 2距应大于 100 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 9 (20)到清洁度 。 (21) (22)纹、孔洞等铸造缺陷。 (23)要进行脱脂、酸洗、中和、水洗及防锈处理。 (24)管夹、支座、法兰及接头 等用螺纹连接固定的部位要拧紧，防止松动。 准的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。以零件的后侧大平面作为基准面，其他基准另行说明。以便消除基准不重合误差和转换的误差。 艺规程涉及的计算 序一 铣后侧大平面 1，选择刀具 1）选择 根据表 削深度 254于采用标准硬质合金端铣刀，齿数 Z=12（表 2）铣刀几何形状（表 由于b200r=60，r=30， r=5，0a=8，0a=8，s=10，0=5 2，选择切削用量 1） 决定铣削深度 量不大，故可在一次走刀内切完 ap=h= 刀两次。 2）决定 每 齿进给量 用不对称端铣以提高进给量。当使用 床功率 z，但是因为采用不对称端铣， z。 3）决定切削速度 削速度 根据表 25z=12， z时 8 50 r 71 修正系数 vc=vtk v=98n=ntk n=25000r/vf=k 71据立铣说明书， 35r 90 因此实际切削速度和每齿进给量 包含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 10 01000c 2 3 . 1 4 1 2 5 2 3 5 / m i n 9 2 . 2 4 / m i 0 0 1 0 0 0c m m 90 / 0 . 0 6 7 /2 3 5 1 2m m z m m 3 计算基本工时 m 中 L=l+y+ ,l=64据表 不对称 安装铣刀入切量及超切量 y+ =17 所以， 工序二 铣圆柱右侧平面 1，选择刀具 1）选择 根据表 削深度 00于采用标准硬质合金端铣刀，齿数 Z=10（表 2）铣刀几何形状（表 由于b200r=60，r=30， r=5，0a=8， 0a=8，s=0=5 2，选择切削用量 2） 决定铣削深度 可在一次走刀内切完 ap=h=刀两次。 2）决定 每 齿进给量 用不对称端铣以提 高进给量。当使用 床功率 z，但是因为采用不对称端铣， z。 3）决定切削速度 削速度 根据表 0z=10， z时 10 39 r 92 修正系数 vc=vtk v=1108m/n=ntk n=439含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 11 vf=k 92据立铣说明书， 75r 00 因此实际切削速度和每齿进给量，根据公式 22 0 3 . 1 4 8 0 3 7 5 9 4 . 2 / m i 0 0 1 0 0 0c 300 0 . 0 8 /3 7 5 1 0m m 3 计算基本工时 根据公式 2-3 m 中 L=l+y+ ,l=30据表 不对称 安装铣刀入切量及超切量 y+ =8 所以， 工序三 铣圆柱左侧平面 1，选择刀具 1）选择 根据表 削深度 00于采用标准硬质合金端铣刀，齿数 Z=10（表 2）铣刀几何形状（表 由于b200r=60，r=30， r=5，0a=8， 0a=8，s=0=5 2，选择切削用量 3） 决定铣削深度 可在一次走刀内切完 ap=h=刀两次。 2）决定 每 齿进给量 用不对称端铣以 提高进给量。当使用 床功率 z，但是因为采用不对称端铣， z。 3）决定切削速度 削速度 根据表 0z=10， z时 10 39 r 92 修正系数 vc=vtk v=1108m/n=ntk n=439含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 12 vf=k 92据立铣说明书， 75r 00 因此实际切削速度和每齿进给量，根据公式 22 0 3 . 1 4 8 0 3 7 5 9 4 . 2 / m i 0 0 1 0 0 0c 300 0 . 0 8 /3 7 5 1 0m m 3 计算基本工时 根据公式 2-3 m 中 L=l+y+ ,l=30据表 不对称 安装铣刀入切量及超切量 y+ =8 所以， 工序四 铣上平面 1，选择刀具 1）选择 根据表 削深度 02于采用标准硬质合金端铣刀，齿数 Z=10（表 2）铣刀几何形状（表 由于b200r=60，r=30， r=5，0a=8， 0a=8，s=0=5 2，选择切削用量 4） 决定铣削深度 可在一次走刀内切完 ap=h=刀两次。 2）决定 每 齿进给量 用不对称端铣 以提高进给量。当使用 床功率 z，但是因为采用不对称端铣， z。 3）决定切削速度 削速度 根据表 0z=10， z时 10 39 r 92 修正系数 vc=vtk v=1108m/n=ntk n=439vf=k 92含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 13 根据立铣说明书， 75r 00 因此实际切削速度和每齿进给量，根据公式 22 0 3 . 1 4 8 0 3 7 5 9 4 . 2 / m i 0 0 1 0 0 0c 300 0 . 0 8 /3 7 5 1 0m m 3 计算基本工时 根据公式 2-3 m 中 L=l+y+ ,l=12据表 不对称 安装铣刀入切量及超切量 y+ =4 所以， 工序五：加工 20计算步骤：一、钻孔至 18（ 0+ 机床 1，选择高速钢麻花钻头，其直径等 8 2，选择切削用量 (1)决定进给量 f 1)按加工要求决定进给量，当加工要求 铁强度 200时，8f=r 2)按钻头强度决定进给量，根据表 2008头允许的进给量 f=r 3)按机床进给机构强度决定进给量，根据表 200330r 从以上三个进给量比较看出受限制的进给量是工艺要求。其值为 f=r 由表 当 f=1f=7260f=7260N 根据 830N。由于 f=(2)决定钻头磨钝标准寿命 由表 =60含 纸和三维建模及说明书 ,咨询 Q 197216396 14 (3)决定切削速度 由表 f=8c=10m 削速度修正值为 = v 2= v=10.5 m 1000vn d 2 01 0 0 0 1 0 0 0 8 . 51 5 0 . 3 9 / m i 1 4 1 8 根据 95 r 使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取 f=r，也可选择较低一级转速 40 r 使 f=r 比较两种选择方案 1)第一方案 f=r 95 r ncf=95=120.9 )第二方案 f=r 40 r ncf=40=113.4 此第一方案 ncf 的乘积比较大，基本工时较少，故第一方案较好。 这时 0 m f=r。 (4)检验机床扭矩及功率 根据表 fr， 19m 扭转修正系数均为 c=m 根据 95 r m 根据表 170 2138f0 m 根据 E=于 c 选择之切削用量可用 即 f=r， n=95 r 0m 计算基本工时 2中
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