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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 工序名称 备注工序编号号加工设备 测器具 自检频次序号1、当操作者/巡检员发现产品有不合格趋势时，停止加工，共同调整机床/加工方法，直至稳定；反应计划3、当连续发现不稳定或不合格及其他无法处理的情况时，通知部门经理处理。千分尺 用外径千分尺测量各处高度，不少于三处 每盘不同区域抽检四套每盘不同区域抽检四套每盘不同区域抽检四套每盘不同区域抽检四套更改人（日期） 审核（日期）/ 整好仪器将工件均匀旋转一周测得并计算出数值 每盘不同区域抽检四套校 审批 准日 期目测比较备 注更改标记编 制首 检巡 检 巡检员随机抽检产品质量（包括自检及首检项目）、监控加工工艺、检查产品标识及 防护，每次抽检数量同首检数量，班/换型号/换工装夹具及设备调整时需进行首检。烧伤/振纹肉眼无法判断的需磷化判定。过程监测检测方法粗糙度样块/首检904用高度标准件调整好仪器将工件均匀旋转一周测得并计算出数值2、当加工发现不合格时，立即停机，标识并隔离不合格品，通知现场工艺员处理，直至稳定；加工简图：最外径目测比较伤,倒角车痕等缺分200双端面 1101量产 工序名称 磨最外径 备注工序编号号特性级别加工设备导轮型号砂轮型号砂轮速度最大磨削量修整导轮速度导轮休整检验项目 检测器具 自检频次序号转套圈一周，分别翻转测量两端，读取两端数值差值。每加工10件抽检一个3、当连续发现不稳定或不合格及其他无法处理的情况时，通知部门经理处理。1、当操作者/巡检员发现产品有不合格趋势时，停止加工，共同调整机床/加工方法，直至稳定；2、当加工发现不合格时，立即停机，标识并隔离不合格品，通知现场工艺员处理，直至稳定；每加工10件抽检一个每加工10件抽检一个目测比较过程监测伤,倒角车痕目测比较以标准件对好仪表，将工件均匀旋转一周，记录数值。反应计划现场控制计划下道工序：磨次外径加工简图：糙度样 块/首检12标准件对好仪表，将工件均匀旋转一周，测得并计算出数值。 每加工10件抽检一个检测方法 巡检员随机抽检产品质量（包括自检及首检项目）、监控加工工艺、检查产品标识及防护，每次抽检数量同首检数量，首 检 所有产品首检不允许少于5套，换班/换型号/换工装夹具及设备调整时需进行首检。烧伤/振纹肉眼无法判断的需磷化判定。更改标记编 制校 审 日 期更改人（日期） 审核（日期）批 准转分200)3分12样件 试生产 量产 样件 试生产 量产工序名称工序编号号加工设备砂轮型号砂轮速度最大磨削量修整粗磨速度检验项目 检测器具 自检频次沟位置 20件检验 1个沟径差 20件检验 1个沟心距 轮廓仪首检检验和末检各检验5件序号2、当加工发现不合格时，立即停机，标识并隔离不合格品，通知现场工艺员处理，直至稳定；批 准每20件检验1个日 期所有产品首检不允许少于5套，换班/换型号/换工装夹具及设备调整时需进行首检。烧伤/振纹肉眼无法判断的需磷化判定。每加工20件抽检一个更改标记编 制校 审更改人（日期） 审核（日期）备 注检目测比较 每20件检验 1个加工简图：每20件检验1个 巡检员随机抽检产品质量（包括自检及首检项目）、监控加工工艺、检查产品标识及防护，每次抽检数量同首检数量，连续发现不稳定或不合格及其他无法处理的情况时，通知部门经理处理。首 检1250转/范中间有红，两边无红，小范中间无红，两边有红即合格。每20件检验1个200沟道仪表现场控制计划 磨双沟道 13)100伤和磷化后终磨双沟道以标准件对好仪表，将工件均匀旋转一周，测得并计算出数值。过程监测检测方法 反应计划1、当操作者/巡检员发现产品有不合格趋势时，停止加工，共同调整机床/加工方法，直至稳定；工件放在三点支撑上，旋转一周读取数值。用标准件对好表，把工件放在三点支撑上，旋转一周读取数值。壁厚差 工件均匀旋转一周，测得并计算出数值。工件置于仪器平板上表头接触外径同时对准内径上一支点轴线通过工件中心均匀旋转一周，读数量产 工序名称工序编号号特性级别加工设备砂轮型号工件转速主轴转速精磨速度修整光磨时间磨削液检验项目 检测器具 自检频次沟位置 10件检验1个沟径差 10件检验1个沟心距 轮廓仪首检检验和末检各检验5件检每10件检验1个序号下道工序：过程监测检测方法 反应计划1、当操作者/巡检员发现产品有不合格趋势时，停止加工，共同调整机床/加工方法，直至稳定；圆度仪 以标准件对好仪表，将工件均匀旋转一周，测得并计算出数值。一般采用光隙法或者涂色法，大范中间有红，两边无红，小范中间无红，两边有红即合格。过程控制 终磨双沟道 1601水溶液10 所有产品首检不允许少于5套，换班/换型号/换工装夹具及设备调整时需进行首检。烧伤/振纹肉眼无法判断的需磷化判定。每加工10件抽检一个2、当加工发现不合格时，立即停机，标识并隔离不合格品，通知现场工艺员处理，直至稳定；用标准件对好表，把工件放在三点支撑上，旋转一周读取数值。目测比较10件检验1个每10件检验1个数壁厚差 巡检员随机抽检产品质量（包括自检及首检项目）、监控加工工艺、检查产品标识及防护，每次抽检数量同首检数量，连续发现不稳定或不合格及其他无法处理的情况时，通知部门经理处理。用标准件对好表，把工件放在三点支撑上，旋转一周读取数值。日 期备 注更改标记编 制校 审以标准件对好仪表，将工件均匀旋转一周，测得并计算出数值。更改人（日期） 审核（日期）批 准量产 工序名称工序编号号加工设备导轮型号砂轮型号加工设备砂轮速度修整最大磨削量导轮速度导轮休整检验项目 检测器具序号转分日 期审核（日期） 校 审批 准备 注更改标记编 制更改人（日期）首 检 所有产品首检不允许少于5套，换班/换型号/换工装夹具及设备调整时需进行首检。烧伤/振纹肉眼无法判断的需磷化判定。巡 检 巡检员随机抽检产品质量（包括自检及首检项目）、监控加工工艺、检查产品标识及防护，每次抽检数量同首检数量，每班巡检不得少于4次。每加工10件抽检一个外观（磕伤,倒角车痕等缺陷）目测比较每10件抽检一个目测比较粗糙度检标准件对好仪表，将工件均匀旋转一周，记录数值变化。标准件对好仪表，将工件均匀旋转一周，记录平均直径之差。每加工10件抽检一个下道工序：车沟道以标准件对好仪表，将工件均匀旋转一周，记录直径变化。每加工10件抽检一个d 操作者/巡检员发现产品有不合格趋势时，停止加工，共同调整机床/加工方法，直至稳定；2、当加工发现不合格时，立即停机，标识并隔离不合格品，通知现场工艺员处理，直至稳定；3、当连续发现不稳定或不合格及其他无法处理的情况时，通知部门经理处理。加工简图：现场控制计划工序名称 备注工序编号号加工设备导轮型号砂轮型号砂轮速度最大磨削量修整导轮速度导轮休整检验项目 检测器具 自检频次序号分每加工10件抽检一个现场控制计划转分标准件对好仪表，将工件均匀旋转一周，记录数值变化。 每加工10件抽检一个下道工序：磨沟道以标准件对好仪表，将工件均匀旋转一周，记录直径变化。过程监测检测方法每件检验标准件对好仪表，将工件均匀旋转一周，记录平均直径之差。 每加工10件抽检一个目测比较粗糙度糙度样 块/首检备 注更改标记 审核（日期）反应计划d 10件抽检 一个外观（磕伤,倒角车痕）更改人（日期）首 检 所有产品首检不允许少于5套，换班/换型号/换工装夹具及设备调整时需进行首检。烧伤/振纹肉眼无法判断的需磷化判定。巡 检 巡检员随机抽检产品质量（包括自检及首检项目）、监控加工工艺、检查产品标识及防护，每次抽检数量同首检数量，每班巡检不得少于4次。日 期1、当操作者/巡检员发现产品有不合格趋势时，停止加工，共同调整机床/加工方法，直至稳定；2、当加工发现不合格时，立即停机，标识并隔离不合格品，通知现场工艺员处理，直至稳定；3、当连续发现不稳定或不合格及其他无法处理的情况时，通知部门经理处理。编 制 批 准校 审量产 工序名称 备注工序编号号加工设备砂轮型号工件转速主轴转速磨速度修整磨削液检验项目 检测器具 自检频次现场控制计划程监测检测方法 反应计划标准件对好仪表，将工件均匀旋转一周，记录直径变化。 标准件对好仪表，将工件均匀旋转一周，记录数值变化。 每加工10件抽检一个下道工序：车外径倒角数沟位置沟心距 样板 色球一般采用光隙法或者涂色法，大范中间有红，两边无红，小范中间无红，两边有红即合格。每件检验每盘不同区域抽检8套每加工10件抽检一个每10件检验1个检目测比较 每盘不同区 域抽检8套更改人（日期）首 检 所有产品首检不允许少于5套，换班/换型号/换工装夹具及设备调整时需进行首检。烧伤/振纹肉眼无法判断的需磷化判定。巡 检 巡检员随机抽检产品质量（包括自检及首检项目）、监控加工工艺、检查产品标识及防护，每次抽检数量同首检数量，每班巡检不得少于4次。备 注更改标记编 制 批 准日 期校 审审核（日期）1、当操作者/巡检员发现产品有不合格趋势时，停止加工，共同调整机床/加工方法，直至稳定；2、当加工发现不合格时，立即停机，标识并隔离不合格品，通知现场工艺员处理，直至稳定；3、当连续发现不稳定或不合格及其他无法处理的情况时，通知部门经理处理。外观（磕伤,倒角车痕）目测比较量产 工序名称工序编号号加工设备砂轮型号工件转速主轴转速精磨速度修整光磨时间磨削液检验项目 检测器具 自检频次序号30002日 期3、当连续发现不稳定或不合格及其他无法处理的情况时，通知部门经理处理。2、当加工发现不合格时，立即停机，标识并隔离不合格品，通知现场工艺员处理，直至稳定；每加工10件抽检一个目测比较 每盘不同区 域抽检8套校 审更改标记编 制 批 准更改人（日期） 审核（日期）每盘不同区域抽检8套首 检 所有产品首检不允许少于5套，换班/换型号/换工装夹具及设备调整时需进行首检。烧伤/振纹肉眼无法判断的需磷化判定。巡 检 巡检员随机抽检产品质量（包括自检及首检项目）、监控加工工艺、检查产品标识及防护，每次抽检数量同首检数量，每班巡检不得少于4次。备 注 首检检验，圆度使用圆度仪检验，选择倍率（1度仪(1圆度仪直接测量,测量时选用1检10件，末检5件外观（磕伤,倒角车痕）检目测比较每件检验刮色球一般采用光隙法或者涂色法，大范中间有红，两边无红，小范中间无红，两边有红即合格。每10件检验1个数沟心距 样板过程监测检测方法 反应计划022 以标准件对好仪表，将工件均匀旋转一周，记录直径变化。 每加工10件抽检一个 1、当操作者/巡检员发现产品有不合格趋势时，停止加工，共同调整机床/加工方法，直至稳定；工简图：秒水溶液10购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 设计题目： 工装设计 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 目 录 一、 计算生产纲领，确定生产类型 1 二、 零件图样的工艺性 1 三、 工艺过程设计 2 四、 毛坯的选择 3 五、确定机械加工余量及毛坯、设计毛坯图 4 六、工序设计 7 七、确定切削用量及基本时间 11 八、夹具的设计 22 九、小结 24 十、参考文献 25 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 （一）、 序言 毕业设计，它是一次深入的综合性的总复习，也是一种理论联系实际的训练踏实我们完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是我们综合运用所学过的基本理论基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练，它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。这对学生即将从事的有关技术工作和未来事业的开拓有一定 意义。 毕业设计的主要目的： 1 培养我们综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学过的知识。 2 培养我们树立正确的设计思想，设计构思和创新思维。掌握工程设计的一般程序，规范和方法。 2 培养我们正确使用技术资料，国家标准，有关手册，图册等工具书进行设计计算，数据处理。编写技术文件等方面的工作能力。 3 4 培养我们进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和工程技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。 5 就我个人而言，我希望通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练 。丛中锻炼自己分析问题 、 解决问题的能力。为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。 由于个人能力有限，设计尚有许多不足之处。恳切各位老师给予指导。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 课题简介 本课题是与叉车滚轮有关的工装设计，叉车应用与工业机械中，通常用与托运大或笨重的货物，以减轻人力劳动强度从而节约企业成本。 插车在托运器重货物是靠其两侧的支撑架来实现的，支撑架在唾弃重物时由上下两根轴支撑通过链条带动把重物托起，在运转过程中由于存在着摩擦使链条在带动托运架旋转时产生很大的噪音很震动，为消除这种现象在插车中用了很多 的轴承！ 滚动轴承是一种通用性很强，标准化，系列化程度很高的基础元件。由于各种机械有着不同的工作条件，对滚动轴承在载荷能力，结构和使用性能等方面都提出了各种不同的要求。为此，滚动轴承就需要有各式各样的结构。但最基本的结构是由内圈，外圈，滚动体和保持架组成。 1. 内圈通常与轴配合，并与轴一起旋转。 2. 外圈通常与轴承座孔或机械部件外壳配合，起支撑作用。但在某些场合也有外圈旋转，内圈固定的，或内外圈都是旋转的。 3. 滚动体借助保持架均匀的排列在内圈和外圈之间。滚动体有球，圆柱滚子，滚针，圆锥滚子和球面滚子等，它们的形状大小 和数量直接影响轴承的承载能力和使用性能。 4. 保持架将轴承中的一直组滚动体等距离隔开，引导滚动体在正确的滚道上运动，改善轴承内部载荷分配和润滑性能。 为了适应某些使用要求，有的轴承会增加或减少一些零件，如无内圈，无外圈，即无内圈有无外圈；或带防尘盖，密封圈及安装调整用的紧定套 . 轴承在工作时对其影响最大的除了他的制造精度外其游隙对其影响也很大如果游隙选择不正确同样不能正常工作，轴承的游隙可分为径向游隙和轴向游隙，径向游隙指一个圈固定不动另一个相对固定套圈径向移动量，轴向游隙是指一个套圈固定另一个移动套圈 相对移动套圈轴向偏移量；游隙又有工作游隙，安装游隙和原始游隙之分，原始游隙指未安装前的游隙，安装游隙指安装后的游隙，由于安装过盈配合的原因，内圈在安装时会有相应的膨胀，使游隙减小，一般原购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 始游隙大于安装游隙；工作游隙指轴承在运转时的游隙，轴承在运转时由于材料和受摩擦产生的热不一样，使轴承内外圈的热膨胀不同使游隙变大或减小，由于离心力的不同内膨胀小于外圈的膨胀，也造成游隙减小，一般来说工作游隙有大与安装游隙。由于游隙的存在又潜在要求轴承的沟道精度要高，给造成加工带来难度，所以在设计轴承时一定要多方考虑轴承的游隙 。 本课题所涉及到的是叉车两侧的滚动轴承，它的结构外观图为 这类轴承很一般的深沟球的工作原理基本一样，所不同的是该轴承是双滚道，内圈固定在车体上，外圈旋转并起一定的支撑作用，剖开图如下： 如图所示，该产品由内圈，外圈，滚动体密封槽组成，他于一般深沟球轴承的区别在与：他是双滚道，没有保持架，内圈由轴做成，轴的两段各有一个孔，他是用来安装用的，用螺栓连接在车架上，内圈固定外圈旋转，为防止灰尘等一些杂物进入滚道影响轴承的旋转精度，购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 在轴承的两端装有密封圈来防止硬度大的颗粒进入滚道，同时还可以提高轴承 的使用寿命。 一 计算生产纲领，确定生产类型 叉车滚轮应用与农业机械，建筑机械，和水利机械，是其中很重要的构件之一，该厂生产的产品大都远销美国、巴西等国家！年生产几十万件，属于大批量生产！根据公司现有设备，该产品加工多用专用设备。 二、审查零件图样的工艺性 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 滚轮图样的视图完整，尺寸、公差及技术要求齐全。成品图可以看出精度要求高，由零件成品图可以看出 弧，该圆弧用于受力部分，外圈加工精度要求高通过磨床来满足加工要求，轴的加工于外圈略有不同、，在加工轴时，两沟道的相对位置精度要求很高， 而且形位公差要求也较高，在加工事要用到专用夹具，以提高生产效率。轴承结构简单加工工艺过程相对简单，但精度要求很高，使加工困难，加工时为提高生产率通常采用专用设备；根据零件结构可知：轴承加工通常由车加工和磨加工，车加工属于粗加工阶段，精度要求相对底一些，在车加工阶段对与设备可采用数控车普通车和液压车；在磨加工阶段，为节约成本对于一些要求不高的端面外径通常采用普通磨床也可以满足要求，但一些要求高的如滚道在加工时企业一般采用专用设备来实现。 三、 工艺过程设计 1）加工方法的选择： 选择各 表面的加工方法与零件的技术要求材料，生产规模，现场加工提条件，生产率和经济性要求等有关，应综合考虑 该构件是回转类零件，结构相对比较简单，只是各要加工精度和表面粗糙度要求较高。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 外圈加工大致包括： 粗车 轴加工大致为： 粗车 2）加工基准的选择 基准选择是工艺规程设计的重要工作之一，基准选择的正确于合理可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则加工工艺过程中会问题百出，更有、甚者还会造成零件大批 报废 粗基准的选择 ： 因该零件是回转类零件，故以外径作为粗基准 精基准的选择： 根据精基准选择原则，完全可以选择一端面和外径作为精基准，在加工是外圈的精度有专用机床来保证，他是通过外圈的外径和一端面做为加工基准，轴则选择外径和中心孔，以便实现基准重合和基准统一从而保证零件的加工质量并使夹具的设计，制造简化。 中心孔的要求根据金属切削手册查得：中心孔有 A， B， 据零件具体情况选择 A 型中心孔，最终不需要保留中心孔；工件 直径 8时，中心孔直径 为 6. 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证，在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并适当配置专用机床进行加工；工序以分散为主，某些工序尽量集中来提高生产率，应划分加工阶段，将粗精加工分开；刀具，量具的选择可以专用通用的相结合。选择除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本下降。根据以上分析，初拟工艺路线方案： 内，外圈加工过程： 棒料 退火 车加工 热处理 零件检验 防锈 由于钢球和密封圈是采购成品不需要加工！ （ 1） 车端面内孔 车密封槽 2） . 车端面内孔 车密封槽 分析比较 ： 两加工方案基本相同，不同点在于方案一是先车倒角在热处理，方案二是先热处理在倒角，表面看方案二有点不合理，因为在淬火后零件的硬度变大车刀很难在车的动，费工费时不经济，但是我们应该想到在热处理后零件热胀冷缩会使好的倒角多少产生微量变形，严重的会造成倒角过小或过大，不能满足顾客的要求，而热处理带来的微量变形又不好控制。所以在顾客的度要求较高时采用方案二来实现。根据本图纸顾客的要求选择方案一是完全可以满足顾客的需要。 （ 2）内圈加工 工艺 ： 1） 软磨外径 车沟道 车密封槽 铣装球缺口 铣台阶面 钻孔 沟道高频淬火 磨外径 磨滚道 倒角 磷化处理 沟道抛光 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 2） . 车外径端面倒角 软磨外径 车沟道 车密封槽 铣装球缺口 沟道高频淬火 磨外径 磨滚道 倒角 铣台阶面 钻孔 磷化处理 沟道抛光 分析比较： 这两种种工艺方案从工序步骤和使用设备来看没有差别，他们所不同的是工序步骤的先后顺序不一样，方案二采用的是工序分散加工方案一是采用了工序集中来实现加工，方案一是通过一 次装夹来完成多个工序和工步，采用基准同意符合加工工艺选择原则，但不适合大批量生产，现在企业在满足顾客要求的同时是以赢利为目的，相同的设备相同的步骤那个可以先完成哪个就是做好的！方案二就满足了企业的要求！ 综合上述分析该构件的外圈和轴的加工工艺方案确定为： 1） 车端面内孔 车密封槽 滚道 2） 车外径端面倒角 软磨外径 车沟道 车密封槽 铣装球缺口 沟道高频淬火 磨外径 磨滚道 倒角 铣台阶面 钻孔 磷化处理 沟道抛光 工序和设备使用： 工序：车端面内孔，端面尺寸至 10531 ，内孔尺寸至 设备为具游标卡尺； 工序：车另一端面外径，外径尺寸至 设备为 具游标卡尺； 工序：软磨两端面，尺 寸至 ，设备为端面磨床，量具为端面仪； 工序：软磨外径，尺寸至 ，设备为外圆磨床，量具 工序：精车内孔倒角，设备 工序：车沟道，尺寸至 ，设备 具刮色球； 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 工序：车密封槽，设备普通车床，量具样板； 工序：铣装球缺口，缺口大小为 备为卧式铣床，量具游标卡尺； 工序：车倒角，设备 具游标卡尺； 工序： 热处理 工序：磨双端面，设备为端面磨床，量具 寸至 01,030 工序：磨外径，设备外圆磨床，尺寸 ，量具 序 X：磨圆弧，设备 3具 工序：磨沟道，设备为内圆磨床，量具为刮色球或 工序：探伤，磷化； 工序：终磨沟道，设备为精密内圆磨床，量具 2） 工序：车外径端面倒角，使用设备 量工 具千分尺，轴长度尺寸为 工序：软磨外径，尺寸至 ，使用设备为外圆磨床，测量工具为千分尺； 工序：车沟道，尺寸至 量工具为用设备为 工序：车密封槽，使用设备为 量工具为游标卡尺； 工序：铣装球缺口 用设备为 量工具为游标卡尺； 工序：沟道高频淬火，设备高频淬火机； 工序：磨外径 ，尺寸至 ，设备为 用量具为 工序：磨沟道，尺寸至 1432B，测量工具为沟位置样板或 工序：铣台阶面，使用设备为铣床，量具为游标卡尺； 工序：钻孔，使用设备钻床，量具为游标卡尺； 工序：沟道抛光，使用设备为滚道超精机，使用量具为沟位置样板； 此外还有车倒角，和磷华等工艺和外圈的像似 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 四、 毛坯的选择 滚动轴承在工作时承受着高而集中的交变应力同时在滚动体和套圈之 间还产生强烈的摩擦，因此，滚动轴承钢要求具有高的硬度和耐摩性，高的弹性极限和接触疲劳强度，足够的任性和一定的耐腐蚀性。一般轴承材料用 对于一些应用场合要求有优良的耐摩性，耐疲劳性，又可以承受冲击载荷，要求具有良好的综合力学性能，用轴承钢可以满足要求，但为了节约成本可以采用20产品外圈在受力时要求很高的硬度又要求一定的塑性和任性，根据上述分析故外圈材料可为 20圈为： 提高生产率外圈采用锻件，内圈采用棒料。 五、 确定机械加工余量及毛坯、设计毛坯图 确定机械加 工余量 钢质模弧形面的机械加工余量按 定。确定时，根据估算锻件重量，加工精度及锻件形状复杂系数；由表 查得除孔以外各内外表面的加工余量。孔的加工余量由表 中余为量值单面余量。（参考机械加工工艺手册） 锻件重量 根据零件成品外圈重量估算为小于 加工精度 零件的各表面为精度 削加工。 锻件形状复杂系数 S. 因 为锻件为薄形圆盘，其厚度与直径之比 以锻件形状复杂系数为复杂级 机械加工余量 根据锻件重量、 表 于表中形状复杂系数只列 3，则 1,3定。由此查得直径方向为 平方向为 轴向尺寸的购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 单面余量为 件中心两孔的单面余量按表 确定毛坯尺寸 锻件的基本要求 度不大于 229 （包括脱碳与贫碳）不得超过 点、夹渣、气泡、缩孔及残余内裂等缺陷； 刺垫坑、折叠、凹心等缺陷最大深度不大于 上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度 表面，余量要适量增大。 分析本零件，本零件采用锻件，外径尺寸根据机械设计手册查得外径毛坯尺寸为 45道挡边尺寸为 25承宽度为 35的毛坯为棒料，根据机械设计手册查的轴的毛坯尺寸为 25度为 85， 除 40外圆面为 外，其余各表面皆 此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所得的余量值即可（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查得值中的小值。当表面需经粗加工和半精加工时，可取较大值）。 40需增加这些加工工序的加工余量。参考外圆柱表面加工余量（定粗磨单面余量为 磨余量 故需增加这个加工工序的加工余量。参考内孔加工余量确定精磨的加工余量为 毛坯尺寸如下表所示。 零件毛坯（锻件）尺寸 （ 零件尺寸 单面加工余量 锻件尺寸 2 45 34 2 38 2 27 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 设计毛坯图 确定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根据锻件重量， 形状复杂系数，分模线形状种类及 锻件精度等级从有关的表中查得。 本零件锻件重量小于 形状复杂系数为 件的材料为轴承钢其最高含量大于 3%，因此锻件材质系数为 取平直分模线，锻件为普通精度等级，则毛坯公差可由表 本零件毛坯尺寸允许偏差如表下表所列。 毛坯（锻件）尺寸允许公差偏差 （ 锻件尺寸 偏差 根据 45 表 表 表 表 7 表 5 表 表 确定圆角半径 锻件的圆角半径按表 定（参考机械加工工艺手册）。本锻件各部分的 H/，故可用下式计算： 外圆角半径 r 圆角半径 R 简化起见，本锻件的内外圆角半径分别取相同数值。以最大的 H 进行计算。 r (8+0.5) 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 R (1+0.5)3上所取的圆角半径数值能保证各表面的加工余量。 确定锻件倒角 本锻件由于上、下模膛深度相等，起模角以模 31 L/B 34/34 1 , H/B 4 表 机械加工工艺手册），查得： 外倒角 1倒角 =1 确定分模位置 由于毛坯是 HD 的圆盘类锻件，应采用轴向分模，这样可冲内孔，使材料利用率得到提高。为了便于起模及便于发现上，下模锻造过程中错移，分模线位置选在最大外径的中部，分模线为直线。 确定毛坯的热处理 滚动轴承毛坯经锻造后应安排正火，以消除残余的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化而均匀的组织，从而改善了加工性。零件锻件毛坯见图纸。 六、工序设计 选择加工设备与工艺设备 选择机床 工序、 、，、是粗车，半精车。各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求高，选用最常用的 卧式车床即可。（参考机械加工工艺手册表 工序 粗磨和精磨，粗磨和精磨可选用 能外圆磨床。购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 （参考机械制造工艺设计简明手册表 工序 用 。 工序 4 小孔，可采用专用夹具在立式钻床上加工，可选参考机械制造工艺设计简明手册表 工序 台阶，由于所加工的表面是弧形面，所以必须选用双立轴圆工作台铣床才能完成加工。因此选用 工序 光。 选择夹具 本产品于公司 现有产品像似，如外圈通用于主滚轮的外圈，所以很多加工是用专用设备，不需要再另外设计，轴的加工相对于别的轴承略有不同，在车加工时采用三爪卡盘夹紧，在磨加工时有专用的设备，一般单沟道内圈加工通常采用无心磨床和专用磨床外圈采用外圈的专用磨床，夹具部分有床子本身的夹具，但是在轴加工时由于是双沟道加工困难，又因精度要求高故在磨削加工时用到专用夹具。其夹具见夹具设计部分。 选择刀具 在车床上加工的工序，一般选用硬质合金车刀。加工铁 加工用 精加工 采用 加工采用 提高生产率及经济性，可选用可转位车刀（ 或( 磨削高温合金比较困难，主要是砂轮易粘附堵塞，磨削力大，磨削温度高，工件表面易烧伤，表面质量和磨削精度不易保证。所在外圆磨时，应选用白刚玉B)砂轮为粗磨。精磨时宜采用单晶刚玉 B)砂轮。因为磨削薄壁工件时应选用硬度低的磨具，所以选用中软级 K(织疏松的砂轮。粒度为 46#结合剂多用陶瓷 V(A)。 台阶面铣采用面铣刀按表 考机械加工工艺手册 ）选中齿锯片铣刀（ 铣刀的直径为 40齿数 z=32,材料为 磨滚道是由于滚道精度要求较高砂轮的选用根据机械加工工艺手册选择砂轮型号为 s 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 钻 11 4孔按表 8考机械加工工艺人员手册）选用硬质合金钻头。钻头的直径为 选择量具 根据企业现有设备量具的选择 可根据需要选用，车加工阶段用游标卡尺和千分尺，车沟道时采用刮色球来测量，该零件加工精度要求相对一般零件要求教高，在对每一步的加工测量都要进行严格正确的方法进行测量，磨加工测量所需量具和测量方法具体过程见下页的过程控制卡！ 量具结构改制方案： 实质是根据以有量具进行改进，以有的量具结构不够清晰，工作过成表达不清楚，现对其进行改进，要求：把某一轴的旋转改为另一部件的左右摆动，让其走圆弧，在满足要求时采用了两种结构方案；方案一在测投处装一手柄，手柄的上下摇动可以使测头左右摆动，方案二是采用凸轮机构，在测头 版上加工出凸轮轮廓线，把凸轮的上下移动转换为测头的左右摆动， 分析比较： 方案一结构简单但不能体现机械设计原理不能体现科学，一个量具出现两次手工操作，由于人操作误差的存在使测量不精确，方案二采用凸轮结构，结构相对复杂，使用科学方便简化人工操作，使测量精确。方案二是在一个平面上做凸轮的轮廓曲线，使加工困难很难保证其位置精度，另外在进行装配时由于孔小凸轮很难固定在轴上，结构如下： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 零件 20 在 要和零件 19连接但由于孔太小螺钉不能实现装夹，对次需改进方案；根据方案二的结构，在平板上做凸轮轮 廓线比较困难，装配困难，把凸轮轮廓线做在 19 上，下方用一倒杆，把盘型凸轮做成圆柱凸轮，简化结构，装配方便，结构简图如下： 本结构采用槽的高度差在旋转时使倒杆上下移动，支板绕支点上下摆动，摆动角度等于圆弧所对应的角度，槽的高度差即是支板在摆动时上下移动的距离。具体结构见原理图。 选择冷却液 除了精磨用防锈冷却液以外，都可选用乳化液进行切削冷却。 确定工序尺寸 确定工序尺寸一般的方法是：由表面加工的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的 工序尺寸只与工序（工步）的加工余量有关。当基准不重合时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。 确定圆柱面表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关 前面根据有关资料已查出本零件各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将总加工余量分为各工序的加工余量，然后由后向前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济加工精度确定。 本零件的余量见零件锻件图和零件车加工图和零件成品图！ 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 七、确定切削用量及基本时间 工序（车端面、外圆及台阶面）切削用量及基本时间的确定 切削用量 本工序为粗车。已知加工材料为轴承钢高温 合金 b 1079件，有外皮，机床为 件装卡在三爪卡盘上。 所选刀具为 质合金可转位车刀。根据机械加工工艺手册表 H 1620片厚度 据表 考机械加工工艺手册 ） ,每转进给量 r,前角 o 5，后角 15,主偏角75, 副偏角 10, 刃倾角 s 0,刀尖圆弧半径 r 确定粗车外圆 36 端面及台阶面的切削用量 确定切 削深度 由于单边余量仅为 要考虑模锻斜度及公差。在一次走刀内完成，故 ( 确定进给量 f 根据表 考机械加工工艺手册 ） 粗车难加工材料的进给量，在铁 杆尺寸为 B H 16202件直径 50 f r 按 择 f r 确定的进给量尚需满足 机床进给机构强度的要求，故需进行校验。 床进给机构允许的进给力 3530N。根据表 考切削用量简明手册第三版 ） ，当铁 b 10792f r, 75, 10,v 65m/ 1280N 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 实际进给力为 1280 于切削时的进给力 小于机床进给机构允许的进给力，故所选的 f 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据切削用量简明手册表 转车刀耐用度 T 30 确定切削速度 v 切削速度 v 可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。 根据机械加工工艺手册表 件材料 加工， f r, 故可查得： v 42m/n 1000v/ d 1000 42/ ( r/ 347.4 r/ 械制造工艺设计简明手册表 选择 n 370r/ s 则实际切削速度 v 校验机床功率 由切削用量简明手册表 当 b 10792f r,v 46m/床的有效功率： 7 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 所选的切削用量可在 最后决定用量为： f r,v n 370r/确定端面和台阶面的切削用量 采用粗车外圆 34车刀加工这些表面。加工余量皆可一次走刀完成，车端面及台阶面的 f 轴转速与车外圆 34 基本时间 确定粗车外圆 36 据机械制造工艺设计简明手册表 外圆基本时间为 iL/(l+l1+l2+l3)i/中 l 5mm,ap/2 3), 75,2mm,0,f r, n s,i 1。 则 ： T (5+2)/(5.8)s 5s 确定粗车端面的基本时间 iL/ (2+l1+l2+中 d 27mm,2mm,4mm,0,f r, n s,i 1。 (+4)/(5.8)s 10s 确定粗车外径的基本时间 T iL/ (2+l1+l2+中 d 4536mm,0,4mm,0,f r, 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 n s， i 1。 则 ()/(5.8)s 7s 确定工序的基本时间 T（ 5+10+7） s 22s (3)磨加工相应计算 磨端面，保证尺寸 选择砂轮。见工艺设计手册第三章中磨料选择各表，结果为： 40 127 其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为 46，硬度为中软一级，陶瓷结合剂， 6号组织，平行砂轮，其尺寸为 ： 350 40 127（ D B d） 切削用量的选择： 砂轮转速： 砂n=1500r/机床说明书），砂v=s, 轴向进给量 : 0(双行程 ) 工件速度 : 0m/向进给量 : 行程 磨切削工时 ,当加工一个表面时 1t =工艺设计手册表 式中 0购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 度 30m/1t =01 0 =当加工两端面的时间 : 1t =2=购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 八、夹具的设计 在机械制造批量生产中根据加工工件的工艺要求，合理使用夹具是充分发挥通用机床的作用，保证产品质量，缩短辅助时间，提高劳动生产率，降低生产成本以及减轻劳动强度的重要生产手段，因此机床夹具在机械制造业中占了十分重要的地位。 根据公司现有设备在加工轴时，磨加工阶段由于没有专有设备加工中不能 满足顾客的要求，为解决这一问题提高生产效需采用专用设备，为此所设计的夹具 有离心力和不平衡惯重。因此夹具设计时除了保证工件达到工序的精度要求外，还应考虑： 1） 结构力求紧凑简单，重量尽可能轻， 2） 夹具于主轴，机床连接要安全可靠； 3） 家居工作时应保持平衡，以免主轴轴承过早磨损而失去精度； 4） 夹紧结构应迅速可靠，尽可能选择离中心最远处压紧工件； 5） 切削能顺利的从夹具中排出和清除； 6） 为适应小批量轮番生产应优先考虑采用自定心卡盘，一便配换专用卡爪来加工多种零件。 （一） 设计分析 根据企业情况在生产中所涉及的夹具为节约设计时间往往采用经验来确定夹具的材料等 ， 根据零件情况，零件为轴类零件，属于回转体，在加工时往往以轴向中心线方向做为定位基准，在设计时要考虑进去，工件在被加工时既不能完全限制其回转又要使工件不左右窜动；另外机床床身为斜面夹具地板的设计要能保证工件中心和机床中心保持等高。 （二） 定位基准的选择： 综合上述分析，再根据磨加工情况可知工件在磨床上被加工时，除了轴向的转动自由度没有被限制掉其余方向的自由度全部被限制住了，查机械设计手册根据夹具设计原理可知：对于 回转类零件可选择用 V 形槽定位限购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 制了零件空间的四个自由度， Y 轴的转动和移动 Z 轴的转动和移动。而 X 轴 的自由度却没有被限制掉，所以仅仅采用 据六点定位原理可知一个点可以限制三个自由度，既三个轴的移动自由度被限制了而转动自由度没有限制。故可以采用 （三） 结构设计 由分析结果确定夹具的结构， 移动自由度，根据夹具设计手册确定夹具的结构为：一顶尖和 床床身和工作平面有四十度的 斜角，在夹具底版处加一斜垫块保持工件轴线平面于机床轴线平面平行。 V 形块的高度来确定工件轴线和机床轴线在同一高度。其值可由计算得到。工件由压轮带动转动，压轮由压轮轴同过主轴带动压轮转动在由压轮带动压轮轴带动另一端的压轮转动，从而实现了工件的转动。同过弹簧拉紧力实现加紧。 根据分析提出以下方案： 分析 ： 如图方案一所示，他是由左右两顶尖靠中心孔来定位和夹紧的，上部的力是用来带动工件旋转的从而完成加工，中心孔定位他限制了空间五个自由度符合定位要求；但是，工件在被加工时由于磨削力的存在，在用中心孔来定位和夹 紧时购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 就要很大的力，夹紧力太大容易使工件产生变形，影响加工精度，如果夹紧力太小又不能完成夹紧工作，工件无法在力的作用下旋转，而且工件在磨削时由于摩擦力的存在，容易把工件挤落，不能完成加工次方案不合理；方案二为了解决方案一的不足，在结构上进行了改进，如图可知，他在一的基础上在工件的下方加了两支撑，根据前面的分析，两支持结构为 V 形块支持，他 的改进解决了方案一的不足，在定位和夹紧都比较可靠，但是仔细分析不难看出，方案二在定位是采用了过定位， 顶尖限制了工件空间的五个自由度，定位 使用重复，而且，方案二在结构上比方案一复杂了好多，给夹具的制造加工带来了难度，另外，工件在定位时由于中心孔支撑存在加工和制造误差，在定位时很难保证两者在同一高度，由于两者同时在定位在加工时很难确定工件的加工基准是中心孔在作用还是两支撑在作用，容易造成定位和加工基准的混淆，增加检验时间，致使生产效率降低，也不能保证加工的精度；方案二也不能满足要求设计不合理。需重新进行结构设计。 第三种方案的改进不仅要解决方案一不能可靠支撑的问题还要解决第二种结构基准不确定的问题，要使夹具结构尽可能简单又满足加工要求，根据 前两种的设计，现在结合第一二方案并对其进行改进，其结构图如下： 改进后的方案用 制了空间的四个自由度，顶尖限制了 是工件在被加工时由于力的存在工件在被加工时也会