GY03-156@香烟横包机右支架工艺规程及夹具设计
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共38页)
编号：491907
类型：共享资源
大小：2.68MB
格式：ZIP
上传时间：2015-11-06
上传人：QQ28****1120
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
辽宁
IP属地：辽宁
20
积分
- 关 键 词：
-
机械毕业设计全套
- 资源描述：
-
GY03-156@香烟横包机右支架工艺规程及夹具设计,机械毕业设计全套
- 内容简介：
-
学士学位论文原创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果 ,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空 大学 可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者签名： 日期： 导师签名： 日期： nts 毕业设计（论文）任务书 I、毕业设计 (论文 )题目： 右支架 零件机械加工 工艺 规程 及 装备 设 计 II、毕 业设计 (论文 )使用的原始资料 (数据 )及设计技术要求： 1零件图； 2年生产纲领： 中等批量 ； 3完成烟机右支架零件的机械加工工艺设计 ； 4 完成 2 套或以上的工艺夹具 设计，画出装配图和 主要 零件图 。 III、毕 业设计 (论文 )工作内容及完成时间： 1绘制零件图， 收集、查阅有关资料，外文翻译 (6000 实词以上 )，撰写 开题报告； 3.1 3.26 4 周 2 对零件进行 机械加工 工艺分析，确定工艺方案 论证 ； 3.29 4.9 2 周 3 工艺参数计算，完成零件的 机械加工工艺 规程设计 4.12 4.30 3 周 4 设计 夹具 装配图，拆绘 主要 零件图； 5.3 6.4 5 周 5 撰写毕业论文、毕业论文审查、毕业答辩 。 6.7 7.2 4 周 nts 、主 要参考资料： 1 赵志修 . 机械制造工艺学 M . 机械工业出版社， 1988 2 李洪 . 机械加工工艺手册 M . 北京出版社， 1994 3东北重型机械学院等 . 机床夹具设计手册，第二版 M . 上海科学技术出版社， 1998 4. 艾新，肖诗纲 . 切削用量手册 M . 机械工业出版社， 1985. 5. Wang Xiankui, Liu Chengying, Li Zhizhong,ect. THCAPP: Computer Aided Process Planning System in an Integrated Environment. Tsinghua Science and Technology, 1996.1(2): 119-123. 系 航空工程 专业 机械设计制造及其自动化 班级 0681053 学生（签名）： 郑帅栋 日期： 自 2010 年 3 月 1 日至 2010 年 7 月 2 日 指导教师（签名）： 罗海泉 助理指导教师 (并指出所负责的部分 )： 航空工程 系（室）主任（签名）： 姚坤弟 附注 :任务书应该附在已完成的毕业设计说明书首页。 nts 南昌航空大学 科技学院 机械加工工艺过程卡片 产 品 型 号 YBY22 零 件 图 号 YBY22.12.04-14 产 品 名 称 香烟横包机 零 件 名 称 右支架 材料牌号 ZL106 毛坯种类 铸 件 毛坯尺寸 23018045 每坯件数 1 每台件数 1 工 序 号 工 序 内 容 加 工 车 间 设 备 夹 具 刀 具 量 具 单件工进 (min) 名 称 型 号 名 称 代 号 名 称 规 格 名 称 规 格 05 领取 铸造毛坯 及检验 铸造车间 10 退 火 热处理车间 15 铣底面 机加工车间 铣床 X52K 专用夹具 硬质合金镶齿端铣刀 游标 卡尺 2.56 20 铣前端面 机加工车间 铣床 X52K 专用夹具 硬质合金镶齿端铣刀 2.73 25 铣后端面 机加工车间 铣床 X52K 专用夹具 硬质合金镶齿端铣刀 游标 卡尺 1.51 30 铣 A、 B、 C 面 机加工车间 铣床 X52K 专用夹具 硬质合金镶齿端铣刀 游标 卡尺 1.62 35 铣 D、 E 面 机加工车间 铣床 X52K 专用夹具 硬质合金镶齿端铣刀 游标 卡尺 1.52 40 铣 G、 F、 H、 I 面 机加工车间 铣床 X52K 专用夹具 硬质合金镶齿端铣刀 游标 卡尺 1.60 45 铣 J 面 机加工车间 铣床 X52K 专用夹具 硬质合金镶齿端铣刀 游标 卡尺 1.66 50 铣 K 面 机加工车间 铣床 X52K 专 用夹具 硬质合金镶齿端铣刀 游标 卡尺 1.23 55 镗 23H7 孔及倒角 机加工车间 镗床 T68 专用夹具 硬质合金镗刀 游标 卡尺 0.98 设计者 郑帅栋 指导教师 罗海泉 共 4 页 第 1 页 线订装nts 南昌航空大学 科技学院 机械加工工艺过程卡片 产 品 型 号 YBY22 零 件 图 号 YBY22.12.04-14 产 品 名 称 香烟横包机 零 件 名 称 右支架 材料牌号 ZL106 毛坯种类 铸 件 毛坯尺寸 23018045 每坯件数 1 每台件数 1 工 序 号 工 序 内 容 加 工 车 间 设 备 夹 具 刀 具 量 具 单件工进 (min) 名 称 型 号 名 称 代 号 名 称 规 格 名 称 规 格 60 镗 22H7 孔及倒角 机加工车间 镗床 T68 专用夹具 硬质合金镗刀 游标 卡尺 0.98 65 镗 52H7 孔及倒角 机加工车间 镗床 T68 专用夹具 硬质合金镗刀 游标 卡尺 0.98 70 镗后端面两个槽 机加工车间 镗床 T68 专用夹具 硬质合金镗刀 游标 卡尺 0.34 75 划线各加工孔 钳工车间 划线工具 80 锪平 18 孔 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金锪钻 18mm 0.05 85 钻、精铰 2 6H7 孔 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀、铰刀 5.8mm、 6mm 0.8 90 钻、扩、粗铰、精 铰孔 11 孔 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀、铰刀 9.8mm、 11mm 0.62 95 锪平 15 孔 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金锪钻 15mm 0.03 100 钻、铰孔 2- 9 孔 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀、铰刀 8.8mm、 9mm 0.94 105 钻、铰后端面孔 10H8 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀、铰刀 8.8 mm、 10 mm 0.68 110 钻 底面螺纹 M10-H7 底孔 8.5mm 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀 8.5 mm 0.46 115 攻底面螺纹 M10-H7 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 机动丝锥 10mm 0.57 设计者 郑帅栋 指导教师 罗海泉 共 4 页 第 2 页 线订装线订装nts 南昌航空大学 科技学院 机械加工工艺过程卡片 产 品 型 号 YBY22 零 件 图 号 YBY22.12.04-14 产 品 名 称 香烟横包机 零 件 名 称 右支架 材料牌号 ZL106 毛坯种类 铸 件 毛坯尺寸 23018045 每坯件数 1 每台件数 1 工 序 号 工 序 内 容 加 工 车 间 设 备 夹 具 刀 具 量 具 单件工进 (min) 名 称 型 号 名 称 代 号 名 称 规 格 名 称 规 格 120 钻侧面螺纹 2-M6-7H底孔 5mm 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀 5mm 0.64 125 钻侧面螺纹 M8-7H底孔 6.7mm 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀 6.7mm 0.32 130 钻侧面螺纹 M4-7H底孔 2.8mm 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀 2.8mm 0.32 135 攻左侧面螺纹 2-M6-7H 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 机动丝锥 6mm 0.64 140 攻左侧面螺纹 M8-7H 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 机动丝锥 8mm 0.32 145 攻左侧面螺纹 M4-7H 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 机动丝锥 4mm 0.32 150 钻后端面螺纹 2-M3-7H 底孔 1.3 mm 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀 1.3mm 0.28 155 攻后端面螺纹 2-M3-7H 深 8 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 机动丝锥 3mm 0.68 160 钻斜面螺纹 3-M6H8底孔 5 mm 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀 5mm 0.96 165 攻斜面 螺纹 3-M6H8 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 机动丝锥 6mm 0.96 170 钻右端面上螺纹 M6-7H 底孔 5 mm 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀 5mm 0.32 175 攻右端面上螺纹 M6-7H 底孔 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 机动丝锥 6mm 0.32 设计者 郑帅栋 指导教师 罗海泉 共 4 页 第 3 页 南昌航空大学 科技学院 机械加工工艺过程卡片 产 品 型 号 YBY22 零 件 图 号 YBY22.12.04-14 线订装nts 产 品 名 称 香烟横包机 零 件 名 称 右支架 材料牌号 ZL106 毛坯种类 铸 件 毛坯尺寸 23018045 每坯件数 1 每台件数 1 工 序 号 工 序 内 容 加 工 车 间 设 备 夹 具 刀 具 量 具 单件工进 (min) 名 称 型 号 名 称 代 号 名 称 规 格 名 称 规 格 180 终检 机加工车间 设计者 郑帅栋 指导教师 罗海泉 共 4 页 第 4 页 nts 香烟横包机右支架工艺规程及夹具设计 学生姓名： 郑帅栋 班级： 068105337 指导老师： 罗海泉 摘要： 本课题是香烟横包机右支架的机械加工工艺设计和镗床镗模设计，因为 零件本身不是很复杂，而且加工精度不是很高，所以其工艺简单。通过对零件的工艺分析，设计了工艺规程，确定了其毛坯的制造形式、加工基准和设计基准、工艺路线、机械加工余量和各工序的切削用量及基本工时，也确定了选用的刀具与机床。为提高劳动生产效率，降低劳动强度， 设计了 三个平行孔的 专用夹具，基于 零件的几何形状，设计其夹具为 T68镗床上的专用镗模，通过对其定位基准、引刀方式、夹紧方案的选择，最终确定了主要用于加工零件的孔系的镗模，它依靠专用的导向元件 镗套引导镗孔刀具，保证了加工达到了较高的位置精度，并使镗孔的位置精度不受机床精度的影响，利用其夹具精加工孔系时保证了平行孔轴线距误差小于 0.02mm；平行孔的不平行或不垂直度小于 0.01/200；平行孔不同轴度误差小于 0.01mm。 关键词： 加工工艺， 夹具，加工精度，镗模 指导老师签名： nts The right support cigarettes horizontal packaging machines Technology of order and Fixture design Student name : zhengshuaidong Class:0681053 Supervisor: Luo Haiquan Abstract:The issue is the right of cigarettes Wang charter stent machining process design and boring - boring machine design, because parts itself is not very complicated and machining accuracy is not very high, so its simple process. Part of the process analysis, design of process in order and set its rough form the manufacture, processing benchmarks and design criteria, process line, machinery allowance and the amount of the cutting process and the basic hours of work, defines the use of knives and machine tools. To improve labor productivity and reduce labor intensity, the three parallel design Kong special fixture, Based on the geometry of components, fixture design for its T68 Boring Boring on the dedicated mode, through its positioning benchmarks primers knife, the choice of clamping program, and the final of the main components for the processing of boring holes mold, It relies on a dedicated oriented components - guide sets Boring Boring Tool ensure that the processing to achieve a higher position accuracy, Boring enable the location accuracy from the impact of precision machine tools, use their fixture finishing holes at ensuring the parallel hole axis from the error is less than 0.02 mm; The parallel hole parallel or vertical is less than 0.01/200; Hole different parallel axis error of less than 0.01 mm. Keywords： Processing ， Fixture， Precision Machining， Boring die， Signature of supervisor: nts 机械制造 工艺规程 零件图号 YBY22.12.04-14 零件名称 右支架 班 级 0681053 姓 名 郑帅栋 指导老师 罗 海 泉 2010 年 05 月 21 日 nts 毕业设计（论文）开题报告 题目 香烟横包机右支架工艺规程及夹具设计 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 068105337 学 生 姓 名 郑帅栋 指 导 教 师 罗海泉 填 表 日 期 2010 年 05 月 20 日 nts 说 明 开题报告应结合自己课题而作，一般包括：课题依据及课题的意义、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）、研究内容及实验 方案、目标、主要特色及工作进度、参考文献等内容。 以下填写内容 各专业 可根据具体情况适当 修改 。 但每个专业 填写内容 应保持一致。 nts 一、选题的依据及 意义 ： 制造业特别是机械制造业是国民 经济 的支柱产业， 现代 制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至 社会 的组织结构和文化。由于 中国 潜在的巨大市场和丰富的劳动力资源，世界的制造业正在向中国转移，中国正在成为世界的制造大国 . 现代制造技术是以传统制造技术与计算机技术、信息技术、自动控制技术等现代高新技术交叉融合的结果，是一个集机械、电子、信息、材料与管理技术于一体的新型交叉学科，它使制造技术的技术内涵和水平发生了质的变化。 1999年国际生产工程学会 （ CIRP）第 46届年会主席吉川教授（日本）在报告中指出，世界上各个发达工业国经济上的竞争，主要是制造技术的竞争。在各个国家企业生产力的构成中，制造技术的作用一般占 55%65%，日本及亚洲四小龙的发展，在很大程度上都是依靠他们重视制造技术。 发达工业国家，例如美国、日本、德国、瑞士等国的专家、教授已将制造科学与信息科学、材料科学、生物科学一起列为当今时代四大支柱之一。而美国由于近年来缺乏对制造科学的重视，使他们许多产品缺乏竞争能力。为此，美国政府已将先进制造计划列为国家预算唯一重点支持的科技领域，这已经 引起美国、欧洲、日本在制造技术上新一轮的竞争。 制造业是国民经济的物质基础和工业化的产业主体，是社会进步与富民强国之本。任何一个大国（我不是说像新加坡这样的城市国家）为了自身的发展和安全，都将装备制造业的发展和升级作为国家战略来对待，高度发达的装备制造业是实现工业化的必备条件，也是一个国家综合竞争力的重要标志。制造业在中国现阶段至少有五个方面的作用：第一是我们国家经济高速增长的发动机；第二是推动国民经济和社会信息化的基础产业；第三是科技创新的重要载体；第四是劳动就业的主要部门；最后也是国家安全的一个基本保证 。中国制造业在改革开放 25年间得到了快速的增长，就是中国进出口是平衡的。中国制造业也面临非常严峻的挑战，因为我们要走一条新型工业化的道路，就必须要以信息化带动工业化，工业化促进信息化，走出一条科技含量高，经济效益好，资源消耗低，环境污染少，人力资源得到充分利用、充分发挥的新型工业化道路，这是我们的目标。 一般人只认识到机械制造工业必须依靠信息科学、材料科学来改造自己，这只是问题的一方面；而另一方面，信息科学、材料科学也必须依赖制造技术来取得的进展。例如，在计算机发展中最关键的问题高密集度的大规模集成电器与 存储器件的制做，有赖于制造技术的发展。 nts 当前我国机械制造厂（公司）第一线工程技术人员主力大部分是 20 世纪八十年代的机械制造及其工艺装备专业的毕业生。在学校学习的知识是西方发达国家 20 世纪四十年代的制造技术，知识已非常陈旧；而且工厂实习的设备和制造技术已老化。 我所选择的题目就是通过优化工艺和设计专业夹具来达到提高生产率和减小加工误差的目的，这一课题可以把我四面来学到的机械制造知识应用于实践也是对我学习的一次检验。 二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）： 在制造业自动化发展方面，发达国家机械制造技术 已经达到相当水平，实现了机械制造系统自动化。产品设计普遍采用计算机辅助设计 (CAD) 、计算机辅助产品工程 (CAE) 和计算机仿真等手段，企业管理采用了科学的规范化的管理方法和手段，在加工技术方面也已实现了底层的自动化，包括广泛地采用加工中心 (或数控技术 ) 、自动引导小车(AGV) 等。我国机械制造技术水平与发达国家相比还非常低，大约落后 20 年。近十几年来，我国大力推广应用 CIMS 技术， 20 世纪 90 年代初期已建成研究环境，包括有 CIMS 实验工程中心和 7 个开放实验室。在全国范围内，部署了 CIMS 的若干研究项目，诸如CIMS 软件工程与标准化、开放式系统结构与发展战略， CIMS 总体与集成技术、产品设计自动化、工艺设计自动化、柔性制造技术、管理与决策信息系统、质量保证技术、网络与数据库技术以及系统理论和方法等专题。各项研究均取得了丰硕成果 7。 现代机械制造业已经不是传统意义上的机械制造业，即所谓的机械加工。它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体新技术与新兴工业的综合体。 现代机械制造技术不仅在他的信息处理与控制等方面运用了微电子、计算机技术、激光 加工技术；而且在加工机理、切削过程乃至所用的刀具也无不渗透着当代的高新技术。例如激光加工通过控制激光束与工件的相对运动，可以在一台机床上加工孔、槽、二、三维曲面等各种形状，完成钻、镗、铣等动作。它可能引起 21世纪初机械加工的一场新的革命 激光切削、焊接、剪裁、成形加工等。例如，在激光束作用下使板料弯曲、激光快速找正、激光测量等技术有许多已在美国、日本、西德等汽车工业、计算机工业、家用电器工业中得到广泛应用，并获得巨大的经济效益。 随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件快速组装成各种夹具已成为夹具技术开发的基点。省工、省时、节材、节能，体现在各种夹具系统的创nts 新之中。专家建议组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和技术网络，与时俱进地创新和发展夹具技术 3。 21世纪实机械制造 业的发展总趋势为 四化 ：柔性化 -使工艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要，能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要。灵捷化 -使生产推向市场准备时间缩为最短，使机械制造厂机制能灵活转向。智能化 -柔性自动化的重要组成部分，它是柔性自动化的新发展和延伸。人类不仅要摆脱繁重的体力劳动，而且要从繁锁的计算、分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动，智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。信息化 -机械制造业将不再是由物质和能量借助于信息的力量生产出价值，而是由信息借 助于物质和能量的力量生产出价值。因此，信息产业和智力产业将为社会的主导产业。机械制造也将是由信息主导的，并采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理方式的全新的机械制造业。 21世纪初机械制造业的重要特征表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。 制造技术不仅是衡量一个国家 科技 发展水平的重要标志 ,也是国际间科技竞争的重点。我国正处于 经济 发展的关键时期 ,制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上发展先进制造技术的世界潮流 ,将其放在战略优先地位 ,并以足够的力度予以实施 ,才能尽快缩小与发达国家的差距 ,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。总之 ,在我国研究和发展先进制造技术势在必行。 三、 研究内容及实验方案： 1 毕业设计课题及其主要设计内容： 本课题的任务是： 香烟横包机右支架的机械加工工艺与工装设计。 通过毕业设计 ，全面复习、巩固机械制造工艺学、机械制造装备设计以及相关课程的基本知识，并运用所学知识解决机械加工中的工艺 、工艺装备等实际设计问题，提高分析问题、解决问题的能力。 主要内容包括： 机械制造工艺规程的设计方法，切削用量的确定、刀具与机床的选用、热处理方法的确定；夹具设计的基本原理和方法；用 CAD 软件进行模具设计；镗模夹具 装配图与零件图设计等等。 2 毕业设计的总体思路 （ 1） 零件的 工艺分析 毛坯的选择 主要表面和定位基准的选择 主要表面的加工 nts 次要表面的加工 （ 2） 确定零件的工艺规程 （ 3）镗模的设计 （ 4） 夹具 装配图与零件图的设计 （ 5）撰写毕业设计说明书 （ 6）答辩 3 初步拟定的设计方案 （ 1) 机械加工工艺设计的 初步方案 根据先选择的毛坯拟定加工路线，选择各工序所用设备，选择各工序所用刀刃量具及工夹具，确定各工序的加工余量、加工要求和绘制工序简图，确定重要工序的切削用量和工时定额，最后填写工艺文件。初步拟定的工艺方案为：毛坯粗加工时效精加工； 52H7， 23H7 ， 22H7平行孔系工艺方案为：粗镗时效精镗； （ 2）镗模设计 的初步方案 工件的定位方法：工件以底面和孔 52H7为定位基准，安装在镗模上定位 夹紧方式及夹紧机构：用压板、垫圈和螺母将工件夹紧，即用螺旋式夹紧机构 刀 具的导向方式：用镗套及镗模支架等 四、 目标、主要特色及工作进度 基本使工艺路线达到最优化的程度，设计的夹具有比较多的创新并满足装夹要求。 1 绘制零件图，收集、查阅有关资料，外文翻译 (6000 实词以上 )，撰写开题报告 3.1 3.26 4 周 2对零件进行机械加工工艺分析，确定工艺方案论证； 3.29 4.9 2 周 3工艺参数计算，完成零件的机械加工工艺规程设计 4.12 4.30 3 周 4设计夹具装配图，拆绘主要零件图； 5.3 6.4 5 周 5 撰写毕业论文、毕业论文审查、毕业答辩 。 6.7 7.2 4 周 nts 五、 参考文献 1赵志修 . 机械制造工艺学 M . 机械工业出版社， 1988 2李洪 . 机械加工工艺手册 M . 北京出版社， 1994 3东北重型机械学院等 . 机床夹具设计手册，第二版 M . 上海科学技术出版社， 1998 4艾新，肖诗纲 . 切削用量手册 M . 机械工业出版社， 1985. 5 Wang Xiankui, Liu Chengying, Li Zhizhong,ect. THCAPP: Computer Aided Process Planning System in an Integrated Environment. Tsinghua Science and Technology, 1996.1(2): 119-123. nts 毕业设计（论文 ） 题 目： 香烟横包机右支架工艺规程及夹具设计 学 院 ： 科技学院 专 业名称 ： 机械设计制造及其自动化 班级学号 ： 068105337 学生姓名 ： 郑帅栋 指导教师 ： 罗海泉 二 O 一 O 年 五 月 nts 1 毕业设计（论文） 外文翻译 题目 五轴磨床加工工具运动链的设计和分析 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 068105337 学 生 姓 名 郑帅栋 指 导 教 师 罗海泉 填 表 日 期 2010 年 5 月 18 日 nts 2 五轴 磨床 加工工具 运动链的设计和分析 E.L.J. Bohez，设计与制造工程部门，亚洲技术研究所 摘要： 五轴 CNC加工中心现在应用 得非常广泛 。大多数机器的运动学原理都是以直角笛卡儿坐标系统为基础的。这篇文章对 有 可能的概念上的设计和基于 理论上 有 可能的自由度的结合并且真实存在的器械 进行了分类。本文还定义了一些有用的定量参数，例如：工作空间利用 因素 、机器 加工工具 的空间利用率、方位空间的指标和方位角。同时还分析了不同 概念 的优缺点，给出了 选择的标准和机器结构的设计。最近在工业中提出的一些基于斯图尔特平台的概念也将在这篇文章中进行简要的论述。 关键词：五轴；机器 加工工具 ；运动链；工作空间； CNC；旋转轴 1.介绍 机器 加工工具 的主要设计规范应该 满足以下法则： 1） 运动件在 工具 和零件的定位和安置上应该 有足够的弹性。 2） 以可能的最 快 的速度 进行 定位和安置 。 3） 以可能的最高的精确度进行定位和安置。 4） 加工工具和工件的快速切换。 5） 保护环境。 6） 可能的高速材料移动率。 一 台 机器 的 加工工具的轴的个数通常是由机器自由度数或者是在机器 滑动 过程中独立可控的运动数来决定的。 随着加工工具轴对应 Z 坐标轴的产生， ISO 轴命名法推荐使用 右手坐标法则。一个三轴 磨床 有三个方向的线性滑动： X、 Y和 Z，这使得机器能放置在相应轴向滑动范围内的任何一个位置。加工工具轴的方向在加工的时候保持不变。这就限制了 与工件 连接 的加工工具的弹性，并最 终导致很多不同的结构。为了增加 在可能的加工工具、 工件 定位 中 的弹性而不用 重新 设计结构，我们将要在增加更多的机器的自由度。 对于一个传统的三线性轴机器，能通过提供旋转滑动来实现。 图 1就展示了一个 五轴 磨床 的例子 。 2.运动链接图 nts 3 制作一个机器的运动链接图对于分析机器是很 有用的。从运动链接图中我们可以很快区别两组轴：图 2展示了在图 1中五轴 磨床 的运动链接图。 从图中我们可以看到，工件由四根轴运载，而加工工具只由一根轴运载。 五轴机器就像两个相互协作的机器人，一个机器人运载工件，另一个机器人则运载加工工具。 为了得到工件和工具定位上最大的弹性， 机器至少需要 5 个自由度，这意味着工具和工件能在任何角度下连接起来。从一个 刚性的物体 运动连接点的观点来说，我们也可以理解对轴的个数的最低要求。为了定位两个在空间上相互连接的刚体，每个刚体（工具和工件）需要 6 个自由 度或者 12 个自由度。然而， 任何不改变两者之间定位的共同的平移和旋转的存在将会使自由度数目减少 6个。 两个刚体之间的距离是由工具的加工路径来决定的，这个距离也将会允许减少一个多余自由度 ，这样就使得最小的自由度数为 5。 3.文化背景（略） 4.五轴机器运动结构的分类 按照机器的旋转和平移轴分类，我们可以把机器运动结构分为四大类：（ 1）三个平移轴和两个 旋转轴；（ 2）两个平移轴和三个旋转轴；（ 3）一个平移轴和四个旋转轴；（ 4）五个旋转轴 。近乎所有存在的五轴机器设备都属于（ 1）类。很多的定位焊接机器人、圈丝机器和激光加工中心也属于这一类。 只有有限的一些用来加工轮船推进器的五轴机器属于（ 2）类。 （ 3）和（ 4）类只有在设计需要增加更多自由度的机器人的时候才会用到。 五根轴可以分布在工具和工件之间的结合处。 第一种分类是根据运载轴的工nts 4 具和工件的数量和在运动链中各个轴的次序来划分的。另一种分类是根据旋转轴放置的位置（是在工具那边还是在工件那边）来划分的。基于笛卡儿坐标的机器中的五个自由度是：三个平移运动 X、 Y、 Z（一般表示为 TTT）和两个旋转运动AB、 AC、 BC（一般表示为 RR）。三个旋转轴（ RRR）和两个直线运动轴（ TT）的结合是很少见的。如果一根 轴承载着工件，习惯上是用一个附加的标记来注释它。图 1 中的机器能以 X Y A B Z。 XYAB 轴运载着工件， Z 轴运载着工具。 图 3中展示的是 XYZA B ，三根直线运动轴运载工具 ,两根旋转轴运载着工件。 4.1基于工件和工具运载轴次序的分类 理论上，如果认为在工具和工件运载轴的两个运动链上的轴的次序有不同的结构，可能的结构的数目会非常大。同时只有两根直线运动轴和三根旋转轴结合也包括在内。 在一个五轴机器中能以以下方式将一根工具运载轴和四根工件运载轴结合：对于 X， Y， Z， A， B， C 中任意一个可能 作为 工具运载的轴， 其他工件运载轴可以在剩下的五根轴中选取。所以，对于任意可能的工具运载轴选择（六选一或者有六种可能），在剩下的五根轴中选取四根进行不同结构的排列个数为 5*4！ =120。所以，理论上 只有一根工具运载轴的五轴机器 就有 6*120=720种可能。其他的结合方式也可以用这种方法分析。假设 t 代表工具运载轴的数目， w 表示工件运载轴的数目（ w+t=5），那么全部可能的结合数如下所示 ： 这个方程式的值恒等于 6！或者当 w+t=5 时这个值等于 720。在这些 720 的结合中，有一些只包含两根直线运动轴。 如果只考虑有三根直线运动轴的 五轴机器，只有 3*5！ =360的结合也是仍是有可能的。这些结合的预设值 Gt 主要是由 t的预设值决定的。这个预设值和由 w的预设值所决定的 Gw 的预设值是一致的，其中 w=5-t。运用以上的定义，我们可以把五轴机器分为以下小群：（ 1） G0/G5组；（ 2） G1/G4组；（ 3） G2/G3组；（ 4） G3/G2组；（ 5） G4/G1组；（ 6） G5/G0组 。 4.2基于旋转轴的位置的分类 我们能根据旋转轴 装配 的位置对机器进行分类 。 nts 5 只有那些有两根旋转轴和三根线性轴的机器我们才会进一步考虑。可能的结构如下： （ a） 旋转轴装配在工具杆上； （ b）旋转轴装配在机器平台； （ c）两者的结合。 如果机器的轴的 R 或者 T 的类型一样，那么在工具或者工件运载运动链中轴的次序就不重要了。一般来说，如果在工件运载运动链中有 根平移轴和 根旋转轴，在工具运动链中有 根平移轴和 根旋转轴，那么结合的个数为 11： 其中 每一组的结合的个数在下面中将会一个个给出。 所有 组的结合总数为 60。从设计的观点来说，这 是 我们所考虑 的选择 的数量中较为 容易 处理 的 一个 。 5.五轴机器的工作空间 在定义五轴机器设备的工作空间之前，要适当的定义加工工具的工作空间和工件的工作空间。 加工工具的工作空间就是通过沿着工具运载轴 路线描绘出工具扫过参考 点 （例如工具尖端） 而得到的。 工件运载轴的工作空间也是用同样方法定义的（把机器平台的中心选择 作为 参考点）。这些工作空间能由计算扫过过的体积决定 6。 基于以上的定义，我们能定义一些对于不同类型机器比较、选择和设计有用的定量参数。 5.1.工作空间利用 因素 这个因素 可以 定义为，工件空间和工具空间的交集 与 工具空间和工件空间的并集 的比 。公式为 5.2.可加工 的体积大小 一旦 工件相对于 工件参考点是固定的，并且一个特殊的工具相对于工具参考点也是固定的，那么我们就有可能确定可加工的体积的大小。可加工的体积就是能够在工件上切除的全部体积。机器工具空间和工件的交集 给出了可以切除的材料的总量，或者说是可加工的体积（这是对于特殊的工件和工具机构来说的）。 nts 6 5.3.机器工具空间效率 机器工具空间效率的定义为：机器工具空间（省略了一部分）和包含着机器的最小凸起体积。 5.4.五轴机器的定位空间指数 一个 我们 用来估计 定位 的最大范围的方法是为了决定能在机器上用两根旋转轴加工 的球的最大部分。空间定位指数定义为 能够由用所有旋转轴加工的机器来加工的最大的球顶体积除以机器工具空间。 如果这个 指数 趋近于 1，这就意味着 所有的 旋转轴能够在整个机器工具空间中运用。 如果这个指数比 1 小，这就意味着大概百分之 的工作空间能运用所有的旋转轴。 以上的定义都是理论上的定义。实际上的定位空间指数会因为避免零件和机器、工具和工件之间的碰撞而进一步受到限制。能够加工的球顶变小就说明了这一点。 6.五轴机器的选择标准 我们的目的不是对五轴机器对于某一项特定的运用的选择或者设计进行一个彻底的研究。我们只是 论述能用来判断五轴机器的选择的主要的标准。 6.1.五轴机器设备的应用 应用能在 布置 和造型上进行区分。图 12和图 13说明了五轴的布置和五轴造型上的区别。 6.1.1.五轴布置 如 图 12 所示， 一个在不同角度有着很多孔和平面板的零件， 仅仅用一台三轴磨床来加工这个零件是不可能的。 如果我们在用一台五轴机器，那么工具能在任何方向和工件定位连接起来。一旦达到了正确的位置，nts 7 在大多数轴固定的情况下，我们就可以对孔和平面板进行加工了。平面板中 能包括独立结构的 2D 平面。如果我们
- 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