基于工艺尺寸式优选工艺方案的研究

基于工艺尺寸式优选工艺方案的研究六 口牛健 口王晓慧 太原科 技大学 机械电子工程学院太原0 3 0 0 2 4 摘要 根据 工艺路线所限制的位置公差 用英文字母表示位置关 系 建立位 置关 系的工艺尺 寸式 通过对不 同工艺路 线 的 工 艺尺 寸 式 的判 断分 析 得 到 最 优 的 工 艺 方 案 关键词 位置公差 工艺尺寸式 工艺方案 中 图分 类 号 T H1 6 1 1 3 T H1 6 2 1 文 献 标 识 码 A 工 艺 人 员 在 拟 定 机 械 加 工 工 艺 方 案 时 往 往 通 过 经 验 来 判 别 以致 于 生 产 上 出现 不 合 理 现 象 造 成 产 品质 量 和 劳 动 生 产 率 降 低 以 及 浪 费 等 不 良结 果 本 文 利 用 工 艺 尺 寸 式 原 理 用 英 文 字 母 表 达 工 艺 路 线 通 过 对 各 工 艺 方 案 的优 劣 进 行 判 断 获 得 最 佳 工 艺 方 案 1 工艺方案优化设计 的方法 为 保 证 工 件 精 度 需 保 证 两 点 要 素 形 状 精 度 及 要 素 本 身 的 尺 寸 精 度 各 要 素 相 互 位 置 及 各 要 素 之 间 的 尺 寸 精 度 前 者 很 大 程 度 上 取 决 于 表 面 最 终 加 工 工 序 的 加 工 方 法 和 设 备 精 度 而 后 者 则 与 工 艺 过 程 方 案 密 切 相 关 即 取 决 于 选 择 各 主 要 工 序 定 位 基 准 安 装 女山西省 自然科学基金资助项 目 编号 2 0 0 9 0 1 1 0 2 9 1 收稿 日期 2 0 1 0 年6 月 叼 杠 杆 的传 递 效 率 通 常 取 0 9 7 t 铰 杆 的理 论 压 力 角 1 一 铰杆 两铰 接处 的当量 摩擦 角 卢 a r c s i n 半 z 为 铰 杆 两 铰 链 的 中 心 距 mm r为 铰 链 轴 的 半 径 mt n 厂为 铰 链 副 的 摩 擦 因 数 4 应用举例 由式 3 可 以 看 出 曲 杠 杆 一铰 杆 式 增 力 压 紧 装 置 具 有 显 著 的 力 放 大 功 能 例 如 我 们 取z 2 4 0 mm 1 2 6 0 mm 6 z 1 2 0 mm r 1 0 mm 0 1 计 算 得 一0 9 5 5 可 计 算 得 出力 放 大 系 数i 3 1 8 1 即 在 气 动 肌 腱 提 供 了一 个 拉 伸 力 后 能 够 在 力 输 出 件 上 得 到 一 个 相 当 于 其 3 0 多 倍 的 输 出 力 假定 上 述参 数 不变 选取 一 款气 动 肌腱 作 为驱 动 元 件 当 气 压 为 0 5 MP a 其 产 生 的 最 大 收 缩 力 为 F 1 2 0 0 N 最 小 收 缩 力 为 2 2 0 N 当取F 8 0 0 N 通 过 计 算 可 得 F 2 5 0 0 0 N 取 同 样 的气 压 即 0 5 MP a 若 需 要 得 到 的 作 用 力F o 2 5 0 0 0 N 采 用 传 统 的 刚 性 气 缸 由 活 塞 杆 直 接 输 出 作 用 力 则 气 缸 机械制造4 8 卷 第5 5 6 期 文章 编号 1 0 0 0 4 9 9 8 2 O l 0 1 2 0 0 6 5 0 3 方 法 加 工 方 法 及 工 序 顺 序 等 本 文 运 用 工 艺 尺 寸 式 方 法 通 过 对 不 同 工 艺 路 线 的 判 断 选 择 出 最 优 方 案 由 于 一 个 零 件 加 2 1 2 的 工 艺 方 案 可 以 有 许 多 种 故 最 佳 工 艺 方 案 的 选 择 就 至 关 重 要 本 文 介 绍 用 2 1 2 艺 尺 寸 式 原 理 采 用 简 便 的分 析 计 算 方 法 评 比 各 工 艺 方 案 的优 劣 从 而 获 得 最 佳 工 艺 方 案 2 位置关 系的工艺尺寸式 的建立 2 1 位 置 关 系及 相 互位 置 误 差 的 表 示 方 法 使 用 英 文 字 母 表 示 零 件 的 有 关 要 素 在 字 母 右 面 标 注 1 2等 阿 拉 伯 数 字 表 示 该 要 素 的 第 一 二 次 被 加 工 例 如 图 1所 示 阶梯 轴 零 件 图 上 表 示 小 圆 柱 面 中心 线 的 符 号 为 A 那 么 可 用 A 这 个 符 号 表 示 该 圆 柱 面 的 中 心 线 并 且 规 定 第 一 次 加 工 的小 圆 柱 面 的 中 心 线 用 直 径 约 为 2 5 0 ton i 而 图 中所 示 装 置 中 气 动 肌 腱 的 自 由 状 态 直 径 仅 为 2 0 mm 由 此 可 见 在 需 要 输 出 力 较 大 且 结 构 尺 寸 受 限 制 的 情 况 下 可 用 柔 性 气 动 肌 腱 与 杠 杆 一 铰 杆 式 增 力 机 构 串 连 组 合 来 代 替 刚 性 气 缸 5 结束语 本 文 介 绍 的 气 动 肌 腱 驱 动 的 基 于 杠 杆 一铰 杆 的 增 力 压 紧 装 置 绿 色 环 保 无 污 染 增 力 效 果 明 显 结 构 设 计 合 理 能 够 克 服 传 统 气 压 传 动 系 统 压 力 小 液 压 传 动 系 统 容 易 产 生 污 染 的 缺 点 可 以 广 泛 应 用 于 需 要 较 大 输 出 力 尺 寸 受 限 制 的 场 合 是 一 种 准 绿 色 化 的压 紧 装 置 参 考 文 献 1 王 明娣 钟康 民 左敦稳 气动肌腱 与杠杆 一 铰杆增力机 构 的组合装置 J 新技术新工艺 2 0 0 5 1 2 2 林文焕 陈本通 机床夹具设计 M 北京 国防工业 出版 社 1 9 8 7 3 王雄耀 介绍一种气动新产品 仿生气动肌 肉腱 J 液压气动与密封 2 0 0 2 1 编 辑 功 成 2 01 0 1 2 画 A1表 示 第 二 次 加 工 的 s J 圆柱 面 的 中 心 线 用 A2表 示 以 此 类 推 两 要 素 之 间 的 位 置 关 系 用 表 示 该 两 要 素 的 符 号 及 该 两 要 素 之 间 的 位 置 关 系 符 号 表 示 其 中第 一 个 字 母 表 示 基 准 要 素 第 二 个 字 母 表 示 加 工 面 要 素 两 个 7 中 间 为 它 们 之 间 位 置 关 系 的 符 号 例 如 以 A 为定 位 基 准 加 工 C 面 工 序 位 置 关 系 的 表 示 符 号 为 A上C1 2 2建 立 工 艺 尺 寸 式 零 件 的 位 置 公 差 是 靠 工 序 公 差 保 证 的 然 而 有 的设 计 位 置 公 差 不 能靠 某 一 个 工 序 位 置 公差 直 接 保 证 而是 由两 个 或 两 个 以上 的有 关 位 置 公 差 间接 保 证 为 了使 3 2 件 加 工 完 后 能 达 到 设 计 位 置 公 差 要 求 就 必 须 找 到 和设 计 位 置 公 差 有 关 的工 序 位 置 公 差 以通 过 控 制 这 些 相 关 的工序位 置公 差来达到控制设计 位置公差 的要求 计算 工 序 公 差 就 是 根 据 工 序 之 间 的基 准 联 系 建 立 工 艺 尺 寸 式 而 工 序 之 间 的 基 准 联 系是 通 过 在 同一 自由度 上 从 一 个工序传递到另一个工序 上去 建立工 艺尺寸式时 应 根 据 技 术 要 求 所 表 现 的 自 由度 按 该 自 由度 方 向寻 找各 组 成 环 亦 即通 过 有 关 工 序 按 限制 同一 自 由度 的基 准 面 为 线 索 建 立 起 工 艺 尺 寸 式 的关 系 3 工艺方案的比较 图 2所 示 活 塞 工 件 图 的 主 要 技 术 要 求 有 1 销 孔 中心 线 与 裙 部 中心 线 垂 直 度 不 大 于 0 0 5 1 O 0 用 A 2上G2表 示 2 油 环 槽 侧 面 对 裙 部 中 心 线 跳 动 不 大 于 0 0 7 用 A2 B 2表 示 3 裙 部 壁 厚 差 不 大 于 0 8 用 I A2表 示 4 销 孔 内沉槽 底 中心 线 与销 孔 中心线 同心 度 不 大 于 0 4 用 G 2 F 1 表 示 201 0 1 2 加 工 活 塞 的 两 个 工 艺 方 案 如 下 方 案 一 工 序 1 0 车 止 口 保 证 A CI A 上 HI 工 序 1 5 扩 销 孔 保 证 H1 Gl 工 序 2 0 车 外 圆及 槽 保 证 I A1 H1 B 1 H 1上 A 1 工 序 2 5 精 车 止 口 保 证 A1 C 2 A1 上H2 工 序 3 0 精 车 端 面 保 证 H2 E1 工 序 3 5 精 车槽 保 证 H2 B 2 工 序 4 0 精 车 外 圆 保 证 H2上A2 I A2 工 序 4 5 镗 销 孑 L 内沉 槽 保 证 G1 F1 工 序 5 0 精 镗 销 孔 保 证 E1 G 2 方 案 二 工 序 1 0 车 止 口 保 证 A C A上H1 工 序 1 5 扩 销 孔 保 证 H1 G1 工 序 2 0 粗 精 车 外 圆 及 槽 保 证 I A1 H1 B1 H 1上 A 1 I A2 H 1 B2 H 1 j A2 工 序 2 5 精 车 止 口 A2 C 2 A2j H2 3 2 序 3 0 精 车 端 面 保 证 H2 E1 工 序 3 5 精 镗 销 孑 L 保 证 A2 J G 2 工 序 4 0 镗 销 孑 L 内沉 槽 保 证 G 2 F 1 以 下 分 析 这 两 个 3 2 艺 方 案 对 获 得 这 4项 技 术 要 求 的 不 同途 径 以及 改 进 方 法 对 于 第 1 项 技 术 要 求 A2上G 2 两 方 案 的 不 同仅 反 映在第 一方 案在工 序 精镗 销孔 时 以活塞顶 面为 三 点 定 位 造 成 基 准 不 一 致 增 加 了 两 道 工 序 误 差 的 影 响 其尺 寸式 为 A2上G2 一A2上H2 E1 G 2 三个 工 序 位 置 误 差 影 响 它 的 精 度 方 案 二 则 保 证 了基 准 一 致 其 尺 寸 式 为 A2上G2 一 A2 J G 2 仅 有 一 个 位 置 误 差 影 响 它 的精 度 因 此 从 保 证 第 一 项 技 术 要 求 来 讲 方 案 二 比较 合 理 对 于 第 2 项 技 术 要 求 A2 B 2 两 方 案 的 尺 寸 式 均 为 a 2 B2 一 A2上H2 B 2 因此 从 保 证 第 二 项 技 术 要 求 来 讲 方 案 二 较 合 理 对 于第 3 项 技 术 要 求 I A2 两 方 案 的 尺 寸 式 均 为 I A2 一 I A2 因 此 从 保 证 第 三 项 技 术 要 求 来 讲 两 方 案 是 一 样 的 对 于 第 4 项 技 术 要 求 G2 F 1 方 案 一 因 镗 销 孔 内 沉 槽 工 序 安 排 不 当 引 起 基 准 不 一 致 增 加 了三 道 工 序误 差 的影 响 其 尺 寸 式 为 G2 F 1 一 G2 El H2 j A1 上H1 G1 F1 有 6个 工 序 位 置 误 差 影 响 它 的 精 度 所 以 其 精 度 是 很 难 保 证 的 方 案 二 则 将 镗 销 孔 内沉 槽 工 序 移 到 精 镗 销 孔 之 后 其 尺 寸 式 为 G2 F 1 一 G 2 F 1 因 此 从 保 证 第 4项 技 术 要 求 来 讲 方 案 二 较 合 理 通 过 对 各 项 设 计 要 求 的 尺 寸 式 分 析 可 以 N 出 方 案二 更加合 理 4结论 用 尺 寸 式 的 方 法 描 述 位 置 关 系 不 仅 简 单 方 便 而 且 对 加 工 过 程 中 各 个 要 素 描 述 准 确 详 尽 除 此 之 外 这 种 方 法 评 判 简 便 对 各 项 技 术 要 求 理 性 分 析 后 很 容 易 得 出评 判 结 论 总 之 本 文 提 出 的 方 法 简便 易 行 容 易 学 习 与 掌 握 机械制造 4 8 卷 第 5 5 6 期 轧辊孔型数控车削加工工艺参数优化研究 口朱金鑫 口吴玉国 口 陈奔 口李雅茹 安徽工业大学 机械工程学 院安徽 马鞍 山 2 4 3 0 0 2 摘要 根据轧辊 结构特 点及其加 工的技 术关键 通过对轧辊孔型数控车 削加工工 艺分析 建立数控 车削加工工艺参 数优化 的数 学模型 以金 属切除率最 大作为 目标 函数进行优化 通过 Ma t l a b工具箱进行优化 得 出最优 工艺参数 提 高了 生 产 效 率 和 降低 了生 产 成 本 关键词 轧辊孔 型数控 车削 Ma t l a b 工艺参数优化 中图分类号 T H1 6 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 0 4 9 9 8 2 0 1 0 1 2 0 0 6 7 0 2 在 轧 辊 孔 型 的 数 控 加 工 中 粗 加 工 阶 段 一 般 采 用 数 控 强 力 车 削 的 方 式 生 产 实 践 表 明 工 艺 参 数 选 择 不 当 车 削 加 工 过 程 发 生 颤 动 会 造 成 轧 辊 孔 型 表 面 崩 裂 在 保 证 轧 辊 孔 型 表 面 不 被 切 伤 的 前 提 下 通 过 Ma t l a b Z Z 具 箱 对 车 削 加 工 工 艺 参 数 进 行 优 化 确 定 最 佳 切 削 参 数 对 提 高 生 产 效 率 和 降 低 生 产 成 本 具 有 十 分 重 要 的 意 义 1 轧辊 孔型数控车削加 工工艺分析 高 硬 度 合 金 铸 铁 轧 辊 辊 身 硬 度 很 高 最 高 可 达 6 2 HRC 以 上 耐 热 性 好 但 毛 坯 存 在 夹 杂 硬 点 等 铸 造 缺 陷 辊 身 缺 陷 会 对 刀 具 造 成 冲击 切 削 加 工 性 能 差 图 1为 数 控 车 床 上 轧 辊 孑 L 型 数 控 强 力 车 削 加 工 示 意 图 由 于 轧 辊 孔 型 的 深 度 较 大 例 如 2 0 0 mm 所 以 车 刀 刀 杆 的伸 长 量 较 大 车 刀 的 安 装 刚 性 差 加 工 轧 辊 孔 型 如 图 2所 示 分 粗 精 两 个 阶 段 进 行 粗 加 工 要 求 切 除 大 部 分 金 属 余 量 精 加 工 要 求 保 证 尺 寸 精 度 和 表 面 质 量 颤 振 主 要 发 生 在 粗 加 工 阶 段 粗 加 工 一 般 采 用 台 阶 走 刀 路 线 如 图 3 刀 具 的 走 刀 方 向始 终 与 轴 收稿 日期 2 0 l 0 年7 月 线 平 行 因 此 在 加 工 过 程 中 切 削余 量 大 小 没 有 变 化 切 削 力 比较 均 匀 空 行 程 较 少 生 产 率 较 高 2 轧辊孔型数控 车 i U v 艺参数优化 2 1 刀 具 的 选 择 根 据 轧 辊 材 料 高 合 金 铸 铁 是 典 型 的 难 加 工 材 料 故 车 削 时 切 削 力 大 刀 具 与 切 屑 的 接 触 长 度 短 切 削 热集 中在 切削 刃 附