C6140车床对开合螺母座工艺编制钻2-φ12H7孔钻模(钻床夹具)设计【含CAD图纸】
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课程设计C6140 车床对开合螺母下座工艺规程一 零件的分析1.1 部件的组成 两半螺母 2件,上、下螺母座 各1件,拨销 2件,双离心拨盘 1件,转轴 1件,手柄 1件,镶条与调节螺钉 各1件1.2 零、部件的作用题目所给定的零件是C6140车床对开螺母体下部。对开螺母体是用于接通和断开从丝杠传来的运动。车削螺纹时,将开合螺母合上,丝杠通过对开螺母体传动溜板箱和刀架;否则就将对开螺母体脱开。车削螺母时,顺时针方向转动手柄,通过轴带动曲线槽盘转动,曲线槽盘上的曲线槽盘形状,通过圆柱销带动上半螺母在溜板箱体后面的燕尾形导轨内上下移动,使其相互靠拢,将对开螺母体和丝杠啮合。若逆时针方向转动手柄,则两半螺母相互分离,对开螺母体和丝杠脱开。槽盘的曲线槽是一段圆弧,此圆弧在接近槽盘中心部分的倾斜角比较小,目的是使对开螺母体闭合能自锁,不会因为螺母上的径向力而自动脱开。 1.3 性能要求上下螺母动作同步的要求螺母与丝杠的同轴度要求两螺母相对丝杠轴心的径向位置可调要求(两半螺母相互分离程度可调)两半螺母对合时与丝杠中心线的对称度要求对齐并在允许的公差范围内。1.4 性能主要技术要求与分析各加工表面符号52H7孔轴心线对C面平行度要求的分析;52H7孔轴心线对两B面垂直度要求的分析;E面对52H7孔轴心线的端面跳动要求的分析;B1与B2面平行度要求的分析;12H7孔对C面垂直度要求的分析;审查零件的结构工艺性零件的类型:中型支架类(切开后属叉架类);具有燕尾结构,是零件的主要设计基准之一;52H7孔具有薄壁;52H7孔两端面处相对燕尾有凸台(作用);调节螺钉孔M10底孔为深孔,且螺钉应保证和上螺母座接触面具有良好接触;由以上分析加工时是否便于进刀、退刀;是否便于装夹及减少装夹次数等二、毛坯的选择2.1 毛坯生产类型确定毛坯类型为500件/年,由表(2-5.6)划分生产类型的参考数据确定为中批,工作制度8小时/班制。2.2 毛坯铸造毛坯制造方法:铸造;根据零件生产纲领和生产类型,查手册可知应采用沙模铸造。毛坯浇注方式:两箱铸造侧面浇注:2.3 毛坯精度尺寸由表(2-5-1)得灰铸铁刀具切入金属层的厚度应大于表面层厚度,即大于1mm,小于4mm。由JK67-62,确定灰铸铁铸件精度等级为2级。2.4 确定毛坯铸件的重量通过计算,最后确定毛坯的重量为4.079Kg,由表(2-5-2)确定重量偏差为7。2.5 确定机械加工余量由表(2-5-5)确定2级铸铁件的机械加工余量:顶面加工余量为4.0mm,底面及侧面加工余量为3.0mm。2.6 确定铸铁件的尺寸偏差由(标-5-6)查得2级铸铁件尺寸偏差为0.8mm。2.7 画毛坯图 根据毛坯精度等级考虑在加工表面加放机械加工余量;毛坯余量是在零件图基础上加放;各加工表面余量从手册中按对应精度等级查取;加放余量的尺寸应标注毛坯公差(双向对称),从手册中按对应精度等级查取;图中:双点划线表示零件主要轮廓;红线示意加放余量部位应注意:68、120、108、81.2、18这些尺寸是怎样得到的?三工艺规程设计 3.1 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,是应该使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到妥善的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。 草拟工艺路线 (先粗后精原则、先面后孔原则)铸造预先热处理粗刨(铣) C面、B面、D面铣1X3退刀槽粗加工两E面粗镗(52)孔半精刨(铣)C面、B面精刨(铣)C面、B面刮研C面、B面手工加工精加工两E面半精镗( 52 )孔精镗52H7孔钻、铰12H7孔铣切(5mm)分离上下螺母座钻M10底孔(8.5)攻M10螺纹钻2- 7及锪孔清理去毛刺检验3.2工艺路线方案:工序. 铸造。 . 热处理。 . 粗,铣底面 . 铣13退刀槽 . 粗铣两E面 . 粗镗50孔 . 半精铣C面、B面,精铣C面、B面 . 刮研C面、B面使粗糙度达1.6 . 精铣两E面使对52孔轴心线的端面跳动符合要求 . 精镗52孔并使轴心线与C面平行度符合要求 . 钻11.5孔深20,并使对C面垂直度符合要求. 铰12H7孔并使轴心线与C面垂直度符合要求铣切分离上下螺母座钻M10底孔、攻M10螺纹、钻2-7孔、锪90锥孔3.3定位基准选择与分析精基准选择与分析 主要加工表面有C、B面和52H7孔及12H7孔,按先面后孔的原则,先选择加工52H7孔的精基准。选择:精加工过的C、B面与一侧面为定位基准,其中C面限制3个不定度,为主要定位基准面,B面限制2个不定度,为第二定位基准。 粗基准选择与分析加工燕尾导轨面(C、B、D)的基准以预铸孔44为主要定位基准,这样加工C、B后以它们为精基准加工52孔时,使孔的加工余量均匀。加工燕尾上2-12H7孔的定位基准C面为第一定位基准,限制3个不定度(保证与C面垂直度的要求);B面为第二定位基准,限制2个不定度(保证两孔连线与52H7 孔轴线在水平面的垂直度要求);52H7孔以削边销定位,限制1个不定度(保证两孔对中)。钻螺纹底孔、攻 M10 螺纹时的定位基准1、这里应考虑深孔加工钻头工进导向问题;2、也可考虑工序集中,一次安装加工多工序内容的工艺安排。3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“对开螺母体”零件材料为HT15-33灰铸铁。毛坯重量为4公斤,生产类型为中批生产,采用离心铸造毛坯,2级精度。根据上述原始材料及加工工艺,分别对各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定如下:1. 52H7孔精铰至52H7,表面粗糙度为Ra1.6um,工序余量为2z=0.08;粗铰至51.92mm 2z=0.42;精车至51.5mm 2z=1.5;粗车第二次至50mm 2z=3;粗车至47m 2z=7;2. 2 12孔铰至12mm 2z=0.15;扩钻至11.85mm 2z=0.85;钻至11 2z=11;3. 一端面精车至97 2z=0.8;半精车至97.8 2z=1.2;粗车至99 2z=6;4. 另一端面精车至95 2z=0.5;半精车至96.5 2z=0.5;粗车至96 2z=1;3.5 确定切削用量及基本工时工序:铣燕尾及空刀槽3.5.1 粗铣燕尾v=6m/min(0.1m/s) ns=1000v/dw =1000 40 =0.8r/s(47.8r/min)按机床选取nw=0.79 r/s (47.5r/min)实际切削速度切削工时:l1=8.7(表1-11-12)t0=158.3s(2.64min)3.5.2 精铣燕尾v=6m/min(0.1m/s) (表1-10-151)ns= =0.8r/s(47.8r/min)按机床选取nw=0.79 r/s (47.5r/min)实际切削速度v=dw nw/1000=3.14400.79/1000=0.43m/s切削工时:l1=6.3(表1-11-12)t0=153s(2.6min)3.5.3 铣退刀槽s=0.020.03(表1-10-142)选s=0.02mmv=47m/min(0.78m/s) (表1-10-144)ns= =4.14r/s(248r/min)按机床选取nw=4 r/s (240r/min)实际切削速度v= =0.75m/s(45m/min)切削工时:l1=5.9,l2=4(表1-11-12)sm=sz z n=0.02 436=2.88t0=3.785s(0.06min)3.5.4 粗铣端面选择高速钢套式面铣刀每齿进给量:sz=0.1-0.2(10-113)选sz=0.1mmv=56m/min(0.92m/s) ns= =3.7r/s(222r/min)按机床选取nw=4.2r/s (252r/min)实际切削速度v= =1.01m/s(61m/min)切削工时:l1=37.5,l2=2(表1-11-15)sm=sz z n=0.1 18 3.7=0.37t0=(=185s(3min)3.5.5 精铣端面铣刀每转进给量0.100.12选s0=0.12mmv=56m/min=0.9m/s ns=3.7r/s(222r/min)按机床选取nw=4.2r/s (252r/min)实际切削速度v= =1.01m/s(61m/min)切削工时:l1=37.5,l2=2(表1-11-15)sm=sz z n=0.1 18 3.7=0.37t0=185s(3min)3.5.6 钻52H7孔并倒角1.545(1) 粗镗第一次至47mm选择硬质合金可调节浮动镗刀 B=25,H=12(表8-32)进给量S=1.6-2.0,选S=1.6mm/r(10-97)v=62.6m/min,n=398r/min(6.63r/min) (表10-98)切削工时 l1=1.7,l2=3.0, l=105(表11-9)t=(D-d1)/2=(47-40)/2=3.5mmt0=10.34s(0.17min) 粗镗第二次至50mmS=1.6-2.0,选S=2.0mm/r(10-97)v=56.6m/min,n=360r/min(6r/min) (表10-98)切削工时 l1=0.87, l=105(表11-9)t=(D-d1)/2=(50-47)/2=1.5mmt0=9.07s(0.15min) 精镗至52mS=1.6-2.0,选S=1.6mm/r(10-97)v=62.6m/min,n=398r/min(6.63r/min) (表10-98)切削工时 l1=0.58, l=105(表11-9)t=(D-d1)/2=(51.5-50)/2=0.75mmt0= =10.24s(0.17min)3.5.7 钻2 12孔选择直柄麻花钻(GB1436-78) 钻到11.0mmS=0.22-0.28,S=0.25mm/r(10-67)v=28m/min(0.47m/s),n=894r/min(7.95r/s) ns=1000v/切削工时 l1=0.05,l2=39, l=105(表11-10)t=(D-d1)/2=(52-51.92)/2=0.04mmns= =13.6r/s(816r/min)按机床选取nw=800r/s (13.3r/min)实际切削速度v = = 0.46m/s切削工时:l1=3.4,l2=1.5,L=20(表11-6)t0=7.49s(0.13min)扩孔钻至11.85S=0.7-0.9,S=0.7mm/r(10-75)v=22.2m/min,n=472r/min(表10-76) 按机床选取nw=460r/min=7.67r/s实际切削速度=0.29m/s切削工时 l1=0.58,l2=1.5, l=20=4.11s(0.07min)铰至12选用锥柄机用铰刀 D=12(表8-34)S=1.7 mm/r(10-81)v=10m/min,n=318r/min(5.3r/s)(表10-84) 切削工时 l1=0.05,l2=18, l=20=5.14s(0.09min)3.5.8 车端面 粗车至99mmS=(0.30.5) mm/r (10-19)选s=0.4 mm/rV=118m/min(1.97m/s)=9.65r/s(597r/min)按机床选取nw=8.6r/s(516 r/s)实际切削速度为=1.76m/s(105m/min)l=(105-99)/2=3mm,l1=3,l2=2 ,l3=5(11-4)L=d/2+ l1+ l2 + l3=32.5+3+2+5=42.5mmt0=(L/sn )i =(42.5/0.48.6)2=24.72s(0.4min) 半精镗至97.8mmS=(0.30.5) mm/r (10-19)选s=0.3 mm/rV=35m/min(0.58m/s)=2.84r/s(171r/min)按机床选取nw=2.5r/s(150 r/s)实际切削速度为=0.51m/s(30.615m/min)l=0.6,l1=1,l2=1 ,l3=5(11-4)L=d/2+ l1+ l2 + l3=32.5+1+1+5=39.5mmt0=(L/sn )i =(39.5/0.32.5)1=52.7s(0.88min) 精车至97mm S=(0.30.5) mm/r (10-19)选s=0.3 mm/rV=35m/min(0.58m/s) =2.84r/s(171r/min)按机床选取nw=2.5r/s(150 r/s)实际切削速度为=0.51m/s(30.615m/min)l=0.4,l1=1,l2=1 ,l3=5(11-4)L=d/2+ l1+ l2 + l3=32.5+1+1+5=39.5mmt0=(L/sn )i =(39.5/0.32.5)1=52.7s(0.88min) 倒角1.545S=(0.150.25) mm/r (10-90)选s=0.2 mm/rv=(1225)m/min(0.58m/s),选v=20 m/min=0.33m/m =2.02r/s(121r/min)按机床选取nw=120r/min(2 r/s)l=0.75,l1=0.4(11-9)tm=(l+ l1)/nw s=(0.75+0.4)/(20.2)=2.87min(172.5s)3.5.9 切断选用锯片铣刀,D=175mm(8-38),齿数(838)S=(0.030.04) mm/r (10-142)选s=0.03 mm/rv=34m/min(0.57m/s), =2.412r/s(144r/min)实际切削速度为=0.59m/s(35m/min)l1=6 ,l2=4mm(11-12)Sm= SzZn=0.03402.5=3mm=49s(0.82min)四、机床夹具设计4.1工序尺寸精度分析由工序图知,本道工序为钻、锪两个6.5径向孔。由工序尺寸精度可知此工序精度要求较高。保证12孔中心轴线与55孔中心线垂直。应限制X旋转,Z旋转保证12孔为90应限制Z移动保证12孔的轴向位置应限制y移动保证12孔相对于55孔中心线的对称度应限制X移动保证12与6.5孔垂直分布应限制Y旋转综合结果应限制X移X转,Y移Y转,Z移Z转4.2定位方案确定根据该工件的加工要求可知该工序必须限制:x移动、X转动、y移动、z移动z转动,共计6自由度,C面为第一定位基准,限制3个不定度(保证与C面垂直度的要求);B面为第二定位基准,限制2个不定度(保证两孔连线与52H7 孔轴线在水平面的垂直度要求);52H7孔以削边销定位,限制1个不定度(保证两孔对中)。综合结果:限制X移X转,Y移Y转,Z移Z转4.3定位误差分析计算(1) 分析同轴度误差用用心轴定位,设计基准与定位基准重合jb=0db=1/2*(55.025-54.975)=0.025所以dw=2*db+jb=0.051/3T T=0.4mm(2)分析菱形销的定位误差Dmax-dmin=12.013-11.887=0.1261/3T T=0.4mm(3)分析轴向尺寸,心轴轴肩定位,设计基准与工序基准重合jb=0db=0所以dw=04.4夹紧方案及元件的确定(1)计算切削力及所需加紧力:刀具:直柄麻花钻 直径 11mmM=当HT200时查的修正系数K料M=K料实际切削扭矩及轴向力F为;M=6.83*0.9=6.147NMF=1618.65*0.9=1456.78N夹具体选用灰铸铁的铸造夹具体.五、体会总结本次课程设计是对我们这些年来在学校所学知识的复习和巩固。通过课程设计可以检验出我们在校期间的学习水平。从而使我们对所学专业知识理解的更透彻,运用的更熟练。从我们拿到零件图纸的第一天开始,我们的老师就详细给我们讲了设计的步骤,还安排了辅导时间。为我们圆满的完成任务制定了详细的计划。我们以前所接触的只是课本上的知识,对实际的机械加工工艺了解的不很透彻。但是通过这次设计,我们才全方位的懂得了什么是机械设计,从而更加提高了我们的专业素养,和实践水平。刚开始设计的时候,总觉的难度很大,不知道从什么地方下手,对一些设计的步骤根本不知道怎么安排,怎么设计。老师给我们详细讲解了机械设计应注意的问题,让我们先从分析零件图开始,然后在得出零件技术要求,在根据零件的技术要求画出毛坯和零件合图。然后运用所学的工艺机加工知识,编排出工件的工艺过程。再进行工装设计。在设计期间,我们亲身体验了机械加工工艺的设计,对我们有了很大提高。遇到不懂的问题时,指导老师们都能细心的帮助我。同学之间虽然每个人的设计课题不一样,但我们之间还是会经常讨论,互相帮助,不紧学会了知识,而且还锻炼了我们的团队精神。在这次设计中,要感谢我们的指导老师,他们在设计期间为我们的解决了很多难题。相信我们通过这次设计,一定会在以后的工作岗位中干的更出色。六、参考文献参考文献:【1】机械加工工艺设计手册 张耀宸 航空工业出版社【2】机械制造工艺设计手册 王绍俊 机械工业出版社【3】机械设计手册 机械设计手册联合编写组 化学工业出版社【4】机床夹具设计实例教程 李名望 化学工业出版社【5】机械制造技术基础 卢秉恒 机械工业出版社- 13 -课程设计说明书目录第一章 课程设计任务2一、设计题目:2二、设计方法与步骤2第二章 开合螺母座设计3一、开合螺母座毛坯图确定3第三章 C6140车床对开合螺母下座工艺规程编制5一、分析加工零件的工艺性(原始资料分析)5二、工艺路线的拟定7三、确定加工方法12第四章 工艺装备(机床专用夹具)设计13一、定位方案设计与分析13二、夹紧方案设计13三、对定方案设计15第一章 课程设计任务一、设计题目:C6140车床对开合螺母座工艺编制钻2-12H7孔钻模(钻床夹具)设计要求:零件的年生产纲领为500件/年任务:1、 零件图A32、 工艺卡一套3、 夹具装配图A14、 课程设计说明书二、设计方法与步骤1、准备工作阶段2、工艺路线拟定阶段3、工序设计阶段4、最终确定阶段第二章 开合螺母座设计一、开合螺母座毛坯图确定1、确定毛坯的材料根据零件图所标出的零件材料,可知该零件为选用毛坯的材料为HT3002、确定铸造方法根据零件的年生产纲领,可知此零件为中批量零件,查【1】P3-8表3.1-17可知选取铸造方法为手工铸造中的砂型铸造;P3-9表3.1-18可知选用的砂型类别为湿型;P3-13表3.1-25可知造型材料选用粘土砂,灰铸铁的尺寸公差等级为13-15级,选取等级为14级。3、毛坯的浇注方式:两箱铸造侧面浇注(见下图)毛坯精度等级和在加工表面加放机械加工余量选取:根据【1】P3-13表3.1-26可知,要求的机械加工余量等级为F-H级,则取等级为G级,根据【1】P3-14表3.1-27可知,铸件的最大尺寸为120mm,要求的机械加工余量等级为G级,则要求的加工余量为2.2mm。确定毛坯的基本的尺寸:(毛坯图示例见下图)毛坯余量是在零件图基础上加放;根据零件图上的基本尺寸可以确定毛坯图的基本尺寸,具体见如下尺寸:包括105、75.2、33、18及52H7的孔:注:1.孔的精度等级要比铸件的精度等级降一级,孔的机械加工余量等级也要较铸件等级低一级;CT值(公差数值)均根据【1】P3-12表3.1-21查得,余量值均是根据【1】P3-14表3.1-27;不加工表面不加放余量,也不标注公差;查表时,表中的公称尺寸是零件图上对应的实际尺寸。毛坯图示例:第三章 C6140车床对开合螺母下座工艺规程编制一、分析加工零件的工艺性(原始资料分析)1、了解、分析产品的装配图和零件图1)部件的组成:a.两半螺母 2件b.上、下螺母座 各1件c.拨销 2件d.双离心拨盘 1件e.转轴 1件f.手柄 1件g.镶条与调节螺钉 各1件2)零、部件的作用两半螺母分别镶在上下螺母座上,并由前述各零件组成对开合螺母机构。作用:接通或断开加工时所需复合运动的进给传动链的作用;由旋转运动变为直线运动的作用; 传递运动和动力的作用。 性能要求:上下螺母动作同步的要求螺母与丝杠的同轴度要求两螺母相对丝杠轴心的径向位置可调要求(两半螺母相互分离程度可调)两半螺母对合时与丝杠中心线的对称度要求对齐并在允许的公差范围内。3)主要技术要求与分析主要技术条件的选择及分析是指:定性分析加工精度要求较高的表面之尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度等;能分析出若达不到要求,将会对机构的工作性能要求产生何种影响,以此做为今后工艺安排的依据之一。确定各加工表面符号以便于分析52H7孔轴心线对C面平行度要求的分析;52H7孔轴心线对两B面垂直度要求的分析;E面对52H7孔轴心线的端面跳动要求的分析;B1与B2面平行度要求的分析;12H7孔对C面垂直度要求的分析;2、审查零件的结构工艺性零件的类型:中型支架类(切开后属叉架类);具有燕尾结构,是零件的主要设计基准之一;52H7孔具有薄壁;52H7孔两端面处相对燕尾有凸台(作用);调节螺钉孔M10底孔为深孔,且螺钉应保证和上螺母座接触面具有良好接触; 由以上分析加工时是否便于进刀、退刀;是否便于装夹及减少装夹次数等。3、 由零件的生产纲领决定生产类型 生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。零件在计划期内一年的生产纲领包含了备品、废品在内的生产数量。 按中型机械,根据零件年生产纲领,生产类型为成批生产中的中批生产范围。二、工艺路线的拟定草拟工艺路线1)加工顺序的确定原则先粗后精,加工分阶段进行的原则;基准先行的原则;(先加工基准面)先主后次的原则;(先加工主要表面,后次要表面)先面后孔的原则。(先加工平面,后加工孔)2)工序的组合工序集中:工艺过程中工序数目少而工步数多;工序分散:工艺过程中工序数目多而工步数少;3)表面加工方法的选择根据被加工表面的几何特点;根据被加工表面的技术要求;根据零件的结构形状和尺寸大小;根据零件的材料及其综合机械性能;根据生产纲领和投产批量;根据工厂现有生产条件等。4)工艺流程(草拟工艺路线)方案一:(先粗后精原则、先面后孔原则等):预先热处理粗刨(铣) C面、B面、D面铣1X3退刀槽粗加工两E面粗镗(52)孔 半精刨(铣)C面、B面精刨(铣)C面、B面刮研C面、B面手工加工 精加工两E面半精镗( 52 )孔精镗52H7孔钻、铰12H7孔 铣切(5mm)分离上下螺母座钻M10底孔(8.5)攻M10螺纹钻2- 7及锪孔 清理去毛刺检验方案二(工序集中):预先热处理粗刨(铣)C面、B面、D面半精铣C面、B面铣2-1X3退刀槽精刨(铣)C面、B面刮研C面、B面手工加工粗加工两E面与粗镗(52)孔精加工两E面与半精镗、精镗( 52 )孔钻、铰12H7孔铣切(5mm)分离上下螺母座钻M10底孔(8.5)与攻M10螺纹钻2- 7及锪孔清理去毛刺检验两种方案的分析:方案一,粗加工与精加工分开将有利于变形的恢复和时效,有效的保护面的精度,有利于保护的道具等。方案二,更加集中能更好的利用加工设备,提高了生产率减少了工件的装夹次数。综上分析,根据工厂的生产纲领,为更好的保证精度,我们在进行加工时选用方案一。2.精基准选择与分析主要加工表面有C、B面和52H7孔及12H7孔,按先面后孔的原则,先选择加工52H7孔的精基准。选择:精加工过的C、B面与一侧面为定位基准,其中C面限制3个不定度,为主要定位基准面,B面限制2个不定度,为第二定位基准。(如图1) B 图1 C 图2 1)粗基准选择与分析(1)(如图2)加工燕尾导轨面(C、B、D)的基准方案一:以预铸孔44为主要定位基准,这样加工C、B后以它们为精基准加工52孔时,使孔的加工余量均匀。粗基准选择与分析(2)(如图3)加工燕尾导轨面(C、B、D)的基准方案二:以预铸孔44的外壁为主要定位基准,采用对中性定位元件定位,这样加工C、B后以它们为精基准加工52孔时,使孔加工后的壁厚均匀。 图3 2)加工燕尾上2-12H7孔的定位基准(如图4)C面为第一定位基准,限制3个不定度(保证与C面垂直度的要求);B面为第二定位基准,限制2个不定度(保证两孔连线与52H7 孔轴线在水平面的垂直度要求);52H7孔以削边销定位,限制1个不定度(保证两孔对中)。2W2180.0055 图4 3)铣开上下螺母座时的定位基准(如图5)22应考虑可翻转机构的设计 图5 钻螺纹底孔、攻 M10 螺纹时的定位基准(如图6)1、这里应考虑深孔加工钻头工进导向问题;322、也可考虑工序集中,一次安装加工多工序内容的工艺安排。 图6 三、确定加工方法1、平面加工主要是燕尾导轨的加工2、孔加工主要是52H7、2-12H7孔的加工确定加工方法时,先从最终工序的加工方法所能达到的经济精度等级向前道工序推。如:平面加工的最终要求燕尾导轨表面为刮研,则可以选择的精加工与半精加工及粗加工为刨削或铣削加工;IT7级孔的最终加工方法可选择精铰,那么对于52H7孔前道工序可选取精镗、半精镗及粗镗;对于2-12H7孔的加工可采用粗铰、扩孔及钻孔的加工方法。扩孔铸铁件加工孔15mm时,不需扩孔。第四章 工艺装备(机床专用夹具)设计 一、定位方案设计与分析 定位块在C面限制3个不定度; 在左侧定位块侧面限制2个不定度 二、夹紧方案设计 明确夹紧应有助于工件的定位; 本次设计采用手动夹紧方式; 应解决: 夹紧位置的选择问题、 夹紧方式的确定问题、 夹紧行程的设计计算问题、 夹紧力的计算问题、 夹紧元件的设计问题。 1) 夹紧力分析 取Q=35N,L=120mm 摩擦半径 所以:设计合理 2)夹紧方案设计 三、对定方案设计 钻模、镗模的对刀导向元件与装置的选择和设计; 铣床夹具的对刀装置与对刀元件的设计; 夹具在机床上定位方案确定与设计;对定误差的分析与计算。1)对定误差的分析与计算 1、52孔误差计算 以C面为基准加工52的孔 j w = 0 j b = T(Li)= DW = j w +j b = 0 + 0.1 = 0.1 2、2-12H7孔误差计算 以E面为工序基准,加工中心线,再以中心线为工序基准加工2-12H7 j w = 0 j b = T(Li)= DW = j w +j b = 0 +1.3 = 1.3参考文献:【1】机械设计手册 机械设计手册联合编写组 化学工业出版社15夹具夹紧力的优化及对工件定位精度的影响B.Li 和 S.N.Mellkote布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3-2-1式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1-8。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9-11对夹紧力进行了优化,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。 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。Hockenberger和得墨忒耳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Melkote 19和乌尔塔多和Melkote 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multiclamp系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multiclamp夹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3-2-1布局。1 夹具工件联系模型 11 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: (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 18 页 共 15 页图1 弹簧夹具工件接触模型。 表示在第i个接触处的坐标系(j=x,y,z)是对应沿着xyz方向的弹性变形,分别 (j= x,y,z)的代表和切向力接触 ,法线力接触。12 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。由于法线力接触变形作用于半径和平面工件表面之间,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, 是法线的变形,在文献23 第93页中给出如下: (2)其中式中 和是工件和夹具的弹性模量,、分别是工件和材料的泊松比。切向变形沿着和切线方向)硅业切力距有以下形式文献23第217页 (3)其中、 分别是工件和夹具剪切模量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, (4) (5)正常的力被假定为从0到1000N,且最小二乘拟合相应的R2值认定是0.94。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。2.1 目标函数配方工件旋转,由于部队轮换往往是相当小17的工件定位误差假设为确定其刚体翻译基本上,其中 、和 是 沿,和三个正交组件(见图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范数计算如下: (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,有如下形式: (7)其中夹紧力是矢量,夹紧力的方向矩阵,是夹紧力是矢量的方向余弦,、和 是第i个夹紧点夹紧力在、和方向上的向量角度(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=1,2L)和最小的所有定位器正常刚度相乘,并假设工件、取决于、的方向,各自的等效接触刚度可有下式计算得出(见图3),工件刚体运动,归于夹紧行动现在可以写成: (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 范数。因此,第一个目标函数可以写为:最小化 (9)要注意,加权因素是与等效接触刚度成正比的在、和 方向上。通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 (10)其中代表机构的弹性变形应变能互补,代表由外部力量和力矩配合完成,是遵守对角矩阵的, 和是所有接触力的载体。如图3 加权系数计算确定的基础内蒙古科技大学本科生毕业设计(外文翻译)2.2 摩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(是静态摩擦系数),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: (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): (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。2.3界接触力由于夹具工件接触是单侧面的,法线的接触力只能被压缩。这通过以下的的约束表(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=1,2,,L+C) (14) 如果是在第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 (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()的主要目的是处理功能,并由此得到夹紧力()作为约束的加权范数最小化。对为主要目标的选择,确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。 的约束转换涉及到一个指定的加权范数小于或等于,其中是 的约束,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)。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,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: 最小化 (16)由: (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上的约束, 通过尽可能降低上限,由此产生的最小夹紧力的加权范数。 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: (17)其中表示上限的功能,完整的算法在如图4中给出。 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, , ,在每个采样点,考虑以下四个最坏加工负荷向量: (18)、和表示在、和方向上的最大值,、和上的数字1,2,3分别代替对应的和另外两个正交切削分力,而且有: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: (i=1,2,m) (j=x,y z,r) (19)其中是最佳夹紧力的四个情况下的加工负荷载体,(C=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。是计算每个负载点之后的结果,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,见于式 (20): (k=1,2,C) (20)只要这些具备,就得到一套优化的夹紧力,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 ,图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、和方向上的移位和自转(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,假设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,以及工件自转如下: (21)其中表示旋转矩阵,描述当地在第i帧相联系的全球坐标系和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,由于旋转很小,故也可近似为: (22) 方程(21)现在可以改写为: (23)其中是经方程(21)重新编排后变换得到的矩阵式,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装夹点接触力可能与的关系如下: (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,意味着净压缩变形,而负数则代表拉伸变形; 是表示在本地坐标系第i个接触刚度矩阵,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,必须对方程(24)的夹紧点进行修改为: (25)其中是在第i个夹紧点的夹紧力,让表示一个对外加工力量和载体的61矢量。并结合方程(23)(25)与静态平衡方程,得到下面的方程组: (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, (见图6),现在可以计算如下: (27) 其中是考虑工件中心加工点的位置向量,且 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 如左图7 工件夹具配置中使用的模拟研究 工件夹具定位联系; 、和全球坐标系。 3-2-1夹具图7所示,是用来定位并控制7075 - T6铝合金(127毫米127毫米38.1毫米)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0.25。使用伊利诺伊大学开发EMSIM程序参考文献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(109.2毫米,25.4毫米,34.3毫米)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25.4毫米铣槽使用EMSIM进行了数值模拟,以减少起步(0.0毫米,25.4毫米,34.3毫米)和结束时(127.0毫米,25.4毫米,34.3毫米)四种情况下加工负荷载体,(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。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有如下形式:.结果表明,最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,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13.1到14.6不等。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,对应列表6每个样本点,随着最后的最佳夹紧力,在每个采样点的加权范数和最优的初始夹紧力绘图10,在每个采样点的加权范数的,和绘制。结果表明,由于每个组成部分是各相应的最大夹紧力,它具有最高的加权范数。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,有比相当大的加权范数。故是一个完整的刀具路径改进方案。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,因此将提高工件的定位精度。图108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,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-约束的方法解决。该算法通过两个模拟表明,涉及3-2-1型,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:1、J. D. Lee 和L. S. Haynes .柔性夹具系统的有限元分析交易美国ASME,工程杂志工业 :134-139页。2、W. Cai, S. J. Hu 和J. X. Yuan .“柔性钣金夹具:原理,算法和模拟”,交易美国ASME,制造科学与工程杂志 :1996 318-324页。3、P. Chandra, S. M. Athavale, R. E. DeVor 和S. G. Kapoor.“负载对表面平整度的影响”工件夹具制造科学研讨会论文集1996,第一卷:146-152页。4、R. J. Menassa 和V. R. DeVries.“适用于选拔夹具设计与优化方法,美国ASME工业工程杂志:113 、 412-414,1991。5、A. J. C. Trappey, C. Su 和J. Hou.计算机辅助夹具分析中的应用有限元分析和数学优化模型, 1995 ASME程序,MED: 777-787页。6、 S. N. Melkote, S. M. Athavale, R. E. DeVor, S. G. Kapoor 和J. Burkey .“基于加工过程仿真的加工装置作用力系统研究”, NAMRI/SME:207214页, 19957、“考虑工件夹具,夹具接触相互作用布局优化模拟的结果” 341-346,1998。 8、E. C. DeMeter. 快速支持布局优化,国际机床制造, 硕士论文 1998。9、Y.-C. Chou, V. Chandru, M. M. Barash .加工夹具机械构造的数学算法:分析和合成,美国ASME,工程学报工业“:1989 299-306页。10、S. H. Lee 和 M. R. Cutkosky. 具有摩擦性的夹具规划 美国ASME,工业工程学报:1991,320327页。11、S. Jeng, L. Chen 和W. Chieng.“最小夹紧力分析”,国际机床制造,硕士论文 1995年。12、E. C. DeMeter.加工夹具的性能的最小最大负荷标准 美国ASME,工业工程杂志 :199413、E. C. DeMeter .加工夹具最大负荷的性能优化模型 美国ASME,工业工程杂志 1995。14、JH复和AYC倪.“核查和工件夹持的夹具设计”方案优化,设计和制造,4,硕士论文: 307-318,1994。15、T. H. Richards、埃利斯 霍伍德.1977,应力能量方法分析,1977。16、M. J. Hockenberger and E. C. DeMeter. 对工件准静态分析功能位移在加工夹具的应用程序,制造科学杂志与工程: 325331页, 1996。
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