齿轮轴承座零件机械加工工艺规程及铣底端面夹具设计
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中国.北京.2006.10.9-152006年电气和电子工程师协会/型钢的会议录讨论智能机器人和操作系统的国际会议 新颖的夹具设计和基于虚拟现实的装配系统 彭高亮 刘文建 哈尔滨工业大学机械电子工程学院 中国.哈尔滨150001.pg17782hit.edu.cn摘要模块化的装配是工业制造中很重要的一个方面,这篇论文讨论的是桌面虚拟现实系统对模块化装配设计的作用。对于虚拟环境设计,论文提出了设计方法,这种方法可以帮助设计师,使他们的设计可行有效。论文在层次数据模型的基础上,提出了组合夹具装配的方法。在这些结构的基础上,在虚拟环境中,用户可以在设计和装配过程中操纵虚拟模型。此外,人们正在讨论如何实施在加工仿真生产经行检测,最后,案例研究证明了该系统的功能。与虚拟现实系统相比,论文中还为模块化装配提出了一个合理的便携式解决方案设计。 指数计算组合夹具,桌面虚拟现实,装配设计,加工模拟结果一览表 .介 绍模块化装配是工业制造的一个重要方面,准确的设计夹具对确保产品质量,精度,准确性,以及完成部分加工是非常重要的。组合夹具是在安全,准确位置,为交汇处和高标准组件提供支持的一种系统,并支持整个加工过程中的工件【1】。一般来讲,夹具设计者通过经验或反复试验的方法就能确定夹具计划是不是合适。随着计算机技术,计算机辅助设计的出现,计算机已在组合夹具设计领域普遍应用。一般情况下,与夹具设计相关的活动,即装配刨,夹具元件设计,夹具布局设计,是在机床发展的下游才会去考虑。这些古老的做法对衔接设计和制造都是很不利的。例如,很少有系统能合并机械检测的一系列功能。这就导致了在夹具设计和制造之间产生了一个缺口,这个缺口使得人们不能在设计阶段【2】考虑刀具路径。因此,在制造设计中,人们重新设计也无法避免刀具被夹具元件妨碍的问题。所以,为了把机系列夹具领入柔性制造的舞台,更系统,更自然的设计环境是人们必须去研究的。一个综合的,立体的,互动的环境通常由计算机来实现。在数十年之内【4】,虚拟现实系统都是能起到很大作用的人机接口。在制造业中,虚拟现实也有很大的应用潜力,它可以在实际生产之前解决很多问题,从而避免出现一些代价高昂的错误。在过去的十年,虚拟现实技术的进步,为虚拟现实技术在不同的工程中的应用提供了推动作用,例如产品设计【5】,装配【6】,加工仿真【7】,培训【8】。本文的目的要阐述如何建立一个基于虚拟现实的模块化夹具设计系统(VMJFDS)。第一步就是为模块化设计装置制定一个综合的,拟真的环境。这种应用程序在运用了自然和启发性的方式,这种方式在设计夹具方面是有优势的,它可以在使用条件,缩短交货时间,提高夹具生产力和经济性等诸多方面形成良好的匹配。.拟议系统的概叙拟议的桌面虚拟现实系统的结构体系是基于系统功能要求的模块,由图1所示。在系统水平上,有3个拟议模块的设计,即图形界面(GUI),虚拟环境(VE)和文献数据库模块。对于任何一个模块,某种功能要求由一组对象来实现。在这篇论文中,详细的对象设计和实施都省略了。相反,这三个模块的概简要说明如下:1) 图形界面(GUI):大体上说图形用户界面是一个友好界面,它用于整合虚拟环境,组合夹具设计。2) 虚拟环境(VE):虚拟环境用三维模型把组合夹具系统、虚拟环境及其组成部分的导航和操作步骤显示给用户,如图所示1,虚拟环境模块包括两部分,即装配设计环境和加工仿真环境。用户选择适当的元件,把这些元件写在装配设计方面的办公区域内,然后,用执导系统把最终的夹具系统建立起来,人们就能把选中的元件逐个的组合起来。图1,概述基于组合夹具设计系统的桌面虚拟现实3) 数据库:数据库存放着所有模型的环境和夹具模块元件以及该领域的知识和一些典型的例子。如图1所示,显示了5个数据库,其中知识和规则单元是该系统最重要的地方,它管辖着所有夹具设计的原则。 . 程序化组合夹具设计在本节中,作者提出了在虚拟环境中有启发性的组合夹具设计程序。除了三维技术的深入,用户拥有和真实世界一样的操作感觉,这个过程还有情报功能。在设计过程中,采用智能推理的方法把一些典型的案件和建议提供给用户作参考,如实例推理(CBR)和常规推理(RBR)。此外,相关知识和规则作为帮助页面展现给用户,用户就可以在设计过程中轻松浏览了。概述组合夹具设计过程总结,如图2。虚拟环境之后就是草签和工件加载,第一步是夹具规划。在这个步骤中,首先用户决定了夹具计划,即指定交互夹具要面临的工件。 为了帮助用户成功决策,一些有用的个案,以及他们的夹具计划将通过自动推理检索方法提供给用户。一旦选定了要使用的夹具,用户到就能指定的夹具点。在这这项任务中,计算机还给出了一些建议和规则。夹具规划后,下一步就是夹具元件选择、设计阶段。在这个阶段,用户可以选择合适的夹具元件和组装成夹具需要的特殊部分。根据该夹具点的空间信息与基本夹具和工件的关系,一些典型的夹具元件的选择和建议可以自动提交给用户,这些都将有助于为用户服务。经过规划和夹具元件选择这个设计阶段后,下一阶段就是把选择的夹具元件连接到基板上经行交互装配设计。当外形装配完成,在加工范围内对结果进行检查和评估。在这种环境中执行的任务包括装配规划,加工仿真和夹具评价。装配规划是用于获得最佳的装配顺序和得到装配各组件准确的路径。加工仿真负责制造时的交互检测。夹具评价是将检查和评估设计的结果。最后,整个设计过程是在很自然的方式下进行,这都得益于虚拟现实系统。此外,展示的内容和知识可以告诉用户怎样才能选择最好的设计决策。. 组合夹具建模a. 组合夹具结构分析夹具元件组合起来的一个功能是为了在基板和工件【11】之间创造连接点。一般来说,根据其结构的基本特征,组合夹具结构可分为3个功能单元,即定位装置,夹紧装置,和支持单位。许多夹具元件可能由一个或多个元件组成,其中只有一个元件作为一个定位器,支持器或夹钳。组合夹具装配的主要任务是选择的支持,定位,夹紧及附件生成夹具,使他们能够将工件连接到基板。 通过分析模块化装置的实际应用,人们发现,模块化装置通过选择合适的夹具元件构造成夹具,然后把这些夹具安装到基板上。因此,这些夹具可视为组合夹具系统的部件。此外,组合夹具系统的层次结构在结构图3中表现出来。图 2,拟议组合夹具系统程序设计b.在虚拟现实中,用分层数据结构模型代表组合夹具相应的虚拟环境可能含有数以百万计的几何多边形图元,这是很正常的。在过去的几年中,若干个模型计划,例如作为BSP树10和八叉树,已提议组成多边形模型。然而,模块化设计的应用,相互作用的影响,现场也是动态变化。例如,在设计过程中,部分模块可能改变其空间位置,方向和装配关系。图3.模块化夹具系统的分层结构这表明一个静态的画面,如BSP树,是不够的。此外,上述模型只能在系统组件的水平上表现夹具布局结构。然而,关于夹具元件之间的装配关系,是指装配特征之间的啮合关系,这些都不会去关注。在本节中,为了描绘组合夹具系统,我们提出一个层次化结构和基于约束的数据模型,实时可视化和精确的3D操纵的虚拟环境。 图4所示,在高级别的元件模型用于涉及交互式装配的拆散操作。它证明了拓扑结构和链接组件之间的关系。以高级别模型为代表的信息可分为两种类型,即组件对象和装配关系。组件对象可以是一个组件或一个部分。一个组件包括各个部分之间的零件和他们的组装的关系。 图. 4层次结构数据模型的虚拟环境中层基础模型特征的是建立功能和限制功能。在一般的情况下,在装配中,装配关系往往被视为交配关系。因此,基础特征模型用来描述装配关系,在装配操作中,为精确的空间关系提供必要的信息。在这个模型中,只考虑两个不同元件之间的特征关系。下面专题讨论,在夹具元件模块化建模在一个元素之间的功能关系。低级别的多边形基础模型对应以上两个级别的模型:实时可视化和层次模型。它描述了以一个相互联系的三角曲面网格作为整个表面,更多关于如何将一个元素组织成多边形,将在下一节讨论,。C.夹具元件模块化建模 众所周知,在虚拟现实系统中,夹具元件模块化建模只是表示为多边形的数目。将CAD系统模型转换到VR系统中,拓扑关系和参数信息中的结果将会丢失。为了避免这些问题出现,本节我们将讨论夹具元件建模的计划。 夹具元件模块化是以标准尺寸为依据预先制造的部件。计划夹具设计完之后,接下来的任务是选择合适标准的元件,装配这些元件以形成一个可行的夹具系统。因此,在建议的制度下,需要考虑夹具元件装配功能。在这篇论文中,装配特征是作为一个夹具的属性,这个属性提供相关的确切信息来保证夹具的模块化设计和组装/拆卸。以下八个功能被定义为组合夹具元件的装配特征:支持面,被支持面,定位孔,扩孔孔,螺纹孔,固定槽,和螺栓。除了类型和尺寸等特征信息外,其他参数,如相对位置,元素在局部坐标系统中的定位特征等,在夹具元件的数据库中都用几何模型记录下来。当一个元件和另一个元件组装起来时候的,检索出来的交配功能信息可以决定两个元件的空间关系。更多关于装配特征及其交配关系的资料进行了讨论参考详情11。D.在虚拟环境中以约束为基础的夹具装配 1)夹具元件之间的装配关系交配关系是在装配现场组装是被定义的。根据上一节总结的装配特征,交配夹具元件有五种关系类型。即依赖关系,拟合关系,螺纹啮合,交叉关系,和 T型槽配合关系,如图 5所示。基于这些交配关系,我们可以推断,任何两个元件夹具可能的装配关系。2)装配关系的推理一般来说,两个组装零件的装配关系是代表着它们的组装交配功能。上面的部分,我们定义了夹具元件之间五个基本交配关系。因此,通过可能出现的装配关系决定启用那种可能的交配特征。为了在下一阶段的装配,把这些可能的夹具装配关系存放在关系数据库中(ARDB)。然而,当夹具复杂,复合夹具元件的数量多时,要花费很多时间来推断和处理这些可能的装配关系。为了避免这种情况,首先我们要确定可能的组装元件对。但是为了避免推理夹具和底板的之间的装配关系,我们绝对不能将他们组装在一起。在这个阶段,人们利用一些规则来寻找可能的元件组装对。组装的推理算法类似于在文献12中讨论的。因此,详细的算法描述在这篇论文中被忽略了。3)基于约束的夹具装配进行装配关系推理的之后,所有被选择的可能的装配关系都建立在ARDB中,并被保存起来。在这些关系的基础上,人们可以把单个零件组装成夹具系统。这部分是讨论关于在虚拟环境中互动装配的操作。单一的装配过程如图5所示,并介绍了两个简单的部件装配如图6所示。一般来说,装配操作过程分为三个步骤,即装配关系的认识,约束的分析和应用,基于约束的议案。首先,技师选择一个元件,将它移动给组装组件。在移动过程中,一旦推理组装和组装组件的被检测到,推断特征就能选中了。如果这两个特征是在ARDB数据库中的储存的装配关系之一,他们将突出显示,并等待用户确认。一旦被用户确认,这种被确认的装配关系将运用约束理论来分析和解决问题,这是为了平移调整组装元件的方向,以满足这两个组件的位置关系,以及应用新的约束来组装元件。当应用了新的约束,对装配元件的运动将被映射到一个约束空间。这样做的目的,可以通过3D移动数据,把物体的输入装置转换成允许的移动。基于约束的运动不但保证了组件的可获得确切位置,而且还保证了在将来的运动中,现有的约束不会受到侵犯。继续运用确认和约束的装配关系,这种装配元件将能到达最终的位置。.加工仿真a. 制造的相互影响在加工过程中,与夹具有关的有多种类型的制造交互作用都有可能发生。这些相互作用可以分为两大类别如下图所示,即静态的相互作用和动态的相互作用。1)静态的相互作用是指夹具部件之间的干扰、夹具组件和机器工具之间的干涉、在工件安装中夹具元件和机械加工工件之间的干扰.2)动态交互是指参考夹具的相互作用,它发生在一个单一的工具和操作时的夹具用在切割过程中操作可能会发生碰撞。一般来说,加工过程和刀具路径等方面是没有考虑在夹具设计阶段的。因此,这些相互作用可能常常发生在实际制造过程中。所以,机械师们必须花很多时间去查明和解决这些相互作用, 它往往导致夹具系统修改或重新设计,这是繁琐和昂贵工程。b. 干扰检测但是目前的商业软件,如VERICUT软件,在实际加工工件之前,这些软件可以模拟数控加工来检测刀具路径错误和低效率的运动。在部分编程阶段,它可用于避免一些错误,如损坏灯具,打断刀具,或撞毁机器等. 然而,这些软件价格昂贵,而且面向数控编程,不适合的夹具设计。在夹具的设计阶段,应确保避免相关的夹具之间的相互作用。在这个系统中,当夹具配置齐全后,加工仿真模块是提交给用户识别,让用户来解决他们之间的相互作用。在加工仿真环境中,提供了机床的三维数字模型。人们可在工作台上组装工件和安装夹具组件,正如加工工程师做的实际的网站上一样。在安装过程,组件和夹具工件移动到它们的装配位置。干扰检查模块被执行。如果发生干扰,推断的对象将被显现。它可以调整装配顺序或装配路径这样可避免的干扰。但是,如果不能避免干扰,用户就必须更改元件或夹具单元。安装后的工件,刀具的运动是在CAM系统中,根据模拟生成的刀具路径。对于虚拟现实系统,稳固,动态,优越的三维图形允许刀具运动在屏幕上可视化的表现出来。因此,模拟刀具路径允许用户关闭检查,如果发生的干扰,并提供干扰信息。.建议制度的执行情况与个案研究A. 桌面虚拟现实系统接口 为了装备最后的部分,夹具设计工程师用一个自然界面来实现更有效的设计。在图形用户界面参考了虚拟现实系统软件,通过隐藏窗口的大多数内容来实现设计的。在图形用户界面(图7)包括虚拟现实显示一个主窗口,一个右手组成工具栏和状态栏底部的输出按钮。系统和用户之间的交互鼠标和键盘输入通过实现。该工具栏为开发的系统提供的所有的功能。图七.图形用户界面组合夹具设计系统B研究案例 在模块化夹具设计系统的基础上开发出桌面虚拟现实系统用一个个例完美的阐述。工件加工过程如图 6。面铣刀在顶面执行,随后就完成了来那个台阶孔。为了工件步骤和指导步骤,用户设计了这是一个模块化的夹具系统。该夹具规划模块已应用于一个可行的设计方案。在这个模块中,定位,夹紧和支持的面,以及定位,支持和夹紧点,则取决于相应的的知识基础和夹具启发式规则。在此之后,用户在元素存放区探索并选择适当的夹具元件完成夹具上各点的空间要求。当完成后,用户移动到装配设计区域,把选定的元素放在在书桌上,如图所示 8(a)。下一个的任务是选定元件来完成夹具结构分布。在虚拟环境中,用户可以自然的方式装配夹具元件。如图所示图。 8(b)项,例如模块化的夹具系统的最后配置,工件的形成。当夹具配置完成后,下一阶段是加工推理的模拟检测。如图9(a)和图9(b)项所示,夹具系统的构建安装在一台数控机床并且模拟了刀具路径执行情况。 .结论对于组合夹具的设计制造,我们已经提出并制定了桌面虚拟现实的环境 。提供了该建议的系统结构和虚拟现实环境,即装配设计环境和加工仿真环境的设计。通过分析组合夹具结构,层次结构数据模块,以及XML提出了基础夹具元件。从而准确在虚拟现实模型中操作,实现组合夹具设计和装配。此外,还要总结夹具元件之间的装配关系和描述在虚拟现实系统中的装配操作过程的。加工制造业的模拟检查中,使用该方法。最后一个案例研究的提出,用来说明我们的集成系统。参考文献【1】 候江亮,特拉皮犹太委员会,“计算机辅助夹具设计系统”,诠释。39(16),2001年,第3703 3725页。【2】 A.Senthi l库马尔,J.Y.H.Fuh,T.S.Kow,“一个自动化的设计和对无干扰的组合夹具设计”,计算机辅助设计32(2000)第583-596页。【3】 JRDai,AYCNee,JY H FUH 和A Senthil Kumar,“模块化设计和组装夹具的自动化方法”,代理机械工程师,1997年第211卷,第509 521页。【4】 Burdea GC,Coiffet P,虚拟现实技术。威利,新泽西州,2003。【5】 Kan H.Y, Duffy V.G,“互联网的虚拟现实协同产品设计的效益”,“在工业计算机。v 45,n2,2001年6月, 第197-213页。【6】 Jayaram 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Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目 录序言1一. 零件分析 21.1 零件作用 21.2零件的工艺分析 2二. 工艺规程设计32.1确定毛坯的制造形式 42.2基面的选择传 52.3制定工艺路线 52.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 62.5确定切削用量及基本工时14三 夹具设计153.1问题的提出153.2定位基准的选择153.3切削力及夹紧力计算163.4定位误差分析173.5夹具设计及简要操作说明18总 结19致 谢22参考文献 23序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品,并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用,也可以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业,因此制造业是国民经济发展的重要行业,是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲,机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。齿轮轴承座零件的工艺规程及铣底端面夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及工艺路线安排,工艺尺寸确定等问题,并设计出专用夹具,保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论,又要注意生产实践的需要,只有将各种理论与生产实践相结合,才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限,其中难免有缺点错误,敬请老师们批评指正。一、 零件的分析1.1 零件的作用齿轮轴承座零件作用,待查1.2 零件的工艺分析齿轮轴承座有2个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。1:以底端面为基准的加工面,这组加工的主要是铣100端面和钻,扩,铰52孔。2:以52孔为基准的加工面,这组加工面主要是各个孔端面及其螺纹孔。二. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT120,考虑到运行时经常需要挂倒档以倒行或辅助转向,因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷,采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产,而且零件的轮廓尺寸不大,选用砂型铸造,采用机械翻砂造型,铸造精度为2级,能保证铸件的尺寸要求,这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2 基面的选择粗基准选择应当满足以下要求:(1)粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。(2) 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如:机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准,加工床身的底面,再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量,使表层保留而细致的组织,以增加耐磨性。(3) 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。(4) 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准,必要时需经初加工。(5) 粗基准应避免重复使用,因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一,他对零件的生产是非常重要的。先选取底端面作为定位基准,。精基准的选择精基准的选择应满足以下原则:(1)“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准,避免基准不重合引起的误差。(2)“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位,以保证各表面的位置精度,避免因基准变换产生的误差,简化夹具设计与制造。(3)“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀,应选择该加工表面本身为精基准,该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。(4)“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时,可采用“互为基准”方法,反复加工。(5)所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。以已经加工好的52孔和端面为定位精基准,加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题,当设计基准与工序基准不重合的时候,应该进行尺寸换算,这在以后还要进行专门的计算,在此不再重复。 2.3 制定工艺路线制订工艺路线的出发点,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能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下,可以考虑采用万能型机床配以专用夹具,并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案:方案一1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣87上端面4铣铣底端面5钻钻,扩,铰52孔6铣铣100端面7镗镗80孔8铣铣70x140端面9钻钻87上端面3-M12螺纹孔10钻钻87下端面3-M12螺纹孔11检验检验,入库方案二1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣87上端面4铣铣底端面5钻钻52孔6铣铣100端面7镗镗80孔8铣铣70x140端面9钻钻87上端面3-M12螺纹孔10钻钻87下端面3-M12螺纹孔11检验检验,入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一钻,扩,铰52孔,因为52孔的粗糙度1.6,精度要求比较高,需要经过钻,扩,铰才能保证加工精度要求,有利用后面工序加工的时候利用钻扩铰后的52孔定位,这样能能更好地保证工件钻孔时的位置度要求,而方案二只有钻52孔这一工步,很难保证加工精度要求,综合考虑我们选择方案一。具体的加工路线如下:1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣87上端面4铣铣底端面5钻钻,扩,铰52孔6铣铣100端面7镗镗80孔8铣铣70x140端面9钻钻87上端面3-M12螺纹孔10钻钻87下端面3-M12螺纹孔11检验检验,入库2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件材料为HT120。生产类型为大批量生产,采用砂型机铸造毛坯。1、 不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差,由铸造可直接获得。2、 底端面由于底面要与其他接触面接触,同时又是52孔的中心线的基准。粗糙度要求为3.2,查相关资料知余量留2比较合适。3、孔毛坯为空心,铸造出孔。孔的精度要求介于IT7IT8之间,参照参数文献,确定工艺尺寸余量为2mm2.5 确定切削用量及基本工时工序1:铸造工序2:时效处理工序3:铣87上端面1. 选择刀具刀具选取端铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量1) 决定铣削深度 因为加工余量不大,一次加工完成2) 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取500当500r/min时按机床标准选取3) 计算工时切削工时:,则机动工时为工序4:铣底端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量4) 决定铣削深度 因为加工余量不大,故可在一次走刀内铣完,则5) 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书,其功率为为6kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取600当600r/min时按机床标准选取6) 计算工时切削工时:l=317 ,则机动工时为工序5:钻,扩,铰52孔工步1:钻孔至51确定进给量:根据参考文献表2-7,当钢的,时,。由于本零件在加工51孔时属于低刚度零件,故进给量应乘以系数0.75,则根据Z525机床说明书,现取切削速度:根据参考文献表2-13及表2-14,查得切削速度所以 根据机床说明书,取,故实际切削速度为切削工时:,则机动工时为工步:2:扩孔利用钻头将孔扩大至,根据有关手册规定,扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据机床说明书,选取则主轴转速为,并按车床说明书取,实际切削速度为切削工时:,则机动工时为工步3:铰孔根据参考文献表2-25,得查参考文献表4.2-2,按机床实际进给量和实际转速,取,实际切削速度。切削工时:,则机动工时为工序6:铣100端面1. 选择刀具刀具选取端铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量7) 决定铣削深度 因为加工余量不大,一次加工完成8) 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取750当750r/min时按机床标准选取9) 计算工时切削工时:,则机动工时为工序7:镗80孔切削用量:ap=3 毛坯孔径d=80由表8.2-1得:f=0.5 m/r v=80 m/r则n=318V/D=1817m/r取D=1800r/min实际切削速度工作台每分钟进给量被切削层长度刀具切入长度刀具切出长度 取行程次数:基本工时,由式(1.5)有:工序8:铣70x140端面1. 选择刀具刀具选取端铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量10) 决定铣削深度 因为加工余量不大,一次加工完成11) 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书,其功率为为6kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取800当800r/min时按机床标准选取12) 计算工时切削工时:,则机动工时为工序9:钻87上端面3-M12螺纹孔工步1:钻M12螺纹底孔10mm 选用高速钢锥柄麻花钻(工艺表3.16) 由切削表2.7和工艺表4.216查得 (切削表2.15) 按机床选取 基本工时: min工步2:攻螺纹M12mm 选择M12mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距,即 按机床选取 基本工时:工序10: 钻87下端面3-M12螺纹孔 钻87下端面3-M12螺纹孔切削用量工时计算与钻87上端面3-M12螺纹孔的相同,在此不再累述。工序11:检验,入库三、 夹具设计为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。由指导老师的分配第4道工序的铣底端面的铣床夹具。3.1问题的提出 本夹具主要用于铣底端面,粗糙度3.2,和基准A有垂直度要求,底端面主要是其他加工面的定位基准,加工时主要考虑如何提高生产效率上和精度要求。3.2定位基准的选择本道工序加工底端面,我们采用已加工 好的87端面和外圆以及100外圆定位,采用活动V型块和固定V型块定位,再加上挡销定位,由于铣削力比较大,我们采用可调节辅助支撑,使用手柄带动V型块快速夹紧即可以满足要求。定位方案如下:1-13.3切削力和夹紧力的计算粗铣时受力最大,选用高速端面铣刀刀具:高速钢端面铣刀,140mm。铣时的轴向力查文献表15-31, 由于工件所受加紧力与切削力方向相互垂直,为防止工件在切削力作用下沿较小平面侧边倾斜,使工件离开基面所需的夹紧力 , 摩擦系数查4表3-19,=0.25。 安全系数 ,式中 K基本安全系数1.5;K加工状态系数1.2;K刀具钝化系数1.5,由文献4表3-20查得;K切削特点系数1.0;K考虑加紧动力稳定性系数1.3。L=20mm, H=42mm, l=34mm查文献4表3-26,知手柄用夹紧力,因此选用该手柄夹紧足以满足加紧要求。 3.4定位误差分析夹具的主要定位元件为活动V型块和固定V型块和挡销,该V型块是根据零件定位方案设计的专用件,定位精度较高,同时铣面时,面自身没有精度要求,因此定位误差可以不予考虑。3.5夹具设计及操作的简要说明使用V型块和挡销,采用手柄快速夹紧,即可指定可靠的卡紧力。同时我们采用圆形对刀块,保证导向的精度,这样就大大的提高了生产效率,适合于大批量生产。装配图附图如下:1-2夹具体如下1-3总 结这次设计是大学学习中最重要的一门科目,它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来,进行理论联系实际的总体考虑,需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论,又注意了生产实践的需要,将各种理论与生产实践相结合,来完成本次设计。这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次设计虽然只有三个月时间,但在这三个月时间中使我对这次课程设计有了很深的体会。 这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等; 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识; 以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高;再次体会到理论与实践相结合时,理论与实践也存在差异。回顾起此次设计,至今我仍感慨颇多,的确,从选题到完成定稿,从理论到实践,在整整一学期的日子里,可以说学到了很多很多的的东西,同时巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正的实用,在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了许多问题,当然也发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,通过这次毕业设计,让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。这次设计虽然顺利完成了,也解决了许多问题,也碰到了许多问题,老师的辛勤指导下,都迎刃而解。同时,在老师的身上我也学得到很多额外的知识,在此我表示深深的感谢!同时,对给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老师再次表示忠心的感谢!致 谢这次设计使我收益不小,为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是,查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时,数据存在大量的重复和重叠,由于经验不足,在选取数据上存在一些问题,不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见,在我遇到难题时给我指明了方向,最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得,与指导老师的细心指导是分不开的。在此,我衷心感谢我的指导老师,特别是每次都放下她的休息时间,耐心地帮助我解决技术上的一些难题,她严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成,她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜,她不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀,除了敬佩指导老师的专业水平外,她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版,1994年2.机械制造工艺设计简明手册,李益民主编,机械工业出版社出版,1994年3.机床夹具设计,哈尔滨工业大学、上海工业大学主编,上海科学技术出版社出版,1983年4.机床夹具设计手册,东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编,上海科学技术出版社出版,1990年5.金属机械加工工艺人员手册,上海科学技术出版社,1981年10月6.机械制造工艺学,郭宗连、秦宝荣主编,中国建材工业出版社出版,1997年第 23 页 共 28 页
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