YB1-25叶片泵右泵体加工工艺和夹具设计【2副】【含三维SW模型】【含CAD图纸、文档所见即所得】
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XX学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 叶片泵右泵体零件名称叶片泵右泵体共 9 页第 1 页车间工段工序号材料牌号机加工二30HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件铣床X52K1夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1粗铣、精铣左端面(基准B平面)铣刀,游标卡尺360300.41.510.1323XX学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 叶片泵右泵体零件名称叶片泵右泵体共 9 页第 2 页车间工段工序号材料牌号机加工二40HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件铣床X52K1夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1翻面,粗铣、精铣右端面面铣刀,卡规38095.4560.81.710.162XX学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 叶片泵右泵体零件名称叶片泵右泵体共 9 页第 3 页车间工段工序号材料牌号机加工二50HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件铣床X52K1夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1粗铣、精铣上端面面铣刀,卡规38095.4560.81.710.16XX学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 叶片泵右泵体零件名称叶片泵右泵体共 9 页第 4 页车间工段工序号材料牌号机加工二60HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件X51X511夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1粗车、精车89.6mm内孔、80mm内孔、72mm内孔车刀,卡规38095.4560.81.710.1723XX学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 叶片泵右泵体零件名称叶片泵右泵体共 9 页第 5 页车间工段工序号材料牌号机加工二70HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件车床CA61401夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1掉头,精粗车、精车47mm内孔、55.8mm内孔车刀,卡规38095.4560.81.710.172XX学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 叶片泵右泵体零件名称叶片泵右泵体共 9 页第 6 页车间工段工序号材料牌号机加工二80HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件车床CA61401夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1粗车、精车1.7X49.5的油槽车刀,卡规38095.4560.81.710.172XX学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 叶片泵右泵体零件名称叶片泵右泵体共 9 页第 7 页车间工段工序号材料牌号机加工二90HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1钻孔攻丝4XM12高速钢钻头,塞规, 丝锥764.3170.28610.39XX学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 叶片泵右泵体零件名称叶片泵右泵体共 9 页第 8 页车间工段工序号材料牌号机加工二100HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件立式钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1钻18孔,钻孔攻丝Z3/4高速钢钻头,塞规, 丝锥1360170.17410.053XX学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 叶片泵右泵体零件名称叶片泵右泵体共 9 页第 9 页车间工段工序号材料牌号机加工二110HT200毛坯种类毛坯外形每毛坯制件每台件数铸造11设备名称设备型号设备牌号同时加工件立式钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速/r/min切削速度/m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数公步工时机动辅助1钻18孔,钻孔攻丝Z3/4高速钢钻头,塞规,丝锥1360170.17410.05323机械加工工艺过程卡片产品代号零件图号零件名称YB1-2501变变叶片泵右泵体材料HT200供应状态毛坯种类毛坯重量(kg)每一毛坯可制零件数零件重量(kg)成批中量铸造1部门工序号工序名称设备主要工艺装备名称及规格名称型号夹具刀具量具辅具10铸造毛坯20时效处理,去应力30粗铣、精铣左端面(基准B平面)铣床X52K专用夹具铣刀,游标卡尺游标卡尺40翻面,粗铣、精铣右端面铣床X52K专用夹具铣刀,游标卡尺游标卡尺50粗铣、精铣上端面铣床X52K专用夹具铣刀,游标卡尺游标卡尺60粗车、精车89.6mm内孔、80mm内孔、72mm内孔车床CA6140专用夹具镗刀、顶尖,游标卡尺游标卡尺70掉头,精粗车、精车47mm内孔、55.8mm内孔车床CA6140专用夹具镗刀、顶尖,鸡心夹,游标卡尺游标卡尺80粗车、精车1.7X49.5的油槽车床CA6140专用夹具切槽刀、顶尖,鸡心夹,游标卡尺游标卡尺90钻孔攻丝4XM12钻床Z525专用夹具钻头,丝锥,专用夹具游标卡尺100钻18孔,钻孔攻丝Z3/4钻床Z525专用夹具钻头,丝锥,专用夹具游标卡尺110钻孔攻丝3XM8钻床Z525专用夹具钻头,丝锥,专用夹具游标卡尺120去毛刺130清洗140检验150油封、入库设计共1页校核第1页标记处数文件号签字日期标记处数文件号签字日期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 19 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. 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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。 开题报告YB1-25叶片泵右泵体加工工艺及夹具设计一、研究目的与意义(可附页)目的意义:YB1-25叶片泵右泵体加工工艺及夹具设计是本人在基本完成大学的学习任务后完成的一次由理论转化为实际生产的一个过程,将我在大学期间学习到的东西全部整合到一起运用到实践当中去,使本人对自己所学的专业知识,专业技能,和专业所从事的方向有了更深层次的学习与了解,为我以后的工作打下基础。机械加工工艺主要是实现产品的设计,保证产品质量,节约能源,降低成本的重要手段,是企业进行生产准备,计划调度,加工操作,生产安全,技术检测和健全劳动组织的重要依据。然而夹具在制造系统中也是一个非常重要的组成部分,好的夹具可以提高劳动生产率,保证和提高加工精度,降低生产成本,还可以扩大机床的使用范围,而这个YB1-25叶片泵右泵体的精度,材料的好坏,加工的工艺将直接影响到发动机的使用效率和寿命,所以本次设计要实现产品的设计,保证产品质量还要在保证产品加工精度的同时提高生产率,节约成本。工业设计是人类社会发展和科学技术进步的产物,从英国莫里斯的“工艺美术运动”,到德国的包豪斯设计革命以及美国的广泛传播与推广,工业设计经过了酝酿,探索,形成,发展百余年的历史沧桑。时至今日,工业设计已成为一门独立的专业学科,并且有一套完整的研究体系。 1980 年国际工业设计协会理事会(ICSID)给工业作了明确定义:“就批量生产的工业产品而言,凭借训练,技术知识,经验及视觉感受,而预示材料、结构、构 造、形态、色彩、表面加工,装饰以新的品质和规格,叫做工业设计。根据当时的具体情况,工业设计师应在上述工业产品全部侧面或其中几个方面进行工作,而且 需要工业设计师对包装、宣传、展示,市场开发等问题的解决付出自己的技术知识和经验以及视觉评价能力时,这也属于工业设计的范畴”。 材料、结构、 工艺是产品设计的物质技术基础,一方面,技术制约着设计;另一方面,技术也推动着设计。从设计美学的观点看,技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能” 作用,只要善于应用材料的特性,予以相应的结构形式和适当的加工工艺,就能够创造出实用,美观,经济的产品,即在产品中发挥技术潜在的“功能”。任 何设计都是时代的产物,它的不同的面貌,不同的特征反映着不同历史时期的科学技术水平。技术是产品形态发展的先导,新材料,新工艺的出现,必然给产品带来 新的结构,新的形态和新的造型风格。材料,加工工艺,结构,产品形象有机地联系在一起的,某个环节的变革,便会引起整个机体的变化。改革开放以来,随着中国与世界的接轨,中国不断的引进了西方先进的加工技术,而且随着世界科技的飞速发展,数控机床,加工中心,柔性制造单元,柔性制造系统等一系列高端设备得以广泛的运用,使得我国的加工精度和加工方法也发生了革命性的改变。产品更新换代的加快,产品需求的多样化,是制造业面临巨大挑战,特别像YB1-25叶片泵右泵体这种不规则零件就出现了重大问题,现阶段YB1-25叶片泵右泵体零件加工还打不到自动化加工,它的工艺好需要人工画线的方法来保证,而零件的装夹也是通过人工来完成的,所以现阶段我国对YB1-25叶片泵右泵体这种不规则零件的加工的效率还是比较低的阶段。夹具方面人们也从过去传统的夹具的装夹,定位,刀具的引导定位为夹具的装夹和定位,随着数字化加工设备的扩大化,已经将夹具的引导刀具功能完全替代,给今后的夹具的快速装夹与定位提出了更高的要求。近年来,机械制造工艺有着飞速的发展。比如,应用人工智能选择零件的工艺规程。因为特种加工的微观物理过程非常复杂,往往涉及电磁场、热力学、流体力学、电化学等诸多领域,其加工机理的理论研究极其困难,通常很难用简单的解析式来表达。近年来,虽然各国学者采用各种理论对不同的特种加工技术进行了深入的研究,并取得了卓越的理论成就,但离定量的实际应用尚有一定的距离。然而采用每一种特种加工方法所获得的加工精度和表面 质量与加工条件参数间都有其规律。因此,目前常采用研究传统切削加工机理的实验统计方 法来了解特种加工的工艺规律,以便实际应用,但还缺乏系统性。受其限制,目前特种加工 的工艺参数只能凭经验选取,还难以实现最优化和自动化,例如,电火花成形电极的沉入式 加工工艺,它在占电火花成形机床总数95%以上的非数控电火花成形加工机床和较大尺寸的模具型腔加工中得到广泛应用。虽然已有学者对其CAD、CAPP和CAM原理开展了一些研究,并取得了一些成果,但由于工艺数据的缺乏,仍未有成熟的商品化的CAD/CAM系统问世。通常 只能采用手工的方法或部分借助于CAD造型、部分生成复杂电极的三维型面数据。随着模糊 数学、神经元网络及专家系统等多种人工智能技术的成熟发展,人们开始尝试利用这一技术 来建立加工效果和加工条件之间的定量化的精度、效率、经济性等实验模型,并得到了初步 的成果。因此,通过实验建模,将典型加工实例和加工经验作为知识存储起来,建立描述特 种加工工艺规律的可扩展性开放系统的条件已经成熟。并为进一步开展特种加工加工工艺过程的计算机模拟,应用人工智能选择零件的工艺规程和虚拟加工奠定基础。同时,在机械加工过程中,夹具占有非常重要的地位,它可靠地保证了工件的加工精度,提高了加工效率,减轻了劳动的强度,夹具的设计过程中,应深入生产实际,(对工件的图纸,工艺文件,生产纲领等分析),精心调查研究,吸取国内外的先进技术,制订出合理的设计方案。目前中国制造业发展迅猛,以前的我国制造业普遍使用刚性专机加工各种各样的零部件,导致改型和生产个零部件周期较长。随着我国制造业发展和各种各种零件的需求与日俱增,加工设备和工艺也向着柔性化的方向转变。加工装备的柔性概念和需求主要体现在对设备快速性和适应性的需求上,因此制造商不得不寻求柔性和产量之间的最佳组合。当然,在满足了柔性的条件下、也有着不同的解决方案,如:模块化、可变换化、可重新配置化、在线兼容性等。不论采用哪种方案,使用高性能的液压夹具都显得尤为重要,现在,柔性专机、可重新配置的机床及专用加工中心的组合应用,使得发动机零件的加工变得越来越柔性化,具体情况取决于每个加工项目的产量配使用液压夹具的主要优势是能节省夹紧和松卸工件时所花的大量的时间。有关统计资料表明液压夹紧相比机械夹紧节省90%95%的时间,缩小了生产循环周期,从而增加了产量也就意味着降低了成本。夹具是机械加工不可缺少的部件,在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济的方向发展。二、研究的基本内容和方法研究的基本内容:1、 借鉴厂里加工其他零件的加工方法和工装夹具。结合现有的加工设备、及其位置的摆放设计加工流程。设计加工工艺路线。2、 根据设计好的加工工艺路线设计相应的工装夹具,以满足加工的需要。研究方法:通过网络、期刊、教材、厂家资料及国内外相关文献查阅。根据要求完成对YB1-25叶片泵右泵体加工工艺和夹具设计系统设计。完成设计图纸的绘制并进行相关校核工作,完成设计说明书的编写。一、YB1-25叶片泵右泵体加工工艺1、制订YB1-25叶片泵右泵体加工工艺规程,关键是工序的划分和定位基准的选择。在设计开始的过程中,我们必须要认真分析零件图,了解其YB1-25叶片泵右泵体零件的结构特点和相关的技术要求,对YB1-25叶片泵右泵体零件的每一个细节,都应仔细的分析,如YB1-25叶片泵右泵体加工表面的平行度、粗糙度、垂直度,特别是要注意YB1-25叶片泵右泵体零件各孔系自身精度(同YB1-25叶片泵右泵体度、圆度、粗糙度等)和它们的相互位置精度(YB1-25叶片泵右泵体线之间的平行度、垂直度以及YB1-25叶片泵右泵体线与平面之间的平行度、垂直度等要求),YB1-25叶片泵右泵体零件的尺寸是整个零件加工的关键,必须弄清YB1-25叶片泵右泵体零件的每一个尺寸。绘制零件图是一个重点,同时因为YB1-25叶片泵右泵体零件比较复杂,所以也是一个难点。我们采用autoCAD软件绘制零件图,一方面增加我们对零件的了解认识,另一方面增加我们对autoCAD软件的熟悉。工序的划分确定加工顺序和工序内容,安排工序的集中和分散程度,划分工序阶段,这项工作与生产纲领有密切关系,具体可以根据生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等。生产条件确定工艺过程的工序次数;如批量小时可采用在通用机床上工序集中原则,批量大时即可按工序分散原则,组织流水线生产,也可利用高生产率的通用设备,按工序集中原则组织生产。2、夹具设计可能遇到的问题:工件定位是否正确,定位精度是否满足要求,工件夹紧牢固是否可靠等等。工件在夹具中的定位精度,主要与定位基准是否与工序基准重合、定位基准与定位元件的配合状况等因素有关,可提高夹具的制造精度,减少配合间隙,就能提高夹具在机床上的定位精度,夹具中出现过定位时,可通过撤消多余定位元件,使多余定位元件失去限制重复自由度的能力,增加过定位元件与定位基准的配合间隙等办法来解决。夹紧必须可靠,但夹紧力不可过大,以免工件或夹具产生过大变形。可采用多点夹紧或在工件钢性薄弱部位安放适当的辅助支撑。夹具的设计必须要保证夹具的定位准确和机构合理,考虑夹具的定位误差和安装误差。我们将通过对工件与夹具的认真分析,结合一些夹具的具体设计事例,查阅相关的夹具设计资料,联系在工厂看到的一些YB1-25叶片泵右泵体零件加工的夹具来解决这些问题.三、研究条件和可能存在的问题及措施根据不同的研究对象拟采用不同的研究手段(途径),本课题包括两方面内容:YB1-25叶片泵右泵体加工工艺的设计和夹具设计制定工艺规程的研究途径和可行性分析毛坯的选择:根据生产纲领和零件结构选择毛坯,毛坯的类型一般在零件图上已有规定。对于铸件和锻件应了解其分模面、浇口、冒口位置和拔模率,以便在选择定位基准和计算加工余量时有所考虑。如果毛坯是棒料或型材,则按其标准确定尺寸规格,并决定每批加工件数。毛坯的种类和其质量对机械加工的质量有密切的关系。同时对提高劳动生产率、节约材料、降低成本有很大的影响。拟订工艺路线:表示零件的加工顺序及加工方法,分出工序,安装或工位及工步等。并选择各工序所使用的机床型号、刀具、夹具及量具等。拟订工艺路线从实际出发,理论联系实际和工人结合起来。常常需要提出几个方案,进行分析比较后再确定。计算切削用量、加工余量及工时定额:查阅切削用量手册等资料并进行计算确定。目前,对单件小批量生产不规定切削用量,而是由操作工人根据经验自行选定,但对于自动线和流水线,为保证生产的节拍,必须规定切削用量,并不能随意改变。计算加工余量、工序尺寸及公差是要控制各工序的加工质量以保证最终加工质量。工时定额一般按各工厂的实际经验积累起来的统计资料来估算。随着生产的发展,工艺的改进,新工艺,新技术的不断出现,工时定额应进行相应的修改。对机械加工工艺规程基本要求可归结为质量、生产率和经济性。虽然有时互相矛盾,但只要把它们处理好,就会成为一个统一体。在三个要求中,质量是首要的。质量表现在机械产品的各项技术性能指标,质量不能保证,根本谈不上数量;质量和生产率之间是密切联系的,在保证质量的前提下,应该不断地最大限度地提高生产率,满足生产量的要求。如果两者矛盾,则生产率要服从于质量,应在保证质量的前提下解决生产率问题。在保证质量的前提下,应尽可能的节约耗费,减少投资,降低制造成本,这就是经济性。因此,YB1-25叶片泵右泵体的工艺规程研究途径应该体现质量、生产率和经济性的统一,达到经济合理及可行的最优方案。夹具设计的研究途径和可行性分析YB1-25叶片泵右泵体、铣、钻等工序使用的专用夹具,此类夹具的特点是针对性强、结构紧凑、操作简便、生产率高。夹具设计最关键是要求对工件定位正确,且满足定位精度要求。为了解决此问题,首先得了解影响定位精度的因素。然后采取措施解决具体的问题。如定位基准与定位元件的配合状况和影响定位精度,那么可以提高夹具的制造精度,减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。除此之外,选择夹具的类型与结构型式必须与零件生产批量大小相适应,夹具结构与零部件应具有足够的刚度和强度,从而保证夹具操作方便、夹紧可靠、使用安全、并有合理的装卸空间。课题研究的主要方法:(1) 搜集资料,了解并掌握YB1-25叶片泵右泵体加工工艺结构和工作原理。(2) 确定设计大体思路,撰写开题报告,要求完成具体的设计内容及计算。(3) 根据设计任务书的要求,熟悉相关软件AutoCAD,确定设计方法及设计要点。按要求完成完整的设计计划及预期达到的结果,进行相关设计及计算。(4) 对所设计夹具设计相关校核,准备相关资料。(5) 对设计说明书初稿进行相关格式修改,对设计图纸并进行修改。研究过程中的主要问题和解决的方法:四、预期的结果在尽可能短的时间内设计出工艺路线及工装夹具。其中加工的时候要尽可能少的用到车间的加工设备,以减省人力财力。为公司争取用最少的加工成本,减轻工人的劳动强度。保质保量的完成加工任务,实现利润的最大化五、研究工作进度安排2.153.15 理解和消化课题内容,完成课题的调研、开题报告、翻译、文献综的撰写等;3.164.01 完成YB1-25叶片泵右泵体的工艺工装设计与优化方案;4.024.15 完成YB1-25叶片泵右泵体的工艺工装设计与优化参数计算;4.164.20 完成YB1-25叶片泵右泵体的工艺工装设计与优化各元件设计;4.215.15 YB1-25叶片泵右泵体的工艺工装装配图和图设计;5.165.31 完成论文的撰写和答辩准备工作。六、主要参考文献1 于勇. 我国机械制造技术的现状及发展方向J. 山西焦煤科技 ,2010,(S1) :75-762 应雷. 浅谈我国机械制造业的困境和发展战略对策J. 科技资讯, 2010,(27) :1123 侯志楠. 浅析机械制造技术的发展历程、现状及趋势J. 2010/204 濮良贵,纪名刚. 机械设计M .高等教育出版社,20065 黎震,朱江峰. 先进制造技术M . 北京理工大学出版,20096 郑修本. 机械制造工艺学M . 北京:机械工业出版社,20077 徐鸿本. 机床夹具设计手册M.辽宁:辽宁科学技术出版社,20048 闻邦椿. 机械设计手册(第5版)第1卷 机械工业出版社, 20109 张捷. 机械制造技术基础M . 西南交通大学出版社 ,200610卢秉桓. 机械制造基础M .北京:机械工业出版社,200811 王先逵. 机械制造工艺学M .北京:机械工业出版社,200412 Handbook of Machine Tools Manfred weckJ ,2005 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