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畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 論文題目 右下端板零件加工工藝及鉆孔夾具 班 級(jí) 專(zhuān) 業(yè) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 日 期 II 摘 要 右下端板零件加工工藝及鉆孔鉆床夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì) 工序設(shè)計(jì)以及專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)三部分 在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析 了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu) 并選擇好零件的加工基準(zhǔn) 設(shè)計(jì)出零件 的工藝路線(xiàn) 接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算 關(guān)鍵是決定出各個(gè)工 序的工藝裝備及切削用量 然后進(jìn)行專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì) 選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè) 組成部件 如定位元件 夾緊元件 引導(dǎo)元件 夾具體與機(jī)床的連接部件以及 其它部件 計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差 分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足 之處 并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn) 關(guān)鍵詞 工藝 工序 切削用量 夾緊 定位 誤差 III ABSTRCT The reduction gear box body components technological process and its the processing 21 hole jig design is includes the components processing the technological design the working procedure design as well as the unit clamp design three parts 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 IV 目 錄 摘 要 II ABSTRCT III 序 言 1 1 零件的分析 2 1 1 零件的作用 2 1 2 零件的工藝分析 2 2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2 2 1 確定毛坯的制造形式 3 2 2 基面的選擇的選擇 3 2 3 制定工藝路線(xiàn) 3 2 4 機(jī)械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 3 2 5 確定切削用量及基本工時(shí) 3 3 夾具設(shè)計(jì) 7 3 1 概述 7 3 2 方案設(shè)計(jì) 7 3 3 定位基準(zhǔn)的選擇 7 3 4 切削力和夾緊力的計(jì)算 7 3 5 定位誤差分析 8 3 6 導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì) 8 3 7 夾具設(shè)計(jì)及操作說(shuō)明 9 總 結(jié) 10 致 謝 11 參 考 文 獻(xiàn) 12 1 序 言 機(jī)械加工工藝是指用機(jī)械加工的方法改變毛坯的形狀 尺寸 相對(duì)位置和 性質(zhì)使其成為合格零件的全過(guò)程 加工工藝是工人進(jìn)行加工的一個(gè)依據(jù) 機(jī)械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟 采用機(jī)械加工的方法 直接改變毛坯的形狀 尺寸和表面質(zhì)量等 使其成為零件的過(guò)程稱(chēng)為機(jī)械加工 工藝過(guò)程 比如一個(gè)普通零件的加工工藝流程是粗加工 精加工 裝配 檢驗(yàn) 包 裝 就是個(gè)加工的籠統(tǒng)的流程 機(jī)械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上 改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀 尺寸 相對(duì)位 置和性質(zhì)等 使其成為成品 或半成品 是每個(gè)步驟 每個(gè)流程的詳細(xì)說(shuō)明 比 如 上面說(shuō)的 粗加工可能包括毛坯制造 打磨等等 精加工可能分為車(chē) 鉗 工 銑床 等等 每個(gè)步驟就要有詳 細(xì)的數(shù)據(jù)了 比如粗糙度要達(dá)到多少 公 差要達(dá)到多少 技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量 設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況 確定采用的工藝過(guò) 程 并將有關(guān)內(nèi)容寫(xiě)成工藝文件 這種文件就稱(chēng)工藝規(guī)程 這個(gè)就比較有針對(duì) 性了 每個(gè)廠(chǎng)都可能不太一樣 因?yàn)閷?shí)際情況都不一樣 總的來(lái)說(shuō) 工藝流程是綱領(lǐng) 加工工藝是每個(gè)步驟的詳細(xì)參數(shù) 工藝規(guī)程 是某個(gè)廠(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況編寫(xiě)的特定的加工工藝 右下端板零件加工工藝及鉆孔鉆床夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖 機(jī)械制 造技術(shù)基礎(chǔ) 機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下 進(jìn)行的一個(gè)全面的考核 正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位 夾緊以及工藝路線(xiàn)安排 工藝尺寸確定 等問(wèn)題 并設(shè)計(jì)出專(zhuān)用夾具 保證零件的加工質(zhì)量 本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的 自學(xué)與創(chuàng)新能力 因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng) 涉及知識(shí)面廣 所以在設(shè) 計(jì)中既要注意基本概念 基本理論 又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要 只有將各種理 論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合 才能很好的完成本次設(shè)計(jì) 2 1 零件的分析 1 1 零件的作用 右下端板是整體裝置的重要零件 它支撐中心部分 承受著部分靜載荷 1 2 零件的工藝分析 右下端板有 2 個(gè)加工面他們有位置度要求 這三個(gè)加工面的分別為 1 以四周輪廓面為基準(zhǔn)的加工面 這組加工面包括四周輪廓面 2 以 2 個(gè)直徑為 25 孔的軸線(xiàn)為基準(zhǔn) 這組面包括 2 個(gè)直徑為 25 孔 2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3 2 1 確定毛坯的制造形式 零件的材料為 Q235 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)以及零件在工作過(guò)程中所受的載荷情況 選用型材鋼板 2 2 基面的選擇的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一 基面選擇的正確合理 可 以使加工質(zhì)量得到保證 生產(chǎn)率得到提高 否則 加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出 粗基準(zhǔn)的選擇 對(duì)右下端板這樣的零件來(lái)說(shuō) 選擇好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要 以零件的上端面加工平面作為粗基準(zhǔn) 2 3 制定工藝路線(xiàn) 制訂工藝路線(xiàn)的出發(fā)點(diǎn) 應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀 尺寸精度及位置精度 等技術(shù)要求能得到合理的保證 通過(guò)仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求后 制定以下兩 種工藝方案 方案一 工序 1 材料符合 Q235 20mm 鋼板 的質(zhì)量要求 并具有質(zhì)保書(shū) 工序 2 用剪板機(jī)下料 確保 100 160 外形尺寸 工序 3 以圖示端面為基準(zhǔn) 用 PJ0010 G02 工裝進(jìn)行鉆孔 2 25 確保中心距離尺 寸 73 修毛刺 工序 4 按圖紙技術(shù)要求 對(duì)本零件的尺寸 形狀 位置和表面質(zhì)量等要素進(jìn)行全面 檢查 2 4 機(jī)械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 右下端板零件材料為 Q235 生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn) 采用型材鋼板毛坯 1 不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差 由毛坯可直接獲得 2 右下端板的四周 四周輪廓采用鋼板剪板裁剪的辦法 3 右下端板的孔直徑為 25 孔毛坯為實(shí)心 孔的精度要求介于 IT7 IT8 之間 2 5 確定切削用量及基本工時(shí) 工序 1 材料符合 Q235 20mm 鋼板 的質(zhì)量要求 并具有質(zhì)保書(shū) 4 工序 2 用剪板機(jī)下料 確保 100 160 外形尺寸 工序 3 以圖示端面為基準(zhǔn) 用 PJ0010 G02 工裝進(jìn)行鉆孔 2 25 確保中心距離尺寸 73 修毛刺 選擇鉆床 Z35 鉆床 1 刀具的選擇 選擇高速鋼麻花鉆 其直徑 025dm 依據(jù) 根據(jù)表 2 1 及表 2 2 可選擇鉆頭的幾何形狀為 標(biāo)準(zhǔn) 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 30 24 18 12701 a5 4 2 選擇切削用量 1 依據(jù) 根據(jù)表 2 7 可得鋼的強(qiáng)度 鉆頭的直 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 80bMPa 徑 時(shí) 5odm 0 14 8 fmr 因?yàn)?所以不需要乘孔深修正系數(shù) 3l 2 依據(jù) 根據(jù)表 2 8 根據(jù)鉆頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量 當(dāng) 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給力 60bMPa 05d 0 38 fmr 3 依據(jù) 根據(jù)表 2 9 按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量 當(dāng) 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為 8330N 查4b 01 2m 表 2 35 時(shí) 進(jìn)給量為 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 0 96 fmr 從以上三個(gè)進(jìn)給量比較可以看出 受限制的進(jìn)給量是工藝要求 其值為 根據(jù) Z35 鉆床說(shuō)明書(shū) 選擇 0 14 8 fr 17 f 查 根據(jù)表 2 19 當(dāng) 時(shí) 查得 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 0r 0 2dm 軸向力 7fFN 軸向力的修正系數(shù)為 故 0 8 1 3 0 9 MFPFWFkk 170 830 91864f N 查 Z35 鉆床的使用說(shuō)明書(shū) 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)所允許的最大軸向力為 由于max3F 所以 可用 maxf 7 fmr 2 決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 查 可取得鉆頭的后刀面最大磨損量取為 0 4mm 0 4 0 6 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 5 刀具的壽命 T 15min 3 決定切削速度 查 根據(jù)表 2 30 可查得 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 1 0tvk Tv1 6Mvk 則 0 8svk 1 0krv kv 1 6892vk vzcxymCdTapf 0 40 2 7859281 min1 查 根據(jù)表 2 31 可查得 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 0Tvk1 lv 0cvk 故 0tvk 17 01 7 intvk r min 01 min825nrd 查 根據(jù) Z35 鉆頭的使用說(shuō)明書(shū) 可以考慮選擇 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 但因?yàn)樗x轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)較高 會(huì)使刀具壽命下降 所以可將進(jìn)給量960 mincnr 降一級(jí) 即取 也可以選擇較低一級(jí)的轉(zhuǎn)數(shù) 仍用f 13 rf 680 mincnr 比較這兩種選擇方案 17 r 1 第一方案 0 fmr960 icnr 96 1324 8mncn 2 第二方案 7 fr icr 80 5 6c 因?yàn)榈谝环桨?的乘積較大 基本工時(shí)較少 故第一方案好 這時(shí)nf 0 13 fmr 96 icr 4 檢驗(yàn)機(jī)床扭矩及功率 查 根據(jù)表 2 20 當(dāng) 時(shí) 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 0 17 fmr 01 dm 扭矩的修正系數(shù)為可查得 所以9 18tMN 8 Mwk 6 根據(jù) Z35 鉆床的使用說(shuō)明書(shū) 當(dāng) 時(shí) 9 180 7 03cMNm 960 mincnr 24mN 由于 故選擇之切削用量可用 即Cm f 0 17mm r 960 incnr 17 incvm 7 3 夾具設(shè)計(jì) 3 1 概述 在機(jī)床對(duì)零件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí) 為保證工件加工精度 首先要 保證工件在機(jī)床上占有正確的位置 然后通過(guò)夾緊機(jī)構(gòu)使工件 正確位置固定不動(dòng) 這一任務(wù)就是由夾具來(lái)完成 對(duì)于單件 小批生產(chǎn) 應(yīng)盡量使用通用夾具 這樣可以降低工件 的生產(chǎn)成本 但由于通用夾具適用各種工件的裝夾 所以?shī)A緊時(shí) 往比較費(fèi)時(shí)間 并且操作復(fù)雜 生產(chǎn)效率低 本零件屬于大量生產(chǎn) 零件外形也不適于使用通用夾具 為了保證 工件精度 提高生產(chǎn)效率 設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具就顯得非常必要 3 2 方案設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì)是夾具設(shè)計(jì)的第一步 也是夾具設(shè)計(jì)關(guān)鍵的一步 方案 設(shè)計(jì)的好 壞將直接影響工件的加工精度 加工效率 稍不注意就 會(huì)造成不能滿(mǎn)足工件加工要求 或加工精度不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求 因 此必須慎重考慮 設(shè)計(jì)方案的擬定必須遵循下列原則 1 定位裝置要確保工件定位準(zhǔn)確和可靠 符合六位定位原理 2 夾具的定位精度能滿(mǎn)足工件精度的要求 3 夾具結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單 操縱力小而夾緊可靠 力爭(zhēng)造價(jià)低 3 3 定位基準(zhǔn)的選擇 我們采用已經(jīng)加工好的孔及其端面作為定位基準(zhǔn) 孔和端面 共限制 5 個(gè)自由度 這樣還有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的自由度沒(méi)有限制 為了保證空 間工件定位準(zhǔn)確 我們需要限制 6 個(gè)自由度 因此我們采用一支撐桿來(lái)限 制旋轉(zhuǎn)方向的自由度 這樣空間 6 個(gè)自由度就限制完了 3 4 切削力和夾緊力的計(jì)算 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工 鉆削力 由 切削手冊(cè) 得 鉆削力 式 5 2 6 08 2HBDfF 鉆削力矩 式 5 3 6 0 91T 8 式中 maxaxmin1187491733HBBH 代入公式 5 2 和 5 3 得0 2fr 6918NFf M 本道工序加工工藝孔時(shí) 夾緊力方向與鉆削力方向相同 因此進(jìn)行夾緊力 計(jì)算無(wú)太大意義 只需定位夾緊部件的銷(xiāo)釘強(qiáng)度 剛度適當(dāng)即能滿(mǎn)足加工要求 這樣能較容易 較穩(wěn)定地保證加工精度 用夾具裝夾工件時(shí) 工件相對(duì)與刀具 的位置由夾具保證 基本不受工人技術(shù)水平的影響 因而能較容易 教穩(wěn)定地 保證工件的加工精度 能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 采用夾具后 工件不需劃線(xiàn)找正 裝夾方便迅速 顯著地減少了輔助時(shí)間 提高了勞動(dòng)生產(chǎn) 率 夾緊力的計(jì)算 因采用的是手動(dòng)夾具故夾緊力無(wú)須計(jì)算 3 5 定位誤差分析 1 定位元件尺寸及公差確定 由資料 10 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 可得 定位誤差 定位尺寸公差 在加工尺寸方向上的投影 這里m2 0 的方向與加工方向一致 即 故 WD 夾緊安裝誤差 對(duì)工序尺寸的影響均小 即 0 j 夾緊誤差 cos minaxyj 其中接觸變形位移值 1 9 62HBZyRaZkNcl 查 5 表 1 2 15 有 104 0 6 42 0 7RazHBKCn cos 8jy 磨損造成的加工誤差 通常不超過(guò)Mj m5 夾具相對(duì)刀具位置誤差 取AD 誤差總和 0 53jwm 從以上的分析可見(jiàn) 所設(shè)計(jì)的夾具能滿(mǎn)足零件的加工精度要求 3 6 導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì) 因?yàn)槲覀兯庸さ目资峭孜覀兪桥可a(chǎn) 查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)知 快換鉆 9 套的結(jié)構(gòu)和具體尺寸如下 3 7 夾具設(shè)計(jì)及操作說(shuō)明 如前所述 在設(shè)計(jì)夾具時(shí) 為提高生產(chǎn)率 首先想到是怎么樣方便的安裝和 拆卸 本道工序就是采用了星形壓緊的方式 由于本夾具是對(duì)工件進(jìn)行鉆削加 工面 因此工件的主要受力是鉆削力 因?yàn)殂@削力是向下的 我們采用的是鉸 鏈壓板壓緊 壓緊力也是向下的 鉆削力和壓緊力方向相同 10 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了 時(shí)間雖然短暫但是它對(duì)我們來(lái)說(shuō)受益菲淺的 通過(guò) 這次的設(shè)計(jì)使我們不再是只知道書(shū)本上的空理論 不再是紙上談兵 而是將理 論和實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì) 使我們不但鞏固了理論知識(shí)而且掌握了 設(shè)計(jì)的步驟和要領(lǐng) 使我們更好的利用圖書(shū)館的資料 更好的更熟練的利用我 們手中的各種設(shè)計(jì)手冊(cè)和 AUTOCAD 等制圖軟件 為我們踏入社會(huì)打下了好的基 礎(chǔ) 畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到了只努力的學(xué)好書(shū)本上的知識(shí)是不夠的 還應(yīng)該更 好的做到理論和實(shí)踐的結(jié)合 因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo) 使我 們學(xué)到了很多 也非常珍惜大學(xué)給我們的這次設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì) 它將是我們畢業(yè)設(shè) 計(jì)完成的更出色的關(guān)鍵一步 11 致 謝 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我收益不小 為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的 基礎(chǔ) 但是 查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊(cè)時(shí) 數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和 重疊 由于經(jīng)驗(yàn)不足 在選取數(shù)據(jù)上存在一些問(wèn)題 不過(guò)我的指導(dǎo)老師每次都 很有耐心地幫我提出寶貴的意見(jiàn) 在我遇到難題時(shí)給我指明了方向 最終我很 順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì) 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)的取得 與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開(kāi)的 在此 我 衷心感謝我的指導(dǎo)老師 特別是每次都放下他的休息時(shí)間 耐心地幫助我解決 技術(shù)上的一些難題 她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神 精益求精的工作作 風(fēng) 深深地感染和激勵(lì)著我 從題目的選擇到項(xiàng)目的最終完成 他都始終給予 我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持 多少個(gè)日日夜夜 他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指 導(dǎo) 同時(shí)還在思想 生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷 除了敬佩指導(dǎo)老師的專(zhuān)業(yè) 水平外 他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣 并將積極影 響我今后的學(xué)習(xí)和工作 在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意 12 參 考 文 獻(xiàn) 1 東北重型機(jī)械學(xué)院 洛陽(yáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院 長(zhǎng)春汽車(chē)廠(chǎng)工人大學(xué) 機(jī)床夾具 設(shè)計(jì)手冊(cè) M 上海 上海科學(xué)技術(shù)出版社 1980 2 張進(jìn)生 機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 機(jī)械工業(yè)出版社 1995 3 李慶壽 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 1991 4 李洪 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 北京出版社 1996 5 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì) 金屬切削手冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2544 6 黃如林 劉新佳 汪群 切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社 2544 7 余光國(guó) 馬俊 張興發(fā) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) M 重慶 重慶大學(xué)出版社 1995 8 周永強(qiáng) 高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo) M 北京 中國(guó)建材工業(yè)出版社 2542 9 劉文劍 曹天河 趙維 夾具工程師手冊(cè) M 哈爾濱 黑龍江科學(xué)技術(shù)出 版社 1987 10 王光斗 王春福 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 上海科學(xué)技術(shù)出版社 2542 11 東北重型機(jī)械學(xué)院 洛陽(yáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院 長(zhǎng)春汽車(chē)廠(chǎng)工人大學(xué) 機(jī)床夾具 設(shè)計(jì)手冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1984 12 李慶壽 機(jī)械制造工藝裝備設(shè)計(jì)適用手冊(cè) M 銀州 寧夏人民出版社 1991 13 廖念釗 莫雨松 李碩根 互換性與技術(shù)測(cè)量 M 中國(guó)計(jì)量出版社 2540 9 19 14 王光斗 王春福 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) M 上海科學(xué)技術(shù)出版社 2540 15 樂(lè)兌謙 金屬切削刀具 機(jī)械工業(yè)出版社 25Q235 4 17 16 Machine Tools N chernor 1984 17 Machine Tool Metalworking John L Feirer 1973 13 產(chǎn)品型號(hào) 零件圖號(hào) TSPM60 01 03 01 8機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱(chēng) 右下端板 零件名稱(chēng) 右下端板 共 2 頁(yè) 第 1 頁(yè) 車(chē)間 工序號(hào) 工序名稱(chēng) 材 料 牌 號(hào) 金工 2 下料 Q235 20mm鋼板 毛 坯 種 類(lèi) 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺(tái) 件 數(shù) 型材 1 1 設(shè)備名稱(chēng) 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù) 剪板機(jī) QC12Y 12 2500 1 夾具編號(hào) 夾具名稱(chēng) 切削液 乳化液 工序工時(shí) 分 工位器具編號(hào) 工位器具名稱(chēng) 準(zhǔn)終 單件 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 工步工時(shí)工步 號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進(jìn)給次數(shù) 機(jī)動(dòng) 輔助 用剪板機(jī)下料 確保100 160外形尺寸 QC12Y 12 2500剪板機(jī) 游標(biāo)尺 鋼直尺 200 15 0 2 3 4 1 3 6 1 設(shè) 計(jì) 日 期 校 對(duì) 日期 審 核 日期 標(biāo)準(zhǔn)化 日期 會(huì) 簽 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 產(chǎn)品型號(hào) 零件圖號(hào) TSPM60 01 03 01 8機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱(chēng) 右下端板 零件名稱(chēng) 右下端板 共 2 頁(yè) 第 2 頁(yè) 車(chē)間 工序號(hào) 工序名稱(chēng) 材 料 牌 號(hào) 金工 3 鉆孔 Q235 20mm鋼板 毛 坯 種 類(lèi) 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺(tái) 件 數(shù) 型材 1 1 設(shè)備名稱(chēng) 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù) 鉆床 角磨機(jī) Z35 1 夾具編號(hào) 夾具名稱(chēng) 切削液 PJ0010 G02 乳化液 工序工時(shí) 分 工位器具編號(hào) 工位器具名稱(chēng) 準(zhǔn)終 單件 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 工步工時(shí)工步 號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進(jìn)給次數(shù) 機(jī)動(dòng) 輔助 以圖示端面為基準(zhǔn) 用PJ0010 G02工裝進(jìn)行鉆孔2 25 確保中心距離尺寸73 修毛刺 鉆頭 25 Z35鉆床 角磨機(jī) 游標(biāo)尺 鋼直尺 200 15 0 2 3 4 1 3 61 設(shè) 計(jì) 日 期 校 對(duì) 日期 審 核 日期 標(biāo)準(zhǔn)化 日期 會(huì) 簽 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 零件加工工藝過(guò)程卡 編號(hào) PJ0010 部件名稱(chēng) 右下端板 材料 Q235 20mm 鋼板 圖 號(hào) TSPM60 01 03 01 8 質(zhì)量 基本要求 材料材質(zhì)符合 GB700 中 Q235 的要求 工具參數(shù) 鉆頭 25 設(shè) 備 QC12Y 12 2500 剪板機(jī) Z35 鉆床 角磨機(jī) 量具參數(shù) 游標(biāo)尺 鋼直尺 序號(hào) 工序名稱(chēng) 內(nèi)容與要求 工裝編號(hào) 工時(shí)定額 t 操作者 1 備料 材料符合 Q235 20mm 鋼板 的質(zhì)量要求 并具有質(zhì)保書(shū) 鉗工 2 下料 用剪板機(jī)下料 確保 100 160 外形尺寸 鉗工 3 鉆孔 以圖示端面為基準(zhǔn) 用 PJ0010 G02 工裝進(jìn)行鉆孔 2 25 確保中心距離尺寸 73 修毛刺 PJ0010 G02 鉗工 4 質(zhì)檢 按圖紙技術(shù)要求 對(duì)本零件的尺寸 形狀 位置和表面質(zhì)量等要素進(jìn)行全面檢查 質(zhì)檢 工藝 審核 批準(zhǔn) 夾具夾緊力的優(yōu)化及對(duì)工件定位精度的影響 B Li 和 S N Mellkote 布什伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院 佐治亞理工學(xué)院 格魯吉亞 美國(guó)研究所 由于夾緊和加工 在工件和夾具的接觸部位會(huì)產(chǎn)生局部彈性變形 使工件 尺寸發(fā)生變化 進(jìn)而影響工件的最終加工質(zhì)量 這種效應(yīng)可通過(guò)最小化夾具設(shè) 計(jì)優(yōu)化 夾緊力是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)變量 可以得到優(yōu)化 以減少工件的位移 本文提出了一種確定多夾緊夾具受到準(zhǔn)靜態(tài)加工部位的最佳夾緊力的新方法 該方法采用彈性接觸力學(xué)模型代表夾具與工件接觸 并涉及制定和解決方案的 多目標(biāo)優(yōu)化模型的約束 夾緊力的最優(yōu)化對(duì)工件定位精度的影響通過(guò) 3 2 1 式 銑夾具的例子進(jìn)行了分析 關(guān)鍵詞 彈性 接觸 模型 夾具 夾緊力 優(yōu)化 前言 定位和夾緊的工件加工中的兩個(gè)關(guān)鍵因素 要實(shí)現(xiàn)夾具的這些功能 需將 工件定位到一個(gè)合適的基準(zhǔn)上并夾緊 采用的夾緊力必須足夠大 以抑制工件 在加工過(guò)程中產(chǎn)生的移動(dòng) 然而 過(guò)度的夾緊力可誘導(dǎo)工件產(chǎn)生更大的彈性變 形 這會(huì)影響它的位置精度 并反過(guò)來(lái)影響零件質(zhì)量 所以有必要確定最佳夾 緊力 來(lái)減小由于彈性變形對(duì)工件的定位誤差 同時(shí)滿(mǎn)足加工的要求 在夾具 分析和綜合領(lǐng)域上的研究人員使用了有限元模型的方法或剛體模型的方法 大 量的工作都以有限元方法為基礎(chǔ)被報(bào)道 參考文獻(xiàn) 1 8 隨著得墨忒耳 8 這種 方法的限制是需要較大的模型和計(jì)算成本 同時(shí) 多數(shù)的有限元基礎(chǔ)研究人員 一直重點(diǎn)關(guān)注的夾具布局優(yōu)化和夾緊力的優(yōu)化還沒(méi)有得到充分討論 也有少數(shù) 的研究人員通過(guò)對(duì)剛性模型 9 11 對(duì)夾緊力進(jìn)行了優(yōu)化 剛型模型幾乎被近似為 一個(gè)規(guī)則完整的形狀 得墨忒耳 12 13 用螺釘理論解決的最低夾緊力 總的 問(wèn)題是制定一個(gè)線(xiàn)性規(guī)劃 其目的是盡量減少在每個(gè)定位點(diǎn)調(diào)整夾緊力強(qiáng)度的 法線(xiàn)接觸力 接觸摩擦力的影響被忽視 因?yàn)樗^法線(xiàn)接觸力相對(duì)較小 由于 這種方法是基于剛體假設(shè) 獨(dú)特的三維夾具可以處理超過(guò) 6 個(gè)自由度的裝夾 復(fù)和倪 14 也提出迭代搜索方法 通過(guò)假設(shè)已知摩擦力的方向來(lái)推導(dǎo)計(jì)算最小 夾緊力 該剛體分析的主要限制因素是當(dāng)出現(xiàn)六個(gè)以上的接觸力是使其靜力不 確定 因此 這種方法無(wú)法確定工件移位的唯一性 第 1 頁(yè) 共 15 頁(yè) 這種限制可以通過(guò)計(jì)算夾具 工件系統(tǒng) 15 的彈性來(lái)克服 對(duì)于一個(gè)相 對(duì)嚴(yán)格的工件 該夾具在機(jī)械加工工件的位置會(huì)受夾具點(diǎn)的局部彈性變形的強(qiáng) 烈影響 Hockenberger 和得墨忒耳 16 使用經(jīng)驗(yàn)的接觸力變形的關(guān)系 稱(chēng)為元功 能 解決由于夾緊和準(zhǔn)靜態(tài)加工力工件剛體位移 同一作者還考察了加工工件 夾具位移對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的影響 17 桂 18 等 通過(guò)工件的夾緊力的優(yōu)化定位精 度彈性接觸模型對(duì)報(bào)告做了改善 然而 他們沒(méi)有處理計(jì)算夾具與工件的接觸 剛度的方法 此外 其算法的應(yīng)用沒(méi)有討論機(jī)械加工刀具路徑負(fù)載有限序列 李和 Melkote 19 和烏爾塔多和 Melkote 20 用接觸力學(xué)解決由于在加載夾具夾 緊點(diǎn)彈性變形產(chǎn)生的接觸力和工件的位移 他們還使用此方法制定了優(yōu)化方法 夾具布局 21 和夾緊力 22 但是 關(guān)于 multiclamp 系統(tǒng)及其對(duì)工件精度影響的 夾緊力的優(yōu)化并沒(méi)有在這些文件中提到 本文提出了一種新的算法 確定了 multiclamp 夾具工件系統(tǒng)受到準(zhǔn)靜態(tài)加 載的最佳夾緊力為基礎(chǔ)的彈性方法 該法旨在盡量減少影響由于工件夾緊位移 和加工荷載通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化夾緊力的一部分定位精度 接觸力學(xué)模型 用于確定 接觸力和位移 然后再用做夾緊力優(yōu)化 這個(gè)問(wèn)題被作為多目標(biāo)約束優(yōu)化問(wèn)題 提出和解決 通過(guò)兩個(gè)例子分析工件夾緊力的優(yōu)化對(duì)定位精度的影響 例子涉 及的銑削夾具 3 2 1 布局 1 夾具 工件聯(lián)系模型 1 1 模型假設(shè) 該加工夾具由 L 定位器和帶有球形端的 c 形夾組成 工件和夾具接觸的地 方是線(xiàn)性的彈性接觸 其他地方完全剛性 工件 夾具系統(tǒng)由于夾緊和加工 受到準(zhǔn)靜態(tài)負(fù)載 夾緊力可假定為在加工過(guò)程中保持不變 這個(gè)假設(shè)是有效的 在對(duì)液壓或氣動(dòng)夾具使用 在實(shí)際中 夾具工件接觸區(qū)域是彈性分布 然而 這種模式的發(fā)展 假設(shè)總觸剛度 見(jiàn)圖 1 第 i 夾具接觸力局部變形如下 1 iijjFkd 其中 j x y z 表示 在當(dāng)?shù)刈幼鴺?biāo)系切線(xiàn)和法線(xiàn)方向的接觸剛度ij 第 2 頁(yè) 共 15 頁(yè) 圖1 彈簧夾具 工件接觸模型 表示在第i個(gè)ixyz 接觸處的坐標(biāo)系 j x y z 是對(duì)應(yīng)沿著 xyz方向的彈性變形 分別 j x y z 的代表ijd 和 切向力接觸 法線(xiàn)力接觸 ixFiyizF 1 2 工件 夾具的接觸剛度模型 集中遵守一個(gè)球形尖端定位 夾具和工件的接觸并不是線(xiàn)性的 因?yàn)榻佑| 半徑與隨法線(xiàn)力呈非線(xiàn)性變化 23 由于法線(xiàn)力 接觸變形作用于半徑 和平iPiR 面工件表面之間 這可從封閉赫茲的辦法解決縮進(jìn)一個(gè)球體彈性半空間的問(wèn)題 對(duì)于這個(gè)問(wèn)題 是法線(xiàn)的變形 在 文獻(xiàn) 23 第 93 頁(yè) 中給出如下 in 2 1 3296 iiniPRE 其中 式中 和 是工件和夾具的彈性模量 22 11fw wEf w 分別是工件和材料的泊松比 f 切向變形 沿著 和 切線(xiàn)方向 硅業(yè)切力距ity iittx 或 者 ixiy 有以下形式 文獻(xiàn) 23 第 217 頁(yè) iyQiix或 者 3 t28 ifi wiaG 其中 分別是工件和夾具剪切模量 1 3134ifi wPRE fGw 一個(gè)合理的接觸剛度的線(xiàn)性可以近似從最小二乘獲得適合式 2 這就 產(chǎn)生了以下線(xiàn)性化接觸剛度值 在計(jì)算上述的線(xiàn)性近似 第 3 頁(yè) 共 15 頁(yè) 4 1 32 68 9iizREk 5 1 24jii iwxy zf kG 正常的力被假定為從 0 到 1000N 且最小二乘擬合相應(yīng)的 R2 值認(rèn)定是 0 94 2 夾緊力優(yōu)化 我們的目標(biāo)是確定最優(yōu)夾緊力 將盡量減少由于工件剛體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 局 部的夾緊和加工負(fù)荷引起的彈性變形 同時(shí)保持在準(zhǔn)靜態(tài)加工過(guò)程中夾具 工件系統(tǒng)平衡 工件的位移減少 從而減少定位誤差 實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)是通過(guò)制 定一個(gè)多目標(biāo)約束優(yōu)化問(wèn)題的問(wèn)題 如下描述 2 1 目標(biāo)函數(shù)配方 工件旋轉(zhuǎn) 由于部隊(duì)輪換往往是相當(dāng)小 17 的工件定位誤差 假設(shè)為確定其剛體翻譯基本上 其中 和TwwdXYZ wX wY 是 沿 和 三個(gè)正交組件 見(jiàn)圖 2 Zxgygz 圖 2 工件剛體平移和旋轉(zhuǎn) 工件的定位誤差歸于裝夾力 然后可以在該剛體位移的 范數(shù)計(jì)算如下 2L 第 4 頁(yè) 共 15 頁(yè) 6 222wwwdXYZ 其中 表示一個(gè)向量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 但是作用在工件的夾緊力會(huì)影響定位誤差 當(dāng)多個(gè)夾緊力作用于工件 由 此產(chǎn)生的夾緊力為 有如下形式 TRRCXYZP 7 RC 其中夾緊力 是矢量 夾緊力的方向 矩陣 1 TLCC 1 TCLCRn 是夾緊力是矢量的方向余弦 和 coscosLiLiiin i i Li 是第 i 個(gè)夾緊點(diǎn)夾緊力在 和 方向上的向量角度 i 1 2 3 C gXYgZ 在這個(gè)文件中 由于接觸區(qū)變形造成的工件的定位誤差 被假定為受的作 用力是法線(xiàn)的 接觸的摩擦力相對(duì)較小 并在進(jìn)行分析時(shí)忽略了加緊力對(duì)工件 的定位誤差的影響 意指正常接觸剛度比 是通過(guò) i 1 2 L 和最小zkii 的所有定位器正常剛度 相乘 并假設(shè)工件 取決于 zks xNyzgXY 的方向 各自的等效接觸剛度可有下式 計(jì)算gZ 111 XYZNNssszizizikk 和 得出 見(jiàn)圖 3 工件剛體運(yùn)動(dòng) 歸于夾緊行動(dòng)現(xiàn)在可以寫(xiě)成 wd 8 111XYZ TRRRwNNNsssziziziPPdkk 工件有位移 因此 定位誤差的減小可以通過(guò)盡量減少產(chǎn)生的夾緊力向量 范數(shù) 因此 第一個(gè)目標(biāo)函數(shù)可以寫(xiě)為 2L 最小化 XYZ 222RRERCNNw111PP iii 9 第 5 頁(yè) 共 15 頁(yè) 要注意 加權(quán)因素是與等效接觸剛度成正比的在 和 方向上 通gXYgZ 過(guò)使用最低總能量互補(bǔ)參考文獻(xiàn) 15 23 的原則求解彈性力學(xué)接觸問(wèn)題得出 A 的組成部分是唯一確定的 這保證了夾緊力和相應(yīng)的定位反應(yīng)是 真正的 解 決方案 對(duì)接觸問(wèn)題和產(chǎn)生的 真正 剛體位移 而且工件保持在靜態(tài)平衡 通過(guò)夾緊力的隨時(shí)調(diào)整 因此 總能量最小化的形式為補(bǔ)充的夾緊力優(yōu)化的第 二個(gè)目標(biāo)函數(shù) 并給出 最小化 10 222iiiL CL CL Cx 111FFUW kkyziii TQ 其中 代表機(jī)構(gòu)的彈性變形應(yīng)變能互補(bǔ) 代表由外部力量和力矩配合 W 完成 是遵守對(duì)角矩陣的 和Q1 LCxyzxyzcc 1iijjck 是所有接觸力的載體 TxyzzFF 如圖 3 加權(quán)系數(shù) 計(jì)算確定的基礎(chǔ)2L 2 2 摩擦和靜態(tài)平衡約束 在 10 式優(yōu)化的目標(biāo)受到一定的限制和約束 他們中最重要的是在每個(gè) 接觸處的靜摩擦力約束 庫(kù)侖摩擦力的法律規(guī)定 是 22iiixyszFF is 靜態(tài)摩擦系數(shù) 這方面的一個(gè)非線(xiàn)性約束和線(xiàn)性化版本可以使用 并且 19 有 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 6 頁(yè) 共 15 頁(yè) 11 iiixyszF 假設(shè)準(zhǔn)靜態(tài)載荷 工件的靜力平衡由下列力和力矩平衡方程確保 向量形式 12 0F 0M 其中包括在法線(xiàn)和切線(xiàn)方向的力和力矩的機(jī)械加工力和工件重量 2 3 界接觸力 由于夾具 工件接觸是單側(cè)面的 法線(xiàn)的接觸力 只能被壓縮 這通過(guò)iP 以下的 的約束表 i 1 2 L C 13 iP0i 它假設(shè)在工件上的法線(xiàn)力是確定的 此外 在一個(gè)法線(xiàn)的接觸壓力不能超過(guò)壓 工件材料的屈服強(qiáng)度 這個(gè)約束可寫(xiě)為 yS i 1 2 L C 14 iyiPSA 如果 是在第 i 個(gè)工件 夾具的接觸處的接觸面積 完整的夾緊力優(yōu)化i 模型 可以寫(xiě)成 最小化 15 12fTRCwQP 3 模型算法求解 式 15 多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題可以通過(guò)求解約束 24 這種方法將確定的目標(biāo) 作為首要職能之一 并將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)約束對(duì) 該補(bǔ)充 的主要目的是處1f 理功能 并由此得到夾緊力 作為約束的加權(quán)范數(shù) 最小化 對(duì) 為主要2f 2L1f 目標(biāo)的選擇 確保選中一套獨(dú)特可行的夾緊力 因此 工件 夾具系統(tǒng)驅(qū)動(dòng) 到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài) 即最低能量狀態(tài) 此狀態(tài)也表示有最小的夾緊力下的加權(quán) 范數(shù) 的約束轉(zhuǎn)換涉及到一個(gè)指定的加權(quán)范數(shù) 小于或等于 其中 是 2Lf 2L 的約束 假設(shè)最初所有夾緊力不明確 要確定一個(gè)合適的 在定位和夾緊f 點(diǎn)的接觸力的計(jì)算只考慮第一個(gè)目標(biāo)函數(shù) 即 雖然有這樣的接觸力 并不1f 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 7 頁(yè) 共 15 頁(yè) 一定產(chǎn)生最低的夾緊力 這是一個(gè) 真正的 可行的解決彈性力學(xué)問(wèn)題辦法 可完全抑制工件在夾具中的位置 這些夾緊力的加權(quán)系數(shù) 通過(guò)計(jì)算并作為2L 初始值與 比較 因此 夾緊力式 15 的優(yōu)化問(wèn)題可改寫(xiě)為 最小化 16 12TfQ 由 11 14 得 RCwP 類(lèi)似的算法尋找一個(gè)方程根的二分法來(lái)確定最低的 上的約束 通過(guò)盡RCwP 可能降低 上限 由此產(chǎn)生的最小夾緊力的加權(quán)范數(shù) 迭代次數(shù) K 終止搜 2L 索取決于所需的預(yù)測(cè)精度 和 有參考文獻(xiàn) 15 TwxyzTiiiziidrXYZ 2Klog 17 其中 表示上限的功能 完整的算法在如圖 4 中給出 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 8 頁(yè) 共 15 頁(yè) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 9 頁(yè) 共 15 頁(yè) 圖 4 夾緊力的優(yōu)化算法 在示例 1 中使用 圖 5 該算法在示例 2 使用 4 加工過(guò)程中的夾緊力的優(yōu)化及測(cè)定 上一節(jié)介紹的算法可用于確定單負(fù)載作用于工件的載體的最佳夾緊力 然 而 刀具路徑隨磨削量和切割點(diǎn)的不斷變化而變化 因此 相應(yīng)的夾緊力和最 佳的加工負(fù)荷獲得將由圖 4 算法獲得 這大大增加了計(jì)算負(fù)擔(dān) 并要求為選擇 的夾緊力提供標(biāo)準(zhǔn) 將獲得滿(mǎn)意和適宜的整個(gè)刀具軌跡 用保守的辦法來(lái)解 決下面將被討論的問(wèn)題 考慮一個(gè)有限的數(shù)目 例如 m 沿相應(yīng)的刀具路徑設(shè) 置的產(chǎn)生 m 個(gè)最佳夾緊力 選擇記為 在每個(gè)采樣點(diǎn) 1optP2t3optPopt 考慮以下四個(gè)最壞加工負(fù)荷向量 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 10 頁(yè) 共 15 頁(yè) max1axTXYZF 2maxaxTYXYZF 3maxaxTXYZF 4aTrXYZF 18 和 表示在 和 方向上的最大值 和 上gg 的數(shù)字 1 2 3 分別代替對(duì)應(yīng)的 和 另外兩個(gè)正交切削分力 而且maxXYmaxZ 有 222maxrXYZFF 雖然 4 個(gè)最壞情況加工負(fù)荷向量不會(huì)在工件加工的同一時(shí)刻出現(xiàn) 但在每 次常規(guī)的進(jìn)給速度中 刀具旋轉(zhuǎn)一次出現(xiàn)一次 負(fù)載向量引入的誤差可忽略 因此 在這項(xiàng)工作中 四個(gè)載體負(fù)載適用于同一位置 但不是同時(shí) 對(duì)工件進(jìn) 行的采樣 夾緊力的優(yōu)化算法圖 4 對(duì)應(yīng)于每個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)算最佳的夾緊力 夾 緊力的最佳形式有 i 1 2 m j x y z r 19 max12 TiiijjcjPC 其中 是最佳夾緊力的四個(gè)情況下的加工負(fù)荷載體 C 1 2 C 是每ij ikjC 個(gè)相應(yīng)的夾具在第 i 個(gè)樣本點(diǎn)和第 j 負(fù)荷情況下力的大小 是計(jì)算每個(gè)負(fù)maxijP 載點(diǎn)之后的結(jié)果 一套簡(jiǎn)單的 最佳 夾緊力必須從所有的樣本點(diǎn)和裝載條件 里發(fā)現(xiàn) 并在所有的最佳夾緊力中選擇 這是通過(guò)在所有負(fù)載情況和采樣點(diǎn)排 序 并選擇夾緊點(diǎn)的最高值的最佳的夾緊力 見(jiàn)于式 20 maxkC k 1 2 C 20 maxikkjC 只要這些具備 就得到一套優(yōu)化的夾緊力 驗(yàn)證這Tmaxax12C optP 些力 以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡 否則 會(huì)出現(xiàn)更多采樣點(diǎn)和重復(fù)上述 程序 在這種方式中 可為整個(gè)刀具路徑確定 最佳 夾緊力 圖 5 總結(jié)optP 了剛才所描述的算法 請(qǐng)注意 雖然這種方法是保守的 它提供了一個(gè)確定的 夾緊力 最大限度地減少工件的定位誤差的一套系統(tǒng)方法 5 影響工件的定位精度 它的興趣在于最早提出了評(píng)價(jià)夾緊力的算法對(duì)工件的定位精度的影響 工 件首先放在與夾具接觸的基板上 然后夾緊力使工件接觸到夾具 因此 局部 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 11 頁(yè) 共 15 頁(yè) 變形發(fā)生在每個(gè)工件夾具接觸處 使工件在夾具上移位和旋轉(zhuǎn) 隨后 準(zhǔn)靜態(tài) 加工負(fù)荷應(yīng)用造成工件在夾具的移位 工件剛體運(yùn)動(dòng)的定義是由它在 和gXY 方向上的移位 和自轉(zhuǎn) 見(jiàn)圖 2 gZTdwwXYZ Twxyz 如前所述 工件剛體位移產(chǎn)生于在每個(gè)夾緊處的局部變形 假設(shè)Tiiixyzd 為相對(duì)于工件的質(zhì)量中心的第 i 個(gè)位置矢量定位點(diǎn) 坐標(biāo)變換定理 TiirXYZ 可以用來(lái)表達(dá)在工件的位移 以及工件自轉(zhuǎn)idwwXYZ 如下 21 wxyz 1Tii iiRrd 其中 表示旋轉(zhuǎn)矩陣 描述當(dāng)?shù)卦诘?i 幀相聯(lián)系的全球坐標(biāo)系和 是一個(gè)1iR wcR 旋轉(zhuǎn)矩陣確定工件相對(duì)于全球的坐標(biāo)系的定位坐標(biāo)系 假設(shè)夾具夾緊工件旋轉(zhuǎn) 由于旋轉(zhuǎn) 很小 故 也可近似為 w wcR 22 w 1R1zyzxyx 方程 21 現(xiàn)在可以改寫(xiě)為 23 TiiidRBq 其中 是經(jīng)方程 21 重新編排后變換得到的矩 ii ii10YBZ0Xi 陣式 是夾緊和加工導(dǎo)致的工件剛體運(yùn)動(dòng)矢量 yqTwwxzX 工件與夾具單方面接觸性質(zhì)意味著工件與夾具接觸處沒(méi)有拉力的可能 因此 在第 i 裝夾點(diǎn)接觸力 可能與 的關(guān)系如下 iFid 24 0 iiiKdzFotherws 其中 是在第 i 個(gè)接觸點(diǎn)由于夾緊和加工負(fù)荷造成的變形 意 Tiz 0iz 味著凈壓縮變形 而負(fù)數(shù)則代表拉伸變形 是表示在本地坐標(biāo)iixyzKdagk 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 12 頁(yè) 共 15 頁(yè) 系第 i 個(gè)接觸剛度矩陣 是單位向量 在這項(xiàng)研究中假定液壓 氣 01Tze 動(dòng)夾具 根據(jù)對(duì)外加工負(fù)荷 故在法線(xiàn)方向的夾緊力的強(qiáng)度保持不變 因此 必須對(duì)方程 24 的夾緊點(diǎn)進(jìn)行修改為 25 TyiiixFp 其中 是在第 i 個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力 讓 表示一個(gè)對(duì)外加工力量和載體的 6 1i EF 矢量 并結(jié)合方程 23 25 與靜態(tài)平衡方程 得到下面的方程組 26 1L C1 0iEiiiRFfr 其中 其中 表示相乘 由于夾緊和加工工件剛體移動(dòng) q 可通過(guò)求解式 26 得到 工件的定位誤差向量 見(jiàn)圖 6 rrTXYZmm 現(xiàn)在可以計(jì)算如下 27 rmBq 其中 是考慮工件中心加工點(diǎn)的位置向量 且rTmXYZ 100mmYBX 6 模擬工作 較早前提出的算法是用來(lái)確定最佳夾緊力及其對(duì)兩例工件精度的影響例如 1 適用于工件單點(diǎn)力 2 應(yīng)用于工件負(fù)載準(zhǔn)靜態(tài)銑削序列 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 13 頁(yè) 共 15 頁(yè) 如左圖 7 工件夾具配置中使用的模 擬研究 工件夾具定位聯(lián)系 16L 和 全球坐標(biāo)系 gXYgZ 3 2 1 夾具圖 7 所示 是用來(lái)定位并控制 7075 T6 鋁合金 127 毫米 127 毫米 38 1 毫米 的柱狀塊 假定為球形布局傾斜硬鋼定位器 夾具在表 1 中給出 工件 夾具材料的摩擦靜電對(duì)系數(shù)為 0 25 使用伊利諾伊大學(xué)開(kāi)發(fā) EMSIM 程序 參考文獻(xiàn) 26 對(duì)加工瞬時(shí)銑削力條件進(jìn)行了計(jì)算 如表 2 給出例 1 應(yīng) 用工件在點(diǎn) 109 2 毫米 25 4 毫米 34 3 毫米 瞬時(shí)加工力 圖 4 中表 3 和表 4 列出了初級(jí)夾緊力和最佳夾緊力的算法 該算法如圖 5 所示 一個(gè) 25 4 毫 米銑槽使用 EMSIM 進(jìn)行了數(shù)值模擬 以減少起步 0 0 毫米 25 4 毫米 34 3 毫米 和結(jié)束時(shí) 127 0 毫米 25 4 毫米 34 3 毫米 四種情況下加工負(fù)荷載體 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 14 頁(yè) 共 15 頁(yè) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 15 頁(yè) 共 15 頁(yè) 見(jiàn)圖 8 模擬計(jì)算銑削力數(shù)據(jù)在表 5 中給出 圖 8 最終銑削過(guò)程模擬例如 2 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 16 頁(yè) 共 15 頁(yè) 表 6 中 5 個(gè)坐標(biāo)列出了為模擬抽樣調(diào)查點(diǎn) 最佳夾緊力是用前面討論過(guò)的排序 算法計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)和負(fù)載載體最后的夾緊力和負(fù)載 7 結(jié)果與討論 例如算法 1 的繪制最佳夾緊力收斂圖 9 圖 9 對(duì)于固定夾緊裝置在圖示例假設(shè) 見(jiàn)圖 7 由此得到的夾緊力加權(quán)范數(shù) 有如2L 下形式 結(jié)果表明 最佳夾緊力所述加工 222 3RRRCXYZPP 條件下有比初步夾緊力強(qiáng)度低得多的加權(quán)范數(shù) 最初的夾緊力是通過(guò)減少工2L 件的夾具系統(tǒng)補(bǔ)充能量算法獲得 由于夾緊力和負(fù)載造成的工件的定位誤差 如表 7 結(jié)果表明工件旋轉(zhuǎn)小 加工點(diǎn)減少錯(cuò)誤從 13 1 到 14 6 不等 在這 種情況下 所有加工條件改善不是很大 因?yàn)閺淖畛跬ㄟ^(guò)互補(bǔ)勢(shì)能確定的最小 化的夾緊力值已接近最佳夾緊力 圖 5 算法是用第二例在一個(gè)序列應(yīng)用于銑削 負(fù)載到工件 他應(yīng)用于工件銑削負(fù)載一個(gè)序列 最佳的夾緊力 對(duì)應(yīng)列表 6 每個(gè)樣本點(diǎn) 隨著最后的最佳夾緊 maxaxmax iiiiij yzrPP 力 在每個(gè)采樣點(diǎn)的加權(quán)范數(shù) 和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖 10 在每個(gè)采樣opt 2L 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 17 頁(yè) 共 15 頁(yè) 點(diǎn)的加權(quán)范數(shù) 的 和 繪制 2LmaxiPaxiymaxizaxirP 結(jié)果表明 由于每個(gè) 組成部分是各相應(yīng)的最大夾緊力 它具有最高的加opt 權(quán)范數(shù) 如圖 10 所示 如果在每個(gè)夾緊點(diǎn)最大組成部分是用于確定初步夾2 緊力 則夾緊力需相應(yīng)設(shè)置 有比 相當(dāng)大的加權(quán)范數(shù) 故 是一個(gè)inPopt 2LoptP 完整的刀具路徑改進(jìn)方案 上述模擬結(jié)果表明 該方法可用于優(yōu)化夾緊力相對(duì) 于初始夾緊力的強(qiáng)度 這種做法將減少所造成的夾緊力的加權(quán)范數(shù) 因此將2 提高工件的定位精度 圖 10 8 結(jié)論 該文件提出了關(guān)于確定多鉗夾具 工件受準(zhǔn)靜態(tài)加載系統(tǒng)的優(yōu)化加工夾緊力 的新方法 夾緊力的優(yōu)化算法是基于接觸力學(xué)的夾具與工件系統(tǒng)模型 并尋求 盡量減少應(yīng)用到所造成的工件夾緊力的加權(quán)范數(shù) 得出工件的定位誤差 該2L 整體模型 制定一個(gè)雙目標(biāo)約束優(yōu)化問(wèn)題 使用 約束的方法解決 該算法通 過(guò)兩個(gè)模擬表明 涉及 3 2 1 型 二夾銑夾具的例子 今后的工作將解決在動(dòng) 態(tài)負(fù)載存在夾具與工件在系統(tǒng)的優(yōu)化 其中慣性 剛度和阻尼效應(yīng)在確定工件 夾具系統(tǒng)的響應(yīng)特性具有重要作用 9 參考資料 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 18 頁(yè) 共 15 頁(yè) 1 J D Lee 和 L S Haynes 柔性?shī)A具系統(tǒng)的有限元分析 交易美國(guó) ASME 工程雜志工業(yè) 134 139 頁(yè) 2 W Cai S J Hu 和 J X Yuan 柔性鈑金夾具 原理 算法和模擬 交 易美國(guó) ASME 制造科學(xué)與工程雜志 1996 318 324 頁(yè) 3 P Chandra S M Athavale R E DeVor 和 S G Kapoor 負(fù)載對(duì)表面平 整度的影響 工件夾具制造科學(xué)研討會(huì)論文集 1996 第一卷 146 152 頁(yè) 4 R J Menassa 和 V R DeVries 適用于選拔夾具設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法 美國(guó) ASME 工業(yè)工程雜志 113 412 414 1991 5 A J C Trappey C Su 和 J Hou 計(jì)算機(jī)輔助夾具分析中的應(yīng)用有限元 分析和數(shù)學(xué)優(yōu)化模型 1995 ASME 程序 MED 777 787 頁(yè) 6 S N Melkote S M Athavale R E DeVor S G Kapoor 和 J Burkey 基于加工過(guò)程仿真的加工裝置作用力系統(tǒng)研究 NAMRI SME 207 214 頁(yè) 1995 7 考慮工件夾具 夾具接觸相互作用布局優(yōu)化模擬的結(jié)果 341 346 1998 8 E C DeMeter 快速支持布局優(yōu)化 國(guó)際機(jī)床制造 碩士論文 1998 9 Y C Chou V Chandru M M Barash 加工夾具機(jī)械構(gòu)造的數(shù)學(xué)算法 分析和合成 美國(guó) ASME 工程學(xué)報(bào)工業(yè) 1989 299 306 頁(yè) 10 S H Lee 和 M R Cutkosky 具有摩擦性的夾具規(guī)劃 美國(guó) ASME 工業(yè)工程學(xué)報(bào) 1991 320 327 頁(yè) 11 S Jeng L Chen 和 W Chieng 最小夾緊力分析 國(guó)際機(jī)床制造 碩 士論文 1995 年 12 E C DeMeter 加工夾具的性能的最小 最大負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn) 美國(guó) ASME 工業(yè)工程雜志 1994 13 E C DeMeter 加工夾具最大負(fù)荷的性能優(yōu)化模型 美國(guó) ASME 工 業(yè)工程雜志 1995 14 JH 復(fù)和 AYC 倪 核查和工件夾持的夾具設(shè)計(jì) 方案優(yōu)化 設(shè)計(jì)和制 造 4 碩士論文 307 318 1994 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 第 19 頁(yè) 共 15 頁(yè) 15 T H Richards 埃利斯 霍伍德 1977 應(yīng)力能量方法分析 1977 16 M J Hockenberger and E C DeMeter 對(duì)工件準(zhǔn)靜態(tài)分析功能位移在加 工夾具的應(yīng)用程序 制造科學(xué)雜志與工程 325 331 頁(yè) 1996