0074-工藝夾具-套筒加工工藝及（鏜孔）夾具設(shè)計(jì)
0074-工藝夾具-套筒加工工藝及（鏜孔）夾具設(shè)計(jì),工藝,夾具,套筒,加工,鏜孔,設(shè)計(jì)
學(xué)位論文
附錄二 ：中文翻譯
通過夾具布局設(shè)計(jì)和夾緊力的優(yōu)化控制變形
摘 要
工件變形必須控制在數(shù)值控制機(jī)械加工過程之中。夾具布局和夾緊力是影響加工變形程度和分布的兩個(gè)主要方面。在本文提出了一種多目標(biāo)模型的建立，以減低變形的程度和增加均勻變形分布。有限元方法應(yīng)用于分析變形。遺傳算法發(fā)展是為了解決優(yōu)化模型。最后舉了一個(gè)例子說明，一個(gè)令人滿意的結(jié)果被求得， 這是遠(yuǎn)優(yōu)于經(jīng)驗(yàn)之一的。多目標(biāo)模型可以減少加工變形有效地改善分布狀況。
關(guān)鍵詞：夾具布局；夾緊力； 遺傳算法；有限元方法
1 引言
夾具設(shè)計(jì)在制造工程中是一項(xiàng)重要的程序。這對(duì)于加工精度是至關(guān)重要。一個(gè)工件應(yīng)約束在一個(gè)帶有夾具元件，如定位元件，夾緊裝置，以及支撐元件的夾具中加工。定位的位置和夾具的支力，應(yīng)該從戰(zhàn)略的設(shè)計(jì)，并且適當(dāng)?shù)膴A緊力應(yīng)適用。該夾具元件可以放在工件表面的任何可選位置。夾緊力必須大到足以進(jìn)行工件加工。通常情況下，它在很大程度上取決于設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)，選擇該夾具元件的方案，并確定夾緊力。因此，不能保證由此產(chǎn)生的解決方案是某一特定的工件的最優(yōu)或接近最優(yōu)的方案。因此，夾具布局和夾緊力優(yōu)化成為夾具設(shè)計(jì)方案的兩個(gè)主要方面。 定位和夾緊裝置和夾緊力的值都應(yīng)適當(dāng)?shù)倪x擇和計(jì)算，使由于夾緊力和切削力產(chǎn)生的工件變形盡量減少和非正式化。
夾具設(shè)計(jì)的目的是要找到夾具元件關(guān)于工件和最優(yōu)的夾緊力的一個(gè)最優(yōu)布局或方案。在這篇論文里， 多目標(biāo)優(yōu)化方法是代表了夾具布局設(shè)計(jì)和夾緊力的優(yōu)化的方法。 這個(gè)觀點(diǎn)是具有兩面性的。一，是盡量減少加工表面最大的彈性變形； 另一個(gè)是盡量均勻變形。 ANSYS軟件包是用來計(jì)算工件由于夾緊力和切削力下產(chǎn)生的變形。遺傳算法是MATLAB的發(fā)達(dá)且直接的搜索工具箱，并且被應(yīng)用于解決優(yōu)化問題。最后還給出了一個(gè)案例的研究，以闡述對(duì)所提算法的應(yīng)用。
2 文獻(xiàn)回顧
隨著優(yōu)化方法在工業(yè)中的廣泛運(yùn)用，近幾年夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化已獲得了更多的利益。夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化包括夾具布局優(yōu)化和夾緊力優(yōu)化。King 和 Hutter提出了一種使用剛體模型的夾具-工件系統(tǒng)來優(yōu)化夾具布局設(shè)計(jì)的方法。DeMeter也用了一個(gè)剛性體模型，為最優(yōu)夾具布局和最低的夾緊力進(jìn)行分析和綜合。他提出了基于支持布局優(yōu)化的程序與計(jì)算質(zhì)量的有限元計(jì)算法。李和melkote用了一個(gè)非線性編程方法和一個(gè)聯(lián)絡(luò)彈性模型解決布局優(yōu)化問題。兩年后， 他們提交了一份確定關(guān)于多鉗夾具受到準(zhǔn)靜態(tài)加工力的夾緊力優(yōu)化的方法。他們還提出了一關(guān)于夾具布置和夾緊力的最優(yōu)的合成方法，認(rèn)為工件在加工過程中處于動(dòng)態(tài)。相結(jié)合的夾具布局和夾緊力優(yōu)化程序被提出，其他研究人員用有限元法進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)與分析。蔡等對(duì)menassa和devries包括合成的夾具布局的金屬板材大會(huì)的理論進(jìn)行了拓展。秦等人建立了一個(gè)與夾具和工件之間彈性接觸的模型作為參考物來優(yōu)化夾緊力與，以盡量減少工件的位置誤差。Deng和melkote 提交了一份基于模型的框架以確定所需的最低限度夾緊力，保證了被夾緊工件在加工的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。
大部分的上述研究使用的是非線性規(guī)劃方法，很少有全面的或近全面的最優(yōu)解決辦法。所有的夾具布局優(yōu)化程序必須從一個(gè)可行布局開始。此外，還得到了對(duì)這些模型都非常敏感的初步可行夾具布局的解決方案。夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)的問題是非線性的，因?yàn)槟繕?biāo)的功能和設(shè)計(jì)變量之間沒有直接分析的關(guān)系。例如加工表面誤差和夾具的參數(shù)之間（定位、夾具和夾緊力）。
以前的研究表明，遺傳算法（ GA ）在解決這類優(yōu)化問題中是一種有用的技術(shù)。吳和陳用遺傳算法確定最穩(wěn)定的靜態(tài)夾具布局。石川和青山應(yīng)用遺傳算法確定最佳夾緊條件彈性工件。vallapuzha在基于優(yōu)化夾具布局的遺傳算法中使用空間坐標(biāo)編碼。他們還提出了針對(duì)主要競(jìng)爭(zhēng)夾具優(yōu)化方法相對(duì)有效性的廣泛調(diào)查的方法和結(jié)果。這表明連續(xù)遺傳算法取得最優(yōu)質(zhì)的解決方案。krishnakumar和melkote 發(fā)展了一個(gè)夾具布局優(yōu)化技術(shù)，用遺傳算法找到夾具布局，盡量減少由于在整個(gè)刀具路徑的夾緊和切削力造成的加工表面的變形。定位器和夾具位置被節(jié)點(diǎn)號(hào)碼所指定。krishnakumar等人還提出了一種迭代算法，盡量減少工件在整個(gè)切削過程之中由不同的夾具布局和夾緊力造成的彈性變形。Lai等人建成了一個(gè)分析模型，認(rèn)為定位和夾緊裝置為同一夾具布局的要素靈活的一部分。Hamedi 討論了混合學(xué)習(xí)系統(tǒng)用來非線性有限元分析與支持相結(jié)合的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ ANN ）和GA。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被用來計(jì)算工件的最大彈性變形，遺傳算法被用來確定最佳鎖模力。Kumar建議將迭代算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來發(fā)展夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。Kaya用迭代算法和有限元分析，在二維工件中找到最佳定位和夾緊位置，并且把碎片的效果考慮進(jìn)去。周等人。提出了基于遺傳算法的方法，認(rèn)為優(yōu)化夾具布局和夾緊力的同時(shí)，一些研究沒有考慮為整個(gè)刀具路徑優(yōu)化布局。一些研究使用節(jié)點(diǎn)數(shù)目作為設(shè)計(jì)參數(shù)。一些研究解決夾具布局或夾緊力優(yōu)化方法，但不能兩者都同時(shí)進(jìn)行。 有幾項(xiàng)研究摩擦和碎片考慮進(jìn)去了。
碎片的移動(dòng)和摩擦接觸的影響對(duì)于實(shí)現(xiàn)更為現(xiàn)實(shí)和準(zhǔn)確的工件夾具布局校核分析來說是不可忽視的。因此將碎片的去除效果和摩擦考慮在內(nèi)以實(shí)現(xiàn)更好的加工精度是必須的。
在這篇論文中，將摩擦和碎片移除考慮在內(nèi)，以達(dá)到加工表面在夾緊和切削力下最低程度的變形。一多目標(biāo)優(yōu)化模型被建立了。一個(gè)優(yōu)化的過程中基于GA和有限元法提交找到最佳的布局和夾具夾緊力。最后，結(jié)果多目標(biāo)優(yōu)化模型對(duì)低剛度工件而言是比較單一的目標(biāo)優(yōu)化方法、經(jīng)驗(yàn)和方法。
3 多目標(biāo)優(yōu)化模型夾具設(shè)計(jì)
一個(gè)可行的夾具布局必須滿足三限制。首先，定位和夾緊裝置不能將拉伸勢(shì)力應(yīng)用到工件；第二，庫(kù)侖摩擦約束必須施加在所有夾具-工件的接觸點(diǎn)。夾具元件-工件接觸點(diǎn)的位置必須在候選位置。為一個(gè)問題涉及夾具元件-工件接觸和加工負(fù)荷步驟，優(yōu)化問題可以在數(shù)學(xué)上仿照如下：
這里的△表示加工區(qū)域在加工當(dāng)中j次步驟的最高彈性變形。
其中
是△的平均值；
是正常力在i次的接觸點(diǎn)；
μ是靜態(tài)摩擦系數(shù)；
fhi是切向力在i次的接觸點(diǎn)；
pos(i)是i次的接觸點(diǎn)；
是可選區(qū)域的i次接觸點(diǎn)；
整體過程如圖1所示，一要設(shè)計(jì)一套可行的夾具布局和優(yōu)化的夾緊力。最大切削力在切削模型和切削力發(fā)送到有限元分析模型中被計(jì)算出來。優(yōu)化程序造成一些夾具布局和夾緊力，同時(shí)也是被發(fā)送到有限元模型中。在有限元分析座內(nèi)，加工變形下，切削力和夾緊力的計(jì)算方法采用有限元方法。根據(jù)某夾具布局和變形，然后發(fā)送給優(yōu)化程序，以搜索為一優(yōu)化夾具方案。
圖1 夾具布局和夾緊力優(yōu)化過程
4 夾具布局設(shè)計(jì)和夾緊力的優(yōu)化
4.1 遺傳算法
遺傳算法（ GA ）是基于生物再生產(chǎn)過程的強(qiáng)勁，隨機(jī)和啟發(fā)式的優(yōu)化方法?；舅悸繁澈蟮倪z傳算法是模擬“生存的優(yōu)勝劣汰“的現(xiàn)象。每一個(gè)人口中的候選個(gè)體指派一個(gè)健身的價(jià)值，通過一個(gè)功能的調(diào)整，以適應(yīng)特定的問題。遺傳算法，然后進(jìn)行復(fù)制，交叉和變異過程消除不適宜的個(gè)人和人口的演進(jìn)給下一代。人口足夠數(shù)目的演變基于這些經(jīng)營(yíng)者引起全球健身人口的增加和優(yōu)勝個(gè)體代表全最好的方法。
遺傳算法程序在優(yōu)化夾具設(shè)計(jì)時(shí)需夾具布局和夾緊力作為設(shè)計(jì)變量，以生成字符串代表不同的布置。字符串相比染色體的自然演變，以及字符串，它和遺傳算法尋找最優(yōu)，是映射到最優(yōu)的夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃。在這項(xiàng)研究里，遺傳算法和MATLAB的直接搜索工具箱是被運(yùn)用的。
收斂性遺傳算法是被人口大小、交叉的概率和概率突變所控制的 。只有當(dāng)在一個(gè)人口中功能最薄弱功能的最優(yōu)值沒有變化時(shí)，nchg達(dá)到一個(gè)預(yù)先定義的價(jià)值ncmax ，或有多少幾代氮，到達(dá)演化的指定數(shù)量上限nmax， 沒有遺傳算法停止。有五個(gè)主要因素，遺傳算法，編碼，健身功能，遺傳算子，控制參數(shù)和制約因素。 在這篇論文中，這些因素都被選出如表1所列。
表1 遺傳算法參數(shù)的選擇
由于遺傳算法可能產(chǎn)生夾具設(shè)計(jì)字符串，當(dāng)受到加工負(fù)荷時(shí)不完全限制夾具。這些解決方案被認(rèn)為是不可行的，且被罰的方法是用來驅(qū)動(dòng)遺傳算法，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)可行的解決辦法。1夾具設(shè)計(jì)的計(jì)劃被認(rèn)為是不可行的或無約束，如果反應(yīng)在定位是否定的。在換句話說，它不符合方程（2）和（3）的限制。罰的方法基本上包含指定計(jì)劃的高目標(biāo)函數(shù)值時(shí)不可行的。因此，驅(qū)動(dòng)它在連續(xù)迭代算法中的可行區(qū)域。對(duì)于約束（4），當(dāng)遺傳算子產(chǎn)生新個(gè)體或此個(gè)體已經(jīng)產(chǎn)生，檢查它們是否符合條件是必要的。真正的候選區(qū)域是那些不包括無效的區(qū)域。在為了簡(jiǎn)化檢查，多邊形是用來代表候選區(qū)域和無效區(qū)域的。多邊形的頂點(diǎn)是用于檢查。“inpolygon ”在MATLAB的功能可被用來幫助檢查。
4.2 有限元分析
ANSYS軟件包是用于在這方面的研究有限元分析計(jì)算。有限元模型是一個(gè)考慮摩擦效應(yīng)的半彈性接觸模型，如果材料是假定線彈性。如圖2所示，每個(gè)位置或支持，是代表三個(gè)正交彈簧提供的制約。
圖2 考慮到摩擦的半彈性接觸模型
在x ， y和z 方向和每個(gè)夾具類似，但定位夾緊力在正常的方向。彈力在自然的方向即所謂自然彈力，其余兩個(gè)彈力即為所謂的切向彈力。接觸彈簧剛度可以根據(jù)向赫茲接觸理論計(jì)算如下：
隨著夾緊力和夾具布局的變化，接觸剛度也不同，一個(gè)合理的線性逼近的接觸剛度可以從適合上述方程的最小二乘法得到。連續(xù)插值，這是用來申請(qǐng)工件的有限元分析模型的邊界條件。在圖3中說明了夾具元件的位置，顯示為黑色界線。每個(gè)元素的位置被其它四或六最接近的鄰近節(jié)點(diǎn)所包圍。
圖3 連續(xù)插值
這系列節(jié)點(diǎn)，如黑色正方形所示，是（37，38，31和30 ），（9，10 ，11 ， 18，17號(hào)和16號(hào)）和（ 26，27 ，34 ， 41，40和33 ）。這一系列彈簧單元，與這些每一個(gè)節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。對(duì)任何一套節(jié)點(diǎn)，彈簧常數(shù)是：
這里，
kij 是彈簧剛度在的j -次節(jié)點(diǎn)周圍i次夾具元件，
Dij 是i次夾具元件和的J -次節(jié)點(diǎn)周圍之間的距離，
ki是彈簧剛度在一次夾具元件位置,
ηi 是周圍的i次夾具元素周圍的節(jié)點(diǎn)數(shù)量
為每個(gè)加工負(fù)荷的一步，適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件將適用于工件的有限元模型。在這個(gè)工作里，正常的彈簧約束在這三個(gè)方向（X ， Y ， Z ）的和在切方向切向彈簧約束，（X ， Y ）。夾緊力是適用于正常方向（Z）的夾緊點(diǎn)。整個(gè)刀具路徑是模擬為每個(gè)夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃所產(chǎn)生的遺傳算法應(yīng)用的高峰期的X ，Y ，z切削力順序到元曲面，其中刀具通行證。在這工作中，從刀具路徑中歐盟和去除碎片已經(jīng)被考慮進(jìn)去。在機(jī)床改變幾何數(shù)值過程中，材料被去除，工件的結(jié)構(gòu)剛度也改變。
因此，這是需要考慮碎片移除的影響。有限元分析模型，分析與重點(diǎn)的工具運(yùn)動(dòng)和碎片移除使用的元素死亡技術(shù)。在為了計(jì)算健身價(jià)值，對(duì)于給定夾具設(shè)計(jì)方案，位移存儲(chǔ)為每個(gè)負(fù)載的一步。那么，最大位移是選定為夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃的健身價(jià)值。
遺傳算法的程序和ANSYS之間的互動(dòng)實(shí)施如下。定位和夾具的位置以及夾緊力這些參數(shù)寫入到一個(gè)文本文件。那個(gè)輸入批處理文件ANSYS軟件可以讀取這些參數(shù)和計(jì)算加工表面的變形。 因此， 健身價(jià)值觀，在遺傳算法程序，也可以寫到當(dāng)前夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃的一個(gè)文本文件。
當(dāng)有大量的節(jié)點(diǎn)在一個(gè)有限元模型時(shí)，計(jì)算健身價(jià)值是很昂貴的。因此，有必要加快計(jì)算遺傳算法程序。作為這一代的推移，染色體在人口中取得類似情況。在這項(xiàng)工作中，計(jì)算健身價(jià)值和染色體存放在一個(gè)SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)。遺傳算法的程序，如果目前的染色體的健身價(jià)值已計(jì)算之前，先檢查；如果不，夾具設(shè)計(jì)計(jì)劃發(fā)送到ANSYS，否則健身價(jià)值觀是直接從數(shù)據(jù)庫(kù)中取出。嚙合的工件有限元模型，在每一個(gè)計(jì)算時(shí)間保持不變。每計(jì)算模型間的差異是邊界條件，因此，網(wǎng)狀工件的有限元模型可以用來反復(fù)“恢復(fù)”ANSYS 命令。
5 案例研究
一個(gè)關(guān)于低剛度工件的銑削夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化問題是被顯示在前面的論文中，并在以下各節(jié)加以表述。
5.1 工件的幾何形狀和性能
工件的幾何形狀和特點(diǎn)顯示在圖4中，空心工件的材料是鋁390與泊松比0.3和71Gpa的楊氏模量。外廓尺寸152.4mm×127mm*76.2mm.該工件頂端內(nèi)壁的三分之一是經(jīng)銑削及其刀具軌跡，如圖4 所示。夾具元件中應(yīng)用到的材料泊松比0.3和楊氏模量的220的合金鋼。
圖4 空心工件
5.2 模擬和加工的運(yùn)作
舉例將工件進(jìn)行周邊銑削，加工參數(shù)在表2中給出?；谶@些參數(shù)，切削力的最高值被作為工件內(nèi)壁受到的表面載荷而被計(jì)算和應(yīng)用，當(dāng)工件處于330.94 n（切）、398.11 N （下徑向）和22.84 N （下軸） 的切削位置時(shí)。整個(gè)刀具路徑被26個(gè)工步所分開，切削力的方向被刀具位置所確定
表2加工參數(shù)和條件
。
5.3 夾具設(shè)計(jì)方案
夾具在加工過程中夾緊工件的規(guī)劃如圖5所示。
圖5 定位和夾緊裝置的可選區(qū)域
一般來說， 3-2-1定位原則是夾具設(shè)計(jì)中常用的。夾具底板限制三個(gè)自由度，在側(cè)邊控制兩個(gè)自由度。這里，在Y=0mm截面上使用了4個(gè)定點(diǎn)（L1，L2 ， L3和14 ），以定位工件并限制2自由度；并且在Y=127mm的相反面上，兩個(gè)壓板（C1,C2）夾緊工件。在正交面上，需要一個(gè)定位元件限制其余的一個(gè)自由度，這在優(yōu)化模型中是被忽略的。在表3中給出了定位加緊點(diǎn)的坐標(biāo)范圍。
表3 設(shè)計(jì)變量的約束
由于沒有一個(gè)簡(jiǎn)單的一體化程序確定夾緊力，夾緊力很大部分（6673.2N）在初始階段被假設(shè)為每一個(gè)夾板上作用的力。且從符合例5的最小二乘法，分別由4.43×107 N/m 和5.47×107 N/m得到了正常切向剛度。
5.4 遺傳控制參數(shù)和懲罰函數(shù)
在這個(gè)例子中，用到了下列參數(shù)值：Ps=30, Pc=0.85, Pm=0.01, Nmax=100和Ncmax=20.關(guān)于f1和σ的懲罰函數(shù)是
這里fv可以被F1或σ代表。當(dāng)nchg達(dá)到6時(shí)，交叉和變異的概率將分別改變成0.6和0.1.
5.5 優(yōu)化結(jié)果
連續(xù)優(yōu)化的收斂過程如圖6所示。且收斂過程的相應(yīng)功能（1）和（2）如圖7、圖8所示。優(yōu)化設(shè)計(jì)方案在表4中給出。
圖6 夾具布局和夾緊力優(yōu)化程序的收斂性遺傳算法 圖7 第一個(gè)函數(shù)值的收斂
圖8第二個(gè)函數(shù)值的收斂性
表4 多目標(biāo)優(yōu)化模型的結(jié)果 表5 各種夾具設(shè)計(jì)方案結(jié)果進(jìn)行比較，
5.6 結(jié)果的比較
從單一目標(biāo)優(yōu)化和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)中得到的夾具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)函數(shù)值，如表5所示。單一目標(biāo)優(yōu)化的結(jié)果，在論文中引做比較。在例子中，與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)相比較，單一目標(biāo)優(yōu)化方法有其優(yōu)勢(shì)。最高變形減少了57.5 ％，均勻變形增強(qiáng)了60.4 ％。最高夾緊力的值也減少了49.4 ％ 。從多目標(biāo)優(yōu)化方法和單目標(biāo)優(yōu)化方法的比較中可以得出什么呢？最大變形減少了50.2％ ，均勻變形量增加了52.9 ％，最高夾緊力的值減少了69.6 ％ 。加工表面沿刀具軌跡的變形分布如圖9所示。很明顯，在三種方法中，多目標(biāo)優(yōu)化方法產(chǎn)生的變形分布最均勻。
與結(jié)果比較，我們確信運(yùn)用最佳定位點(diǎn)分布和最優(yōu)夾緊力來減少工件的變形。圖10示出了一實(shí)例夾具的裝配。
圖9沿刀具軌跡的變形分布
圖10 夾具配置實(shí)例
6 結(jié)論
本文介紹了基于GA和有限元的夾具布局設(shè)計(jì)和夾緊力的優(yōu)化程序設(shè)計(jì)。優(yōu)化程序是多目標(biāo)的：最大限度地減少加工表面的最高變形和最大限度地均勻變形。ANSYS軟件包已經(jīng)被用于
健身價(jià)值的有限元計(jì)算。對(duì)于夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化的問題，GA和有限元分析的結(jié)合被證明是一種很有用的方法。
在這項(xiàng)研究中，摩擦的影響和碎片移動(dòng)都被考慮到了。為了減少計(jì)算的時(shí)間，建立了一個(gè)染色體的健身數(shù)值的數(shù)據(jù)庫(kù)，且網(wǎng)狀工件的有限元模型是優(yōu)化過程中多次使用的。
傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)方法是單一目標(biāo)優(yōu)化方法或經(jīng)驗(yàn)。此研究結(jié)果表明，多目標(biāo)優(yōu)化方法比起其他兩種方法更有效地減少變形和均勻變形。這對(duì)于在數(shù)控加工中控制加工變形是很有意義的。
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10、 Qin GH, Zhang WH, Zhou XL (2005) 夾具裝夾方案的建模和優(yōu)化設(shè)計(jì)。
11、Deng HY, Melkote SN (2006) 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定裝夾中夾緊力最小值的確定。
12、Wu NH, Chan KC (1996) 基于遺傳算法的夾具優(yōu)化配置方法。
13、Ishikawa Y, Aoyama T(1996) 借助遺傳算法對(duì)裝夾條件的優(yōu)化。
14、Vallapuzha S, De Meter EC, Choudhuri S, et al (2002) 一項(xiàng)關(guān)于空間坐標(biāo)對(duì)基于遺傳算法的夾具優(yōu)化問題的作用的調(diào)查。
15、Vallapuzha S, De Meter EC, Choudhuri S, et al (2002) 夾具布局優(yōu)化方法成效的調(diào)查。
16、Kulankara K, Melkote SN (2000) 利用遺傳算法優(yōu)化加工夾具的布局。
17、Kulankara K, Satyanarayana S, Melkote SN (2002) 利用遺傳算法優(yōu)化夾緊布局和夾緊力。
18、Lai XM, Luo LJ, Lin ZQ (2004) 基于遺傳算法的柔性裝配夾具布局的建模與優(yōu)化。
19、Hamedi M (2005) 通過一種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法混合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)智能夾具。
20、Kumar AS, Subramaniam V, Seow KC (2001) 采用遺傳算法固定裝置的概念設(shè)計(jì)。
21、Kaya N (2006) 利用遺傳算法優(yōu)化加工夾具的定位和夾緊點(diǎn)。
22、Zhou XL, Zhang WH, Qin GH (2005) 遺傳算法用于優(yōu)化夾具布局和夾緊力。
23、Kaya N, ?ztürk F (2003) 碎片位移和摩擦接觸的運(yùn)用對(duì)工件夾具布局的校核。
62
機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品型號(hào)
YG
零（部）件圖號(hào)
設(shè)計(jì)者：
產(chǎn)品名稱
油缸
零（部）件名稱
油鋼鋼筒
共 頁(yè)
第 頁(yè)
車間
工序號(hào)
工序名稱
材料牌號(hào)
機(jī) 加
3
內(nèi)孔加工
35鋼
毛坯種類
毛坯外型尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
無逢鋼管
φ89×14
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
鏜床
T612
1
夾具編號(hào)
夾具名稱
切削液
CDG-JZ033-03
工位器具編號(hào)
工位器具名稱
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
工步號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工藝裝備（含：刀具、量具、專用工具）
主軸轉(zhuǎn)速
r/min
切削速度
m/min
進(jìn)給量
mm/r
切削深度
mm
進(jìn)給次數(shù)
工 步 工 時(shí)
1
深孔粗推鏜到φ66；
YW1
100
320
0.1
2.5
1
機(jī)動(dòng)
輔助
2
半精推鏜到φ68；.
YW1
100
320
0.1
1
1
3
精鏜孔到φ69.85；
YW1
100
320
0.1
0.925
1
4
精鉸（浮動(dòng)絞刀）孔到φ70±0.20。
浮動(dòng)絞刀
100
320
0.1
0.075
1
專 業(yè)
機(jī)械加工工藝過程卡
產(chǎn)品型號(hào)
T612
零（部）件圖號(hào)
CDG-JZ033-02
共頁(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
產(chǎn)品名稱
鏜床
零（部）件名稱
液壓油缸
共頁(yè)
材料牌號(hào)
φ89×14
毛坯種類
無逢鋼管
毛坯外形尺寸
φ89×14
每毛坯件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
備 注
工
序
號(hào)
工序
名稱
工 序 內(nèi) 容
車
間
工
段
設(shè) 備
工 藝 裝 備
工 時(shí)
準(zhǔn) 終
單 件
1
配料
無逢鋼管切斷,取總長(zhǎng)695；
機(jī)加
鋸床
卷尺
2
車
車￠82到尺寸￠88（工藝用）
機(jī)加
CA6140
三爪卡盤、脹力心軸、
車端面及倒角；
機(jī)加
CA6140
三爪卡盤、軟爪、中心架、
調(diào)頭；
機(jī)加
CA6140
車￠82到尺寸￠88（工藝用）
機(jī)加
CA6140
三爪卡盤、脹力心軸、
車端面及倒角（余量1mm）。
機(jī)加
CA6140
三爪卡盤、、中心架、
3
鏜
深孔粗推鏜到φ66；
精工
T612
鏜夾具、YW1刀具
半精推鏜到φ68；
精工
T612
鏜夾具、YW1刀具
精鏜孔到φ69.85；
精工
T612
鏜夾具、YW1刀具
精鉸（浮動(dòng)鏜刀）φ70±0.20
精工
T612
鏜夾具、浮動(dòng)鏜刀
4
滾壓
用滾壓頭滾壓孔至φ70±0.02
精工
T612
鏜夾具、油缸滾壓頭
5
車
車去工藝外圓，將兩端外圓加工到尺寸￠82，割R3.5槽
精工
CA6140
軟爪夾一端、以孔定位頂一端
鏜內(nèi)錐孔及車端面
精工
CA6140
軟爪，中心托架（千分尺校正）
調(diào)頭車去工藝螺紋，將兩端外圓加工到尺寸￠82，割R3.5槽
精工
CA6140
軟爪夾一端、以孔定位頂一端
描 圖
鏜內(nèi)錐孔及車端面，取總長(zhǎng)685mm
精工
CA6140
軟爪，中心托架（千分尺校正）
6
檢
終檢
精工
描 校
底圖號(hào)
編制日期
審核日期
會(huì)簽日期
班 級(jí)
姓 名
裝訂號(hào)
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
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說 明 書
題 目 套 筒 加 工 工 藝
及 夾 具 設(shè) 計(jì)
28
川 理 工 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
設(shè)計(jì)（論文）題目： 套筒加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
⑴、繪制并審核零件圖、毛坯圖；
⑵、設(shè)計(jì)加工工藝并編制工藝規(guī)程、工序卡；
⑶、設(shè)計(jì)夾具裝配圖；
⑷、編制夾具安裝調(diào)整及使用維護(hù)說明書；
⑸、編制設(shè)計(jì)說明書。
2．原始資料
⑴、零件圖一張；
⑵、生產(chǎn)批量6000件/年
2．指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說明
⑴、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)
⑵、機(jī)械加工工藝手冊(cè)
⑶、夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)
⑷、機(jī)床圖冊(cè)
⑸、其他相關(guān)資料
3．進(jìn)度安排
設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱
起 止 日 期
1
查閱和收集設(shè)計(jì)資料、繪制零件圖
2
進(jìn)行套筒加工工藝及夾具設(shè)計(jì)并繪制毛坯圖
3
填寫機(jī)械加工工藝過程卡片和工序卡片
4
設(shè)計(jì)套筒加工工藝及夾具并繪制零件圖、裝配圖
5
編寫設(shè)計(jì)說明書
6
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的修改、答辯的準(zhǔn)備時(shí)間
中文摘要
零件的加工工藝編制，在機(jī)械加工中占有非常重要的地位，零件工藝編制得合不合理，這直接關(guān)系到零件最終能否達(dá)到質(zhì)量要求；夾具的設(shè)計(jì)也是不可缺少的一部分，它關(guān)系到能否提高其加工效率的問題。因此這兩者在機(jī)械加工行業(yè)中是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。
套筒零件的主要加工表面為孔和外圓表面。外圓表面加工根據(jù)精度要要求可選擇車削和磨削?？准庸し椒ǖ倪x擇比較復(fù)雜，需要考慮零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、孔徑大小、長(zhǎng)徑比、精度和粗糙度要求以及生產(chǎn)規(guī)模等各種因素。對(duì)于精度要求較高的孔往往還要采用幾種不同的方法順次進(jìn)行加工。本次設(shè)計(jì)的油缸，為保證孔的精度和表面質(zhì)量將先后經(jīng)過粗鏜、半精鏜、精鏜和滾壓等四道工序加工。
在機(jī)床上對(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，然后通過夾緊機(jī)構(gòu)使工件在正確位置上固定不動(dòng)，這一任務(wù)就是由機(jī)床夾具完成。對(duì)于單件、小批量生產(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。但是由于通用夾具適用各種工件的裝夾，所以?shī)A緊時(shí)往往比較費(fèi)時(shí)間，并且操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，也難以保證加工精度，為此需設(shè)計(jì)專用夾具。
關(guān)鍵詞：工藝設(shè)計(jì)、基準(zhǔn)選擇、切削用量、定位誤差
ABSTRCT
Is the components craft establishment, holds the very important status in the machine-finishing, the components craft establishes reasonable, whether do this direct relation components achieve the quality requirement finally; Jig's design is also an essential part, whether does it relate raises its processing efficiency the question. Therefore this both in the machine-finishing profession are the important links.
Sleeve components main processing surface for hole and outer annulus surface. The outer annulus face work needs to request according to the precision to be possible to choose the turning and the grinding. The hole processing method's choice is quite complex, needs to consider the components the unique feature, the aperture size, the length to diameter ratio, the precision and roughness request as well as the scale of production and so on each kind of factor. Often must use several different methods regarding the accuracy requirement high hole to carry on the processing in order. This design's cylinder, will pass through half finished boring, the finished boring, the fine articulation and the trundle successively for the guarantee hole's precision and the surface quality and so on four working procedure processings
When the engine bed carries on the machine-finishing to the components, is guaranteed that the work piece working accuracy, first needs to guarantee the work piece holds the correct position on the engine bed, then causes the work piece in the correct position through the clamp organization fixed motionless, this duty is completes by the engine bed jig. Regarding the single unit, the small batch production, should use the universal jig as far as possible, like this may reduce the work piece the production cost. But because the universal jig is suitable each kind of work piece the attire to clamp, therefore time clamp often compares spends the time, and operates complex, the production efficiency is low, also guarantees the working accuracy with difficulty, for this reason must design the unit clamp.
Key word: Craft, datum, cutting specifications, localization datum, position error.
畢業(yè)設(shè)計(jì)
目錄
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
概述 1
第一章 零件的分析 3
1.1 零件的作用 3
1.2 零件的工藝分析 3
1.2.1 加工方法的選擇..............................................................................................3
1.2.2 保證套筒表面位置精度的方法.........................................................................3
1.2.3 防止套筒變形的工藝措施................................................................................4
第二章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 5
2.1 確定毛坯的制造形式 5
2.2 基準(zhǔn)的選擇 5
2.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 5
2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 5
2.3 制定工藝路線 5
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯的確定 6
2.5 確定切削用量及基本工時(shí) 8
2.5.1工序1 配料（35鋼） 8
2.5.2工序2 車 8
2.5.3工序3 深孔推鏜 14
2.5.4工序4 滾壓孔 16
2.5.5工序5 車 16
2.5.6 工序6 檢查 19
第三章 夾具設(shè)計(jì)......................................................................................................20
3.1 概述....................................................................................................................20
3.2 鏜床夾具設(shè)計(jì)要?jiǎng)t...............................................................................................20
3.3 夾具設(shè)計(jì).............................................................................................................20
3.3.1 問題的提出. ................................................... ............................................20
3.3.2 鏜套的結(jié)構(gòu).... ................................................... ........................................ 21
3.3.3 鏜套的布置形式.... ......................................... ............................................21
3.3.4 鏜桿............................................................................................................22
3.3.5 支架與底座... ................................................................................................. ........23
3.3.6 鏜套與鏜桿以及襯套等的配合選擇...............................................................23
3.3.7 定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)..............................................................................................28
3.3.8 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)...........................................................................................28
3.4 夾具工作原理及動(dòng)作說明...................................................................................25
第四章 結(jié)論 26
設(shè)計(jì)體會(huì)……………………………………………………………………………. 27
參考文獻(xiàn) 28
致謝 29
附錄 30
概述
一、 套筒零件的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
套筒零件是機(jī)械加工中經(jīng)常碰到的一種零件，它的應(yīng)用范圍很廣。例如：支承旋轉(zhuǎn)軸的各種形式的軸承、夾具上的導(dǎo)向套、內(nèi)燃機(jī)的汽缸套以及液壓系統(tǒng)中的油缸等。
機(jī)器中的套筒零件起支承或?qū)蜃饔?。由于功用不同，套筒零件的結(jié)構(gòu)和尺寸有很大的差別，但結(jié)構(gòu)上仍有共同的特點(diǎn)：零件的主要表面為不同軸度要求較高的內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)表面；零件壁的厚度較?。毫慵拈L(zhǎng)度一般大于直徑等。
二、 套筒零件的技術(shù)要求
套筒零件的主要表面是內(nèi)孔和外圓，其主要技術(shù)要求如下：
1、內(nèi)孔
內(nèi)孔是套筒零件起支承作用或?qū)蜃饔米钪饕谋砻妫ǔＥc運(yùn)動(dòng)著的軸、刀具或活塞相配合。內(nèi)孔直徑的尺寸精度一般為2級(jí)，精密軸套有時(shí)取1級(jí)，油缸由于與其相配的活塞上有密封圈，故要求較低。
內(nèi)孔的形狀精度，一般應(yīng)控制在孔徑公差以內(nèi)，有些精密軸套控制在孔徑公差的，甚至更嚴(yán)。對(duì)于長(zhǎng)的套筒除了圓柱度和同軸度外，還應(yīng)注意孔軸線直線度的要求。
為保證零件的功能和提高其耐磨性，內(nèi)孔表面粗糙度一般為，有的高達(dá)以上。
2、 外圓
外圓表面一般是套筒零件的支承表面，常以靜配合或過渡配合同箱體或機(jī)架沙鍋內(nèi)的孔相連接。外徑的尺寸精度通常為2~3級(jí)；形狀精度控制在外徑公差以內(nèi)；粗糙度一般為。
1） 內(nèi)外圓之間的同軸度
當(dāng)內(nèi)徑的最終加工系將套筒裝入機(jī)座后進(jìn)行時(shí)，套筒內(nèi)外圓間的同軸度要求較低；如果最終加工是在裝配前完成時(shí)要求較高，一般為0.01~0.05mm。
2） 孔軸線與端面的垂直度
套筒的端面（包括凸緣端面）如工作中承受軸向載荷，或雖不承受載荷但加工中是作為定位面時(shí)，與孔軸線的垂直度要求較高，一般為0.02~0.05mm。
三、 套筒零件的材料與毛坯
套筒零件一般都是用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅等材料制成。有些滑動(dòng)軸承采用雙金屬機(jī)構(gòu)，即用離心鑄造法在鋼或鑄鐵套的內(nèi)壁上澆注巴氏合金等軸承合金材料，這樣既可節(jié)省貴重的有色金屬，又能提高軸承的壽命。
套筒零件的毛坯選擇與其材料、結(jié)構(gòu)和尺寸等因素有關(guān)?？讖捷^小（如d<20mm）的套筒一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可以采用實(shí)心鑄件?？讖捷^大時(shí)，采用無逢鋼管或帶孔的鑄件和鍛件。大量生產(chǎn)時(shí)可以采用冷擠壓和粉末冶金等先進(jìn)的毛坯制造工藝，既提高生產(chǎn)率又節(jié)約金屬材料。
第一章 零件的分析
1.1 零件的作用
液壓缸又稱為油缸，它是液壓系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件，其功能就是將液壓能轉(zhuǎn)變成直線往復(fù)式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。缸筒是液壓缸的重要組成部分。
1.2 零件的工藝分析
1.2.1 加工方法的選擇
套筒零件的主要加工表面為孔和外圓表面。外圓表面加工根據(jù)精度要要求可選擇車削和磨削?？准庸し椒ǖ倪x擇比較復(fù)雜，需要考慮零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、孔徑大小、長(zhǎng)徑比、精度和粗糙度要求以及生產(chǎn)規(guī)模等各種因素。對(duì)于精度要求較高的孔往往還要采用幾種不同的方法順次進(jìn)行加工。本次設(shè)計(jì)的油缸，為保證孔的精度和表面質(zhì)量將先后經(jīng)過粗鏜、半精鏜、精鏜和滾壓等四道加工（零件毛坯為無縫鋼管）。
1.2.2、保證套筒表面間位置精度的方法
由套筒零件的技術(shù)要求知，套筒零件內(nèi)外表面間的同軸度以及端面與孔軸線的垂直度一般均有較高要求。為保證這些要求通常可采用下列方法：
1.在一次安裝中完成內(nèi)外表面及端面的全部加工。這種方法除了工件的安裝誤差，所以可獲得很高的相對(duì)位置精度。但是，這種方法的工序比較集中，對(duì)于尺寸較大（尤其是長(zhǎng)徑比較大）套筒也不便與安裝，故多用于尺寸較小軸套的車削加工。
2.套筒主要表面加工分在幾次安裝中進(jìn)行，先終加工孔，然后以孔為精基準(zhǔn)最終加工外圓。這種方法由于所用夾具（心軸）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，且制造和安裝誤差小，因此可保證較高的位置精度，在套筒加工中一般多采用這種方法。
套筒主要表面加工在幾次安裝中進(jìn)行，先終加工外圓，然后以外圓為精基準(zhǔn)最終加工內(nèi)孔。采用這種方法時(shí)工件裝夾迅速可靠，但因一般卡盤安裝誤差較大，加工后工件的位置精度較低。若欲獲得較小的同軸度，則必須采用定心精度高的夾具，如彈性膜片卡盤、液體塑料夾頭和經(jīng)過修磨的三爪卡盤等。
對(duì)于較長(zhǎng)的套筒零件，為保證位置精度，往往以外圓定位，采用一端夾持，另一端用中心夾支托來最終加工內(nèi)孔。對(duì)于本次設(shè)計(jì)加工零件的工藝不采用這種方法,是因?yàn)榧庸?nèi)孔時(shí),安裝工件需要φ88工藝外圓,只有當(dāng)內(nèi)孔加工完后,才可能車去工藝螺紋,進(jìn)而車出與內(nèi)孔有較小不同軸度的外圓表面φ82d,故采用上述第二種方法,以內(nèi)孔作為校正基準(zhǔn).
1.2.3、防止套筒變形的工藝措施
套筒零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是孔壁一般較薄，加工中常因夾緊力、切削力和切削熱等因素的影響而產(chǎn)生變形。防止變形應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1．為減少切削力和切削熱的影響，粗、精加工應(yīng)分開進(jìn)行。粗加工產(chǎn)生的變形在精加工中可以得到糾正。
2．為減少夾緊力的影響，工藝上可采取以下措施：
（1）.采用軸向夾緊的夾具。例如本次設(shè)計(jì)中的零件加工。兩端想車出的φ88外圓,即為加工內(nèi)孔時(shí)實(shí)現(xiàn)軸向夾緊用的工藝外圓,內(nèi)孔加工后即將它車去。
（2）.在工件上做出增加徑向剛性的輔助凸邊，加工后將凸邊切去。
第二章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形式
套筒零件一般是用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅等材料制成。有些滑動(dòng)軸承采用雙金屬結(jié)構(gòu)，即用離心鑄造法在鋼或鑄鐵套的內(nèi)壁上澆注巴氏合金等軸承合金材料，這樣既可節(jié)省貴重的有色金屬，又能提高軸承的壽命。
套筒零件的毛坯選擇與材料、機(jī)構(gòu)和尺寸等因素有關(guān)?？讖捷^小的套筒一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可采實(shí)心鑄件?？讖捷^大時(shí)，常采用無縫鋼管或帶孔的鑄件和鍛件。大量生產(chǎn)時(shí)可采用冷擠壓和粉末冶金等先進(jìn)的毛坯制造工藝，既提高生產(chǎn)率又節(jié)約金屬材料。
本零件為無縫鋼管，規(guī)格：8914；材料為35鋼，抗拉強(qiáng)度：；屈服強(qiáng)度：；硬度：HBS為197。
2.2 基準(zhǔn)的選擇
基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；鶞?zhǔn)面選擇的正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中問題百出，更我甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
2.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇
對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。對(duì)于較長(zhǎng)的套筒零件，為保證位置精度，往往以外圓定位，采用一端夾持，另一端用中心夾支托來最終加工內(nèi)孔。
根據(jù)這個(gè)原則，本零件選取無逢鋼管外圓為粗基準(zhǔn)。工件一端用三爪卡盤夾持一端，另一端則用大頭頂尖頂住另一端。采用這種方法時(shí)工件裝夾迅速可靠，但因一般卡盤安裝誤差較大，加工后工件的位置精度較低。為了獲得較小的同軸度，須采用定心精度高的夾具，如彈性膜片卡盤、液體塑料夾頭和經(jīng)過修磨的三爪卡盤等。
2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮的是基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸的換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù)。
2.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(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，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下，可以考慮采用萬能機(jī)床以及專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工藝路線方案：
工序1、配料（35鋼）：
無縫鋼（）管切斷，取總長(zhǎng)695mm
工序2、車：
車￠82到尺寸￠88（工藝用）；
車端面及倒角；
調(diào)頭
車￠82到尺寸￠88（工藝用）；
車端面及倒角取總長(zhǎng)686mm（余1mm）。
工序3、深孔推鏜：
粗鏜孔到￠66；
半精鏜孔到￠68；
精鏜孔到￠69.85；
精鉸（浮動(dòng)鏜刀鏜孔）孔到￠700.20粗糙度R=3.2。
工序4、滾壓孔：
用滾壓頭滾壓孔至￠700.02，粗糙度R=0.4。
工序5.車
車去工藝外圓，將兩端外圓加工到尺寸￠82，割R7槽；
鏜內(nèi)錐孔及車端面；
調(diào)頭，車去工藝外圓，將兩端外圓加工到尺寸￠82，割R7槽；
鏜內(nèi)錐孔及車端面，取總長(zhǎng)685mm。
工序5.檢查。
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“液壓油缸缸筒”：零件材料為35鋼，硬度HB197，生產(chǎn)類型大批量，毛坯形式：無逢鋼管截?cái)唷?
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。
2.4.1 兩端外圓表面：
兩外圓（φ82dmm）表面一端加工長(zhǎng)度為60mm，與其聯(lián)接的非加工外圓表面直徑為 φ89mm，現(xiàn)取其外圓表面直徑為φ89mm。φ82mm表面尺寸公差±0.02，表面粗糙度值1.6，要求半精車；精車，加工直徑余量2Z=3.5mm.
由于本設(shè)計(jì)規(guī)定零件是大批生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)，應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。φ82dmm的尺寸加工余量和工序間余量及公差分布見圖2-1。
圖2-1φ82d外圓工序間尺寸公差分布圖（調(diào)整法）
由圖可知：
毛坯名義尺寸：82+3.5×2=89（mm）
毛坯最大尺寸：89+1.3×2=91.6（mm）
毛坯最小尺寸：82-0.5×2=83（mm）
半精車后最大尺寸：82+0.5×2=83（mm）
半精車最小尺寸：82-0.02=81.98（mm）
精車后尺寸和零件圖尺寸相同，即φ82dmm.
最后，將上述計(jì)算的工序間尺寸及公差整理成表2-1。
表2-1 加工余量計(jì)算表
工序
加工尺
寸及公差
無逢鋼管
（圓）
半精車外圓
精車外圓
加工前
尺寸
最大
91.6
83
最小
88
81.98
加工后
尺寸
最大
91.6
83
82.02
最小
88
81.98
81.98
加工余量（單邊）
1.75
最大
1.75
0.27
最小
1.6
0.23
加工公差（單邊）
-0.4/2
-0.12/2
2.4.2 工件內(nèi)孔加工
毛坯為無逢鋼管φ89×14，內(nèi)孔直徑φ61，參照《工藝手冊(cè)》表2.3-9確定工序尺寸及余量為：
粗鏜孔：φ66mm
半精鏜孔：φ68mm
精鏜：φ69.5mm
精鉸（浮動(dòng)鏜刀）：φ70±0.20mm
2.5 確定切削用量及基本工時(shí)
2.5.1 工序1：無縫鋼管（35鋼，）切斷，取總長(zhǎng)687mm
2.5.2 工序2：車削，本工序采用計(jì)算法確定切削用量。
（1）、加工條件
工件材料：無縫鋼管（35鋼，），
車￠82到尺寸￠88及M88×1.5螺紋（工藝用）；
車端面及倒角；
車￠82到尺寸￠88及M88×1.5螺紋（工藝用）；
車端面及倒角取總長(zhǎng)686mm（余1mm）
機(jī)床：C630-1臥式車床
刀具：刀具材料為YT15，刀桿尺寸16mm×25mm，
。
（2）、計(jì)算切削用量
①、車￠82到￠88
切削深度：
進(jìn)給量f：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》（第三版）（以下簡(jiǎn)稱《切削手冊(cè)》）表1.4，當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm×25mm,以及工件直徑為100mm時(shí)：f=0.6~0.9。按CA6140車床的說明書（見《切削手冊(cè)》表1.30）取f=0.7。
計(jì)算切削速度：按《切削手冊(cè)》表1.27，切削速度的公式為（壽命選T=60min）：
（m/min）
式中，=242，=0.15，=0.35，m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊(cè)》表1.28，即：=1.44，=0.8，=1.04，=0.81，=0.97。
所以： =
=123.8 (m/min)
確定主軸轉(zhuǎn)速：
=
=
438 (r/min)
與438 r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為500 r/min，?，F(xiàn)選取，所以實(shí)際切削速度 m/min.
檢驗(yàn)機(jī)床功率：
主切削力 按《切削手冊(cè)》表1.29所示公式計(jì)算
式中：
=0.89
所以：
=
=784 N
切削時(shí)消耗功率為：
=
=1.85 (kw)
由《切削手冊(cè)》表1.30中CA6140機(jī)床說明書知，CA6140主電動(dòng)機(jī)功率為7.5kw，故機(jī)床功率足夠，可以正常工作。
校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度：已知主切削力= 791 N，徑向力按《切削手冊(cè)》表1.29所示公式計(jì)算
式中：
所以：
=
=116.9 N
軸向切削力
式中 ：
所以：
=
=267 N
取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍系數(shù)=0.1，則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為：
=267+0.1（784+116.9）
=357.09
357 N
而機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為3530N（見《切削手冊(cè)》表1.30），故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可以正常工作。
切削工時(shí)：
式中：,,
所以：×2
=0.36（min）
②、車工藝外圓：
計(jì)算切削速度：按《切削手冊(cè)》表1.27，切削速度的公式為（壽命選T=60min），采用高速鋼外圓車刀，規(guī)定=0.25，走刀次數(shù)i=5，則
（m/min）
式中，=11.8，=0.70，=0.30，m=0.11，。
=1.11
所以： =
=32.8 (m/min)
確定主軸轉(zhuǎn)速：
=
=
116 (r/min)
按機(jī)床說明書取 n=96r/min，
所以實(shí)際切削速度 m/min.
由《切削手冊(cè)》表1.30中CA6140機(jī)床說明書知，CA6140主電動(dòng)機(jī)功率為7.5kw，故機(jī)床功率足夠，可以正常工作。
計(jì)算切削工時(shí)：
切削工時(shí)：
式中：=60,,
所以：×2
=0.086（min）
③、車端面及倒角：
確定端面最大加工余量：已知毛坯長(zhǎng)度方向的加工余量為2mm
確定進(jìn)給量f：根據(jù)《切削手冊(cè)》表1.4，當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm×25mm,以及工件直徑為100mm時(shí)：f=0.6~0.9。按CA6140車床的說明書（見《切削手冊(cè)》表1.30）取f=0.7。
計(jì)算切削速度：按《切削手冊(cè)》表1.27，切削速度的公式為（壽命選T=60min）：
（m/min）
式中，=242，=0.15，=0.35，m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊(cè)》表1.28，即：=1.44，=0.8，=1.04，=0.81，=0.97。
所以： =
=125.8 (m/min)
確定主軸轉(zhuǎn)速：
=
=
445 (r/min)
與445 r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為500 r/min，?，F(xiàn)選取，所以實(shí)際切削速度 m/min.
檢驗(yàn)機(jī)床功率：
主切削力 按《切削手冊(cè)》表1.29所示公式計(jì)算
式中：
=0.89
所以：
=
=768 N
切削時(shí)消耗功率為：
=
=1.81 (kw)
由《切削手冊(cè)》表1.30中CA6140機(jī)床說明書知，CA6140主電動(dòng)機(jī)功率為7.5kw，故機(jī)床功率足夠，可以正常工作。
計(jì)算切削工時(shí)：
切削工時(shí)：
式中：=14,,
所以：×2
=0.091（min）
③、車￠82到尺寸￠88及；
同①
④、φ88外圓（工藝用）
⑤、車端面及倒角取總長(zhǎng)686mm(余量1mm)
同③
2.5.3 工序3：深孔推鏜：
粗鏜孔到￠66mm；
半精鏜孔到￠68mm；
精鏜孔到￠69.85mm;
精鉸（浮動(dòng)鏜刀）孔到￠700.20粗糙度=3.2。
鏜孔是常用的孔加工方法，可以作為粗加工，也可以作為精加工，加工范圍很廣。對(duì)于小批量生產(chǎn)中的非標(biāo)準(zhǔn)孔、大直徑孔、精確的短孔及盲孔、有色金屬孔等一般多采用鏜孔。鏜孔可以在車床、銑床和數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行，能獲得的尺寸精度為1~3級(jí)，粗糙度為。鏜孔刀具（鏜桿與鏜刀）因受孔徑尺寸的限制（特別是小直徑深孔），一般剛性較差，鏜孔時(shí)容易產(chǎn)生振動(dòng)，生產(chǎn)率低。但是由于不需要專用的尺寸刀具（絞刀），鏜刀機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，又可以在各種機(jī)床上進(jìn)行鏜孔，故單件、小批生產(chǎn)中，鏜孔是較經(jīng)濟(jì)的方法。此外，鏜孔能修正前工序加工后所造成孔的軸線歪曲和偏斜，以獲得較高位置精度。
精細(xì)鏜孔（又稱金剛鏜）
精細(xì)鏜常用于有色金屬合金及鑄鐵件的光整加工，在汽車與拖拉機(jī)的連桿和汽缸套加工中應(yīng)用較多。為了達(dá)到高精度與粗糙度要求，常采用精度高、剛度高、和具有高轉(zhuǎn)速的金鋼鏜床。所用刀具（稱金鋼鏜刀）是選用細(xì)顆粒耐磨的硬質(zhì)合金或金剛石刀具，經(jīng)過刃磨和研磨獲得鋒利的刃口。精細(xì)鏜孔時(shí)，加工余量小，高速切削下切去截面很小的切屑。由于切削力非常小，故能達(dá)到1級(jí)精度和小的粗糙度，孔的幾何形狀誤差小于0.003~0.005mm。
①、 粗鏜孔到￠66mm ，單邊余量Z=2mm，一次鏜去余量,=2.5mm
選用機(jī)床：T612臥式鏜床
進(jìn)給量： f=0.1mm/r
切削速度：
根據(jù)有關(guān)手冊(cè)確定T612臥式鏜床的切削速度為：m/min,
則 =
=359 r/min
根據(jù)《工藝手冊(cè)》表4.2-20知，和359r/min相近的有320r/min、414r/min,故取=320r/min。
切削工時(shí)：=66mm，=3mm，=3mm.
= =2.25（min）
②、 半精鏜孔到￠68mm,
單邊余量Z=1；
一次鏜去余量：=1.5mm；
=0.1；
=320r/min，m/min
t=2.3 min
③、 精鏜孔到￠69.85mm,
單邊余量Z=0.25；
一次鏜去余量：=1.25mm；
=0.1；
=320r/min，m/min
t=2.37 min
④、 精鉸（浮動(dòng)鏜刀）孔到￠700.20粗糙度=3.2
圖2-2 油缸浮動(dòng)鏜刀
浮動(dòng)鏜孔是鏜深孔后的精加工方法。圖3-3是浮動(dòng)鏜刀頭，浮動(dòng)鏜刀塊在刀柄長(zhǎng)方形孔內(nèi)可以自由滑動(dòng)。浮動(dòng)鏜孔的特點(diǎn)是：消除了由于刀具及機(jī)床等誤差引起孔尺寸不穩(wěn)定；由于刀塊浮動(dòng)且處于旋轉(zhuǎn)的情況下，刀塊有自動(dòng)對(duì)中性；鏜刀的導(dǎo)向良好。圖2-2中的導(dǎo)向塊為夾布膠木（或白樺木），有一定的彈性，這種材料的導(dǎo)向塊，既可避免擦傷已加工表面，又可自動(dòng)補(bǔ)償數(shù)次鏜孔后直徑的磨損，維持必要的導(dǎo)向要求。導(dǎo)向塊為雙導(dǎo)向。彈性導(dǎo)向塊調(diào)整時(shí)，前導(dǎo)向應(yīng)與孔緊配，后導(dǎo)向應(yīng)調(diào)整略大于刀塊尺寸，在工作時(shí)能自動(dòng)磨去而保持較準(zhǔn)確導(dǎo)向精度。
2.5.4 工序4：用滾壓頭滾壓孔至￠700.02，粗糙度=0.4
圖2-3 油缸滾壓頭
上圖為一油缸滾壓頭。滾壓內(nèi)孔表面的圓錐型滾柱3支承在錐套5上，滾壓時(shí)滾柱與工件有一個(gè)或的斜角，是工件能逐漸產(chǎn)生變形，以提高孔壁粗糙度。
內(nèi)孔滾壓前，需要先通過螺母11調(diào)整滾壓頭的徑向尺寸。旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母11可使其相對(duì)心軸1軸向移動(dòng)，當(dāng)其向右移動(dòng)時(shí)，推動(dòng)過渡套10、止推軸承9、襯套8及套圈6經(jīng)銷子4使?jié)L柱3沿錐套5表面向左移，結(jié)果使?jié)L壓頭徑向縮小。當(dāng)其向右移動(dòng)時(shí)，壓縮彈簧7壓移襯套8經(jīng)止推軸承9使過渡套10始終貼緊調(diào)節(jié)螺母的左端面，同時(shí)襯套8右移時(shí)帶動(dòng)套圈6經(jīng)蓋板2使?jié)L柱3沿軸向右移，結(jié)果使?jié)L壓頭徑向尺寸增大。滾壓頭徑向尺寸應(yīng)根據(jù)孔的滾壓過盈量確定，一般鋼材的滾壓過盈量為0.10~0.12mm，滾壓后孔徑向增大0.02~0.03mm。
滾壓過程中滾柱3所受軸向力，經(jīng)銷子4、套圈6、襯套8作用在止推軸承9上，而最終還是經(jīng)過過渡套10、調(diào)節(jié)螺母11及心軸1傳至和滾壓頭右端M40×4相連的刀桿上，當(dāng)滾壓完畢后，滾壓頭從內(nèi)孔反向退出時(shí)，滾柱3會(huì)受到一個(gè)向左的軸向力，此力傳給蓋板2，經(jīng)套圈6、襯套8壓縮彈簧7，實(shí)現(xiàn)了向左移動(dòng)，同時(shí)滾壓頭在彈簧力的作用下復(fù)位，是徑向尺寸又恢復(fù)到原調(diào)數(shù)值。
滾壓中滾壓速度：
走刀量：
冷卻潤(rùn)滑液采用50%硫化油加50%柴油或煤油。
2.5.5 工序5：
車去工藝外圓，將兩端外圓加工到尺寸￠82，割R3.5槽；
鏜內(nèi)錐孔及車端面；
調(diào)頭，車去工藝螺紋，將兩端外圓加工到尺寸￠82，割R3.5槽；
鏜內(nèi)錐孔及車端面，取總長(zhǎng)685mm
①、 車去工藝外圓，將兩端外圓加工到尺寸￠82，割R3.5槽
切削深度：
進(jìn)給量f：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》（第三版）（以下簡(jiǎn)稱《切削手冊(cè)》）表1.4，當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm×25mm,以及工件直徑為100mm時(shí)：f=0.6~0.9。按CA6140車床的說明書（見《切削手冊(cè)》表1.30）取f=0.7。
計(jì)算切削速度：按《切削手冊(cè)》表1.27，切削速度的公式為（壽命選T=60min）：
（m/min）
式中，=242，=0.15，=0.35，m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊(cè)》表1.28，即：=1.44，=0.8，=1.04，=0.81，=0.97。
所以： =
=115.8 (m/min)
確定主軸轉(zhuǎn)速：
=
=
410 (r/min)
與438 r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為500 r/min，。現(xiàn)選取，所以實(shí)際切削速度 m/min.
檢驗(yàn)機(jī)床功率：
主切削力 按《切削手冊(cè)》表1.29所示公式計(jì)算
式中：
=0.89
所以：
=
=765 N
切削時(shí)消耗功率為：
=
=1.57 (kw)
由《切削手冊(cè)》表1.30中CA6140機(jī)床說明書知，CA6140主電動(dòng)機(jī)功率為7.5kw，故機(jī)床功率足夠，可以正常工作。
校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度：已知主切削力= 791 N，徑向力按《切削手冊(cè)》表1.29所示公式計(jì)算
式中：
所以：
=
=116.9 N
軸向切削力
式中 ：
所以：
=
=267 N
取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍系數(shù)=0.1，則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為：
=267+0.1（784+116.9）
=357.09
357 N
而機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為3530N（見《切削手冊(cè)》表1.30），故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可以正常工作。
切削工時(shí)：
式中：,,
所以：×2
=0.36（min）
割R3.5槽，換成型車刀。
②、鏜內(nèi)錐孔及車端面。
2.5.6 工序6、檢查
第三章 專用夾具設(shè)計(jì)
3.1 概述
在機(jī)床上對(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，然后通過夾緊機(jī)構(gòu)使工件在正確位置上固定不動(dòng)，這一任務(wù)就是由機(jī)床夾具完成。對(duì)于單件、小批量生產(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。但是由于通用夾具適用各種工件的裝夾，所以?shī)A緊時(shí)往往比較費(fèi)時(shí)間，并且操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，也難以保證加工精度。
經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第3道工序——深孔推鏜：深孔推鏜：粗鏜孔到￠66；半精鏜孔到￠68；精鏜孔到￠69.85；精鉸（浮動(dòng)鏜刀鏜孔）孔到￠700.02粗糙度R=3.2。
3.2 鏜床夾具設(shè)計(jì)要?jiǎng)t
鏜床夾具是保證達(dá)到工件上孔的尺寸精度、幾何精度、表面光潔度以及多孔鏜削時(shí)孔距和孔的位置精度的精密工藝裝備。鏜床夾具的主要加工對(duì)象是薄殼箱形鑄件體類零件，因此在設(shè)計(jì)鏜床夾具時(shí)，主要考慮的問題是工件的正確定位與夾緊、夾具的剛性，以及鏜孔刀具導(dǎo)向裝置的合理性，以保證達(dá)到產(chǎn)品的工藝要求。應(yīng)著重考慮的問題，具體如下：
1） 設(shè)計(jì)鏜床夾具涉及鏜孔要求、鏜桿結(jié)構(gòu)、鏜刀位置、導(dǎo)向裝置、機(jī)床工作行程等多方面的問題。為了防止產(chǎn)生錯(cuò)誤，在設(shè)計(jì)鏜床夾具時(shí)應(yīng)首先根據(jù)工藝提供的加工工序圖，繪制包括工件加工部位及尺寸要求，加工時(shí)的刀具布置及始末位置，鏜桿結(jié)構(gòu)、導(dǎo)向元件結(jié)構(gòu)及安裝位置等在內(nèi)的刀具布置圖或在總圖上表示清楚。
2） 鏜床夾具的剛性和抗振性與其他夾具相比特別重要，為此應(yīng)提高夾具底座的高度，高度與長(zhǎng)度之比推薦取1：7。鏜模架亦應(yīng)具有足夠的剛性和穩(wěn)定性。
3） 在設(shè)計(jì)定位與夾緊結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)保證夾緊后工件的彈性變形最小。
4） 滑動(dòng)軸承要有充分的潤(rùn)滑。
5） 設(shè)置必要的起吊裝置，并保證起吊時(shí)夾具不致變形
3.3、夾具設(shè)計(jì)
3.3.1、問題的提出
本夾具主要用來推鏜深孔。該孔對(duì)兩端外圓表面，兩端面都有一定的技術(shù)要求。在加工本道工序時(shí)兩端外圓表面及兩端面都未加工，因此在本道工序加工時(shí)除了要滿足技術(shù)要求外，還應(yīng)該提高加工效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
3.3.2 鏜套的結(jié)構(gòu)
鏜套的結(jié)構(gòu)和精度直接影響到加工孔的尺寸精度、幾何形狀和表面粗糙度。設(shè)計(jì)鏜套時(shí)，可按加工要求和情況選用標(biāo)準(zhǔn)鏜套，特殊情況則可自行設(shè)計(jì)。一般鏜孔用的鏜套，主要有固定式的和回轉(zhuǎn)式兩類，都已標(biāo)準(zhǔn)化了。本夾具選用B型固定式鏜套（如下圖3-1）——鏜套 B55H7×65g5×45 GB2266-80，它與快換鉆套相似，加工時(shí)鏜套不隨鏜桿轉(zhuǎn)動(dòng)。B型固定式鏜套帶油杯和油槽，使鏜桿和鏜套之間能允分地潤(rùn)滑，從而減少鏜套的磨損。
??
圖３-１固定式鏜套
3.3.3 鏜套的布置形式
鏜套的布置形式主要根據(jù)被加工孔的直徑D以及孔長(zhǎng)與孔徑的比值L/D和精度要求而定，一般有以下四種形式：①單支承后引導(dǎo)；②單支承前引導(dǎo)；③雙支承前后引導(dǎo)；④雙支承后引導(dǎo)。其中雙支承前引導(dǎo)如圖3-2所示，導(dǎo)向支架分別裝在工件兩側(cè)。因?yàn)楣ぜM孔長(zhǎng)度L>1.5D，加工孔徑較大，并且各個(gè)孔系之間的位置精度也要求較高，宜采用“雙支承前后引導(dǎo)”。另外鏜套采用的是固定式鏜套，故按H＝(1.5～2)d來選取，則取H＝63mm。
圖3-2雙支承前后引導(dǎo)
圖3-3 鏜桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)
3.3.4 鏜桿
圖3-3為用于固定式鏜套的鏜桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)。當(dāng)鏜桿導(dǎo)向部分直徑d<50mm時(shí)，鏜桿常采用整體式。確定鏜桿直徑時(shí)，應(yīng)考慮鏜桿的剛度和鏜孔時(shí)應(yīng)有的容屑空間。一般按：
d = (0.6~0.8)D
選取，式中d——鏜桿直徑(mm)，D——被鏜孔直徑(mm)。
則得，d =55 mm
設(shè)計(jì)鏜桿時(shí)，鏜孔直徑D，鏜桿直徑d、鏜刀截面BxB之間的關(guān)系參照表3-1選取。
表3-1 鏜桿直徑d、鏜刀截面BxB與被鏜孔直徑D的關(guān)系
D(mm)
110~40
40~50
50~70
70~90
90~110
d(mm)
20~30
30~40
40~50
50~65
65~90
BxB(mm)
10x10
10x10
12~12
16x16
16x1620x20
表中所列鏜桿直徑的范圍，在加工小孔時(shí)取大值，在加工大孔時(shí)，若導(dǎo)向好，切削負(fù)荷小則可取小值；一般取中間值，若導(dǎo)向不良，切削負(fù)荷大時(shí)可取大值。鏜桿的軸向尺寸，應(yīng)按鏜孔系統(tǒng)圖上的有關(guān)尺寸確定。
鏜桿的材料要求鏜桿表面硬度高而心部有較好的韌性，因此可采用45鋼。
鏜桿的主要技術(shù)條件要求為：
①鏜桿導(dǎo)向部分的圓度與錐度公差控制在直徑公差的1/2以內(nèi)。
②鏜桿導(dǎo)向部分公差帶為:粗鏜為g6，精鏜為g5。表面粗糙度值Ra0.8μm。
③鏜桿的直線度公差為0.1mm。刀孔表面粗糙度一般為Ra1.6μm，裝刀孔不淬火。
3.3.5 支架與底座
鏜模支架和底座為鑄鐵件（HT100），分開制造。鏜模支架應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度與剛度，且不允許承受夾緊力。其結(jié)構(gòu)和尺寸參見鏜模支架零件圖。
鏜模底座上要安裝各種裝置和元件，并承受切削力和夾緊力，因此必須有足夠的強(qiáng)度與剛度，并保持尺寸精度的穩(wěn)定性。其結(jié)構(gòu)參見裝配圖。
3.3.6 鏜套與鏜桿以及襯套等的配合選擇
鏜套與鏜桿、襯套等的配合必須選擇恰當(dāng)，過緊容易研壞或咬死，過松則不能保證加工精度。一般加工低于IT8級(jí)公差的孔或粗鏜時(shí)，鏜桿選用IT6級(jí)公差，當(dāng)精加工IT7級(jí)公差的孔時(shí)，通常選用IT5級(jí)公差，當(dāng)孔加工精度（如同軸度）高時(shí)，常用配研法使鏜套與鏜桿的配合間隙達(dá)到最小值，但此時(shí)應(yīng)用低速加工。
表8-7鏜套與鏜桿、襯套等的配合
配合表面
鏜桿與鏜套
鏜套與襯套
鏜套與支架
配合性質(zhì)
H6/g5(H7/h6)，H6/g5(H6/h5)
H7/h6(H7/js6)，H6/g5(H6/h5)
H7/n5，H6/h5
見表8-7，則本夾具鏜套與鏜桿、襯套的配合分別為H6/g5、H6/h5。
鏜套內(nèi)外圓的同軸度允公差常取0.01mm，內(nèi)孔的圓度、圓柱度一般公差為0.01mm，表面粗糙度為Ra0.32μm。
鏜套用襯套的內(nèi)外圓的同軸度，粗鏜時(shí)常取0.01mm；精鏜時(shí)常取0.01～0.005mm。
3.3.7 定位基準(zhǔn)的選擇
對(duì)于工件的技術(shù)要求：①內(nèi)孔必須光潔無縱向刻痕；②內(nèi)孔位置度和圓柱度全長(zhǎng)度不大于0.4mm；③內(nèi)孔軸線的直線度為0.1/1000mm,內(nèi)孔軸線與端面的不垂直度0.03mm；④內(nèi)孔對(duì)兩端外圓（）的不同軸度不大于0.025mm。
為了使工件達(dá)到技術(shù)要求，本工序的定位基準(zhǔn)選兩端外圓（）。
3.3.8 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在滿足考慮了夾緊裝置的自動(dòng)化程度和復(fù)雜程度與工件的產(chǎn)量和批量相適應(yīng)，且操作安全、方便、省力等前提下，本夾具采用螺桿和壓板夾緊裝置，并進(jìn)行手動(dòng)夾緊。
3） 切削力的計(jì)算
本工序有4個(gè)工步，選擇其中切削力最大的粗鏜孔Φ61mm工步進(jìn)行計(jì)算。已知，工件材料為35鋼，切削參數(shù)：a=2.5 mm，= 0.1，=100r/min，查《工藝手冊(cè)》表2.4-14得：
主切削力：
徑向切削力：
走刀力：
4） 夾緊力的計(jì)算
計(jì)算夾緊力時(shí)，通常將夾具和工件看成一個(gè)剛性系統(tǒng)，根據(jù)工件所受切削力、夾緊力（大型工件還應(yīng)該考慮工件的重力，運(yùn)動(dòng)的工件還應(yīng)該考慮慣性力等）的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾具不利的瞬時(shí)狀態(tài)。按靜力平衡原理（），計(jì)算出理論夾緊力，最后為保證夾緊可靠，將理論夾緊力乘以安全系數(shù)，作為實(shí)際所需夾緊力的值，
即
式中：
——實(shí)際所需夾緊力（N）；
W——在一定條件下，由靜力平衡原理，計(jì)算出的理論夾緊力（N）；
K——安全系數(shù)。
安全系數(shù)K按下式計(jì)算：
式中，為各種因素的安全系數(shù)，查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）》表1-2-1得，
則計(jì)算得， K=2.18，
但由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）》表1-2-1備注知，當(dāng)K值計(jì)算結(jié)果小于2.5時(shí)，取K=2.5。
則 理論夾緊力，因此實(shí)際夾緊力
=720×2.5=1800 N
則 加工工件時(shí)所需要的夾緊力為：
1800÷2=900 N
3.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明
本夾具由鏜模支架；改制V型塊和夾緊螺栓，壓塊等幾部分組成（詳見夾具裝配圖）。裝夾工件時(shí)，利用工件兩端外圓表面，與兩V型塊相配合，將工件定位于V型塊上。當(dāng)要求夾緊工件時(shí)，只需將兩個(gè)壓板分別壓住工件兩端外圓上表面，然后擰緊螺母，直至工件夾緊為止。
為了防止在切削時(shí)因切削力和自身重力的作用而使工件發(fā)生變形，影響加工精度，將V型塊設(shè)計(jì)為以圓弧面與工件配合以增加工件的支承剛性和穩(wěn)定性。
第四章 結(jié)論
一個(gè)零部件其質(zhì)量的高低取決于設(shè)計(jì)、加工等因素，那么機(jī)械加工就是不可缺少的一部分，零件從設(shè)計(jì)好，到拿到工廠去加工，要加工出合格的產(chǎn)品，就必須在工藝以及夾具上下工夫，工藝編制的合不合理，夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合不合理這些都是很重要的因素。因此在加工零件之前，要認(rèn)真的分析，然后編制合理的工藝和夾具設(shè)計(jì)。
套筒零件是機(jī)械加工中經(jīng)常碰到的一種零件，它的應(yīng)用范圍很廣。例如：支承旋轉(zhuǎn)軸的各種形式的軸承、夾具上的導(dǎo)向套、內(nèi)機(jī)沙鍋內(nèi)的汽缸套以及本次設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)中的油缸等。
機(jī)器中的套筒零件起支承或?qū)蜃饔?。由于功用不同，套筒零件的結(jié)構(gòu)和尺寸有很大的差別，但結(jié)構(gòu)上仍有共同的特點(diǎn)：零件的主要表面為不同軸度要求較高的內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)表面；零件壁的厚度較薄：零件的長(zhǎng)度一般大于直徑等。
通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我明白了自己的差距和不足之處。特別是對(duì)于知識(shí)的總體把握上有所欠缺，以及對(duì)于零件分析得不夠透徹，編制出的工藝不是很符合工廠實(shí)際加工的情況，零件專用夾具的設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)也不是很合理，但是通過指導(dǎo)老師的幫助，已基本解決這些問題。在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，讓自己體會(huì)到了設(shè)計(jì)的樂趣，體會(huì)到戰(zhàn)勝困難的激動(dòng)，體會(huì)到了成功所帶來了喜悅，為以后初到公司工作積累一定的經(jīng)驗(yàn)。
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