尾座体零件加工工艺及夹具设计论文

1、尾座体零件加工工艺及夹具设计摘 要：近年来, 机械行业的竞争越来越激烈, 许多企业对生产效率和产品质量提出了更高的要求。市场竞争既需要高质量, 也需要低成本的产品。夹具的使用可以实现工件的快速夹紧, 减少辅助加工时间, 降低加工成本。本文设计了一套结构紧凑、操作方便、省力、能保证加工精度高、生产效率高的小型车床尾座加工专用夹具。机床尾座是机床不可缺少的重要组成部分。尾座通常安装在机床导轨的尾部。尾座上的内套可用于在安装顶部后支撑较长的部件, 钻头和重新采样器可用于加工孔, 螺纹可在安装攻丝或板齿后进行加工。可以看出, 机床的尾座得到了广泛的应用, 其精度将直接影响零件的质量。只有深入分析其工艺

2、特点, 采用正确的加工方案, 才能保证尾座的性能满足应用要求。基于一次性夹紧和多方面加工的设计理念, 对车床尾座车身的六面旋转钻具进行了三维结构设计, 并对夹紧力和定位误差进行了分析。利用 SolidWorks 软件的仿真插件, 用有限元法分析了六面旋转钻井夹具中力最大的旋转座椅。该夹具可用于一次固定工件, 连续完成六个表面孔的加工, 保证了加工精度, 大大提高了批量生产的生产效率。 关键词：尾座体；工艺 ；夹具；设计目 录第一章 绪论21.1引言21.2 国内外研究现状31.2.1 组合夹具管理系统的发展及研究41.2.2 CAFD 的发展及研究41.3 夹具设计规划51.4 夹具性能评价6

3、第二章 零件的工艺分析72.1 零件分析72.1.1 加工面确定82.1.2 位置度要求82.2 工艺规程设计82.3 确定毛坯制造形式92.4 机械加工余量及毛坯尺寸的确定92.4.1 机械加工余量的确定92.4.2 毛坯尺寸的确定102.5 基面的选择112.5.1 粗基准的选择112.5.2 精基准的选择122.6 制定工艺路线122.6.1 工艺路线方案一122.6.2 工艺路线方案二132.6.3 工艺方案的分析与比较132.6.4 量具的选择13第三章 夹具设计及其分析143.1 夹具设计分析143.2 定位机构设计153.3 夹紧机构的设计163.4 钻模板设计183.5 回转机

4、构设计193.6夹紧力的计算及定位误差分析193.6.1 夹紧力分析计算193.6.2 定位误差分析203.6.3 有限元分析203.7 夹具使用效果20第四章 结论21致 谢21参考文献23第一章 绪论1.1引言尾座是车床的重要组成部分。尾座的主要部分是尾座。尾座的六个表面有需要加工的孔。使用传统的加工方法时, 需要许多夹具来加工各方面的孔。在批量生产中, 效率低, 精度差, 互换性差。为了保证产品加工的质量, 当生产批次大的时候, 需要特殊的夹具来保证尾体每个表面孔加工的准确性。 夹具是一种用于准确确定工件位置并在切割过程中牢固夹紧的技术设备。它是现代机械加工行业不可缺少的重要技术设备之一

5、。夹具的使用可以提高工件加工的精度, 确保零件的互换性, 提高劳动生产率, 降低劳动强度, 改善工人的工作条件。夹具的使用还可以扩大现有机床的应用范围, 充分利用现有的设备资源。 小型车床的尾座是精密仪器和仪表车床的匹配装置。在加工长车床时, 后座顶针可用于防止零件因长度而被夹紧或在吃刀的侧向力后掉落。另一个功能是安装各种钻具钻孔或击中车床的中心角度。 传统的钻孔夹具设计方法是定位工件的底部、凹槽或侧面, 以限制工件的总自由度, 然后使用联动夹紧机构拧紧夹紧螺丝, 使压力板压下工件底板和夹具。这种操作方式繁琐, 要求操作人员较多, 且工件容易发生扭转变形, 刚度差。为了提高机床的生产率, 缩短

6、工件的安装时间, 提高夹具的刚度, 设计了一套新型的小型车床尾座钻床专用夹具。 机床尾座广泛应用于车床、磨床、铣床等各类机床, 是机床不可缺少的配件之一。对于机械加工, 为了保证产品质量, 提高生产效率, 降低废品率, 有必要仔细分析产品的工艺特点, 使其加工计划科学化。机床尾座对于空白材料和夹具的选择非常挑剔, 因为这些因素会直接影响机床尾座的质量、服务性能和寿命, 从而影响机床的加工精度。机床。本文将选择机床的尾座零件对加工工艺进行深入分析。1.2 国内外研究现状在机械制造过程中, 夹具用于固定加工对象, 并将其保持在正确的位置, 以接受施工或检查。它在整个机械制造行业中发挥着不可或缺的作

7、用, 对企业的成本、效率和产品质量产生了很大的影响。根据相关数据, 夹具的设计制造将占整个生产准备周期的 70-80%, 夹具的成本占总量的 10-20, 夹具的公差占总公差的30-50。在单一产品形式和大批量生产的背景下, 特殊夹具提高了加工效率, 降低了工人的劳动强度, 在很大程度上保证了产品质量。随着工业技术的不断发展和市场需求的变化, 满足产品多样性和新产品试生产的小批量生产需求不断增加, 产品的迭代周期越来越短,特种夹具设计的生产成本较高, 制造周期长、通用性差的问题越来越突出, 不能满足现代生产的需要。与特殊夹具不同, 模块化夹具是一套高度标准化的预制夹具组件和配件。它可以通过连续

8、拆卸和组装来满足不同部件的夹紧需求, 直到模块化夹具的组件及其部件磨损到极限, 然后报废。模块化夹具更符合 FMS 的设计理念, 满足了适应性强、通用性好、制造灵活性高的要求, 更符合当今的现代生产。随着数控机床的广泛应用, 越来越多的机械制造企业采用模块化夹具。 当前, 制造业的发展更加面向信息化和智能化。制造企业信息化程度对企业未来的发展前景影响很大。因此, 计算机辅助制造 (CAD) 具有举足轻重的地位。计算机辅助夹具设计 (CAFD) 研究作为企业信息化的一部分, 也被提上了许多企业的议事日程。在 CAD 技术的支持下, CAFD 将 CAD 的几何元素与 CAPP 的技术元素结合起来

9、, 设计夹具和夹具。CAFD 技术的研究主要包括几个方面: 夹具规划、夹具配置设计和夹具验证。目前, 计算机辅助夹具设计可分为三类: 交互式 CAFD 系统、变型 CAFD 系统和创新的 CAFD 系统。CAFD 的应用大大缩短了模块化夹具的实际装配时间, 减少了装配工人的经验对模块化夹具装配效果的影响, 避免了由于夹具精度不合格而返工的可能性绩效评估。 随着柔性制造的不断发展, 具有高灵活性和标准化的模块化夹具得到了越来越广泛的应用。国内外学者对模块化夹具模具管理系统的开发和 CAFD 技术在模块化夹具领域的应用做了大量的研究工作。相关技术的应用可以显著提高工作效率, 缩短工作周期, 适应多

10、样化的产品需求和快速更换的情况。1.2.1 组合夹具管理系统的发展及研究 模块化夹具管理的研究主要集中在过程信息、几何信息和处理信息的管理上。2003年, T. Girish10 等人开发了模块化夹具组件资源管理系统, 该系统可以实时维护和跟踪管理组件的基本信息。2004年, 赵怀东11等人建立了8mm 凹槽模块化夹具构件库, 并构建了一个简单的管理系统。胡宏军12等人在首页2000平台上开发了基于 b1 结构的机床夹具信息管理系统, 只涉及简单的浏览和查询功能。2006年, 康文立13等人在 Auto CAD 2000 环境下完成了采用 v c+ 和对象 ARX 技术的模块化夹具组件管理模块

11、的设计。该模块实现了夹具部件的增加、修改和删除的基本管理功能。马子琴14号等人研究了数学组合在夹具管理中的应用, 并提出了相应的理论, 并给出了实例。2007年, 王芳15 等人接受了。作为企业再开发的平台, 设计并优化了基于 SQL Server 2000 数据库的模块化夹具管理系统, 实现了设计周期的缩短。2011年, LQ Li 等人通过对生产管理流程的深入分析, 利用 J2EE 框架开发了基于小批量生产的资源管理系统。它可以实现分层管理和协作, 具有良好的可扩展性。还为该系统编写了与 ERP 和 MES 系统的垂直接口以及与 CAPP 和 PDM 系统的水平接口。在2013年的 Sol

12、id Edge 环境中, 李群等人开发了一个灵活的模块化夹具管理平台, 具有更好的装配仿真、数据保留和经验继承;杨丹描述了模块化夹具装配模型的层次模型和关系模型, 并在知识描述的基础上完成了电力建设者9.0 平台上夹具库管理系统的构建。1.2.2 CAFD 的发展及研究 20世纪70年代, 德国学者 Imhof 和 Grarl 涉足计算机辅助模块化夹具设计领域, 但由于当时计算机硬件和软件技术的局限性, 他们没有取得好的效果。上世纪 8 0 年代, 欧洲学者率先提出了第一代 CAFD 系统: 交互式 CAFD 系统。基于内置技术的第二代 CAFD 系统是在上世纪 8 0 年代中后期开发的。19

13、84年, 马库斯开发了基于箱式零件专家系统的模块化夹具自动装配系统。1988年, Darvishi 和 Gill 在专家系统的知识表示和应用领域进行了探索性研究。从 1989 年到 1994 年 , 周鸿等人通过螺杆理论提出了数学理论 , 并得到了一种自动配置设计方法。进入20世纪90年代后, j. c. Trappy 和 c. r. 刘提出了通过投影位置布置自动确定工件定位夹紧点的方法。将遗传算法应用于模块化夹具的推理设计, 开发了基于网络技术的交互式研究系统。Marco Ryll 等人研究了模块化夹具的快速重构技术。在面向对象技术的基础上, 采用快速重构技术, 提高了模块化夹具系统的夹具定

14、位能力, 具有平台通用性的特点。 中国 CAFD 的发展始于上世纪 8 0 年代。虽然起步较晚, 但有很好的发展趋势。清华大学荣一明教授将理论与实际生产经验相结合, 开发了带孔的模块化夹具自动设计系统。系统提取模块化夹具的装配关系, 并将其存储为装配图, 用装配图编写相应的算法来指导装配。其团队成功地使用这项技术编写了 Fix-Des 业务计划。河北理工大学顾永茂等人提出了一种基于神经网络的专家系统结构系统, 该系统将神经网络与模块化思想集成到专家系统中, 使专家系统和神经网络知识库得以学习从彼此的强项和弱项, 并实现更智能的目标。河北工业大学段国林等人提出了一种基于典型结构的半智能模块化夹具

15、设计方法。该系统利用手工装配和分组技术的装配经验对各种典型结构进行分类, 然后自动选择和改进。华中科技大学的王华桥和王耿云开发了基于特征建模和基于 UG 平台的参数化驱动的 CAFD 系统。该系统包括夹具库管理、自动装配、功能检查等多个模块。它实现了集成的设计理念, 具有良好的应用效果。1.3 夹具设计规划夹具设计规划是指夹具设计前夹紧面、紧固点、定位支撑方式、定位平面和定位点位置的确定。目前最常用的夹具设计规划方法有基于规则的推理 (RBR)、遗传算法、基于案例的推理 (CBR)、遗传算法和有限元结构分析方法。Nee 等人提出了一种基于规则推理的夹具设计系统, 并采用数学分析方法确定了定位、

16、夹紧和支撑的选择方法。此外, 曾荫权还对基于特征的夹具设计进行了深入研究。通过研究自由曲面工件最小范数原理, 提出了干涉的数学模型, 解决了定位点时的干扰预测和预防方法。Ppen33 等人利用 RBR 和 CBR 方法, 构建了基于虚拟现实 (VR) 技术的模块化夹具设计系统。Nasr34 等人提出了一种基于搜索策略的模块化夹具设计系统。CBR 方法无疑是应用最广泛、最成熟的方法之一。Sun35 等人在基于案例推理 (CBR) 的模块化夹具设计系统中应用分组技术对模块化夹具进行了分类和编码。在获取新任务时, 他们首先比较了类似的成形示例, 并对这些示例进行了修改。对夹具设计系统的案例库进行了自

17、动补充, 并不断提高系统的推理能力。Y. Zhen36 等人分析比较了随机算法、交换算法和分支约束法在计算最大切线球体时的优缺点, 并应用相关算法对夹具布局进行优化和改进定位精度。分析了夹紧方案的稳定性和碰撞约束, 提出了一种生成定位方案的智能算法。H Hashemi38 等人总结了近年来基于 CBR 方法的 cafd 的发展, 分析和解释了其主要缺点和今后的研究方向。在中国, 华中科技大学的赵红星39在面向对象概念的 Visual c+ 6.0 开发环境下开发了 UG 二级开发。开发了模块化夹具的计算机辅助虚拟装配测试系统 fix Assem。该系统包含交互式装配、性能测试和基于案例推理 (

18、CBR) 的模块, 具有一定的实验教学意义。四川大学徐磊40通过提出特征要素的概念, 完善了产品信息模型和构建信息模型, 采用知识重用指标模型构建的方法, 提出了混合特征规则 + 实例 的推理方法和需求功能特征结构的映射模型, 定义了组件装配关系图, 构造了装配关系库, 并在此基础上对夹具进行了研究。组件组装算法。南京航空航天大学刘金山41号提出了将三维模型检索技术与传统几何推理技术相结合的广义三维几何推理技术。三维几何信息的提取方法、几何推理策略、几何模型的拓扑表示、融合工程语义的几何模型相似性比较、基于几何的智能变型设计对相似性和设计知识进行了深入的研究。开发了一个完整的 CAFD 提取和

19、表示系统。浙江大学的郑宏军42采用通用 KADS 方法指导 CAFD 任务的知识获取, 用 CML 语言构建夹具设计知识模型, 用 Kohonen 自适应神经网络优化夹具表面, 并通过以下方法优化定位点:遗传算法, 并提出了地方结构中的目标导向规划。南京航空航天大学的陆晓斌43通过二次开发开发了基于 UG 平台的模块化夹具快速设计系统, 支持知识的重用。通过对近年来 CBR 研究的总结, 在面向对象和并行检索算法的基础上, 应用了统一建模语言 (UML), 计算了几何形状和位置拓扑关系的方法。零件几何特征的相似性, 取得了较好的效果。1.4 夹具性能评价模块化夹具设计后, 对模块化夹具的夹紧稳

20、定性、定位精度、整体刚度、质量和装配复杂度进行分析和评价的过程称为模块化夹具的性能评价。此过程确定每个手指。标准是否符合标准, 并根据权重进行整体评价。夹具性能评价也称为计算机辅助夹具设计评价 (CAFD), 包括以下内容: 误差分析。误差分析主要包括模块化夹具的定位误差和夹紧误差分析。在误差分析中采用了神经网络算法、遗传算法和几何分析。干扰检查。干扰检测考虑静态和动态两个方面, 重点是组装和加工过程中的干扰。目前主要采用几何分析方法。夹紧力和刚度分析。夹具系统的静力分析主要采用有限元法, 以验证其刚度和夹紧力是否符合标准。这也是计算理论公式和经验公式的一种简单方法。经济检查。本项目主要用于夹

21、具设计成本评估。在评价方法方面, 哈梅迪将非线性有限元法、遗传算法和神经网络集成到模块化夹具评价系统的构建中。在此基础上, 利用神经网络和遗传算法对夹紧力进行了优化。结合 ANSYS 参数化设计语言有限元分析和遗传算法, 提出了一种减少工件变形误差的分析和优化方法。采用有限元法建立了夹具的静态模型, 分析了不同影响因素对工件变形的影响程度。Asada 构建了三维空间夹具的雅可比矩阵模型, 并计算了其动力学。 本文对其位置约束和其他问题进行了评价。在国内, 李敏波等人分析了并行工程中的夹具, 并通过模糊评价方法开发了基于 Web 网络系统的夹具评价系统。李惠平提出了一种极限位置分析方法, 以改进

22、机床专用夹具的定位误差分析。彭和明等人分析了基准对夹具约束的影响, 利用基准的类型和位置关系对夹具约束进行了评价, 建立了精加工过程的基准选择和评价标准。第二章 零件的工艺分析 2.1 零件分析尾座安装在机床的右侧导轨上, 尾座上的套筒可安装在顶部, 以支持较长工件的右端 (即工件的中心孔), 安装钻头和改造机进行孔加工, 并安装攻丝螺丝工具和圆形齿套螺丝工具, 用于处理内螺纹和外螺纹。尾座可以沿尾座导轨纵向调整和移动, 然后按下尾座紧固手轮, 将尾座固定在所需位置, 并晃动尾座手轮, 以实现顶部拧紧、松动或工件的纵向进给。由数控铣床和钻床加工从粗件到半成品的尾体。工件的材料是 HT200 灰

23、铁。该零件年产量为 10, 000件批量生产。为了提高劳动效率, 降低成本, 应设计专门的夹具来设计和加工本部分。 2.1.1 加工面确定 尾体 有三个主要的机加工表面: 1) 尾体 A 基的机加工表面;2) 尾体两个凹槽 B 的加工表面;3) 62H7 孔内壁加工表面 I;其中, 气缸两端的 D 和 F 为二次加工表面, 气缸的非机加工表面被夹紧。 2.1.2 位置度要求 机加工表面具有位置公差要求, 如下所示: 62H7 孔圆度公差为 0.003 mm;62H7 孔圆柱度公差为 0.00 mm;62H7 孔中心线和参考平面 a 平行度公差为 0.005 mm;62H7 孔中心线和两个凹槽表

24、面 B 对称公差为 0.005 mm;62H7 孔轴线和导轨表面位置误差为 0-0.1 mm。如图1所示, 尾座的加工表面和孔可以在图 1) 底部 A、B、C 中看到;2) d、E、G、F;3) 末端 J, H;4) 顶部 i 和我表面孔 20;5) x 孔 (32 毫米);6) 8 毫米, 14 毫米步孔;7) 10mm, 20mm 工艺孔;8) 孔 4 * M8。2.2 工艺规程设计 考虑到经济效益, 降低生产成本, 在保证零件尺寸公差、形状公差和表面粗糙度的技术条件下, 制定了零件的加工工艺方案。该方案首先处理精确的基准, 然后使用精确的基准定位来处理其他加工表面。基准选择合理, 定位可

25、靠, 满足加工的可行性。它符合集中分散加工程序的原则, 第一面、第一面、第一优先、第一基准、夹紧、可靠定位, 适用于大批量生产和加工。2.3 确定毛坯制造形式 由于机床尾座坯表面尺寸精度高, 产量大, 因此有必要设计金属铸造模型, 采用机器精密铸造。根据毛坯的技术要求, 铸件的质量要求和结构技术如下: 1) 铸件壁厚应均匀, 铸件厚度不应不同;2) 铸造坯不应有砂孔、裂缝、气孔、疤痕、收缩、粘砂、砂夹杂物等铸造缺陷;3) 铸件圆度应适当, 不应发现锋利的边缘和尖角;4) 铸件空白应退火。为了消除内应力, 有必要在530-605摄氏度的情况下进行炉膛冷却处理 5. 在保证空白铸件符合技术要求,

26、并应提供合理的启动角度, 以方便模具的启动;6) 铸件中钢筋肋的厚度和分布应合理, 避免铸件因淬火内应力不均匀而变形或产生。裂纹启动;7) 铸件的选材应合理, 具有较好的浇注性。图1 机床尾架简图 机床尾架简图毛坯装配图2.4 机械加工余量及毛坯尺寸的确定 2.4.1 机械加工余量的确定 铣削津贴基于 加工工艺设计实用手册 表8-31 和表15-50。公差基于 互换性和测量技术基础 表3-2。从 加工技术 表1-15 中获得了表面粗糙度和经济精度。钻孔、扩展和扩孔余量是根据加工工艺设计实用手册表8-18 编制的。尾座零件材料为 HT200 (珠光体灰铸铁)。根据上述要求, 确定了每个加工表面的

27、加工余量、工艺尺寸和空白尺寸, 方法如下: 1) 尾座基准 a 和 B。因为这两个曲面是基准级别, 所以要求相对较高。检查金属加工技术员手册 (以下简称力学手册), 可以看出铸件的尺寸偏差为 (+ 1 mm), 表面粗糙度 Ra 1.6 um。为了满足公差和表面粗糙度的要求, 必须进行粗加工和精加工。参照实用金属切削加工手册 (以下简称 切割手册), 我们可以知道, 加工余量是: 粗 Z = 2 毫米, 精细 Z = 0.85 毫米, 粗 Z = 2 毫米, 和精细 Z = 0.85 毫米。粗铣削的精度为 IT11, 因此偏差为 (+ 0.11 mm)。精加工的偏差是零件图纸上的尺寸公差, 平

28、面公差为 0.3 mm。 2) 尾座凸面 C。由于精度要求不高, 参照切割手册, 我们可以知道只需要粗加工, 加工余量 Z = 2 毫米。 3) 尾体侧 d、E、G、F 和尾体左右的 D、E、g、f 要求相同。表面粗糙度为 Ra6.3 微米。提到切割手册, 可以看出, 只需要粗加工和半精加工。加工余量粗糙 z = 1.3 毫米, 半精加工 Z = 0.7 mm。 4) 尾座上的32H6 孔。由于该孔精度要求高, 根据加工工艺的要求, 参照 互换性和测量技术, 我们可以看到, 该孔需要精细的铰链和匹配。精细铰链 2Z = 0.15 mm, 研磨 2Z = 0.05 mm。公差 (+ 0.011

29、mm)。由于在空白工艺和后续工艺 (或步骤) 中存在加工公差, 为了避免过多或较小的累积公差, 应根据实际加工条件进行调整。因此, 上述处理津贴只是名义处理津贴, 实际上, 处理余量可以分为最大和最小。本设计中指定的部件大量生产。因此, 在计算最大和最小加工余量时, 应根据调整方法确定。 2.4.2 毛坯尺寸的确定 根据机械人员手册 , 零件的加工余量确定为 5 - 7 , 空白尺寸如下 : (1) 底部 A 和 B 向下加厚 8 毫米 , 底部 C 向下加厚 3 毫米 , 顶部 i 是被发现3毫米向上。空白的总高度为 153 mm+8 mm+3 mm+3 mmmx167 毫米。 (2) 侧

30、D 和 E 分别添加3毫米的外部。空白底部的总长度为 160 mm+3 mm+3 mmmxx166 mm。 (3) 侧 G 和 F 分别添加3毫米的外部。空白底部的总宽度为 125 mm+3 mm+3 mmmsx131 mm。 (4) 空白端面的总长度为165毫米 + 3 毫米 + 3 毫米 + 3 毫米 = 171 毫米。 (5) 零件毛坯的孔直径为 32 mm-5 mm-5 mm = 22 毫米, 台式机床尾座的空白图如图2所示。图 图2 机床尾架毛坯图2.5 基面的选择 基面选择是零件加工中最重要的任务之一。基础平面的选择是否正确, 直接影响工件的加工精度和装配精度。正确选择基面可以使零

31、件满足技术要求, 否则会给加工和装配带来很大的问题, 提高产品的废品率, 导致加工和装配过程无法完成正常进行。 箱体零件的主要加工面是装配基准和轴承支撑孔。如何保证这些表面的尺寸精度和表面粗糙度、孔之间的位置精度、孔与装配基准之间的距离、尺寸精度和相互位置精度是主要的加工技术箱体零件的问题。由于箱体零件结构复杂, 壁厚薄, 不均匀, 有必要合理选择定位基准, 划分加工阶段, 安排加工顺序, 消除加工过程中的内应力。制造。 2.5.1 粗基准的选择 在箱体加工中, 主要孔 (如主轴孔) 和远离它们的另一个孔通常被选择为粗糙基准, 以确保箱体上重要孔的加工余量均匀。此外, 箱内壁上也形成了其他支撑

32、孔和泥芯, 将箱体打成空白, 并将其作为一个整体进行包装。因此, 以重要孔作为粗略的基准, 也有助于确保其他支撑孔的加工余量均匀。对于本设计中的尾座零件, 选择粗基准是非常重要的。由于该零件的内孔需要加工, 根据粗糙基准选择的原理, 粗基准为 M 和 N。 2.5.2 精基准的选择 箱体各支撑孔的设计基准通常是箱体底部 (装配基准)。轴线和箱体两端在底部表面有一定的位置精度要求。因此, 应将底面作为精确基准, 使工艺基准与设计基准一致。在每个支承孔的加工中, 底部以其为主定位基准, 不仅符合基准重合原则, 而且符合基准统一原则, 有利于保证取孔加工精度。箱。同时, 为了消除工件的旋转, 保证支

33、撑孔的轴线与箱体端面之间的垂直性, 还需要定位两个针孔 (工艺孔) 或导面, 这是 在底部 (或顶部) 表面上专门制作的箱体的装配基准。 对于本设计中的尾座零件, 为了保证零件的同轴性和垂直性, 并符合 参考重叠 的原则, 应在同一夹具中完成几个过程。在非加工曲面 m 和 N 的粗糙基准的基础上对曲面 a 和 b 进行处理, 作为精确基准, 以保证这些要求。在处理其他表面孔时, 选择更合适的精确基准。在选择基平面时, 应尽可能地选择重叠基准, 以避免一些不必要的误差, 减少设计过程中累积的误差。如果设计基准与工艺基准不一致, 必须进行误差分析和计算。 2.6 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点

34、应能保证零件几何形状、尺寸精度和位置精度的技术要求。在生产方案已确定为批量生产的条件下, 可以考虑特殊夹具, 并尽可能集中工艺, 提高生产率。此外, 还应考虑到经济效益, 以尽量减少生产成本。 2.6.1 工艺路线方案一 过程 I 铸造;第二程序砂清洗;第三程序人工老化处理 (低温退火);第四程序底漆涂层;程序 V 铣削两侧 D, E, 铣削两侧 G, F;程序 VI 铣削底部 A, B, c, 铣削顶 I;程序七铣削端 j, H. 过程八钻孔、扩孔、reaming_8mm and_14mm 步进孔;第九程序钻孔、扩孔、reaming_10mm and_20mm 工艺孔;工艺钻孔, reami

35、ng_20mm 工艺孔;工艺粗加工、半精加工钻孔、精细扩孔、磨削 x 孔 32mm;工艺钻井, 攻丝 4 * M8;程序十三去毛刺和修剪;第十五程序清洁;根据图纸要求进行第十六程序检查;程序十六仓储。 2.6.2 工艺路线方案二 过程 I 铸造;第二程序砂清洗;第三程序人工老化处理 (低温退火);第四程序底漆涂层;程序 V 铣削底面 a, B, C;程序 VI 铣削两侧 G, F;第七程序铣削两侧 d, E;第八程序铣削顶面 i;程序九铣削端面 j, H;工艺 X 钻井 D 表面技术 hole_20mm, hole_20mm d 表面 hole_10mm 同轴;10毫米;程序十一。粗钻、半精密

36、钻孔、精密钻孔、精密扩孔、磨削匹配 x 孔 to_32mm;hole_20mm 工艺十二钻井的顶部表面 I;工艺十三钻孔的 D 和 E 表面上的两步孔14mm 和 8mm;十四钻井攻丝 4*M8;工艺十五去毛刺和修剪;工艺十六清洗;根据图纸要求进行十七道检验;进程十八存储。2.6.3 工艺方案的分析与比较 上述两种工艺方案的特点如下: 一是双面 d 和 E 铣削;铣削两侧 G 和 F, 然后将底部 A、B 和 C 定位在侧面, 然后在底部加工 X 孔;第二, 选择底部 A、B、C 作为基础, 然后在底部的基础上处理侧面和 X 孔及其他要处理的表面。通过对两种方案的比较, 通过先处理底面, 然后

37、用引脚定位平面和其他孔, 可以很容易地保证平面和其他孔的定位精度, 定位和夹紧更加方便, 工艺也比较方便。集中, 从而减少夹紧时间。从加工精度要求的角度来看, 选择第二种工艺路线更为合理。 2.6.4 量具的选择 当使用不同的测量工具和方法时, 可以获得不同的测量精度。合理选择测量工具是正确分析零件加工工艺、采取措施防止废品的关键。由于零件主要是加工面和孔, 尺寸主要由操作人员的技术水平保证, 因此采用 175-200 mm 的千分尺测量铣削底部、侧面和端面。当钻孔 x 孔 32mm, 由于要求高, 它应该测量内径百分位计。其余只需要使用 0 150 毫米特殊游标卡尺。插头仪表用于确保加工其他

38、孔, 螺纹表也用于处理螺纹。(请注意, 一般规则和法规用于检查批量生产中的固定装置) 。第三章 夹具设计及其分析夹具结构设计是指确定制造夹具所需部件的设计过程, 包括定位元件、紧固元件、底板等, 以及用上述元件组装最终的模块化夹具。在自动编程的研究中, 马先生采用几何分析的方法, 分析了模块化夹具的几何特性以及夹具与工件之间的几何关系。李等人将有限元法应用于夹具配置设计规划。Roy 将一般黑板模型应用于模块化夹具结构的设计, 取得了较好的效果。在国内, 王琦等人构建了一个以知识为基础的 CF-CAFix 设计系统, 并利用框架与规则相结合的知识表示方法, 建立了具有大小和特征双重属性的参数化模

39、型库。通过引入有效表面和有效路径的概念, 陈潍坊等人建立了模块化夹具的快速装配平台。王军等人利用基于特征的调用方法对整个夹具库进行调用, 实现了计算机辅助夹具调用方法。秦国华等人利用加权几何相关度和过程匹配度建立了定位元件的匹配数学模型和匹配函数, 实现了元件的自动选择。3.1 夹具设计分析 本设计的尾座主体主要是主轴孔的加工精度。其技术要求是, 前部和后部中心线与前部和前部之间的平行度不超过 0.04:200 mm;左、右定位键与钻孔套筒中心轴之间的对称性不超过 0.005:100 mm;而钻孔和磨削支承的前后中心线之间的同轴性不超过 0.025:100 mm。 为了解决上述问题, 设计了一

40、套钻孔夹具。上述精度主要取决于钻孔模具的精度和安装质量。钻孔时, 导轨支架直接固定在夹具上, 提高了夹具的刚性, 保证了支撑孔的尺寸和位置精度。钻孔夹具简称为钻孔模具, 主要用于处理壳体零件上的精密孔或孔。它类似于钻井夹具。钻孔套筒用于引导和支撑钻杆, 以确保孔和孔的加工精度。采用钻孔模具后, 钻孔的精度不受钻孔机精度的影响, 但主要取决于钻孔模具的精度。钻孔模具不仅广泛应用于普通钻床和高效组合钻床, 而且在没有这种设备的情况下, 还可用于加工普通机床上的高精度孔 (如摇杆钻头、车床和铣床)机)。它主要由钻孔底座、钻孔支撑、钻孔套筒、钻杆以及必要的定位和夹紧装置组成。夹具设计总装图3.2 定位

41、机构设计 为了确保所有表面上的钻孔扩孔都能同时安装和加工, 夹具结构必须实现六面旋转。考虑到起始基准与定位基准的一致性, 并尽可能保证加工精度, 以尾座基座为主定位面, 限制三自由度, 两自由度为限制与导轨的长修剪销的定位准55H6 孔, 和下垂在45度凹槽底部的推力定位在直表面上限制一个程度的自由度。充分定位考虑到了定位方案和加工过程中切削力的实现、夹紧和旋转的结构以及工件装卸的便利性。夹具体的上平面为主要定位面, 长切削刃销为导向定位, 推进器定位采用蜗杆和齿条驱动提升结构, 方便工件。装卸。 定位元件用于确定工件的正确位置。工件的定位基座直接接触或与夹具定位元件匹配。根据参考曲面的不同条

42、件, 定位方法和定位元件也不同。当工件放置在平面上时, 常用的定位元件为固定支撑、可调支撑、自支撑和辅助支撑。除了辅助支架外, 它们都对工件起到定位作用。本设计的组合定位方法是以平面为主要定位基准, 支撑板用于限制工件的三度自由度。两个插槽由定位键定位, 以限制工件的两个自由度。两个 b 型支撑板主要用于支撑工件的侧面和底部。所称支撑板结构简单, 易于制造。支撑元件由四个支撑钉组成。支撑钉与夹具主体 H7/6 匹配。在定位零件时, 必须满足六点定位的原则, 使工件相对于机床和机床的相对位置正确。然而, 这六个自由度不一定是有限的, 只要工件完全定位, 但定位不足时不会发生。只有当工件系统的刚度

43、需要提高, 定位平面具有更高的允许过定位方案时。 这套钻孔夹具的定位主要是在底部平面上固定三个点, 在定位键上固定两个点。尾座的底部是一个重要的表面。它作为满足参考重合和极限 z、X 和 y 原理的基准。支撑板通过螺丝固定在夹具体的凸台上。由于两个支撑板两侧接近, 为了防止切削力变形和定位不可靠, 在工作周围增加了四个支撑钉, 以适合夹具体, 并对 h7r6 或 H7 n6 的干扰配合。用来按压。安装支撑件后, 为了保证支撑部件上表面的平整度, 安装后的研磨确保一定的平整度。定位俯视图3.3 夹紧机构的设计 由于夹具本身是结构复杂的六面旋转夹具, 因此在工作时通常需要反转夹具, 因此不方便使用

44、气动或液压夹紧方式, 但手动夹紧方式可以大大简化其结构。夹具, 因此主要和辅助夹紧方式是手动夹紧模式。主夹紧是通过在尾体前面的凹部凸面边缘移动头部宽的压板来实现的;辅助夹紧通过辅助夹紧实现。手部螺钉可以在尾座体左端面的下推力定位点夹紧、定位元件和夹紧机构。 有两个夹具, 一个主要夹在尾座体前面凹面部分的凸缘上, 另一个夹紧尾座体底部45度槽的垂直定位点尾座体左端面下部正面对相应的尾体。最终的定位夹紧方案如图3所示。图 3 尾座体三维零件图及定位夹紧方案图4显示了本设计中使用的夹紧装置。当螺丝钉螺母通过压力板在工件表面压紧时, 将螺杆铰链压力板与弧形压力板结合在一起, 对工件进行夹紧, 因此压力

45、板的位置不能一直保持水平。夹紧表面的高度大小的误差。右侧采用球形肩螺母和锥形垫圈, 主要是在夹紧面高度错误的情况下。球面与锥形面的组合可以自动调整, 防止压力板倾斜时螺栓弯曲变形, 以免被弯矩损坏。为了增加夹板与工件之间的接触面积, 确保夹紧的可靠性, 图形中的夹板是弧形夹板。夹紧过程如下: 工件在夹具中正确定位后, 电弧压板使压板调整对工件的支撑, 使压板与工件表面接触, 并与螺母锁定,然后将球面肩螺母拧紧, 通过压板将工件表面压入, 铰链压板摆动, 直到另一个压板均匀地接触工件并拧紧工件。图 4 夹紧装置为了提高劳动生产率, 降低劳动强度, 保证零件加工精度, 设计了一种适用于尾架车身加工

46、的专用夹具。该特殊夹具可用于处理 hole_20mm 在 I 和 I 上, 孔32H6 在 x, hole_20mm 在末端 j, h 和 D, hole_10mm 同轴与 d 平面上的 hole_20mm, 和两个步骤 holes_14mm, _8Mm d 和 E 平面上的, 以及钻孔和攻丝4*M8。由于对工件的 X 孔32H 的精度要求高, 而且与 A 和 B 平面的平行度较高, 因此, 根据这些技术要求, 应准确地设计以导轨和燕子尾为主要定位点的夹具, 如图5。夹具三视图3.4 钻模板设计 为了提高尾座的加工精度, 在不影响工件定位、夹紧、装卸、旋转结构的情况下, 尽可能采用固定钻制模板

47、。考虑到尾座在夹具上的定位和加工前后的装卸因素, 一些钻井模板不方便固定类型的使用, 最后将固定钻井模板与铰链 (翻转) 钻井结合起来采用模板。根据加工工艺的要求, 快速更换钻井模板上的钻套, 如图6所示。图 6 钻模板设计3.5 回转机构设计旋转座椅和夹具主体之间有两个相对安装的圆锥滚子轴承。该夹具不仅可以通过索引装置围绕旋转中心90度旋转, 而且还可以承受轴向和径向力。如图7所示。该夹具可同时通过旋转座上的四个插槽, 将螺栓与水平轴旋转台连接并旋转分度, 实现六面旋转, 连接水平轴旋转台并安装工件如图8所示。图7 回转对定机构设计图 8 已与卧轴回转工作台联接并安装工件后的夹具3.6夹紧力

48、的计算及定位误差分析 3.6.1 夹紧力分析计算 在钻夹具时, 会产生轴向切削力和切削扭矩, 在六面旋转夹具的每个工作位置, 轴向切削力和切削扭矩会因加工孔直径不同而不同。其次, 对产生最大切削力和切削力矩的准35H7 孔 (准 33位) 的夹紧力进行了分析和计算。如果夹紧力能够满足要求, 也可以满足夹具其他位置的加工要求。钻孔力 P = 425.3D s 0.8 n 钻孔扭矩 M = d 位直径, 毫米 0.21D2S0.8Nm;S-per 进料, mm/r. P=425.3*33*0.50.8=8 057.76 n M=0.21*332*0.50.8=131.124 n m 时钻准 35

49、H7 孔 (准 33位), 因为夹具在这个时候工作, 轴向切削力由夹具体承担, 扭矩由夹紧扭矩。分析计算表明, 摩擦扭矩满足要求。可以看出, 该夹具采用的夹紧方法所产生的夹紧力和夹紧扭矩能够满足整个钻井过程中每一步的要求。 3.6.2 定位误差分析 尾座主体中只有一个维度公差。准35H7 孔中心线与准55H6 孔中心线之间的距离为 41 + 0.07。其他距离尺寸公差是自由公差。根据夹具公差确定原理, 确定了准35H7 孔中心线与准55H6 孔中心线的夹具之间的尺寸公差40.930.04。 3.6.3 有限元分析 由于六面旋转钻具的所有机构和尾座都安装在旋转阀座上, 并且切割载荷也由旋转阀座承

50、担, 为了使夹具安全可靠, 旋转阀座的最大力在利用 SolidWorks 软件中的仿真插件对六面旋转钻井夹具进行了分析。当旋转座椅为铸造结构, 材料为 HT200 时, 旋转座和水平轴旋转工作台通过螺栓连接。转台上的最大载荷是整个机构的重量和切割载荷。因为当尾座处于正向位置时, 夹具的力最大, 而准35H7 孔加工时, 切削力也是最大的。考虑到切削载荷稳定, 对这种情况下的转台进行了静态有限元分析。通过对旋转座进行啮合, 得到了与旋转座的最大应力、最大应变、最大位移和最小安全系数相对应的网格节点的位置。与材料的允许应力、应变和位移相比, 分析得到的最小安全系数为 2.1, 也满足设计要求。3.

51、7 夹具使用效果 模具加工后, 不仅位置准确, 而且夹紧面是面对面接触, 使夹紧可靠, 有效地保护了工件的加工表面, 从而大大提高了加工效率。工件的质量。通过现场多批零件的实际加工检验, 设备完全满足工件的加工精度要求, 合格率为100%。采用专用夹具后, 工件定位和夹紧操作简单快捷, 显著缩短了辅助工作时间;夹具夹紧工件提高了工件的刚性, 提高了切削参数;此外, 使用夹具后, 产品质量稳定, 废品率降低, 可以安排技术水平较低的工人, 大大降低生产成本;对能源、安全、舒适运行的要求, 大大降低劳动强度。第四章 结论套筒部分属于结构简单、尺寸大、难以满足要求的特殊夹具。因此, 根据实际情况,

52、设计了特殊夹具。该夹具可实现工件的快速夹紧, 减少辅助加工时间, 降低加工成本。而且, 该夹具使用方便, 易于制造和加工, 成本不高, 产品质量也能很好地保证。 SolidWorks 软件用于设计尾座六面旋转钻井夹具的三维结构和通过仿真插件对主要部件进行有限元分析, 确保了该装置结构的科学性和合理性。夹具。夹具操作方便, 夹具的夹紧力和定位精度满足旋转加工的要求。一个夹具后可连续加工6个表面孔, 提高了加工精度, 保证了零件的互换性, 降低了工人的劳动强度, 大大提高了生产效率, 并已广泛应用于批量生产。机床尾座是机床的重要配件。它的主要功能是集中、支撑、加工孔和一些螺纹。因此, 机床的尾座对

53、零件的加工有着重要的影响。为了保证机床尾座的准确性, 有必要保证空白材料、尺寸、加工工艺以及操作人员的技术水平。本文根据尾座加工技术的要求, 合理设计了尾座加工方案, 并根据加工工艺的要求设计了合理的夹具。这对于保证尾座的准确性、提高生产效率、降低废品率具有重要意义。致 谢时光飞逝，终于到了论文定稿的这一刻。虽然文章显得有些粗糙，但毕竟凝聚了自己的心血，在此谨向曾经关心、帮助、支持和鼓励我的老师、同事、同学、亲人和朋友们致以最诚挚的谢意和最衷心的祝福衷心感谢我的导师谢铁兔。老师对我两年来的学习、生活给予了悉心的关怀，在本论文的开题、写作、修改、定稿方面更是给予了悉心指导和匠心点拨，论文凝结着导

54、师的汗水和心血。在这两年多的学习和生活过程中，我要向老师们表示衷心的感谢是他们给了我热情的关怀、支持和帮助，使我得以顺利完成学业。同时，衷心感谢我的父母、家人以及和我一起学习的各位同学，是他们在我学习和论文写作过程中，给予我了莫大的支持和鼓励。最后，再一次感谢所有关心和支持我的人们，我一定会用所学知识更好地做好本职工作来报答你们。参考文献1 赵如福.金属机械加工工艺人员手册M.第四版.上海：上海科学技术出版社，2006. 2 陈家芳.实用金属切削加工工艺手册M.第二版.上海：上海科学技术出版社，2005. 3 屈波.互换性与技术测量M.第四版.北京：中国计量出版社，2006.4 卢秉恒主编.机

55、械制造技术基础M.西安交通大学出版社. 5 王启平.机床夹具设计M哈尔滨：哈尔滨工业大学出版 社，1995 6 吴维敏.数控模具零件的铣夹具设计J.金属加工，2009.7 王光斗，王春福. 机床夹具设计手册K. 3 版. 上海：上海科学技 术出版社，2000. 8 田培棠，石晓辉，米林. 夹具结构设计手册K. 北京：国防工业出 版社，2011. 9 周开勤. 机械零件手册K. 北京：高等教育出版社，2001. 10 陈宏钧. 机械加工工艺设计员手册K. 北京：机械工业出版社，2009. 11 江洪，陈燎，王智，等. SolidWorks 有限元分析实例解析M. 北 京：机械工业出版社，2007

56、.12 罗晨.基于实例推理的夹具设计案例表示与检索J. 机械工程学报. 2015(7):136-143.13 王准 . 基于CAD 平台的加工中心用组合夹具设计方法 J 制造技术与机床，2013(12):67-74. 14 秦国华,侯源君,路冬.基于夹具实例信息的定位元件方案自动匹配算法J.农业机械学报,2013(10):308-313.15 李增志,李文国,张慧敏.组合夹具组装技术手册M,中国航空工业总公司第三一研究所,1997. 16 Z. M. Bi, W. J. Zhang. Flexiblefixturedesignandautomation: Review, issuesandfu

57、ture directions J. Int. J. Prod. Res., 2001, 39(13):2867-2894. 17 S. K. Hargrove, A. Kusiak. Computer-aidedfixturedesign: areviewJ. Int. J. Prod. Res., 1994, 32:733-753. 18 陈长年.迎接中国制造时代的到来J.制造技术与机床,2003.5. 19 杨黎明,白明光,孙光华等.机床夹具设计手册M.北京:国防工业出版社,1996. 20 王金财,王博,张鹏,等.组合夹具设计与组装技术M. 机械工业出版社, 2015. 21 融亦鸣,朱耀祥,罗振璧.计算机辅助夹具设计M.北京:机械工业出版社,2002. 22 欧彦江,殷国富,周长春,刘丽基于可重构原理的组合夹具计算机辅助拼装方法研究J，四川大学学报(工程科