[机械/仪表]镗床夹具毕业设计论文

[机械/仪表]镗床夹具毕业设计论文 洛阳理工学院毕业设计(论文) 四轴四面卧式镗床夹具设计 摘 要 夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。用夹具装夹工件可以保证加工精度，降低人工等级，提高劳动生产率和降低加工成本，扩大机床工艺范围等作用，使得操作方便、安全。 本文首先介绍了夹具的研究背景，通过对参考文献进行详细的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，阐述了机械夹具的作用及相关内容;对夹具的设计，阐述了镗床夹具设计要则和具体的设计过程，并对夹具的工作原理及动作说明作了简要说明。在技术路线中，通过对零件的工艺分析、定位 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的确定，论述了工艺路线方案的最优化选取，定位误差、夹紧力和夹具的定位精度的计算。这次毕业设计是我们在毕业之前对所学各课程的一次深入、综合性的总复习，为以后的设计工作提供了一个指导。 关键词: 镗模，夹具，定位，夹紧 I 洛阳理工学院毕业设计(论文) THE FIXTURE DESIGN OF FOUR-AXIS HORIZONTAL BORING MACHINE ABSTRACT Clamp and the machine tool union, the clamp is the machine tool part , become essential handicraft of machine work middle equipment. Use clamp to pretend to grip workpiece being able to swear to process accuracy , to reduce the manpower grade ,improve productivity and reduce finished cost, expand machine tool handicraft range ,and so on, Feasible operation is convenient , safe. The clamp research background the main body of a book has been introduced first, by presenting the effect and relevance content having analysed , setting forth the machinery clamp detailedly to references; The grip design having designed , setting forth a boring lathe has designed process need to be and concrete, and operating principle and action instruction for clamp has done brief instruction for clamp. Industrial analysis , the scheme fixing position passing in the route, to the part in technology ascertaining that, the optimization having discussed the handicraft route scheme's chooses, positioning error, the clamping force, the calculation of clamp accuracy . Current graduation practice is that we have gone deep into before graduating to what be learned every course once , general comprehensiveness review , the design job being a hereafter have provided one to guide. KEY WORDS: Boring lathe，the clamp，fix position，clamp II 洛阳理工学院毕业设计(论文) 目 录 前 言 ................................................................................................ 1 第1章 夹具设计的原则与要求 ....................................................... 4 1.1 夹具设计基本过程 ............................................................... 4 1.1.1 工装夹具设计的基原则 .............................................. 4 1.1.2 工装夹具设计基本知识 .............................................. 4 1.2夹具结构工艺性 .................................................................... 5 1.2.1夹具良好工艺性的基本要求 ....................................... 5 1.2.2 装配基准的选择 ......................................................... 6 1.3 机床夹具的组成与作用 ....................................................... 6 1.3.1 机床夹具的组成 ......................................................... 6 1.3.2 机床夹具的组成 ......................................................... 7 第2章 后桥壳体的定位 ................................................................... 8 2.1 工件的定位方案 ................................................................... 8 2.1.1定位原理 ...................................................................... 8 2.1.2定位的类型 .................................................................. 8 2.1.3定位方案的选取 ........................................................ 10 2.2 工件的定位误差 ................................................................. 12 2.2.1定位误差的分析 ........................................................ 12 2.2.2定位误差产生的原因 ................................................ 13 2.2.3定位误差的计算 ........................................................ 14 第3章 工件的夹紧计算及其误差分析 .......................................... 15 3.1工件的夹紧 .......................................................................... 15 3.1.1夹紧基本原理理论 .................................................... 15 3.1.2夹紧力方向及作用点的确定 ..................................... 16 3.1.3夹紧力大小的估算 .................................................... 17 3.2 夹紧机构误差及精度分析 ................................................. 21 3.2.1夹具的误差分析和计算 ............................................. 21 3.2.2夹具的精度分析 ........................................................ 22 III 洛阳理工学院毕业设计(论文) 第4章 夹具结构分析与设计 ......................................................... 24 4.1 夹紧装置的总体设计 ......................................................... 24 4.1.1 夹紧装置的组成 ....................................................... 24 4.1.2夹紧机构的动力装置 ................................................ 25 4. 2夹具中的夹紧机构 ............................................................. 27 4.2.1夹紧机构的组成 ........................................................ 27 4.2.2夹紧机构的类型 ........................................................ 27 4.2.3 活塞的结构设计 ....................................................... 28 4.2.4 顶杆的结构设计 ....................................................... 28 4.2.5套筒的结构设计 ........................................................ 29 4.2.6导杆的结构设计 ........................................................ 30 4.2.7支杆的结构设计 ........................................................ 30 4.2.8压板的结构设计 ........................................................ 31 结 论 .............................................................................................. 33 谢 辞 ................................................................................................ 34 参考文献 .......................................................................................... 35 外文资料翻译 .................................................................................. 37 IV 洛阳理工学院毕业设计(论文) 前 言 1.机床夹具发展趋势 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、环保方向的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、通用、经济方向发展。 (1) 高精随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度对夹具的制造精度要求更高高精度夹具的定位孔距精度高达?5μm，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler(戴美乐)公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为?0.03mm;精密平口钳的平行度和垂直度在5μm以内;夹具重复安装的定位精度高达?5μm;瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达2,5μm。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 (2) 高效为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用1,2秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens(杰金斯)公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。 (3) 模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正 1 洛阳理工学院毕业设计(论文) 确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 (4)通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国demmeler(戴美乐)公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。 2.综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 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。为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断的推陈出新。随着我国制造业发展和各种各样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，使用高性能的气动夹具都显得尤为重要，使用气动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。 3. 研究的基本内容，拟解决的主要问题 (1) 运用大学期间所学的专业课程知识、理论和毕业实习中学到的实践知识，正确地解决镗床夹具设计中的工艺分析、工艺方案论证、工艺计算、夹具结构设计和零件设计等问题。 2 洛阳理工学院毕业设计(论文) (2) 提高结构设计的能力。通过所给产品进行该产品夹具设计，获得根据所生产制品来设计出经济高效、省力合理且能保证加工质量的夹具的能力。 (3) 进行技术方面和经济方面的工艺分析。 (4)确定最佳夹具结构设计的工艺方案。 (5)进行毛坯尺寸、夹具装置工作尺寸及公差的确定。 (6) 熟练掌握查阅手册图表资料文献。充分利用与本夹具设计有关的各种资料，做到科学合理地熟练运用。 3 洛阳理工学院毕业设计(论文) 第1章 夹具设计的原则与要求 1.1 夹具设计基本过程 1.1.1 工装夹具设计的基原则 1. 满足使用过程中工件定们的稳定性和可靠性; 2.有足够的承载或夹持力度以保证工件在工装夹具上进行的 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 工程; 3.满足装夹过程中的简单与快速操作; 4.易损零件必须是可以快速更换的结构，条件充分时最好不需要使用其它工具进行; 5.满足夹具在调整或更换过程中重复定位的可靠性; 6.尽可能的避免结构复杂、成本昂贵; 7.尽可能的选用市场上质量可靠的标准品做组成零件; 8.满足夹具使用国家或地区的安全法令法规; 9.设计方案遵循手动、气动、液压、伺服的依次选用原则; 10.形成公司内部产品的系列化和标准化。 1.1.2 工装夹具设计基本知识 1(夹具设计的基本要求 (1)工装夹具应具备足够的强度和刚度; (2)夹紧的可靠性; (3)焊接操作的灵活性; (4)便于焊件的装卸; (5)良好的工艺性。 2(工装夹具设计的基本 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 与步骤 (1)设计前准备夹具设计的原始资料包括以下内容 1)夹具设计任务单; 2)工件图样及技术条件; 3)工件的装配工艺规程; 4 洛阳理工学院毕业设计(论文) 4)夹具设计的技术条件; 5)夹具的标准化和规格化资料，包括国家标准工厂标准和规格化结构图册等。 (2)设计的步骤 1)确定镗床夹具结构方案; 2)绘制镗床夹具工作总图阶段; 3)绘制镗床夹具零件图阶段; 4)编写夹具设计说明书; 5)必要时，还需要编写夹具使用说明书，包括夹具的性能、使用注意事项等内容。 3.工装夹具制造的精度要求 夹具的制造公差，根据夹具元件的功用及装配要求不同可将夹具元件分为四类: (1)第一类时直接与工件接触，并严格确定工件的位置，主要包括接头定位件、V形块、定位销等定位元件; (2)第二类是各种导向件，此类元件虽不与定位工件直接接触，但它确定第一类元件的位置; (3)第三类属于夹具内部结构零件相互配合的夹具元件，如夹紧装置各组成零件之间的配合尺寸公差; (4)第四类是不影响工件位置，也不与其它元件相配合，如夹具的主体骨架等。 1.2 夹具结构工艺性 1.2.1 夹具良好工艺性的基本要求 1.整体夹具结构的组成应尽量采用各种标准建和通用件，制造专用件的比例应尽量少，减少制造劳动量和降低费用; 2.各种专用零件和部件结构形状应容易制造和测量，装配和方便; 3.便于夹具的维护和修理; 5 洛阳理工学院毕业设计(论文) 1.2.2 装配基准的选择 1.装配基准应该是夹具上一个独立的基准表面或线，其它元件的位置只对此表面或线进行调整和修配; 2.装配基准一经加工完毕，其位置和尺寸就不应再变动。因此，那些在装配过程中自身的位置和尺寸尚须调整和修配的表面或线不能作为装配基准。 1.3 机床夹具的组成与作用 1.3.1 机床夹具的组成 1.定位元件与定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置，如定位销轴、挡销等。 2.夹紧元件与夹紧装置 用于固定工件已获得的正确位置的元件与装置，如开口垫圈、螺母等。 3.对刀或导向装置 用于确定工件与刀具相互位置的元件，如镗模套如图1-1所示、对刀块等。 图1-1 镗套 4.连接元件 用于确定夹具在机床上正确位置的元件，如夹具体的地面位安装基面，保证了镗套的轴线与镗床工作台平行。 5.夹具体 用于将各种元件、装置连接成一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。 6.其他装置或元件 根据加工需要而设置的装置或元件。如需加工按一定规律分布的多个表面时，常设置分度装置;为能方便、准确的定位， 6 洛阳理工学院毕业设计(论文) 常设置预定位装置;对于大型夹具，常设置吊装工艺结构等。 1.3.2 机床夹具的组成 1.稳定的保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，因此可使一批工件的加工精度保持一致。 2.提高生产率 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线、找正，可显著的减少辅助时间;工件在夹具中装夹后提高了工件的刚度，因此可加大切削用量;的使用多件、多工位装夹工件的夹具，并的采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。 3.扩大机床的使用范围 有些机床夹具实质上是对机床进行了部分改造，扩大了原机床的功能和使用范围。如在车床床鞍上安放镗模夹具，就可以进行箱体零件的孔系加工。 4.减轻工人的劳动强度，保证生产安全。 7 洛阳理工学院毕业设计(论文) 第2章 后桥壳体的定位 2.1 工件的定位方案 2.1.1定位原理 在制定工件的工艺规程时，就已经初步考虑了加工工艺基准问题，有时还绘制了工序简图。设计夹具时原则上应该工艺基准为定位基准。但无论是工艺基准还是定位基准，均应符合六点定位原理。 六点定位原理是采用六个按一定 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf 布置的约束点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定。每个点都必须起到限制一个自由度的作用，而不能用一个以上的点来限制同一个自由度。因此，六个点的位置不能随意布置。 2.1.2定位的类型 1.完全定位 根据工件加工表面的位置要求，将工件的六个自由度全部限制。 2.不完全定位 需要限制的自由度少于六个。 3.欠定位 需要限制的自由度未完全被限制。 4.过定位 工件的一个或几个自由度被不同的定位支承点重复限制的定位称为过定位。 在设计夹具时，是否允许过定位，应根据工件的不同定位情况进行分析。如图2-2a 所示为插齿时常用的夹具。工件3(齿坯)以内孔在芯轴1上定位，限制工件的 、 、 、 四个自由度，又以端面在支承凸台 2 上定位，限制工件的 、 、 三个自由度， 、 被重复限制，属于过定位。 实际上，齿坯孔与端面的垂直度误差是不可避免的，工件的定位将如图 2-2b 所示，这时齿坯端面与凸台只有一点接触，夹紧后，造成工件和定位元件(芯轴 1 )的弯曲变形。如果齿坯孔与端面的垂直度很高，可认为是可用过定位。 避免过定位的措施是改变定位装置的结构，如将长圆柱销改为短圆柱销，去掉重复限制 、 的两个支承点，或将大支承板改 8 洛阳理工学院毕业设计(论文) 为小支承板或浮动支承，如图2 -2c 所示，使用球面垫圈，去掉重复限制。 图 a, b, c, 2-1 齿轮齿形加工常用定位方式及其夹具 1 —芯轴 2 —支承凸台 3 —工件 4 —压板 从上述工件定位实例可知，若工件定位时出现过定位现象，可能产生以下不良后果: (1)定位不稳定，增加了同批工件在夹具中位置的不一致性; (2)增加工件和夹具定位元件的夹紧变形于; (3)导致部分工件不能顺利与定位元件配合，造成干涉。 在实际应用中，应当根据具体情况，采取如下措施，消除或减少过定位带来的不良后果: (1)提高工件定位基准之间及定位元件工作表面之间的位置精度，减小过定位对加工精度的影响，使不可用过定位变为可用过定位; (2)改变定位方案，避免过定位。消除重复限制自由度的支承或将其中某个支承改为辅助支承(或浮动支承);改变定位元件的结构，如圆柱销改为菱形销、长销改为短销等; 9 洛阳理工学院毕业设计(论文) (3)有些情况下，过定位是允许的，也是必要的;有时甚至是不可避免的。对于刚性差的薄壁件、细长杆件或用已加工过的大平面作为工件定位基准时，为减小切削力造成工件和夹具定位元件的变形，确保加工中定位稳定，常常采用过定位。例如， 在车床上车削细长轴时，往往采用前后顶尖和中心架(或跟刀架)定位。 2.1.3定位方案的选取 工件在夹具中位置的确定，主要是通过各种类型的定位元件来实现的。在机械加工中，虽然被加工工件的种类繁多和形状各异，但从它们的基本结构来看，不外乎是由平面、圆柱面、圆锥面所组成。工件在夹具中定位时，可根据各自的结构特点和工序加工要求，选取其上的平面、圆柱面、圆锥面或它们之间的组合表面作为定位基准。为此，在夹具设计中可根据需要，选用下述各种类型的定位元件。 1. 平面定位元件 2. 圆孔表面定位元件 3. 外圆表面定位元件 4. 组合表面定位元件 由对后桥壳体图2-2分析壳可知，工件的径向与横向尺寸较大，且工件的厚度较薄，故选择采用的定位类型的元件为组合表面定位元件，定位基准为一面两孔，即把后桥壳体的下底面和下底面的两个定位孔作为定位基准。其定位形式如下图所示 图2-2 后桥壳体 基准面如果采用大平面来定位，由于基准面的加工精度较高，故采用 10 洛阳理工学院毕业设计(论文) 大平面定位需要精加工的范围较大，且精度不容易保证。故基准面可以采用支撑板来定位，这样不但使需要精加工面较小，而且精度还容易保证。同时为了保证工件受力的稳定性，故采用四个支撑板如图2-3所示，对称于水平轴与竖直轴分布。一个定位面限制了工件的、 、 三个自由度。两个定位孔可以采用两个定位销来定位，如果采用两个短圆柱销来参与定位，则两个圆柱销重复限制了工件Z轴方向的转动，产生了过定位现象，由上述对过定位的分析可知，过定位现象是不允许的，故采用一个图2-4a所示的短圆柱销和一个图2-4b所示的短菱形销组合定位，这样就避免了过定位现象。 图2-3 支撑板 11 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图2-4 圆柱销和菱形销 采用一面和一个短圆柱销、一个短菱形销的定位方式，限制了壳体的六个方向的自由度，满足六点定位原理，属于上述的完全定位类型，能够满足工件加工表面的位置要求。 2.2 工件的定位误差 2.2.1 定位误差的分析 使用夹具加工此工件时，影响被加工零件位置精度的误差因素很多，其中来自夹具方面的有:定位误差，夹紧误差，对刀误差以及夹具的制造与安装误差等;来自加工过程方面的误差有:工艺系统(除夹具外)的几何误差，受力变形，受热变形，磨损以及各种随机因素所造成的加工误差。上述各项因素所造成的误差总和应当不超过工件允许的工序公差，才能使工件合格。可以用下列加工误差不等式表示它们之间的关系: ,，,，,,, Dazgck ,式中:—— 与定位有关的误差，简称定位误差; D , —— 与夹具有关的其它误差，简称夹具安装误差; az , —— 加工过程误差; gc , —— 工件的工序误差。 k 在设计夹具时，应尽量减小与夹具有关的误差，以满足加工精度的要求。在做初步估算时，可粗略的先按三项误差平均分配，各项不超过相应 ,工序公差的三分之一。下面仅对其中的定位误差进行分析和计算。 D 12 洛阳理工学院毕业设计(论文) 2.2.2定位误差产生的原因 定位误差是指一批工件在夹具中定位时，工件的工序基准子工序方向或加工要求方向上的最大变化量。引起定位误差的原因有两项:一项是基准不重合误差，另一项是基准位移误差。 ,160的定位误差与孔的中心由下图2-5可知，所镗的孔的加工尺寸 线与定位基面的尺寸公差、两个定位孔到所镗的孔在X和Y轴上的尺寸公差有关。 在计算加工尺寸的定位误差时，需要由工件上的定位孔的中心线到工件对称中心线的距离的公差带入定位误差的计算公式中进行计算，由于定位孔的公差与下底面到所加工孔的中心线的位置公差的矢量方向相互垂直，故计算时，需要运用矢量合成的方法进行定位误差的计算。 图2-5 后桥壳体 ,1.基准不重合误差。 B 在定位方案中，若工件的工序基准与定位基准不重合而造成的加工误 ,差，基准不重合误差。 B 基准不重合误差的大小等于因定位基准与工序基准不重合而造成的加工尺寸的变动范围，即 ,,A,A,S,S,T Bmaxminmaxmins ,2.基准位移误差。 Y 工件在夹具中定位时，由于定位副(工件的定位表面与定位元件的工作表面)的制造公差和最小配合间隙的影响，使定位基准在加工尺寸方向 13 洛阳理工学院毕业设计(论文) 上产生位移，导致各个工件的位置不一致，造成加工误差，这个误差称为 ,。 基准位移误差Y 同样，基准位移误差的大小等于因定位基准与调刀基准不重合造成的加工尺寸的变动范围。即 ,,A,A,i,i,, Ymaxminmaxmini 2.2.3定位误差的计算 ,以孔160为例来计算其定位误差: ,(1)定位基面为平面，故=0; Y ,(2)工序基准为160孔的轴线，定位基准为工件的下底平面，两者不重合，故存在基准不重合误差。 ,以底平面为定位基准时的基准不重合误差=0.05-(-0.05)=0.1 B1 ,以两孔为定位基准时的基准位移误差=0.06-(-0.06)=0.12 Y (3)因为工序基准和定位基准变动方向不同，所以定位误差 ,,,,,, 0.12-0.1=0.02mm DYB 14 洛阳理工学院毕业设计(论文) 第3章 工件的夹紧计算及其误差分析 3.1工件的夹紧 3.1.1夹紧基本原理理论 夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位，不致因工时受切削力，重力或伴生离心力，惯性力，热应力等的作用产生移动或振动。夹紧装置是夹具完成夹紧作用的一个重要的而不可以缺少的组成部分，除非工件在加工过程中所受到的各种力不会使它离开定位时所需确定的位置，才可以设有夹紧装置。夹紧装置设计的优劣，对于提高夹紧的精度和加工作效率，减轻劳动强度都有很大的影响。 夹紧对象特征 夹加工信息特征 功能项 紧 夹紧要求特征 功 动力源项 能原理解项 元功能解项 原 理技术性 方 经济性 评价项 案 社会性 设 应用实例 计 备注项 技术参数 图3-1 夹紧功能原理方案设计组成结构 15 洛阳理工学院毕业设计(论文) 分析各类夹具的基本功能要求可以将夹紧装置概括为两类:第一类是性能要求，主要指定位唯一性、定位稳定性，夹紧稳定性及总体约束;第二类要求是夹具的结构刚性、成本及易操作性、易于维修等要求。本设计目录中功能项包括夹紧对象特征项、加工信息特征及夹紧要求特征。 夹紧对象特征项目:包括夹紧对象类型、材料、形状、体积、数量、物理特性、磁性、导电性、刚性等信息。 加工信息特征项:加工类型、机加工、装配、检测、焊接等、加工参数、切削参数、运动参数、几何参数等。 夹紧要求特征项:主要指性能要求，包括定位要求、定位基准选择，如特征点、特征面。夹紧力大小、夹紧方向、夹紧行程、夹紧松开速率，自锁性等。 元件功能分析:夹紧功能主要包括四种元功能。它们是:定位功能、传动功能、执行功能和分度功能等辅助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定位面特征分为平面定位元件、圆孔定位元件、外圆定位元件。传动功能由中间递 力机构完成，该机构一般有三个作用;改变作用力的力一向、大小和自锁作用。目前常用的有以下机构:斜楔机构、螺旋机构、圆偏心机构、杠杆铰链机构、连杆机构、联动机构、对中机构、定心机构等。 [2]设计夹紧装置时，应满足下述主要要求: 1.夹紧装置在对工件夹紧时，不应破坏工件的定位，为此，必须正确选择夹紧力的方向及着力点。 2.夹紧力的大小应该可靠，适当，要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不致超出允许的范围。 3.夹紧装置结构简单合理，夹紧动作要迅速，操作方便省力，安全。 4.夹紧力或夹紧行程在一定范围内可进行调整和补偿。 5.夹紧装置应具有良好的自锁性能，以保证在源动力波动或消失后，仍能保持夹紧状态。 3.1.2夹紧力方向及作用点的确定 1.夹紧力方向 16 洛阳理工学院毕业设计(论文) 在保证安装的真确可靠，减少工件的变形，定位方便和在可以减少所需夹紧力的大小的前提下，此套夹具的夹紧方向和工件重力方向相同。工件的定位工作面为水平方向上，则工件的夹紧通过工件的一个定位销与水平方向的压板完成。夹紧力的方向为平行于重力方向的垂直夹紧。其方向见图2-5所示。 在本次夹具设计中，夹紧力是由气缸通过活塞，再经过斜楔机构拉下支杆，从而带动压板来提供的。 确定夹紧力的方向应考虑以下三个方面: (1)夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主要夹紧力应垂直主要定位基 面。 (2)夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以有利于减少工件的变 形。 (3)夹紧力的方向尽可能于切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力 的大小。 2.夹紧力的作用点 夹紧力的作用点是指夹紧元件与工件相接触的一小块面积。现在夹紧力的方案已经确定。考虑夹具的结构尺寸特征可以确定夹紧力的作用点个数为2个。 夹紧力的作用点是否得当，对工件定位可靠程度、夹紧变形的大小、夹紧装置的复杂程度及使用可靠性有较大影响。因此。确定夹紧力作用点时，应遵循以下原则。 (1)夹紧力的作用点应能保持工件定位稳定，而不至引起工件发生位移和偏转; (2)夹紧力的作用点，应使被夹紧的夹紧变形尽可能的小些; (3)夹紧力的作用点应尽可能靠近加工表面，以提高定位稳定性。 综合以上因素，为提高夹紧装置的稳定性和可靠性，其作用点的选择如图2-5所示。 3.1.3夹紧力大小的估算 夹紧力的大小主要取决于切削力P和重力G，重力是可认为不变的，而切 17 洛阳理工学院毕业设计(论文) 削力在切削的过程中是不断变化的。影响切削力大小的因素很多，如工件质量的不均匀性，加工质量的不均匀，刀具磨损以及切削用量的变化等等。同时夹紧力也与其他因素有关，如夹紧件和工件及工件与定位件间接触表面的光洁度，工艺系统的刚性等等，因此夹具夹紧力的设计只能对其作初略的估算。 目前计算切削力多采用经验公式，它是通过大量的实验，用切削力测量仪测得切削力后，对所得数据用图解法、线性回归法等方法进行处理而得到的。 1.计算切削力的指数公式 常用的指数公式如下: xynFFFZzzF,C,a,f,v,K zFpcFzz xynFFFyyyF,C,a,f,v,K yFpcFyz xnyFFxFxxF,C,a,f,v,K xFpcFxx F式中:——主切削力; z F ——切深抗力(背向力); y F ——进给抗力(进给力); x CCC 、、——与被加工金属材料和切削条件有关的系数; FFFzYx xxxa 、、——背吃刀量的影响系数; FFFpzYx yyy 、、——进给量f的影响系数; FFFzYx nnnv 、、——切削速度的影响系数; FFFczYx KKK 、、——计算条件与实验条件不同时的总修正系数。 FFFzYx 2.切削力大小的计算 由于后桥壳体的材料为HT200,选用硬质合金的刀具材料，其加工形式为 va镗孔，选取切削三要素的大小为:=1.2m/s，=2mm，f=0.2mm/s。查资料cp [1]表3-1得 CxynK=903;=1.0;=0.75; =0; =1.2 FFFFFzzzzz xynFFF1.00.750ZzzF,C,a,f,v,K2，0.2，1.2，1.2故=903=648N ，zFpcFzz CxynK=530; =0.9; =0.75; =0; =1.3 FFFFFYYYYY 18 洛阳理工学院毕业设计(论文) xynFFF1.00.750yyy530，2，0.2，1.2，1.3F,C,af,v,K故==412N yFpcFyz CxynK=451; =1.0; =0.4; =0; =1.3 FFFFFxxxxx xny1.01.00FFxFxxF,C,a,f,v,K451，2，0.2，1.2，1.3故==235N xFpcFxx 由以上计算可得总的切削力为: FFFF=++=648+412+235=1295N zyx 3.工件夹紧力大小的确定 由于后桥壳体的左右和前后的四个孔同时进行镗削，左右两孔大小尺寸及加工状况一样，且对称分布，故其镗削力大小相同方向相反，其在平行于纸面方向的镗削力相互抵消，大小可以忽略不计。 其前后两孔在镗削时，其大小虽然相同，但其作用的中心线相距65mm，会产生力偶矩使工件发生沿水平面方向的转动，故由夹紧力所产生的最小摩擦力偶矩应能平衡镗削时所产生力偶矩。 FF其受力简图如下图3-2，其中为其中一个夹紧装置提供的夹紧力，为e1 F支撑力，为切削力。 SS设支撑板距水平轴和竖直轴的距离分别为=175,=445;镗削力作用21 SS的中心线相距=65mm; 支撑板距工件中心的距离为;支撑板所产生的摩擦3 MM力矩为;镗削所产生的旋转力矩为;工件与夹紧体的摩擦系数设为f f=0.2;为了考虑加工后桥壳体时振动、冲击的影响，故需考虑综合影响系数K=1.5。不考虑重力的影响，则: 1F，2，FF==0.5 e114 MF，SN,mm==129565=84175 ，3 2222SS，S175，445===478 mm12 结合实际知: ,KMf,S0.2，F，478MF==0.5 1fe 由上式可得: 1.5，84175,0.5，0.2，478F=2640N 1 故一个夹紧装置提供的夹紧力最少不低于2640N。 19 洛阳理工学院毕业设计(论文) 支撑板 图3-2 后桥壳体加工时受力简图 20 洛阳理工学院毕业设计(论文) 3.2 夹紧机构误差及精度分析 3.2.1夹具的误差分析和计算 工件在夹具中加工时的加工误差是由工艺系统各环节的静、动态误差共同影响的结果。若夹具设计合理，则可以减小或排除机床、刀具等对工件加工精度的影响。因此，工件在夹具中安装时，加工精度与夹具关系最为密切，造成工件加工误差的主要因素可归纳三个方面，图3-3表示了工件在夹具中加工误差组成的树状图。 定位基准位移误差 定位误差 定位基准与设计基准不重合误差安装误差 夹紧误差 加工误差对刀误差 对定误差 位置误差 加工过程误差 图3-3 工件在夹具中加工时加工误差的组成 夹具以底平面、两定位孔为定位基准，要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差以及孔轴线与底平面的平行度公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。 由定位误差: ,,,,,,0.12-0.1=0.02mm DYB 由《机床夹具设计手册》可得: ,,(y,y)cos,1.夹紧误差 : j,jmaxmin 其中接触变形位移值: 21 洛阳理工学院毕业设计(论文) nNZ ,,[(kR，K,HB)，c],0.014mmyRaZaZHB1m9.81S ,,,cos,,0.0128mm j,jy 2.磨损造成的加工误差: 0.005mm,通常不超过 j,M 3. 夹具相对刀具位置误差: ,0.06mm取 D,A ,，,,0.118mm,0.2mm误差总和: jD 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 3.2.2夹具的精度分析 夹具精度计算是一个非常重要的环节，它是检验夹具是否合乎零件加工要求。利用夹具在机床上加工工件时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统，它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系，从而保证工序尺寸的要求。这些联系环节中的任何误差，都将以加工误差的形式直接影响工件的加工精度，这些误差主要有: 1.因工件在夹具中定位不准确，使工件的原始基准偏离规定位置而产 ,生工件定位误差。 dw 2.因夹具在机床上安装不准确，使夹具的安装面偏离规定位置而产生 ,夹具安装误差。 a 3.因刀具相对夹具位置不准确，或刀具与导向、对刀元件之间的配合 ,间隙引起的导向或对刀误差。 t 4.因机床精度、刀具制造精度和磨损，加工调整、加工变形等因素引 ,g起的与加工方法有关的加工方法误差。 为了使夹具能加工出合格的工件，上述各项误差的总和应不超过工序 ,尺寸(或位置要求)的公差。即 k ,，,，,，,,, dwatgk 上式称为误差计算不等式，其中各项误差都是在工序尺寸方向上的分量，如果工序尺寸(包括位置精度要求)不止一个，则只有在每个工序尺寸的误差计算不等式都能满足要求时，所设计的夹具才能保证加工要求。 22 洛阳理工学院毕业设计(论文) 对夹具而言， ,1.工件在夹具中的定位误差在前面已经分析。即=0.07mm。 dw ,2.夹具的安装误差，夹具的安装误差是夹具在机床上安装时，因夹a 具的安装面偏离了规定的位置，从而使原始基准发生移动而在工序尺寸产 ,生的偏差，采用定位键进行定位，则安装误差=0.005mm。 a , 3.刀具位置误差的确定，刀具位置误差是刀具相对于夹具位置不准t 确引起的误差，或刀具与导向、对刀元件间的配合间隙引起的导向或对刀 ,误差，这项误差又称刀具调整误差，则=0.07mm。 t ,4.加工方法误差，因为加工方法误差具有很大的偶然性，很难进行g ,很精确的计算，因此常取(1/3~1/2)作为加工方法和精度储备之用，k 则: ,=0.3mm。 g 所以,按概率法相加得: 22220.07，0.005，0.07，0.3,0.315mm,0.6mm 经过计算知这个定位方式是可行的，满足夹具精度要求，整个夹具设计合理。 23 洛阳理工学院毕业设计(论文) 第4章 夹具结构分析与设计 4.1 夹紧装置的总体设计 4.1.1 夹紧装置的组成 夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。 仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。 夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。 一般夹紧装置由动力源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间传力机构和夹紧元件。 考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用气动夹紧。 考虑到其夹紧力的大小、加工空间和工件外形的特点，决定采用斜楔夹紧机构。斜楔夹紧机构就是利用斜面直接或间接压紧工件的机构，又考虑到工件的生产类型是批量生产，采用专用机床来进行加工，其自动化程度要求较高，故采用与气缸和中间转动机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。这样既提高了生产率，又缩短了夹紧时间，减轻了劳动量。这是应用最广泛的一种夹紧机构。 典型斜楔夹紧机构的特点: (1)结构简单; (2)扩力比大; (3)自琐性能好; 24 洛阳理工学院毕业设计(论文) (4)夹紧动作慢; (5)容易改变夹紧力的方向。 夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，力源为气缸中的气压，通过活塞杆推动滑块带动斜楔向前运动，从而拉动支杆带动压板压紧工件，达到夹紧作用。 4.1.2夹紧机构的动力装置 手动夹紧机构在各种生产规模中都有广泛的应用，但手动夹紧动作慢，劳动强度大，夹紧力变动大。在大批量生产中往往采用机动夹紧，如气动、液动、电磁和真空夹紧。机动夹紧可以克服手动夹紧的缺点，提高生产率，还有利于实现自动化，但机动夹紧的成本也随之提高。 1.气动夹紧装置 气动夹紧装置所用的压缩空气是由工厂压缩空气站供给的，管路损失后实用压力为0.4~0.6Mpa。在设计时，通常有0.4Mpa来计算。气动夹紧装置一般有以下特点。 (1)夹紧力基本恒定，因为压缩空气的工作压力可以控制，所以由它产生的夹紧力也就基本恒定。 (2)夹紧力动作迅速，省力。 (3)由于空气是可压缩的，故夹紧刚性差。 (4)压缩空气的工作压力较小，一般为0.4~0.6Mpa，所以对同样夹紧力而言，气动夹紧装置的气缸直径大于液压装置的液缸直径，因而结构较大庞大。 典型的气压传动的主要器件介绍如下: (1)分水滤油器 分离出水分并滤去杂质，以免锈蚀元件及堵塞管路。 (2)调压阀 将气源送来的压缩空气的压力减至气动夹紧装置所要求的工作压力。 (3)油雾器 由气源送来的压缩空气，经过油雾器，将其中的润滑油雾化而随之进入送气系统，以对其中的运动部件进行充分润滑。 (4)方向控制阀 控制压缩空气对气缸的进气和排气。 (5)气缸 将压缩空气的工作压力转换为活塞的移动，产生原始作用 25 洛阳理工学院毕业设计(论文) 力推动夹紧机构动作。 (7)气动继电器 控制机床电路，一旦气压突然降落时，能切断主电路，使机床停止工作，防止事故发生。 气压传动系统各组成元件的结构尺寸都已标准化、系列化设计时可查阅有关资料和设计手册。气压传动系统的设计时根据使用的机床、夹具、加工方式等因素来确定的。单一机床上机动夹紧装置中的气压传动系统同生产自动线多台机床的气压传动系统的设计有一定的区别，在设计时要注意这一点的。 2.液压夹紧装置 液压夹紧装置是利用压力油作为动力，通过中间传动机构或直接使夹紧件来实现夹紧动作。它与气动夹紧比较有以下优点。 (1)压力油工作压力较高，因此液压缸尺寸较小，不需要增力机构，夹紧装置紧凑。 (2)压力油具有不可压缩性，因此夹紧装置刚度大，工作平稳，夹紧可靠。 (3)夹紧装置操作简便，噪声小，容易实现自动化夹紧。 采用液压夹紧时需要设置专用的液压系统，这增加了制造成本，所以一股多在液压机床上使用，此时可利用已有的液压系统来控制夹紧机构。 3.气液联合夹紧装置 在机床夹具中，为了综合应用气压夹紧和液压夹紧的优点，而又不需要专门的液压夹紧装置，可以采用气液联合的夹紧装置。由于该装置可只利用气源即可获得高压油液，因此成本低，维护方便。 4.其他动力装置 (1)真空夹紧 真空夹紧时是利用工件上基准面与夹具上定位面间的封闭空腔抽取真空后来吸紧工件的，也就是利用工件外表面上受到的大气压来压紧工件的。真空夹紧特别使用于由铝、铜、及其合金、塑料等非导磁材料制成的薄板形工件或薄壳形工件。 (2)电磁夹紧 如平面磨床上的电磁吸盘，当线圈中通上直流电后，其铁芯就会产生磁场，在磁场力的作用下将导磁性工件夹紧在吸盘上。 (3)其他方式夹紧 它们通过重力、惯性力、弹性力等将工件夹紧。 26 洛阳理工学院毕业设计(论文) 4. 2夹具中的夹紧机构 4.2.1夹紧机构的组成 夹具中的夹紧装置一般是由动力源和夹紧机构两个部分组成。动力源是产生原始作用力的部分，如用人的体力对工件进行夹紧，称为手动夹紧;若采用气动，液动，电动以及机床的运动等动力装置来代替人力进行夹紧，则称为机动夹紧。夹紧机构是接受和传递原始作用力，使其变为夹紧力并执行夹紧任务的部分，包括中间传递力机构和夹紧元件。中间传递力机构把来自人力或者动力装置的力转给夹紧元件，再由夹紧元件直接与工件受压面接触，最终完成夹紧任务。 在夹紧的组成中可以看出，不论采用何种动力源(手动或机动)，外加的原始作用力要转化为夹紧力，都必须通过夹紧机构。夹具中常用的夹紧机构由斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、圆偏心夹紧机构、铰链夹紧机构、定心对中夹紧机构以及联动夹紧机构等 4.2.2夹紧机构的类型 (1) 斜楔夹紧机构 斜楔夹紧机构是夹紧机构中最基本的形式之一，螺旋夹紧机构、圆偏心夹紧机构、定心对中夹紧机构等均是斜楔夹紧机构的变形，由于手动的斜楔夹紧机构在夹紧工件时既费时又费力，效率很低，故实际上与其他元件组成复合夹紧机构。 (2) 螺旋夹紧机构 利用螺杆直接夹紧工件，或者与其他元件组成复合夹紧机构夹紧工件，是应用较广泛的一种夹紧机构，由于螺旋夹紧机构具有结构简单，容易制造，夹紧可靠，扩力比大和夹紧行程不受限制等特点，所以在手动夹紧装置中被广泛应用，在夹具中除采用螺杆直接夹紧工件外，经常采用螺旋压板夹紧机构。 (3) 圆偏心夹紧机构 由于偏心圆的夹紧力小，自锁性又不是很好，故只使用于切削力不大而且无很大震动的场合，为满足自锁条件，其夹紧行程也相应受到限制，用于夹紧行程较小的场合。 (4)铰链夹紧机构 因铰链夹紧机构的结构简单，扩力比大，适用于 27 洛阳理工学院毕业设计(论文) 多点或多件夹紧，在气动或者液动夹具中广泛应用。 (5)定心、对中夹紧机构 定心，对中夹紧机构是一种特殊的夹紧机构，工件在其上同时实现定位和夹紧。 (6)联动夹紧机构 工件装夹所使用的夹具，有的需要同时有几个点对工作的工件进行夹紧，而有的则需要同时夹紧几个工件，为了提高效率，减少装夹时间，可采用联动夹紧机构。 4.2.3 活塞的结构设计 气缸是夹紧装置中的动力源，其输出是通过增加进气口的气压推动活塞，从而带动推杆实现的，其结构见下图4-1所示 图4-1 活塞结构示意图 由上图知，活塞的受力面积比较大，这样可以减少单位面积上的力的大小，降低活塞的强度，减少其厚度，从而增大活塞的行程，相对减小气缸的体积。活塞的边沿上开有径向槽，槽内装入挡气环，可以防止气体的泄漏，减少不必要的能量损失。气体的泄漏可能使夹紧力减小，使工件夹紧不不牢固。 4.2.4 顶杆的结构设计 顶杆的结构见图4-2所示 28 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图4-2顶杆的结构图 4.2.5套筒的结构设计 其结构见图4-3所示 图4-3 套筒的结构设计 29 洛阳理工学院毕业设计(论文) 4.2.6导杆的结构设计 导杆是连接顶杆与支柱的中间环节，其实际起到的作用就是一个斜楔机构，它将由气缸所带动产生的水平运动转化为竖直运动，是运动转化的中间环节，其结构见图4-4所示 图4-4 导杆的结构图 由导杆的结构图，其左端的前端面开由通孔，其作用可以方便顶杆的头部从侧面装入，导杆的右端实际上就是一个斜楔机构，它通过其下端面与滚轮接触，从而拉下支柱压紧工件。因为其压紧力较大，故设计与滚轮接触，其为滚动摩擦，其摩擦力较小，减少磨损量，从而延长导杆的使用寿命，同时也减少发热量。 导杆上方开有斜槽，其斜度并不完全一样，当导杆运动到大斜度处时，由于其斜度较大，它可以起到快速释放工件的作用，从而可以减少装卸工件的时间。 4.2.7支杆的结构设计 支杆的结构见图4-5所示 30 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图4-5 支杆的结构图 图文说明:为了把图表示清楚，支杆的左视图放在图的下方。支杆的左半部分开有螺纹孔，它用来与顶头相连支撑压板，支杆的右端开有T形槽，它用来与夹具体连接紧固支杆，其凸出部分切掉一部分，是为了避免与支撑板在位置上发生干涉。 4.2.8压板的结构设计 夹紧压板和夹紧座的目的相同，都是夹紧工件的，保证在加工过程中工件不移动，其结构见下图4-6所示 31 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图4-6 压板的结构图 32 洛阳理工学院毕业设计(论文) 结 论 经过了几个月的毕业设计，在指导老师和自己努力下，本次毕业设计终于完成了。 在设计过程中，通过各种方式收集、查阅相关资料。同时，为了增加感性认识，也为了更好的进行设计。指导老师亲自带我们曾多次深入洛阳一拖进行实地考察。在考察和参观的过程中，我们仔细观察和虚心地请教了在那里工作多年的师傅们，不放过任何难点与疑问。设计中的很多地方参照了工厂中现行使用的夹具结构。 通过这次完整的毕业设计，我们系统地回顾和复习了大学四年所学的相关专业知识，同时也深刻体会到学习的重要性并领会到设计也是一种学习的方式。在设计的过程中，我们综合运用了系统的设计方法和相关设计软件(如AutoCAD)，且应用熟悉相关设计资料(包括手册、标准和规范等)以及进行经验估算等方面有了一定程度的提高，深刻的感受到计算机和工具书及手册在设计中带来的便利和帮助。 这次机毕业设计使我们更加系统的了解夹具设计的一般过程，并且学会了对夹具设计的整体把握，也有了较为严谨的科学设计方法。在本次毕业设计中，能熟练运用大学四年所学的基本理论知识，正确解决工件在加工时的定位和夹紧问题，选择合理的设计方案，进行必要的定位误差和夹紧力的计算，根据课题设计出符合要求、 优质、高效、低成本的夹具。并明确了工序要求，了解所用的镗床，刀具及加工情况，所以，这次毕业设计对我来说收获很大。但也有很多地方还有待进一步的改进。 如果可以将移动压板环节由手动改为自动，本次夹具设计将会更加理想。 33 洛阳理工学院毕业设计论文 谢 辞 本次毕业设计是在杨老师的指导下完成的，衷心感谢杨老师的悉心指导以及在知识层面上给予的指点，对我的设计提出了许多改进的建议，并且对我的设计方案，图形绘制等提出了许多宝贵的建议。 同时，我深深感谢我们机械工程学院的领导和老师，使我在思维方法、学习态度和工作作风方面得到的指导和影响;对我能顺利完成毕业设计给予了很大的帮助。 再次，也非常感谢学校能给我这次机会来进行我的毕业设计，让我把书本上的知识运用的实践中去，让我深刻的体会到了“学以致用”的道理。让我在实践中丰富和充实了自己。 最后，深深地感谢支持、理解和关心我的同学们，让我圆满完成了毕业设计所要求的所有任务。 34 洛阳理工学院毕业设计论文 参考文献 [1]赵雪松，任小中，于华.机械制造装备设计.武汉:华中科技大学出版社，2009 [2]赵雪松，赵晓芬.机械制造技术基础. 武汉:华中科技大学出版社，2009 [3]王昆, 何小柏, 汪信远. 机械设计课程设计. 北京:高等教育出版社， 1996 [4]浦林祥.金属切削机床夹具设计手册.北京:机械工业出版社，1995 [5]孟宪栋，刘彤安(普通高等专科教育机电类规划教材机床夹具图册.北京:机械工业出版社，1995 [6]孙已德(高等专科学校试用教材机床夹具图册.北京:机械工业出版社，1996 [7]何贡，顾励生,陈桂贤(公差与配合选用图册.北京:机械工业出版社，1997 [8]肖继德，陈宁平(机床夹具设计，第2版. 北京:机械工业出版社，1997 [9]宋殷(高等工程学校教材机床夹具设计，第2版. 武汉:华中理工大学出版社，1998 [10]王秀伦，边文义，张运祥(机床夹具设计.北京:中国铁道出版社，1995 [11]肖继德，陈宁平(普通高等专科教育机电类规划教材机床夹具设计，第2版.北京:机械工业出版社,1999 [12]哈尔滨工业大学，上海工业大学(机床夹具设计(上海:上海科技大学出版社，1995 [13]张士良(机械设计制图手册，第1版(上海:同济大学出版社，1991.8 [14]杨黎明(机床夹具设计手册，第1版. 北京:国防工业出版社,1996.5 [15]林文焕,陈本通(机床夹具设计.北京:国防工业出版社,1987.8 [16]成大先(机床夹具设计手册，第5版.北京:化学工业出版社,2008.4 [17]王小华(机床夹具图册.北京:机械工业出版社，1991.5 35 洛阳理工学院毕业设计论文 [18]王光斗，王春福(机床夹具设计手册. 上海:上海科学技术出版社， 2002，8 [19]Stephen,Dennis Improvements all around makes good modeler better,Machine Design.Aug7,2003(5)80-81 [20] Halpern, Marc，Pro/E's continuing surge CAE, Computer-Aided Engineering, Mar, 1997(5):45-48 36 洛阳理工学院毕业设计论文 外文资料翻译 Application and development Of case based reasoning in fixture design Fixtures are devices that serve as the purpose of holding the workpiece securely and accurately, and maintaining a consistent relationship with respect to the tools while machining. Because the fixture structure depends on the feature of the product and the status of the process planning in the enterprise, its design is the bottleneck during manufacturing, which restrains to improve the efficiency and leadtime. And fixture design is a complicated process, based on experience that needs comprehensive qualitative knowledge about a number of design issues including workpiece configuration, manufacturing processes involved, and machining environment. This is also a very time consuming work when using traditional CAD tools (such as Unigraphics, CATIA or Pro/E), which are good at performing detailed design tasks, but provide few benefits for taking advantage of the previous design experience and resources, which are precisely the key factors in improving the efficiency. The methodology of case based reasoning (CBR) adapts the solution of a previously solved case to build a solution for a new problem with the following four steps: retrieve, reuse, revise, and retain [1]. This is a more useful method than the use of an expert system to simulate human thought because proposing a similar case and applying a few modifications seems to be self explanatory and more intuitive to humans .So various case based design support tools have been developed for numerous areas[2-4], such as in injection molding and design, architectural design, die casting die design, process planning, and also in fixture design. Sun used six digitals to compose the index code that included workpiece shape, stndmachine portion, bushing, the 1 locating device, the 2 locating device and 37 洛阳理工学院毕业设计论文 clamping device[5]. But the system cannot be used for other fixture types except for drill fixtures, and cannot solve the problem of storage of the same index code that needs to be retained, which is very important in CBR[6]. 1. Construction of a Case Index and Case Library 1.1 Case index The case index should be composed of all features of the workpiece, which are distinguished from different fixtures. Using all of them would make the operation in convenient. Because the forms of the parts are diverse, and the technology requirements of manufacture in the enterprise also develop continuously, lots of features used as the case index will make the search rate slow, and the main feature unimportant, for the reason that the relative weight which is allotted to every feature must diminish. And on the other hand, it is hard to include all the features in the case index. 1.2 Hierarchical form of Case The structure similarity of the fixture is represented as the whole fixture similarity, components similarity and component similarity. So the whole fixture case library, components case library, component case library of fixture are formed correspondingly. Usually design information of the whole fixture is composed of workpiece information and workpiece procedure information, which represent the fixture satisfying the specifically designing function demand. The whole fixture case is made up of function components, which are described by the function components’ names and numbers. The components case represents the members. (function component and other structure components， main driven parameter, the number, and their constrain relations.) The component case (the lowest layer of the fixture) is the structure of function component and other components. In the modern fixture design there are lots of parametric standard parts and common non standard parts. So the component case library should record the specification parameter and the way in which it keeps them. 2. Strategy of Case Retrieval 38 洛阳理工学院毕业设计论文 In the case based design of fixtures ,the most important thing is the retrieval of the similarity, which can help to obtain the most similar case, and to cut down the time of adaptation. According to the requirement of fixture design, the strategy of case retrieval combines the way of the nearest neighbor and knowledge guided. That is, first search on depth, then on breadth; the knowledge guided strategy means to search on the knowledge rule from root to the object, which is firstly searched by the fixture type, then by the shape of the workpiece, thirdly by the locating method. For example, if the case index code includes the milling fixture of fixture type, the search is just for all milling fixtures, then for box of workpiece shape, the third for 1plane+ 2pine of locating method. If there is no match of it, then the search stops on depth, and returns to the upper layer, and retrieves all the relative cases on breadth. 2.1 Case adaptation The modification of the analogical case in the fixture design includes the following three cases: 1) The substitution of components and the component; 2) Adjusting the dimension of components and the component while the form remains; 3) The redesign of the model. If the components and component of the fixture are common objects, they can be edited, substituted and deleted with tools, which have been designed. 2.2 Case storage Before saving a new fixture case in the case library, the designer must consider whether the saving is valuable. If the case does not increase the knowledge of the system, it is not necessary to store it in the case library. If it is valuable, then the designer must analyze it before saving it to see whether the case is stored as a prototype case or as reference case. A prototype case is a representation that can describe the main features of a case family. A case family consists of those cases whose index codes have the same first 13 digits and different last three digits in the case library. The last three digits of a 39 洛阳理工学院毕业设计论文 prototype case are always “000”. A reference case belongs to the same family as the prototype case and is distinguished by the different last three digits. From the concept that has been explained, the following strategies are adopted: 1) If a new case matches any existing case family, it has the same first 13 digits as an existing prototype case, so the case is not saved because it is represented well by the prototype case. Or is just saved as a reference case (the last 3 digits are not “000”, and not the same with others) in the case library. 2) If a new case matches any existing case family and is thought to be better at representing this case family than the previous prototype case, then the prototype case is substituted by this new case, and the previous prototype case is saved as a reference case. 3) If a new case does not match any existing case family, a new case family will be generated automatically and the case is stored as the prototype case in the case library. 3. Conclusion CBR, as a problem solving methodology, is a more efficient method than an expert system to simulate human thought, and has been developed in many domains where knowledge is difficult to acquire. The advantages of the CBR are as follows: it resembles human thought more closely; the building of a case library which has self learning ability by saving new cases is easier and faster than the building of a rule library; and it supports a better transfer and explanation of new knowledge that is more different than the rule library. A proposed fixture design framework on the CBR has been implemented by using Visual C ++, UG/Open API in U n graphics with Oracle as database support, which also has been integrated with the 32D parametric common component library, common components library and typical fixture library. The prototype system, developed here, is used for the aviation project, and aids the fixture designers to improve the design efficiency and reuse previous design resources. 40 洛阳理工学院毕业设计论文 基于事例推理的夹具设计研究与应用 夹具是以确定工件安全定位准确为目的的装置，并在加工过程中保持工件与刀具或机床的位置一致不变。因为夹具的结构依赖于产品的特点和在企业规划中加工工序的地位,所以它的设计是制造过程中的瓶颈,制约着效率的提高. 夹具设计是一个复杂的过程,需要有从大量的设计论文中了解质量知识的经验，这些设计论文包括工件的结构设计、涉及加工工艺，和加工环境。当用这些擅长绘制详细设计图的传统的CAD工具(如Unigraphics、CATIA、Pro/E)时,这仍然是一项非常耗时的工作，但是利用以往的设计经验和资源也不能提供一些益处,而这正是提高效率的关键因素. 基于事例推理 (CBR) 的方法适应以往个案解决的办法,建立一个新问题的方法,主要有以下四步骤:检索、利用、修改,并保留.这是一个比用专业系统模仿人类思维有用的使用方法，因为提出一个类似的情况,和采用一些修改,似乎不言自明,而且比人类更直观.所以支持不同事例的设计工具已经在诸多领域中发展起来，如在注射成型及设计、建筑设计、模具设计投死, 规划过程中,还有夹具设计. 孙用六个数字组成代码参数,包括工件的形状、机械部分、轴衬,第一定位装置,第二定位装置和夹紧装置. 但这个系统不能用于除钻床夹具外的其他夹具类型,不能解决储存需要保留的同一参数代码的问题,这在CBR中是非常重要的. 1. 事例参数和事例图书馆的建立 1.1 事例参数 事例参数应该由工件的所有的特征组成，来区别不同的夹具. 使用他们能够使操作方便. 因为零件的形状是多种多样的, 在生产企业中制造的技术要求也不断发展,许多特征作被用做事例参数将会使搜索速度降低,其主要特征是不重要的,因为分配给每个特征的比重必须减少. 另一方面,事例参数包含所有的特征是困难的。 1.2 事例的层次化 夹具的结构相似被认为是整个夹具，成分和内容相似。所以，整个夹 41 洛阳理工学院毕业设计论文 具事例库，成分事例库，夹具的成分事例库形成相同。整个夹具的设计资料通常是由工件资料和工件加工资料组成,这就意味着夹具的设计应满足特别功能的需求.全部夹具事例是由功能成分组成，它是用功能成分的名字和数字来进行描述的。成分事例代表成员(成分功能和其他结构成分，主要驱动参数，数字，和它们的约束关系)。成分事例(夹具的最低层)是功能成分和和其他成分的结构。在现代夹具设计中有很多参数化准件和普通非标准件。所以成分事例图书馆应记录特殊参数和保持它们的方法。 2. 事例修改的策略 在基于事例的夹具设计中，最重要的是相似点的修改，这样能有助于获得最相似的事例，以及缩短适应时间。根据夹具设计的需求，事例修改的策略使最接近的事例方法和知识指导结合起来。首先在深度上查找，然后在宽度上;知识指导策略意味着在来自客观事物根源的知识规则上查找，这就要首先查找固定类型，然后查找工件的形状，第三查找定位方法。例如，如果事例索引码包括夹具类型的磨削夹具，就只查找所有的磨削夹具，然后查找工件形状的盒子，第三查找一个平面两个销的定位方法。如果没有合适的，就查找深度标点，然后回到最上层，然后再找所有与宽度相关的事例。 2.1事例的修改 夹具设计中相似事例的修改包括以下三个阶段: 1)成分的替代 2)保持形式不变，调整成分的特性 3)模型重新设计 如果夹具的成分是普通的物品，它们能通过使用工具被修改，代替以及删除，这些已经被设计好了。 2.2 在将一个新的事例保存到事例库之前，设计者必须考虑保存是否有价值。如果这个事例不能增加系统的知识，就没有必要把它保存到事例库里。如果它有价值的话，设计者在保存之前必须分析一下，看看这个事例是否作为标准事例或参考事例被存储了。一个标准事例是一个描述同族事例主要特征的标准。一个同族事例是有事例库中索引码前13位相同而最后三位不同的那些事例组成的。一个标准事例的最后三位通常是“000”。一个参 42 洛阳理工学院毕业设计论文 考事例属于同族标准事例，最后三位用不同数字区分。 从被解释的概念中，可采用以下方法: 1)如果一个新的事例和任何一个存在的事例族一致，和一个存在的标准事例的前13位数相同，那么这个事例就不能存储因为已经这种标准事例了。或者只能作为一个参考事例保存(最后三位不是“000”，而且和其它的不一样)在事例库中。 2)如果一个新的事例和任何一个存在的事例族一致，并且被认为代替这个事例族要比以前的标准事例好，那么这个标准事例就被这个新的事例代替，以前的标准事例作为一个参考事例保存。 3)如果一个新的事例和任何一个存在的事例族不一致，一个新的事例族将会自动产生，并作为标准事例保存到事例库中。 3. 结论 基于事例推理，作为一个问题解决的方法，是一个比模仿人类思想的专业系统更有效的方法，已经在很多难获取知识的领域里得到发展。基于事例推理的优点如下:它和人类的思想很相似;一个事例库通过保存新事例获得自学能力，它比有惯例库更快更容易，它可以更好的传递和解释新的知识，这和惯例库有很大的不同。基于事例推理中提出的一个夹具设计的框架已经被实行了，使用的是支持基础数据的VC++，UG电脑绘图软件。这个框架也已经和普通成分库和典型夹具库结合起来。这个发展的标准系统，用于航空项目，帮助夹具设计者提高设计效率和重新使用先前的设计资源。 43