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　　50 附录 二 ：中文翻译 通过夹具布局设计和夹紧力的优化控制变形 摘 要 工件变形必须控制在数值控制机械加工过程 之中 。夹具布局和夹紧力是 影 响加工变形程度和分布的 两个主要方面 。在 本文提出了一种多目标模型的建立，以减低 变形的 程度 和增加 均匀变形 分布 。有限元方法 应用 于分析变形。遗传算法发展是为了解决优化模型。最后举了一个例子说明，一个令人满意的结果被求得 ， 这是远优于经验之一的。多目标模型可以减少加工变形有效地改善分布状况。 关键词 ：夹具布局；夹紧力； 遗传算法；有限元方法 1 引言 夹具设计在制造工程中是一项重要 的程序。这对于加工精度是至关重要。一个工件应约束在一个带有夹具元件，如定位元件，夹紧装置，以及支撑元件的夹具中加工。定位的位置和夹具的支力，应该从战略的设计，并且适当的夹紧力应适用。该夹具元件可以放在工件表面的任何可选位置。夹紧力必须大到足以进行工件加工。通常情况下，它在很大程度上取决于设计师的经验，选择 该夹具元件的方案 ，并确定夹紧力。因此，不能保证由此产生的解决方案是 某一特定的工件的 最优或接近最优 的方案。 因此，夹具布局和夹紧力优化成为 夹具设计方案的两个主要方面 。 定位和夹紧装置和 夹紧力 的值都应 适当的选择和 计算 ， 使由于夹紧 力 和切削力 产生的工件变形尽量减少和非正式化 。 夹具设计 的目的 是要找到 夹具元件关于工件和最优的夹紧力的 一个最优 布局或方案 。在这篇论文里 ， 多目标优化方法是代表了 夹具布局设计和夹紧力的优化 的方法 。 这个观点是具有两面性的。 一，是尽量减少 加工表面最大的弹性变形 ； 另一个是尽量均匀变形。 件包 是用来计算 工件 由于夹紧力和切削力 下产生的变形。遗传算法是 发达且 直接 的搜索工具箱，并且被应用于 解决优化问题。最后还给出了一个 案例 的 研究 ，以阐述对所提算法 的应用。 51 2 文献回顾 随着优化方法在工业中的广泛运用，近几年 夹具设计优化已获得了更多的利益。夹具设计优化包括夹具布局优化和夹紧力优化。 出了一种 使用刚体模型的夹具 用了一个刚性体模型，为最优夹具布局和最低的夹紧力进行分析和综合。 他提出了基于支持布局优化的程序与计算质量的有限元计算法 。李和 了一个非线性编程方法和一个联络弹性模型解决布局优化问题。两年后， 他们提交了一份 确定关于多钳夹具受到准静态加工力的夹紧力优化的方法。他们还提出了一关于夹 具布置和夹紧力的最优的合成方法，认为工件在加工过程中处于动态。相结合的夹具布局和夹紧力优化程序被提出，其他研究人员用有限元法进行夹具设计与分析。蔡等对 括合成的夹具布局的金属板材大会的理论进行了拓展。 秦等人建立了一个与夹具和工件之间弹性接触的模型作为参考物来优化夹紧力与，以尽量减少工件的位置误差。 交了一份 基于模型的 框架 以 确定所需的最低限度夹紧力，保证了 被夹紧 工件在加工 的动态稳定 。 大部分的上述研究使用的是非线性规划方法，很少有全面的或近全面的最优解决 办法。 所有的夹具布局优化程序必须从一个可行布局开始。 此外，还得到了对这些模型都非常敏感的初步可行夹具布局的解决方案。 夹具优化设计的问题是非线性的，因为目标的功能和设计变量之间没有直接分析的关系。例如加工表面误差和夹具的参数之间（定位、夹具和夹紧力）。 以前的研究表明，遗传算法（ 在解决这类优化问题中是一种有用的技术。吴和陈用遗传算法确定最稳定的静态夹具布局。石川和青山应用遗传算法确定最佳夹紧条件弹性工件。 基于优化夹具布局的遗传算法中使用空间坐标编码。他们还提出了针对主要竞争夹具 优化方法相对有效性的广泛调查的方法和结果。这表明连续遗传算法取得最优质的解决方案。 展了一个夹具布局优化技术，用遗传算法找到夹具布局，尽量减少由于在整个刀具路径的夹紧和切削力造成的加工表面的变形。 定位器和夹具位置被节点号码所指定。 人还提出了一种迭代算法，尽量减少工件在整个切削过程之中由不同的夹具布局和夹紧力造成的弹性变形。 人建成了一个分析模型，认为定位和夹紧装置为同一夹具布局的要素灵活的一部分。 论了混合学习系统用来非 线性有限元分析与支持相结合的人工神经网络（ 和 人工神经网络被用来计算工件的最大弹性变形，遗传算法被用 52 来确定最佳锁模力。 议将 迭代算法和人工神经网络结合起来发展夹具设计系统。 迭代算法和有限元分析，在二维工件中找到最佳定位和夹紧位置，并且把碎片 的效果考虑进去。 周等人。提出了基于遗传算法的方法，认为优化夹具布局和夹紧力的同时，一些研究没有考虑为整个刀具路径优化布局。一些研究使用节点数目作为设计参数。 一些研究解决夹具布局或夹紧力优化方法，但不能两者都同时进行。 有几项研究摩擦和 碎 片 考虑进去了。 碎片 的移动和摩擦接触的影响对于实现更为现实和准确的工件夹具布局校核分析来说是不可忽视的。 因此将 碎片 的去除效果和摩擦考虑在内以实现更好的加工精度是必须的。 在这篇论文中，将摩擦和 碎片 移除考虑在内，以达到加工表面在夹紧和切削力下最低程度的变形。 一多目标优化模型被建立了。一个优化的过程中基于 有限元法提交找到最佳的布局和夹具夹紧力。 最后，结果多目标优化模型对低刚度工件而言是比较单一的目标优化方法、经验和方法。 3 多目标优化模型夹具设计 一个可行的夹具布局 必须 满足三限制。 首先，定位和夹紧装置 不能 将 拉伸势力 应用到 工件 ； 第二，库仑摩擦约束必须 施加 在所有夹具 夹具元件 位置必须在候选位置。 为一个问题涉及夹具元件 化问题可以在数学上仿照如下 ： 这里的 工区域在加工当中 其中 53 是 j 的平均值； i 次的接触点； 是静态摩擦系数； 切向力在 i 次的接触 点 ； i)是 i 次的接触点； i 次接触点； 整体过程如图 1 所示， 一要设计一套可行的夹具布局和优化的夹紧力。最大切削力在切削模型和切削力发送到有限元分析模型中被计算出来。优化程序造成一些夹具布局和夹紧力，同时也是被发送到有限元模型中。在有限元分析座内，加工变形下，切削力和夹紧力的计算方法采用有限元方法 。 根据某夹具布局和变形 ， 然后发送给优化程序，以搜索为一优化夹具 方案。 图 1 夹具布局和夹紧力 优化过程 4 夹具布局设计和夹紧力的优化 遗传 算法 遗传算法（ 是基于生物再生产过程的强劲，随机和启发式的优化方法。 基本思路背后的遗传算法是模拟 “生存的优胜劣汰 “的现象。 每一个人口中的候选个体指派一个健身的价值，通过一个功能的调整，以适应特定的问题。 遗传算法，然后进行复制，交叉和变异过程消除不适宜的个人和人口的演进给下一代。 人口足够数目的演变基于这些经营者引起全球健身人口的增加 和优胜个体代表全最好的方法。 遗传算法程序在优化夹具设计时需夹具布局和夹紧力作为设计变量，以生成字符串代表不同的 布置。 字符串相比染色体的自然演变，以及字符串，它和遗传算法寻找最优，是映射到最优的夹具设计计划。在这项研究里，遗传算法和 直接搜索工具箱是被运用的。 54 收敛性遗传算法是被 人口大小 、交叉的概率和概率突变所控制的 。只有当在一个人口中功能最薄弱功能的最优值没有变化时， 到一个预先定义的价值 或有多少几代氮，到达演化的指定数量上限 没有遗传算法停止。 有五个主要因素，遗传算法，编码，健身功能，遗传算子，控制参数和制约因素。 在这篇论文中，这些因素都被选出如 表 1 所列。 表 1 遗传算法参数的选择 由于遗传算法可能产生夹具设计字符串，当受到加工负荷时不完全限制夹具。 这些解决方案被认为是不可行的，且被罚的方法是 用来驱动遗传算法，以实现一个可行的解决办法。 1 夹具设计的计划被认为是不可行的或无约束，如果反应在定位是否定的。在换句线）的限制。 罚的方法基本上包含指定计划的高目标函数值时不可行的 。因此，驱动它在连续迭代算法中的可行区域。 对于约束（ 4） ，当遗传算子产生新个体或此个体已经产生，检查它 们是否符合条件是必要的。 真正的候选区域是那些不包括无效 的区域。在为了简化检查，多边形是用来代表候选区域和无效区域的。 多边形的顶点是用于检查。 “在 功能可被用来帮助检查。 有限元分析 件包是用于 在这方面的研究 有限元分析计算 。 有限元模型是一个考虑摩擦效应的半弹性接触模型，如果材料是假定线 所示，每个位置或支持，是代表三个正交弹簧提供的制约。 图 2 考虑到摩擦的半弹性接触模型 55 在 x ， y 和 z 方向和每个夹具类似，但定位夹紧力在正常的方向。 弹力在自然的方向即所谓自然弹力，其余两个弹力即为 所谓的切向弹力。 接触弹簧刚度可以 根据向赫兹接触理论 计算 如下 ： 随着夹紧力和夹具布局的变化，接触刚度也不同，一个合理的线性逼近的接触刚度可以从适合上述方程的最小二乘法得到。 连续插值，这是用来申请 工件的有限元分析模型的 边界条件 。在图 3中说明了夹具元件的位置，显示为黑线。 每个元素的位置被其它四或六最接近的邻近节点 所包围。 图 3 连续插值 这系列节点，如黑色正方形所示，是（ 37， 38， 31和 30 ），（ 9， 10 ， 11 ， 18，17号和 16号）和（ 26， 27 ， 34 ， 41， 40和 33 ）。 这一系列弹簧单元，与这些每一个节点相关联。对任何一套节点，弹簧常数 是： 这里， 弹簧刚度在的 j i 次夹具元件， i 次夹具元件和的 J 弹簧刚度在一次夹具元件位置 , i 是周围的 i 次夹具元素周围的节点数量 为每个加工负荷的一步，适当的边界条件将适用于工件的有限元模型。 在这个 工作里 ，正常的弹簧 约束在这三个方向（ X ， Y ， Z ）的和 在切方向 切向弹簧约束， （ X ， Y ） 。 夹紧力是适用于正常方向（ Z）的夹紧点。整个刀具路径是模拟为每 个夹具设计计划所产生的遗传算法应用的高峰期的 X ， Y ， z 切削力顺序到元曲面，其中刀具通 56 行 证。 在这工作中，从刀具路径中欧盟和去除 碎片 已经被考虑进去。在机床改变几何数值过程中，材料被去除，工件的结构刚度也改变。 因此，这是需要考虑 碎片 移除的影响。有限元分析模型，分析与重点的工具运动和碎片 移除使用的元素死亡技术。 在为了计算健身价值，对于给定夹具设计方案，位移存储为每个负载的一步。 那么，最大位移是选定为夹具设计计划的健身价值。 遗传算法的程序和 间的互动实施如下。 定位和夹具的位置以及夹紧力 这些参 数写入到一个文本文件。那个输入批处理文件 件可以读取这些参数和计算加工表面的变形。 因此， 健身价值观，在遗传算法程序，也可以写到当前夹具设计计划的一个文本文件。 当有大量的节点在一个有限元模型时，计算健身价值是很昂贵的。 因此，有必要加快计算遗传算法程序。作为这一代的推移，染色体在人口中取得类似情况。在这项工作中，计算健身价值和 染色体存放在一个 据库。 遗传算法的程序，如果目前的染色体的健身价值已计算之前，先检查；如果不，夹具设计计划发送到 则健身价值观是直接从数据库 中取出。 啮合的工件有限元模型 ，在每一个计算时间保持不变。每计算模型间的差异是边界条件，因此，网状工件的有限元模型可以用来反复 “恢复 ”令 。 5 案例研究 一个关于低刚度工件的铣削夹具设计优化问题 是被显示在前面的论文中，并在以下各节加以表述。 工件的几何形状和性能 工件的几何形状和特点显示在图 4 中，空心工件的材料 是铝 390 与泊松比 71杨氏模量。 外廓尺寸 27件 顶端内壁的三分之一 是经铣削及其刀具轨迹，如 图 4 所示 。 夹具元件中应用到的 材料 泊松比 杨氏模量的220 的合金钢。 57 图 4 空心工件 模拟和加工的运作 举例将工件进行周边铣削，加工参数在表 2 中给出。 基于这些参数，切削力的最高值被作为工件内壁受到的表面载荷而被计算和应用 ，当工件处于 n（切）、 （下径向）和 （下轴） 的切削位置时。 整个刀具路径被 26 个工步所分开，切削力的方向被刀具位置所确定 表 2 加工参数和条件 。 夹具设计方案 夹具在加工过程中夹紧工件的规划如图 5 所示。 图 5 定位和夹紧装置 的可选区域 58 一般来说， 3位原则是夹具设计中常用的。夹具底板限制三个自由度，在侧边控制两个自由度。这里， 在 Y=0面上 使用了 4 个定点（ 14 ），以定位工件并限制 2 自由度；并且在 Y=127相反面上，两个压板（ 2）夹紧工件。 在正交面上，需要一个定位元件限制其余的一个自由度，这在优化模型中是被忽略的。在表 3 中给出了定位加紧点的坐标范围。 表 3 设计变量的约束 由于没有一个简单的一体化程序确定夹紧力，夹紧力很大部分 （ 初始阶段被假设为每一个夹板上作用的力。且从符合例 5的最小二乘法，分别由 07 N/m 和 07 N/m 得到了正常切向刚度。 遗传控制参数和 惩 罚函数 在这个例子中， 用到了 下列参数值： 0, 00和 的惩罚函数是 这里 以被 代表。当 到 6 时， 优化结果 连续优化的收敛过程如图 6所示。且收敛过程的相应功能 （ 1） 和 （ 2） 如图 7、图8 所示。 优化设计方案在表 4 中给出。 59 图 6 夹具布局和夹紧力优化程序 的 收敛性遗传算法 图 7 第一 个 函数值 的收敛 图 8 第二个函数值 的收敛性 表 4 多目标优化模型的结果 表 5 各种夹具设计方案结果进行比较， 结果 的 比较 从单一目标优化和经验设计中得到的夹具设计的设计变量和目标函数值，如表 5所示。 单一目标优化的结果，在论文中引做比较。 在例子中，与经验设计相比较，单一目标优化方法有其优势。 最高 变形减少了 ，均匀变形增强了 。最高夹紧力的值也减少了 。从多目标优化方法和单目标优化方法的比较中可以得出什么呢？最大变形减少了 ，均匀变形量增加了 ，最高夹紧力的值 减少了 60 。加工表面沿刀具轨迹 的变形分布如图 9所示。很明显，在三种方法中，多目标优化方法产生的变形分布最均匀。 与结果比较，我们确信 运用最佳定位点分布和最优夹紧力来减少工件的变形。图 10示出了一实例夹具的装配。 图 9 沿刀具轨迹 的变形分布 图 10 夹具配置 实例 6 结论 本文介绍了 基于 有限元 的 夹具布局设计和夹紧力的优化程序 设计。 优化程序是多目标 的： 最大限度地减少加工表面 的 最高变形和最大限度地 均匀 变形 。 健身价值的有限元计算。 对于 夹具设计优化的问题 ， 有限元分析 的结合被证明是一种很有用的方法 。 61 在这项研究中，摩擦的影响和 碎片 移动都被考虑到了。为了减少计算的时间，建立了一个染色体的健身数值的数据库， 且网状工件的有限元模型是优化过程中多次使用的。 传统的夹具设计方法是单一目标优化方法或经验 。此研究结果表 明， 多目标优化方法 比起其他两种方法 更有效地减少变形和均匀变形 。这对于在数控加工中控制加工变形是很有意义的 。 参考文献 1、 S， 1993 年） 自动化装配线上棱柱工件最佳装夹定位生成的理论方法 。 C (1995) 优化机床夹具表现的 荷模型 。 2、 C (1998) 快速支持布局优化 。 , N (1999) 通过夹具布局优化改善工件的定位精度 。 3、 , N (2001) 夹具夹紧力的优化和其对 工件的定位精度 的影响。 4、 , N (1999) 通过夹具布局优化改善工件的定位精度 。 5、 , N (2001) 夹具夹紧力的优化 和其对工件定位精度的影响。 6、 , N (2001) 最优夹具设计计算工件动态的影响。 7、 D, S (1987) 灵活装夹系统的有限元分析。 8、 J, R (1991) 运用优化方法在夹具设计中选择支位。 9、 , J, X (1996) 变形金属板材的装夹的原则、算法和模拟。 10、 H, H, L (2005) 夹具装夹方案 的建模和优化设计。 11、 Y, N (2006) 动态稳定装夹中夹紧力最小值的确定。 12、 H, C (1996) 基于遗传算法 的夹具优化配置方法。 13、 , (1996) 借助遗传算法对装夹条件的优化。 14、 , C, , et 2002) 一项关于 空间坐标对 基于遗传算法的夹具优化问题的作用的调查。 15、 , C, , et 2002) 夹具布局优化方法 成效的调查。 16、 , N (2000) 利用遗传算法 优化加工夹具的布局。 17、 , , N (2002) 利用遗传算法 优化夹紧布局和夹紧力。 18、 M, J, Q (2004) 基于遗传算法的柔性装配夹具布局 的 建模与优化 。 62 19、 (2005) 通过一种人工神经网络和遗传算法 混合的系统设计智能夹具。 20、 S, , C (2001) 采用遗传算法 固定装置的概念设计。 21、 (2006) 利用遗传算法 优化加工夹具的定位和夹紧点。 22、 L, H, H (2005) 遗传算法用于优化夹具布局和夹紧力。 23、 , (2003) 碎片 位移和摩擦接触的运用对工件夹具布局的校核。 i & 2 007 /4 007# 007be in of In a to of to of to A to a is to is an in It is to be in a as of be be be on be it on s to to is no or a in of be to is of is to an or of In is is is to of is to of is to of A is to is to of of in a . . *)o. 29, 10016, a of 1. a of 2. a 3. Li a a 4. a a 5. of . A , 8 EM 9 8of et 10 an to to of 11 a of of or of an to is of A) a in 213 A to an 14 to in A of of an of 15. 16 a A to of et 17 an by et 18 up as 19 a EA a of A. NN to 20 to A NN a 21 EM to D et 22 a GA of of as of or of be 23, so it is to to to of of to A is A EM to of is a to be at of be in a n be as 12:; :; s ; j 1; 2; :; n 12 3i 1; 2; :; p 4to at in of j is at is of at i) is i) is of is 1 to to is in is to to EA is a to to on A is to in is a a to A of on to in of A to as to of A to In A is by of Pc)of no of in a a or N, A A, In as A is to is to A to a A is if at it in ). 1 As a to it to A. 4), by or is it is to up In to to of be to is in is As 2, or is by in , Y is to in in be 8 as 65of s at of A be a to is to to EA 2 10 11 12 13 1415 16 17 18 19 20 2122 23 24 25 26 27 2829 30 31 32 33 34 3536 37 38 39 40 41 4243 44 45 46 47 48 493 4 A of nd 5.4 of 00mm/of of 5.4 00 3. as is or by 37, 38,31 0, 9, 10, 11, 18, 17 6 26, 27, 34, 41,40 3. A of to of at it,at of to be to In in X, Y, Z)in X, Y). in Z) at by by , Y, Z 23is of so of it is to EA is to In to a is A as of to a of A be to a is to up A As in In in a GA if s of EA is EA be of a in 16, 18, 22 is in 5 of / / / 0 0 of 4. of is a .3 s 52.4 27 6.2 of an is 4. of is a .3 s 20 is on of . on of as on at ( ( ( is 6 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 滚动轴承座 件名称 滚动轴承座 1 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机加工 130 精镗 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 钻 床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/动 辅助 1 钻 加工圆形螺栓孔 钻 夹具， 钻 头 1000 1000 100 27 1 15 15 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工艺过程卡片 机械加工工艺过程卡片 产品型号 滚动轴承座 件图号 滚动轴承座 产品名称 滚动轴承座 件名称 滚动轴承座 1 页 第 1 页 材料牌号 坯种类 铸造 毛坯外型尺寸 每毛坯可制作件数 1 每台件数 1 备注 工序号 工序名称 工序内容 车 间 工 段 设 备 工艺装备 工 时 准终 单件 10 铸造 铸造毛坯 铸造车间 一 20 热处理 人工时效 铸造车间 一 30 油漆 喷漆处理 铸造车间 一 40 粗铣 夹轴承孔两侧毛坯，粗铣轴承 座 底面，注意尺寸 50表面粗糙度，留 1工余量 机加工 二 床 铣夹具，量具，铣刀 10 10 50 精铣 夹轴承孔两侧毛坯，粗铣轴承底面，注意尺寸 50表面粗糙度，留 削加工余量 机加工 二 床 铣夹具，量具，铣刀 15 15 60 铣削 以已加工底面定位基准，在轴承孔处压紧，铣轴承座 螺丝固定 表面机加工 二 床 铣夹具，量具，铣刀 13 13 70 磨削 磨削底 面，达到规定粗糙度要求 机加工 二 磨床 床夹具，砂轮 10 10 80 钻定位销孔 钻底面 定位销孔底孔然后铰孔达到尺寸 机加工 二 床 钻夹具，钻头 13 13 90 铣削 铣削轴承孔前端面 机加工 二 床 铣夹具，量具，铣刀 13 13 100 铣削 铣削轴承孔后端面 机加工 二 床 铣夹具，量具，铣刀 10 10 110 钻孔 钻 顶面 圆形螺栓孔 机加工 二 床 钻夹具，钻头 13 13 120 钻孔 攻丝 钻孔轴承座下半部分 螺纹孔 机加工 二 床 钻夹具，钻头 10 10 130 两件装配 将轴承座上下两部分两件合并装配 140 粗镗 以已加工底面及定位销孔为定位基准 粗镗 轴承座中心孔 机加工 二 床 镗夹具，镗刀 15 15 150 半精镗 以已加工底面及定位销孔为定位基准半精镗轴承座中心孔 机加工 二 床 镗夹具，镗刀 15 15 160 精镗 以已加工底面及定位销孔为定位基准精镗轴承座中心孔 机加工 二 床 镗夹具，镗刀 15 15 170 铣开 将轴承座上下两部分铣开 机加 工 二 床 铣夹具，量具，铣刀 10 10 180 去毛刺 钳工去毛刺 机加工 二 190 终检 入库 按图样要求检验 设计（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 描图 描校 底图号 装订号 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 学 课程设计论文 滚动轴承座 件工艺规程及 加工圆形螺栓孔气动夹具设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 要 本文是对 滚动轴承座 件 加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对填料箱盖零件的两道工序的加工设计了专用 夹具 . 机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本 论文夹具 设计的主要内容是 设计 加工轴承孔 夹 具 。 关键词： 滚动轴承座 工工艺，加工方法，工艺文件，夹具 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 录 摘 要 1 第 1章 绪论 7 题研究的意义及现状 7 题主要研究内容 7 究方法和手段 8 究目标 8 案可行性分析 8 第 2章 零件的分析 9 件的作用 9 件的工艺分析 10 第 3章 滚动轴承座 工工艺规程设计 11 坯的选择及铸造方法 11 准的选择 11 基准的选择 11 基准的选择 12 承座加工主要工序安排 12 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 13 定切削用量及基本工时（机动时间） 14 间定额计 算及生产安排 20 第 4 章 加工圆形螺栓孔气动夹具设计 25 具的设计要求 25 位基准的选择 26 定夹具结构，确定夹紧机构（气压夹紧）方案 26 计夹具装配图 28 削力及夹紧力的计算 29 差分析与计算 30 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 套、衬套、钻模板设计与选用 30 定夹具体结构和总体结构 32 具设计及操作的简要说明 33 总 结 34 参考文献 35 致 谢 36 4 5 6 7 第 1 章 绪论 题研究的意义及现状 当前，我国中小零部件机械产业正处于稳步发展的成熟期，国外进口设备一统天下的局面已经结束，国产零部件机械已经成为主力。主要表现如下： 一、国产机械的技术水平已接近或达到世界先进水平，大规模靠 引进技术发展的时代已经结束，吸收、学习国外先进技术的渠道和方法大为增强，自身开发能力大大提升，大型机械开发周期一般不超过一年。 二、行业格局发生很大变化。一是国外著名的机械企业纷纷在中国建厂，改变了机械生产企业的结构。它们在机械方面具有雄厚的技术和经济实力，代表着世界领先水平，今后将对中国机械行业的生产格局产生深远影响。其在产品开发、制造及知识产权保护等许多方面给中国企业提供了学习机会。二是国内著名大企业成功介入机械产品的生产，并向多品种方向发展，凭借大厂在经验、技术、经济、制造方面的实力，其机械产品在 销售市场上已经占据了主导地位。这些变化，极大增强了我国机械行业的实力，对中小企业的发展也有很大影响。 三、一批民营中小企业迅速成长壮大，规模和技术实力大增。尚存问题有待解决 。在看到我国零部件机械行业获得长足发展的同时，一些潜在的问题也不容忽视。首先，我国多数机械企业规模偏小，抵抗风险能力有限，回款率低，流动资金不足。其次，也如同其他产品一样，我国零部件机械存在着科技投入不足、创新能力偏低等问题。对基本研发的投入很少，采用挖人才、“偷”技术的方式很普遍。所以各家的产品都是大同小异，很少有标志性的技术，原始 创新很少。第三，零部件机械厂家正面临着水、电、钢材等原材料持续上涨的压力，利润损失较大，不利于进一步扩大生产。第四，对出口欧洲、美国等发达国家和地区的产品，由于不熟悉其市场准入和标准，经常遭遇“专利门槛”问题，对产品出口产生不利影响。 认清趋势促进发展。针对上述问题，相关企业要重视创新，主动加大科技投入；树立尊重知识、保护知识产权的法律意识；企业对技术骨干要有留人和防挖办法；可在市场接受的范围内，适当进行涨价，以促进生产发展。 题主要研究内容 轴承座零件的分析包括：零件用途、安装使用、零件图的加工 工艺、材料毛坯以及技术要求等的分析。确定加工方法，填写加工工艺过程。 1、依据国家有关标准， 2562开式四螺柱正滑动轴承座 型式与尺寸， 8 2564动轴承座 技术条件等，根据需要标注轴承座装配图的尺寸公差、形位公差等； 2、根据轴承座的装配图，画出轴承座上盖和底座的零件图。根据需要标注零件表面的尺寸公差、形位公差和粗糙度等； 3、综合运用所学知识，参考有关资料，按 大 批生产，安排产品的加工工艺；设计加工 轴承孔 夹 具 。 究方法和手段 （ 1）调研、消化原始资料； 收集整理有关机械零件设计、装配工艺、机械加工工艺、制造技术等有关资料，供设计时使用；消化零件制件图，了解零件的用途，分析零件的工艺性、尺寸精度等技术要求；分析工艺资料，了解所用材料性能、零件特性以及工艺参数。 （ 2）完成轴承座的零件图及装配图； （ 3）确定工艺方案，制定加工工艺文件； （ 4）设计加工轴承孔 夹 具 ； （ 5）完成零件图及多轴头装配图的制作。 究目标 通过课题的设计锻炼和培养自己的工艺文件的编制能力，熟悉常用材料的使用性能，正确选用材料；掌握夹具设计的基本方法和机械零部件设计的基本程序和 方法；掌握机械加工工艺的制定过程，对一般的制造过程和方法有初步的了解，了解常用的零部件设计软件，并能熟练运用二维及三维软件进行设计。定的机械加工工艺所加工的产品能达到图纸的各项技术要求。使自己在大学四年所学的知识得到全面总结和巩固，对以前所学的知识得以温故而知新，更好的掌握学过的知识，为将来的工作奠定一个良好基础。 案可行性分析 1）查阅相关文献，搜集有关资料。 2）了解轴承座的结构以及工作原理的了解，并了解 夹具 的结构； 3) 通过老师指导 ,同学讨论确定方案。 4）根据国家有关标准，设计产品 9 第 2 章 零件的分析 件的作用 题目给出的零件是 轴承座 。 轴承座 的主要作用 是支承各传动轴，保证各轴之间的中心距及平行度，并保证部件 正确安装。因此 滚动轴承座 件 的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精 度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。 10 件的工艺分析 由 滚动轴承座 件 图可知。 轴承座是一个滚动轴承座 件 ，它的外表面上有 4个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析 如下： （ 1）以 底 面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括： 底 面的 底 削加工；其中顶面有表面粗糙度要求为 （ 2）以的支承孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括： 2 个前后端面。 （ 3） 以 顶面 为主要加工平面的加工面。 11 第 3 章 滚动轴承座 件的 加工工艺规程设计 坯的选择及铸造方法 选择毛坯时候应该考虑一下几点因素： (1)零件的力学性能要求：相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力学性能有所不同。离心浇注的铸件、压力浇注的铸件、金属型浇注 的铸件、砂型浇筑的铸件，其力学性能一次递减。 (2)零件的结构形状和外廓尺寸：直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料，相差较大时宜采用锻件；形状复杂、力学性能要求不高可采用铸钢件，形状复杂和薄壁的毛坯不宜采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯不宜采用模锻、压铸和精铸，多采用砂型铸造和自由锻造；外形复杂的小零件宜采用精密锻造方法，以避免机械加工。 (3)生产纲领和批量：生产纲领大时宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，生产纲领小时宜采用设备投资小的毛坯制造方法。 (4)现场生产条件要求：现场生产条件和发展应经过技术经济分析和 论证。 经过分析考虑，零件材料选取 于零件结构一般，生产类型为中、小批生产，在机床运行过程中所受冲击不大，力学性能要求不高，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，零件属于中批生产，零件的轮廓尺寸不大，根据参考文献 8中表 3择金属型浇注铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第 41页表 用铸件尺寸公差等级为 9 级 证产品质量有帮助。此外为消除残余应力还应安排人工时效。 准的选择 定位选择是工艺规程设计中重要的工作之一，定位选择的正确与 合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法进行。 基准的选择 选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。 (1)加工轴承座上盖时应选择上盖螺栓孔的上表面为粗基准，加工上盖分合面。我选择粗基准的根据如下：选择上盖螺栓孔的上表面为基准，能保证轴承座上盖其他表面加工余量小二均匀，符合选择重要表面为粗基准的原则；轴承座上盖只有螺栓孔上表面不需要进行加工，符 合选择不加工表面为粗基准的原则；制造毛坯的时候上表面的加工余 12 量留的最少，符合选择加工余量量最小的表面为粗基准的原则；上表面能满足方便定位、加紧的需求，符合选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准的原则；螺栓孔上表面只用一次，加工出精基准面就不需要使用，符合粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次的原则。 (2)按照粗基准的选择原则，同理我们可以选择出轴承座底座的底孔的上表面为粗基准，加工底座的底面。 基准的选择 精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便、夹具结构简单。 (1)选择上 盖的分合面为精基准，加工上盖端面和 气压 杯螺纹孔的上表面。我选择精基准的根据如下：精基准的以“基准重合”、“基准统一”、“自为基准”、“互为基准”为选择原则，并且需要保证工件定位精准、加紧可靠、操作方便。选择上盖的分合面为精基准可以简化操作，能够准确定位，加紧可靠，满足加工表面对设计基准的相对位置精度要求，方便加工其他表面。 (2)按照精基准的选择原则，选择轴承座底座的底面为精基准，加工底座的端面及内孔分合面。 (3)按照精基准的选择原则，选择轴承座的底面与为精基准，加工轴承座的内孔。 承座 加工主要 工序安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。 轴承座 加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到 轴承座 加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，顶面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于 轴承座 ，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述 原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在 c9080 的含 硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于 13 根据以上分析过程，现将 轴承座 加工工艺路线确定如下： 工艺路线 气压 漆 喷漆处理 40 粗铣 夹轴承孔两侧毛坯，粗铣轴承座底面，注意尺寸 50表面粗糙度，留 1加工余量 50 精铣 夹轴承孔两侧毛坯，粗铣轴承底面，注意尺寸 50面粗糙度，削加工余量 60 铣削 以已加工底面定位基准，在轴承孔处压紧，铣轴承座螺丝固定表面 50 磨削 磨削底面，达到规定粗糙度要求 80 钻定位销孔 钻 底面定位销孔底孔然后铰孔达到尺寸 90 铣削 铣削轴承孔前端面 100 铣削 铣削轴承孔后端面 110 粗镗 以已加工底面及定位销孔为定位基准粗镗轴承座中心孔 120 半精镗 以已加工底面及定位销孔为定位基准半精镗轴承座中心孔 130 精镗 以已加工底面及定位销孔为定位基准精镗轴承座中心孔 140 铣开 将轴承座上下两部分铣开 150 钻孔 钻 顶面 圆形螺栓孔 160 钻孔攻丝 钻孔轴承座下半部分螺纹孔 150 去毛刺 钳工去毛刺 180 终检入库 按图样要求检验 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 的确定 “ 轴承座 ”零件材料采用灰铸铁制造。材料为 度 150 241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。 （ 1） 顶面的加工余量。 根据工序要求，顶面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下： 粗铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 余量值规定为 现取 表 铣平面时厚度偏差取 。 精铣：参照机械加工工艺手册表 余量值规定为 （ 3） 底 面孔 14 毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表 确定其工序尺寸及加工余量为： 毛坯为实心 （ 4） 前后端面加工余量。 根据工艺要求，前后端面分为粗铣、半精铣、半精铣、精铣加工。各工序余量如下： 粗铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 加工余量规定为 现取 半精铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷，其加工余量值取为 精铣：参照机械加工工艺手册，其加工余量取为 铸件毛坯的基本尺寸为 ，根据机械加工工艺手册件尺寸公差等级选用 查表 得铸件尺寸公差为 毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表 确定螺孔加工余量为： 定切削用量及基本工时（机动时间） 工序 40、 50：粗、精铣 轴承座底面 机床：铣床 具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 00齿数 14Z 10 （ 1） 粗铣 轴承座底面 粗铣夹轴承孔两侧毛坯，粗铣轴承底面，注意尺寸 50 1 加工余量 铣削深度每齿进给量据机械加工工艺手册表 削速度 V ：参照机械加工工艺手册表 4 机床主轴转速 n ： m 0410001000 0 n ，取 00 实际铣削速度 V ： 进给量工作台每分进给量m a：根据机械加工工艺手册表 40被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 41 刀具切入长度 1l ： 2)31()(21 刀具切出长度 2l ：取 2 15 走刀次数为 1 机动时间1m mj （ 2） 精铣 轴承座底面 精铣夹轴承孔两侧毛坯，粗铣轴承底面，注意尺寸 50表面粗糙度，留 铣削深度每齿进给量据机械加工工艺手册表 削速度 V ：参照机械加工工艺手册表 6 机床主轴转速 n ： m 8 84 0 061 0 0 01 0 0 0 0 n ，取 00 实际铣削速度 V ： 进给量工作台每分进给量 m 30/被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 41 刀具切入长度 1l ：精铣时 001 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为 1 机动时间2mj 本工序机动时间 m 工序 2： 以已加工底面定位基准，在轴承孔处压紧，铣轴承座螺丝固定表面 。 机床：铣床 具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料： 15 100D ，齿数 5Z ，此为粗齿铣刀。 因其单边余量： Z=3以铣削深度m=3铣该平面的单边余量： Z=削深度齿进给量据参考文献 3表 73，取 0 /fa m m Z：根据参考文献3表 81，取铣削速度 V m s 16 每齿进给量据参考文献 3表 73，取 据参考文 献 3表 81，取铣削速度 V m s 机床主轴转速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 2 . 4 7 6 0 4 7 1 . 9 7 / m i 1 4 1 0 0 按照参考文献 3表 74，取 4 7 5 / m 实际铣削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 4 7 5 2 . 4 9 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0m s 进给量0 . 1 8 5 4 7 5 / 6 0 7 . 1 2 /a Z n m m s 工作台每分进给量7 . 1 2 / 4 2 7 . 5 / m i m m s m m a：根据参考文献 3表 81,取 0切削工时 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 141l ， 68l 刀具切入长度 1l ： 221 0 . 5 ( ) (1 3 )l D D a 220 . 5 ( 1 0 0 1 0 0 6 0 ) ( 1 3 ) 1 2 刀具切出长度2l：取 2 走刀次数为 1 机动时间121 1 4 1 1 2 2 0 . 3 6 m i 7 . 5l lt f 机动时间 1 121 6 8 1 2 2 0 . 1 9 m i 7 . 5l lt f 所以该工 序总机动时间 11 0 . 5 5 m i nj j jt t t 工序 80：粗、精铣 轴承座左侧表面 机床： 铣床 具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 00齿数 14Z 10 （ 1）粗铣 铣削深度每齿进给量据机械加工工艺手册表 削速度 V ：参照机械加工工艺手册表 4 17 机床主轴转速 n ： m 0410001000 0 n ，取 00 实际铣削速度 V ： 进给量工作台每分进给量m a：根据机械加工工艺手册表 40被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 41 刀具切入长度 1l ： 2)31()(21 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为 1 机动时间1m mj （ 2）精铣 铣削深度每齿进给量据机械加工工艺手册表 削速度 V ：参照机械加工工艺手册表 6 机床主轴转速 n ： m 8 84 0 061 0 0 01 0 0 0 0 n ，取 00 实际铣削速度 V ： 进给量工作台每分进给量 m 30/被切削层 长度 l ：由毛坯尺寸可知 41 刀具切入长度 1l ：精铣时 001 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为 1 机动时间2mj 本工序机动时间 m 工序 90： 钻底面 定位销孔 18 机床：组合钻床 刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀 切削深度进给量 f ：根据机械加工工艺手册表 切削速度 V ：参照机械加工工艺手册表 机床主轴转速 n ： m n ，取 00 实际切削速度 V ： 被切削层长度 l ： 0 刀具切入长度 1l ： t gc t g 1(21 刀具切出长度 2l ： 02 l 走刀次数为 1 机动时间m fn ：粗铣 左 两侧面 机床：组合铣床 刀具：硬质合金端铣刀 质合金立铣刀 1） 粗铣两侧面 铣刀直径 20，齿数 12Z 铣削深度每齿进给量据机械加工工艺手册表 削速度 V ：参照机械加工工艺手册表 3 机床主轴转速 n ： m 0310001000 0 n ，取 50 实际铣削速度 V ： 进给量工作台每分进给量m 50/5.7 a：根据机械加工工艺手册表 92被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 40 19 刀具切入长度 1l ： 4)31(21 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为 1 机动时间1m mj 工序 100： 钻 顶面 圆形螺栓孔 钻孔选用机床为 臂机床，刀具选用 柄短麻花钻，机械加工工艺手册第 2 卷。 根据机械加工工艺手册第 2 卷表 得钻头直径小于 10钻孔进给量为 则取 确定切削速度，根据机械加工工艺手册第 2 卷表 削速度计算公式为 m 3 查得参数为 , 刀具耐用度 T=35则 v = =1.6 所以 n = =72 选取 所以实际切削速度为 1000 v =确定切削时间（一个孔） t = 28 工序 220： 钻孔轴承座下半部分螺纹孔 机床：组合攻丝机 刀具：钒钢机动丝锥 2纹孔 螺孔攻丝 进给量 f ：由于其螺距 ,因此进给量 20 切削速度 V ：参照机械加工工艺手册表 m 48.0 机床主轴转速 n ： m 001 0 00 0 n ，取 50 丝锥回转转速0n：取 50 实际切削速度 V ： 被切削层长度 l ： 1 刀具切入长 度 1l ： 3)31(1 刀具切出长度 2l ： 02 l （盲孔） 机动时间1m fn 间定额计算及生产安排 根据设计任务要求，该的年产量为 10 万件。一年以 240 个工作日计算，每天的产量应不低于 417 件。设每天的产量为 420 件。再以每天 8 小时工作时间计算，则每个工件的生产时间应 不大于 参照机械加工工艺手册表 械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为： %)1)( （大量生产时 0/ 因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： %)1)( 其中： 单件时间定额 基本时间（机动时间） 辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 k 布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值 工序 1：粗、精铣顶面 机动时间照机械加工工艺手册表 工步辅助时间为 由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为 则m k ：根据机械加工工艺手册表 13k 单间时间定额 21 m 131)()1)( 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时， dd 即能满足生产要求 工序 2：钻顶面孔、铰定位孔 机动时间照机械加工工艺手册表 工步辅助时间为 由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为 则m k ：根据机械加工工 艺手册表 k 单间时间定额 m i i )1)( 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序 4：钻两侧面孔 机动时间照机械加工工艺手册表 工步辅助时间为 由于在生产线上装卸工 件时间很短，所以取装卸工件时间为 则m k ：根据机械加工工艺手册表 k 单间时间定额 m i i )1)( 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序 5：粗铣前后端面 机动时间照机械加工工艺手册表 工步辅助时间为 由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为 则m k ：根据机械加工工艺手册表 13k 单间时间定额 22 m 131)()1)( 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序 6：半精铣前后端面 机动时间照机械加工工艺手册表 工步辅助时间为 由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为 则m k ：根据机械加工工艺手册表 13k 单间时间定额 m 131)()1)( 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序 9：粗镗前后端面支承孔 机动时间照机械加工工艺手册表 工步辅助时间为 由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为 则m k ：根据机械加工工艺手册表 k 单间时间定额 m i i )1)( 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时， dd 即能满足生产要求 工序 11：精镗支承孔 机动时间照机械加工工艺手册表 工步辅助时间为 由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为 则m k ： 根据机械加工工艺手册表 k 单间时间定额 23 m i i )1)( 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时， dd 即能满足生产要求 工序 12：前后端面螺纹孔攻丝 机动时间照钻孔辅 助时间，取装卸工件辅助时间为 则 m k ：参照钻孔 k 值，取 k 单间时间定额 m )1)( 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序 14：精铣前后端面 机动时间照机械加工工艺手册表 工步辅助时间为 由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为 则m k ：根据机械加工工艺手册表 13k 单间时间定额 m 131)()1)( 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时， dd 即能满足生产要求 工序 15：精铣两侧面 机动时间照机械加工工艺手册表 工步辅助时间为 由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为 则m k ：根据机械加工工艺手册表 13k 24 单间时间定额 m 131)()1)( 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时，m dd 即能满足生产要 求 工序 17：螺纹孔攻丝 机动时间照钻孔辅助时间，取装卸工件辅助时间为 则 m k ：参照钻孔 k 值，取 k 单间时间定额 m )1)( 因此布置一台机床即能满足生产要求。 25 第 4 章 加工圆形螺栓孔气动夹具设计 具的设计 要求 下面具体阐述一下夹具的设计原理 : （ 1）六点定位原理 当工件在不受任何条件约束时，其位置是任意的不确定的。设工件为一理想的钢体，并以一个空间直角坐标作为参照来观察钢体的位置变动。由理论力学可知，在空间处于自由状态的钢体，具有六个自由度，即沿着 X、 Y、 图所示。用 X、 Y、 、 Y、 六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务，就是要限制工件的自由度。在夹具中，用分别适当的与工件接触的六个支撑点，来限制工件六个自由度的原理，称为六点定位原理。 （ 2）、应用定位原理几种情况 1完全定位 工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置，称为完全定位。 2部分定位 工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工 要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。 在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。 3过定位（重复定位） 几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位。 A、一般情况下，应该避免使用过定位。 通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件（或定位件）产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。 B、过定位亦可合理应用 虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但 是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。 工件本身刚性和支承刚性的加强，是提高加工质量和生产率的有效措施，生产中常有应用。大家都熟知车削长轴时的安装情况，长轴工件的一端装入三爪卡盘中，另一端用尾架尖支撑。这就是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和机床（夹具）有关的形位误差从严控制，过定位的弊端就可以免除。由于工件的支撑刚性 26 得以加强，扶持有助于实现稳定，可靠的定位，所以工件安装方便，加工质量和效率也大为提高。 位基 准的选择 为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹紧。 由零件图可知： 定位、夹紧方案有： 方案 ：选底平面和 一面 2孔 定位夹紧方式用操作简单，通用性较强的 气缸联动 压板来夹紧。 通过比较分析 满足要求 ， 孔其加工与孔的轴线间有尺寸公差，选择 外圆和侧面支撑钉来 定位，从而保证其尺寸公差要求。 为了使定位误差达到要求的范围之内， 这种定位在结构上简单易操作。 定夹具结构，确定夹紧机构（气压夹紧）方案 1夹紧装置的组成 工件在夹具中正确定位后，由夹紧装置将工件夹紧。夹紧装置的组成 有： 1）动力装置：产生夹紧动力的装置。 2）夹紧元件：直接用于夹紧工件的元件。 3）中间传力机构：将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件的机构。 2对夹紧装置的要求 1）夹紧过程不得破坏工件在夹具中占有的定位位置。 2）夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面或使工件产生过大的夹紧变形。 3）操作安全、省力。 4）结构应尽量简单，便于制造，便于维修。 典型夹紧机构 1斜楔夹紧机构 斜楔是夹紧机构中最为基本的一种形式，它是利用斜面移动时所产生的力来夹紧 工件的，常用于气动和气压夹具中。在手动夹紧中，斜楔往往和其他机构联合使用。 斜楔夹紧机构的缺点是夹紧行程小，手动操作不方便。斜楔夹紧机构常用在气动、气压夹紧装置中，此时斜楔夹紧机构不需要自锁。 2螺旋夹紧机构 采用螺旋装置直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧的机构，统称螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构结构简单，容易制造。由于螺旋升角小，螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都较大，在手动夹具上应用较多。螺旋夹紧机构可以看作是绕在圆柱表面上的斜面，将它展开就相当于一个斜楔。 27 3偏心夹紧机构 偏心夹紧机构是斜楔夹 紧机