浴缸本體銑五面的加工工裝設(shè)計(jì)

1、摘 要自機(jī)械加工技術(shù)的興起，便帶動(dòng)了工裝的快速發(fā)展，為適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要，工裝設(shè)計(jì)的可調(diào)性及定位的精確性變得愈加重要，而且將成為當(dāng)前工裝發(fā)展的主要方向。本設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)在于工裝的分度結(jié)構(gòu)即轉(zhuǎn)動(dòng)架，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一次裝夾即可完成對(duì)新派浴缸本體換向閥部位五面結(jié)構(gòu)的加工。該工裝降低了在銑面過程中由于多次裝夾而累積的誤差，提高了五面結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性，而且使加工生產(chǎn)效率大大提高。新工裝的使用使產(chǎn)品的加工工藝發(fā)生了很大變革：使用舊工裝的加工工藝： 用舊工裝夾緊本體加工面1打開工裝，調(diào)整本體位置重新夾緊加工面2打開工裝，調(diào)整本體位置重新夾緊加工面5使用新工裝的加工工藝： 用新工裝夾緊本體加工面1轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)架一定角

2、度后固定轉(zhuǎn)動(dòng)架加工面2轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)架一定角度后固定轉(zhuǎn)動(dòng)架加工面5關(guān)鍵詞：工裝；可調(diào)性；轉(zhuǎn)動(dòng)架；準(zhǔn)確性；效率；工藝ABSTRACTSince the rise of mechanical processing technologies, he led the rapid development of tooling, to meet the needs of the modern industrial production, tooling design and adjustable positioning accuracy becomes more important, and it will b

3、e the main tooling development direction. Highlights of this design is that the sub-degree structure of tooling that is rotating frame, so you can achieve in a single setup can be completed on the new style valve body bath surface structure of the five parts of the processing. The lower tooling surf

4、ace in milling process because of repetitious and cumulative errors, improve the accuracy of five surface structures, but also the processing efficiency is improved. The use of new tooling products, processing technology to make great changes have taken place: The use of old tooling processing techn

5、ology: Clamping body with the old tooling processing surface 1 open tooling, body position adjustment and re-clamping processing surface 2 . open tooling, body position adjustment and re-clamping processing surface 5 The use of new tooling processing technology: Clamping body with the new tooling pr

6、ocessing surface 1 Fixed the rotating frame after rotating the rotating frame an angleprocessing surface 2 . Fixed the rotating frame after rotating the rotating frame an angle processing surface 5 KEYWORDS: tooling; adjustable; rotating frame; accuracy; efficiency; Technology目 錄一、 引言4二、 研究方案7三、 新派浴

7、缸本體銑五面工裝的深度解析93.1 新工裝的示意圖及功能簡介93.2 新工裝的定位分析103.3 新工裝的夾緊分析153.4 新工裝的分度功能分析24四、 經(jīng)濟(jì)性分析28五、 總結(jié)30致謝31參考文獻(xiàn)32附錄34一、 引言國際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85左右。現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用工裝，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用工裝；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔34年就要更新5080左右專用工裝，而工裝的實(shí)際磨損量僅為1020左右。特

8、別是近年來，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)工裝提出了如下新要求： 1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本； 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件； 3）能適用于精密加工的高精度工裝； 4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型工裝； 5）采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率； 6）提高工裝的標(biāo)準(zhǔn)化程度。 1.1 工裝的發(fā)展方向現(xiàn)代工裝的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個(gè)方面。 （1）標(biāo)準(zhǔn)化 工裝的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。目前我國已有工裝零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)，工

9、裝的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于工裝的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。 （2）精密化 隨著產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)工裝的精度要求。（3）高效化 高效化工裝主要用來減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 （4）柔性化 工裝的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指工裝通過調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型工裝種類主要有：組合工裝、通用可調(diào)工裝、成組工裝、模塊化工裝等。為適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大工裝的柔性化程度，發(fā)展可調(diào)工裝結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前工裝發(fā)

10、展的主要方向。1.2 我公司生產(chǎn)新派浴缸水嘴遇到的實(shí)際問題 金凱登裝飾材料實(shí)業(yè)有限公司是專業(yè)生產(chǎn)水龍頭的公司，我公司生產(chǎn)的新派浴缸水嘴在換向閥提拉頭部分設(shè)計(jì)十分完美，做到了提拉頭與本體的完美結(jié)合，達(dá)到了很好的感官效果。同時(shí)，要達(dá)到此設(shè)計(jì)效果，我們必須對(duì)新派浴缸本體換向閥部分加工出五個(gè)面，效果如下圖：為加工出此五面，我們公司自主設(shè)計(jì)了一套立式銑床工裝，此套工裝是將新派浴缸本體的五個(gè)面分開五道工序來銑，銑完一個(gè)面后需對(duì)本體進(jìn)行重新裝夾定位，然后才能開始銑另外一個(gè)面。在銑面過程中，由于產(chǎn)品多次裝夾累積了一定的誤差，造成最終形成的尺寸精度無法達(dá)到設(shè)計(jì)定義的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)多次裝夾耗用了過多時(shí)間，使得生產(chǎn)效率

11、較低。 針對(duì)此情況，我們考慮可設(shè)計(jì)一帶有分度結(jié)構(gòu)的工裝來實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成五面的加工，最終達(dá)到提高產(chǎn)品加工精度及生產(chǎn)效率的效果。1.3 研究內(nèi)容及目標(biāo)（1）根據(jù)對(duì)產(chǎn)品加工過程中誤差形成原因的分析，研究能有效提高產(chǎn)品加工精度的方案。（2）根據(jù)對(duì)產(chǎn)品加工過程中影響生產(chǎn)效率因素的分析，研究能有效提高生產(chǎn)效率的方案。二、 研究方案2.1 原始數(shù)據(jù)的分析經(jīng)過在加工車間的實(shí)習(xí)，我親身體驗(yàn)了對(duì)新派浴缸本體銑五面的加工過程，并記錄了許多原始數(shù)據(jù)，如下表一：抽查本體記錄項(xiàng)加工面第1個(gè)第10個(gè)第30個(gè)第50個(gè)裝夾時(shí)間/S加工時(shí)間/S尺寸誤差/mm裝夾時(shí)間/S加工時(shí)間/S尺寸誤差/mm裝夾時(shí)間/S加工時(shí)間/S尺寸誤差

12、/mm裝夾時(shí)間/S加工時(shí)間/S尺寸誤差/mm1606+0.4407+0.7305-0.6286+0.52585+0.8425-0.6286-0.7257-0.53626-0.5456-0.5275+0.5265+0.64606+0.6405-0.6285+0.6275+0.85656-0.6436+0.5296+0.6255-0.6表一 通過上面表格的數(shù)據(jù)分析知道使用舊工裝加工出來的產(chǎn)品精度并不理想，而且產(chǎn)品加工的時(shí)間只是裝夾時(shí)間的四分之一不到，很明顯，產(chǎn)品的多次裝夾阻礙了我們生產(chǎn)效率的提高，且產(chǎn)品的加工精度還有一定的空間改良。因此，我們應(yīng)從產(chǎn)品裝夾方面入手來提高產(chǎn)品的精度及產(chǎn)品加工的生產(chǎn)效率

13、。2.2 新、舊工裝帶來的加工工藝改革 使用舊工裝的加工工藝： 用舊工裝夾緊本體加工面1打開工裝，調(diào)整產(chǎn)品位置重新夾緊加工面2打開工裝，調(diào)整產(chǎn)品位置重新夾緊加工面5使用新工裝的加工工藝： 用新工裝夾緊產(chǎn)品加工面1轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)架一定角度后固定轉(zhuǎn)動(dòng)架加工面2轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)架一定角度后固定轉(zhuǎn)動(dòng)架加工面52.3 研究方案的可行性分析使用新工裝之后，產(chǎn)品的加工工藝發(fā)生了很大變革，我們可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的一次裝夾即可完成對(duì)新派浴缸本體換向閥部位五面結(jié)構(gòu)的加工。從前期分析可以知道，產(chǎn)品的多次裝夾累積了一定的誤差，使得產(chǎn)品加工的精度不是很理想，新工裝攻克了這個(gè)難題，一次裝夾即可完工，消除了誤差累積，使得產(chǎn)品的加工精度大大提高

14、。從表一我們知道，產(chǎn)品的多次裝夾浪費(fèi)了大量時(shí)間，同理，新工裝完全忽略了后面4次裝夾的時(shí)間，從而大大提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。三、 新派浴缸本體銑五面工裝的深度解析3.1 新工裝的示意圖及功能簡介圖1 新工裝示意圖工裝的功能不外乎兩種:定位與夾緊,從上圖1我們可以知道,該工裝的定位元件主要是定位銷和浮動(dòng)定位塊,其中浮動(dòng)定位塊只起輔助定位的作用，不能限制工件的自由度，限制自由度主要靠定位銷。壓板主要是用來夾緊產(chǎn)品的,他實(shí)現(xiàn)了工裝的夾緊功能。我設(shè)計(jì)的新工裝除了擁有這兩種功能以外，還增加了分度功能，分度功能的實(shí)現(xiàn)主要依靠轉(zhuǎn)動(dòng)架，這個(gè)功能也正是本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)。分度功能的增加實(shí)現(xiàn)了一次裝夾即可完成對(duì)新派浴缸本

15、體換向閥部位五面結(jié)構(gòu)的加工，提高了產(chǎn)品的加工精度和生產(chǎn)效率。本設(shè)計(jì)改善了產(chǎn)品的加工工藝，同時(shí)也保證了加工工作的順暢，該工裝的工作流程圖如下：將本體對(duì)正浮動(dòng)定位塊及定位銷放置于工裝上啟動(dòng)氣缸2換向開關(guān)，氣缸帶動(dòng)壓板夾緊本體，打開氣缸1進(jìn)氣開關(guān)，拉緊轉(zhuǎn)動(dòng)架暫停立式銑床，啟動(dòng)氣缸2換向開關(guān)，氣缸帶動(dòng)壓板離開本體表面，開始準(zhǔn)備加工另一個(gè)本體。啟動(dòng)立式銑床，加工面1暫停立式銑床，關(guān)掉氣缸1進(jìn)氣開關(guān)，放松轉(zhuǎn)動(dòng)架，拔出定位桿，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)架一定角度，放下定位桿使得剛好插入孔內(nèi)，打開氣缸1進(jìn)氣開關(guān)，拉緊轉(zhuǎn)動(dòng)架啟動(dòng)立式銑床，加工面2，循環(huán)前一操作繼續(xù)加工完面3-4-5注意：如果加工第一個(gè)本體是從面1到面5，那么加工

16、第二個(gè)本體就是從面5到面1，面的序號(hào)及排序可以操作者自己定，但加工順序一定是從本體的一側(cè)加工到另一側(cè)，然后加工下一個(gè)本體時(shí)順序反過來。3.2 新工裝的定位分析3.2.1 新工裝的定位元件 圖2 浮動(dòng)定位塊 圖3 定位銷如圖2，是浮動(dòng)定位塊的PROE空間圖，在工裝中，它起到輔助定位的作用，由于新派浴缸本體在定位的時(shí)候重心不在定位銷處，把本體放上去的時(shí)候定位銷不能很好的與換向閥孔對(duì)正，最終導(dǎo)致定位不到位而產(chǎn)生更大的誤差。浮動(dòng)定位塊就是扶正本體，保證定位銷的定位準(zhǔn)確的。浮動(dòng)定位塊下面支撐桿有彈簧與之配合達(dá)到浮動(dòng)的效果，之所以定位塊是浮動(dòng)的，就是因?yàn)樗皇莻€(gè)輔助定位元件，它只需要提供很小的力來扶正本體

17、，所以選擇彈簧力來適應(yīng)。如果定位塊是固定的，則有可能限制定位銷的定位，新派浴缸本體屬于鑄件，余量大且不均勻，與定位塊的結(jié)合并不一定很融洽，所以可能會(huì)干涉定位銷的定位。定位塊的浮動(dòng)保證了其定位輔助功能，同時(shí)也不會(huì)去干涉定位銷的定位，是一個(gè)很好的設(shè)計(jì)亮點(diǎn)。浮動(dòng)定位塊的2D尺寸圖見下：圖4 浮動(dòng)定位塊尺寸圖圖的比例為 1：1。如圖3，是定位銷的PROE空間圖，它與螺釘M8*40（參考GB/T70-1985）組合固定在定位底板上，最終實(shí)現(xiàn)其定位功能，定位銷的2D尺寸圖見下：圖5 定位銷尺寸圖圖的比例為 1：1。3.2.2 定位誤差的分析與計(jì)算圖6 本體換向閥孔與定位銷組合示意圖圖7 新派浴缸本體換向閥

18、孔的尺寸圖在新工裝中，定位銷是主要的定位元件，浮動(dòng)定位塊只是輔助定位，并不限制自由度，所以只需要對(duì)定位銷進(jìn)行定位誤差分析。由新工裝的工作流程知，本體的加工是從側(cè)面開始的，所以定位銷應(yīng)是水平的。本體裝到定位銷中（圖6）后，由于自重作用，本體的換向閥孔（圖7）與定位銷上的母線接觸，孔軸線處于定位銷軸線1的下方，如右圖則定位誤差 db=OO1=0.5（Dmax-dmin）由于Dmax=Dmin+TD,dmin=dmax-Td 所以db=0.5 Dmin+TD-(dmax-Td) =0.5(TD+Td+s) （公式一）式中 Dmin 換向閥孔的最小直徑（mm）； TD 換向閥孔的公差（mm）； Dma

19、x 定位銷的最大直徑（mm）； Td 定位銷的公差（mm）； s 換向閥孔與定位銷的最小配合間隙（mm），s=Dmin-dmax。通過對(duì)圖6的觀察，以及對(duì)圖6與圖7的尺寸參考，可以知道定位銷除了細(xì)長桿定位外，還有其下端的臺(tái)階也起著定位的作用，所以誤差分析應(yīng)該有2處。由圖6和圖7知，定位銷細(xì)長桿的直徑 d1=9.9 -0.02 -0.05 mm ；換向閥孔深小孔部分的直徑 D1=100 -0.1 mm；定位銷臺(tái)階的直徑 d2=21.4-0.05 -0.10 mm；換向閥孔臺(tái)階孔部分的直徑 D2=21.50 -0.1 mm。由以上尺寸知，TD1=0.1mm, Td1=0.05mm, s1=9.9-

20、9.88=0.02mm;TD2=0.1mm, Td2=0.05mm, s2=21.4-21.35=0.05mm;把以上數(shù)據(jù)帶入公式一，得定位銷細(xì)長桿的定位誤差:db1=0.5*（0.1+0.03+0.02）=0.075mm;定位銷臺(tái)階的定位誤差: db2=0.5*(0.1+0.05+0.05)=0.1mm 。經(jīng)過對(duì)新工裝定位誤差的計(jì)算分析，我們清楚的了解到它的定位精度在水龍頭制造方面比較高，其定位誤差最多只有0.1mm,所以該設(shè)計(jì)在理論上其定位還是足夠滿足生產(chǎn)要求的。3.3 新工裝的夾緊分析3.3.1新工裝的夾緊裝置當(dāng)新派浴缸本體在工裝中正確定位后，接下來就是夾緊，夾緊裝置就是為此而設(shè)計(jì)的。夾

21、緊裝置一般包括3個(gè)部分：動(dòng)力裝置、夾緊元件、中間傳力結(jié)構(gòu)，我設(shè)計(jì)的工裝是用氣缸來作動(dòng)力裝置的，夾緊元件則是壓板，中間傳力結(jié)構(gòu)我選擇了雙頭螺柱（M12），如下圖9：圖9 夾緊裝置結(jié)構(gòu)圖對(duì)于夾緊裝置的設(shè)計(jì)我們應(yīng)該滿足如下要求：（1） 夾緊過程不得破壞工件在工裝中占有的定位位置；（2） 夾緊力要適當(dāng)，既要保證工件在加工過程中定位的穩(wěn)定性，又要防止因夾緊力過大損傷工件表面或者使工件產(chǎn)生過大的夾緊變形。（3） 操作要安全，省力。（4） 結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單，便于制造便于維修。通過前文對(duì)新工裝的功能簡介，以及新舊工裝加工工藝的對(duì)照，新工裝的先進(jìn)性已經(jīng)得到充分的認(rèn)可，且新工裝夾緊裝置的設(shè)計(jì)也基本符合設(shè)計(jì)要求。夾緊

22、裝置的夾緊力是由氣缸來提供的，氣缸的選擇是否合理將折射出夾緊力的適當(dāng)與否，針對(duì)這點(diǎn)設(shè)計(jì)要求還待進(jìn)一步分析計(jì)算和校驗(yàn)，接下來我們將進(jìn)入夾緊力的分析計(jì)算。3.3.2 夾緊力的分析與計(jì)算圖10 夾緊力示意圖（1） 夾緊力的選擇夾緊力作為一個(gè)力應(yīng)該有作用點(diǎn)和作用方向，這只是在定性分析，當(dāng)定量分析的時(shí)候應(yīng)該還有作用力大小，因?yàn)樽饔昧Υ笮〉姆治鲇?jì)算比較復(fù)雜，所以我們分出單獨(dú)的一項(xiàng)來分析。夾緊力的選擇應(yīng)該包括夾緊力作用點(diǎn)的選擇和作用方向的選擇，首先我們結(jié)合新工裝的設(shè)計(jì)來探討下夾緊力作用點(diǎn)的選擇問題。 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)定位元件或位于定位元件所形成的支撐面內(nèi)。從圖10我們知道，壓板有2個(gè)力作用在本體上，是以

23、定位銷為中心平均分配在其兩邊的，從理論設(shè)計(jì)上來講，那2個(gè)力應(yīng)該是大小相等，方向一致的力（如圖11）。從理論力學(xué)可知，這2個(gè)力的合力的作用點(diǎn)在定位銷的中心，而且大小等于這2個(gè)力之和。所以本設(shè)計(jì)的夾緊力的作用點(diǎn)正對(duì)定位元件。圖11 夾緊力分析圖 夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面，使夾緊穩(wěn)固可靠。圖12 夾緊力作用點(diǎn)位置圖如圖12，壓板寬度b=60mm ，五面部位的寬度c=24.6+0.1mm ,壓板兩夾塊之間的距離 d=29mm ，則壓板單片夾塊的寬度 a=0.5*(60-29)=15.1mm 。從理論力學(xué)知識(shí)可以分析出，夾緊力的作用點(diǎn)在壓板夾塊的中心，所以夾緊力作用點(diǎn)離加工表面的最大距離 e=0.

24、5*(29-24.5)+0.5*15.1=9.8mm 。從理論數(shù)據(jù)分析可知，這樣的設(shè)計(jì)是合理的。通過以上分析，夾緊力作用點(diǎn)的選擇基本符合設(shè)計(jì)要求，而對(duì)于一個(gè)力的分析來說，其作用方向的分析也是必不可少的。工裝的設(shè)計(jì)理論要求夾緊力的作用方向應(yīng)垂直于工件的主要定位基面。我設(shè)計(jì)的工裝的定位基面是定位銷的臺(tái)階底面，如圖13，從理論設(shè)計(jì)來說，我們完全可以保證夾緊力的方向與定位銷的方向一致（如圖10），即夾緊力的作用垂直于定位銷的臺(tái)階底面。所以從這點(diǎn)分析夾緊力作用方向的選擇合理。圖13 定位基面（2） 夾緊力的分析與計(jì)算在工裝的設(shè)計(jì)過程中，夾緊力的估算是一件十分重要的工作。夾緊力太大會(huì)增大工件的變形，還會(huì)無

25、謂的增大夾緊裝置，造成累贅與浪費(fèi)；夾緊力過小會(huì)導(dǎo)致工件夾不緊，在加工過程中工件的定位位置很可能被破壞，而且容易引發(fā)安全事故。我設(shè)計(jì)的工裝是應(yīng)用在立式銑床上，所以夾緊力的估算離不開工件被加工時(shí)所受的銑削力，而銑削力的分析計(jì)算需要涉及到加工設(shè)備、銑刀、加工工件等眾多方面。從加工工藝我們知道，工裝夾緊本體以后需要被加工出五個(gè)面，這五個(gè)面所在的位置以及方向是各異的，所以在分析力的過程中我們需要找到本體在加工過程中最容易脫離定位夾緊的位置及方向，即工作中的薄弱環(huán)節(jié)。夾緊力的估算是復(fù)雜的，需要一步步的分析與探討，最終得出合理的結(jié)果。 我們公司現(xiàn)有的立式銑床是佛山市漢貝爾數(shù)控機(jī)床有限公司生產(chǎn)的精密炮塔銑床，

26、機(jī)臺(tái)型號(hào)為3K，其工作臺(tái)最大寬度為400mm ，工作臺(tái)最大長度為760mm ，轉(zhuǎn)速范圍為662720r/min 。在加工新派浴缸本體五面結(jié)構(gòu)時(shí)，調(diào)機(jī)員把轉(zhuǎn)速調(diào)在1200r/min ，這個(gè)轉(zhuǎn)速的選定是由被加工工件的銑削量以及需要達(dá)到的粗糙度來選定的，當(dāng)然，這點(diǎn)也離不開調(diào)機(jī)員們的工作經(jīng)驗(yàn)。從圖12我們知道五面結(jié)構(gòu)的寬度c=24.6+0.1mm ，為加工此寬度的五面需要相應(yīng)的銑刀來銑削，但市場(chǎng)上購買不到和該寬度相適應(yīng)的銑刀，為此，我們公司自行開發(fā)設(shè)計(jì)了一款銑刀，命名為:新派浴缸本體24.6銑刀，如圖14，該銑刀的刀桿材料是45鋼，焊接在刀桿上的刀片是YG8硬質(zhì)合金。圖14 新派浴缸本體24.6銑刀Y

27、G8硬質(zhì)合金刀片是從市場(chǎng)上購買回來的，我們選擇YG8硬質(zhì)合金刀片來制作銑刀是因?yàn)樗舆m合銑削黃銅鑄件，在生產(chǎn)線上，很多時(shí)候都是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)來選擇刀具以及刀具材料的。從圖上信息我們知道，對(duì)于刀具來說刃口是比較重要的部位，而且刃口的粗糙度要求很高，0.4的粗糙度讓我們更關(guān)注刃口的加工。銑刀除了需要鋒利的刃口去銑削工件之外，還要有良好的排削功能，排削對(duì)于刀具的加工來說也說比較重要的，所以我們需要設(shè)計(jì)排削槽。我們知道，夾緊力的作用就是阻止工件脫離定位以及隨銑削力運(yùn)動(dòng)，所以夾緊力的分析也就是對(duì)銑削力的分析。銑五面就有五個(gè)銑削力的出現(xiàn)，我們只需要分析其中一個(gè)力，這個(gè)力最有可能使本體脫離定位甚至隨銑削力運(yùn)動(dòng)，

28、只要夾緊力能夠滿足這個(gè)方向的銑削力的話，那我設(shè)計(jì)的工裝在夾緊功能上就能實(shí)現(xiàn)。在生產(chǎn)中我們知道，銑削平面一般是一個(gè)來回，也就是工件進(jìn)給完之后還要返回到原處，工件進(jìn)給銑削余量，進(jìn)給完之后返回再銑削一道。很明顯，進(jìn)給的時(shí)候銑削力很大，返回的時(shí)候幾乎沒有什么余量，所以銑削力也幾乎為零，所以銑削力的走向如圖15，若開始從另一側(cè)面開始銑削，則銑削力的走向就反向了。圖15 銑削力走向從理論分析知，只有受力與定位銷的軸向一致時(shí)，工件才最有可能脫離定位，根據(jù)這點(diǎn)我們很快可以從受力分析得出，只有在銑削側(cè)面的時(shí)候銑削力的方向才和定位銷的軸向一致，如圖16。在銑削側(cè)面時(shí)，有兩種銑削方向，一種是朝向定位銷，一種是背離定

29、位銷，朝向定位銷的銑削力是產(chǎn)生壓緊本體的效果，可以不用考慮其破壞定位。背離定位銷的那個(gè)銑削力使本體有掙脫壓板夾緊的趨勢(shì)，所以背離定位銷的那個(gè)銑削力才是分析的重點(diǎn)，當(dāng)計(jì)算出該銑削力的大小，就可以估算出需要多大的夾緊力來夾緊工件。為使夾緊功能的安全實(shí)現(xiàn)，夾緊力應(yīng)該比該銑削力稍大點(diǎn)，這種選擇才最有可能的靠近預(yù)期的效果。圖16 銑削側(cè)面的力分析以上的分析只是為了接下來銑削力的計(jì)算，除了得出一定的計(jì)算數(shù)據(jù)外，重要的是有助于我們理解整個(gè)分析過程。銑削力的計(jì)算必須選擇合適的銑削力計(jì)算公式，銑刀的類型及所要加工的工件材料可以作為選擇的條件。加工新派浴缸本體的銑刀屬于端銑刀，且從生產(chǎn)中我們知道本體屬于鑄造件，材

30、料為銅，材質(zhì)偏軟，綜合以上信息，我們選擇的計(jì)算公式如下： F z=9.81*54.5*a1.0 e*a0.74 f*a0.9 p*Z*d-1.0 0 (公式二)F z 銑削力（N）；a e 銑削寬度（mm）；a f 每齒進(jìn)給量(mm/z)；a p 銑削深度(mm)；Z 銑刀齒數(shù)；d 0 銑刀直徑(mm)。從圖12知，加工后五面的寬度c=24.6+0.1mm，即銑削寬度，為了受力分析的合理性，被加工的寬度應(yīng)取最大值來進(jìn)行計(jì)算，這樣才能保證最終分析的夾緊力的合理性,所以取a e =24.7mm 。a f為每齒進(jìn)給量，它是衡量銑削加工水平的一個(gè)重要指標(biāo)，它的大小的選擇與刀具材料、銑刀類型、被加工金屬

31、材料有關(guān)，從上面分析可知，用來加工的銑刀是硬質(zhì)合金端銑刀，被加工的材料為黃銅鑄件，質(zhì)地較軟，根據(jù)以上信息查表得a f=0.20.5mm/Z ,加工工藝要求是精銑，所以我們選小值，故a f=0.2mm/Z 。銑削深度a p的確定還需要涉及到鑄造技術(shù)，因?yàn)樾屡稍「妆倔w是鑄造件，銑削深度對(duì)于本體來說就是鑄造時(shí)所留的加工余量。一般鑄件留的余量大概在0.8mm ，但鑄造開摸有一定的拔摸角度，也就是說加工面是個(gè)斜面，所以余量有增大的趨勢(shì)，最大余量在1mm左右，故a p=1mm 。銑刀齒數(shù)很明顯，對(duì)于端銑刀來說銑刀齒數(shù)就是其刀片刃口數(shù)，從圖14知該銑刀只有一塊刀片，但有2個(gè)方刃口在銑削， 故該銑刀的銑刀齒數(shù)

32、Z=2，銑刀直徑由圖中也可知道d 0 =24.6mm 。綜上所分析，a e =24.7mm ，a f=0.2mm/Z ，a p=1mm ，Z=2 ，d 0 =24.6mm ，代入公式二，得 F z=9.81*54.5*24.71.0 *0.20.74 *10.9 *2*24.6-1.0 =326.28N 由以上計(jì)算知銑削力約為326.28N 。在生產(chǎn)中，我們公司取夾緊力的安全系數(shù)為S=1.5 ，故夾緊力F= F z*1.5=489.42N 。夾緊的動(dòng)力裝置是氣缸，最終決定夾緊力大小的是氣缸，氣缸給壓板提供多大的力，則夾緊力就多大，但氣缸的選擇要依據(jù)計(jì)算出來的夾緊力的大小。氣缸提供的力必須大于等

33、于計(jì)算出來的夾緊力，且不能超過太多，所以氣缸的選擇也很關(guān)鍵。我設(shè)計(jì)的工裝選擇的氣缸是QGY系列標(biāo)準(zhǔn)氣缸，我需要根據(jù)夾緊力的大小計(jì)算出氣缸內(nèi)徑的大小，然后根據(jù)工件裝夾便利所需要的空間選擇合適的行程，最終完成氣缸選型。由F=P*S，S=Pi*（d/2）2 ,F=489.42N ，Pi=3.14 ，P為氣壓，我們公司能提供的氣壓大約在0.5Mpa ，故P=0.5Mpa ,綜合以上數(shù)據(jù)得d=35.3mm 。氣缸的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑可選范圍為12，16，20，25，32，40，50，63，80，100，單位為mm ，根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)選d=40mm ，定位銷的定位高度為24mm ，工件取出至少要脫離定位，且考慮到便利，

34、則行程選40mm ，故我選擇的氣缸型號(hào)為QGY40*40 。3.4 新工裝的分度功能分析3.4.1 新工裝的分度裝置 新工裝的分度功能是本設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較簡單，但其效用很大，該功能的介入使本設(shè)計(jì)變的人性化，它從一定程度上降低了加工的勞動(dòng)強(qiáng)度。新工裝的分度裝置主要包括轉(zhuǎn)動(dòng)架、轉(zhuǎn)軸I、拔桿、拉手、拉桿、氣缸1等元件，如圖17，操作者扳動(dòng)拔桿使轉(zhuǎn)動(dòng)架轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，然后用拉手定位，最后靠氣缸拉緊轉(zhuǎn)動(dòng)架，以保證最終的分度。 圖17 分度裝置圖分度的主要元件還是轉(zhuǎn)動(dòng)架，轉(zhuǎn)動(dòng)架是一個(gè)已經(jīng)打孔分度的圓盤，另焊接一塊定位底板在圓盤上。本體在工裝上轉(zhuǎn)動(dòng)的角度是由轉(zhuǎn)動(dòng)架上的孔來定的，當(dāng)轉(zhuǎn)到孔的位置時(shí)，拉

35、手在彈簧的作用下適應(yīng)性的插入孔中，這樣轉(zhuǎn)動(dòng)的角度就定好了。由于定位底板支撐著本體在立銑上銑削，承受著很大的力，它在工裝中是和轉(zhuǎn)動(dòng)架組合在一起的，所以在加工的時(shí)候轉(zhuǎn)動(dòng)架承受著一定的力，因此我設(shè)計(jì)了氣缸1來拉緊轉(zhuǎn)動(dòng)架，以保證分度。氣缸1只有一邊孔進(jìn)氣，也就是只能產(chǎn)生拉緊，不能推開轉(zhuǎn)動(dòng)架，所以氣缸1的開關(guān)只能控制拉緊與否。轉(zhuǎn)動(dòng)架的轉(zhuǎn)動(dòng)必須依賴轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸與底座接觸的地方有襯套保護(hù)，轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)必定會(huì)帶來磨損，底座磨損更換較難，而且成本較高，所以增加了襯套，襯套磨損之后可以更換，且成本較低，這樣的設(shè)計(jì)是經(jīng)濟(jì)的。3.4.2 分度功能的分析在新派浴缸水嘴的設(shè)計(jì)中，本體五面結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)是該設(shè)計(jì)的一大重點(diǎn)，否則換向

36、提拉頭與本體將不能完美結(jié)合。設(shè)計(jì)是完美的，可是完美的實(shí)現(xiàn)還得依靠加工技術(shù)的創(chuàng)新，我設(shè)計(jì)的工裝在一定程度上保證了五面結(jié)構(gòu)的精度，重點(diǎn)就在于工裝的分度準(zhǔn)確。在新派浴缸水嘴的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者就已經(jīng)給五面結(jié)構(gòu)設(shè)定了一個(gè)對(duì)稱中心，如圖18，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)必須考慮到后期的加工能否實(shí)現(xiàn)，只有這樣才能稱得上是成功的設(shè)計(jì)。圖18 五面結(jié)構(gòu)的對(duì)稱中心本工裝的設(shè)計(jì)必須結(jié)合本體五面結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)分度功能我為此工裝設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)動(dòng)架，轉(zhuǎn)動(dòng)架也有一對(duì)稱中心與本體五面結(jié)構(gòu)的對(duì)稱中心處于同一水平線上。轉(zhuǎn)動(dòng)架是一個(gè)可以在轉(zhuǎn)軸上轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤結(jié)構(gòu)，該圓盤的圓心與五面結(jié)構(gòu)的對(duì)稱中心處于同一水平線上，圓盤周邊的孔的位置由五面結(jié)構(gòu)各邊中線的位置來決

37、定，當(dāng)分度正確的時(shí)候周邊的孔的軸線與各邊中線分別相交，如圖18，圖19。由于五面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了對(duì)稱中心，給我設(shè)計(jì)工裝帶來了很大的方便，該轉(zhuǎn)動(dòng)架的分度結(jié)構(gòu)比較簡單，但在實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)計(jì)上還需要更深一層次的分析。圖19 轉(zhuǎn)動(dòng)架分度尺寸轉(zhuǎn)動(dòng)架的轉(zhuǎn)動(dòng)要靠轉(zhuǎn)軸的正常轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)軸能否正常工作在我們的設(shè)計(jì)過程中就有公差配合的選擇以及粗糙度的選擇。從各個(gè)部件的功能來分析，我們就可以大概的知道其公差配合的選擇，首先我們分析襯套I與底座，襯套在底座上是不能轉(zhuǎn)動(dòng)的，因?yàn)樗淖饔檬浅洚?dāng)?shù)鬃?，支撐轉(zhuǎn)軸在其孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，很明顯要選擇過盈配合。在本設(shè)計(jì)中，襯套與底座的配合我選的是H7/p6 ,最后底座孔的孔徑D 1=28+0.

38、021 0mm ,襯套I的外徑d 128+0.035 +0.022 mm 。該配合屬于過盈配合，同時(shí)過盈配合在裝配方面有一定的難度，所以要求粗糙度等級(jí)較高，這樣才能更有利于裝配，故襯套與底座孔接觸的那個(gè)的面的粗糙度我選擇Ra 1.6。襯套I除了要和底座配合外，還需要與轉(zhuǎn)軸I配合，轉(zhuǎn)動(dòng)架的功能就是轉(zhuǎn)動(dòng)分度，所以轉(zhuǎn)軸必須轉(zhuǎn)動(dòng)良好。為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)兩者的配合我選擇了間隙配合，在本設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)軸與襯套內(nèi)孔的配合我選的是H7/g5，最后襯套I的內(nèi)徑D220+0.021 0 mm ,轉(zhuǎn)軸I的直徑d 2=20-0.007 -0.016mm 。該配合為間隙配合，在裝配的時(shí)候較容易，但考慮到轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候與襯套直接接

39、觸有一定的磨損，所以粗糙度等級(jí)也不應(yīng)該太低，如果太低會(huì)使兩者的轉(zhuǎn)動(dòng)接觸磨損更厲害，影響分度的準(zhǔn)確度，故轉(zhuǎn)軸和襯套內(nèi)徑的粗糙度我都選擇了Ra 3.2。轉(zhuǎn)軸I還要和轉(zhuǎn)動(dòng)架孔配合，它們兩者的配合我選擇的是H7/n6 ，這種配合是過渡配合，因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)就是希望轉(zhuǎn)動(dòng)架不能在轉(zhuǎn)軸I上轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)架要轉(zhuǎn)動(dòng)良好，除了需要依靠轉(zhuǎn)軸I，同時(shí)也需要轉(zhuǎn)軸能正常工作。轉(zhuǎn)軸在工裝中其實(shí)并不能轉(zhuǎn)動(dòng)，所以轉(zhuǎn)軸與側(cè)立板孔的配合也是一種過渡配合，我選的是H7/p6的配合。轉(zhuǎn)軸不能轉(zhuǎn)動(dòng)，但我們需要轉(zhuǎn)動(dòng)架能在轉(zhuǎn)軸上轉(zhuǎn)動(dòng)良好，轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)動(dòng)架的連接是由定位底板來完成的，定位底板也有一孔與襯套配合再由襯套與轉(zhuǎn)軸配合。襯套與定位底板孔的配合為過盈

40、配合，我選的是H7/p6的配合，同以上襯套I的功能一樣，它只是起保護(hù)作用，故它與定位底板孔不能相互轉(zhuǎn)動(dòng),且襯套的外表面的粗糙度我選擇的也是Ra1.6。轉(zhuǎn)動(dòng)架要轉(zhuǎn)動(dòng)則襯套在轉(zhuǎn)軸上必須能轉(zhuǎn)動(dòng)，故它們的配合要選擇間隙配合，我選的配合是E7/p6 ，該配合能滿足它們之間的轉(zhuǎn)動(dòng)。我設(shè)計(jì)的工裝是需要能在本公司生產(chǎn)的，在選擇方面我還需要考慮到我們公司現(xiàn)有的設(shè)備及技術(shù)問題，還有最重要的一點(diǎn)那就是在滿足生產(chǎn)要求的前提下成本要低。除特殊功能要求外，我選的粗糙度一般都為Ra3.2 ，因?yàn)檫@樣的粗糙度我們公司的設(shè)備更容易達(dá)到。為保障轉(zhuǎn)動(dòng)分度的準(zhǔn)確度，轉(zhuǎn)動(dòng)架孔與定位底座孔必須有一定的同軸度，轉(zhuǎn)動(dòng)架為分度的主要部分，故選

41、擇同軸度的基準(zhǔn)軸應(yīng)該是轉(zhuǎn)動(dòng)架孔的軸，我選的同軸度公差等級(jí)為10級(jí)，同軸度公差為0.1mm ，同軸度等級(jí)選的不是很高，但能滿足生產(chǎn)且加工起來成本較低。這些設(shè)計(jì)的加入只是為了分度功能的良好實(shí)現(xiàn)，分度功能是本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新所在，保證分度必須嚴(yán)格執(zhí)行。四、經(jīng)濟(jì)性分析舊工裝的加工利潤分析：該加工工作需要技術(shù)工操作，技術(shù)工的工資為 80.0元/天。由表一知道，技術(shù)工加工完一個(gè)本體大概需要2.5分鐘，員工一天工作8小時(shí)，則技術(shù)工一天的產(chǎn)量大概為170個(gè)，報(bào)廢數(shù)量為8個(gè)，良品數(shù)量為162個(gè)，良品率為95.3%。加工出一個(gè)本體的五面結(jié)構(gòu)的利潤為3.0元；報(bào)廢一個(gè)本體浪費(fèi)的成本：砂芯 1.0元 ，澆注員記件工資 0.

42、5元/個(gè)，電費(fèi) 0.5元，銅耗損成本 5.0元，總計(jì)為 7.0元。技術(shù)工每天創(chuàng)造的總利潤為：3.0*162 = 486.0元 ；技術(shù)工每天浪費(fèi)的成本為：7.0*8 = 56.0元；則技術(shù)工每天為公司創(chuàng)造的利潤為：486.0-（80.0+56.0）=350.0元。新工裝的加工利潤分析： 該加工工作可一般普工操作，普工工資為50.0元/天。 下表二為新工裝的加工情況數(shù)據(jù)記錄：抽查本體記錄項(xiàng)加工面第1個(gè)第10個(gè)第30個(gè)第50個(gè)裝夾時(shí)間/S加工時(shí)間/S尺寸誤差/mm裝夾時(shí)間/S加工時(shí)間/S尺寸誤差/mm裝夾時(shí)間/S加工時(shí)間/S尺寸誤差/mm裝夾時(shí)間/S加工時(shí)間/S尺寸誤差/mm1606+0.3407+

43、0.1305-0.4286+0.3255+0.245-0.466-0.357-0.2366-0.256-0.255+0.355+0.3466+0.345-0.145+0.465+0.1566-0.146+0.346+0.245-0.2表二由表二知道，普工加工完一個(gè)本體大概需要1分鐘，員工一天工作8小時(shí)，則技術(shù)工一天的產(chǎn)量大概為480個(gè)，報(bào)廢數(shù)量為5個(gè)，良品數(shù)量為475個(gè)，良品率為98.9%。加工出一個(gè)本體的五面結(jié)構(gòu)的利潤為3.0元；報(bào)廢一個(gè)本體浪費(fèi)的成本：砂芯 1.0元 ，澆注員記件工資 0.5元/個(gè)，電費(fèi) 0.5元，銅耗損成本 5.0元，總計(jì)為 7.0元。普工每天創(chuàng)造的總利潤為：3.0*47

44、5 = 1425.0元 ；普工每天浪費(fèi)的成本為：7.0*5 = 35.0元；則普工每天為公司創(chuàng)造的利潤為：1425.0-（80.0+56.0）=1289.0元。此計(jì)算只按員工創(chuàng)造利潤來計(jì)算，機(jī)器的耗費(fèi)、工具耗費(fèi)及磨損費(fèi)用等各種費(fèi)用都尚未加入其中。通過上面的計(jì)算比較可知道，新工裝在生產(chǎn)中的使用提高了產(chǎn)品的加工精度以及生產(chǎn)效率，提高了產(chǎn)品加工的良品率，降低了在生產(chǎn)中的成本浪費(fèi)，最終達(dá)到了較大利潤的提高。五、總結(jié)5.1 成果本文所設(shè)計(jì)的工裝從根本上解決我公司新派浴缸本體銑五面的加工效率低以及精度上不去的問題，本設(shè)計(jì)能有效的提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品精度?？v觀全文主要有以下成果：1. 在舊工裝的基礎(chǔ)上創(chuàng)新

45、，設(shè)計(jì)了一帶有分度結(jié)構(gòu)，效率更高，加工產(chǎn)品精度更高的可調(diào)工裝。2. 在設(shè)計(jì)過程中，有舊工裝的數(shù)據(jù)做參考，有目的性的進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新。3. 在設(shè)計(jì)過程中閱讀了大量工裝方面的資料，使我對(duì)工裝的認(rèn)識(shí)更深刻，而且清楚的了解到工裝在加工過程中發(fā)揮的重要作用。4. 通過本設(shè)計(jì)，鞏固了我在大學(xué)中所學(xué)的知識(shí)，深深體會(huì)到了學(xué)以致用的重要性。5.2 進(jìn)一步工作 進(jìn)一步的工作是向CNC機(jī)床發(fā)展，現(xiàn)代科技立銑已經(jīng)落后，我設(shè)計(jì)的工裝開始跟不上時(shí)代的步伐，我應(yīng)該思考如何改進(jìn)我設(shè)計(jì)的工裝能夠適應(yīng)CNC機(jī)床的加工，并進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品加工精度。致 謝這份設(shè)計(jì)我經(jīng)歷了3個(gè)月的探索歷程，從開題到完成，我閱讀了大量相關(guān)資料，并下

46、工廠親身體驗(yàn)。畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我一直在金凱登裝飾材料實(shí)業(yè)有限公司實(shí)習(xí)，期間遇到了很多很多的問題，有工作方面的也有畢業(yè)設(shè)計(jì)上的，但在老師及公司領(lǐng)導(dǎo)的指導(dǎo)下我一路走過來了，在此特別衷心的感謝我的指導(dǎo)老師胡偉文老師及公司領(lǐng)導(dǎo)所給予我的指導(dǎo)。胡老師在設(shè)計(jì)上和生活上都給予了極大的幫助，同時(shí)還有金凱登的領(lǐng)導(dǎo)們對(duì)我的設(shè)計(jì)提了許多寶貴的意見，并提供了很多與我畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 再次感謝胡老師、金凱登的領(lǐng)導(dǎo)們和各位評(píng)委老師的指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)01 徐 灝 . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社. 2001年1月第2版02 陳于萍 周兆云.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社. 2008年4月第2版03 濮良貴 紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì). 高等教育出版社 .2006年5月第8版04 于俊一 鄒青 .機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ). 機(jī)械工業(yè)出版社 .2008年6月第1版05 于俊一 夏卿 包善斐 .機(jī)械制造工藝學(xué) .機(jī)械工業(yè)出版社. 1986年06 戴曙 .金屬切削機(jī)床.機(jī)械工業(yè)出版社. 1999年 07 周澤華. 金屬切削原理.機(jī)械工業(yè)出版社. 1993年第2版08 袁哲俊. 金屬切削刀具.上?？萍汲霭嫔?1984年09 龔定安 蔡建國 . 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)原理