【正文】 . 可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真 4 SolidWorks 軟件可以對(duì)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行完整的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真，得到系統(tǒng)中各零部件的運(yùn)動(dòng)情況，包括位移、速度、加速度和作用力及反作用力等，并以動(dòng)畫、圖形、表格等多種形式輸出結(jié)果，還可以將零部件在復(fù)雜運(yùn)動(dòng)情況下的復(fù)雜載荷情況直接輸出到主流有限元分析軟件中以作出正確的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)分析。 在機(jī)械設(shè)計(jì)中，裝配干涉是經(jīng)常發(fā) 生的一種失誤，對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)造成很大的沖擊，利用三維 CAD軟件相對(duì)于傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的一個(gè)巨大優(yōu)勢(shì)就在于可以利用三維模型，開(kāi)展內(nèi)容廣泛的工程性能仿真。設(shè) 計(jì)者可以方便的通過(guò)拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征 、高級(jí)抽殼、特征陣列、異型孔向?qū)?等操 作 不斷改變其結(jié)構(gòu)，最終完成全部零件的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程繁瑣復(fù)雜、費(fèi)時(shí)費(fèi)力。 本課題的主要研究?jī)?nèi)容包 含：分析繪制零件圖，選用毛坯、繪制毛坯圖， 擬定工藝 3 路線、繪制工藝文件， 確定專用夾具的設(shè)計(jì)方案 等。 圖 12 奧迪 A6焊裝線使用的焊鉗 課題的研究方法 在本次課題的研究中，首先查閱了國(guó)內(nèi)外大量有關(guān)電阻點(diǎn)焊鉗的論文和書籍， 來(lái)了解在點(diǎn)焊鉗領(lǐng)域的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，接著與生產(chǎn)廠家 聯(lián)系， 幾 次親自到工廠詢問(wèn)， 與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，從而獲得與課題有關(guān)的信息 。 本次的合作單位 ARO 公司 使用的點(diǎn)焊鉗零件 滑 臂 就 是從法國(guó)進(jìn)口的，法國(guó) 方面提供了一些技術(shù)支持 。 本課題 基于實(shí)體零件和國(guó)外圖紙。 對(duì)零件圖紙進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化處理， 利用三維設(shè)計(jì)軟件SolidWorks 繪制零件及其毛坯 的 三維模型并生成零件工程圖 ，從而進(jìn)行零件加工工藝設(shè)計(jì)和相關(guān)工序的夾具設(shè)計(jì) ，同時(shí)用 SolidWorks 軟件繪出三維模型并 對(duì)夾具模型 進(jìn)行相關(guān)分析 （ 例如 有限元 分析 、干涉檢查、受力分析等） 任務(wù) ，最后生成二維工程圖 。 圖 11 C型電阻點(diǎn)焊鉗 2 國(guó)內(nèi)對(duì)于 滑 臂生產(chǎn)的研究也已經(jīng)展開(kāi)， 如圖 12 所示， 為 一汽大眾汽車公司改進(jìn)的奧迪 A6 焊裝線使用的焊鉗。 在接著的研究過(guò)程中，根據(jù)所給的 滑 臂零件圖，具體的研究方法如下： （ 1） 查閱資料，根據(jù)大三做過(guò)的課程設(shè)計(jì)， 確定此次課題的切入點(diǎn)和切入方向； （ 2） 同時(shí)不斷自學(xué) SolidWorks 三維設(shè)計(jì)軟件； （ 3） 參考各種資料，翻閱工藝設(shè)計(jì)相關(guān)書籍，借鑒類似課題的經(jīng)典方案，提出本課題初始方案； （ 4） 根據(jù)老師的意見(jiàn)和自己的計(jì)算分析、比較，確定最終方案。 然后還需要用 SolidWorks 三維設(shè)計(jì)軟件繪制夾具以及非標(biāo)準(zhǔn)件 的三維模型及其工程圖，并利用三維設(shè)計(jì)軟件 SolidWorks對(duì)夾具三維模型進(jìn)行干涉檢查、有限元分析以及生成爆炸視圖。 本課題中采用 的 SolidWorks 三維設(shè)計(jì)軟件 ， 采用大家熟悉的 Windows 圖形界面，簡(jiǎn)便易學(xué)，操作方便，容易掌握且其功能強(qiáng)大。建立模型時(shí)， SolidWorks 對(duì)每個(gè)特征尺寸自動(dòng)賦值，這些數(shù)值可隨時(shí)更改。 SolidWorks 可以通過(guò)任意旋轉(zhuǎn)或剖切，對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真的干涉檢查和間隙檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即修正。 因此，我們很有必要掌握 SolidWorks 三維設(shè)計(jì)軟件的使用！ 在后面幾章中將會(huì)看到用該軟件繪制的三維模型圖。 圖 21 用 SolidWorks繪制的 滑臂 模型 滑臂 以 M14179。 由于滑臂在氣缸的推動(dòng)下需要前后滑動(dòng)來(lái)完成焊接，故該零件的主要工作面為外圓面，底平面和φ 20H7 孔，在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)應(yīng)重點(diǎn)予以保證。 1D螺紋套孔 M8179。 IT13 偏心圓 φ 40 IT13 缺口 該滑臂形狀和結(jié)構(gòu)都較簡(jiǎn)單，屬于一般軸類零件。故將該孔公差等級(jí)去掉較合理。是由高精度菱形截面的不銹鋼絲精確而加工而成的一種彈簧狀內(nèi)外螺紋同心體。 內(nèi)螺紋常因種種原因而損壞，如捋絲、亂扣、磨損、腐蝕、生銹等。鋼絲螺套約 80%應(yīng)用于軍工及航空工業(yè)用于提供高強(qiáng)度的內(nèi)置螺紋，其在航空、汽車、汽輪機(jī)、電子通訊、電腦、燈具、模具、機(jī)械設(shè)備、散熱器、半導(dǎo)體設(shè)備等制造領(lǐng)域中享有盛譽(yù)。附加的防松墊片等就沒(méi)有必要了，這樣可以降低成本并確保簡(jiǎn)化裝配。在鋁、銅、鎂合金、塑料等低強(qiáng)度工程材料上應(yīng)用可明顯提高螺紋的連接強(qiáng)度和耐磨性。由此可見(jiàn)，該零件的工藝性較好。 1913 年國(guó)際電工學(xué)會(huì)規(guī)定 , 退火工業(yè)純銅在 20 ℃時(shí)的電阻率等于 0. 017241Ω 178。 表 鉻鋯銅材料的性能 導(dǎo)電率 %IACS 抗拉強(qiáng)度MPa 屈服強(qiáng)度MPa 硬度 HBS 伸長(zhǎng)率 % 熱導(dǎo)率 W/ m178。 另外由于該零件屬于“瘦長(zhǎng)”型，受力易產(chǎn)生彎曲變形，為了避免在機(jī)械加工中產(chǎn)生 夾緊變形，根據(jù)夾緊力應(yīng)垂直于主要定位基面，選擇外圓表面作精基準(zhǔn)，夾緊可作用在底平面上，夾緊穩(wěn)定可靠 。 表面的加工方法 根據(jù)滑 臂零件各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工各表面的加工方法并列于表 。 1D螺紋套孔 IT13 鉆 表 17 φ 16孔 IT13 鉆 擴(kuò) 表 17 斜面 IT13 粗銑 表 18 偏心圓 IT13 粗車 表 16 缺口 線切割 加工階段的劃分和工序先后順序的安排 滑 臂的加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段分為粗 加工、半精加工和精加工幾個(gè)階段。 工序順序的安排 1． 機(jī)械加工工序 （ 1） 遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn) —— Φ 45mm 外圓和底平面。 1D 螺紋套孔；先銑斜面，再鉆兩個(gè) M6179。 確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，將 滑 臂的加工工藝路線列于表 中。毛坯 上留作加工用的材料層，稱為加工余量。 ④ 要考慮所采用的加工方法、設(shè)備以及加工過(guò)程中零件可能產(chǎn)生的變形。 ⑨ 本工序余量應(yīng)大于上工序留下的表面缺陷 層厚度。 工序 7— 鉆滑臂φ 孔 ,φ 10mm 孔 的加工余量、工序尺寸和公差的確定 該工序的加工過(guò)程為： (1)鉆φ 盲 孔 ； (2)锪 φ 10mm盲 孔 。 圖 23 鉆 φ ,φ 10mm孔加工余量、工序尺寸及公差相互關(guān)系 鉆 擴(kuò) 粗 鉸 精鉸 φ 20H7mm 孔的加工余量、工序尺寸和公差的確定 由表 228 可 查得， 精鉸余 量 Z 精鉸 == ；粗鉸 余量 Z 粗鉸==；擴(kuò)孔余量 Z 擴(kuò)孔 ==；鉆孔余量 Z 鉆孔 =18mm。 圖 24 鉆 擴(kuò) 粗鉸 精鉸φ 20mm孔加工余量、工序尺寸及公差相互關(guān)系圖 切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算 切削用量是切削加工時(shí)可以控制的參數(shù)，具體是指切削速度 v/(m/min)、進(jìn)給量 f（ mm/r）和背吃刀量 ap(mm)，常被稱為切削用量三要素。因此選擇粗加工的切削用量時(shí)，要盡量能保證較高的金屬切除率，以提高生產(chǎn)率；精加工時(shí)，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量小且均勻。一般該值可達(dá) 8~10mm。 c．切削速度 v 的選擇 切削速度主要應(yīng)根據(jù)工件和刀具的材料來(lái)確定。工序卡上填寫的切削用量應(yīng)是修訂后的進(jìn)給量 f、轉(zhuǎn)速 n 及實(shí)際切削速度 v。對(duì)切削加工、磨削加工而言，基本時(shí)間就是去除加工余量所消耗的時(shí)間。一般按基本時(shí)間的 15%~20%估算。 切削用量的計(jì)算 1 工序一粗車外圓端面、鉆中心孔切削用量計(jì)算 （ 1）背吃刀量確定 取 pa =1mm。按車床 CA6140 型技術(shù)參數(shù)選為 n=300r/min。 2 工序二粗車半精車外圓 粗車工步 （ 1）背吃刀量確定 取 pa =3mm。按車床 CA6140 型技術(shù)參數(shù)選為 n=350r/min。 半精車工步 （ 1）背吃刀量確定 取 pa =。按車床 CA6140 型技術(shù)參數(shù)選為 n=600r/min。 孔，長(zhǎng) 222mm；鉆擴(kuò)鉸φ 20H7 孔；車φ 槽 （ 1） 鉆φ 孔 工步 17 1）背吃刀量確定 取 pa =。按車床 CA6140 型技術(shù)參數(shù)選為n=450r/min。 （ 2） 鉆 擴(kuò) 粗 鉸 精鉸 φ 20H7 孔 鉆孔工步 1）背吃刀量確定 取 pa =18mm。由公式 n=1000v/π d 計(jì)算得 n=。π /1000=。 3) 切削速度的計(jì)算 由表 522根據(jù)擴(kuò)孔直徑、背吃刀量選擇切削速度 v=95m/min。 179。再根據(jù) CA6140 型車床的進(jìn)給量序列選擇 f=。再將此 轉(zhuǎn)速 代入 公式 n=1000v/ π d, 可求 出該 工序的 實(shí)際 切 削 速度 v=nπ 18 d/1000=1000r/min179。 2) 進(jìn)給量的確定 由表 528查得進(jìn)給量 f=~。按車床 CA6140 型技術(shù)參數(shù)選為 n=50r/min。 工序 7 鉆滑臂φ 孔 ,φ 10mm 孔 鉆孔工步 1）背吃刀量的確定 取 pa =。 179。 3）切削速度的計(jì)算 由表 ② ，按 0d =10mm,選取切削速度 v=，由公式 n=1000v/π d 可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速 n≈ 713r/min，參照表 49① 所列 Z35 型 搖臂 鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速 n=750r/min。 主要工序 時(shí)間定額的計(jì)算 （ 1） 粗車精車外圓 基本時(shí)間 mt 和 ft 輔助時(shí)間 的計(jì)算 1 ）粗車外圓 工步 根據(jù)表 541 ① , 粗車 的 基 本 時(shí) 間 可 由 公 式tj=L/fn=(L+ 21 lll ?? )/fn 求得。 輔助時(shí)間 ft 取基本時(shí)間的20%=。 +≈ ； f=,n=600r/，則該工序的基本時(shí)間 jt = /≈ =。cot54176。式中 l=27mm,2l =0mm,1l =2D cotrk +(1~2)=179。式中 l=19mm, l1 =； f=,n=750r/，則該工序的基本時(shí)間 tj =（ 19+） /≈ =。 =. (3) 其他時(shí)間的計(jì)算 除了作業(yè)時(shí)間 （基本時(shí)間與輔助時(shí)間之和）以外，每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作地時(shí)間、休息與生理需要時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。（ +） = 。工件定位后將其固定，使其在加工過(guò)程中保持定位位置不變的操作，稱為夾緊。 機(jī)床夾具的作用可歸結(jié)為以下四個(gè)方面： （ 1）保證加工精度 機(jī)床夾具可準(zhǔn)確確定工件、刀具和機(jī)床之間的相對(duì)位置，可以保證加工精度。 夾具定位元件是確定工件正確位置的元件，且要經(jīng)常與定位基準(zhǔn)（基面）接觸，所以，其必須滿足以下幾點(diǎn)要求。 2 夾緊裝置的基本要求 ? 夾緊時(shí)不破壞工件在夾具中占有的正確位置； ? 夾緊力要適當(dāng)，既要保證工件在加工過(guò)程中定位的穩(wěn)定性，又要防止因夾緊力過(guò) 22 大損傷工件表面及產(chǎn)生夾緊變形； ? 夾緊機(jī)構(gòu)操作安全、省力，夾緊迅速 ； ? 夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度、工作效率應(yīng)與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。它對(duì)工件夾緊的穩(wěn)定性和變形有很大影響。 ? 夾緊力的作用方向應(yīng)垂直于工件的主要定位基準(zhǔn)， 以保證加工精度。然后根據(jù)工件受切削力、夾緊力后處于靜力平衡條件，計(jì)算出理論夾緊力 FJo,再乘以安全系數(shù) K，作為實(shí)際所需的夾緊力 FJ,即 FJ=KFJo 考慮到切削力的變化和工藝系統(tǒng)變形等因素，一般在粗加工時(shí)取 K=~3；精加工時(shí)取 K=~2。 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 （ 1）確定定位元件 根據(jù)工序簡(jiǎn)圖規(guī)定的定位基準(zhǔn)，兩面一銷定位方案，如圖 33所示，定位軸肩小平面與工件定位端面接觸限制兩 個(gè)自由度， 支撐板與底平面接觸限制三個(gè)自由度 ， 菱形銷和工件定位孔配合限制一個(gè)自由度， 實(shí)現(xiàn)工件的正確定位。 （ 3）確定夾 緊機(jī)構(gòu) 起初考慮到本工序用φ 45mm 外 圓夾緊，打算采用如圖 31所示的夾緊方案。 圖 31 初步夾緊方案 24 圖 32 最終夾緊方案 （ 4）定位誤差分析 對(duì)于工序尺寸 20mm 而言，定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合，定位誤差 dw? =0；對(duì)于加工孔的位置度公差，基準(zhǔn)重合 dw? =0；加工孔徑尺寸 ? 由刀具直接保證， dw? =0。因軸向切削力的作用方向與夾具的夾緊方向相同，有助于工件的夾緊，因此，在計(jì)算夾緊力時(shí)可以不計(jì)算軸向切削力。 K2179。 K6 ，本工序?yàn)榇旨庸ぃ?K=。 Kp 查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 128得： Kp= （ 200/190） = 由 于鉆頭的直徑為 d=φ 10mm， 所以： M=179。 因此， 將上述數(shù)據(jù)代入式 31得， 實(shí)際所需要的夾緊力為： 25 Wt=179。 L/[d0/2tg(α +φ 1)+r’ tgφ 2] 式中： Q—— 原始作用力 (N） L—— 作用力臂 (mm） d0—— 螺紋中徑 (mm) α —— 螺紋升角（176。 29′ ，查表 1222，得 φ 1=φ 2=9176。 +179。 f179。 工件受力如圖 34所示 26 圖 34 工件受力示意圖 因 WkMy,故該夾緊機(jī)構(gòu)能滿足鉆孔要求。第三種形式的鉆模板可以在裝配時(shí)調(diào)整位置，應(yīng)用廣泛，故采用。 5) 夾具體 夾具體選用鑄件，用圓柱頭內(nèi)六角螺釘和銷與鉆模板連接。 ） m