【正文】 和有關(guān)計(jì)算。只有在生產(chǎn)批量較大的時(shí)候，才考慮相應(yīng)增加夾具夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度和自動(dòng)化程度。一、機(jī)床夾具的主要功能機(jī)床夾具的主要功能是裝夾工件，即工件裝夾中的定位和夾緊。機(jī)床夾具的基本組成部分是定位元件，夾緊裝置和夾具體三個(gè)部分，這也好似夾具體的主要內(nèi)容。導(dǎo)向裝置鉆模板、鉆套、鏜模的鏜模支架。3）.可調(diào)夾具可調(diào)夾具是針對(duì)通用夾具專用夾具的缺陷而發(fā)展起來(lái)的異類新型夾具對(duì)不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來(lái)夾具上的個(gè)別定位元件和夾緊元件便可使用。其中能穩(wěn)定地保證加工質(zhì)量是最基本的要求。（1）標(biāo)準(zhǔn)化夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面，在制造典型夾具，結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)行夾具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和不見(jiàn)的形成：舍棄一些功能低劣的結(jié)構(gòu)，通用化方法包括：夾具、部件、元件、毛坯和材料的通用化夾具的標(biāo)準(zhǔn)化階段是通用化的深入并為工作圖的審查創(chuàng)造了良好的條件。例如使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，可使工件效率比普通虎鉗提高了5倍左右；而高速卡盤(pán)則可保證卡爪在轉(zhuǎn)速9000r/min的條件下能正常夾緊工件，使切削速度大幅度提高。要保證以上尺寸要求，最好先將?12小孔，?1400+，再以內(nèi)孔和端面為定位基準(zhǔn)對(duì)上凸臺(tái)表面進(jìn)行加工，最后?1400+，端面，和上?12的小孔為定位基準(zhǔn)，加工支架兩側(cè)板，其余表面粗糙度為50μm.第四章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)一、 毛坯的生產(chǎn)類型零件材料為HT200，采用鑄造毛坯；根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)（第二版）》（機(jī)械工業(yè)出版社，王先逵主編）（以下簡(jiǎn)稱《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》）～，零件生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，形狀比較簡(jiǎn)單，最大輪廓尺寸為250400mm，而且表面粗糙度質(zhì)量要求也不是很高，故可采用砂型機(jī)器造型（濕型鑄造）鑄件毛坯。 鑄件的分型面的選用及加工余量，如下表所示： 鑄件加工余量 單位：mm 簡(jiǎn) 圖加工面代號(hào)基本尺寸FCT10加工余量等級(jí)加工余量RMA毛坯尺寸說(shuō)明D1140F?+孔雙側(cè)加工T112F+單側(cè)加工T212F+單側(cè)加工T350F+單側(cè)加工T450F+單側(cè)加工三、 繪制鑄件毛坯圖。工序2 車端面精鏜孔 掉轉(zhuǎn)，以?155外圓為定位基準(zhǔn)，車?155另一端面，粗糙度為50μm，半精鏜?1400+。2). 工藝路線方案二工序1 車端面 以?155外圓和一端面為基準(zhǔn)，車一端面，粗糙度為50μm，翻轉(zhuǎn)車另一端面，粗糙度為50μm。工序8 去毛刺。工序5 銑支架兩側(cè)平面。粗銑IT121250銑支架兩側(cè)面鑄造CT10177。刃傾角λs=10176。倒角，表面粗糙度為50um；機(jī)床：T611A臥式鏜床，主軸轉(zhuǎn)速10~950r/min,電機(jī)功率11KW。主偏角Kr=60176。（4）計(jì)算切削速度v和每分鐘進(jìn)給量vf 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第286頁(yè)銑削速度計(jì)算公式為：其中d0=80mm，aw=50，z=10；由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第286頁(yè) =23，,qv=，xv=, yv=, uv=, pv=,m=；不加切削液的工作條件下用面銑刀加工灰鑄鐵，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第289頁(yè) ，查得修正系數(shù)：；kTv=kMv=kMPm=kKv=。機(jī)床： Z5125A立式鉆床，轉(zhuǎn)速范圍50~2000r/min，主軸最大進(jìn)給抗力9000N，主軸最大轉(zhuǎn)矩160NPm故選擇的鉆削用量可用，即：，計(jì)算工時(shí)工序5 銑支架兩側(cè)平面。,過(guò)渡刃偏角Krε=30176。 將數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算銑削速度：確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： vf=afzn=1096=根據(jù)《指南》第151頁(yè) 表572，X50立式升降臺(tái)銑床選擇主軸轉(zhuǎn)速nR=100r/min,工作臺(tái)橫向進(jìn)給量vfR=190mm/min,因此實(shí)際銑削速度： vR=πd0n1000=801001000=實(shí)際每齒進(jìn)給量： afR=vfRnRz=19010010 =實(shí)際進(jìn)給速度： vf=afRzn=10100=（5）校驗(yàn)機(jī)床功率 根據(jù)工件材料硬度及實(shí)際銑削寬度的具體條件，由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》=,根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)，主軸允許功率Pcm=4=3kwPm。（1）確定進(jìn)給量按加工要求確定進(jìn)給量：查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第3133頁(yè) ，進(jìn)給量，,?。?；機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力Fmax=15000N,，允許的進(jìn)給量；由于所選擇的進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及，故所選可用。加工要求：鉆圓柱面上2?+，位置滿足32177。Pm故選擇的鉆削用量可用，即：，（5）計(jì)算工時(shí) 將以上各工序切削用量、工時(shí)定額的計(jì)算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填入機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片和機(jī)械加工工序卡片中。2. 切削力及夾緊力計(jì)算切削刀具：硬質(zhì)合金車刀由《機(jī)械加工工藝手冊(cè) 第2卷》第158頁(yè) 主切削力：Fc=CFcapxFcfyFcvnFcKFc背向力：Fp=CFpapxFpfyFpvnFpKFp進(jìn)給力：Ff=CFfapxFffyFfvnFfKFf查表得CFc=900 , xFc= , yFc= , nFc=0 ； CFp=530 , xFp= ， yFp= , nFp= 0 ； CFf=450, xFf=，yFf=, nFf=0 ,其中ap= ,f=,v=92m/min,代入式中得Fc=900=912NFP=530=490NFf=450=695N在計(jì)算切削力時(shí)必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù)其中，； ； ； 。由固定式氣缸通過(guò)杠桿帶動(dòng)特殊夾爪夾緊工件。為了提高加工效率，選用鑲齒套式面銑刀在臥式銑床上加工，采用手動(dòng)夾緊工件快換裝置。零件中心孔尺寸為，與中心軸的配合尺寸為，由相關(guān)手冊(cè)查得，定位尺寸為，因此可以求得其最大間隙為，加工面的尺寸要求為厚度12mm，與水平面的夾角為30176。工件以?140 0+?12孔為定位基準(zhǔn)，用一面兩銷實(shí)現(xiàn)完全定位?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義。參考文獻(xiàn)[1] 崇 凱 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南. ，2006[2] 李昌年 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)與制造. ，2006 [3] 王先逵 . ，2006[4] 王先逵 . ，2006[5] 王先逵 機(jī)械制造工藝學(xué). ，2005[6] 鄧文英 金屬工藝學(xué). ，2000[7] 駱?biāo)鼐? 朱詩(shī)順 機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè). ，2006[8] 陳于萍 周兆元 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ). ，2005[9] 史美堂 金屬材料及熱處理. ，2006[10] 孫麗媛 機(jī)械制造工藝及專用夾具. ，2002[11] 吳 拓 機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo). ，2005致謝大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)是四年來(lái)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的綜合。附件1基于路徑幾何約束的高效機(jī)械手控制算法Kang G. Shin and Neil D. McKayDepartment of Electrical and Computer EngineeringThe University of MichiganAnn Arbor， Michigan 48109摘要：傳統(tǒng)上，機(jī)械手控制運(yùn)算法則被區(qū)分為兩級(jí)，即路徑規(guī)劃和路徑跟蹤（或路徑控制）。通常固定成本在生產(chǎn)項(xiàng)目成本中占主導(dǎo)地位，所以人們總希望在給定的時(shí)間中生產(chǎn)盡可能多的產(chǎn)品。把控制分為兩部分來(lái)分別處理使得整個(gè)控制過(guò)程變得簡(jiǎn)單。因此為了使邊界約束為有效的恒定值，速度面積法的邊界取值必須是速度和加速度的整體最低值；換句話說(shuō)，對(duì)于最壞情況的限制必須有效。最常使用的兩種方法是拉格朗日和牛頓、歐拉公式。注意這個(gè)矩陣為對(duì)角矩陣，所有輸入數(shù)值無(wú)負(fù)值。選擇方程λ=μ和剩余方程序之一為狀態(tài)方程，其他方程作為輸入 μ 的約束。傳統(tǒng)方法把加速度進(jìn)行了過(guò)多的約束，使速度也有過(guò)多的約束。把這些代入動(dòng)力方程，我們得到如下的最短時(shí)間方程（簡(jiǎn)稱MTPP）。無(wú)論輸入的系數(shù)是否為零以上的推論都成立，即p2在（13a）中不為0。定理2：如果Umax0S0Umin(0) 則p2(0)0，p2(tf)0 。不等式?jīng)Q定的區(qū)間重合處相平面的軌跡不能丟失，這一區(qū)域?qū)?huì)作為i和j不等式最大、最小相位檢測(cè)區(qū)，即對(duì)不等式進(jìn)行變化或除以Mi?Mj左邊是關(guān)于μ的二次方程，如果對(duì)于所有的i，Si≤umaxi成立，則μ=0時(shí)上面的不等式成立，就能從二次方式中得到μ的邊界值。第三步：這兩個(gè)曲線交點(diǎn)即轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從λ=0到轉(zhuǎn)折點(diǎn)的第一條曲線和從轉(zhuǎn)折點(diǎn)到λ=λmax的第二條曲線組成運(yùn)動(dòng)的最佳軌跡。如果曲線離開(kāi)可行域，那么重新計(jì)算第四步。定理3a：左導(dǎo)數(shù)使?λ=dμdλdg（λ）dλ，如果?λ10且?λ20，則?λ在區(qū)間[λ1，λ2]至少存在一個(gè)零點(diǎn)。這一個(gè)定理的圖解意義在圖 7 說(shuō)明。證明：慣性矩陣，科里奧利陣列，重力加速度在 qi 中分段解，fiλ在λ處的解等等作為λ函數(shù)（就像公式（4a）和(4b)）的分段解或有限的單解。在區(qū)間內(nèi)μ是λ的一個(gè)解，邊界曲線g（ λ ）是特解，?λ也是特解且在每個(gè)區(qū)間內(nèi)存在一個(gè)或數(shù)個(gè)零點(diǎn)。我們根據(jù)最大原則分析可知解不唯一，即存在數(shù)條最大加減速曲線，所以我們只能應(yīng)用那些不確定的軌跡。在第三種情況下，（λ，μ’）在其他的加速軌跡上，在這種情況下，通向（λ，μ’）點(diǎn)的軌跡必須移出可行域的邊界。因此軌跡僅僅是沒(méi)有接觸到非可行域。合適的軌跡可以通過(guò)搜索結(jié)果曲線圖找到——一直選擇盡可能高的軌跡，有必要的話回溯。第五步：從λ=0，μ=μC穿過(guò)網(wǎng)格，這些網(wǎng)格是由從起始點(diǎn)到終點(diǎn)的最高的軌跡形成的。在這一點(diǎn)，當(dāng)前的軌跡到達(dá)一個(gè)減速軌跡。這兩個(gè)算法一直是首先尋找速度最高的曲線，因?yàn)榧铀偎阉骺偸菑募铀偾€的末端開(kāi)始，而減速搜索總是從減速曲線的開(kāi)端開(kāi)始。在這兩種情況下，算法產(chǎn)生“僅僅丟失”非可行域的軌跡，不管丟失的非可行域部分是一個(gè)孤島還是有較高的速度限制形成的域。但是，對(duì)不同的輸入?yún)?shù)也應(yīng)該可能獲得解。這個(gè)算法的最優(yōu)性和一致性的證明實(shí)質(zhì)上與ACOTNF是一樣的，這里不再重復(fù)。否則，從當(dāng)前的轉(zhuǎn)換點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)行減速搜索。穿越有上面的第三步和第四步產(chǎn)生的軌跡形成的網(wǎng)格是對(duì)曲線圖的一個(gè)搜索，目的是要找到最終的減速軌跡。（與ACOTNF相同）第二步：建立最終的減速軌跡。然而從理論上說(shuō)，這個(gè)軌跡是最節(jié)約時(shí)間的。新軌跡在該相交點(diǎn)的加速度將大于ACOTNF的軌跡，同樣，這也是不可能的。在第一種情況下，新軌跡的初始值必須大于ACOTNF的初始值。證明完畢。一個(gè)在有限區(qū)間內(nèi)沒(méi)有奇點(diǎn)的實(shí)際價(jià)值的解析函數(shù)，一定存在有限個(gè)零點(diǎn)或同一零點(diǎn)，工程量M必須在區(qū)間內(nèi)為零。證明完畢。如果g（ λ ）不連續(xù)，假設(shè)不存在零點(diǎn)，則在g（ λ ）溢出區(qū)間存在一個(gè)或更多的點(diǎn)，符號(hào)變化發(fā)生于這一個(gè)或更多的這些點(diǎn)?；氐阶畛醯膯?wèn)題，步驟6明確可行，但是第4步要求找到函數(shù)的0點(diǎn)。第四步：如果兩條曲線在區(qū)域內(nèi)不相交，那么它們一定離開(kāi)可行域，稱加速度離開(kāi)可行域的點(diǎn)為λ1，這是可行域邊界曲線上的一個(gè)點(diǎn)。最佳軌跡確定為了說(shuō)明我們先找出一個(gè)無(wú)摩擦機(jī)械手最優(yōu)軌跡的運(yùn)算法則，運(yùn)算法則包含普通情況，在零磨擦情況，我們有n（n 1)/2 個(gè)關(guān)于μ的解，每一個(gè)解都是關(guān)于μ=0對(duì)稱的。但在tf處μtf=M1US0，又M0于是US0，在時(shí)間tf時(shí)H的值為0，則如果p2(tf)≤0，那么Htf0，矛盾，故有p2(tf)0；確定p2(0)的符號(hào)及μ（0）的大小，同理可得μ00 ，則US0，使用繼電器控制于是有U=Umax否則 U=Umin且UminS0，但如果U=Umax則p20，于是p2(0)0.這些理論的一個(gè)重要原則是開(kāi)關(guān)點(diǎn)個(gè)數(shù)為奇數(shù)，如果開(kāi)關(guān)點(diǎn)個(gè)數(shù)為偶數(shù)，p2(tf)的符號(hào)將和p2(0)的符號(hào)相同，則sinp2tf=（1）msin( p20)其中m為符號(hào)變化次數(shù)。另一方面，如果p2在某些區(qū)間內(nèi)為0，我們有下列的定理。在對(duì)狀態(tài)方程進(jìn)行變化前，先定義函數(shù)：這樣就可以簡(jiǎn)化公式，得到：區(qū)間M表示機(jī)械手功能的二次形式，如果把參數(shù)qi加入到動(dòng)能方程，得到K=Mμ2/2 ；Q表示科里奧利的組成和沿著路勁加上參數(shù)化的地心引力；區(qū)間R表示摩擦力，S給出沿著路勁的地心引力，U表示輸入重力區(qū)間。機(jī)械手控制的目的是以最小的輸入得到最大的動(dòng)力輸出，這可以用最佳控制語(yǔ)言來(lái)描述，常用的方法使龐特里亞金最大值原理[11]?，F(xiàn)在得到二個(gè)狀態(tài)方程，而最初的n個(gè)方程則由輸入和 μ 約束（關(guān)于這方面將在后面討論）。事實(shí)上，在關(guān)節(jié)處機(jī)器人手臂必須限制在一個(gè)固定的空間運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)軌跡為給定的參數(shù)化曲線。拉格朗日雖然計(jì)算效率不高，但確實(shí)產(chǎn)生一組非常適用于機(jī)械手控制問(wèn)題的微分方程式。為了提高效率，本文提出了一種依據(jù)幾何路徑和輸入扭矩/扭力上的最短時(shí)間機(jī)械手路徑控制解決方案，方案以路徑運(yùn)算法則的方式加入機(jī)械手動(dòng)力學(xué)運(yùn)算。使得精密加工得以實(shí)現(xiàn)，例如解析運(yùn)動(dòng)速度控制（參考文獻(xiàn)[1] ） ，突然的加速度控制（參考文獻(xiàn)[2] ）， 及斷續(xù)速度變化控制（參考文獻(xiàn)[3][5] ）。這些算法通常劃分為兩個(gè)層次。不幸的是，這種簡(jiǎn)單的劃分方法