基于质量功能配置下的泵体零件的夹具设计.docx

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1、黑龙江八一农垦大学本科毕业设计1国内外研究现状及发展 夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。 1.1机床夹具的现状 国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性

2、制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 1） 能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。 2） 能装夹一组具有相似性特征的工件。 3） 能适用于精密加工的高精度机床夹具。 4） 能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。 5） 采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率。 6） 提高机床夹具的标准化程度。 1.2现代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。 （1）标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB

3、/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 （2）精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1，用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m。 （3）高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右，在车床上使用高速三爪自定心卡盘

4、，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。（4）柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改

5、变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。1.3关于质量配置下的夹具的发展QFD的创始者日本一位学者定义为:“QFD将用户需求质量特征,通过系统展开后将转化为最后产品的设计质量, 并从每个功能部件的质量一直延伸到每个零件及工艺过程的质量”。 而美国的ASI(美国供应商协会)认为:“QFD提供了一种将用户需求转换为产品开发和生产的每一阶段(包括市场分析、系统规划、产品设计、原型评估、生产过程和销售服务等) 相应技术需求的方法,是保证达到用户要求的产品质量所需一切活动的总称”。 美国福特汽车公司把QFD定义为一句话:“QFD就是把用户需求和期望转换成公司适合于

6、市场需求的一个规划工具”。从上述一些QFD的定义方式可以体会到QFD法中包括的主要意义:(1) QFD是一种用户需求驱动的产品开发和规划方法。(2) QFD是一种结构化的产品规划和开发方法,它使得产品开发时得以清楚了解用户需求。(3) QFD能从满足用户需求的角度出发,对所提出的产品或服务的性能进行系统的评估或比较。(4) QFD采用系统化方法获取和分析用户需求并通过结构化 (矩阵图解法) 转化为各类技术规范及信息 (产品特征、工艺特性、质量控制和加工过程等)。然后, 通过协调各项工作用以保证最终产品的质量要求。QFD法在日本及美国的许多著名企业中应用实践已经证明, 它确实在新产品开发中起到重

7、大的作用, 并带来实际效益。可量化的实际效率就包括新产品开发周期的缩短, 设计更改次数的减少, 产品开发启动经费的降低,保单索赔额的减少, 市场销售量的增加等等。此外, 还能获得一系列不可量化的效益, 主要体现在下述几方面:(1)在产品整个开发过程中, 使产品开发者更准确地理解用户需求, 从而开发出使用户真正满意的产品, 也就是说显著提高了用户对新产品的满意度。(2)在综合考虑用户需求、竞争对手、技术特征和工艺成本等前提下, 既增加生产率,又提高产品质量, 因而可以提高企业的市场竞争力。(3)可以使参与产品开发各部门取得共识并建立信息联系, 改变了自上而下的信息流为水平式的信息流, 建立多功能

8、开发小组协同工作模式, 将导致形成开发成功率更高, 获得能力更大的新产品。(4) QFD所提供的系统化、结构化的分析解题与规划决策方法, 能以十分简洁和一目了然的方式, 向开发者显示产品设计中各种经验和知识技术。 使企业内部能够合理分配和利用各类资源, 合理解决产品开发过程中可能出现的矛盾或冲突。QFD所采用的方法可有多种, 但目前常用的是所谓4阶段分解法。就是将用户需求的分解共分为4个阶段:产品规划、零部件配置、工艺规划和生产规划。产品规划阶段中, 将用户需求转化为产品技术特征, 通过用户需求信息、用户需求与技术特征关系矩阵、技术特征自相关矩阵、用户竞争性评估及技术竞争性评估信息, 确定各个

9、技术特征的性能目标值。零部件配置阶段中,根据产品规划阶段中所定义的产品技术特征, 确定最佳产品设计方案, 进行产品结构设计, 然后再将产品技术特征转化为关键的零部件特征, 对于复杂产品而言,还可以分成几个子阶段来完成。工艺规划阶段中, 要在确定工艺方案基础上, 通过工艺规划的“质量屋”, 确定为保证实现重要的产品技术特征和零部件特征所必须保证的关键工艺操作及工艺参数。生产规划阶段中就是将关键的工艺操作及工艺参数转化为具体可行的生产及质量控制方法和手段。HOQ是实现QFD的结构化工具, 它提供了一种将用户需求转换成产品和零部件特征,以及分解到制造过程的框架和结构。 图1所示为产品规划质量屋的结构

10、及其组成元素。它通常由下述8个部分所组成。图1质量屋结构及组成元素 1)用户需求。这是质量屋的“什么”(WHAT),也是质量屋的输入信息, 是通过全市场调研获得的。 2)用户需求规划矩阵。包括用户需求重要度及排序、用户对本公司及竞争者产品评估、用户满意度及改善率等信息。 3)产品技术特征。这是质量屋的“如何”(HOW),是为满足用户需求而必须保证实现的技术特征,也是一种手段或措施。 4)用户需求与产品技术特征之间关系矩阵。它反映了从用户需求到产品技术特征的一种映射关系及相关程度。 5)技术特征排序及技术竞争性评估。根据用户需求的重要度及关系矩阵, 计算各技术特征相对重要度及优先次序, 并从技术

11、角度对本公司产品和竞争对手产品进行评估。 6)技术特征之间的自相关矩阵。它表现了改善产品某一技术特征的性能, 对其他技术特征所产生的相关影响。 7)确定产品技术特征目标值。它是一个综合的决策问题,需求考虑用户需求、技术可行性及经济性等多方面因素。质量屋将这些信息合起来,根据各部分信息的分析比较,使目标值的确立更加科学合理。8)产品设计方案评估。从技术特征的角度对产品设计方案进行评估,对各设计方案进行分析时, 评价其达到技术特征目标值的有利与不利之处,决定每一设计方案符合QFD确定的用户需求的能力。 本课题是基于质量配置下的夹具实现快速夹紧工件、产生足够的夹紧力、工作安全可靠、使用方便、体积小和

12、成本低。这样新的夹具才能在真正意义上实现自动化、高生产、安全可靠的目的。2研究的主要内容本课题是基于质量配置下对现有的夹具出现的快速夹紧、夹紧力不足等方面进行改进设计。2.1基于质量配置下对基准面的选择进行设计：基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。粗基准的选择：泵体这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要。我们选择不加工的底面为粗基准。精基准的选择：精基准的选择要考虑基准重合的原则，设计基准要和工艺基准重合。 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得

13、到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：方案一工序：铣下端面 表面粗糙度6.3工序：铣前后端面 表面粗糙度6.3工序：铣左右端面 表面粗糙度6.3工序：车2-34.5孔 表面粗糙度3.2工序：铣宽32槽 表面粗糙度12.5工序：钻6-M6孔 表面粗糙度6.3工序：钻2-5销孔 表面粗糙度3.2工序：钻2-7孔 表面粗糙度6.3工序：钻2-G3/8 表面粗糙度6.3工序X：质检 工序XI：入库方案二工序：铣下端面 表面粗糙度6.3工序：铣前后端面 表面粗糙度6.3工序：铣左右端面 表面粗糙度6.3工序：车2-34.5孔 表面粗糙度3.2工序：铣宽32槽 表面粗糙度12.

14、5工序：钻2-G3/8 表面粗糙度6.3工序：钻6-M6孔 表面粗糙度6.3工序：钻2-5销孔 表面粗糙度3.2工序：钻2-7孔 表面粗糙度6.3工序X：质检工序XI：入库 工艺方案一和方案二的区别在于方案二铣完宽32的槽后随即钻2-G3/8的螺纹孔，这样不利于保证钻孔时的定位，而方案一在钻了2-7的孔后，再钻2-G3/8孔，这样可以利用2-7的孔作为定位基准，更好地保证了工件的加工精度，综合考虑我们选择方案一。具体的工艺路线如下：工序：铣下端面 表面粗糙度6.3工序：铣前后端面 表面粗糙度6.3工序：铣左右端面 表面粗糙度6.3工序：精车2-34.5孔 表面粗糙度3.2工序：铣宽32槽 表面

15、粗糙度12.5工序：钻6-M6孔 表面粗糙度6.3工序：钻2-5销孔 表面粗糙度3.2工序：钻2-7孔 表面粗糙度6.3工序：钻2-G3/8 表面粗糙度6.3工序X：质检工序XI：入库2.2基于质量配置下的定位方式及元器件选择的设计1）定位器的作用是要使工件在夹具中具有准确和确定不便的位置，在保证加工要求的情况下，限制足够的自由度。工件的定位原理由空间直角坐标系中有六个自由度，即沿OX,OY,OZ三个轴向的平动自由度和三个绕轴的转动自由度。要使工件在夹具体中具有准确和确定不变的位置，则必须限制六个自由度。工件的六个自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于六个，但仍然能保证加工要

16、求的定位叫不完全定位。在焊接生产中，为了调整和控制不可避免产生的焊接应力和变形，有些自由度是不必要限制的，故可采用不完全定位的方法。在焊接夹具设计中，按加工要求应限制的自由度而没有被限制的欠定位是不允许的；而选用两个或更多的支撑点限制一个自由度的方法称为过定位，过定位容易位置变动，夹紧时造成工件或定位元件的变形，影响工件的定位精度，过定位也属于不合理设计。 工件的平面为基准进行定位时，常采用挡铁、支撑钉进行定位。 件以圆孔内表面为基准进行定位时常采用销定位器。 件以圆柱外表面为基准进行定位时常采用V形铁定位器。 用以定位工件的轮廓对被定位工件进行定位可采用样板定位器主焊件“撑杆”用挡板和挡销定

17、位。挡销限制了X方向的平动自由度，挡板限制了Y方向的平动自由度，夹具体限制了Z方向的平动自由度，挡铁螺旋夹紧器件限制了Z方向的转动自由度，螺旋夹紧机构限制了X、Y方向的转动自由度，共限制了6个自由度。件“发动机衬管”两件用插销机构定位。插销机构限制了X、Y、Z方向的平动自由度，快撤式螺旋夹紧器件限制了Y、Z方向的转动自由度，共限制了5个自由度。螺母M6和喇叭支座的组件用锥头销钉和螺旋夹紧机构的压板上的开的凹槽来定位“撑杆”限制了Z方向的平动自由度，螺旋夹紧机构的压板上的开的凹槽限制了Z方向的平转动自由度，锥头销钉限制了X、Y方向的平动自由度，螺旋夹紧机构限制了X、Y方向的转动自由度，共限制了5

18、个自由度。所以加工2-3/8G孔时我们采用经典的一面2销定位。2.3基于质量配置下的夹紧方式及元器件选择的设计夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。对夹紧机构的基本要求如下：夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可靠。夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损害零件表面质量。 夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调节的。结构力求简单，便于制造和维修。所以泵体的夹具的夹紧方式我采用液压式夹紧方式。综合以上所述，本课题主要研究的重点是根据夹具的工作原理及工作过程。在传统的夹具基础上，对夹具进行一定的结构改造，使其更加适应生产的需要。

19、并确定机器总体参数及传动机构型式，定位方式和驱动方式，对夹具工作部件的设计和计算。3夹具技术综述及QFD理论的引入3.1机床夹具概述3.1.1机床夹具的概念 机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。3.1.2机床夹具的分类 机床夹具可根据其使用范围，分为通用夹具、专用夹具、组合夹具、通用可调夹具和成组夹具等类型。机床夹具还可按其所使用的机床和产生加紧力的动力源等进行分类。根据所使用的机床可将夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具（钻模）、镗床夹具（镗模）、磨床夹具和齿轮机床夹具等，根据产生加紧力的动力源

20、可将夹具分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、电磁夹具和真空夹具等。3.1.3机床夹具的组成(1)定位元件(2)夹紧装置(3)对刀、引导元件或装置(4)连接元件(5)夹具体(6)其它元件及装置3.2定位基准 基准是用以确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点，线，面。在加工中用以定位的基准称为定位基准。有时，作为基准的点、线、面在工件上不一定具体存在（例如孔的中心线和对称中心平面等），其作用是由某些具体表面（如内孔圆柱面）体现的，体现基准作用的表面称为基面。3.3工件在夹具中的定位3.3.1六点定位原理任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度。工件定位的任务就是根据加工要求

21、限制工件的全部或部分自由度。工件的六点定位原理是指用六个支撑点来分别限制工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定定位的法。 图3-1六点定位原理图3.3.2完全定位与不完全定位工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位称为不完全定位。3.3.3欠定位与过定位按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。工件的同一自由度背二个或二个以上的支撑点重复限制的定位，称为过定位。在通常情况下，应尽量避免出现过定位。消除过定位及其干涉一般有两个途径：其一是改变定位元件的结构，以消除被重复

22、限制的自由度；其二是提高工件定位基面之间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度，以减少或消除过定位引起的干涉。3.4夹具定位误差分析计算所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。 3.5定位误差的组成 3.5.1定义：定位误差是工件在夹具中定位，由于定位不准造成的加工面相对于工序基准沿加工要求方向上的最大位置变动量。 3.5.2定位误差的组成：定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺

23、寸方向上的最大变动量，以不表示。 定位基准面和定位元件本身的制造误差所引起的定位误差，称基准位置误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以基表示。 定=不+基 此外明确两点：只用调整法加工一批零件才产生定位误差，用试切法不产生定位误差；定位误差是一个界限值（有一个范围）。 3.6定位误差的分析计算3.6.1工件以平面定位时的定位误差定位基准：平面；定位元件工作面：平面=易加工平整，接触良好=所以基=0 定=不（注：若位毛坯面，则仍有基） 图3-2工件以平面定位 3.6.2工件以外圆柱面定位时的定位误差H1尺寸：A0不0，基0H2尺寸：00不=0，基0H3尺寸：B0不0，基0工序

24、基准定位基准定对H2尺寸：不=0，基为定位基准线0的在加工方向的最大变动量，即OO所以基=OO=OE-OE (3-1) =dmax/2sin（/2）-dmin/2sin(/2) =d/2sin(/2）即：定=不+基 (3-2) =0+d/2sin(/2） =d/2sin(/2）对H1尺寸：不=d/2，基=d/2sin(/2） (3-3) (3-4)或：定=AA=AO+OO-AO (3-5) =dmax/2+d/2sin(/2）-dmin/2 =d/21+1/sin(/2）对H3尺寸：定=BB=BO+OO-OB (3-6) =(dmin/2)+d/2sin(/2）-dmax/2 =d/21/si

25、n(/2）-1综上所述：定（H3)定(H2)定(H1) ，所以标注尺寸H3最好。3.6.3工件以内孔表面定位时的定位误差主要介绍工件孔与定位心轴（或销）采用间隙配合的定位误差计算定=不+基a.心轴（或定位销）垂直放置，按最大孔和最销轴求得孔中心线位置的变动量为： 基=D+d+min=max (最大间隙）b.心轴（或定位销）水平放置，孔中心线的最大变动量（在铅垂方向上）即为定 基=OO=1/2(D+d+min)=max/2 或基=(Dmax/2)-(dmin/2)=max/2工件孔与定位心轴(销)过盈配合时(垂直或水平放置)时的定位误差此时，由于工件孔与心轴(销)为过盈配合，所以基=0。对H1尺

26、寸:工序基准与定位基准重合,均为中心O ,所以不=0对H2尺寸:不=d/23.6.4工件以一面两孔定位时的定位误差 图3-3工件用一面两孔定位 “1”孔中心线在X，Y方向的最大位移为：定（1x)=定(1y) （3-7） =D1+d1+1min （3-8）=1max（孔与销的最大间隙）“2”孔中心线在X,Y方向的最大位移分别为:定(2x)=定(1x)+2Ld(两孔中心距公差) （3-9）定(2y)=D2+d2+2min=2max （3-10）两孔中心连线对两销中心连线的最大转角误差:定()=2=2tan-1(1max+2max)/2L (其中L为两孔中心距) （3-11）以上定位误差都属于基准位

27、置误差,因为不=0。3.7工件的夹紧工件的夹紧与常用的夹紧装置3.7.1工件的夹紧 3.7.1.1夹紧装置a.夹紧装置的组成动力装置、夹紧元件、中间传力机构b.夹紧装置的基本要求(1) 夹紧既不应破坏工件的定位，或产生过大的夹紧变形，又要有足够的夹紧力，防止工件在加工中产生振动；(2) 足够的夹紧行程，夹紧动作迅速，操纵方便、安全省力;(3) 手动夹紧机构要有可靠的自锁性，机动夹紧装置要统筹考虑夹紧的自锁性和原动力的稳定性；(4) 结构应尽量简单紧凑，制造、维修方便。3.7.1.2夹紧力的确定a.确定夹紧力作用方向的原则(1)夹紧力的方向应使定位基面与定位元件接触良好，保证工件定位准确可靠；(

28、2)加紧力的方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件变形；(3)加紧力的方向应尽量与工件受到的切削力、重力等的方向一致，以减小加紧力。b.确定夹具力作用点的原则(1)加紧力的作用点应正对支撑元件或位于支撑元件所形成的支撑面内；(2)夹具力的作用点应位于工件刚性较好的部位。(3)夹具力的作用点应尽量靠近加工表面，以减小切削力对夹紧点的力矩，防止或减小工件的加工振动或弯曲变形。3.7.2夹紧装置 3.7.2.1一面两销定位的夹具一面两销定位装置，属于机加工定位装置，在平板上设有圆柱销和削边销，前者直径大于后者直径，其特点是削边削为滑动式结构，由定位轴和套在定位轴上的滑块构成，定位轴端头有挡圈。本

29、实用新型用于带有两个以上内孔、长圆内孔或卡槽孔的工件加工时定位，由于滑块与工件内孔配合时，可适当纵向移动，对中性好，能补偿工件内孔尺寸公差的变化，克服了现有削边销与工件内孔间的定位面不足、造成工件绕轴自由度难以消除的弊端，从而提高了定位精度。1） 一面两销定位的夹具的特点：（1）设计变量的选择（2）设计准则的确定（3）约束函数的确定（4）数学模型及模型求解3.7.2.2液压夹紧装置液压夹紧装置是利用液体的力量来推动杆来夹紧零件的一种最常用的夹紧装置。1）液压夹紧装置的特点（1）液体有不可压缩性，加紧刚性较高。（2）工作平稳，油有吸震能力，便于实现频繁的换向。（3）操纵简单，便于实现自动化，气液

30、电联合应用时更能发挥各自的优点，以实现复杂的自动工作循环。（4）系统工作时，工作介质（油液）可以自动润滑运动偶件，有利于提高元件使用寿命。（5）易于实现零部件的通用化，标准化，便于组织专业化生产。3.8机床夹具的基本要求和设计步骤机床夹具的基本要求和设计步骤1）、对机床夹具的基本要求 对机床夹具的基本要求可总括为四个方面：稳定地保证工件的加工精度；提高机械加工的劳动生产率；结构简单，有良好的结构工艺性和劳动条件；应能降低工件的制造成本。2）、夹具设计的工作步骤 研究原始资料，明确设计任务考虑和确定夹具的结构方案，绘制结构草图绘制夹具总图确定并标注有关尺寸和夹具技术要求绘制夹具零件图3.9 QF

31、D理论的相关介绍及主要内容质量功能配置(Quality Function Deployment,QFD)可在设计的各个阶段首选1,为保证产品质量提供了一种可行方法。QFD在70年代由日本学者提出,目前,已在日本、美国等很多国家应用,并已取得了成功的经验7,在我国也有应用8-15。QFD最初是将用户需求与一组广义设计参数或质量要素通过质量屋(House of Quality,HOQ)或扩展的质量屋(Extend House of Quality,EHOQ)16相联系,明确用户需求与广义设计参数间的关系,使设计一开始就有明确目标。目前,QFD已用于设计和制造全过程的质量控制。3.9.1质量功能配置

32、方法美国ASI定义QFD方法作为一种系统,是用来将用户需求转换成为从研究到产品布置、加工、市场销售和分布各个阶段相应的公司要求的一个过程。这个过程的主要环节是质量屋(HOQ),如图1所示,从质量屋可获得所有的关系和比较。传统的QFD方法有两种11:瀑布式分解过程模型和Akao模型。QFD方法的实质是,将质量屋的顶部横排的条款解释为工程、采购、制造、管理质量等方面可执行的计划,来满足对应的需求。瀑布式分解过程是第一张表顶排的“技术措施”,变成了第二张表的“需求”,第二张表中的顶排,则变为更加具体的技术细节。这样,表格不断被派生出来,直至企业的每一部分均被落实了有关的具体任务为止,用户的要求也就被

33、布置到整个企业之中。Akao模型是根据具体产品、行业选择适合的配置,将用户需求布置下去。对于机械新产品的概念设计,为保证设计质量,应将用户需求归类、提炼并转化为需求质量,从需求要素中抽取质量要素,将需求质量与质量要素构成质量屋。根据产品的构成,从用户需求出发,分析抽出要实现需求质量产品应具备的基本功能,以及实现基本功能应具有的基本机构,同样,作出需求质量与功能、功能与机构质量屋。综合质量与构成要求,建立机构与质量要素质量屋,将用户需求逐步、综合地布置下去。对于新产品设计,能实现每一种基本功能的机构概念,即原理方案有多种,再对各种方案进行评价,选择效用价值高的方案为最佳方案。3.9.2快速夹紧装

34、置的质量功能配置快速夹紧装置是加工中心专用夹具上的一个部件,属于新设计。用户需求是:快速夹紧工件、产生足够的夹紧力、工作安全可靠、使用方便、体积小和成本低。在概念设计中,为保证设计质量、满足用户需求,进行综合质量配置。设计小组分析用户需求,一方面为保证设计质量,建立需求质量与质量要素质量屋;另一方面根据产品构成,建立需求质量与功能、功能与机构质量屋。综合两方面的要求,建立机构与质量要素质量屋,将表1中的质量要素配置到机构中。从用户重要度出发,根据关系矩阵,从表1中获得质量要素权重,表2获得功能权重。再根据功能权重,从表3获得机构权重。表13中,采用以下值表示两个参数的相关程度:强相关=5一般相

35、关=3弱相关=1不相关=0质量要素权重计算如下: 式中: 第j项质量要素绝对权重(j=1,2,6); 相关关系量化值,强相关=5,一般相关=3,弱相关=1,不相关=0; 要求权重。多方案的产生能够实现各个基本功能的机构种类有多种5,6,常用的有机械、液压、气动和电磁四种,各种类中又有不同的形式。在概念设计中,可将不同种类、不同形式的机构进行组合,因此,可选择的方案有多种。但使用不同种类进行机构组合时,将会造成产品的系统结构庞大、成本高和资源浪费。本设计按同一种类进行机构组合,概念设计产生的方案有四个5,即机械系统、液压系统、气动系统和电磁系统。3.9.2.1模糊综合评价本设计考虑的因素很多,各

36、因素又有层次之分,并且许多因素还有较强的模糊性,因此,采用加权平均法M( ,+)模型,运用多级模糊综合评价,比较各系统之间的优劣次序,得出有意义的评价结果。3.9.2.2一级模糊评价设计目标是评价的依据,首先将质量要素作为因素集,机构作为备择集,采用主观评分法确定隶属度,质量要素权重由表1确定,给出一级评价矩阵Ri。机械方案 液压方案气动方案电磁方案各项质量要素权重w=(0.162,0.168,0.21,0.103,0.218,0.139) 一级评价结果, (3-12)二级模糊评价二级综合评价中机构为因素集,方案分类为备择集,机构权重由表3确定。二级综合评价矩阵为:各种机构权重W=(0.205

37、,0.229,0.256,0.152,0.158), 总的评价结果:B=WR=(0.65,0.87,0.67,0.66)。从评价结果看,液压方案效用价值最高,为最佳方案。结论QFD方法是从用户需求出发,对一种快速夹紧装置,建立了需求质量与质量要素、功能与需求质量、功能与机构配置表,确定出各参数的权重,对概念设计的四种方案机械、液压、气动、电磁方案进行模糊评价,将效用值最高的液压方案,作为设计方案。QFD方法可在设计的各个阶段首选,为提高产品质量,加快新产品的开发,缩短设计周期,提高产品的竞争力,提供了一套行之有效的方法。该方法可在各个行业中推广实行。3.9.2.3QFD的研究趋势从文献研究我们

38、可以看出,QFD的研究工作主要从三个方面展开:其一是和并行工程(CE)结合的理论方法研究;其二是QFD实施的理论、方法、建模研究;最后是QFD在产品设计之外其它领域(如在服务、运输、教育等)的应用研究.虽然QFD的理论与方法日趋完善,但在激烈的市场竞争、个性化需求的时代,企业必须快速推出创新产品.这一形势为QFD的研究提出了新的课题.可以推测,QFD的研究将朝着以下几个方向发展:QFD和产品创新理论相结合的研究;QFD和知识获取、知识挖掘等信息技术的结合研究;QFD和网络技术结合的分布式应用的研究;QFD在企业重组过程领域的研究;QFD在服务行业的应用研究。本章小结 1.机床夹具是由定位元件,

39、夹紧装置,对刀元件,夹具体部分组成,机床夹具设计也就是针对夹具组成的各个部分进行设计,其中定位与夹紧量个环节是夹具设计的重点。2.定位就是确定工件在夹具种的正确位置,是通过在夹具上设置正确的定位元件与工件定位面的接触来实现的.工件的定位有完全定位和不完全定位,要根据其具体加工要求而定,欠定位在夹具设计种是不容许的,而过定位则有条件地采用。3.通常，由于定位副制造不准确或采用了基准不重合定位等原因,定位过程中会引入定位误差,定位误差的计算要根据具体情况分析计算。4.夹紧是为了克服切削力等外力干扰而使工件在空间中保持正确的定位位置的一种手段.夹紧一般在定位步骤之后,有时定位与夹紧是同时进行的,入膨

40、胀式定心夹紧机构。5.车,铣,钻,磨等不同的机床其夹具设计具有各自典型特点,应根据具体设计任务,遵循夹具设计的基本要求和步骤进行设计。最后引出了QFD理论的相关介绍及主要内容。4夹具设计4.1零件的分析4.1.1零件的工艺分析泵体有3组加工面他们有位置度要求。这3组加工面的分别为1，以底面为基准的加工面，这组加工面包括，左右端面和左右端面上的孔和2个34.5的孔2：一个事以上下底面互为基准的加工面，这个主要是上下底面和6-M7销孔和2-7孔3：以底面和2-7孔为基准 的加工面，这组加工面主要是2-G3/8的孔。4.2工艺规程设计4.2.1确定毛坯的制造形式零件的材料为HT200，根据生产纲领以

41、及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用砂型机铸造。4.2.2基面的选择的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。粗基准的选择：泵体这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要。我们选择不加工的底面为粗基准。精基准的选择：精基准 的选择要考虑基准重合的原则，设计基准要和工艺基准重合。4.2.3机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定泵体零件材料为HT200，生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。1、泵体的上下和左右端面因为泵体的上下和左右端面没有精度要求，粗糙度要求也不高，其加工余量为2.5mm。2、泵

42、体的孔毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于IT7IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为单边余量为2.54.2.4确定切削用量及基本工时4.2.4.1工序III：铣下端面4.2.4.1选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，。4.2.4.2、决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成2） 决定每次进给量及切削速度根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则 (4-1) 按机床标准选取750 (4-2)当750r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为. (4-3)工序IV和工序V铣前后和左右端面的

43、计算如上，在此不再累述。4.2.4.3、工序VI：车2- 34.5的内圆4.2.4.3、选择硬质合金车刀1） 车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命T=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(3