车床走刀架的设计【2013年最新整理毕业论文】

摘 要 本设计是围绕 CA6140 方刀架来设计，外形是四方形结构，加工精度要求也是比较高，为了提高生产效率，对每道工序的加工也要合理安排，这样才能降低生产周期。方刀架的作用是装夹刀具，此次设计包括了对方刀架的工艺分析及工装设计。 设计该工件，对其加工工艺进行了分析，整理出了方刀架需要的主要技术要求，并确定毛坯的制造为模锻，在综合了零件的技术要求和基准的选择和加工工艺后确定了三个方案，并选择了更合理的方案。最后确定了毛坯余量，并对其切削用量和加工工时进行了计算。 夹具设计也是必要的设计，本设计对第四道铣 端面进行了专用夹具设计。通过问题的提出和零件的重点技术分析来对夹具进行设计方案的确定，方案中包括了定位基准的选择，定位方式及元器件的选择，加紧方式及元器件的选择等内容。然后进行了定位误差的分析，制定夹具的操作说明和夹具的保养和维护。 关键词 ：车床 ； 方刀架；加工精度；定位；夹紧；加工工艺 ABSTRACT This design is around CA6140tool to design, appearance is four square structure, machining precision is also relatively high, in order to improve production efficiency, for each procedure processing also want reasonable arrangement, so as to reduce production cycle. Side knife is the role of clamping tool, the design includes the other turret process analysis and fixture design. The design of the work piece, the processing technology is analyzed, sorted out the square turret need major technology to ask, and to determine the blank of manufacturing for die forging, the integrated parts of the technical requirements and datum selection and processing technology art after identified three programs, and select a more reasonable scheme. Finally, the blank allowance, and the cut cutting dosage and processing time were calculated. Fixture design is also necessary for the design, the design of the fourth end milling of special fixture design. pass the problem is presented and parts of key technology analysis of fixture design scheme, scheme included the locating datum selection, positioning method and the choice of components, step up the way and components selection. then the positioning error analysis, framing jig instructions and fixture maintenance and maintenance. Key words: lathe； side cutter； machining precision； location； clamping； processing technology 目 录 1 绪论 . 1 1.1 本课题的来源目的及意义 . 1 1.2 课题背景 . 2 2 整体方案设计 . 3 2.1 基本原理 . 4 2.2 研究现状 . 4 3 主要内容和要求 . 4 3.1 问题的提出 . 5 3.2 卡刀盘的设计 . 5 3.3 丝杠及导轨 . 6 3.4 其他部件及其材料 . 7 3.5 工作原理 . 8 3.6 创新点 . 9 4 结论与发展方向 . 9 4.1 本文总结 . 9 4.2 将来提高发展方向 . 10 致 谢 . 11 参考文献 . 12 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 1 全套资料带 CAD 图， QQ 联系 414951605 或 1304139763 1 绪论 毕业设计是学生的最后一个教学环节，全国高教机械设计及制造专业教学指导委员会第三次会议记要指出，“毕业设计题目应该以产品（或工程）设计类题目为主，尤其要鼓励去工厂从高真实产品设计”。在实际工程设计中 ，学生可以得到所学过的理论基础，技术基础，专业课全面的训练，为将来做好机械设计工程师的工作，提供全面的锻炼机会。毕业设计是围绕着 CA6140 机床方刀架的工艺工装来展开的。内容主要包括以下几个方面：设计零件的加工工艺（包括切削用量工时等计算）设计两套专用夹具，对其中一套进行拆画。作出一万八千字的说明书。 方刀架的主要功用就是通过装在刀架上的其它零件夹紧刀具，换刀时，在手柄转动下，带动方刀架回转，以达到换刀的目的。 因为工件属于大批量生产，宜采用专用夹紧装置。所以为了适应生产需要，采用组合钻床，设计专用的钻 模板，在回转工作台上进行多工位加工。 机床夹具的确定是一次十分重要的设计程序，方案的设计优劣往往直接决定夹具设计的可行性。所以，方案的确定需经充分的研究和讨论来确定最佳方案。 我们这次毕业设计题目，是来源于一机床，我们在实习厂拆装机床并以此设备为参考，结合所学机械各方面知识，在老师指导下，查阅许多手册，经过不断的改进，最终完成毕业设计的任务。 我此次毕业设计的任务是 CA6140 机床方刀架的工艺工装设计，在宋书汉老师的辅导下，对原有的夹具结构进行了改进，提高了生产效率。计算正确，五张图纸，符合工作量的要 求。 通过这次毕业设计，我在计算，制图，公差与技术测量，机械原理，机械设计，金属材料与热处理，机械制造工艺，液压传动系统，电气控制系统方面的知识都受到全面的综合训练，在机电液压的结合方面使我受益匪浅。特别是侯宗涛老师在工作中对我的耐心辅导，他对学生强烈的责任感和严谨的治学态度，无不给我以深刻的影响。 1.1 本课题的来源目的及意义 在当前制造环境中，过高的加工精度要求已成为困扰零件加工的一个大问题。为此人们也做了大量的工作，由于种种原因至今效果并不明显。随着市场经济逐步建立，我国加入 WTO 和市场竞争的日 益加剧，社会的发展必须注入新的科技含量，产品结构必须要向精优方向发展，在我国的加工工业行业当中，特别是在数控高速发展的今天，车床刀架的设计以及工艺参数的选择对零件的加工精度有着十分重要的意义，因此研制一个结构优质的刀架及工艺参数对工业的发展有着重要的作用。就目前我国的加工行业的现状而言，刀架方面存在一些不足可大体分为以下几种情况： （ 1）刀架加工精度不能满足工作要求。 （ 2）在数控发展如日中天的时代，刀架的样式及功能和工艺参数过于老化，不能适应发中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 2 展的需要。 （ 3）刀架作为车床的主要部分，其旋转及加工不 方便，耗时费力，给零件的加工还来许多不便。 基于上述等等原因，我对车床刀架的结构以及部分工艺参数做了一些优化和整理。我将针对普通车床的刀架以及加工过程和刀具、零件及其相配套的工艺参数等数据进行科学整理、归纳和完善。本课题的主要研究目的，一方面是通过对普通车床的研究对刀架及工艺参数采取一个优化策略，研制一个好的刀架一个好的车床和刀架不但能够缩短生产周期，降低制造成本，提高加工精度，延长刀具寿命而且依据优化了的工艺及刀具参数，可以建立或完善高速切削工艺数据库，将切削工艺实践中积累的合理选择切削参数与刀具的经验 和数据收集起来，为现场加工提供准确及优化的高速切削数据，从而更大程度上提高切削加工水平，获取更大的经济利益；另一方面是有了优质的切削工艺可以使我国的工业在原有的基础上有进一步的提高为我国工业的发展做出一定的贡献，使我国的工业水平，也就是在切削加工方面能够向前进步，也使我国的工业水平能够在世界水平范围内更上一个台阶。 1.2 课题背景 发展优为重要，在保证加工质量的基础上，提高生产率、提高自动化是当今世我国是一个农业大国，但是工业的飞速发展给我国带来的进步却功不可没，要想一个国家真正的强大起来，必须要有发达 的工业基础，在加工行业这个大领域当中，车床加工优为普遍，而一个优质的加工机床以及好的工艺参数对我国工业的界制造业发展的总目标。 作为机床行业的主要用户群 制造业的经营者为了更大的盈利目标，对机床行业不断地提出加工质量稳定、提高生产效率、降低生产成本的要求。作为机床行业首先考虑到的是对现有机床的机种提高速度，减少加工时间，减少辅助时间，以提高生产率，因此机床行业已在高速化上不断提高。而做为车床上的主要辅助元件 刀架，也必须要有相当完善的结构和性能。 就目前的现状而言，我国与国外的工业悬殊在机床设备方面 也占一大部分，我国的技术水平与国外相差并不很大，但是加工的产品却没有国外设备所生产的优质，这在设备的加工上存在着过多的误差，正因为如此，国内现在许多厂家都采用国外进口设备，只有这样才能满足加工需求，所以能够研制一个优质的车床及加工工艺参数是我国工业发展的当务之急，而车床刀架方面虽然目前已经相继出现了许多改进和发展，但是还有一部分未能得到满足，例如现在的自动刀架以及同时装夹多把刀具的刀架等等，但是这些都只是暂时性的，也就是说，国外的技术也在不断的向前提升，我国只有付出更多的努力才能与国外相持恒，所以，我们一方 面也要在技术方面向前探索，一方面我们也应花费相当的精力去投身于设备当中，只有这两项成果同时相前发展，我国的工业水平才能不断的相前，不致落后。 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 3 2 整体方案设计 图 2-1 车床刀架的左视 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 4 图 2-2 刀架的实物 2.1 基本原理 如图 2-1,2-2，所示。车床刀架包括刀架下座，下鞍，刀架上座，压板，螺母，螺杆，小螺钉，垫圈，上鞍，螺母，销钉，上方镶条，摇手柄，手柄，推力轴承，刀座，键，丝杠，护板等配件组成。能够实现 圆锥面及其它旋转面，车削各种公制、英制、 模数和径节螺纹并能进行钻孔和拉油槽等工作。 操作灵便集中，滑板响应速度快，手柄摇杆进行人体工程学处理把持更加舒适省力。 2.2 研究现状 改革开放 30 多年来，中国机床工业在学习、仿制、自主创新的道路上发展比较迅速。但应看到： 1.中国机床技术，无论在精度、效率、自动化、智慧化、环保化各个方面，与国外先进美、德、日的差距是很大的； 2.在基本功上，对用户生产需求发展、生产产品加工工艺的了解、熟悉、精通较差，整个机床工业的工程技术人员，学习的内容比较落後、简单，在进入工厂後缺乏实际操作锻炼，缺乏定期、深入的 培训知识更新，缺乏理论、经验的有机结合，进步提高缓慢。专家、人才、熟练技术工人、专才、特才等大量缺乏，又不成套。最为关键的是：不熟悉用户，不精通加工工艺、不精通机床布局、结构、传动、控制的基本原理，对今後未来的发展方向缺乏深入研究； 3.对机床技术的许多关键重要机电液气光元部件、功能部件、 NC 系统、硬体、软件的知识等没有切实掌握、精通，在技术上不过关； 4.特别是对机床技术发展的根本要点、工艺、精度、效率、自动化、智慧化、环保化、网络化上缺乏重点深入掌握与融合贯通。对机床如何进一步提高到高精度，目前缺乏基本功与对策是十分致命的关键； 3 主要内容和要求 我主要需要完成的包括加工工艺的安排以及专用的夹具设计。为了保证加工零件的精度同时节约成本和缩短加工周期以及提高加工效率，那么一个良好的工艺安排以及专用夹具的设计就是必不可少的了。在工艺的安排上不但要考虑合理的加工要求还要考虑到操作者以及加工机械的安全。同时夹具的设计上也要考虑到使用的安全性和经济性以及安装和拆卸上的方便性。设计一个良好的工艺工装安排路线那么必须要经过对加工件的详细分析以及周密的考虑后才能得出。所以分析问题是解决问题的关键，同时还要反复的调整， 来寻求最好的一个路线。这样才能让工艺路线更加的完美，才能保证工件的加工精度和加工效率以及节约材料。 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 5 3.1 问题的提出 设计刀架时，其表面精度并无技术要求。因此，加工本工序时，主要考虑如何提高劳动生产率、如何选好定位基准以及采取什么夹紧装置、降低劳动强度是设计的重点，而精度不是主要问题。 3.2 卡刀盘的设计 中心定位及四侧定位夹具，还应用螺旋夹紧机构夹紧。 夹具体是夹具的基本件它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。因此，夹具体的形状与尺寸主要取决于夹具各组成件的分 布位置、工件的外形轮廓尺寸及加工条件等。在设计夹具体时应满足一下基本要求： 1、结构简单、轻便，在保证强度和刚度前提下结构尽可能简单紧凑，体积小，质量轻和便于工件装卸。 2、尺寸要稳定且具有一定精度。 3、具有足够强度和刚度。 4、安装稳定牢靠。 5、清理方便。 夹具体毛坯制造方法的选择综合考虑经济性、结构合理性、标准化、工艺性及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯为铸件夹具体，夹具体的外形尺寸在绘制夹具总图时根据定位元件、工件、夹紧装置及其辅助机构在总体的配置，夹具体的外形尺寸便已经大体确 定，然后进行造型设计，再根据强度和刚度要求选择端面的结构形状和壁厚尺寸。 夹紧是件装夹过程的重要组成部分，工件定位之后必须通过夹具上夹紧装置将其可靠的固定在正确的位置上，使其在承受工艺力和惯性力的作用位置不发生变化，否则在加工过程中因切削力惯性力的作用发生位置的变化或引起振动，原有的正确定位遭到破坏，就不能保证加工要求。夹紧机构的三要素是夹紧力作用点的确定、夹紧力方向的确定、夹紧力大小的确定。 夹紧机构的基本要求如下： 1、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。 2、结构力求简单， 便于制造和维修。 3、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。加紧作用准确，处夹紧状态时应能保持自锁。保证加紧定位的安全可靠。 零件的加工误差实际上是机械加工系统综合误差的反映，它不仅包括夹具的制造误差，还包括刀具误差，机床夹具误差，工件的定位误差，就其误差的组成和误差的可控性来说，夹具的误差就显得较为重要，由于本夹具采用手动夹紧的方式，故可以不用考虑夹紧力的大小，实际夹紧时可根据情况而定。 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 6 3.3 丝杠及导轨 图 3-1 丝杠 此传动丝杠负责纵向的进给运动，材料为 45 号钢。本刀架配有两 条传动丝杠，以适应不同人的要求，设有和汽车换挡装置相似的结构，使两条丝杠能随时切换。 图 3-2 刀架 如图 4-2 所示导轨见有缝隙，插入软铁调节软铁的松紧来调节下台在纵向进给运动的力度，将软铁打入缝隙中打的越深在纵向进给运动操作者使用的力气越大，反之，拔出软铁操作者使下台与运动的力气越小。 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 7 3.4 其他部件及其材料 表 3-1 其他部件及材料 名称 数目 材料 压紧螺钉 8 35 上鞍 1 螺母 2 35 摇手柄 1 35 手柄 2 35 螺杆 1 35 下鞍 1 螺钉 M10x25 2 压板 2 35 推力轴承 1 上座 1 刀座 1 螺杆 1 45 锥形销 5x30 1 45 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 8 名称 数目 材料 护板 1 35 螺钉 M12x22 1 35 螺钉 1 45 镶条 1 35 键 2 45 手柄 1 35 3.5 工作原理 本刀架为手动控制，刀架分上下两个操作台。 夹具能装卡多把刀，并可以通过上面的把手的旋转随时换刀，实现不同的切削。 下台的运动由下面的手摇轮控制，可以实现下台的纵向的进给运动。 上台是由上面的手摇轮控制，可以实现上台的横向进给运动 ，这是配合最下面的大工作台的，通过控制上台的运动可以实现更为精密的切削。 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 9 3.6 创新点 1.夹具普通车床最多只能装卡四把刀，我的可以装卡更多的刀，卡具较别的增加了四颗滚珠，有多个方向可供选择。 2。如汽车换挡一般，本刀架设有两组传动丝杠，可通过变换实现不同的力度和进给量。 3.在下台的滑轨处留有一道空隙，里面镶入软铁，靠调节软铁的松紧度来控制下台的进给力度。 4 结论与发展方向 4.1 本文总结 机械制造工业是国民经济最重要的部门之一，是一个国家或地区经济发展的支柱产业，其发展水平标志着该国家或地区的经济 实力，科技水平，生活水准，和国防实力，机械制造业是国发经济的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的行业，不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械设备，机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家和地区国民经济现在化的程度，但是光有设备是还不能满足我们的要求的，我们不但要有先进的设备，还要有先进的工艺参数，还要有优质的人才，在我国的切削行业当中，还存在着许多有待我们改进的地方，与传统切削加工相比，高速切削加工具有明显的优越性，其应用前景也十分广阔。但是在加工方面而言，进行高速切削 的前提是要有先进的自动化刀具，有自动化的工艺参数，否则一切都是白费的，本课程虽然只介绍了一本通车床的方刀架，但是我觉的任何先进的东西都是从底层一步一步慢慢做起的，没有基层的发展就不会有新事物的出现，机械制造工艺的内容极其广泛，它不但包括零件的制造，机械的加工，还有热处理和产品的装配等，由于社会在不断的向前发展，一此先进的技术不断的进入到了机械行业的领域当中，这使得我们机械行业的发展得到了腾飞。 车床方刀架的研究为我们以后来的转位车刀以及一些自动换刀技术做了一些基础性的发展。一方面它使我们懂得了刀架的作用以 及一些加工的基本要领，还让我们明白了精度要求对于一个机械加工行业来说是多么的重要，另一方面，它使我们在机械加工，机械制造行业不断的基累经验和知识，能够让我们早日研制出新的产品，实现我们经济的腾飞。在本课程的学习当中，我主要以以下几个方面做为重点，做为研究发展的方向： （ 1）刀架的作用以及要保证加工零件的精度跟哪些方面有关系 在综合分析切削加工领域知识及信息需求与处理需求的基础上，认真得出了结论，机械加工中，零件的精度并不是一个单一的概念，它和许多因素都存在着或多或少的关系。要想保证零件的精度，首先要有一个 高精度的机床，所谓高精度的机床也无非就是存在几个方面的高精度，其中刀架的精度要保证，而要保证刀架的精度就必须要在加工刀具时有精度高的工装和夹具，所以在加工的过程当中，是环环相扣的，不能有一丝的马虎。 （ 2）在机械加工中要不断的提高劳动生产率 众所周知，一个企业，一个国家，要有好的实力要有好的效益就必须不断的提高生产率，所谓劳动生产率也就是在最短时间内中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 10 做出数量更多的产品，当然这是要在保证生产质量的前提下完成的，提高劳动生产率的方法一是提高功削用量，采用高速切削，当然这只是适用于粗加工的环境当中，如果在精加工当中，也一味的按照这种方法来提高劳动生产率的话，那么零件的粗糙度便不能保证，也就是说零件的质量已经受到了限制。第二种方法是改进工艺方法，创造新的工艺，研制新的产品，这也正是我们研究这次课程的目的，使其能够给以后的发展，以后的发明创造做个开始，打下基础。 4.2 将来提高发展方向 由于时间的限制，作者的工作只能放在方刀架的加工工艺和加工工序课题的大部分重点内容方面，还存在一些需要提高完善及进一步研究的地方，如怎么样才能在满足质量要求的前提下，不断提高劳动生产率和降低成本，以优质，高效，低耗的工艺去完成零件 的加工和产品的装配，这样的工艺才算是合理的和先进的工艺。 机械制造的课程设计是机械方面提升水平的一个重要环节，通过在学校的学习以及实践教学环节，如生产实习等的训练，使我们能够具备分析和解决工艺技术问题的能力，具体在学生身上表现为以下几个方面： (1）掌握机械制造工艺的基本理论，和夹具设计方法及典型结构，注重建立基本概念和理论的具体运用，学会对复杂零件进行工艺分析和夹具设计的方法。 (2）具有制定中等复杂零件的机械加工工艺规程，设计夹具，制定一般产品的装配规程和主管产品工艺的初步能力。 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 11 致 谢 时间飞快，转眼将近四个月的毕业设计马上就要结束了。经过本次毕业设计，我又了解到了很多我以前所不知道的东西，我从中学到了很多书本上所没有的那些学不到的东西，