CA6140型普通车床刀架中部转盘机械加工工艺规程及夹具设计.doc
CA6140型普通车床刀架中部转盘机械加工工艺规程及夹具设计（含全套CAD图纸）
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I 摘 要 在机械加工中使用着大量的夹具，用以安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证工件的 加工 质量。 根据零件本身的特点 、 生产类型以及零件在具体工作时的作用选择工艺规程和夹具。在工艺规程方面： 通过对普通车床的研究对 刀架中部转盘 及工艺 参数采取一个优化策略，研制一个好的转盘 。从而缩短生产周期，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，获得更大的经济利益 ；在夹具设计方面，因为是 盘 类零件，加工 两侧面 ，选择 立式铣 床加工，考虑诸多因素拟订最优方案 ： 有效的减少工件加工的基本时间和辅助时间、提高劳动生产率、有效减低工人劳动强度 ，最终完成本次设计。 关键词 ： 转盘； 转盘机械加工工艺 ； 专用 夹具设计 n a of to to to to of in of In on of to a a So as to of on of or in of of to of it is of so up of up of 录 摘 要 . I . 1 章 绪论 . 1 现代机床夹具国内外发展概况 . 1 国内发展概况 . 1 国外发展概况 . 2 通车床刀架中部转盘概述 . 3 转盘的用途 . 3 转盘的技术要求 . 4 转盘的工艺性 . 4 转盘的生产类型确定 . 4 第 2 章 转盘机械加工 工艺规程设计 . 6 分析零件图 . 6 零件的作用 . 6 零件的工艺分析 . 6 选择毛坯制造形式 . 6 拟定工艺路线 . 7 划分加工阶段 . 7 选择基准 . 7 确定加工方案 . 8 确定加工余量及工序尺寸 . 9 确定各表面的加工余量 . 9 确定切削用量及工时定额 . 11 铣燕尾面 A、 B 及 D 面、空刀面 F . 11 铣尺寸 侧面 Q . 16 车 70， 端面 ， 倒角 ， 186外圆 ， 端面 D . 17 钻、扩、铰 35 213孔 . 25 铣斜面 E，磨燕尾面 . 28 第 3 章 铣床夹具设计 . 31 问题的提出 . 31 夹具设计 . 31 定位基准的选择 . 31 切削力及夹紧力的计算 . 32 定位误差分析 . 33 夹具曲线槽设计 . 33 夹紧元件强度校核 . 33 操作说明 . 34 结 论 . 35 致 谢 . 36 参考文献 . 37 V . . 1 of at . 1 at . 1 at . 2 of . 3 of . 3 of . 4 of . 4 of . 4 s . 6 of . 6 of . 6 of . 6 of s . 7 of . 7 of . 7 of . 7 of . 8 of . 9 . 9 of . 11 , . 11 of . 16 70h6 ,186 . 17 5H7 13 . 25 ,. 28 of . 30 of . 31 of . 31 of . 31 of . 31 of . 31 of . 33 of . 错误 !未定义书签。 of . 33 . 34 . 35 . 36 1 第 1 章 绪论 现代机床夹具国内外发展概况 国内发展概况 我国在夹具零部件及标准化方面 作了不少工作，取得了一定效果，但是总的说来还需大大加强。 现代工业的一个显著特点是：新产品发展快，质量要求高，品种规格多，产品更新换代周期短，反映在机械工业上，多品种、小批量生产占了很大比重。为了适应这一要求，必须做好生产技术准备工作，而机床夹具是这一工作的重要组成部分 1。国内采用专用夹具缩短辅助时间，主要是减少工件安装和找正的时间，在很多情况下，为了保证工件在机床上所需的位置精度，可以使用通用夹 具；但它们往往只用于位置精度不高的加工，也往往限于形状简单的工件加工中 2。在大量生产中，高效率的专用夹具应得到发展，高效率专用夹具主要应满足高生产率的加工要求，使之尽可能采用多元件的加工方法，以及尽可能缩短辅助时间的方法来压缩单件工时，可提高生产率 3。我国于二十世纪 80 年代末开始对组合夹具元件的设计与管理进行了研究，根据现代机械加工特征及夹具的发展趋势，研制了新一代孔系组合夹具系统。此系统发挥了槽系平移可调性和孔的旋转可调性的优势，可直接获得任何直线尺寸和角度尺寸。此系统把大中小三个系列的元件有机融 为一体，可在一块多夹具基础板上组装单个大工件夹具，又能组装多个中小零件夹具，有利于基础板长期固定在机床工作台上。 专用夹具与气动夹紧系统的结合是实现机械加工自动化的一个重要方面，发达国家，尤其是欧美早在 二十世纪 70 年代就基本实现了制造自动化，目前制造业的自动化已达到了非常高的水平，发展了许多典型的自动化制造系统 8。例如大型轿车壳体冲压自动化系统，大型机器人车体焊装自动化系 2 统，电子电器机器人柔性自动化装配及检测系统，机器人整车及发动机装配自动化系统。 国外发展概况 夹具是机械加工不可缺少的部 件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 1. 高 精 随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达 5m，夹具支承面的垂直度达到 00行度高达 00德国美乐 )公司制造的 4m 长、 2m 宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为 密平口钳的平行度和垂直度在 5具重复安装 的定位精度高达 5m；瑞士 性夹具的重复定位 精度高达25m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 2. 高 效 为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用 12 秒，夹具结构简化， 为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典 3R 夹具仅用 1 分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国金斯 )公司的球锁装夹系统， 1 分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产 线上更换夹具，起到缩短停机时间 ,提高生产效率的作用。 3. 模块、组合 3 夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的 创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用 术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台 ,争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 4. 通用、经济 夹具的通用性直 接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国 美乐 )公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。 专家们建议组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分 利用现代信息和网络技术 ,与时俱进地创新和发展夹具技术。主动与国外夹具厂商联系，争取合资与合作，引进技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径 4。 通车床刀架中部转盘概述 盘的用途 普通车床转盘 它位于刀架部件的上刀架与下刀架之间，它是上刀架的导向件，当需要用小刀架车锥面时，可以通过转盘相对于刀架的转动 4 来调整锥角 。 盘的技术要求 转盘 各加工要求及相关技术要求列表如 表（一） 加工表面 尺寸及偏差 / 差及精 度等级 表面粗糙度 m 底端面 圆面 0 端面 尾 面 13 37心孔 转盘的工艺性 底端面的表面加工精度为 188 外圆 面、燕尾 面、上端面的表面加工精度为 13 孔的表面加工精度为 余表面加工精度为 5。 转盘的生产类型确定 零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特性。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。 年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的年生产纲领 N 可按下式计 5 算 ： (1 % ) (1 % )N Q m a b 式 中 N 零件的生产纲领 ， 件 /年 ； Q 产品的年产量 ， 台、辆 /年 ； m 每台（辆）产品中该零件的数量 ， 件 /台、辆 ； a% 备品率，一般取 2% b% 废品率，一般取 根据上式结合题目给定数据，即可算出 转盘 的生产纲领，进而确定出其生产类型。 由于转盘的质量为 2于轻型零件， 由此再 有文献 10查表 可知，该 转盘 的生产类型为 成 批生产。 6 第 2 章 转盘机械加工 工艺规程设计 分析零件图 零件 的作用 本设计任务所给的零件是 普通车床的刀架中部 转盘 ，它位于刀架部件的上刀架与下架之间，是上刀架的导向件，当需要用小刀架车锥面时，可通过刀架中部相对于下刀架的转动来调整锥角，保证被车锥面具有所需的锥度。因此，其本身的精度对被加工工件的精度有很大影响 7。 零件的工艺分析 由零件图可以看出，主要加工表面有： 底面 70； 燕 尾导轨面 A 和 B； 35 188128 两侧面及其端面 Q。 它们除本身的精度要求外，还有一定的相互位置要求，主要有： 35面的垂直度过 100: P 对面 A 面的平行度 两 选择毛坯制造形式 由于零件料是 铁，故可以根据以下几个方面来选择： （ 1） 用铸造方式比较合适； 7 （ 2） 于成批生产，而且尺寸精度和表面光洁度要求较高，采用 级精度铸件； （ 3） 少加余量、节省材料和改善机械性能，可以采用金属模铸造。 拟定工艺路线 拟定工艺路线的基本原则是应能够妥善的保证零件的技术要求，即几何尺寸精度和相互位置精度等必须得到合理的保证。在生产纲领已确定成批生产的条件下，为保证有较高的生产率和经济效益，可采用可变的具有较高生产率的专用设备，或在现有生产条件下，采用万能机床加工专用夹具 8。 划分加工阶段 为减少加工时产生的 形对精度的影响 ，容易发现毛坯的缺陷，合理使用机 床，在加工中应将粗、精加工分开，并且要先进行粗加工，然后再进行精加工。故刀架中部主要表面的加工分为粗、精、光整加工三个阶段。 选择基准 1. 粗基准 刀架中部上加工精度较高并且对被加工工件精度影响较大是燕尾导面 。为保证其加工精度均匀，以及 A 和 B 面与 P 面的平行度精度要求，选用 P 面作粗基准。 2. 精基准 根据基准统一和基准重合原则，及定位稳定可靠，选用导轨面 A 和 B 面作为精基准 9。 8 确定加工方案 1. 方案一 、铣 、铣燕尾 面 A、 B 和空刀槽 。 、 铣 空刀面 F。 、 铣尺寸 端面。 、 车 70 端面 ， 188面，空刀面 M， 186 外圆面 、 铣 188弧面积尺寸 128 两侧面。 、钻 213孔。 、 钻、扩、铰 35 、 铣斜面 E。 、 磨燕尾面 A、 B 面 ,空刀面 F。 2. 方案二 、刨 、 刨燕尾面 A、 B。 、 刨 空刀面 F。 、 刨 尺寸 端面。 、 车 70 端面 ， 188面，空刀面 M， 186 外圆面 、 刨 188弧面积尺寸 128 两侧面。 、钻 213孔 ， 钻、扩、铰 35 、铣斜面 E。 、磨燕尾面 A、 B 面 ,空刀面 F。 如图 2示 3. 工艺方案的比较 两个方案的区别主要体现在燕尾面的加工方法和孔 35 2 13 的加工顺序上。方案一 采用铣削加工燕尾面，并把孔 35孔 2 13 孔的加工分别安排在两道工序中，而方案二 采有刨削来加工燕尾面，把孔 35 13 孔安排在一道工序中加工。 通过比较，方案二 采用刨削由于刨刀有空行程，生产率较铣削低， 但加工特型面、大平面、垂直面刨削优于铣削。而铣削方案中有 磨削弥补了不足 9 并且 方案一 把孔 35 2 13 孔分开加工有利于提高生产率，提高机床功率利用率。故采用方案一 为设计方案。 图 2确定加工余量 及 工序尺寸 确定各 表面的加工余量 1. 铣 D 面 毛坯： 23铣： 210013,0 Z=铣： Z=2. 铣燕尾面 A、 B 粗铣： 根 部 =铣： 根部 30 9=. 铣空刀面 F 粗铣： Z=铣： Z=. 铣退刀槽 10 粗铣： 4,Z=铣： 4,Z=. 铣 侧面 Q 毛坯 ： 粗铣： Z=4铣： Z=2. 车 70毛坯： 10 车： =车： =. 车 186端面 粗车： =精车： =车： =. 车 186外圆 毛坯： 194 车： 186Z=42Z=8. 车 70毛坯： 76 车： Z=精车： Z=车： Z=0. 钻 2 13 孔 钻至 13 11. 铣、扩、铰 35钻： 33+Z=33： Z=铰： Z=铰： 35Z=2. 铣斜面 E 11 粗铣： Z=3铣： Z=1留抛光量 13. 磨燕尾 A 面 、 B 面及空刀面 F 第一次磨至： = 第二次磨至： = 确定切削用量及工时定额 铣燕尾面 A、 B 及 D 面、空刀面 F 工件材料： 件 加工要求： D 面表面粗糙度 尾面 A、 B 及空刀面 F 的表面粗糙度 床： 具：端铣刀（高速钢） D=100Z=12， d=32B=50 立式铣刀： D=60Z=18 锯片铣刀： D=160Z=50， d=32B=50 1. 粗铣 D 面至 1） 选择切削深度：参考 中 107 页可知切削深度 2） 选择进给量：参考 中 108 表 3择 每 齿进给量 3） 选择切削速度：查 中 113 页表 3取 v=s （ 4） 确定刀具参数：根据 中 270 页表 5择 D=100数Z=12 （ 5） 确定机床主轴转速： 按机床选取 际切削速度 ： m i n/ 0 0 0s D 2 s/4.3 w （ 6） 计算切削工时 由 文献 10中 2表 7得 2. 精铣 D 面至尺寸 0 1) 选择切削深度：参考 文献 10表 知切削深度 2) 选择进给量： 参考 文献 10 表 取每 齿进给量 3) 选择切削速度： 参考 文献 10 表 取 v=s (4) 确定刀具参数： 参考 文献 10 选择刀具 D=100数Z=12,d=32,B=50 (5) 确定机床主轴转速： 按机床选取： 5r/际切削速度： （ 6）计算切削工时 查 文献 10表 3. 粗铣空刀面 1） 选择切削深度 ： 参考 文献 10表 知 2） 选择进给量： 参考 文献 10表 择每齿进给量m 5 0 fM i n/ 00 sm i
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