X5020B立式升降台铣床拨叉壳体

欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要CAD图纸的请联系q1484406321【摘 要】：拨叉行业是我们通用机械重要分支，无论是在工业还农业中，只要有流体管道的地方,阀门的作用都是巨大的，而随着时代的发展，拨叉的类型也发展的越来越全面，制造拨叉的技术也越来越先进。本文一例拨叉零件数控车床加工的程序编制与步骤，加工工艺的选择问题进行探讨。进行整套的工艺分析与计算，按工艺程序卡进行编程与加工。 【关键词】：拨叉 数控加工 工艺 数控铣床 Abstract : Dials forks the profession is our general machinery important branch,regardless of is in the industry also agriculture, so long as has thefluid pipeline the place, the valve function all is huge, but alongwith the time development, dials the type which forks also to developmore and more comprehensively, the manufacture dials the technologywhich forks more and more to be also advanced. A this article exampledials forks the programming and the step which the componentsnumerical control lathe processes, the processing craft choicequestion carries on the discussion. Carries on the entire wrap thecraft analysis and the computation, carries on the programming and theprocessing according to the craft procedure card5 Key word : Dials forks，the numerical control processing ，craft numerical，controlmilling machine 目录摘要1第1章 绪论31.1数控机床的知识31.2 数控铣床的分类31.2.1 数控立式铣床3第二章 零件的分析 3零件的作用 3零件的工艺分析5第三章 零件工艺规程的设计 63.1 定位基准的的选择 83.2 零件表面加工方法的选择 93.3 加工顺序的安排 123.4 工艺的制定 13第4章 刀库的设计164.1 确定刀库容量184.2 确定刀库形式193.3 刀库结构设计194.4 初估刀库驱动转距及选定电机214.5刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计224.6刀库驱动转矩的校核244.7花键联接的强度计算244.8夹紧机构插销剪切强度的校核254.9确定刀具的选择方式274.10刀库的定位与刀具的松夹27结论：28致谢：29*参考文献.30前 言数字控制机床是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。输入数控装置的程序指令记录在信息载体上，由程序读入装置接收，或由数控装置的键盘直接手动输入。随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展，数控机床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊断功能；可靠性也大大提高；数控系统本身将普遍实现自动编程。 未来数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上，从而扩大多工序集中的工艺范围；数控机床的自动化程度更加提高，并具有多种监控功能，从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。第一章 绪论数控机床知识数字控制机床是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。输入数控装置的程序指令记录在信息载体上，由程序读入装置接收，或由数控装置的键盘直接手动输入。随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展，数控机床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊断功能；可靠性也大大提高；数控系统本身将普遍实现自动编程。 未来数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上，从而扩大多工序集中的工艺范围；数控机床的自动化程度更加提高，并具有多种监控功能，从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。1.2数控铣床的分类1.2.1数控立式铣床数控立式铣床是数控铣床中数量最多的一种，应用范围也最为广泛。小型数控铣床一般都采用工作台移动、升降、及主轴不动方式，与普通立式升降台铣床相似；中型数控立式铣床一般采用纵向和横向工作台移动方式，且主轴沿垂直溜板上下运动；大型数控立式铣床，因要考虑到扩大行程，缩小占地面积及刚性等技术问题，往往采用龙门架移动式，其主轴可以在龙门架的横向与垂直溜板上运动，而龙门架则沿床身作纵向运动。从机床数控系统控制的坐标数量来看，目前3坐标数控立式铣床仍占大多数。一般可进行3坐标联动加工，但也有部分机床只能进行3坐标中的任意二个坐标联动加工。此外，还有机床主轴可以绕X、Y、Z坐标轴中其中一个或两个轴作数控摆角运动的4坐标和5坐标数控立式铣床。一般来说，机床控制的坐标轴越多，特别是要求联动的坐标轴越多，机床的功能、加工范围及可选择的加工对象也越多。但随之而来的是机床的结构更复杂，对数控系统的要求更高，编程的难度更大，设备的价格也更高。数控立式铣床可以附加数控转盘，采用自动交换台，增加靠模装置等来扩大数控立式铣床的功能，加工范围和加工对象，进一步提高生产效率。1.2.2卧式数控铣床与通用卧式铣床相同，其主轴级平行于水平面。为了扩大加工范围和扩大功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4、5坐标加工，这样，不但工件侧面上的连续回转轮廓可以加工出来，而且可以实现在一次安装中，通过转盘改变工位，进行“四面加工”。可以省去许多专用夹具或专用角度成型铣刀。对箱体类零件或需要在一次安装中改变工位的工件来说，选择带数控转盘的卧式铣床进行的。加工是非常合适这类铣床目前正在逐渐增多，它的主轴方向可以更换，能达到在一台机床上既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，其使用范围更广，功能更全，选择加工的对象和余地更大，给用户带来了很多方便，特别是当生产批量小，品种较多，又需要立卧两种方式加工时，用户只需买一台这样的机床就行了。立、卧两用数控铣床的主轴方向的更换有手动与自动两种，采用数控万能主轴头的立、卧两用数控铣床，其主轴头可以任意转换方向，可以加工出与水平面呈各种不同角度的工件表面。当立、卧两用数控铣床增加数控转盘后，就可以实现对工件的“五面加工”。即出除了工件与转盘贴合的定位面外，其它表面都可以在一次安装中进行加工。因此，其加工性能非常优越。1.3数控铣床的结构特征1.3.1数控铣床的主轴特征数控铣床的主轴开启与停止，主轴正反转与主轴变速等都可以按输入介质上编入的程序自动执行。不同的机床其变速功能与范围也不同。有的采用变频机组，固定几种转速，可自选一种编入程序，但不能在运转时改变。有的采用变频器调整，将转速分为几档，编程时可任选一档，在运转中可通过控制面板上的旋钮，在本档范围内自由调节；有的则不分档,编程时可在整个范围内无级调速。但是在实际操作中，调速不能有大起大落的突变，只能在允许的范围内调高或调低，只能在允许的范围内一般都设有自动拉、退刀装置，能在数秒内完成装刀与卸刀，换刀比较方便。此外，多坐标数控铣床的主轴可以绕X、Y或Z轴作数控摆动，扩大了主轴自身的运动范围，但是主轴结构更加复杂。1.3.2控制机床运动的坐标特征为了要把工件上各种复杂的形状轮廓连续加工出来，必须控制刀具沿平面上设定的直线、圆弧或空间直线、圆弧轨迹运动，因此，要求数控铣床的伺服拖动系统能在多坐标方向同时协调动作，并保持预定的相互关系，这就要求机床应能实现多坐标联动。数控铣床要控制的坐标数最少是3坐标中任意两坐标联动。要实现连续加工直线变斜角工件，应实现四坐标联动。若要加工曲线变斜角工件，是要求实现五坐标联动。因此，数控铣床所配置的数控系统档次，一般都比其它数控机床相应更高一些。1.4数控铣床的主要功能及加工对象1.4.1数控铣床的功能数控铣床的功能分为一般功能和特殊功能。一般功能是指各类数控铣床普遍所具有的功能。如点位控制功能、刀具半径自动补偿功能、镜象加工功能、 固定循环功能等。特殊功能是指数控铣床在增加了某些特殊装置或附件后，分别具有或兼备的一些特殊功能。如刀具长度补偿功能、靠模加工功能、自动变换工作台功能、自适应功能、数控采集功能等。在使用数控铣床加工工件时，只要充分利用数控铣床的各种功能，就可以加工许多普通铣床难加工的工件。数控铣床的主要加工对象有：平面类零件；变斜角类零件；曲面类（立体类）零件。1.4.2自动换刀装置（ATC）及其形式数控机床为了进一步提高生产率，进一步压缩非切削时间，现代的机床逐步发展为在一台机床上在一次装中完成多工序或全部工序的加工。数控机床为了能在工件一次装夹中完成多个工步，以缩减辅助时间和减少多次安装工件引起的误差，通常带有自动换刀系统。对工件的多工序加工而设置的存储及更换刀具的装置称为自动换刀装置(Automatic Tool Changer，ATC);自动换刀（Automatic Tool Change 简称ATC）系统由控制系统和换刀装置组成。在数控铣床的基础上，如果再配以刀具和自动换刀系统，就构成加工中心（Machining center 简称MC）。在这类数控机床上，自动换刀装置（ATC）是必不可少的。例如加工中心机床又称多工序自动换刀数控机床，它主要是指具有自动换刀及自动改变工件加工位置工能的数控机床，具有自动换刀装置是加工中心机床的典型特征，是多工序加工的必要条件。自动换装置的功能，对整机的加工效率有很大的影响。由于普通的数控立式铣床加工的一般是中小零件，其大多需要几把刀具加工（10把刀具以内，）故增加自动换刀装置并同时自动变换主轴转速。可减轻劳动强度，减少换刀时间，既提高了机床的自动化程度，又提高了劳动生产率。因此，数控立式铣床作为数控铣床中数量最多、应用范围也最广的一种，对其附加能够快速、准确地换刀的自动换刀装置是非常有必要的。各类数控机床的自动换刀装置的结构取决于机床的型式、工艺范围及刀具的种类和数量等。这种装置主要可以分为以下几种形式：1)回转刀架换刀形式2)更换主轴头换刀形式3)带刀库的自动换刀形式1.4.3自动换刀装置应当满足的基本要求1）刀具换刀时间短。2）刀具重复定位精度高。3）足够的刀具储存量。4）刀库占地面积小。5）换刀安全可靠。第一章:零件的分析1.1 零件的结构工艺性分析件1件2零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。它的涉及面广，因此有必要对零件进行结构工艺性分析，找出技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的工作措施加以保证。1.1.1 零件的形状分析轴系组合件较为复杂，从外形上看件一左端是不完整的球端面.球端的边面质量Ra1.6.外阶梯形圆柱表面质量Ra1.6，车40度的槽及椭圆左端的槽,内孔螺纹等的加工难度较大内边面质量Ra1.6，右端外部椭圆留双边1mm。件二是椭圆,阶梯形圆柱质量Ra1.6, 外螺纹加工精度都很高。大体加工过程：加工件加工件二：首先在车床上用外圆车刀粗加工，倒角,车外螺纹,用外圆车刀车椭圆,然后用手工切断.加工加工件一：先在车床用外圆粗车加工球面，车40度槽,倒角,内孔镗刀加工内孔,切内孔31的槽,然后车M30X1.5的内螺纹,最后外圆车刀加工椭圆.1.1.2 零件的技术要求分析零件图纸上标注的技术要求：1.锐边倒角C0.32.未注倒角C1.3圆弧过渡光滑4.未注尺寸公差按GB/T1804-m加工和效验5.调质硬度HRC30-351.1.3 零件的加工表面的分析从零件图可以看出轴系零件的主要加工表面是：1. 31的槽：它的表面粗糙度是Ra1.6,而且其轴心线是设计基准。2.M301.56H的螺纹：此螺纹是一个标准螺纹，虽然没有特殊要求，但它在配合时起传递扭矩的作用，故其配合精度要求高。3.椭圆:表面粗糙度Ra3.2, 轴心线是设计基准。4.球面:尺寸以确定,表面粗糙度Ra1.6,圆心是设计基准.通过以上的分析可知，零件的结构较为简单，易于加工，具有一定的可行性。1.2 零件的材料分析 零件材料的选用是非常重要的，选材不当制成的零件不能满足使用要求，过早损伤和破坏产生不良影响或经济效益差等。机械零件选材的一般原则是：首先满足使用性能的要求，同时兼顾工艺性、经济性和环保性。对于轴类零件的选材应具有以下几点要求：1.优良的综合力学性能，即要求有高的强度和韧性，以防止由于过载和冲击而引起的变形和断裂。2.高的疲劳极限，防止疲劳断裂。3.良好的耐磨性。4.在特殊条件工作时，还应有特殊要求。本零件的材料是45号钢，它属于低淬透性合金调质钢，其力学性能是：MPa,MPa,J。其化学成分是：碳含量0.37%0.45%，铬含量0.8%1.1%，锰含量0.17%0.37%，硫含量0.5%0.8% ，其中碳含量过高、过低均不能满足经调质后获得良好综合力学性能的要求，主加元素为铬，在配以硫、锰等合金元素，其作用是提高淬透性，强化铁素体和细化晶粒，因此，此钢的热处理变形小，废品率低，因而降低了工艺成本。其热处理特点是：当原始组织为珠光体时，预先热处理可采用正火或退火处理;该类钢最终热处理均采用淬火后在500-650的高温回火工艺，即调质处理工艺，调质处理可使材料具有良好的综合力学性能。材料长度的选择：件一取50*100，件二取50*80的棒料零件工艺规程的设计机械加工工艺规程是规定产品或零部件工艺过程和操作方法等的工艺文件,它是指导生产的主要技术文献，是组织和管理生产的基本依据，是新建和扩建工厂或车间的基本资料，是进行技术交流的重要手段。3.1 定位基准的选择在制订零件的加工工艺规程时，正确地选择工件的基准有着很重要的意义。基准选择的好坏不仅影响零件的加工位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。基准有粗基准与精基准之分。选择定位基准时是从保证工件精度要求出发的，因而分析定位基准选择的顺序就应从精基准到粗基准。3.1.1 精基准的选择1.基准重合原则:就是尽可能选用设计基准作为定位基准，这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起定位误差。2.基准统一原则:位置精度要求较高的某些表面加工时尽可能选用同一定位基准，这样有利于保证各加工表面的位置精度。3 自为基准原则：当某些表面精加工要求加工余量小而均匀时，选择加工表面本身作为定位基准，用于提高加工面本身的精度。4 互为基准原则：为了使加工面间有较高的位置精度，又为了使其加工余量小而均匀采取此原则。5.保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则。3.1.2 粗基准的选择粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工面之间的位置要求及合理分配加工表面的余量，同时，要为后续工序提供精基准。1.为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选非加工面作为粗基准。2.合理分配各加工面的加工余量。3.粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许使用一次。4.选作粗基准的表面应平整光洁，要避开锻造飞边和铸造浇冒口，分型面，毛刺等缺陷，以保证定位准确、夹紧可靠。由于本工件毛坯为棒料，所以采用50棒料的外圆柱面为粗基准，车削零件一的左端，再以粗车后的圆柱面为粗基准，车削零件的右端，然后再以粗车后零件的回转轴心分别对零件的沟槽、椭圆的左端槽及内孔,内孔槽,螺纹右端外部椭圆进行加工，保证各个部位的尺寸精度及位置精度，然后以48的右椭圆的端面为基准，加工零件的螺纹,阶梯圆柱,内孔槽,最后以件一为基准,精加工件一的左端球面,阶梯圆柱,车槽,倒角及右端内孔,车槽.由以上分析可知本零件采用两种基准原则，一是基准重合原则，它是以零件的轴心线为定位基准也是设计基准，对零件的外圆、内孔、槽以及螺纹等表面进行切削加工；另一种是基准统一原则，它是多个加工表面都以一个基准作基准面加工定位的。3.2 零件表面加工方法的选择零件表面的加工应根据这些表面的加工要求和零件的结构特点及材料性质等因素，而选用相应的加工方法。在选择某一表面的加工方法时，一般总是首先选定它的最终加工方法，然后再逐一选定各有关前道工序的加工方法。加工方法选择的原则如下： 1.所选加工方法应考虑每种加工方法的经济加工精度范围要与加工表面的精度要求和表面粗糙度要求相适应。 2.所选加工方法能够确保加工面的几何形状精度,表面相互位置精度的要求。 3.所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。 4.加工方法要与生产类型相适应。 5.所选加工方法要与企业现有设备和工人技术水平相适应。通过以上原则，本零件各主要表面加工方法为：1.各回转表面,球面,椭圆及槽,倒角：车削加工2.M30X1.5-6H的螺纹：车削加工3.3 加工顺序的安排3.3.1 加工阶段的划分 工件的加工质量要求较高时，应划分阶段。一般分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。 粗加工阶段是从坯料上切除较多余量，所能达到的精度和表面质量都比较低的加工过程。半精加工阶段是在粗加工和精加工之间进行的切削加工过程。精加工是从工件上切除较少余量，所能达到的精度和表面质量都比较高的加工过程。划分加工阶段的作用是： 1.避免毛坯内应力重新分布而影响获得的加工精度。 2.避免粗加工时较大的夹紧力和切削力所引起的弹性变形和热变形对精加工的影响。 3.粗精加工阶段分开,可较及时地发现毛坯的缺陷,避免不必要的损失。 4.可以合理使用机床,使精密机床能较长期地保持其精度。 5.适应加工过程中安排热处理的需要。3.3.2 工序的合理组合 确定加工方法后，就要按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件，确定工艺过程的工序数目。确定工序数目有两种基本原则可供选择： 1.工序集中所谓工序集中,就是零件的加工集中在少数工序内完成,而每一工序的加工内容却较多。其特点:1).采用高效专用设备及工艺装备,生产率高。2).工件装夹次数减少,易于保证表面间位置精度,还能减少工序间运输量,缩短生产周期。3).工序数目少,可减少机床数量,操作工人数和生产面积,还可简化生产计划和生产组织工作。4).因采用。结构复杂的专用设备及工艺装备,便投资大,调数和维修复杂,生产准备工作量大,转换新产品比较费时。2.工序分散所谓工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行,每道工序的加工内容很少,最少时即每道工序仅一个简单工步。其特点:1).设备及工艺装备比较简单,调整和维修方便,工人容易掌握,生产准备工作量少,又易于平衡工序时间,易适应产品更换。2).可采用最合理的切削用量,减少基本时间。3).设备数量多,操作工人多,占用生产面积大。从生产批量或设备等方面考虑，本零件属于中批生产，虽然工序越集中，加工周期越短，加工的精度也高，但是，本零件部分加工在普通机床上无法加工，所以粗精加工必须在数控机床上一起完成，这样虽提高了生产率，但同时也提高了成本，也没有合理的使用机床，因此，此零件采用工序集中原则。 3.3.3 加工顺序的安排1机械加工工序的安排原则1).对于形状复杂、尺寸较大的毛坯或尺寸偏差较大的毛坯,应首先安排划线工序,为精基准加工提供找正基准。2).按“先基面后其它”的顺序,先加工精基准面。3).在重要表面加工前,应对精基准进行修正。4).按“先主后次，先粗后精”的顺序，对精度要求较高的各主要表面进行粗加工、半精加工和精加工。5).对于与主要表面后位置精度要求的次要表面,应安排在主要表面加工之后加工。6).对于易出现废品的工序,精加工和光整加工可适当提前,一般情况主要表面的精加工和光整加工应放在最后阶段进行。2.热处理工序安排的原则调质的目的是为了提高工件的综合力学性能，减少工件的变形或为以后的表面热处理做好组织准备。因此，一般安排在粗加工后、精加工前进行，可以保证淬透性差的钢种表面调质层（回火索氏体）的组织不被切削掉。3.辅助工序安排的原则1).中间检验一般安排在粗加工全部之后，精加工之前，送往外车间加工的前后，花费工时较多和重要工序的前后。2).荧光检验、磁力探伤等特种检验，主要用于表面质量的检验，通常安排在精加工阶段。荧光检验如用于检验毛坯的裂纹，则安排在加工前。 3).电镀、涂层、发蓝、氧化等表面处理工序，一般安排在工艺过程的最后进行。通过前面对定位基准的选择，零件表面加工方法的选择及加工顺序的安排的分析说明，再结合本零件的结构特点及制定工艺路线的出发点：保证加工质量、提高生产率、降低成本，从而获得最好的经济性。所以，此零件制定的工艺路线是：00.下料 05.加工件2轮廓 10.加工件1左端轮廓15.加工件1右端轮廓20.加工件1右端内轮廓 25.打毛刺 30.清洗 35.最终检验3.4 工艺的制定3.4.1 工序基准的选择：工序基准是在工艺图上以标定被加工表面位置尺寸和位置精度的基准，所标定的位置尺寸和位置精度分别称为工序尺寸和工序技术要求。工序尺寸和工序技术要求的内容，在加工后应进行测量，测量所用的基准称为测量基准，通常工序基准与测量基准重合。对于设计基准尚未最后加工完毕的中间工序，应选各工序的定位基准作为工序基准和测量基准。在各表面的最后精加工时，当定位基准与设计基准重合时，虽然工序基准和测量基准就应选用这个重合的基准；当所选定位基准未与设计基准重合时，在这两种基准都能作为测量基准的情况下，工序基准的选择应注意以下几点：1.选设计基准作为工序基准时，对工序尺寸的检验就是对设计尺寸的检验，有利于减少检验工作量。2.当本工序中位置精度是由夹具保证而不需进行试切调整的情况，应使工序基准与设计基准重合。3.对一次安装下的加工出来的各个表面，各加工面之间的工序尺寸应选与设计尺寸一致。本零件在加工时，其轴向尺寸是以零件的两端作为工序基准，径向尺寸是以零件的轴心线作为工序基准。它的工序基准与设计基准重合，为加工和检测提供了方便。3.4.2 确定工序尺寸的方法：1.对外圆和内孔简单加工的情况工序尺寸可由后续加工的工序尺寸加上（对被包容面）或减去（对包容面）公称工序余量而求得，工序公差按所加工方法的经济精度选定。2.当工件上的位置尺寸精度或技术要求在工艺过程中是由两个甚至更多的工序所 间接保证时，需通过尺寸链计算，来确定有关工序尺寸，公差及技术要求。3.对于同一位置尺寸方向有较多尺寸，加工时定位基准又需多次转换加工的工件，由于工序尺寸相互联系的关系较复杂，就需要从整个工艺过程的角度用工艺尺寸链作综合计算，以求出各工序尺寸、公差及技术要求。根据本零件的加工工艺路线和技术要求，其工序尺寸确定如下：工序1：粗车件2轮廓工步一：平端面此端面经过两次车削，粗车和精车。查表知，其轧制件端面加工余量为1m,粗车余量为0.5mm，车削后达到的表面粗糙度为Ra1.6。工步二：粗车左端外轮廓本工序采用粗车-半精车-精车的加工方式，经查表知，其切削余量为2mm，故该工序车削后基本尺寸应为48+2=50mm，与该尺寸对应的公差值分别是0.33mm，按入体原则标注，工序尺寸为mm,。工步三：粗加工右端椭圆 留双边1mm余量工序2：加工件1轮廓工步一：平端面此工步同工序10中工步一，但其加工余量是0.5mm。工步二：粗车加工左端轮廓此工步同工序10中工步二，其基本尺寸是30+2=32mm，与该尺寸对应的公差值是0.33mm，按入体原则标注，工序尺寸为mm。工步三：车外槽 槽宽5，切削余量为0工步四：椭圆左端槽槽宽2，切削余量为0工步五：粗加工右端内孔每次背吃刀量1mm，退刀量0.5mm工步六：精加工右端内孔切削余量为0.1mm工步七：车内槽此槽是作为加工螺纹时的退刀槽，其工序尺寸应为31mm。工步八：车削内螺纹查表知，M301.5-6H的螺纹EI=0，中径公差是0.19mm，小径公差是0.3mm。 3.4.3 加工余量的确定：加工余量是指加工过程中所切去的金属层厚度。其余量的大小对工艺过程有一定影响，余量不足不能保证零件的加工质量，不但增加了机械加工的劳动量，而且增加了刀具，能源及材料的消耗，从而增加了成本，降低了生产率，所以必需合理的安排加工余量。确定加工余量的方法有查表法、经验仿计法和分析计算法。本零件采用查表法，参照数控加工技术第二篇第四章加工余量表对本零件的加工余量所查结果如下：表3.1加工表面加工方案余量（mm）25外圆粗车2.0精车0.1切槽车2.0外螺纹车0.1椭圆车1.0SR球端面钻1.03.4.4机床的选择:零件的加工精度很大程度上取决于所用机床，因此必须合理的选择机床，对于单件小批量生产一般选择通用机床；对于中批量则广泛采用专用机床、数控机床和组合机床。在选择机床时应注意以下几点：1. 机床的加工尺寸范围与零件外形尺寸相适应。2. 机床精度与工件精度相适应。3. 与现有加工条件相适应。4. 机床的生产率应与工件的生产类型相适应。本零件尺寸小、重量轻、属中批生产，其毛坯是棒料，加工余量较大，为了合理的利用机床，故此零件在粗加工时选用普通机床，另外工件的某些部分在普通机床上很难加工出来，又因此次设计着重练习的是对数控机床的熟练程度，故精加工时选择数控机床,根据现有的生产条件，选择的机床型号是：CA6140普通车床CJK6032A教学型数控车床3.4.5工艺装备的选择：工艺装备选择的合理与否，将直接影响工件的加工精度、生产效率和经济性。应根据生产类型、具体加工条件、工件结构特点和技术要求等选择工艺装备。1.夹具的选择： 本零件是小批量生产，技术要求不太高，故采用通用夹具即可完成，因专用夹具的专用性能强、成本高、不易转变，不可长时间地使用，选用夹具时要保证夹具的坐标系方向相对固定，要协调零件和机床坐标系的尺寸关系：夹具上各零件应不妨碍机床对零件各表面的加工。根据以上所述和现有生产条件,本零件车削与铣削时均采用三爪卡盘进行装夹。2.刀具的选择在选择刀具方面,通常优先用通用夹具,对于不同材料的零件,一般都有适合将其切削的刀具。刀具的选择不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量，与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、刚性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定，安装方便，这就要采用新型优质材料制造数控教工刀具，并优选刀具参数。在选用刀具时应考虑工序种类，生产率，经济性，工件材料，生产批量，加工精度及表面粗糙度与所用机床的性能选用了标准刀具。刀具材料应当选择高硬度、高耐磨性、高耐热性的材料，并有足够的强度和韧性，较好的工艺。根据以上所述和现场加工条件，本零件选用YT类硬质合金刀具进行加工.数控加工刀具卡片产品名称或代号XXXXXX零件名称组合件零件图号XXXX序号刀具号刀具名称规格数量加工表面刀尖半径/mm备注1T0193菱形外圆车刀1车外圆0.22T0260外螺纹刀1车外螺纹0.43T03外切槽刀1切外槽0.34T04内孔镗刀1镗内孔0.35T0560内螺纹刀1车内螺纹0.46T06内切槽刀1切内槽0.4编制汪世洋审核批准共1页第1页3量具的选择量具的选择主要是根据生产类型和检测的精度来选择，一般选用通用量具，对于尺寸精度要求较高，检测不方便的选用专用量具，为了在机械加工过程中保证零件的加工尺寸精度和提高测量效率的要求，需要恰当合理地选择相应的各种通用及专用量具。此零件需选用的专用量具有：椭圆专用样板M26x1.5-6g M26螺纹塞环规椭圆弧专用样板其它尺寸选用0-50mm外径千分尺、0-50mm内径千分尺、0-150mm游标卡尺即可。3.4.6切削用量的确定切削用量的合理选择,是指在保证加工质量的前提下,充分利用刀具和机床的性能,获得高生产效率和低加工成本的切削用量三要素的最佳组合。1.粗加工时切削用量的选择粗加工时精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大，因此选择粗加工用量时，要尽可能保证较高的单位时间、金属切除量和必要的刀具耐用度，以提高生产率和降低成本。先考虑选择一个尽可能大的背吃刀量；其次选择一个较大的进给量f；最后确定一个适合的切削速度v。根据上述原则，选择粗加工切削用量，对于提高生产率、减少刀具消耗、降低加工成本是比较有利的。1）切削深度的选择：应根据零件的加工余量和由夹具、机床、刀具和工件所组成的工艺系统的刚性来确定。 2）进给量f的选择：限制进给量，提高的因素主要是切削力。3）切削速度v的选择：主要受刀具耐用度和机床功率的限制。2.精加工时切削用量的选择精加工时的加工精度和表面质量要求较高，加工余量要小且均匀，因此选择精加工切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。精加工时应选择较小的背吃刀量和进给量f，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的要求。 1）切削深度的选择：应根据精加工留下的余量来确定。 2）进给量f的选择：限制进给量，提高的主要因素是表面粗糙度。3）切削速度v的选择：切削速度提高时，切削变形减小，切削力也有所减小，也不易产生积屑瘤和毛刺。数控加工工艺卡片卡1单位名称XXXXXXX产品名称或代号零件名称 零件图号 使用设备车间件11XXXXXX工序号程序编号夹具名称1O0001三爪卡盘工步号 工 步 作 业 内 容 刀具号 刀具规格 主轴转速 进给速度 背吃刀量 备注 1 加工93菱形外圆T01 25X25 1000 100 1 自动 2 粗加工外轮廓 T01 25X25 1000 150 1自动 3 倒角T01 16X16 1000 100 1自动 4 精加工外轮廓T01 25X25 1500 80 自动 5 车60外螺纹 T02 16X16 1000 100 自动 6 车断件1T0216X16 1000 50 手动 编制 汪世洋 审核 批准 08年3月10日 共5 页 第 1 页 卡2单位名称XXXXXXX产品名称或代号零件名称 零件图号 使用设备车间件22XXXXXX工序号程序编号夹具名称2O0002三爪卡盘工步号 工 步 作 业 内 容 刀具号 刀具规格 主轴转速 进给速度 背吃刀量 备注 1 加工93菱形外圆 T01 25X25 800 150 1 自动 2 粗加工外轮廓 T01 25X25 1000 100 1自动 3 精加工外轮廓T01 25X25 1000 100 1自动 编制 汪世洋审核 批准 08年3月10日 共5 页 第2 页 卡3单位名称XXXXXXX产品名称或代号零件名称 零件图号 使用设备车间件11XXXXXX工序号程序编号夹具名称3O0004三爪卡盘工步号 工 步 作 业 内 容 刀具号 刀具规格 主轴转速 进给速度 背吃刀量 备注 1 加工93菱形外圆T01 25X25 1000 100 1自动 2 粗加工外轮廓T01 25X25 1000 150 1自动 3粗加工球面T0125X2510001002自动4精加工外轮廓T0125X251500801自动5车外槽T0316X1660025自动6精车槽底T0316X16100080自动7倒角T0316X1610001001自动编制 汪世洋审核 批准 08年3月10日 共5 页 第 3页 卡4单位名称XXXXXXX产品名称或代号零件名称 零件图号 使用设备车间件31XXXXXX工序号程序编号夹具名称4O0005三爪卡盘工步号 工 步 作 业 内 容 刀具号 刀具规格 主轴转速 进给速度 背吃刀量 备注 1 加工内镗孔T04 25X25 800 150 1 自动 2 粗加工内镗孔T04 25X25 800 150 1自动 3 精加工内镗孔T04 25X25 1200 80 1自动 4 车内槽 T0616X16 600 25 自动 5 加工内螺纹T0516X16 1000 100 手动 6 加工93菱形外圆T01 25X25 800 1501自动 编制 汪世洋审核 批准 08年3月10日 共5 页 第 4页 4刀库的设计刀库是带刀库自动换刀装置的主要部件之一，其容量形式、布局及具体结构对数控机床的性能有很大影响。4.1确定刀库容量决定刀库容量时，首先要考虑加工工艺的需要，同时还要调查分析同类型、相近规格的自动换刀机床的刀库容量及其发展趋势。由于带自动换刀装置的数控机床主要是在多品种、单件小批生产时使用，因而应根据广泛的工艺统计，依大多数工件加工时需要的刀具数来确定刀库容量。例如，对功能较为齐全的加工中心而言，它可承担多个工件的切削任务，因而要配备刀具的种类和规格较多。通常，配备的刀具越多，机床能加工工件的比率也越高，但它们并不是成正比例关系。图3-1为刀库容量与机床能加工工件的比率统计曲线。刀库储存量过大，导致刀库的结构庞大而复杂,影响机床总体布局；储存量过小，则不能满足复杂零件的加工要求。因此，刀库容量应在经济合理的条件下，力图将一组类似的零件所需的全部刀具装入刀库，以缩短每次装刀所需的装调时间。对自动换刀数控机床的刀库容量，有关资料曾对15000个零件进行分组统计，指出不同工序加工时必须的刀具数不同，如图3-1所示。由图可知，4把铣刀可完成加工工件的95左右的铣削工艺，10把孔加工刀具可完成70的钻削工艺， 14把刀的容量就可完成70以上工件的钻铣工艺，配有1440把刀具的刀库就能够满足70-95工件的加工需要。因此，对XKA5032A/C数控立式升降台铣床，从使用和经济效率角度来看，容量为6的刀库就可满足要求了。4.2确定刀库容量由以上考虑XKA5032A/C数控立式升降台铣床的结构布局等原因，决定采用轴向放置的鼓盘式刀库形式。这种刀库结构简单，刀具排列较为紧凑，在刀库容理定为6的情况下体种不大，且取刀也较为方便，但需要考虑机械手的换刀动作空间。4.3刀库结构设计如刀库装配图所示，当数控系统发出换刀指令后，直流伺服电动机接通，其运动经过十字联轴器、波传动减速器、套筒式联轴器、蜗杆、蜗轮后，再经花键联接传到刀盘上，刀盘带动刀座上的6个刀套转动，完成选刀动作。刀库装配图4.4初估刀库驱动转矩及选定电机刀库回转运动多数采用液压马达、直流电动机驱动，并没有降速传动装置。4.4.1初选电动机与降速传动装置刀库的驱动系统中，由于本刀库的驱动转矩小，且所需转速小，所以决定采用直流伺服电动机驱动。直流伺服电动机具有体积小，重量轻、伺服性好、力能指标高等优点，且该电机可用信号电压进行无级调速。采用型号为90SZ03的SZ系列电磁式直流伺服电动机，其基本参数为：功率0.092KW，转速3000R/MIN（袖珍机械师设计手册P1275）；降速传动装置型号为XB3-50-100A的扁平式谐波传动减速器，其基本参数为：输入功率0.092KW，输出转矩18Nm（袖珍机械师设计手册P1078-1079）。4.4.2初估刀库驱动转矩由于刀库容量6，下面就以THK6363型自动换刀数控镗铣床的刀库为设计参考（查参考资料14），采用经验法初估回转所需转矩。THK6363型自动换刀数控镗铣床的刀库也是采用轴向放置的鼓盘式刀库形式，其容量为36把刀具，最大刀具重达10kgf，刀库回转由最大扭矩为25Nm的液压马达经谐波减速器驱动。现在由于设计的刀库容量为6把刀具，可初估刀库驱动转矩(主要是指直接驱动刀盘转动的转矩)为T0=8Nm。4.5刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计刀库的主运动是圆周回转运动，如图3-3所示,直流伺服电动机1通过弹性柱销联轴器与谐波传动减速器2联接减速后驱动蜗杆3,设计刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动. 由刀库转位机构实现。己知直流伺服电动机1的功率为0.092KW,转速为3000R/MIN,谐波传动减速器2的传动比为100.传动效率为80%,1经2减速后驱动蜗杆3,蜗杆为主动,蜗轮为从动,要求传动此为6,单向旋转,单班工作制,预计寿命为5年. 图示3-3 刀库转位机构传动示意图1)选择蜗杆传动类型根据GB1008588的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。2)选择材料蜗杆采用45钢，齿面淬火，硬度为4550HRC；蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10Pb1，金属模铸造