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车床
刀架
设计
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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 4
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
- 内容简介：
-
车床跟刀架的使用使用中心架只能分殷切削工件各部分，在工件外圆会出现接刀痕迹。车床对于不允许有接刀的工件，应使用跟刀架切削细长杆。 跟刀架的运作机理跟刀架有两个或三个支承爪两种形式。车床它固定在床鞍上，与车刀错开一段距离，跟车刀一起作纵向移动。跟刀架的支承爪起支承工件的作用，抵抗车刀车削产生的径向力，而车刀也起着支承作用，以增强工件的刚性，减少变形，提高细长杆的形位精度。 日前常用的是两个支承爪的跟刀架，靠车刀的径向切削力使工件紧贴在两个支承爪上，结构和操作比较简单。但当径向力较小时，工件自身的重力或旋转的离心力，会使工件下垂而弯曲，从而离开支承爪而产生振动。车床三个爪的跟刀架则使工件在上、下、前、后都不能移动，使车削稳定。 跟刀架的运作特点在使用跟刀架进行切削时，被支承爪支承的工件直径对车刀背吃刀量有直接影响，主要表现在： 1)当工件直径不发生变化时，车刀背吃刀量和后序车出的直径也不发生变化，即后序直径依托支承面直径，保持原有的平稳状态。 2)当工件直径发生变化时，车刀背吃刀量也随之变化。 当工件直径趋于增大时，支承爪迫使工件后移，使车刀的相对位置产生向前移动的趋势，车刀背吃刀量增大，从而工件直径变小。 当工件直径趋于减小时，同理，使工件直径变大。 跟刀架的应用形式跟刀架的应用形式有以下两种：(1)车刀在前、跟刀架在后这种应用形式有以下几种情况： 1)粗车毛坯料表面时，先在刚性较强的尾座顶尖一端进刀，车床车削出直径相当、形位规范的一段圆柱面后，分别将铸铁材料的跟刀架支承爪逐渐柔和地触及圆柱面并锁紧，在车刀和支承爪的支承作用下，边支承，边切削，边开拓支承面的切削方式，平稳地向前推进，以形成较好的工件外表面。 2)当由于离心力、振动以及车刀或支承爪磨损等原因，工件外表面质量较差时，可应用以上的方式，采用小背吃刀量、大进给方式进行多项切削。车刀在前、跟刀架在后的操作是车削细长杆过程的基础操作形式，车床它切削形成的工件外表面是后序加工的基准面和支承面，对工件的加工质量有决定性的影响作用。(2)跟刀架在前、车刀在后它是将跟刀架支承爪支承在已加工的工件外径上，采用车刀紧跟其后的应用形式。 1)当粗车形成的外圆的形位精度，如圆度、同轴度和圆柱度精度较好时，可将跟刀架的支承爪更换成硬度较高的耐磨材料，以外圆为支承面，车刀在支承爪的引导下，进行外圆的半精加工和精加工。2)如果工件直径产生按比例逐渐增大的锥度时，袁明车刀或支承爪磨损严重。车床这时，可在原来的切削条件下，如车刀、支承爪及切削用量不变的情况下，将跟刀架支承爪支承在带锥度的工件外圆上，车刀随后的切削方式，利用跟刀架支承面直径变大，车刀背吃刀量变大，从而被切削直径变小的特点，再加上原切削条件下抵消了车刀和支承爪大体相同的磨损，则可对带锥度的直径纠佩，一般都能获得较好的圆柱面，再更换硬度较高的支承爪，进行半精加工和精加工。Lathe tool for use withThe use of the center frame only Yin cutting parts, in the workpiece outer circle will be machined trace. Lathe for does not allow machined workpiece, should be used with knife cutting slender rod.The follower rest operation mechanismWith the tool carrier with two or three support claws two forms. Lathe it fixed in the saddle, and turning separated a distance, with the cutter move vertically together with. Follower rest support for supporting the workpiece effect, resistance to turning of the radial force generated, but also plays a role in supporting tool, in order to enhance the rigidity of the workpiece, decrease the deformation, improve the elongated rod shape and position accuracy.Recently used is the two support claws on the lathe tool with knife, radial cutting force so that the workpiece against the two support claws, the structure and the operation is relatively simple.But when the radial force is small, the workpiece the gravity or the rotating centrifugal force, will make the workpiece sagging bending, thereby leaving the support claw and vibration. Lathe three claw tool with the workpiece in, on, under, before, after all can not move, so that the turning stability.The follower rest operational characteristicsIn use with knife for cutting, is supporting claw supporting work piece diameter on the tool back cutting depth has a direct impact, mainly in the:1) when the workpiece diameter does not change, turning back engagement and subsequent car diameter does not change, i.e., after the sequence of diameter of relying on support surface diameter, maintaining the original stationary state.2) when the workpiece diameter changes, turning back cutting depth change.When the workpiece diameter tends to increase, forcing the workpiece support after the shift, so that the tool position relative to produce moving trend, turning back cutting depth increases, thus the workpiece diameter becomes smaller.While the workpiece diameter tends to reduce, similarly, the diameter increases.The follower rest application formFollower rest application form has the following two kinds:(1) in the front, with the turret tool in this application form are the following:1) rough blank surface, first in a relatively rigid top tailstock end cutting, lathe turning out the equivalent diameter, shape and position for a section of cylindrical surface, respectively, will cast iron material with tool support gradually gently touches the cylindrical surface and lock, in turning and support supporting role, side supporting, edge cutting, edge to develop supporting surface cutting, smoothly forward, to form a better workpiece surface.2) when due to centrifugal force, vibration and turning tool or a support claw wear and other reasons, the outer surface of a workpiece and of poor quality, can be applied over the way, using the small back cutting depth, feed for multiple cutting.Turning tool in front, with a knife in the operation is turning of slender rod process based operation forms, lathe it cutting workpiece outer surface is formed after the sequence processing datum and the bearing surface, the workpiece quality have decisive effect.(2) with a knife in front, it is the tool in the follower rest support is supported on the machined workpiece diameter, the tool following application form.1) when the coarse car form cylindrical shape and position accuracy, such as roundness, concentricity and roundness precision is good, may be replaced with tool support high hardness wear-resisting material, outside circle as the supporting surface, turning tool in supporting claw under the guidance of the outer circle, semi-finishing and finishing.2) if the diameter of the workpiece is produced according to the proportion increased gradually taper, Yuan Ming tools or support claw wear. Lathe at this time, the original cutting conditions, such as tools, support and cutting parameters remain unchanged, the follower rest support is supported in the taper workpiece excircle lathe tool, then cutting method, using the tool rack bearing surface diameter became larger, turning back engagement increases, thereby cutting diameter smaller features, plus the original cutting conditions of offset tool and support the same wear, then to the tapered diameter correction of Pei, generally can obtain better cylindrical surface, to replace the high hardness of the support claw, for semi-finishing and finishing. 中国地质大学长城学院 本 科 毕 业 设 计题目 车床走刀架的设计 系 别 工程技术系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 王磊 学 号 05208331 指导教师 侯宗涛 职 称 高工 2012年 5 月 1 日中国地质大学长城学院本科毕业设计外文资料翻译系 别： 工程技术系 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 王磊 学 号： 05208331 2012年 5 月 1 日中国地质大学长城学院本科毕业设计文献综述系 别： 工程技术系 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 王磊 学 号： 05208331 2012年5月1日文献综述前言毕业设计是围绕着 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。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。设计准备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 零件的分析1.1.1 零件的作用 题目所给定的零件是车床上的方刀架，其主要作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。1.1.2 零件的工艺分析 方刀架以下表面为基准加工加工其周围一系列的孔，孔之间有一定的位置要求，现将加工部位分述如下： 1、以下表面和中心通孔为基准的表面 这组表面先加工下表面，此表面精度要求高，其表面粗糙度要求达到 0.8，要求平面度 0.05，相对于零件图中 A 面的跳动为 0.05。以此表面为基准加工48H7、48.2 孔。 2、工件表面的孔 钻攻 8M16 孔，钻孔16H7，钻通孔10.2，钻 210.2 攻26， M1220攻 M1230，扩孔19.2，此系列孔加工时通过钻模板来保证位置精度，其中48H7 孔必须在16H7 和19.2 孔中心连线上。16H7 孔垂直度要求相对于 B 面100：0.1，孔内壁表面粗糙度要求达到 1.6。1.2 毛坯的确定1.2.1 毛坯加工方法的确定 根据零件加工工艺性及零件尺寸精度，在选择毛坯的加工方法时，要综合分析零件的轮廓，尺寸精度，形状，位置，加工表面技术要求，最终确定了采用模锻来制造毛坯，精度等级 2 级。1.2.2 毛坯尺寸及加工总余量的确定 经查阅工艺手册确定零件的毛坯尺寸.1.2.3 毛坯的重量计算 经查零件的比重为 7.85g/cm，经计算毛坯体积 X 密度可得毛坯重量为 27Kg。 M14214295-3.14 152 95-14230262-9030262 7.85/1000000 11.67Kg1.3 工艺规程设计131 定位基准的选择说明 基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与合理，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的问题百出，更有甚者，还会造成大批零件报废，使生产无法正常进行。1 、粗基准的选择粗基准的选择应满足以下的要求：保证加工其他面时有足够的加工余量。保证精加工时定位面有一定的精度。为满足上述要求，应选下表面作为粗基准。2、 精基准的选择为了保证阶精度，采用底面为精基准，符合基准重合原则和基准统一原则。1.3.2 不同工艺路线的分析比较工艺方案 1工序 1：备料工序 2：锻造毛坯工序 3：热处理（正火）工序 4：车端面 粗镗孔至47.7 精镗孔至48H7 精镗孔48.2 倒角 345工序 5：掉头车另一端面，精镗孔60 车倒角 1.545工序 6：铣四侧面工序 7：铣通槽工序 8：钻通孔15，扩孔至15.85，铰孔至16H7 钻 8-14 底孔，攻螺纹 8-M16 钻通孔10.2，钻 210.226 攻螺纹 2M1220，攻螺纹 M1230 扩底孔19.2工序 9：钻扩槽内斜孔至9.8，铰斜孔至10H7工序 10：铣槽 R9工序 11：铣槽 R4工序 12：铣端面四周的倒棱工序 13：精铣通槽基面工序 14：磨下表面工序 15：磨四周面工序 16：终检：上表面的跳动允差 0.05 槽的基面平面度允差 0.1 底面的平面度允差 0.05 跳动允差 0.05工序 17：倒锐角去毛刺工序 18：清洗工序 19：发兰工艺方案 2工序 1：备料工序 2：锻造毛坯工序 3：粗铣底面工序 4：精铣上面（从底面为基准压紧）工序 5：粗铣四侧面工序 6：铣通槽工序 7：半精磨上面（留量）工序 8：半精磨另五面工序 9：镗孔扩孔48H7 镗孔48.2 倒角 345工序 10：扩孔60 倒角 1.545工序 11：铣槽 R9工序 12：铣油沟 R4工序 13：钻攻 2M1220 M1230 钻攻 8M16工序 14：钻铰10 斜孔工序 15：钻通孔15，扩孔至15.85，铰孔至16H7 扩孔19.2工序 16：去毛刺工序 17：磨六面工序 18：清洗工序 19：检验工序 20：发兰 方案一基准易于选择，加工性比较好。综合对可得，工艺一优于工艺二。最终选择工艺路线一为本次设计的加工工序。传动装置的总体设计要求 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。本科毕业生毕业设计诚信承诺书毕业设计题目车床刀架设计学生姓名王磊专业机制学号05208331指导老师侯宗涛职称高工所在系别工程技术系诚信承诺本人慎重承诺和声明：我承诺在毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，在本人的毕业论文中不剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，不篡改研究数据，如有违规行为发生，我愿承担一切责任，接受学校的处理。 学生（签名）： 年 月 日车床跟刀架的使用使用中心架只能分殷切削工件各部分，在工件外圆会出现接刀痕迹。车床对于不允许有接刀的工件，应使用跟刀架切削细长杆。 跟刀架的运作机理跟刀架有两个或三个支承爪两种形式。车床它固定在床鞍上，与车刀错开一段距离，跟车刀一起作纵向移动。跟刀架的支承爪起支承工件的作用，抵抗车刀车削产生的径向力，而车刀也起着支承作用，以增强工件的刚性，减少变形，提高细长杆的形位精度。 日前常用的是两个支承爪的跟刀架，靠车刀的径向切削力使工件紧贴在两个支承爪上，结构和操作比较简单。但当径向力较小时，工件自身的重力或旋转的离心力，会使工件下垂而弯曲，从而离开支承爪而产生振动。车床三个爪的跟刀架则使工件在上、下、前、后都不能移动，使车削稳定。 跟刀架的运作特点在使用跟刀架进行切削时，被支承爪支承的工件直径对车刀背吃刀量有直接影响，主要表现在： 1)当工件直径不发生变化时，车刀背吃刀量和后序车出的直径也不发生变化，即后序直径依托支承面直径，保持原有的平稳状态。 2)当工件直径发生变化时，车刀背吃刀量也随之变化。 当工件直径趋于增大时，支承爪迫使工件后移，使车刀的相对位置产生向前移动的趋势，车刀背吃刀量增大，从而工件直径变小。 当工件直径趋于减小时，同理，使工件直径变大。 跟刀架的应用形式跟刀架的应用形式有以下两种：(1)车刀在前、跟刀架在后这种应用形式有以下几种情况： 1)粗车毛坯料表面时，先在刚性较强的尾座顶尖一端进刀，车床车削出直径相当、形位规范的一段圆柱面后，分别将铸铁材料的跟刀架支承爪逐渐柔和地触及圆柱面并锁紧，在车刀和支承爪的支承作用下，边支承，边切削，边开拓支承面的切削方式，平稳地向前推进，以形成较好的工件外表面。 2)当由于离心力、振动以及车刀或支承爪磨损等原因，工件外表面质量较差时，可应用以上的方式，采用小背吃刀量、大进给方式进行多项切削。车刀在前、跟刀架在后的操作是车削细长杆过程的基础操作形式，车床它切削形成的工件外表面是后序加工的基准面和支承面，对工件的加工质量有决定性的影响作用。(2)跟刀架在前、车刀在后它是将跟刀架支承爪支承在已加工的工件外径上，采用车刀紧跟其后的应用形式。 1)当粗车形成的外圆的形位精度，如圆度、同轴度和圆柱度精度较好时，可将跟刀架的支承爪更换成硬度较高的耐磨材料，以外圆为支承面，车刀在支承爪的引导下，进行外圆的半精加工和精加工。2)如果工件直径产生按比例逐渐增大的锥度时，袁明车刀或支承爪磨损严重。车床这时，可在原来的切削条件下，如车刀、支承爪及切削用量不变的情况下，将跟刀架支承爪支承在带锥度的工件外圆上，车刀随后的切削方式，利用跟刀架支承面直径变大，车刀背吃刀量变大，从而被切削直径变小的特点，再加上原切削条件下抵消了车刀和支承爪大体相同的磨损，则可对带锥度的直径纠佩，一般都能获得较好的圆柱面，再更换硬度较高的支承爪，进行半精加工和精加工。Lathe tool for use withThe use of the center frame only Yin cutting parts, in the workpiece outer circle will be machined trace. Lathe for does not allow machined workpiece, should be used with knife cutting slender rod.The follower rest operation mechanismWith the tool carrier with two or three support claws two forms. Lathe it fixed in the saddle, and turning separated a distance, with the cutter move vertically together with. Follower rest support for supporting the workpiece effect, resistance to turning of the radial force generated, but also plays a role in supporting tool, in order to enhance the rigidity of the workpiece, decrease the deformation, improve the elongated rod shape and position accuracy.Recently used is the two support claws on the lathe tool with knife, radial cutting force so that the workpiece against the two support claws, the structure and the operation is relatively simple.But when the radial force is small, the workpiece the gravity or the rotating centrifugal force, will make the workpiece sagging bending, thereby leaving the support claw and vibration. Lathe three claw tool with the workpiece in, on, under, before, after all can not move, so that the turning stability.The follower rest operational characteristicsIn use with knife for cutting, is supporting claw supporting work piece diameter on the tool back cutting depth has a direct impact, mainly in the:1) when the workpiece diameter does not change, turning back engagement and subsequent car diameter does not change, i.e., after the sequence of diameter of relying on support surface diameter, maintaining the original stationary state.2) when the workpiece diameter changes, turning back cutting depth change.When the workpiece diameter tends to increase, forcing the workpiece support after the shift, so that the tool position relative to produce moving trend, turning back cutting depth increases, thus the workpiece diameter becomes smaller.While the workpiece diameter tends to reduce, similarly, the diameter increases.The follower rest application formFollower rest application form has the following two kinds:(1) in the front, with the turret tool in this application form are the following:1) rough blank surface, first in a relatively rigid top tailstock end cutting, lathe turning out the equivalent diameter, shape and position for a section of cylindrical surface, respectively, will cast iron material with tool support gradually gently touches the cylindrical surface and lock, in turning and support supporting role, side supporting, edge cutting, edge to develop supporting surface cutting, smoothly forward, to form a better workpiece surface.2) when due to centrifugal force, vibration and turning tool or a support claw wear and other reasons, the outer surface of a workpiece and of poor quality, can be applied over the way, using the small back cutting depth, feed for multiple cutting.Turning tool in front, with a knife in the operation is turning of slender rod process based operation forms, lathe it cutting workpiece outer surface is formed after the sequence pro
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