組合銑床的總體設(shè)計(jì)和主軸箱設(shè)計(jì)(論文+DWG圖紙)

組合銑床的總體設(shè)計(jì)和主軸箱設(shè)計(jì)(論文+DWG圖紙),組合,銑床,總體,整體,設(shè)計(jì),以及,主軸,論文,dwg,圖紙 機(jī)械加工工藝過程卡 產(chǎn)品型號(hào) 零（部）件圖號(hào) 產(chǎn)品名稱 零（部）件名稱 減速器軸 共1頁 第1頁 材料牌號(hào) 45鋼 毛坯種類 模鍛 毛坯外形尺寸 75mmx298mm 每毛坯可制件數(shù) 1 每臺(tái)件數(shù) 1 備注 工序號(hào) 工序 名稱 工 序 內(nèi) 容 設(shè) 備 工藝裝備 工 時(shí)（分） 備 注 模鍛 立式精鍛機(jī) 正火 010 鋸 鋸頭 020 鉆 銑端面打頂針孔 專用機(jī)床 030 荒車 粗車各外圓面及端面 臥式車床 自定心卡盤及尾座頂尖，游標(biāo)卡尺 040 熱處理 調(diào)質(zhì)220~240HB 050 半精車 半精車各外圓面及端面 較高精度的臥式車床 自定心卡盤及尾座頂尖， 游標(biāo)卡尺 060 精車 精車各外圓面 數(shù)控車床CSK6163 兩頂尖，卡規(guī) 070 磨 精磨軸頸 萬能外圓磨床 兩頂尖，卡規(guī) 080 銑 銑鍵槽 立式銑床X53T型 專用夾具，塞規(guī)三座標(biāo)測(cè)量儀 100 檢 檢驗(yàn) 110 油封 清理，油封，入庫 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 描 圖 描 校 底圖號(hào) 裝訂號(hào) 圖1----3 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 組合銑床的總體設(shè)計(jì)和主軸箱設(shè)計(jì) 目錄 第一章 零件的分析 ………………………………………………………2 1.1 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析…………………………………………………2 1.1.1 零件的形狀分析 ………………………………………………2 1.1.2 零件的形位公差分析 …………………………………………2 1.1.3 零件的加工表面分析 ……………………………………………2 1.2 零件的材料分析 ………………………………………………………3 第二章 毛坯的設(shè)計(jì) ………………………………………………………4 2.1 確定零件的生產(chǎn)類型和生產(chǎn)綱領(lǐng) ……………………………………4 2.2.1 毛坯的種類 ……………………………………………………4 2.2.2 毛坯種類的選擇 ………………………………………………4 2.2.3 毛坯的形狀與尺寸的選擇 ……………………………………4 第三章 零件工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) ……………………………………………6 3.1 定位基準(zhǔn)的的選擇 ……………………………………………………6 3.1.1 精基準(zhǔn)的選擇 ……………………………………………………6 3.1.2 粗基準(zhǔn)的選擇 ……………………………………………………6 3.2 零件表面加工方法的選擇 ……………………………………………7 3.3 加工順序的安排 ………………………………………………………7 3.3.1 加工階段的劃分 …………………………………………………7 3.3.2 工序的合理組合 …………………………………………………7 3.3.3 加工順序的安排 ………………………………………………… 8 3.4 工藝的制定 ……………………………………………………………9 3.4.1 工序基準(zhǔn)的制定 …………………………………………………9 3.4.2 確定工序尺寸的方法 ……………………………………………9 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 3.4.3 加工余量的確定 …………………………………………………10 3.4.4 機(jī)床的選擇 ………………………………………………………11 3.4.5 工藝裝備的選擇 ………………………………………………11 3.4.6 切削用量的選擇 ………………………………………………1 第四章 刀具交換裝置的設(shè)計(jì)……………………………………………………20 4.1 確定換刀機(jī)械手形式………………………………………………………20 4.2 換刀機(jī)械手的工作原理……………………………………………………22 4.3 機(jī)械手的自動(dòng)換刀過程的動(dòng)作順序………………………………………22 4.4 機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸 4 上的齒輪齒條設(shè)計(jì)………………………………………23 4.5 自動(dòng)換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求……………………………………………24 4.5.1 主軸準(zhǔn)停裝置…………………………………………………………24 4.5.2 換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試……………………………………………24 4.6 自動(dòng)換刀程序的編制………………………………………………………26 第 5 章 自動(dòng)換刀裝置的控制原理…………………………………………………26 5.1 自動(dòng)換刀裝置的液壓系統(tǒng)原理圖…………………………………………26 5.2 自動(dòng)換刀裝置換刀動(dòng)作的順序控制過程…………………………………26 致謝詞………………………………………………………………………………27 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………28 前 言 畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們實(shí)際工作能力的最后一個(gè)重要實(shí)踐性學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，它不但是對(duì)我 們?nèi)陙淼膶W(xué)習(xí)與實(shí)踐是一個(gè)很好的總結(jié)和考驗(yàn)，也是為以后從事專業(yè)技術(shù)工作做個(gè)強(qiáng) 而有力的鋪墊。 本次我的設(shè)計(jì)題目是組合件，在設(shè)計(jì)之前對(duì)此類零件沒有太多了解，經(jīng)過多次調(diào)查 研究和指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下,使我能夠很好的完成這次設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)不但培養(yǎng)了我 們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決本專業(yè)一般技術(shù)問題的能力，而且也進(jìn)一步鞏固擴(kuò)大和 深化了我們所學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本操作技能，同時(shí)也培養(yǎng)了我們樹立正確的 設(shè)計(jì)思想和生產(chǎn)觀念、經(jīng)濟(jì)觀念、全局觀念，養(yǎng)成了理論聯(lián)系實(shí)際和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)， 培養(yǎng)我們掌握機(jī)械加工的一般工藝規(guī)程和方法，獨(dú)立正確的使用技術(shù)文獻(xiàn)資料和正確的 表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想的能力。 首先，我積極地查閱相關(guān)資料，對(duì)零件圖進(jìn)行了仔細(xì)的研究，了解了現(xiàn)場(chǎng)工作情況， 然后，向老師認(rèn)真的請(qǐng)教了加工工藝過程及方法等技術(shù)性問題，為自己進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)做 好準(zhǔn)備。通過以上學(xué)習(xí)，使我了解了本組零件的結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)條件，并確定其 重要加工表面。老師的輔導(dǎo)與分析，讓我能綜合運(yùn)用所學(xué)過的理論知識(shí)和方法，正確地 制定一個(gè)零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程，從而保證零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性；能較 熟練地使用有關(guān)的手冊(cè)，圖表資料及技術(shù)參考書，也能夠較熟練應(yīng)用工藝計(jì)算的方法， 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 正確地進(jìn)行工藝計(jì)算，熟練掌握一般零件的數(shù)控編程方法，機(jī)床的操作以及零件的數(shù)控 加工。最后說明書來闡述了關(guān)于零件的有關(guān)內(nèi)容及加工工藝過程等幾個(gè)重要方面，認(rèn)真 地完成了整個(gè)設(shè)計(jì)的過程。 在此，對(duì)給予我大力支持和熱情幫助的老師們表示忠心的感謝。由于個(gè)人能力有限， 經(jīng)驗(yàn)欠缺，因此，文中錯(cuò)誤，不妥之處在所難免，懇請(qǐng)各位領(lǐng)導(dǎo)及老師批評(píng)指正。 第一章:零件的分析 1.1 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 件 1 件 2 零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計(jì)的零件在能滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng) 濟(jì)性，即所設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于成形，并且成本低，效率高。它的涉及面廣，因此有 必要對(duì)零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)工藝性分析，找出技術(shù)關(guān)鍵，以便在擬定工藝規(guī)程時(shí)采用適當(dāng)?shù)墓?作措施加以保證。 1.1.1 零件的形狀分析 軸系組合件較為復(fù)雜，從外形上看件一左端是不完整的球端面.球端的邊面質(zhì)量 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 Ra1.6.外階梯形圓柱表面質(zhì)量 Ra1.6，車 40 度的槽及橢圓左端的槽,內(nèi)孔螺紋等的加工 難度較大內(nèi)邊面質(zhì)量 Ra1.6，右端外部橢圓留雙邊 1mm。件二是橢圓,階梯形圓柱質(zhì)量 Ra1.6, 外螺紋加工精度都很高。 大體加工過程：加工件加工件二：首先在車床上用外圓車刀粗加工，倒角,車外螺 紋,用外圓車刀車橢圓,然后用手工切斷.加工加工件一：先在車床用外圓粗車加工球面， 車 40 度槽,倒角,內(nèi)孔鏜刀加工內(nèi)孔,切內(nèi)孔 φ31 的槽,然后車 M30X1.5 的內(nèi)螺紋,最后 外圓車刀加工橢圓. 1.1.2 零件的技術(shù)要求分析 零件圖紙上標(biāo)注的技術(shù)要求： 1.銳邊倒角 C0.3 2.未注倒角 C1. 3．圓弧過渡光滑 4.未注尺寸公差按 GB/T1804-m 加工和效驗(yàn) 5.調(diào)質(zhì)硬度 HRC30-35 1.1.3 零件的加工表面的分析 從零件圖可以看出軸系零件的主要加工表面是： 1. φ31 的槽：它的表面粗糙度是 Ra1.6,而且其軸心線是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。 2.M30×1.5－6H 的螺紋：此螺紋是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)螺紋，雖然沒有特殊要求，但它在配合 時(shí)起傳遞扭矩的作用，故其配合精度要求高。 3.橢圓:表面粗糙度 Ra3.2, 軸心線是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。 4.球面:尺寸以確定,表面粗糙度 Ra1.6,圓心是設(shè)計(jì)基準(zhǔn). 通過以上的分析可知，零件的結(jié)構(gòu)較為簡單，易于加工，具有一定的可行性。 1.2 零件的材料分析 零件材料的選用是非常重要的，選材不當(dāng)制成的零件不能滿足使用要求，過早損傷 和破壞產(chǎn)生不良影響或經(jīng)濟(jì)效益差等。機(jī)械零件選材的一般原則是：首先滿足使用性能 的要求，同時(shí)兼顧工藝性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。對(duì)于軸類零件的選材應(yīng)具有以下幾點(diǎn)要求： 1.優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，即要求有高的強(qiáng)度和韌性，以防止由于過載和沖擊而引 起的變形和斷裂。 2.高的疲勞極限，防止疲勞斷裂。 3.良好的耐磨性。 4.在特殊條件工作時(shí)，還應(yīng)有特殊要求。 本零件的材料是 45 號(hào)鋼，它屬于低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼，其力學(xué)性能是： MPa, MPa, , , J。其化學(xué)成分是：碳含量785?s? 685b? %95??45?7?kA 0.37%～0.45%，鉻含量 0.8%～1.1%，錳含量 0.17%～0.37%，硫含量 0.5%～0.8% ，其 中碳含量過高、過低均不能滿足經(jīng)調(diào)質(zhì)后獲得良好綜合力學(xué)性能的要求，主加元素為鉻， 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 在配以硫、錳等合金元素，其作用是提高淬透性，強(qiáng)化鐵素體和細(xì)化晶粒，因此，此鋼 的熱處理變形小，廢品率低，因而降低了工藝成本。其熱處理特點(diǎn)是：當(dāng)原始組織為珠 光體時(shí)，預(yù)先熱處理可采用正火或退火處理;該類鋼最終熱處理均采用淬火后在 500- 650℃的高溫回火工藝，即調(diào)質(zhì)處理工藝，調(diào)質(zhì)處理可使材料具有良好的綜合力學(xué)性能。 材料長度的選擇：件一取 φ50*100，件二取 φ50*80 的棒料 第二章：毛坯的設(shè)計(jì) 2.1 確定零件的生產(chǎn)類型和生產(chǎn)綱領(lǐng) 生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間，工段，班組，工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，一般 分為大量生產(chǎn)，成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類型。它可根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品及零件的特征 或工作地每月?lián)?fù)的工序數(shù)來具體劃分。 生產(chǎn)綱領(lǐng)是指在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。計(jì)劃期常定為一年，所 以生產(chǎn)綱領(lǐng)也稱年產(chǎn)量。 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)要計(jì)入備品和廢品的數(shù)量，其計(jì)算式為：N=Qn(1+α)(1+β) N—零件的年產(chǎn)量(件/年) Q—產(chǎn)品的年產(chǎn)量(臺(tái)/年) n—每臺(tái)產(chǎn)品中，該零件的數(shù)量(件/臺(tái)) α—備品的百分率 β—廢品的百分率 其中Q＝500 n＝1 α＝5% β＝2% 所以N=500 (1+5%)(1+2%)=535.5 即536(件/年)? 由上所述，查《機(jī)械制造工藝學(xué)》中表 1-3 知該零件為中批生產(chǎn)。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 2.2 確定零件毛坯的制造形式 毛坯是根據(jù)零件所要求的形狀,工藝尺寸等方面而制成的供進(jìn)一步加工使用的生產(chǎn) 對(duì)象。毛坯種類的選擇不僅影響著毛坯制造的工藝裝備及制造費(fèi)用，對(duì)零件的機(jī)械加工 工藝裝備及工具的消耗，工時(shí)定額計(jì)算有很大影響。 2.2.1 毛坯的種類 常用的毛坯種類有：鑄件、鍛件、型材、焊接件、冷壓件等。 1.鑄件:適用于形狀復(fù)雜的毛坯。 2.鍛件:適用與零件強(qiáng)度較高,形狀較簡單的零件。尺寸大的零件因受設(shè)備限制，故一 般用自由鍛；中、小型零件可選模鍛；形狀復(fù)雜的剛質(zhì)零件不宜用自由鍛。 3.型材：熱軋型材的尺寸較大、精度低，多用作一般零件的毛坯；冷軋型材尺寸較小、 精度較高，多用于毛坯精度要求較高的中小零件，適用于自動(dòng)機(jī)床加工。 4.焊接件:對(duì)于大件來說,焊接件簡單方便,特別是單件小批生產(chǎn)可大大縮短生產(chǎn)周期, 但焊接后變形大,需經(jīng)時(shí)效處理。 5.冷壓件：適用于形狀復(fù)雜的板料零件,大多用于中小零件的大批量生產(chǎn)。 2.2.2 毛坯種類的選擇 選擇毛坯種類需考慮的因素有以下幾點(diǎn)： 1.根據(jù)圖紙規(guī)定的材料及機(jī)械性能選擇毛坯。 2.根據(jù)零件的功能選擇毛坯。 3.根據(jù)生產(chǎn)類型選擇毛坯。 4.根據(jù)具體生產(chǎn)條件選擇毛坯。 2.2.3 毛坯的形狀和尺寸的選擇 確定毛坯的形狀與尺寸的步驟是：首先選取毛坯加工余量和毛坯公差，其次將毛坯 加工余量疊加在零件的相應(yīng)加工表面上，從而計(jì)算出毛坯尺寸，最后標(biāo)注毛坯尺寸與公 差。其總的要求是：減少“肥頭大耳” ，實(shí)現(xiàn)少屑或無屑加工。因此，毛坯形狀要力求 接近成品形狀，以減少機(jī)械加工的勞動(dòng)量。 本零件的大部分加工表面是回轉(zhuǎn)體表面，根據(jù)本零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，年生產(chǎn)數(shù)量，經(jīng) 濟(jì)價(jià)值及復(fù)雜程度，另外本零件為軸類零件，考慮其復(fù)雜程度，所以本零件毛坯為棒料。 因?yàn)榘袅系慕?jīng)濟(jì)性好，加工余量小，而且成本較低。根據(jù)本零件的結(jié)構(gòu)特征和尺寸要求 及考慮到經(jīng)濟(jì)性，所以毛坯一件圓棒料的尺寸為 φ50mm×100mm,二件圓棒料的尺寸為 φ50mm×80mm. 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 第三章：零件工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件工藝過程和操作方法等的工藝文件,它是指 導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文獻(xiàn)，是組織和管理生產(chǎn)的基本依據(jù)，是新建和擴(kuò)建工廠或車間的基 本資料，是進(jìn)行技術(shù)交流的重要手段。 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 在制訂零件的加工工藝規(guī)程時(shí)，正確地選擇工件的基準(zhǔn)有著很重要的意義。基準(zhǔn)選 擇的好壞不僅影響零件的加工位置精度，而且對(duì)零件各表面的加工順序也有很大的影響。 基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)與精基準(zhǔn)之分。選擇定位基準(zhǔn)時(shí)是從保證工件精度要求出發(fā)的，因而分析 定位基準(zhǔn)選擇的順序就應(yīng)從精基準(zhǔn)到粗基準(zhǔn)。 3.1.1 精基準(zhǔn)的選擇 1.基準(zhǔn)重合原則:就是盡可能選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè) 計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起定位誤差。 2.基準(zhǔn)統(tǒng)一原則:位置精度要求較高的某些表面加工時(shí)盡可能選用同一定位基準(zhǔn)，這樣 有利于保證各加工表面的位置精度。 3 自為基準(zhǔn)原則：當(dāng)某些表面精加工要求加工余量小而均勻時(shí)，選擇加工表面本身作為 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 定位基準(zhǔn)，用于提高加工面本身的精度。 4 互為基準(zhǔn)原則：為了使加工面間有較高的位置精度，又為了使其加工余量小而均勻采 取此原則。 5.保證工件定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、操作方便的原則。 3.1.2 粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)選擇的要求應(yīng)能保證加工面與非加工面之間的位置要求及合理分配加工表面 的余量，同時(shí)，要為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)。 1.為了保證加工面與非加工面之間的位置要求，應(yīng)選非加工面作為粗基準(zhǔn)。 2.合理分配各加工面的加工余量。 3.粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，在同一尺寸方向上，通常只允許使用一次。 4.選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整光潔，要避開鍛造飛邊和鑄造澆冒口，分型面，毛刺等 缺陷，以保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。 由于本工件毛坯為棒料，所以采用 φ50 棒料的外圓柱面為粗基準(zhǔn)，車削零件一的 左端，再以粗車后的圓柱面為粗基準(zhǔn)，車削零件的右端，然后再以粗車后零件的回轉(zhuǎn)軸 心分別對(duì)零件的溝槽、橢圓的左端槽及內(nèi)孔,內(nèi)孔槽,螺紋右端外部橢圓進(jìn)行加工，保證 各個(gè)部位的尺寸精度及位置精度，然后以 φ48 的右橢圓的端面為基準(zhǔn)，加工零件的螺 紋,階梯圓柱,內(nèi)孔槽,最后以件一為基準(zhǔn),精加工件一的左端球面,階梯圓柱,車槽,倒角及 右端內(nèi)孔,車槽. 由以上分析可知本零件采用兩種基準(zhǔn)原則，一是基準(zhǔn)重合原則，它是以零件的軸心 線為定位基準(zhǔn)也是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，對(duì)零件的外圓、內(nèi)孔、槽以及螺紋等表面進(jìn)行切削加工； 另一種是基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，它是多個(gè)加工表面都以一個(gè)基準(zhǔn)作基準(zhǔn)面加工定位的。 3.2 零件表面加工方法的選擇 零件表面的加工應(yīng)根據(jù)這些表面的加工要求和零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及材料性質(zhì)等因素， 而選用相應(yīng)的加工方法。在選擇某一表面的加工方法時(shí)，一般總是首先選定它的最終加 工方法，然后再逐一選定各有關(guān)前道工序的加工方法。加工方法選擇的原則如下： 1.所選加工方法應(yīng)考慮每種加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度范圍要與加工表面的精度要 求和表面粗糙度要求相適應(yīng)。 2.所選加工方法能夠確保加工面的幾何形狀精度,表面相互位置精度的要求。 3.所選加工方法要與零件材料的可加工性相適應(yīng)。 4.加工方法要與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。 5.所選加工方法要與企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備和工人技術(shù)水平相適應(yīng)。 通過以上原則，本零件各主要表面加工方法為： 1.各回轉(zhuǎn)表面,球面,橢圓及槽,倒角：車削加工 2.M30X1.5-6H 的螺紋：車削加工 3.3 加工順序的安排 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 3.3.1 加工階段的劃分 工件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)劃分階段。一般分為粗加工、半精加工和精加工三 個(gè)階段。 粗加工階段是從坯料上切除較多余量，所能達(dá)到的精度和表面質(zhì)量都比較低 的加工過程。半精加工階段是在粗加工和精加工之間進(jìn)行的切削加工過程。精加工是從 工件上切除較少余量，所能達(dá)到的精度和表面質(zhì)量都比較高的加工過程。劃分加工階段 的作用是： 1.避免毛坯內(nèi)應(yīng)力重新分布而影響獲得的加工精度。 2.避免粗加工時(shí)較大的夾緊力和切削力所引起的彈性變形和熱變形對(duì)精加工的影 響。 3.粗精加工階段分開,可較及時(shí)地發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷,避免不必要的損失。 4.可以合理使用機(jī)床,使精密機(jī)床能較長期地保持其精度。 5.適應(yīng)加工過程中安排熱處理的需要。 3.3.2 工序的合理組合 確定加工方法后，就要按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè)備等具體 生產(chǎn)條件，確定工藝過程的工序數(shù)目。確定工序數(shù)目有兩種基本原則可供選擇： 1.工序集中 所謂工序集中,就是零件的加工集中在少數(shù)工序內(nèi)完成,而每一工序的加工內(nèi)容卻較 多。其特點(diǎn): 1).采用高效專用設(shè)備及工藝裝備,生產(chǎn)率高。 2).工件裝夾次數(shù)減少,易于保證表面間位置精度,還能減少工序間運(yùn)輸量,縮短生產(chǎn) 周期。 3).工序數(shù)目少,可減少機(jī)床數(shù)量,操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積,還可簡化生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn) 組織工作。 4).因采用。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的專用設(shè)備及工藝裝備,便投資大,調(diào)數(shù)和維修復(fù)雜,生產(chǎn)準(zhǔn)備 工作量大,轉(zhuǎn)換新產(chǎn)品比較費(fèi)時(shí)。 2.工序分散 所謂工序分散就是將工件的加工分散在較多的工序內(nèi)進(jìn)行,每道工序的加工內(nèi)容很 少,最少時(shí)即每道工序僅一個(gè)簡單工步。其特點(diǎn): 1).設(shè)備及工藝裝備比較簡單,調(diào)整和維修方便,工人容易掌握,生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少,又易 于平衡工序時(shí)間,易適應(yīng)產(chǎn)品更換。 2).可采用最合理的切削用量,減少基本時(shí)間。 3).設(shè)備數(shù)量多,操作工人多,占用生產(chǎn)面積大。 從生產(chǎn)批量或設(shè)備等方面考慮，本零件屬于中批生產(chǎn)，雖然工序越集中，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機(jī)床上無法加工，所以粗精加工 必須在數(shù)控機(jī)床上一起完成，這樣雖提高了生產(chǎn)率，但同時(shí)也提高了成本，也沒有合理 的使用機(jī)床，因此，此零件采用工序集中原則。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 3.3.3 加工順序的安排 1．機(jī)械加工工序的安排原則 1).對(duì)于形狀復(fù)雜、尺寸較大的毛坯或尺寸偏差較大的毛坯,應(yīng)首先安排劃線工序,為 精基準(zhǔn)加工提供找正基準(zhǔn)。 2).按“先基面后其它”的順序,先加工精基準(zhǔn)面。 3).在重要表面加工前,應(yīng)對(duì)精基準(zhǔn)進(jìn)行修正。 4).按“先主后次，先粗后精”的順序，對(duì)精度要求較高的各主要表面進(jìn)行粗加工、 半精加工和精加工。 5).對(duì)于與主要表面后位置精度要求的次要表面,應(yīng)安排在主要表面加工之后加工。 6).對(duì)于易出現(xiàn)廢品的工序,精加工和光整加工可適當(dāng)提前,一般情況主要表面的精加 工和光整加工應(yīng)放在最后階段進(jìn)行。 2.熱處理工序安排的原則 調(diào)質(zhì)的目的是為了提高工件的綜合力學(xué)性能，減少工件的變形或?yàn)橐院蟮谋砻鏌崽?理做好組織準(zhǔn)備。因此，一般安排在粗加工后、精加工前進(jìn)行，可以保證淬透性差的鋼 種表面調(diào)質(zhì)層（回火索氏體）的組織不被切削掉。 3.輔助工序安排的原則 1).中間檢驗(yàn)一般安排在粗加工全部之后，精加工之前，送往外車間加工的前后，花 費(fèi)工時(shí)較多和重要工序的前后。 2).熒光檢驗(yàn)、磁力探傷等特種檢驗(yàn)，主要用于表面質(zhì)量的檢驗(yàn)，通常安排在精加工 階段。熒光檢驗(yàn)如用于檢驗(yàn)毛坯的裂紋，則安排在加工前。 3).電鍍、涂層、發(fā)藍(lán)、氧化等表面處理工序，一般安排在工藝過程的最后進(jìn)行。 通過前面對(duì)定位基準(zhǔn)的選擇，零件表面加工方法的選擇及加工順序的安排的分析說 明，再結(jié)合本零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)：保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、 降低成本，從而獲得最好的經(jīng)濟(jì)性。所以，此零件制定的工藝路線是： 00.下料 05.加工件 2 輪廓 10.加工件 1 左端輪廓 15.加工件 1 右端輪廓 20.加工件 1 右端內(nèi)輪廓 25.打毛刺 30.清洗 35.最終檢驗(yàn) 3.4 工藝的制定 3.4.1 工序基準(zhǔn)的選擇： 工序基準(zhǔn)是在工藝圖上以標(biāo)定被加工表面位置尺寸和位置精度的基準(zhǔn)，所標(biāo)定的位 置尺寸和位置精度分別稱為工序尺寸和工序技術(shù)要求。工序尺寸和工序技術(shù)要求的內(nèi)容， 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 在加工后應(yīng)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量所用的基準(zhǔn)稱為測(cè)量基準(zhǔn)，通常工序基準(zhǔn)與測(cè)量基準(zhǔn)重合。 對(duì)于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)尚未最后加工完畢的中間工序，應(yīng)選各工序的定位基準(zhǔn)作為工序基準(zhǔn) 和測(cè)量基準(zhǔn)。 在各表面的最后精加工時(shí)，當(dāng)定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合時(shí)，雖然工序基準(zhǔn)和測(cè)量基 準(zhǔn)就應(yīng)選用這個(gè)重合的基準(zhǔn)；當(dāng)所選定位基準(zhǔn)未與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合時(shí)，在這兩種基準(zhǔn)都能 作為測(cè)量基準(zhǔn)的情況下，工序基準(zhǔn)的選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1.選設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為工序基準(zhǔn)時(shí)，對(duì)工序尺寸的檢驗(yàn)就是對(duì)設(shè)計(jì)尺寸的檢驗(yàn)，有利于 減少檢驗(yàn)工作量。 2.當(dāng)本工序中位置精度是由夾具保證而不需進(jìn)行試切調(diào)整的情況，應(yīng)使工序基準(zhǔn)與 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。 3.對(duì)一次安裝下的加工出來的各個(gè)表面，各加工面之間的工序尺寸應(yīng)選與設(shè)計(jì)尺寸 一致。 本零件在加工時(shí)，其軸向尺寸是以零件的兩端作為工序基準(zhǔn)，徑向尺寸是以零件 的軸心線作為工序基準(zhǔn)。它的工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，為加工和檢測(cè)提供了方便。 3.4.2 確定工序尺寸的方法： 1.對(duì)外圓和內(nèi)孔簡單加工的情況工序尺寸可由后續(xù)加工的工序尺寸加上（對(duì)被包容 面）或減去（對(duì)包容面）公稱工序余量而求得，工序公差按所加工方法的經(jīng)濟(jì)精度選定。 2.當(dāng)工件上的位置尺寸精度或技術(shù)要求在工藝過程中是由兩個(gè)甚至更多的工序所 間接保證時(shí)，需通過尺寸鏈計(jì)算，來確定有關(guān)工序尺寸，公差及技術(shù)要求。 3.對(duì)于同一位置尺寸方向有較多尺寸，加工時(shí)定位基準(zhǔn)又需多次轉(zhuǎn)換加工的工件， 由于工序尺寸相互聯(lián)系的關(guān)系較復(fù)雜，就需要從整個(gè)工藝過程的角度用工藝尺寸鏈作綜 合計(jì)算，以求出各工序尺寸、公差及技術(shù)要求。 根據(jù)本零件的加工工藝路線和技術(shù)要求，其工序尺寸確定如下： 工序 1：粗車件 2 輪廓 工步一：平端面 此端面經(jīng)過兩次車削，粗車和精車。查表知，其軋制件端面加工余量為 1m,粗車余 量為 0.5mm，車削后達(dá)到的表面粗糙度為 Ra1.6。 工步二：粗車左端外輪廓 本工序采用粗車-半精車-精車的加工方式，經(jīng)查表知，其切削余量為 2mm，故該工 序車削后基本尺寸應(yīng)為 48+2=50mm，與該尺寸對(duì)應(yīng)的公差值分別是 0.33mm，按入體原則 標(biāo)注，工序尺寸為 φ mm,。03.5? 工步三：粗加工右端橢圓 留雙邊 1mm 余量 工序 2：加工件 1 輪廓 工步一：平端面 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 此工步同工序 10 中工步一，但其加工余量是 0.5mm。 工步二：粗車加工左端輪廓 此工步同工序 10 中工步二，其基本尺寸是 30+2=32mm，與該尺寸對(duì)應(yīng)的公差值是 0.33mm，按入體原則標(biāo)注，工序尺寸為 φ mm。03.2? 工步三：車外槽 槽寬 5，切削余量為 0 工步四：橢圓左端槽 槽寬 2，切削余量為 0 工步五：粗加工右端內(nèi)孔 每次背吃刀量 1mm，退刀量 0.5mm 工步六：精加工右端內(nèi)孔 切削余量為 0.1mm 工步七：車內(nèi)槽 此槽是作為加工螺紋時(shí)的退刀槽，其工序尺寸應(yīng)為 φ31mm。 工步八：車削內(nèi)螺紋 查表知，M30×1.5-6H 的螺紋 EI=0，中徑公差是 0.19mm，小徑公差是 0.3mm。 3.4.3 加工余量的確定： 加工余量是指加工過程中所切去的金屬層厚度。其余量的大小對(duì)工藝過程有一定影 響，余量不足不能保證零件的加工質(zhì)量，不但增加了機(jī)械加工的勞動(dòng)量，而且增加了刀 具，能源及材料的消耗，從而增加了成本，降低了生產(chǎn)率，所以必需合理的安排加工余 量。確定加工余量的方法有查表法、經(jīng)驗(yàn)仿計(jì)法和分析計(jì)算法。本零件采用查表法，參 照《數(shù)控加工技術(shù)》第二篇第四章加工余量表對(duì)本零件的加工余量所查結(jié)果如下： 表 3.1 加工表面 加工方案 余量（mm） 粗車 2.0φ25 外圓 精車 0.1 切槽 車 2.0 外螺紋 車 0.1 橢圓 車 1.0 SR 球端面 鉆 1.0 3.4.4 機(jī)床的選擇: 零件的加工精度很大程度上取決于所用機(jī)床，因此必須合理的選擇機(jī)床，對(duì)于單件 小批量生產(chǎn)一般選擇通用機(jī)床；對(duì)于中批量則廣泛采用專用機(jī)床、數(shù)控機(jī)床和組合機(jī)床。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 在選擇機(jī)床時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1. 機(jī)床的加工尺寸范圍與零件外形尺寸相適應(yīng)。 2. 機(jī)床精度與工件精度相適應(yīng)。 3. 與現(xiàn)有加工條件相適應(yīng)。 4. 機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。 本零件尺寸小、重量輕、屬中批生產(chǎn)，其毛坯是棒料，加工余量較大，為了合理的 利用機(jī)床，故此零件在粗加工時(shí)選用普通機(jī)床，另外工件的某些部分在普通機(jī)床上很難 加工出來，又因此次設(shè)計(jì)著重練習(xí)的是對(duì)數(shù)控機(jī)床的熟練程度，故精加工時(shí)選擇數(shù)控機(jī) 床,根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，選擇的機(jī)床型號(hào)是： CA6140 普通車床 CJK6032A 教學(xué)型數(shù)控車床 3.4.5 工藝裝備的選擇： 工藝裝備選擇的合理與否，將直接影響工件的加工精度、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性。應(yīng)根 據(jù)生產(chǎn)類型、具體加工條件、工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求等選擇工藝裝備。 1.夾具的選擇： 本零件是小批量生產(chǎn)，技術(shù)要求不太高，故采用通用夾具即可完成，因?qū)Ｓ脢A具的 專用性能強(qiáng)、成本高、不易轉(zhuǎn)變，不可長時(shí)間地使用，選用夾具時(shí)要保證夾具的坐標(biāo)系 方向相對(duì)固定，要協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系：夾具上各零件應(yīng)不妨礙機(jī)床對(duì)零 件各表面的加工。 根據(jù)以上所述和現(xiàn)有生產(chǎn)條件,本零件車削與銑削時(shí)均采用三爪卡盤進(jìn)行裝夾。 2.刀具的選擇 在選擇刀具方面,通常優(yōu)先用通用夾具,對(duì)于不同材料的零件,一般都有適合將其切 削的刀具。刀具的選擇不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量，與傳統(tǒng)的加 工方法相比，數(shù)控加工對(duì)刀具的要求更高，不僅要求精度高、剛性好、耐用度高，而且 要求尺寸穩(wěn)定，安裝方便，這就要采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控教工刀具，并優(yōu)選刀具參 數(shù)。在選用刀具時(shí)應(yīng)考慮工序種類，生產(chǎn)率，經(jīng)濟(jì)性，工件材料，生產(chǎn)批量，加工精度 及表面粗糙度與所用機(jī)床的性能選用了標(biāo)準(zhǔn)刀具。刀具材料應(yīng)當(dāng)選擇高硬度、高耐磨性、 高耐熱性的材料，并有足夠的強(qiáng)度和韌性，較好的工藝。 根據(jù)以上所述和現(xiàn)場(chǎng)加工條件，本零件選用 YT 類硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行加工. 數(shù)控加工刀具卡片 產(chǎn)品名稱或代號(hào) XXXXXX 零件 名稱 組合件 零件圖號(hào) XX—XX 序號(hào) 刀具號(hào) 刀具名稱規(guī)格 數(shù)量 加工表面 刀尖半徑 /mm 備注 1 T01 93°菱形外圓車刀 1 車外圓 0.2 2 T02 60°外螺紋刀 1 車外螺紋 0.4 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 3 T03 外切槽刀 1 切外槽 0.3 4 T04 內(nèi)孔鏜刀 1 鏜內(nèi)孔 0.3 5 T05 60°內(nèi)螺紋刀 1 車內(nèi)螺紋 0.4 6 T06 內(nèi)切槽刀 1 切內(nèi)槽 0.4 編制 汪世洋 審核 批準(zhǔn) 共 1 頁 第 1 頁 3．量具的選擇 量具的選擇主要是根據(jù)生產(chǎn)類型和檢測(cè)的精度來選擇，一般選用通用量具，對(duì)于尺 寸精度要求較高，檢測(cè)不方便的選用專用量具，為了在機(jī)械加工過程中保證零件的加工 尺寸精度和提高測(cè)量效率的要求，需要恰當(dāng)合理地選擇相應(yīng)的各種通用及專用量具。此 零件需選用的專用量具有： 橢圓—專用樣板 M26x1.5-6g— M26 螺紋塞環(huán)規(guī) 橢圓弧—專用樣板 其它尺寸選用 0-50mm 外徑千分尺、0-50mm 內(nèi)徑千分尺、0-150mm 游標(biāo)卡尺即可。 3.4.6 切削用量的確定 切削用量的合理選擇,是指在保證加工質(zhì)量的前提下,充分利用刀具和機(jī)床的性能, 獲得高生產(chǎn)效率和低加工成本的切削用量三要素的最佳組合。 1.粗加工時(shí)切削用量的選擇 粗加工時(shí)精度與表面粗糙度要求不高，毛坯余量較大，因此選擇粗加工用量時(shí)，要 盡可能保證較高的單位時(shí)間、金屬切除量和必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)率和降低成 本。先考慮選擇一個(gè)盡可能大的背吃刀量 ；其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量 f；最后確定pa 一個(gè)適合的切削速度 v。根據(jù)上述原則，選擇粗加工切削用量，對(duì)于提高生產(chǎn)率、減少 刀具消耗、降低加工成本是比較有利的。 1）切削深度 的選擇：應(yīng)根據(jù)零件的加工余量和由夾具、機(jī)床、刀具和工件所組pa 成的工藝系統(tǒng)的剛性來確定。 2）進(jìn)給量 f 的選擇：限制進(jìn)給量，提高的因素主要是切削力。 3）切削速度 v 的選擇：主要受刀具耐用度和機(jī)床功率的限制。 2.精加工時(shí)切削用量的選擇 精加工時(shí)的加工精度和表面質(zhì)量要求較高，加工余量要小且均勻，因此選擇精加工 切削用量時(shí)，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)率。精加工時(shí) 應(yīng)選擇較小的背吃刀量 和進(jìn)給量 f，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)滿足生產(chǎn)率的pa 要求。 1）切削深度 的選擇：應(yīng)根據(jù)精加工留下的余量來確定。p 2）進(jìn)給量 f 的選擇：限制進(jìn)給量，提高的主要因素是表面粗糙度。 3）切削速度 v 的選擇：切削速度提高時(shí)，切削變形減小，切削力也有所減小，也 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 不易產(chǎn)生積屑瘤和毛刺。 數(shù)控加工工藝卡片 卡 1 產(chǎn)品名稱或代號(hào) 零件名稱 零件圖號(hào) 使用設(shè)備 車間單位名稱 XXXXXXX 件 1 1 XXXXXX 工序號(hào) 程序編號(hào) 夾具名稱 1 O0001 三爪卡盤 工 步 號(hào) 工 步 作 業(yè) 內(nèi) 容 刀具 號(hào) 刀具規(guī) 格 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 背吃刀 量 備注 1 加工 93°菱形外圓 T01 25X25 1000 100 1 自動(dòng) 2 粗加工外輪廓 T01 25X25 1000 150 1 自動(dòng) 3 倒角 T01 16X16 1000 100 1 自動(dòng) 4 精加工外輪廓 T01 25X25 1500 80 \ 自動(dòng) 5 車 60°外螺紋 T02 16X16 1000 100 \ 自動(dòng) 6 車斷件 1 T02 16X16 1000 50 \ 手動(dòng) 編制 汪世 洋 審核 批準(zhǔn) 08 年 3 月10 日 共 5 頁 第 1 頁 卡 2 產(chǎn)品名稱或代號(hào) 零件名稱 零件圖號(hào) 使用設(shè)備 車間單位名稱 XXXXXXX 件 2 2 XXXXXX 工序號(hào) 程序編號(hào) 夾具名稱 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 2 O0002 三爪卡盤 工 步 號(hào) 工 步 作 業(yè) 內(nèi) 容 刀具 號(hào) 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 背吃刀 量 備注 1 加工 93°菱形外圓 T01 25X25 800 150 1 自動(dòng) 2 粗加工外輪廓 T01 25X25 1000 100 1 自動(dòng) 3 精加工外輪廓 T01 25X25 1000 100 1 自動(dòng) 編制 汪世 洋 審核 批準(zhǔn) 08 年 3 月10 日 共 5 頁 第 2 頁 卡 3 產(chǎn)品名稱或代號(hào) 零件名稱 零件圖號(hào) 使用設(shè)備 車間單位名稱 XXXXXXX 件 1 1 XXXXXX 工序號(hào) 程序編號(hào) 夾具名稱 3 O0004 三爪卡盤 工 步 號(hào) 工 步 作 業(yè) 內(nèi) 容 刀具 號(hào) 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 背吃刀 量 備注 1 加工 93°菱形外圓 T01 25X25 1000 100 1 自動(dòng) 2 粗加工外輪廓 T01 25X25 1000 150 1 自動(dòng) 3 粗加工球面 T01 25X25 1000 100 2 自動(dòng) 4 精加工外輪廓 T01 25X25 1500 80 1 自動(dòng) 5 車外槽 T03 16X16 600 25 \ 自動(dòng) 6 精車槽底 T03 16X16 1000 80 \ 自動(dòng) 7 倒角 T03 16X16 1000 100 1 自動(dòng) 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 編制 汪世 洋 審核 批準(zhǔn) 08 年 3 月10 日 共 5 頁 第 3 頁 卡 4 產(chǎn)品名稱或代號(hào) 零件名稱 零件圖號(hào) 使用設(shè)備 車間單位名稱 XXXXXXX 件 3 1 XXXXXX 工序號(hào) 程序編號(hào) 夾具名稱 4 O0005 三爪卡盤 工 步 號(hào) 工 步 作 業(yè) 內(nèi) 容 刀具 號(hào) 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 背吃刀 量 備注 1 加工內(nèi)鏜孔 T04 25X25 800 150 1 自動(dòng) 2 粗加工內(nèi)鏜孔 T04 25X25 800 150 1 自動(dòng) 3 精加工內(nèi)鏜孔 T04 25X25 1200 80 1 自動(dòng) 4 車內(nèi)槽 T06 16X16 600 25 \ 自動(dòng) 5 加工內(nèi)螺紋 T05 16X16 1000 100 \ 手動(dòng) 6 加工 93°菱形外圓 T01 25X25 800 150 1 自動(dòng) 編制 汪世 洋 審核 批準(zhǔn) 08 年 3 月10 日 共 5 頁 第 4 頁 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 第四章 刀具交換裝置的設(shè)計(jì) 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置中,實(shí)現(xiàn)刀庫與機(jī)床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具 交換裝置。刀具的交換方式通常分為兩種: 一種是采用機(jī)械手交換刀具 , 另一種是由刀 庫與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)刀具交換即無機(jī)械手交換刀具。無機(jī)械手交換刀具方 式：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，換刀的可靠性較高；刀庫因結(jié)構(gòu)所限容量不多。這種換刀系 統(tǒng)多為中、小型加工中心采用。刀具的交換方式及它們的具體結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)床的工作效率 和工作可靠性有直接的影響。由 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的結(jié)構(gòu)特性決定難 以實(shí)現(xiàn)由刀庫與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)刀具交換，故采用機(jī)械手交換刀具的方式。 機(jī)械手是當(dāng)主軸上的刀具完成一個(gè)工步后，把這一工步的刀具送回刀庫，并把下一道 工步的所需要的刀具從刀庫中取出并裝入主軸繼續(xù)進(jìn)行加工的功能部件。對(duì)機(jī)械手的 具體要求是迅速可靠，準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。 4.1 確定換刀機(jī)械手形式 在自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床中，換刀機(jī)械手的形式是多種多樣的，常見的有以下幾種。 1)兩手呈 180°的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手； 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 圖 4-1 機(jī)械手臂和手爪 1.手爪 2.錐銷 3.手臂 4.5.彈簧 6.活動(dòng)銷 7.長銷 8.鎖緊銷 2)兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 3)兩手平行的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手； 4)雙手交叉式機(jī)械手； 由于不同的數(shù)控機(jī)床（加工中心）的刀庫與主軸的相對(duì)位置不同。所以各種數(shù)控機(jī)床 所使用的換刀機(jī)械手也不盡相同。 上圖是兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖。 這種機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)是換刀動(dòng)作可靠，換好時(shí)間短，缺點(diǎn)是刀柄精度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 聯(lián)機(jī)調(diào)整的相關(guān)精度要求高，機(jī)械手離加工區(qū)較近。 一般來說，這種機(jī)械手用于刀庫刀座軸線與機(jī)床主軸軸線垂直，刀庫為徑向存取刀具 形式的自動(dòng)換刀裝置，因此，在 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降銑床的自動(dòng)換刀裝置中可 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 采用這種機(jī)械手形式。 4.2 換刀機(jī)械手的工作原理 下面是以在 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的自動(dòng)換刀裝置中采用這種上機(jī)械手換 刀的工作原理。 該機(jī)械手安裝在主軸的左側(cè)面，隨同主軸箱一起運(yùn)動(dòng)。機(jī)械手由機(jī)械手臂與 45°的斜 殼體組成。機(jī)械手臂 1 形狀對(duì)稱。固定在回轉(zhuǎn)軸 4 上，回轉(zhuǎn)軸與主軸成 45°角，安裝 在殼體 3 上，5 為手臂托，可由液壓缸帶動(dòng)（圖中未標(biāo)出） ，機(jī)械手有伸縮、回轉(zhuǎn)、抓 刀、松刀等動(dòng)作。 伸縮動(dòng)作：液壓缸（圖中未標(biāo)出）帶動(dòng)手臂托架 5 沿主軸軸向移動(dòng)。 回轉(zhuǎn)動(dòng)作：液壓缸 2 中的齒條輪通過齒輪帶動(dòng)回轉(zhuǎn)軸 4 轉(zhuǎn)動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)手臂正向和反 向 180°的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 抓刀、松刀動(dòng)作：機(jī)械手對(duì)刀具的夾緊和松開是通過液壓缸 6。碟形彈簧 7 及拉桿 8、 杠桿 9、活動(dòng)爪 10 來實(shí)現(xiàn)。碟形彈簧實(shí)現(xiàn)夾緊，液壓缸實(shí)現(xiàn)松開。在活動(dòng)爪中有兩個(gè) 銷子 11，當(dāng)夾緊刀具時(shí)，插入刀柄凸緣的孔內(nèi)，確保安全、可靠。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 4.3 機(jī)械手的自動(dòng)換刀過程的動(dòng)作順序 （a） （b） （c） （d） 圖 4-6 換刀機(jī)械手的換刀過程 自動(dòng)換刀裝置的換刀過程由選刀和換刀兩部分組成。 選刀即刀庫按照選刀命令（或信息）自動(dòng)將要用的刀具移動(dòng)到換刀位置，完成選刀過 程，為下面換刀做好準(zhǔn)備，換刀即是機(jī)械手把主軸上用過的刀具取下，將選好的刀具 安裝在主軸之上。 換刀動(dòng)作的大致過程為： 1)主軸箱回到最高處（z 坐標(biāo)零點(diǎn)） ，同時(shí)實(shí)現(xiàn)“主軸準(zhǔn)停 ”。即主軸停止回轉(zhuǎn)并準(zhǔn)確停 止在一個(gè)固定不變的角度方位上，保證主軸端面的鍵也在一個(gè)固定的方位，使刀柄上 的鍵槽能恰好對(duì)正端面鍵。 2)機(jī)械手抓住主軸和刀庫上的刀具。如圖 4-6（a）所示。 3)把卡緊在主軸和發(fā)庫上的刀具松開 4)活塞桿推動(dòng)機(jī)械手下行，從主軸和刀庫上取出刀具 5)機(jī)械手回轉(zhuǎn) 180°，交換刀具位置， 6)將更換后的刀具裝入主軸和刀庫 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 7)分別夾緊主軸和刀庫上的刀具 8)機(jī)械手松開主軸和刀庫上的刀具 9)當(dāng)機(jī)械手松開具后，限位開關(guān)發(fā)出“換刀完畢”的信號(hào)，主軸自由，可以開始加工 或其他程序動(dòng)作。 在自動(dòng)換刀的整個(gè)過程中，各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)均由限位開關(guān)控制，只有前一個(gè)動(dòng)作完成后，才 能進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作，從而保證了運(yùn)動(dòng)的可靠性。 4.4 機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸 4 上的齒輪齒條設(shè)計(jì) 1)回轉(zhuǎn)軸上齒輪采用漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪形式 2)取模數(shù) M=1。 5。初取齒數(shù) z=30 3)下表為齒輪幾何尺寸設(shè)計(jì)的基本參數(shù)： 名稱 代號(hào) 計(jì)算公式 模數(shù) m 壓力角 ?20o 分度圓直徑 d D=mz=1.5 30=45? 齒頂高 ahah1.5m??? 齒根高 ff()(02)1.875c? 齒全高 h af.3 齒頂圓直徑 adad(z2)().4hm???? 齒根圓直徑 f fa125c?? 齒距 p 4.7p? 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 齒厚 s /2.35sm?? 頂隙 c 0.17c?? 4)齒條的基本尺寸，按外齒輪幾何尺寸的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算 4.5 自動(dòng)換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求 4.5.1 主軸準(zhǔn)停裝置 為了傳遞扭矩，在主軸的前端裝有端鍵，當(dāng)?shù)毒叩侗b入錐孔時(shí)，刀柄上的鍵槽位置 必須與該鍵對(duì)準(zhǔn)才能裝入。當(dāng)機(jī)械手從刀庫取刀時(shí)，為了確保刀具其后能順利地裝入 主軸錐孔中，必須使主軸準(zhǔn)確地停在刀具交換位置上。同時(shí)，由于工藝上的需要，也 必須使主軸準(zhǔn)停在固定位置上。這種使主軸端在定位鍵停在固定位置的技術(shù)要求稱為 主軸準(zhǔn)停。 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的自動(dòng)換刀裝置，在每次自動(dòng)裝卸刀具時(shí)，都必須 要求主軸準(zhǔn)確地停止在固定的周向位置上。因此，可在主軸上安裝電氣控制的主軸準(zhǔn) 停裝置以實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)停功能。 4.5.2 換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試 1)換刀機(jī)械手安裝在主軸箱的左側(cè)面，加工零件時(shí)，換刀機(jī)械手隨主軸箱一起上下運(yùn) 動(dòng)。 2)當(dāng)初裝上換刀機(jī)械手后，必須進(jìn)行調(diào)試：用手動(dòng)操縱主式調(diào)整換刀機(jī)械手相對(duì)于主 軸的位置，使用調(diào)整心棒，有誤差時(shí)可調(diào)整機(jī)械手行程、刀庫位置、機(jī)械手支座、修 正主軸坐標(biāo)原點(diǎn)等。安裝最大重量刀具時(shí)，要進(jìn)行多次刀庫到主軸位置的自動(dòng)交換， 使機(jī)械手換刀時(shí)做到準(zhǔn)確無誤，無撞擊。 4.6 自動(dòng)換刀程序的編制 1)換刀動(dòng)作（指令）：選刀（T××） ；換刀（M06） 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 2)選刀和換刀通常分開進(jìn)行。 3)為提高機(jī)床利用率，選刀動(dòng)作與機(jī)床加工動(dòng)作重合。 4)換刀指令 M06 必須在用新刀具進(jìn)行切削加工的程序段之前，而下一個(gè)選刀指令 T 常 緊跟在這次換刀指令之后。 5)換刀點(diǎn)：多數(shù)加工中心規(guī)定在機(jī)床 Z 軸零點(diǎn)（Z 0） ，要求在換刀前用準(zhǔn)備功能指令 （G28）使主軸自動(dòng)返回 Z0 點(diǎn)。 6)換刀過程:接到 T××指令后立即自動(dòng)選刀，并使選中的刀具處于換刀位置，接到 M06 指令后機(jī)械手動(dòng)作，一方面將主軸上的刀具取下送回刀庫，另一方面又將換刀位 置的刀具取出裝到主軸上，實(shí)現(xiàn)換刀。 7)換刀程序編制方法 a)主軸返回參考點(diǎn)和刀庫選刀同時(shí)進(jìn)行，選好刀具后進(jìn)行換刀。 … N02 G28 Z0 T02 Z 軸回零，選 T02 號(hào)刀； N03 M06 換上 T02 號(hào)刀 … 缺點(diǎn)：選刀時(shí)間大于回零時(shí)間時(shí)，需要占機(jī)選刀。 b)在 Z 軸回零換刀前就選好刀 … N10 G01 X_ Y_ Z_ F_ T02 直線插補(bǔ)，選 T02 號(hào)刀 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 26 N11 G28 Z0 M06 Z 軸回零，換 T02 號(hào)刀 … N20 G01 Z_ F_ T03 直線插補(bǔ)，選 T03 號(hào)刀 N30 G02 X_ Y_ I_ J_ F_ 順圓弧插補(bǔ) c)有的加工中心（TH5632）換刀程序與上略不同 … N10 G01 X_ Y_ Z_ F_ T02 直線插補(bǔ)，選 T02 號(hào)刀 … N30 G28 Z0 T03 M06 Z 軸回零，換 T02 號(hào)刀，選 T03 號(hào)刀 N40 G00 Z1 N50 G02 X_ Y_ I_ J_ F_ 圓弧插補(bǔ) … 注：對(duì)臥式加工中心，上面程序的 G28 Z0 應(yīng)為 G28 Y0 。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 27 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 第五章 自動(dòng)換刀裝置的控制原理 5.1 自動(dòng)換刀裝置的液壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)由液壓油箱、管路、控制閥等組成。控制閥采用分散布局、就近安裝原則， 分別裝在刀庫和立柱上。電磁閥上貼有磁號(hào)碼（如 YV1、 YV2、YV3） ，便于用戶進(jìn) 行檢測(cè)與維修。 5.2 自動(dòng)換刀裝置換刀動(dòng)作的順序控制過程 在自動(dòng)換刀裝置的整個(gè)換刀過程中，換刀動(dòng)作的控制由刀庫控制部分、換 刀機(jī)械手控制部分以及主軸相控制部分三部分組成，它們組成是一個(gè)互相聯(lián)系 的系統(tǒng)。 1)刀庫控制部分 2)機(jī)械手控制部份 3)主軸箱控制部分 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 29 致謝詞 首先感謝我的指導(dǎo)老師,沒有你我就沒了寫論文的動(dòng)力.夜里在網(wǎng)吧搞論文 時(shí),真的很困,心煩,有種莫名想放棄的念頭,蒙朧中是你在我耳邊告訴我得堅(jiān)持, 不能放棄.正是因?yàn)檫@樣,經(jīng)過這些天堅(jiān)持不懈的奮斗,終于以這篇論文的完成而 告終. 感謝寢室里的患難兄弟遙遠(yuǎn)的家來到這個(gè)陌生的城市里，是你們和我共同維 系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽.在這 3 年里,我們從沒 紅過臉,月初大家腰包鼓鼓,一起吃喝;月底摸著干癟的錢包, 一起啃饅頭.是你們讓 我在這大學(xué)生活中,體驗(yàn)到了啥叫快樂。 當(dāng)然還的感謝我公司里的師傅，在我的實(shí)習(xí)期間，能夠指導(dǎo)我，教我很多 在學(xué)校學(xué)不到的東西。在公司實(shí)習(xí)期間的 2 個(gè)月里，同事的關(guān)心使我一個(gè)初入 社會(huì)的大學(xué)生，感受到了社會(huì)對(duì)我們的關(guān)心。不過，當(dāng)然也感覺到自己的知識(shí) 能力還很不足，要想在社會(huì)立足，只有多學(xué)多交流，方能進(jìn)步，提高自身的能 力。 最后還得感謝我的網(wǎng)友們，在網(wǎng)吧做論文的這些日子，也正是有你們?cè)谝?深人靜的時(shí)候，陪伴著我。在我無法繼續(xù)論文的時(shí)候，能夠在游戲中緩解心中 的煩悶。 感謝爸媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報(bào)，你們永遠(yuǎn)健康快 樂是我最大的心愿。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 30 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利 完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠 摯的謝意！ 參考文獻(xiàn) [1] 吳宗澤,羅圣國.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版[M].北京:高等教育出版 社,1999. 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M03 S500 F30; G98 G85 X0 Y0 R3. Z-45.; G80 G28 G49 Z0. M06; G00 X-60. Y50. T03; G43 H02 Z10. M03 S600; G98 G73 X-60. Y0 R-15. Z-48. Q4. F40; X60.; G80 G28 G49 Z0. M06; G00 X-60. Y0.; G43 H03 Z10. M03 S350; G98 G82 X-60. Y0 R-15. Z-30. P100 F25; X60.; G80 G28 G49 Z0. M05; G91 G28 X0 Y0 M30; 實(shí)例 2、加工如圖所示零件上的通槽和 4 個(gè) M8 的螺紋孔，其加工過程見表。 工步號(hào) 工步名稱 工具號(hào) 工具名稱及規(guī)格 刀補(bǔ)號(hào) 半徑補(bǔ)償 1 周銑槽 T01 ?6 立銑刀 H01 D30=3mm 2 鉆螺紋底孔 T02 ?6.7 鉆頭 H02 3 攻螺紋 T03 M8 絲錐 H03 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 33 程序如下： ％6001 N001 G92 X0 Y0 Z0; N002 M02 S280; N003 G43 Z30 T01 H01 M07 N004 Z3; N005 G01 Z-5 F50; N006 M98 P0111; N008 M98 P0111; N009 G00 Z30 M09; N010 M05; 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 34 N011 G90 G00 X-80 Y-40 S800 T03 M03; N012 G43 Z30 T02 H02 M07; N013 G99 G81 R3 Z-12 F80; N014 G91 X160;