车床法兰盘加工工艺及关键工序工装设计【钻φ12mm孔】【说明书+CAD】
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南京理工大学泰州科技学院学生毕业设计(论文)中期检查表学生姓名胡冬旭学 号05010119指导教师龚光容选题情况课题名称车床法兰盘加工工艺及关键工序工装设计难易程度偏难适中偏易工作量较大合理较小符合规范化的要求任务书有无开题报告有无外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好一般差工作进度快按计划进行慢中期工作汇报及解答问题情况优良中差中期成绩评定:中所在专业意见:学习态度、出勤情况一般,工作进度较慢,阶段成果不明显。 负责人: 年 月 日 南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)任务书系部:机械工程系专 业:机械工程及自动化学 生 姓 名:胡冬旭学 号:05010119设计(论文)题目:车床法兰盘加工工艺及关键工序工装设计起 迄 日 期:2008年 3月09 日 6月14日设计(论文)地点:南京理工大学泰州科技学院指 导 教 师:龚光容 教授专业负责人:龚光容 教授发任务书日期: 2009年 2 月 26 日任务书填写要求1毕业设计(论文)任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写,经学生所在专业的负责人审查、系部领导签字后生效。此任务书应在第七学期结束前填好并发给学生;2任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,不得随便涂改或潦草书写,禁止打印在其它纸上后剪贴;3任务书内填写的内容,必须和学生毕业设计(论文)完成的情况相一致,若有变更,应当经过所在专业及系部主管领导审批后方可重新填写;4任务书内有关“系部”、“专业”等名称的填写,应写中文全称,不能写数字代码。学生的“学号”要写全号;5任务书内“主要参考文献”的填写,应按照国标GB 77142005文后参考文献著录规则的要求书写,不能有随意性;6有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 74082005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2008年3月15日”或“2008-03-15”。毕 业 设 计(论 文)任 务 书1本毕业设计(论文)课题应达到的目的:车床法兰盘是某企业产品中的关键零件之一,生产量比较大。为了保证产品质量,提高加工效率,需要对其加工工艺进行优化设计,并在关键工序使用组合机床或专用机床进行加工。本课题即以此为背景,要求学生根据企业生产需要和车床法兰盘零件的加工要求,首先完成零件的加工工艺规程设计,在此基础之上,选择其关键工序之一进行专用夹具及加工用组合机床设计,并完成必要的设计计算。通过这样一个典型环节综合训练,达到综合训练学生运用所学知识,解决工程实际问题的能力。2本毕业设计(论文)课题任务的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等):本课题要求学生在对车床法兰盘的加工要求、零件的结构工艺性进行认真分析的基础上,首先对零件的加工工艺规程做出优化设计,并对其关键工序之一进行专用夹具及加工用组合机床设计。具体任务及要求如下:(1)调查研究、查阅及翻译文献资料,撰写开题报告;(2)车床法兰盘加工要求、零件的结构工艺性分析;(3)车床法兰盘加工工艺规程设计;(4)车床法兰盘关键工序的专用夹具设计;(5)车床法兰盘关键工序的组合机床设计;(6)必要的设计计算与分析;(7)文档整理、撰写毕业设计说明书及使用说明书。设计技术要求包括:(1)生产纲领 50000件/年(2)夹具采用液压驱动(3)组合机床采用液压滑台(4)每次加工一个零件毕 业 设 计(论 文)任 务 书3对本毕业设计(论文)课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等:(1)开题报告、文献综述、资料翻译;(2)车床法兰盘加工工艺过程综合卡及各工序工序卡;(3)车床法兰盘零件图及夹具装配图;(4)组合机床设计资料(三图一卡);(5)毕业设计说明书。 4主要参考文献:1 裘愉弢主编. 组合机床M. 第1版.北京:机械工业出版社,1995.2 金振华主编.组合机床及其调整与使用M. 第1版.北京:机械工业出版社,1990.3 沈延山.生产实习与组合机床设计D.第1版.大连:大连理工大学出版社,1989.4 上海市大专院校机械制造工艺学协作组编著.机械制造工艺学M(修订版).福建科学技术出版社,1996.5 王华坤,范元勋编.机械设计基础M.北京:兵器工业出版社,2000.6 冯辛安等编.机械制造装备设计M. 北京:机械工业出版社,1998.7 陈日曜主编.金属切削原理M. 第2版.北京:机械工业出版社,1992.8 方子良等编.机械制造技术基础M.上海:上海交通大学出版社,2004.9 刘秋生,李忠文主编.液压传动与控制M.北京:宇航出版社,1994.10 陈于萍,周兆元等.互换性与测量技术基础M. 第2版.北京:机械工业出版社,2005.11 东北重型机械学院等合编.机床夹具设计手册M.上海:上海科学技术出版社,1979.12机械设计手册联合编写组. 机械设计手册M. 第2版.北京:机械工业出版社,1987.毕 业 设 计(论 文)任 务 书5本毕业设计(论文)课题工作进度计划:起 迄 日 期工 作 内 容2009年3月09日 3 月15 日3月16日 3 月29 日3月30日 4 月19 日4月20日 5 月03 日5月04日 5 月31 日6月01日 6 月07 日6月08日 6 月14 日熟悉毕业设计要求。查阅资料,完成外文资料翻译工作撰写开题报告及文献综述车床法兰盘加工工艺规程设计(至少提出2个方案,进行分析比较,最后决定一个较优的方案)夹具设计(至少提出2个方案,进行分析比较,最后决定一个较优的方案)组合机床设计(完成三图一卡)文档整理、撰写毕业设计说明书。论文答辩所在专业审查意见:负责人: 2009年 月 日系部意见:系部主任: 2009年 月 日南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)前期工作材料学生姓名:胡冬旭学 号:05010119系部:机械工程系专 业:机械工程及自动化设计(论文)题目:车床法兰盘加工工艺及关键工序工装设计指导教师:龚光容教授 材 料 目 录序号名 称数量备 注1毕业设计(论文)选题、审题表12毕业设计(论文)任务书13毕业设计(论文)开题报告含文献综述14毕业设计(论文)外文资料翻译含原文15毕业设计(论文)中期检查表12009年5月 南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)外文资料翻译系部: 机械系 专 业: 机械工程及自动化 姓 名: 胡冬旭 学 号: 05010119 外文出处: www.sina.com 附 件: 1.外文资料翻译译文;2.外文原文。 指导教师评语: 签名: 年 月 日附件1:外文资料翻译译文数控技术发展趋势1国内外数控系统发展概况随着计算机技术的高速发展,开始了传统的制造业根本性变革,各发达工业国家投入很多钱,对现代制造技术进行研究开发,要采取全新的制造模式。在现代制造系统中,数控技术是技术中的关键技术,它有高精度、高效率、柔性自动化等优点,在制造业中实现柔性自动化、集成化、智能化,起着非常重要的作用。现在,数控技术正发生着根本性改变,由专用型封闭式开环控制模式发展成通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成的基础上,数控系统实现了很薄并且很小;在智能的基础上,结合了计算机、多媒体、神经网等等多门技术,数控系统实现了快速、精密、效率控制,在加工过程中可以自动改正、调整与补偿各项参数,实现了在线诊断和智能化故障处理;在网络基础上,CAD/CAM与数控系统合而为一就像一个机器网一样,变成群控制。很长一段时间,我国的数控系统是传统的封闭的,CNC是非智能控制的。加工过程变量在经验的基础上设定,加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节,整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下,加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数,无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整,更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量,因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见,传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构,限制了CNC向多变量智能化控制发展,已不适应日益复杂的制造过程,所以,对数控技术实行变革势在必行。2数控技术发展趋势2.1性能发展方向高速高精高效化速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统,同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施,机床的高速高精高效化已大大提高。柔性化包含两方面:数控系统本身的柔性,数控系统采用模块化设计,功能覆盖面大,可裁剪性强,便于满足不同用户的需求;群控系统的柔性,同一群控系统能依据不同生产流程的要求,使物料流和信息流自动进行动态调整,从而最大限度地发挥群控系统的效能。工艺复合性和多轴化以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工,正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后,通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施,完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴,西门子880系统控制轴数可达24轴。实时智能化早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境,其作用是如何调度任务,以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天,实时系统和人工智能相互结合,人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展,而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展,由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域,实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展:自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统,在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能,在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制,使数控系统的控制性能大大提高,从而达到最佳控制的目的。2.2功能发展方向用户界面图形化用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同,因而开发用户界面的工作量极大,用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前INTERNET、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用,人们可以通过窗口和菜单进行操作,便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。科学计算可视化科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据,使信息交流不再局限于用文字和语言表达,而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合,进一步拓宽了应用领域,如无图纸设计、虚拟样机技术等,这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域,可视化技术可用于CAD/CAM,如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。插补和补偿方式多样化多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补(非均匀有理B样条插补)、样条插补(A、B、C样条)、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。内装高性能PLC数控系统内装高性能PLC控制模块,可直接用梯形图或高级语言编程,具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铣床的标准PLC用户程序实例,用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改,从而方便地建立自己的应用程序。多媒体技术应用多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体,使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域,应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化,在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。2.3体系结构的发展集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片,可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术,可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点,可实现超大尺寸显示,成为和CRT抗衡的新兴显示技术,是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术,将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格,改进性能,减小组件尺寸,提高系统的可靠性。模块化硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求,将基本模块,如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块,作为标准的系列化产品,通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减,构成不同档次的数控系统。网络化机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网,可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行,不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。通用型开放式闭环控制模式采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构,便于裁剪、扩展和升级,可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程,包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素,因此,要实现加工过程的多目标优化,必须采用多变量的闭环控制,在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式,易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体,构成严密的制造过程闭环控制体系,从而实现集成化、智能化、网络化。 3智能化新一代PCNC数控系统当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能。智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体,形成严密的制造过程闭环控制体系。附件2:外文原文(复印件)南京理工大学泰州科技学院本科生毕业设计(论文)选题、审题表系部机械工程系指导教师姓 名龚光容专业技术职 务教授课题名称车床法兰盘加工工艺及关键工序工装设计适用专业机械工程及自动化课题性质ABCDE课题来源ABCD课题预计工作量大小大适中小课题预计难易程度难适中易课题简介车床法兰盘是某企业产品的主要零件之一。本课题要求根据企业生产需要和车床法兰盘零件的加工要求,首先完成零件的加工工艺规程设计,在此基础之上,选择其关键工序之一进行专用夹具及加工用组合机床设计,并完成必要的设计计算。生产纲领 50000件/年课题应完成的任务和对学生的要求论文工作要求:1车床法兰盘加工工艺路线的设计与分析(至少有两种工艺方案的比较)2关键工序的专用夹具设计,包括装配图及主要零件图3关键工序加工用组合机床设计,包括“三图一卡”4详细的设计计算与分析条件要求: 具有较好的结构设计能力,熟悉CAD设计软件,最好自己有计算机。所在专业审定意见: 专业负责人(签名): 年 月 日本课题由 胡冬旭 同学选定,学号: 05010119 注:1该表由指导教师填写,经所在专业负责人签名后生效,作为该专业学生毕业设计(论文)选题使用;2有关内容的填写见背面的填表说明,并在表中相应栏内打“”; 3课题一旦被学生选定,此表须放在学生“毕业设计(论文)资料袋”中存档。 南京理工大学泰州科技学院毕业设计说明书(论文)作 者:胡冬旭学 号:05010119系部:机械工程系专 业:机械工程及自动化题 目:车床法兰盘加工工艺 及关键工序工装设计教授龚光容指导者: 评阅者: 2009 年 5 月毕业设计说明书(论文)中文摘要 法兰盘只是一个统称,通常是指在一个类似盘状的金属体的周边开上几个固定用的孔,用于连接其它东西。法兰联接在机械上应用很广泛,所以样子也千奇百怪的。本文主要是针对CA6140车床法兰盘的加工工艺以及主要孔的工艺装备设计进行论述。通过本文可以了解该法兰盘的构造和它的整个加工过程以及其在加工过程中的注意事项。其次从侧面了解到夹具设计的主要程序。最后还有针对该零件加工的组合机床设计。从各组件的选择到加工参数的确定反映了目前该零件的市场价值以及发展前景。关键词 法兰盘 加工效率 切削用量 钻套毕业设计说明书(论文)外文摘要Title CA6140 lathe processing flange and the main process equipment design AbstractFlange is a generic name,usually refers to that in a similar discoid metal body surrounding the opening of the hole with a few fixed, its used to connect other things. Flange connection in a wide range of application of mechanical, So it looks strange. This article is mainly directed against flange CA6140 lathe processing technology and the main hole of the process and equipment design on. You can learn flange of the entire structure and its process and notes through this article. Second through this question that you can from the side of the main procedures for fixture design. Finally, there are parts for the processing of a combination of machine tool design. From the choice of components to determine the processing parameters, this article reflects the current market value of the parts, as well as prospects for development.Keywords Flange Processing efficiency Cutting Drill sets 南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名:胡冬旭学 号:05010119专 业:机械工程及自动化设计(论文)题目:车床法兰盘加工工艺及关键工序工装设计指 导 教 师:龚光容 教授 2009 年 3 月 9 日开题报告填写要求1开题报告(含“文献综述”)作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效;2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见;3“文献综述”应按论文的格式成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于15篇科技论文的信息量,一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量(不包括辞典、手册);4有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告1结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写2000字左右的文献综述:文 献 综 述摘要 法兰盘是市场上非常常见的零件,应用非常广泛,针对毕业设计审题表中提出的要求我作了如下的报告。报告主要是针对法兰盘的加工工艺展开的,具体提出了法兰盘的两套加工方案,并对法兰盘的市场前景提出一些不成熟的看法,还有对未来机械行业发展方向的个人分析。关键词 法兰盘 制造技术 组合机床 加工工艺 1 法兰盘概述法兰盘为盘类零件,用于卧式车床上。车床的变速箱固定在主轴箱上,靠该法兰盘定心。法兰盘内孔与主轴的中间轴承外圆相配,外圆与变速箱体孔相配,以保证主轴三个轴承孔同心,使齿轮正确啮合1。2 机械制造技术机械制造技术是18世纪产业革命以来最先发展的使用技术之一。到了20世纪70年代,由于微型计算机的发展,出现了现代机械制造技术,先进的生产模式对机械制造自动化系统及技术提出了多种不同的要求。到目前,机械制造技术已经经历了很长的发展过程,对社会的工业发展起到了相当重要的作用。机械制造正朝着零件材料和制造方法、机械加工精度、高效自动化生产方式和产品的科学管理的方向发展3。3 组合机床的现状和发展趋势3.1 组合机床现状目前我国机械制造业的企业里有各类通用机床多达320多万台,其中有不少高性能的生产设备,但由于缺少必要的辅助装置、控制装置、实现自动工作循环装置等,而使这些设备的自动化程度很低5。带有浓厚的就技术论技术色彩,偏重速度,忽视效益,造成了不少组合机床只出样品、展品,不能提供商品,用于生产实际。3.2 组合机床的发展趋势现代自动化技术在机械制造中的应用就是在控制理论的指导下,对生产的物流和人的作用进行综合的研究,涉及到机械技术、微电子技术、自动控制理论和计算机技术等。发展机械自动化技术,必须主要地关注电子学、电子计算机技术、零件检测和机床装料自动化,广泛采用程序数控机床,以及研制高效的和可靠的自动化生产线、计算机应用于生产的信息系统和自动化控制系统等12。发展应用机械自动化技术,要扎扎实实地抓好自动化技术应用项目的基础工作和从实际出发的推广应用工作,既要发展主机,也要配套发展自动化元件及控制系统。可编程控制器、微处理机、各种传感器、新型刀具、控制系统及系统软件、电子计算机等将是今后机械自动化的主要技术基础。我国目前应在消化吸收、融会贯通国际上有用的自动化技术理论的基础上,努力做到从我国机械制造业的实际情况出发,发展创新,形成有国情特征的发展自动化技术理论和学说,进行围绕计算机技术的柔性自动化技术开发研究,以适用为前提,急需什么就解决什么的企业应用项目,取得实践经验再推广应用1。4 机械加工工艺规程4.1 概述 机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一,它是在具体的生产条件下,把较为合理的工艺过程和操作方法,按照规定的形式书写成工艺文件,经审批后用来指导生产9。机械加工工艺规程一般包括以下内容:工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等。 4.2 机械加工艺规程的作用 (1)是指导生产的重要技术文件 工艺规程是依据工艺学原理和工艺试验,经过生产验证而确定的,是科学技术和生产经验的结晶。所以,它是获得合格产品的技术保证,是指导企业生产活动的重要文件。正因为这样,在生产中必须遵守工艺规程,否则常常会引起产品质量的严重下降,生产率显著降低,甚至造成废品5。但是,工艺规程也不是固定不变的,工艺人员应总结工人的革新创造,可以根据生产实际情况,及时地汲取国内外的先进工艺技术,对现行工艺不断地进行改进和完善,但必须要有严格的审批手续。 (2)是生产组织和生产准备工作的依据 生产计划的制订,产品投产前原材料和毛坯的供应、工艺装备的设计、制造与采购、机床负荷的调整、作业计划的编排、劳动力的组织、工时定额的制订以及成本的核算等,都是以工艺规程作为基本依据的。4.3 法兰盘工艺规程特点零件材料是HT200。零件年产量是大批量,而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型,采用方法为砂模机器造型。零件形状并不复杂,因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近,内孔不铸出8。制定工艺路线应该使零件的加工精度(尺寸精度、形状精度、位置精度)和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下,可以考虑采用通用机床配以志用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。还有,应当考虑经济效果,以便降低生产成本。参 考 文 献1 裘愉弢主编.组合机床M.第1版.北京:机械工业出版社,1995.2 金振华主编.组合机床及其调整与使用M.第1版.北京:机械工业出版社,1990.3 沈延山.生产实习与组合机床设计D.第1版.大连:大连理工大学出版社,1989.4 上海市大专院校机械制造工艺学协作组编著.机械制造工艺学M(修订版).福建科学技术出版社,1996.5 王华坤,范元勋编.机械设计基础M.北京:兵器工业出版社,2000.6 冯辛安等编.机械制造装备设计M.北京:机械工业出版社,1998.7 陈日曜主编.金属切削原理M.第2版.北京:机械工业出版社,1992.8 方子良等编.机械制造技术基础M.上海:上海交通大学出版社,2004.9 刘秋生,李忠文主编.液压传动与控制M.北京:宇航出版社,1994.10 陈于萍,周兆元等.互换性与测量技术基础M.第2版.北京:机械工业出版社,2005.11 东北重型机械学院等合编.机床夹具设计手册M.上海:上海科学技术出版社,1979.12 机械设计手册联合编写组. 机械设计手册M.第2版.北京:机械工业出版社,1987.13 卢庆熊,姚永璞编.机械加工自动化M.北京:机械工业出版社,1990.14 张培忠编.柔性制造系统M. 北京:机械工业出版社,1998.15 陈禹六编.先进制造业运行模式M. 北京:清华大学出版社,1998. 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径):1 要研究的问题1.1了解车床法兰盘的特点根据车床法兰盘的特点,了解制造打烂盘所要求的技术参数,进而分析法兰盘的结构特点。1.2进行法兰盘结构工艺性分析根据法兰盘制造的工艺路线,进行零件结构工艺性分析,找出合适的定位基准。 1.3了解车床法兰盘的特点 认真查阅书籍资料,分析法兰盘结构特点,针对车窗法兰盘的表面特点和技术要求,设计合适法兰盘夹具结构。1.4选材设计中对材料的选择应该考虑成本,并且能保证零件设计的准确性,同时还要对零件在各种情况下的切削力范围、承载能力等进行计算,最终达到所设计的零件的使用要求。2 研究的手段2.1查找相关的资料和书籍,为设计寻找依据。通过书籍和网络查找最新的夹具设计的发展动向,尽量在保证原来参数的基础上,采用最新的一些结构,这样才能使设计具有实用性和时代性。2.2合理的设计夹具的结构使之满足经济性,生产率,加工质量的要求。机械制造中一个很重要的指标就是生产成本的经济性,在很大程度上决定了该产品的研制和销售以及运用情况,因此在设计机构时要考虑该机构的科学性、规范性、结构的通用性、部件的标准性和零件的可换性,这样设计出来的机构才具有实用性和可推广性。3 在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题: 3.1尽可能做到设计基准、工艺基准与计算基准的统一;3.2尽量将工序集中,尽量在一次装夹后能加工出全部待加工表面; 3.3避免采用占机人工调整时间长的装夹方案;3.4夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。通过研究该课题,能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的时间知识,提高结构设计能力,学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处,能够做到熟练运用,正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题,保证零件的加工质量。 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告指导教师意见:1对“文献综述”的评语:2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测: 指导教师: 年 月 日所在专业审查意见: 负责人: 年 月 日 本科毕业设计说明书(论文) 第 27 页 共 27 页1 引言1.1 毕业设计的目的毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及所有专业课之后进行的。这是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有极其重要的地位。机械制造技术是一门非常重要的技术,人类的发展过程就是一个不断的制造的过程。因此,制造技术的重要性是不言而喻的,它有以下四个方面的意义:社会发展与制造技术密切相关;制造技术是科学技术物化的基础;制造技术是所有工业的支柱;制造技术国力和国防的后盾1。毕业设计是在学完了机械设计制造工艺学、进行了生产实习等所有重要课程之后的最后一个教学环节。它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力,另外,也为以后作好毕业设计进行一次综合训练和准备。1.2 毕业设计的要求学生通过机械制造工艺学课程设计,应在下述各方面得到锻炼:(1)能熟练运用课程中的基本理论以及在生产实习中学到的时间知识,正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题,保证零件的加工质量。(2)提高结构设计能力。学生通过设计借据(或量具)的训练,应当获得根据被加工零件的加工要求,设计出高效、省力、经济合理而能保证加工的夹具的能力。(3)学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处,能够做到熟练运用4。就我个人而言,我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。1.3 问题的提出及对应的解决方案1.3.1 需要解决的问题本课题是法兰盘钻床夹具的设计与制造,需要解决的问题有如下几个方面:(1)认真查阅资料,分析转速器盘的结构特点以及相关的技术要求。(2)分析通用夹具的结构特点以及相关的技术规范。(3)根据转速器盘的特点,设计出适合的钻床夹具结构。(4)材料的选择。根据材料的性能不同和经济性,选择适合的夹具材料。同时还要对夹具做受力分析,计算夹紧力,是否满足要求。(5)拟订工艺路线。首先划分加工阶段,然后选择表面的加工方法和合适的定位基准,最后确定工序安排的原则。(6)确定工序的设计。首先选择机床和工件(刀具和夹具),然后确定加工余量和工序尺寸,最后计算尺寸链。(7)编写工艺过程卡片,制定工艺规程。(8)设计关键工序加工的组合机床,包括三图一卡2。1.3.2 解决的方案(1)通过实习了解转速器盘夹具的机构设计原理。(2)通过查阅书籍和资料,设计出几个方案,对偏心轴套铣夹具的优劣进行总结,然后选择最合理的钻床夹具。(3)对照毕业设计任务书中的相关技术要求对夹具进行计算,得出合理的设计。(4)利用CAD和PRO/E完成偏心轴套铣夹具的零件图和装配图的绘制。(5)组合机床的方案选择(a)制定工艺方案 要深入现场了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹压情况以及生产率的要求等。确定在组合机床上完成的工艺内容及其加工方法。这里要确定加工工步数,决定刀具的种类和型式。(b)机床结构方案的分析和确定 根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。在选择机床配置型式时,既要考虑实现工艺方案,保证加工精度,技术要求及生产效率;又要考虑机床操作、维护、修理是否良好;还要注意被加工零件的生产批量,以便使设计的组合机床符合多快好省的要求。(c)组合机床总体方案 这里要确定机床各部件间的相互关系,选择通用部件的刀具的导向,计算切削用量及机床生产率。给制机床的总联系尺寸图及加工示意图等。(d)组合机床的部份方案和施工方案 制定组合机床流水线的方案时,与一般单个的组合机床方案有所不同。 流水线上由于工序的组合不同,机床的型式和数量都会有较大的变化。因此,这时应按流水线进行全面考虑,而不应将某一台或几台机床分裂开来设计。即使暂时不能全面地进行流水线设计,制定方案时也应综合研究,才能将工序组合得更为合理,更可靠地满足工件的加工要求,用较多的工作,也为进一步发展创造了有利条件3。以上只是对本次毕业设计的一些初步思考,在毕业设计过程中将不断纠正设计方向,完善设计理念。通过这样一个典型环节综合训练,达到综合训练学生运用所学知识,解决工程实际问题的能力。2 生产纲领和生产类型设计题目给定的零件是CA6140车床法兰盘零件,该零件年产量为50000件,设其备品率为4%,机械加工废品率为1%,则该零件的年生产纲领为:N=Qn(1+ 备品率+废品率 )=500001(1+4%+1%)=52500(件/年),故该法兰盘零件属于大批量生产。大量生产的工艺特征有:(1)具有广泛的互换性,少数装配精度较高处,采用分组装配法和调整法;(2)广泛采用金属模机器造型,模锻或其他商效方法;(3)毛坯精度高,加工余量小;(4)广泛采用商效专用机床及自动机床,按流水线和自动排列设备;(5)广泛采用专用夹具,专用组合机床,专用刀具,专用量具或自动检验装置,靠调整法达到精度要求;(6)对调整工的技术水平要求高,对操作工的技术水平要求较低;(7)有工艺过程卡和工序卡另付,关键工序要调整卡和检验卡;(8)成本较低;(9)生产率高;(10)工人劳动条件较好。3 法兰盘零件分析3.1 零件工艺分析法兰盘的加工共有两组加工表面,它们相互之间有一定的要求。以工件的外圆为基准加工孔。镗90的孔,镗101的孔,镗209孔。其中主要加工孔90。然后以90 mm的孔为中心加工3-12直孔,3-12斜孔,直径为17.5的孔见图1法兰盘零件图。图1 法兰盘零件图有以上的分析可知,对于这两组加工表面而言,可以先加工其中一组表面,然后借助于夹具加工另一组表面,并保证它们的精度。3.2 零件的作用法兰是机械连接的重要形式。题目所给的零件是CA6140车床的法兰盘。主要是用来安装在机床上,起到导向的作用使机床实现进给运动。4 工艺规程的设计4.1 毛坯的选择及制备材料的成形过程机械制造的重要工艺过程。机器制造中,大部分零件是先通过铸造成形、锻压成形、焊接成形或非金属材料成形方法制得毛坯,再经过切削加工制成的。毛坯选择的原则是在满足使用要求的前提下,尽可能地降低生产成本,使产品在市场上具有竞争能力。毛坯选择时,应分析本企业现有的生产条件,如设备能力和员工技术水平,尽量利用现有生产条件完成毛坯制造任务。若现有生产条件难以满足要求时,则应考虑改变零件材料和(或)毛坯成形方法,也可通过外协加工或外购解决。零件的毛坯选择。毛坯的选择,对机械制造质量、成本、使用性能和产品形象有重要的影响,是机械设计和制造中的关键环节之一。通常,零件的材料一旦确定,其毛坯成形方法也大致确定了。本零件为CA6140车床法兰盘,选用材料为HT200,所以对应的毛坯选择锻造。 4.2 工艺路线的选择工艺路线用来表示企业产品的在企业的一个加工路线(加工顺序)和在各个工序中的标准工时定额情况。是一种计划管理文件不是企业的工艺文件,不能单纯的使用工艺部门的工艺卡来代替。工艺卡主要是用来指定工人在加工过程中的各种操作要求和工艺要求,而工艺路线则强调加工的顺序和工时定额情况,主要用来进行工序排产和车间成本统计。工艺路线中的最重要的元素有:(1)工序(2)物料组件(3)生产资源/工具(4)检验特性本零件生产类型为大批量生产,故采用万能机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。同时还可降低生产成本1。4.2.1 工艺路线方案一工序一:锻打;工序二:退火;工序三:车小端外圆和端面;工序四;掉头车大端外圆和端面;工序五:镗直径为209,101,90的孔;工序六:钻直径为17.5的孔;工序七:钻3-12孔m;工序八:钻,3-12斜孔;工序九:去毛刺;工序十:终检。4.2.2 工艺路线方案二工序一:锻打;工序二:退火;工序三:车大端外圆和端面;工序四;掉头车小端外圆和端面;工序五:镗直径为209,101,90的孔;工序六:钻直径为17.5的孔;工序七:钻3-12孔m;工序八:钻,3-12斜孔;工序九:去毛刺;工序十:终检。4.2.3 工艺方案的分析上述两个工艺方案的特点在于:方案一是先加工小端外圆,然后加工大端外圆,。方案二则是先加工大端外圆,然后再加工小端外圆,此时方案一先加工小端外圆再加工大端外圆,这样有利提高效率,节省成本。经比较可知,显然方案一比方案二的装夹次数减少了,同时也更好的保证了精度要求。4.2.4 最终的加工工艺过程工序一:锻打;工序二:退火;工序三:车小端外圆和端面;工工序九:去毛刺;工序十:终检。4.3 粗加工时切削用量的选择原则粗加工时加工精度与表面粗糙度要求不高,毛坯切削余量较大。因此,选择粗加工的切削用量时,要尽可能保证较高的单位时间金属切削量(金属切除率)及必要的刀具耐用度,以提高生产效率和降低加工成本。提高切削速度、增大进给量和切削深度,都能提高金属切除率。但是,在这三个因素中,影响刀具耐用度最大的是切削速度,其次是进给量,影响最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的选择原则是:首先考虑选择一个尽可能大的切削深度(ap),其次选择一个较大的进给量度f,最后确定一个合适的切削速度V。选用较大的ap和f以后,刀具耐用度显然也会下降,但要比V对刀具耐用度的影响小得多,因此,使V、f、ap的乘积尽可能大,从而保证较高的金属切除率。此外,增大ap可使走刀次数减少,增大f又有利于断屑。因此,根据以上原则选择粗加工切削用量对提高生产效率,减少刀具消耗,降低加工成本是比较有利的。4.3.1 切削深度的选择粗加工时切削深度应根据工件的加工余量和由机床、夹具、刀具和工件组成的工刚性和强度来确定。选择进给量时应考虑到机床进给机构的强度、刀杆尺寸、刀片厚度、工件的直径和长度等。在工艺系统的刚性和强度好的情况下,可选用大一些的进给量;在刚性和强度较差的情况下,应适当减小进给量。4.3.3 切削速度的选择粗加工时,切削速度主要受刀具耐用度和机床功率的限制。切削深度、进给量和切削速度三者决定了切削功率,在确定切削速度时必须考虑到机床的许用功率。如超过了机床的许用功率,则应适当降低切削速度。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下,应当尽量将粗加工余量一次切除。只有当总加工余量很大,一次不能切完时,应考虑分多次走刀。4.4 精加工时切削用量的选择原则精加工时加工精度和表面质量要求较粗加工高,加工余量小且均匀。因此,选择精加工的切削用量时应先考虑如何保证加工质量,并在此基础上尽量提高生产效率。4.4.1 切削深度的选择精加工时的切削深度应根据粗加工留下的余量确定。通常希望精加工余量不要留得太大,否则,当背吃刀量较大时,切削力显著增加,影响加工质量。4.4.2 进给量的选择精加工时限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度。进给量增大时,虽有利于断屑,但残留面积高度增大,切削力增大,表面质量下降。4.4.3 切削速度的选择切削速度提高时,切削变形减小,切削力有所下降,而且不会产生积屑瘤和鳞刺。一般选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数,尽可能提高切削速度。只有当切削速度受到工艺条件限制而不能提高时,才选用低速,以避开积屑瘤产生的范围。由此可见,精加工时选用较小的背吃刀量ap和进给量f,并在保证合理刀具耐用度的前提下,选取尽可能高的切削速度V,以保证加工精度和表面质量,同时满足生产率的要求。5 工艺规程设计5.1 制定工艺路线 制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降11。 5.2 机床夹具设计的作用及要求夹具是卡紧工件用的。比如机床加工时,主轴有几千转的转速,工件必须要固定好,否则工件飞出伤人后果严重。卡具设计要合理,即卡紧可靠,又要定位准确,较少误差,并保护好已加工好的表面。才能保证工件质量。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,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。为保证工件的加工要求,必须使工件在机床上处于准确的位置,夹具就是用来实现这一要求的12。5.3 工序的设计一个或一组工人在同一工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程被称为工序,它是生产过程中最基本的组成单位。工序与工作中心的关系十分密切。一般地,一道工序对应一个工作中心,当然也可以多道工序对应一个工作中心。以下是CA6140车床法兰盘的工序确定:工序一 锻造。工序二 退火。工序三 夹直径为320的外圆车另一端面和外圆。(1)加工条件工件材料:HT200,b =0.16GPa ,HB=200-241,铸造。加工要求:粗车248,207,190,176,148等面。机床:CA6140车床。刀具:选用yt15车刀。车削宽度ae=60,深度ap=4,根据切削手册取刀具直径do=80mm。刀具前角o0后角o15,副后角o=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1.5mm。(2)切削用量(a)车削深度 因为切削量较小,故可以选择ap=1.6mm,一次走刀即可完成所需长度。(b)查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表8,寿命T=180min。(c)计算切削速度 按机械切削用量手册表14。V=2.26n=7.32=20(d)计算基本工时tmL/ Vf=130/20=6.5min (5.1)工序四 掉头夹另一端外圆 ,车另一端面和外圆。(1)加工条件工件材料:HT200,b =0.16GPa ,HB=200241,铸造。加工要求:粗车320面。机床:CA6140车床。刀具:选用yt15车刀。车削宽度ae=60,深度ap=4,故据切削手册取刀具直径do=80mm。选择前角o0后角o15,副后角o=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1.5mm。(2)切削用量(a)车削深度 因为切削量较小,故可以选择ap=1.6mm,一次走刀即可完成所需长度。(b)查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表8,寿命T=180min。(c)计算切削速度 按机械切削用量手册表14V=1.84n=5.43=20(d)计算基本工时tmL/ Vf=30/20=1.5min工序五 粗镗直径为90,101,209的孔。(1)选择镗刀选择弯头镗刀,粗镗时do=59.9mm,选择卧式镗床T68。粗镗时v=20m/min35m/min,f=0.3mm/r1.0mm/r。精镗时v=15m/min30m/min,f=0.15mm/r0.5mm/r。(2)选择切削用量(a)决定进给量由do=23mm,查机械切削用量手册表5 ,f=0.47mm/r0.57mm/r。按机床强度查1表10.1-2,选择f=0.056mm/r1.8mm/r。最终决定选择机床已有的进给量mm/r。(b)耐用度查2表9,T=4500s=75min。(c)切削速度查1表2,n=50r/min2000r/min 取n=50r/min。(3)计算工时min (5.2)工序六 精镗直径为90,101,209的孔。(1)选择镗刀选择弯头镗刀,粗镗时do=59.9mm。选择卧式镗床T68。粗镗时 v=20m/min35m/min,f=0.3mm/r1.0mm/r。精镗时 v=15m/min30m/min,f=0.15mm/r0.5mm/r。(2)选择切削用量(a)决定进给量由do=23mm,查2表5f=0.47mm/r0.57mm/r按机床强度查1表10.1-2,选择f=0.056mm/r1.8mm/r。最终决定选择机床已有的进给量mm/r。(b)耐用度查2表9,T=4500s=75min。(c)切削速度查1表10.1-2,n=50r/min2000r/min 取n=50r/min。(3)计算工时min工序七 钻直径为17.5的孔。(1)选择钻头选择高速钢锥柄麻花钻,选择Z5163A钻床。 (2)选择切削用量(a)决定进给量 按钻头强度和机床强度,最终决定选择Z5163A机床已有的进给量mm/r。 (2)计算工时选择n=400r/min所以min。工序八 钻3-20孔。(1)选择钻床及钻头 选择Z5125A钻床,选择高速钢锥柄麻花钻。 (2)选择切削用量(a)决定进给量按钻头f=0.47mm/r0.57mm/r,按机床强度查表选择f=0.056mm/r1.8mm/r,最终决定选择机床已有的进给量mm/r。(b)耐用度查2表9,T=4500s=75min。(c)切削速度查1表10.1-2,n=50r/min2000r/min 取n=400r/min。(3)计算工时min工序九 钻3-12孔。(1)选择钻床及钻头 选择Z5125A钻床,选择高速钢锥柄麻花钻。(2)选择切削用量(a)决定进给量按钻头f=0.47mm/r0.57mm/r,按机床强度查表选择f=0.056mm/r1.8mm/r,最终决定选择机床已有的进给量mm/r。(b)切削速度查1表10.1-2,n=50r/min2000r/min 取n=400r/min。(3)计算工时min工序十 钻3-12斜孔。(1)选择钻床及钻头 选择Z5125A钻床,选择高速钢锥柄麻花钻。 (2)选择切削用量(a)决定进给量按钻头f=0.47mm/r0.57mm/r,按机床强度查表选择f=0.056mm/r1.8mm/r,最终决定选择机床已有的进给量mm/r。(b)切削速度查1表10.1-2,n=50 r/min2000r/min 取n=400r/min。(3)计算工时min工序十一 检验。6 夹具设计机械制造过程中用来固定加工对象,使之占有正确的位置,以接受施工或检测的装置,又称卡具。从广义上说,在工艺过程中的任何工序,用来迅速、方便、安全地安装工件的装置,都可称为夹具。法兰盘制造材料为HT200,年产量5万件。为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。本夹具用于支座体小端面的铣削加工。机床夹具是一种在金属切削机床上实现装夹任务的工艺装备,是机械加工工艺系统的一个重要组成部分。下面介绍法兰盘夹具的主要设计过程。6.1 定位基准的选择正确选择定位基准是制订机械加工工艺规程和进行夹具设计的关键。定位选择得正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得宜提高。否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正进行。定位基准分为精基准和粗基准。在起始工序中,只能选用未经加上过的毛坯表面作为定位基准,这种基准称为粗基准。用加工过的表面所作的定位基准称为精基准。在设计工艺规程的过程中,当根据零件工作图先选择精基准、后选粗基准。结合整个工艺过程要进行统一考虑,先行工序要为后续工序创造条件。6.1.1 粗基准的的选择零件毛坯在铸造时内孔与外圆之间难免会有偏心,因此在加工时,如果用不需加工的外圆作为粗基准对于一般的回转体零件而言,以外表面作为粗基准是合理的。对于零件来说320mm作为粗基准。6.1.2 精基准的选择精基准的选择应从保证零件的加工精度、特别是加工表面的相互位置精度来考虑,同时也要照顾到装夹方便,夹具结构简单。在这里主要考虑考虑的是基准的中和问题。当设计与工序的基准不重合时,因该进行尺寸换算。所以以直径为90的内圆作为精基准。6.2 问题的提出为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。本次设计加工12mm孔的钻床夹具,本夹具将用于后边所设计的专用组合机床,刀具材料为高速钢,在法兰盘的320外圆表面上加工孔。利用本夹具主要用来加工12mm,这个孔内表面的无具体粗糙度要求,因此本工序的加工精度容易保证,主要考虑如何定位夹紧以节省操作时间提高生产率。6.3 切削力及夹紧力计算钻12mm孔时切削量最大,切削力和加紧力也最大,这里只考虑钻12mm孔时的切削力和加紧力。刀具:高速钢锥柄麻花钻,12mm。钻孔时的轴向力,查表1-2-7文献1N 由于工件所受加紧力与切削力方向相互垂直,为防止工件在切削力作用下沿90mm段较小平面侧边倾斜,使工件离开基面所需的夹紧力为:摩擦系数查4表3-19,=0.25。 安全系数 ,式中 K基本安全系数1.5;K加工状态系数1.2;K刀具钝化系数1.5;K切削特点系数1.0;K考虑加紧动力稳定性系数1.3。L=20mm, H=42mm, l=34mm夹紧力为9904N。查表3-26文献4,知d=10mm的螺栓许用夹紧力N,因为10mm螺栓长度小于所需夹紧长度,为方便加紧,选用16mm的夹紧螺栓夹紧,夹紧螺母上钻一16mm斜孔使之成为可快速拆装的螺母,且定位套在45h6mm外圆段的定位套对工件有辅助支撑作用,使支撑更加稳定,因此选用该螺栓加紧足以满足加紧要求。 6.4 夹紧元件的选择工件在夹具中定位后一般应夹紧,使工件在加工过程中保持以获得的定位不被破坏。由于工件在加工过程中受切削力,惯性力、夹紧力等的作用,会形成变形或位移,从而影响工件的加工质量。所以工件的夹紧也是保证加工精度的一个十分重要的问题。为了获得良好的加工效果,一定要把工件在加工过程中的位移、变形等控制在加工精度所允许的范围之内。夹紧时间的处理有时会比定位的设计更为困难,从设计难度上讲,夹紧机构往往花费设计人员较多的心血16。夹紧机构设计时一般应满足以下主要原则:(1)夹紧时不能破坏工件在定位元件上所获得的位置。(2)夹紧力应保证工件位置在整个加工过程中不变或不产生不允许的振动。(3)使工件不产生过大的变形表面损伤。(4)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的刚度和强度,手动夹紧机构必须保证自锁,机动夹紧机构应有联锁保护装置,夹紧行程必须足够。(5)夹紧机构必须安全、省力、方便、符合工人操作习惯。6.5 定位元件的选择及定位误差分析定位误差是由于工件在夹具上定位不准而造成的加工误差。本夹具的主要定位元件为定位心轴和专用的弹簧式定位装置。定位心轴是根据零件定位方案设计的专用件,各定位面加工后对90mm孔的轴向位置偏差影响可以忽略不计。钻孔位置主要由钻套钻模套引导,因此孔的位置加工偏差主要由钻套中心位置尺寸偏差决定。查文献4表3-17,普通精度的钻模板上固定的衬套中心位置尺寸的极限偏差取0.05mm0.3mm,因此孔的位置偏差可以保证9。6.6 夹具设计及操作的简要说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动生产率。夹具体上钻套采用快换形式提高了加工生产效率。同时,在定位和夹紧方面采用的是带有螺栓连接的定位心轴和快速螺旋夹紧机构,该夹紧机构是螺母螺孔内又斜钻了孔,其孔径略大雨螺纹外径。螺母斜向沿着光孔套入螺杆,然后将螺母摆正,使螺母的螺纹与螺杆(即:定位心轴)啮合,再略为拧动螺母,便可夹紧工件8。快速旋转夹紧机构同样的提高了加工生产效率。在用定位心轴定位时,采用的是间隙配合心轴,心轴工作部分按基孔制h6、g6或f7制造。此设计在装卸工件时较方便,缩短了加工时的辅助时间。根据该法兰盘结构特点设计的定位套一次限制5个自由度,外加一定位支承板限制2个自由度,即满足定位要求又能增加定位稳定性。夹紧装置使用钩形夹紧螺栓,操作方便。该夹具上设有挡块,可防止零件在加工时发生翻转或者滚动。夹具体也是由定位夹紧需要设计而成,工件的拆装也比较方便,总体上这套夹具方案能够满足生产要求5。6.7 机床夹具的基本组成部分(1)定位元件及定位装置 它与工件的定位基准相接处,用于确定工件在夹具中的正确位置,从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动之间的相对正确位置。(2)对刀及引导元件 这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置,用于确定刀具在加工前正确位置的元件,称为对刀元件。用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件,称为引导元件。(3)夹紧装置 用于加紧工作,在切削时使使工件在夹具中保持既定位置。(4)联接元件 用以确定夹具在机床上的位置并于机床相连接。(5)夹具体 用以联接夹具各元件或装置,使之成为一个整体,并通过它将夹具安装在机床上。(6)其他联接或装置 除上述元件或装置以外的元件或装置。如某些夹具上的分度装置、防错装置、安全保护装置、为便于拆下工件而设置的顶出器等。7 组合机床设计组合机床是根据工件加工需要,以大量系列化、标准化的通用部件为基础,配以少量专用部件,对一种或数种工件按预先确定的工序进行加工的高效专用机床。组合机床能对工件进行多刀、多轴、多面、多工位同时加工。生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化,可根据需要灵活配置,能缩短设计和制造周期。因此,组合机床兼有低成本和高效率的优点,在大批、大量生产中得到广泛应用,并可用以组成自动生产线。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时,工件一般不旋转,由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动,来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转,由刀具作进给运动,也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。组合机床可分为具有固定夹具的单工位组合机床、具有移动夹具的多工位组合机床和转塔式组合机床三类。7.1 组合机床总体设计-“三图一卡”绘制组合机床“三图一卡”,就是在选定的工艺和结构方案的基础上,进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括:绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡等。7.1.1 被加工零件工序图的作用及内容被加工零件工序图是根据制订的工艺方案,表示所设计的组合机床(或自动线)上完成的工艺内容,加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求,加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。除了设计研究合同外,它是组合机床设计的具体依据,也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件11。被加工零件工序图是在被加工零件工序图基础上,突出本机床或自动线的加工内容,并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括:(1)被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。本工序加工部位用粗实线表示,其余部位用细实线表示。当需要设置中间导向时,则应把设置中间导向临近的工件内部肋、壁布置及有关结构形状和尺寸表示清楚,以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉6。(2)本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支撑、定位、夹紧和导向等机构设计。(3)本工序所选用加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。本工序加工部位的位置尺寸应与定位基地直接发生关系。当本工序定位基准与设计基准不符时,必须对加工部位的位置精度进行分析和换算,并把不对称公差换算为对称公差。对工件毛坯应有要求,对孔的加工余量要认真分析。当本工序有特殊要求时必须注明13。(4)注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。7.1.2 加工示意图(1)加工示意图的作用和内容加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的,是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图;是设计刀具,辅具,夹具,多轴箱和液压、电气系统以及选择动力件,绘制机床总联系尺寸图的主要依据;是对机床总体布局和性能的原始要求;也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。加工示意图应表达和标注的内容有:机床的加工方法,切削用量,工作循环和工作行程,工件、夹具、刀具及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸,主轴结构类型、尺寸及外伸长度。(2)绘制加工示意图的注意事项加工示意图应绘制成展开图,按比例用细实线画出工件外形、加工部位,加工表面画粗实线,必须使工件和加工方位与机床布局相吻合。为简化设计,同一多轴箱上结构尺寸完全相同的主轴(即指加工表面,所用刀具及导向,主轴及接杆等规格尺寸,精度完全相同时,只画一根,但必须在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号)。一般主轴的布置不受真实距离的限制,当主细彼此间很近或需设置结构尺寸较大的导向装置时,必须以实际中心距严格按比例画,以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向装置等是否相互干涉7。(3)选择刀具、导向装置及切削用量、转矩、进给力、功率和有关联系尺寸的计算。(a)刀具的选择选择刀具应考虑工件材质、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率等要求。只要条件允许,应尽量选用标准刀具。本工序是钻,选用硬质合金钻头。刀具尺寸应满足加工要求。(b)导向结构的选择导向装置的作用:保证刀具相对工作的正确位置,保证刀具间正确的位置,提高刀具系统的支撑刚性。本工序的切削速度最大不过V =50m/min。(c)确定切削转矩、轴向力和切削功率确定切削转矩、轴向力和切削功率是为了分别确定主轴及其他传动件尺寸、选择滑台、主电动机提供依据。(d)确定联系尺寸其中最重要的联系尺寸是工件端面到轴箱端面之间的距离,它等于刀具悬伸长度、主轴外伸长度之和,再减去加工端面的厚度。为了使机床结构紧凑,应尽量使工件端面至轴箱距离最小13。因此首先从所有刀具中找出影响联系尺寸的关键刀具,使其接杆最短,以获得加工终了时轴箱前端面到工件端面之间所需的最小距离,并据此确定全部刀具、接杆(或卡头)、导向托架及工件之间的联系尺寸。主轴端部须标注外径和孔径(Dd)、外伸长度L;刀具结构尺寸须标注直径和长度;导向结构尺寸应标注直径、长度、配合;工件至夹具之间的尺寸须标注工件离导套端面的距离;还须标注托架与夹具之间的尺寸。7.1.3 机床联系尺寸总图(1)机床联系尺寸总图的作用与内容(a)机床联系尺寸总图的作用机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据,并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的,是用来表示机床的配置型式、主要构成及各部件安装位置、相互联系、运动关系和操作方位的总体布局图,用以检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适;它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供主要依据;它可以看成是机床总体外观简图,由其轮廓尺寸,占地面积、操作方式等可以检验是否适应用户现场使用环境9。(b)机床联系尺寸总图的内容表明机床的配置型式和总布局。以适当数量的视图(般至少两个视图,主视图应选择机床实际加工状态),用同一比例画出各主要部件的外廓形状和相对位置。表明机床基本型式(卧式、立式或复合式、单面或多面加上、单工位或多工位)及操作者位置等。 完整齐全地反各部件间的主要装配关系和联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的运动极限位置及各滑台工作循环总的工作行程和前后行程备量尺寸。标注主要通用部件的规格代号和电动机的型号、功率及转速,并标出机床分组编号及组件名称,全部组件应包括机床全部通用及专用零部件,不得遗漏。(2)绘制机床联系尺寸总图之前应确定的主要内容(a)选择动力部件动力部件的选择主要是确定动力箱(或各种工艺切削头)和动力滑台。传动装置选择TD25-A系列传动,三轴主轴箱,和1HY-25液压滑台。(b)确定机床装料高度H装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离。在确定机床装料高度时,首先要考虑工人操作的方便性;对于流水线要考虑车间运送工件的滚道高度,以便允许内腔通过随行夹具返回系统或冷却排屑系统。其次是机床内部结构尺寸限制和刚度要求。考虑刚度、结构功能和使用要求等因素,装料高度为1370mm。(c)机床同用部件的选择此次设计的专用组合机床所用的同用部件有;一个动力头、一个液压滑台、一个立柱、一个侧底座、一个底座、一个垫台和一个电机。根据设计要求,本组合机床通用部件查组合机床设计手册选取见表5.1通用部件表。表5.1 通用部件表通用部件名称型号钻削动力头1TZb12液压滑台1HY25-IA立柱1CL25侧底座1CD251电机YEJ802-4B5根据手册上各通用部件的尺寸绘制组合机床联系尺寸图。机床的联系尺寸图主要应针对各部件之间的联系尺寸进行标注,各部件只画出必要的轮廓形状即可,尽量减少不必要的线条和尺寸,各部件应严格按同一比例绘制。在图上应标明工件、夹具及动力头的中心线之间的关系。7.1.4 机床机床生产率计算卡生产率计算卡是反映所设计机床的工作循环过程、动作时间、切削用量、生产率、负荷率等的技术文件。通过其可以分析所拟定的方案是否满足要求。(1)理想生产率=50000/2300= 21(件/h) (7.1)式中为年生产纲领取50000件。单班制取2300h。(2)实际生产率min (7.2) 件/h (7.3)实际生产率大于理想生产率。因此本设计满足要求。(3)机床负荷率 (7.4) 机床负荷率不大于0.860.90。结束语由本文的论述,我们了解到,通过对多轴钻床结合件加工设备及工艺的研究与应用,在机床、夹具、刀具、工艺流程等方面进行合理设计和选择,有效提高了加工效率和产品质量,扩大了加工适应范围,提高了可靠性,具备一定的先进性,取得了良好的经济效益和社会效益,为解决此类多孔同时加工问题举了一件实例。本成果设计制造的机床为三轴钻孔卧式组合机床。我们将钻削主轴设为机械传动,而进给系统为液压控制,使在满足使用要求的前提下降低了成本。作为关键部件的液压滑台采用国产通用部件。以比较简单的方式完成旋转运动和直线运动的同步进行,非常实用。本机床所用夹具的通用性强,工件采用液压定位夹紧,快速方便。定位采用两面一销的定位方式,夹紧采用液压加紧,采用这种方式完全能够满足精度要求。而且简易方便,制造成本低,通用性好。在刀具方面,由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高,采用麻花钻。这种钻头采购比较方便,而且价格比深孔钻头也要便宜。在刀具的几何角度方面,麻花钻头的螺旋角即是其轴向前角。当加工工件时,切削力和切削热随钻头螺旋角的增大而减小(减少),切削轻快,刀具耐用度高。为此,我们选取钻头螺旋角为32,在保证强度的前提下,有效降低了切削力和切削温度,提高了刀具使用寿命和生产效率。通过本成果的实施,深孔加工质量和生产效率得到较大幅度提高,经济和社会效益显著。而且加工精度也完全能够满足设计要求。则在直接经济效益方面,节省了大量加工工时。致 谢感谢王栓虎教授,吴晟老师和其他同学在本次毕业设计期间给予我的指导和帮助。通过毕业设计,使我对机械加工工艺这门课程进一步加深了理解。对于各方面知识之间的相互联系有了实际的体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要还有相当的距离,还需进一步的学习和实践。由于个人能力所限,本设计难免存在缺点和错误,以及许多不足之处,恳请老师批评指正。参 考 文 献1 裘愉弢.组合机床M.北京:机械工业出版社,1995.2 王小华.机床夹具图册M.北京:机械工业出版社,2004.3 吴圣庄.金属切削机床概论M.北京:机械工业出版社,1993.4 张进生.机械制造工艺与夹具设计指导M.北京:机械工业出版社,1998.5 席伟光.切削用量简明手册M.北京:高等教育出版社,2002.6 李波.机械加工工艺手册M. 重庆:重庆大学出版社,1996. 7 王光斗,王春福.机床夹具设计手册M.上海:上海科学技术出版社,1996.8 李庆余.机械制造装备设计M.北京:机械工业出版社,1993.9 HIRAME.GRANT编著,夹具非标准夹具装置M.北京:机械工业出版社,1988.8 武良臣.敏捷夹具设计理论及应用M.北京:机械工业出版社,1986.9 濮良贵,纪名刚.机械设计M.北京:高等教育出版社,2006.10 王先逵.机械制造工艺学M.北京:机械工业出版社,2004.11 李云.机械制造及设备指导手册M.北京:机械工业出版社,1997.12 徐发仁.机床夹具设计M.重庆:重庆大学出版社,2006.13 邱宣怀.机械设计手册S.北京:机械工业出版社,1991.14 刘友才,肖继德.机床夹具设计M.北京:机械工业出版社,2002.15 卢庆熊.中国内燃机工业年鉴M.上海:上海交通大学出版社,1999.
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