《立轴的工艺系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《立轴的工艺系统设计（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY毕业设计说明书题目：立轴的加工工艺设计二级学院（直属学部）：班级：学号：职称：职称：专业：学生姓名： 指导教师姓名： 评阅教师姓名：2014 年03 月常州工学院毕业设计摘要本论文介绍的是立轴的工艺系统的设计。工艺系统式的工艺系统是由工艺系统和刀 具交换装置组成。它是多工序立轴的工艺系统上应用最广泛的工艺系统，其整过工艺系 统比较复杂。首先把加工过程中需要使用的全部刀具安装在标准的刀柄上，在机床外进 行尺寸预调后，按一定的方式装入工艺系统。换刀时，先在工艺系统进行选刀，由机械 手从工艺系统和主轴上取出刀具，然后交换位置，把新刀插
2、入主轴，旧刀放回工艺系统。 存放刀具的工艺系统具有较大的容量，其容量为六把刀具,采用盘形结构,安装在机床的 左侧立柱上。因为立轴的工艺系统外形及其他性能参数等均与THK6363型自动换刀数 控镗铣床相似，所以本机床的工艺系统的设计将仿效THK6363型自动换刀数控镗铣床 工艺系统，设计成采用轴向放置的鼓盘式工艺系统形式和回转式双臂机械手组成。刀具按预定工序的先后顺序插入工艺系统的刀座中，使用时按顺序转到取刀位置。 用过的刀具放回原来的刀座内，也可以按加工顺序放入下一个刀座内。该法不需要刀具 识别装置，驱动控制也比较简单，工作可靠。但工艺系统每一把刀具在不同工序中不能 重复使用，为了满足加工需要
3、只有增加刀具的数量和工艺系统的容量，这就降低了刀具 和工艺系统的利用率。此外，装刀时必须十分谨慎，如果刀具不按顺序装在工艺系统， 将会产生严重的后果。顺序选刀是在加工之前，将加工零件所需刀具按照工艺要求依次 插入工艺系统的刀套中，顺序不能有差错。加工时按顺序调刀。适合加工批量较大、工 件品种数量较少的中、小型工艺系统。可知工艺系统用 4 把刀就可完成大多数的铣削加 工。所以这个容量为 6 把刀的工艺系统，几乎不存在加工过程中需要重复利用刀具的情 况，所以刀具的选择方式确定为顺序选择刀具。两手互相垂直的回转式单臂双手机械手的优点是换刀动作可靠，换好时间短，缺点 是刀柄精度要求高，结构复杂，联机调
4、整的相关精度要求高，机械手离加工区较近。一 般来说，这种机械手用于工艺系统刀座轴线与机床主轴轴线垂直，工艺系统为径向存取 刀具形式的工艺系统，因此，在立轴的工艺系统升降铣床的工艺系统中可采用这种机械 手形式。关键词：工艺系统 工艺系统 换刀机械手立轴的加工工艺设计目录前 言 1第一章 立轴的加工工艺分析 21.1 立轴加工工艺方案的确定 21.2 方案分析 21.3 立轴毛坯的制造 21.4 零件的刀具选择 21.5 零件的夹具设计 31.6 零件的定位基准 31.7 零件加工路线、切削用量的选择 3第二章 工艺系统工艺设计 42.1 工艺系统工艺设计 42.2 零件图审查 42.3 生产纲领
5、的计算与生产类型的确定 42.4 毛坯的选择 42.5 定位基准的选择 52.6 拟定工艺路线 52.7 机床及工艺装备的选择 72.8 确定各工序切削用量及时间定额 72.9 工艺规程卡的填写 7第三章 刀库的设计 83.1 确定刀库容量 83.2 定刀库形式 83.3 刀库结构设计 83.4 初估刀库驱动转矩及选定电机 103.4.1 初选电动机与降速传动装置 103.4.2 初估刀库驱动转矩 103.5 刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计 103.6 刀库驱动转矩的校核 143.7 花键联接的强度计算 143.8 夹紧机构插销剪切强度的校核 143.9 确定刀具的选择方式 153.10
6、刀库的定位与刀具的松夹 15第四章 刀具交换装置的设计 174.1 确定换刀机械手形式 174.2 换刀机械手的工作原理 184.3 机械手的自动换刀过程的动作顺序 194.4 机械手回转轴 4 上的齿轮齿条设计 20第五章 立轴毕业设计的方法和步骤 215.1 生产纲领的计算与生产类型的确定 215.2 零件材料的分析 215.3 零件图的分析： 215.4 确定毛坯 225.5 加工工艺路线 225.5.1 定位基准的选择 225.5.2 拟定工艺路线 225.6 确定工序尺寸及其公差 235.7 确定切削用量 245.8 机床及工艺设备的选择 245.9 设计工艺过程卡 255.10零件
7、的程序编制（部分） 26第六章 夹具设计 276.1 夹具设计的目的和要求 276.2 夹具类型的确定 276.3 定位装置的设计 276.4 夹紧装置的设计 296.4.1 夹紧机构 296.4.2 夹紧力计算 296.5 导向装置的设计及其它装置结构、夹具体的确定 306.5.1 加工 M6 螺纹孔导向装置的确定 306.5.2加工09孔的导向装置的确定316.5.3其它装置的确定316.6确定夹具技术要求和有关尺寸、公差配合316.6.1 技术要求316.6.2 公差配合316.7夹具精度分析与计算31第七章 立轴零件的数控加工编程33小 结35参考文献36前言数字控制机床是用数字代码形
8、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，简称立轴的工艺系统。立轴的工艺系统具有广泛的适应性，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。立轴的工艺系统主要由数控装置、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，
9、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，立轴的工艺系统的控制系统 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。未来立轴的工艺系统的类型将更加多样化，多工序集中加工的立轴的工艺系统品种 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； 立轴的工艺系统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。第一章立轴的加工工艺分析1.1 立轴加工工艺方案的确定（1）毛坯外表面粗加工钻深孔外表面精加工
10、锥孔粗加工锥孔精加工（2）毛坯外表面粗加工钻深孔锥孔粗加工锥孔精加工外表面精加工（3）毛坯外表面粗加工钻深孔锥孔粗加工外表面精加工锥孔精加工1.2 方案分析方案a：在锥孔粗加工时，由于要用已加工过的外表面作精基准面，会破坏外圆表 面的精度和光洁度，所以此方案不宜采用。方案b：在精加工外圆表面是，还要在插上锥堵，这样会破坏锥孔精度。另外，在 加工锥孔时不可避免地会有加工误差，加上锥堵本身的误差等会造成外圆表面和内锥的 不同轴。故此案不宜采用。方案c：在锥孔精加工时，虽然也要用已加工过的外圆表面作为精基准面，但由于 锥面精加工的加工余量已很小，磨削力不大；同时锥孔的精加工已处于轴加工的最终阶 段，
11、对外圆的精度影响不大；加上这一方案的加工顺序，可以采用外圆表面和锥孔互为 基准，交替使用，能逐步提高轴度。经比较可知，立轴的加工顺序以方案c为佳。1.3 立轴毛坯的制造对于直径较大的阶梯轴，为了节约材料和减少机械加工的劳动量，则往往采用锻件。 锻件的好处在于材料的金属纤维组织致密，在热锻过程中按轴向排列，从而获得较高较 高的抗拉、抗弯和抗扭的强度。在大批大量生产时采用模锻，模锻法可以锻造形状复杂 的毛坯，而且材料在经模锻后，纤维组织的再分布更有利于提高零件的强度。合理选用材料和规定热处理的技术要求，对提高轴类零件的使用强度和耐用度有重 要关系。材料选用时要注意表面物理机械性能，然后合理选定热处
12、理方法和必要的修饰 加工，力求是零件达到良好的强度、刚度和所需的表面硬度。轴是传递动力的零件，它应有良好的机械强度和刚度，而其工作表面又应有良好的 耐磨性，因此轴件要选用适当的钢材；为了使轴件加工后有良好的尺寸精度稳定性，因 而又要求有合适的热处理过程。45 钢，这是常用的主轴材料，在调质处理之后，再经局部高频淬火，可以是局部硬 度达到HRC6265,再经过适当的回火处理，可以降到需要的硬度。1.4零件的刀具选择选择刀具时要求安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好。对于粗、精加工，可 以采用不同的刀具。加工该零件首先选择01号车刀粗车外圆表面（副偏角大于45），选择02号钻孔 刀钻0 20的深
13、孔，03号螺纹刀车螺纹，04号割槽刀割槽，共四把刀进行加工。1.5 零件的夹具设计由于立轴零件结构比较复杂，精度要求较高，且轴的一端带有球体用一般夹具不容 易装夹、定位，所以需要设计一套专用夹具进行装夹。立轴的夹具设计为采用端齿式拨动顶尖，该顶尖用于车削轴类工件的外圆，而轴向 长度要求不高的场合。使用时将莫氏锥柄装入机床主轴内，顶尖在弹簧的作用下，是工 件定心。锥柄端面有四个均布的硬质合金尖齿，当机床尾顶尖顶紧工件时，尖齿咬入工 件的端面而随主轴一起旋转，并传递切削扭矩。使用该顶尖能省去卡箍的装卸操作，提高生产效率，而且可以在工件全长上进行车 削。1.6 零件的定位基准轴件加工中，为了保证各主
14、要表面的相互位置精度，选择定位基准时应尽可能使其 与装配基准重合和工序的基准统一，并考虑在一次安装中尽可能加工出较多的表面。轴类零件加工的精度指标是各段外圆的同轴度以及锥孔和外圆的同轴度。立轴的装 配基准主要是前后两个支承轴颈面，为了保证卡盘定位面以及前锥孔与支承轴颈面有较 高的同轴度，应以加工好的支承轴颈为定位基准来终磨锥孔和卡盘定位，这就符合基准 重合的原则。但由于立轴外圆表面的设计基准为轴的中心线，在加工轴时若能以轴心线 作为定位基准就能符合基准统一的原则，就可以避免误差的产生，所以轴类零件加工都 用轴两端的顶尖孔作为精基准面。顶尖孔的精度越高，加工精度就越高。用顶尖孔作为 定位基准，能
15、在一次装夹中加工出各段外圆表面及端面等，既符合基准统一的原则，又 保证了各外圆表面的同轴度以及各外圆表面与端面的垂直要求。所以立轴选择以孔的轴 心线为基准，采用双顶尖鸡心夹方式定位。1.7零件加工路线、切削用量的选择零件的加工路线就是加工过程中刀具的运动轨迹。加工路线应在保证零件的加工精 度和表面粗糙度的基础上尽可能使加工路线最短，以减少空程时间，提高生产率。切削用量主要是主轴转速、切削深度和进给速度。主轴转速应根据允许切削深度和 工件直径来选定。进给速度应根据加工精度和表面粗糙度选定，当加工精度要求高以及 表面粗糙度值要求小时，进给量应取小些。切削深度根据机床、工件和刀具的刚度来确 定。在刚度允许的情况下，应尽可能使切削深度等于零件的加工余量，以减少走刀次数， 提高效率。为保证加工质量，可留出加工余量。G73进行外圆粗车时，
