組合銑床的總體設(shè)計(jì)和主軸箱設(shè)計(jì)

1、沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 組合銑床的總體設(shè)計(jì)和主軸箱設(shè)計(jì)組合銑床的總體設(shè)計(jì)和主軸箱設(shè)計(jì) 目錄目錄 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

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(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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 第四章第四章 刀具交換裝置的設(shè)計(jì)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(guò)程的動(dòng)作順序22 4.4 機(jī)械手回

3、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(guò)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?lái)的學(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(méi)有太多了解，經(jīng)過(guò)多次調(diào)查 研究和指導(dǎo)老師的細(xì)心

4、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(wèn)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(guò)程及方法等技術(shù)性問(wèn)題，為自己進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)做 好準(zhǔn)備。通過(guò)以上學(xué)習(xí)，使我了解了本組零件的結(jié)構(gòu)，生

5、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(guò)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(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(shuō)明書來(lái)闡述了關(guān)于零件的有關(guān)內(nèi)容及加工工藝過(guò)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(guò)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

6、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(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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

7、面質(zhì)量 Ra1.6，右端外部橢圓留雙邊 1 mm。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(guò)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 31 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(guò)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

8、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. 31 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.M301.56H 的螺紋：此螺紋是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)螺紋，雖然沒(méi)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(guò)以上的分析可知，零件的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)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(guò)早損傷 和破壞產(chǎn)生不良影響或經(jīng)濟(jì)效益差等。機(jī)

9、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(guò)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 685 b %9 5 %4547 k A 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(guò)高、過(guò)低

10、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(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(zhǎng)度的選擇：件一取 50*100，件二取 50*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

11、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(lái)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+)(1+) 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)) 備品的百分率 廢品的百分率 其中Q Q500500 n n1 1 5%5% 2%2% 所以N=500N=500 (1+5%)(1+2%)=535.5(1+5%)(1+2%)=535.5 即即536(

12、536(件件/ /年年) ) 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(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(jiǎn)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

13、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(lái)說(shuō),焊接件簡(jiǎn)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

14、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(wú)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 50mm100mm,二件圓棒料的尺寸為 50mm80mm

15、. 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(guò)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

16、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(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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

17、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 50 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，

18、然后以 48 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

19、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(guò)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(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 9 3.3.1 加工階段的劃分 工件的加工質(zhì)量要求較

20、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(guò)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(guò)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(guò)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(zhǎng)期地保持其精度。 5.適應(yīng)加工過(guò)程中安排熱處理的需要。 3.3.

21、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(guò)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(jiǎn)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

22、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(jiǎn)單工步。其特點(diǎn): 1).設(shè)備及工藝裝備比較簡(jiǎn)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(wú)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(méi)有合理 的使用機(jī)床，因此

23、，此零件采用工序集中原則。 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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)

24、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(guò)程的最后進(jìn)行。 通過(guò)前面對(duì)定位基

25、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(shuō) 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(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

26、說(shuō)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(lái)的

27、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(jiǎn)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(guò)程中是由兩個(gè)甚至更多的工序所 間接保證時(shí)，需通過(guò)尺寸鏈計(jì)算，來(lái)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

28、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(guò)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(guò)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 mm,。

29、0 33 . 0 50 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(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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 mm。 0 33 . 0 32 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

30、.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 31mm。 工步八：車削內(nèi)螺紋 查表知，M301.5-6H 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(guò)程中所切去的金屬層厚度。其余量的大小對(duì)工藝過(guò)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)

31、果如下： 表 3.1 加工表面加工方案余量（mm） 粗車2.0 25 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(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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)

32、，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(lái)，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(zhǎng)時(shí)

33、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

34、，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)XXXX 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 1T0193菱形外圓車刀1車外圓0.2 2T0260外螺紋刀1車外螺紋0.4 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 14 3T03外切槽刀1切外槽0.3 4T04內(nèi)孔鏜刀1鏜內(nèi)孔0.3 5T0560內(nèi)螺紋刀1車內(nèi)螺紋0.4 6T06內(nèi)切槽刀1切

35、內(nèi)槽0.4 編制汪世洋審核批準(zhǔn)共 1 頁(yè)第 1 頁(yè) 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(lái)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(guò)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

36、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 p a 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 p a 成的工藝系統(tǒng)的剛性來(lái)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

37、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 p a 要求。 1）切削深度的選擇：應(yīng)根據(jù)精加工留下的余量來(lái)確定。 p a 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(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 15 不易產(chǎn)生

38、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 11XXXXXX 工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱 1O0001三爪卡盤 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

39、 車斷件 1T0216X16 1000 50 手動(dòng) 編制 汪世 洋 審 核 批 準(zhǔn) 08 年 3 月 10 日 共 5 頁(yè) 第 1 頁(yè) 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 22XXXXXX 工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱 2O0002三爪卡盤 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) 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 16 3 精加工外輪廓T01 25X

40、25 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(yè) 第 2 頁(yè) 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 11XXXXXX 工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱 3O0004三爪卡盤 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T0125X2510001002自動(dòng) 4精加工外輪廓T0125X251500801自動(dòng)

41、5車外槽T0316X1660025自動(dòng) 6精車槽底T0316X16100080自動(dòng) 7倒角T0316X1610001001自動(dòng) 編制 汪世 洋 審 核 批 準(zhǔn) 08 年 3 月 10 日 共 5 頁(yè) 第 3 頁(yè) 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 31XXXXXX 工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱 4O0005三爪卡盤 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) 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)

42、用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 17 3 精加工內(nèi)鏜孔T04 25X25 1200 80 1自動(dòng) 4 車內(nèi)槽 T0616X16 600 25 自動(dòng) 5 加工內(nèi)螺紋T0516X16 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(yè) 第 4 頁(yè) 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(kù)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(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)

43、運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具交換即無(wú)機(jī)械手交換刀具。無(wú)機(jī)械手交換刀具方 式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，換刀的可靠性較高；刀庫(kù)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(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)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(kù)，并把下一道 工步的所需要的刀具從刀庫(kù)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

44、機(jī)床中，換刀機(jī)械手的形式是多種多樣的，常見(jiàn)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(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(zhǎng)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(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(kù)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

45、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(lái)說(shuō)，這種機(jī)械手用于刀庫(kù)刀座軸線與機(jī)床主軸軸線垂直，刀庫(kù)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(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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

46、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(guò)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(guò)液壓缸 6。碟形彈簧 7 及拉桿 8、 杠桿 9、活動(dòng)爪 10 來(lái)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(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 22 4.3 機(jī)械手的自動(dòng)

47、換刀過(guò)程的動(dòng)作順序 （a） （b） （c） （d） 圖 4-6 換刀機(jī)械手的換刀過(guò)程 自動(dòng)換刀裝置的換刀過(guò)程由選刀和換刀兩部分組成。 選刀即刀庫(kù)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(guò) 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(guò)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(guò)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)?！?。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(kù)上的刀具。如圖 4-6（a）所示。 3)把卡緊在主軸和發(fā)庫(kù)

48、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(kù)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(kù) 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 23 7)分別夾緊主軸和刀庫(kù)上的刀具 8)機(jī)械手松開主軸和刀庫(kù)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(guò)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

49、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 dD=mz=1.5 30=45 齒頂高 a h aa hh1 1.51.5m 齒根高 f h fa h(h)(1 0.25) 1.51.875c m 齒全高 haf hhh1.5 1.8753.375 齒頂圓直徑 a d a d(z2)(302 1) 1.548 a hm 齒根圓直徑 f d fa d(2h2)41.25zc m 齒距 p 4.71pm 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 24 齒厚 s /22.35sm 頂隙 c0.25 1.50.375cc m 4)齒條的基本尺寸，按外齒輪幾何

50、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(kù)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

51、 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(kù)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(kù)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(wú)誤，無(wú)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(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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 M

52、06 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)（Z0） ，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(guò)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(kù)，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(kù)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

53、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(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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_