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學院畢業(yè)設計(論文) 任 務 書 課題名稱 CA6140車床床頭箱第一道加工工序、IV軸孔加工夾具設計 指導教師 崔海蓉 學院 機械工程學院2 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 學生姓名 學號 開題日期 2014年12月10日 一、 主要任務與目標： 設計CA6140車床床頭箱加工機床夾具設計，其設計條件及要求如下： (1) 設計加工第一道工序的加工夾具； (2) 設計加工IV軸孔?62k6 鏜加工夾具； (3) 要求氣動或液壓夾緊。 二、主要內(nèi)容與基本要求： 設計主要內(nèi)容： (1)零件工藝過程設計； (2)零件工序安排詳細內(nèi)容及相關計算； (3)設計夾具結構，繪制裝配圖； (4)設計其他重要零件，繪制相關零件圖； 基本要求： (1)零件工藝過程卡一套，零件工序卡一套； (2) 夾具總裝圖1 張（A0圖紙）； (3) 其它零部件圖若干張（2-3共折合3張A0圖紙或以上）； (4) 文獻綜述（2000字以上）； (5) 外文文獻的中文翻譯2000字/篇（2篇）以上； (6) 開題報告1篇（2000字以上）； (7)設計說明書1份(10000字以上)。 三、計劃進度： (1) 2014年11月17日－2014年11月21日 接受任務，熟悉研究內(nèi)容。 (2) 2014年11月22日－2014年11月28日 完成外文翻譯。 (3) 2014年11月29日－2014年12月5日 進行文獻檢索，完成文獻綜述。 (4) 2014年12月6日－2014年12月10日 確定研究方案，工藝方案及定位、夾緊方案設計，完成開題報告。 (5) 2014年12月12日前 必須上傳外文翻譯、文獻綜述、開題報告至畢業(yè)設計網(wǎng)絡平臺。 (6) 2014年12月13日－2015年1月18日 結構設計，繪制總裝配圖、主要零部件結構圖整理資料，撰寫設計說明書；研究工作總結；準備上傳所有畢業(yè)設計資料。 (7) 2015年1月12日前第1批答辯學生上傳所有畢設資料至網(wǎng)絡平臺。 (8) 2015年1月19日前所有學生上傳所有畢設資料至網(wǎng)絡平臺。 (9) 2015年4月27日－2015年4月30日第2批答辯。 (10) 2015年5月25日－2015年5月29日第3批答辯。 四、主要參考文獻： [1] 王啟平 《機床夾具設計》 哈爾濱工業(yè)大學出版社 1995 [2] 盧秉恒、趙萬華、洪軍 《機械制造技術基礎》 機械工業(yè)出版社 2005 [3] 鄒青，呼詠. 機械制造技術基礎課程設計指導教程（第二版） [M]. 北京:機械工業(yè)出版社，2011. [4] 陳秀寧，施高義. 機械設計課程設計（第四版）[M]. 杭州:浙江大學出版社，2007. [5] 濮良貴, 紀名剛. 機械設計(第八版) [M]. 北京: 高等教育出版社, 2006. [6] 大連理工大學工程圖學教研室. 機械制圖(第六版) [M]. 北京: 高等教育出版社, 2007. [7] 于駿一, 鄒青. 機械制造技術基礎 (2版) [M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2009. [8] 西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室. 機械原理(第七版) [M]. 北京: 高等教育出版社, 2006. [9] 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室. 理論力學(第七版) [M]. 北京: 高等教育出版社, 2009. [10] 徐福玲, 陳堯明. 液壓與氣壓傳動(第三版) [M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2007. [11] 張以鵬. 實用切削手冊 [M]. 沈陽:遼寧科學技術出版社，2007. [12] 機械設計手冊編委會.機械設計手冊 [M]. 北京:機械工業(yè)出版社，2004. [13] 余光國、馬俊、張興發(fā) 《機床夾具設計》 重慶大學出版社 1995 [14] 劉守勇、陳殿學、劉彥竹 《機械制造工藝與機床夾具》 機械工業(yè)出版社 1994 [15] Ying Bai，Hanqi Zhuang，Dali Wang. Apply fuzzy interpolation method to calibrate parallel machine tools[DB/OL]. London:Springer-Verlag London Limited,2011. [16] XING DengHai1,CHEN WuYi1,ZHAO Ling2,MA JianFeng3. Structural bionic design for high-speed machine tool working table based on distribution rules of leaf veins[DB/OL]. published online,2012. 指導教師 2014年11月19日 系 主 任 2014年11月19日 英文題目一 Introduction of Machining 翻譯內(nèi)容 全文 指導教師評語 指導教師簽字 年 月 日 英文題目二 Lathe 翻譯內(nèi)容 全文 指導教師評語 指導教師簽字 年 月 日  加 工 基 礎 作為產(chǎn)生形狀的一種加工方法，機械加工是所有制造過程中最普遍使用的而且是最重要的方法。機械加工過程是一個產(chǎn)生形狀的過程，在這過程中，驅(qū)動裝置使工件上的一些材料以切屑的形式被去除。盡管在某些場合，工件無承受情況下，使用移動式裝備來實現(xiàn)加工，但大多數(shù)的機械加工是通過既支承工件又支承刀具的裝備來完成。 機械加工在知道過程中具備兩方面。小批生產(chǎn)低費用。對于鑄造、鍛造和壓力加工，每一個要生產(chǎn)的具體工件形狀，即使是一個零件，幾乎都要花費高額的加工費用?？亢附觼懋a(chǎn)生的結構形狀，在很大程度上取決于有效的原材料的形式。一般來說，通過利用貴重設備而又無需特種加工條件下，幾乎可以以任何種類原材料開始，借助機械加工把原材料加工成任意所需要的結構形狀，只要外部尺寸足夠大，那都是可能的。因此對于生產(chǎn)一個零件，甚至當零件結構及要生產(chǎn)的批量大小上按原來都適于用鑄造、鍛造或者壓力加工來生產(chǎn)的，但通常寧可選擇機械加工。 嚴密的精度和良好的表面光潔度，機械加工的第二方面用途是建立在高精度和可能的表面光潔度基礎上。許多零件，如果用別的其他方法來生產(chǎn)屬于大批量生產(chǎn)的話，那么在機械加工中則是屬于低公差且又能滿足要求的小批量生產(chǎn)了。另方面，許多零件靠較粗的生產(chǎn)加工工藝提高其一般表面形狀，而僅僅是在需要高精度的且選擇過的表面才進行機械加工。例如內(nèi)螺紋，除了機械加工之外，幾乎沒有別的加工方法能進行加工。又如已鍛工件上的小孔加工，也是被鍛后緊接著進行機械加工才完成的。 基本的機械加工參數(shù) 切削中工件與刀具的基本關系是以以下四個要素來充分描述的：刀具的幾何形狀，切削速度，進給速度，和吃刀深度。 切削刀具必須用一種合適的材料來制造，它必須是強固、韌性好、堅硬而且耐磨的。刀具的幾何形狀——以刀尖平面和刀具角為特征——對于每一種切削工藝都必須是正確的。 切削速度是切削刃通過工件表面的速率，它是以每分鐘英寸來表示。為了有效地加工，切削速度高低必須適應特定的工件——刀具配合。一般來說，工件材 料越硬，速度越低。 進給速度是刀具切進工件的速度。若工件或刀具作旋轉(zhuǎn)運動，進給量是以每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過的英寸數(shù)目來度量的。當?shù)毒呋蚬ぜ魍鶑瓦\動時，進給量是以每一行程走過的英寸數(shù)度量的。一般來說，在其他條件相同時，進給量與切削速度成反比。 吃刀深度——以英寸計——是刀具進入工件的距離。它等于旋削中的切屑寬度或者等于線性切削中的切屑的厚度。粗加工比起精加工來，吃刀深度較深。 切削參數(shù)的改變對切削溫度的影響 金屬切削操作中，熱是在主變形區(qū)和副變形區(qū)發(fā)生的。這結果導致復雜的溫度分布遍及刀具、工件和切屑。圖中顯示了一組典型等溫曲線，從中可以看出：像所能預料的那樣，當工件材料在主變形區(qū)被切削時，沿著整個切屑的寬度上有著很大的溫度梯度，而當在副變形區(qū)，切屑被切落時，切屑附近的前刀面上就有更高的溫度。這導致了前刀面和切屑離切削刃很近的地方切削溫度較高。 實質(zhì)上由于在金屬切削中所做的全部功能都被轉(zhuǎn)化為熱，那就可以預料：被切離金屬的單位體積功率消耗曾家的這些因素就將使切削溫度升高。這樣刀具前角的增加而所有其他參數(shù)不變時，將使切離金屬的單位體積所耗功率減小，因而切削溫度也將降低。當考慮到未變形切屑厚度增加和切削速度，這情形就更是復雜。未變形切屑厚度的增加趨勢必導致通過工件的熱的總數(shù)上產(chǎn)生比例效應，刀具和切屑仍保持著固定的比例，而切削溫度變化傾向于降低。然而切削速度的增加，傳導到工件上的熱的數(shù)量減少而這又增加主變形區(qū)中的切屑溫升。進而副變形區(qū)勢必更小，這將在該區(qū)內(nèi)產(chǎn)生升溫效應。其他切削參數(shù)的變化，實質(zhì)上對于被切離的單位體積消耗上并沒有什么影響，因此實際上對切削溫度沒有什么作用。因為事實已經(jīng)表明：切削溫度即使有小小的變化對刀具磨損率都將有實質(zhì)意義的影響作用。這表明如何人從切削參數(shù)來確定切削溫度那是很合適的。 為著測定高速鋼刀具溫度的最直接和最精確的方法是W&T法，這方法也就是可提供高速鋼刀具溫度分布的詳細信息的方法。該項技術是建立在高速鋼刀具截面金相顯微測試基礎上，目的是要建立顯微結構變化與熱變化規(guī)律圖線關系式。當要加工廣泛的工件材料時，Trent已經(jīng)論述過測定高速鋼刀具的切削溫度及溫度分布的方法。這項技術由于利用電子顯微掃描技術已經(jīng)進一步發(fā)展，目的是要研究將已回過火和各種馬氏體結構的高速鋼再回火引起的微觀顯微結構變化情況。這項技術亦用于研究高速鋼單點車刀和麻花鉆的溫度分布。 刀具磨損 從已經(jīng)被處理過的無數(shù)脆裂和刃口裂紋的刀具中可知，刀具磨損基本上有三種形式：后刀面磨損，前刀面磨損和V型凹口磨損。后刀面磨損既發(fā)生在主刀刃上也發(fā)生副刀刃上。關于主刀刃，因其擔負切除大部金屬切屑任務，這就導致增加切削力和提高切削溫度，如果聽任而不加以檢查處理，那可能導致刀具和工件發(fā)生振動且使有效切削的條件可能不再存在。關于副刀刃，那是決定著工件的尺寸和表面光潔度的，后刀面磨損可能造成尺寸不合格的產(chǎn)品而且表面光潔度也差。在大多數(shù)實際切削條件下，由于主前刀面先于副前刀面磨損，磨損到達足夠大時，刀具將實效，結果是制成不合格零件。 由于刀具表面上的應力分布不均勻，切屑和前刀面之間滑動接觸區(qū)應力，在滑動接觸區(qū)的起始處最大，而在接觸區(qū)的尾部為零，這樣磨蝕性磨損在這個區(qū)域發(fā)生了。這是因為在切削卡住區(qū)附近比刀刃附近發(fā)生更嚴重的磨損，而刀刃附近因切屑與前刀面失去接觸而磨損較輕。這結果離切削刃一定距離處的前刀面上形成麻點凹坑，這些通常被認為是前刀面的磨損。通常情況下，這磨損橫斷面是圓弧形的。在許多情況中和對于實際的切削狀況而言，前刀面磨損比起后刀面磨損要輕，因此后刀面磨損更普遍地作為刀具失效的尺度標志。然而因許多作者已經(jīng)表示過的那樣在增加切削速度情況下，前刀面上的溫度比后刀面上的溫度升得更快，而且又因任何形式的磨損率實質(zhì)上是受到溫度變化的重大影響。因此前刀面的磨損通常在高速切削時發(fā)生的。 刀具的主后刀面磨損帶的尾部是跟未加工過的工件表面相接觸，因此后刀面磨損比沿著磨損帶末端處更為明顯，那是最普通的。這是因為局部效應，這像未加工表面上的已硬化層，這效應是由前面的切削引起的工件硬化造成的。不只是切削，還有像氧化皮，刀刃產(chǎn)生的局部高溫也都會引起這種效應。這種局部磨損通常稱作為凹坑性磨損，而且偶爾是非常嚴重的。盡管凹坑的出現(xiàn)對刀具的切削性質(zhì)無實質(zhì)意義的影響，但凹坑常常逐漸變深，如果切削在繼續(xù)進行的話，那么刀具就存在斷裂的危機。 如果任何進行性形式 的磨損任由繼續(xù)發(fā)展，最終磨損速率明顯地增加而刀具將會有摧毀性失效破壞，即刀具將不能再用作切削，造成工件報廢，那算是好的，嚴重的可造成機床破壞。對于各種硬質(zhì)合金刀具和對于各種類型的磨損，在發(fā)生嚴重失效前，就認為已達到刀具的使用壽命周期的終點。然而對于各種高速鋼刀具，其磨損是屬于非均勻性磨損，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：當其磨損允許連續(xù)甚至到嚴重失效開始，最有意義的是該刀具可以獲得重磨使用，當然，在實際上，切削時間遠比使用到失效的時間短。以下幾種現(xiàn)象之一均是刀具嚴重失效開始的特征：最普遍的是切削力突然增加，在工件上出現(xiàn)燒損環(huán)紋和噪音嚴重增加等。 自動夾具設計 用做裝配設備的傳統(tǒng)同步夾具把零件移動到夾具中心上，以確保零件從傳送機上或從設備盤上取出后置于已定位置上。然而在某些應用場合、強制零件移動到中心線上時，可能引起零件或設備破壞。當零件易損而且小小振動可能導致報廢時，或當其位置是由機床主軸或模具來具體時，再或者當公差要求很精密時，那寧可讓夾具去適應零件位置，而不是相反。為著這些工作任務，美國俄亥俄州Elyria的公司已經(jīng)開發(fā)了一般性功能數(shù)據(jù)的非同步西類柔順性夾具。因為夾具作用力和同步化裝置是各自獨立的，該同步裝置可以用精密的滑移裝置來替換而不影響夾具作用力。夾具規(guī)格范圍是從0.2英寸行程，5英鎊夾緊力到6英寸行程、400英寸夾緊力。 現(xiàn)代生產(chǎn)的特征是批量變得越來越小而產(chǎn)品的各種規(guī)格變化最大。因此，生產(chǎn)的最后階段，裝配因生產(chǎn)計劃、批量和產(chǎn)品設計的變更而顯得特別脆弱。這種情形正迫使許多公司更多地致力于廣泛的合理化改革和前面提到過情況那樣裝配自動化。盡管柔性夾具的發(fā)展很快落后與柔性運輸處理裝置的發(fā)展，如落后于工業(yè)機器人的發(fā)展，但仍然試圖指望增加夾具的柔順性。事實上夾具的重要的裝置——生產(chǎn)裝置的專向投資就加強了使夾具更加柔性化在經(jīng)濟上的支持。 根據(jù)它們?nèi)犴樞?，夾具可以分為：專用夾具、組合夾具、標準夾具、高柔性夾具。柔性夾具是以它們對不同工件的高適應性和以少更換低費用為特征的。 結構形式可變換的柔性夾具裝有可變更結構排列的零件（例如針形頰板，多片式零件和片狀頰板），標準工件的非專用夾持或夾緊元件（例如：啟動標準夾持夾具和帶有可移動元件的夾具配套件），或者裝有陶瓷或硬化了的中介物質(zhì)（如：流動粒子床夾具和熱夾具緊夾具）。為了生產(chǎn)，零件要在夾具中被緊固，需要產(chǎn)生夾緊作用，其有幾個與夾具柔順性無關的步驟： 根據(jù)被加工的即基礎的部分和工作特點，確定工件在夾具中的所需的位置，接著必須選擇若干穩(wěn)定平面的組合，這些穩(wěn)定平面就構成工件被固定在夾具中確 定位置上的夾持狀輪廓結構，均衡所有各力和力矩，而且保證接近工件工作特點。最后，必須計算、調(diào)整、組裝可拆裝的或標準夾具元件的所需位置，以便使工件牢牢地被夾緊在夾具中。依據(jù)這樣的程序，夾具的輪廓結構和裝合的規(guī)劃和記錄過程可以進行自動化控制。 結構造型任務就是要產(chǎn)生若干穩(wěn)定平面的組合，這樣在這些平面上的各夾緊力將使工件和夾具穩(wěn)定。按慣例，這個任務可用人—機對話即幾乎完全自動化的方式來完成。一人—機對話即以自動化方式確定夾具結構造型的優(yōu)點是可以有組織有規(guī)劃進行夾具設計，減少所需的設計人員，縮短研究周期和能更好地配置工作條件。簡言之，可成功地達到顯著提高夾具生產(chǎn)效率和效益。 在充分準備了構造方案和一批材料情況下，在完成首次組裝可以成功實現(xiàn)節(jié)約時間達60%。 因此夾具機構造型過程的目的是產(chǎn)生合適的編程文件。 車 床 加 工 車床主要是為了進行車外圓、車端面和鏜孔等項工作而設計的機床。車削很少在其他種類的機床上進行,而且任何一種其他機床都不能像車床那樣方便地進行車削加工。由于車床還可以用來鉆孔和鉸孔,車床的多功能性可以使工件在一次安裝中完成幾種加工。因此,在生產(chǎn)中使用的各種車床比任何其他種類的機床都多。 車床的基本部件有:床身、主軸箱組件、尾座組件、溜板組件、絲杠和光杠。 床身是車床的基礎件。它通常是由經(jīng)過充分正火或時效處理的灰鑄鐵或者球墨鐵制成。它是一個堅固的剛性框架,所有其他基本部件都安裝在床身上。通常在床身上有內(nèi)外兩組平行的導軌。有些制造廠對全部四條導軌都采用導軌尖朝上的三角形導軌(即山形導軌) ,而有的制造廠則在一組中或者兩組中都采用一個三角形導軌和一個矩形導軌。導軌要經(jīng)過精密加工以保證其直線度精度。為了抵抗磨損和擦傷,大多數(shù)現(xiàn)代機床的導軌是經(jīng)過表面淬硬的,但是在操作時還應該小心,以避免損傷導軌。導軌上的任何誤差,常常意味著整個機床的精度遭到破壞。 主軸箱安裝在內(nèi)側(cè)導軌的固定位置上,一般在床身的左端。它提供動力,并可使工件在各種速度下回轉(zhuǎn)。它基本上由一個安裝在精密軸承中的空心主軸和一系列變速齒輪(類似于卡車變速箱)所組成。通過變速齒輪,主軸可以在許多種轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。大多數(shù)車床有8~12種轉(zhuǎn)速,一般按等比級數(shù)排列。而且在現(xiàn)代機床上只需扳動2~4個手柄, 就能得到全部轉(zhuǎn)速。一種正在不斷增長的趨勢是通過電氣的或者機械的裝置進行無級變速。 由于機床的精度在很大程度上取決于主軸,因此,主軸的結構尺寸較大,通常安裝在預緊后的重型圓錐滾子軸承或球軸承中。主軸中有一個貫穿全長的通孔,長棒料可以通過該孔送料。主軸孔的大小是車床的一個重要尺寸,因此當工件必須通過主軸孔供料時,它確定了能夠加工的棒料毛坯的最大尺寸。 尾座組件主要由三部分組成。底板與床身的內(nèi)側(cè)導軌配合,并可以在導軌上作縱向移動。底板上有一個可以使整個尾座組件夾緊在任意位置上的裝置。尾座體安裝在底板上,可以沿某種類型的鍵槽在底板上橫向移動,使尾座能與主軸箱中的主軸對正。尾座的第三個組成部分是尾座套筒。它是一個直徑通常大約在 51~76mm(2~3 英寸)之間的鋼制空心圓柱體。通過手輪和螺桿,尾座套筒可以在尾座體中縱向移入和移出幾個英寸。 車床的規(guī)格用兩個尺寸表示。第一個稱為車床的床面上最大加工直徑。這是在車床上能夠旋轉(zhuǎn)的工件的最大直徑。它大約是兩頂尖連線與導軌上最近點之間距離的兩倍。第二個規(guī)格尺寸是兩頂尖之間的最大距離。車床床面上最大加工直 徑表示在車床上能夠車削的最大工件直徑, 而兩頂尖之間的最大距離則表示在兩個頂尖之間能夠安裝的工件的最大長度。 普通車床是生產(chǎn)中最經(jīng)常使用的車床種類。 它們是具有前面所敘的所有那些部件的重載機床,并且除了小刀架之外,全部刀具的運動都有機動進給。它們的規(guī)格通常是:車床床面上最大加工直徑為305~610mm(12~24 英寸) ；但是,床面上最大加工直徑達到1270mm(50 英寸)和兩頂尖之間距離達到3658mm的車床也并不少見。 這些車床大部分都有切屑盤和一個安裝在內(nèi)部的冷卻液循環(huán)系統(tǒng)。小型的普通車床—車床床面最大加工直徑一般不超過330mm(13英寸)——被設計成臺式車床,其床身安裝在工作臺或柜子上。 雖然普通車床有很多用途,是很有用的機床,但是更換和調(diào)整刀具以及測量工件花費很多時間,所以它們不適合在大量生產(chǎn)中應用。通常,它們的實際加工時間少于其總加工時間的30%。此外,需要技術熟練的工人來操作普通車床,這種工人的工資高而且很難雇到。然而,操作工人的大部分時間卻花費在簡單的重復調(diào)整和觀察切屑過程上。因此,為了減少或者完全不雇用這類熟練工人,六角車床,螺紋加工車床和其他類型的半自動和自動車床已經(jīng)很好地研制出來,并已經(jīng)在生產(chǎn)中得到廣泛應用。 先進制造技術中的一個基本的概念是數(shù)字控制(NC)。在數(shù)控技術出現(xiàn)之前，所有的機床都是由人工操縱和控制的。在與人工控制的機床有關的很多局限性中,操作者的技能大概是最突出的問題。采用人工控制是產(chǎn)品的質(zhì)量直接與操作者的技能有關。數(shù)字控制代表了從人工控制機床走出來的第一步。 數(shù)字控制意味著采用預先錄制的、存儲的符號指令來控制機床和其他制造系統(tǒng)。一個數(shù)控技師的工作不是去操縱機床,而是編寫能夠發(fā)出機床操縱指令的程序。對于一臺數(shù)控機床,其上必須安有一個被稱為閱讀機的界面裝置,用來接受和解譯出編程指令。 發(fā)展數(shù)控技術是為了克服人類操作者的局限性,而且它確實完成了這項工作。數(shù)字控制的機器比人工操縱的機器精度更高,生產(chǎn)出零件的一致性更好、生產(chǎn)速度更快、而且長期的工藝裝備成本更低。數(shù)控技術的發(fā)展導致了制造工藝中其他幾項新發(fā)明的產(chǎn)生: 電火花加工技術、激光切割、電子束焊接。 數(shù)字控制還使得機床比它們采用有人工操的前輩們的用途更為廣泛。一臺數(shù)控機床可以自動生產(chǎn)很多類的零件, 每一個零件都可以有不同的和復雜的加工過程。數(shù)控可以使生產(chǎn)廠家承擔那些對于采用人工控制的機床和工藝來說,在經(jīng)濟上是不劃算的產(chǎn)品生產(chǎn)任務。同許多先進技術一樣,數(shù)控誕生于麻省理工學院的實驗室中。數(shù)控這個概念是50年代初在美國空軍的資助下提出來的。在其最初的價段,數(shù)控機床可以經(jīng)濟和有效地進行直線切割。 然而,曲線軌跡成為機床加工的一個問題,在編程時應該采用一系列的水平與豎直的臺階來生成曲線。構成臺階的每一個線段越短,曲線就越光滑。臺階中的每一個線段都必須經(jīng)過計算。在這個問題促使下,于1959年誕生了自動編程工具(APT)語言。這是一個專門適用于數(shù)控的編程語言,使用類似于英語的語句來定義零件的幾何形狀,描述切削刀具的形狀和規(guī)定必要的運動。APT 語言的研究和發(fā)展是在數(shù)控技術進一步發(fā)展過程中的一大進步。最初的數(shù)控系統(tǒng)和今天應用的數(shù)控系統(tǒng)是有很大差別的。在那時的機床中,只有硬線邏輯電路。指令程序?qū)懺诖┛准垘?它后來被塑料帶所取代),采用帶閱讀機將寫在紙帶或磁帶上的指令給機器翻譯出來。所有這些共同構成了機床數(shù)字控制方面的巨大進步。 然而,在數(shù)控發(fā)展的這個階段中還存在著許多問題。一個主要問題是穿孔紙帶的易損壞性。在機械加工過程中,載有編程指令信息的紙帶斷裂和被撕壞是常見的事情。在機床上每加工一個零件,都需要將載有編程指令的紙帶放入閱讀機中重新運行一次。因此,這個問題變得很嚴重。如果需要制造100個某種零件,則應該將紙帶分別通過閱讀機100次。易損壞的紙帶顯然不能承受嚴配的車間環(huán)境和這種重復使用。 這就導致了一種專門的塑料磁帶的研制。在紙帶上通過采用一系列的小孔來載有編程指令,而在塑料帶上通過采用一系列的磁點瞇載有編程指令。塑料帶的強度比紙帶的強度要高很多,這就可以解決常見的撕壞和斷裂問題。然而,它仍然存在著兩個問題。其中最重要的一個問題是,對輸入到帶中指令進行修改是非常困難的,或者說是根本不可能的。即使對指令程序進行最微小的調(diào)整,也必須中斷加工,制作一條新帶。而且?guī)ㄟ^閱讀機的次數(shù)還必須與需要加工的零件的個數(shù)相同。 幸運的是,計算機技術的實際應用很快解決了數(shù)控技術中與穿孔紙帶和塑料帶有關的問題。在形成了直接數(shù)字控制(DNC)這個概念之后,可以不再采用紙帶或塑料 帶作為編程指令的載體,這樣就解決了與之有關的問題。在直接數(shù)字控制中,幾臺機床通過數(shù)據(jù)傳輸線路聯(lián)接到一臺主計算機上。操縱這些機床所需要的程序都存儲在這臺主計算機中。當需要時,通過數(shù)據(jù)傳輸線路提供給每臺機床。直接數(shù)字控制是在穿孔紙帶和塑料帶基礎上的一大進步。然而,它敢有著同其他信賴于主計算機技術一樣的局限性。當主計算機出現(xiàn)故障時,由其控制的所有機床都將 停止工作。這個問題促使了計算機數(shù)字控制技術的產(chǎn)生。 微處理器的發(fā)展為可編程邏輯控制器和微型計算機的發(fā)展做好了準備。這兩種技術為計算機數(shù)控(CNC)的發(fā)打下了基礎。采用CNC技術后,每臺機床上都有一個可編程邏輯控制器或者微機對其進行數(shù)字控制。這可以使得程序被輸入和存儲在每臺機床內(nèi)部。它還可以在機床以外編制程序,并將其下載到每臺機床中。計算機數(shù)控解決了主計算機發(fā)生故障所帶來的問題,但是它產(chǎn)生了另一個被稱為數(shù)據(jù)管理的問題。同一個程序可能要分別裝入十個相互之間沒有通訊聯(lián)系的 微機中。這個問題目前正在解決之中,它是通過采用局部區(qū)域網(wǎng)絡將各個微機聯(lián) 接起來,以得于更好地進行數(shù)據(jù)管理。 普通車床 普通車床作為最早的金屬切削機床的一種,目前仍然有許多有用的和為人要的特性和為人們所需的特性?，F(xiàn)在,這些機床主要用在規(guī)模較小的工廠中,進行小批量的生產(chǎn),而不是進行大批量的和產(chǎn)。 在現(xiàn)代的生產(chǎn)車間中,普通車床已經(jīng)被種類繁多的自動車床所取代,諸如自動仿形車床、六角車床和自動螺絲車床?，F(xiàn)在,設計人員已經(jīng)熟知先利用單刃刀具去除大量的金屬余量, 然后利用成型刀具獲得表面光潔度和精度這種加工方法的優(yōu)點。這種加工方法的生產(chǎn)速度與現(xiàn)在工廠中使用的最快的加工設備的速度相等。 普通車床的加偏差主要信賴于操作者的技術熟練程度。設計工程師應該認真地確定由熟練工人在普通車床上加工的試驗件的公差。在把試驗伯重新設計為生 產(chǎn)零件時,應該選用經(jīng)濟的公差。 六角車床 六角車床對生產(chǎn)加工設備來說,目前比過去更注重評價其是否具有精確的和快速的重復加工能力。應用這個標準來評價具體的加工方法,六角車床可以獲得較高的質(zhì)量評定。 在為小批量的零件(100~200 件)設計加工方法時,采用六角車床是最經(jīng)濟的。為了在六角車床上獲得盡可能小的公差值, 設計人員應該盡量將加工工序的數(shù)目減至最少。 自動螺絲車床 自動螺絲車床通被分為以下幾種類型:單軸自動,多軸自動和自動夾緊車床。 自動螺絲車床最初是被用來對螺釘和類似的帶有螺紋的零件26進行自動化和快速加工的。但是,這種車床的用途早就超過了這個狹窄的范圍?，F(xiàn)在,它在許多種類的精密零件的大批量生產(chǎn)中起著重要的作用。工件的數(shù)量對采用自動螺絲車床所加工的零件的經(jīng)濟性有較大的影響。如果工件的數(shù)量少于1000件,在六角車床上進行加工比在自動螺絲車床上加工要經(jīng)濟得多。如果計算出最小經(jīng)濟批量,并且針對工件批量正確地選擇機床,就會降低零件的加工成本。 自動仿形車床 在某些情況下,在連續(xù)生產(chǎn)過程中,只進行一次切削加工時的公差可以達到0.05mm。對于某些零件,槽寬的公差可以達到0.125mm。鏜孔和休用單刃刀具 進行精加工時,公差可達到0.0125mm。在希望獲得最大主量的大批量生產(chǎn)中,進行直徑和長度的車削時的最小公差值為0.125mm是經(jīng)濟的。因為零件的表面粗糙度在很大程度上取決于工件材料、刀具、進給量和切削速度,采用自動仿形車床加工所得到的最小公差一定是最經(jīng)濟。 寧波工程學院畢業(yè)設計（開題報告） 一、 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題（或研究的主要內(nèi)容及預期目標）： 國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右。 現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10~20％左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（fms）等新加工技術的應用，需要對機床夾具提出了如下新的要求 目前，大批量生產(chǎn)正逐漸成為現(xiàn)代機械制造業(yè)新的生產(chǎn)模式。在這種模式中，要求加工機床和夾具裝備具有更好的柔性，以縮短生產(chǎn)準備時間、降低生產(chǎn)成本，所以，按手動夾緊的方法已不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的要求，而氣動、液壓夾緊等EROWA夾具正是適應這一生產(chǎn)模式的工裝設備。它對縮短工藝裝備的設計、制造周期起到至關重要的作用。國外為了適應這種生產(chǎn)模式,也把柔性制造系統(tǒng)作為開發(fā)新產(chǎn)品的有效手段，并將其作為機械制造業(yè)的主要發(fā)展。 本設計是CA6140車床床頭箱零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。CA6140車床床頭箱零件的主要加工表面是平面及孔。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。因此，本設計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔的加工精度?；鶞实倪x擇以床頭箱底面的上表面作為粗基準。先將底面加工出來，然后作為定位基準，在以底面作為精基準加工孔。整個加工過程選用通用機床。在夾具方面選用專用夾具?？紤]到零件的結構尺寸簡單，夾緊方式多采用手動夾緊，夾緊簡單，機構設計簡單，且能滿足設計要求。 二、 研究的方法與技術路線（或研究步驟、方法和研究措施）： 工藝學是研究機械加工工藝技術和夾具設計為主的技術學科,具有很強的實踐性,要求學習過程中應緊密聯(lián)系生產(chǎn)實踐,同時它又具有很強的綜合性。 本次畢業(yè)設計研究的課題是軸承座零件加工工藝編制及夾具設計。 主要內(nèi)容如下： 首先，對零件進行分析，主要是零件作用、結構和工藝的分析，通過零件分析可以了解零件的基本情況，而工藝分析可以知道零件的加工表面和加工要求。根據(jù)零件圖提出的 具體加工要求，確定毛坯的制造形式和尺寸。 第二步，進行基面的選擇，確定加工過程中的粗基準和精基準。根據(jù)選好的基準，制定工藝路線方案，通常情況下制定兩種以上的工藝路線方案，通過工藝方案的比較分析，再確定出可以使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理保證的工藝路線方案。 第三步，根據(jù)已經(jīng)確定的工藝路線，選擇加工設備及工藝裝備，再確定每一工步的切削用量。第四步，設計鉆軸承座 Φ 9mm 孔的夾具。先提出夾具設計任務，選擇定位基準，再確定夾具結構方案，然后開始切削力、夾緊力的計算和定位誤差的分析。 最后，把整個設計過程整理為設計說明書和圖紙，至此整個設計基本完成。 研究方法：1.利用書籍、網(wǎng)絡等資源搜集課題信息； 2. 通過閱讀國內(nèi)外期刊文獻熟悉課題。 研究步驟：第一步：選題； 第二步：搜集、閱讀和整理資料； 第三步：方案設計； 第四步：調(diào)試； 第五步：修改圖樣和整理設計說明書。 三、 研究的總體安排與進度： 2014.02.28 完成方案論證車床加工工序、IV軸孔加工夾具設計； 2014.03.07 完成確定定位方案，選擇夾具結構； 2014.03.27利用給定CA6140車床床頭箱操作，實現(xiàn)工序和夾具的動作； 2014.04.02 完成設計說明書（論文）初稿，指導老師給出修改意見； 2014.05.08 上交所有畢業(yè)設計資料，包括文獻綜述、外文翻譯、開題報告以及設計說明書（論文）。 四、 論文提綱： 一、緒論 1．摘要 2．夾具體的應用簡況 3．夾具體的應用意義 4．夾具體的發(fā)展概況 二、夾具體選型 1．設計夾具元件的具體安裝位 2．根據(jù)計算結果選取夾具體的型號和數(shù)量 3. 夾具體校核 三、夾具元件結構設計 1．夾具元件結構及其動作 2．夾具元件夾具設計和運用AutoCAD軟件進行繪圖 3．夾具元件控制程序設計 四、結論 迄今為止，夾具仍是機電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具(刀具、夾具、量具、模具)之一。夾具在國內(nèi)外也正在逐漸形成一個依附于機床業(yè)或獨立的小行業(yè)。 近些年來，隨著數(shù)控機床、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)等現(xiàn)代或 加工設備的廣泛應用，使傳統(tǒng)的機械加工的指導方法發(fā)生了重大變革，夾具的功能已經(jīng)從過去的裝夾、定位、引導刀具，轉(zhuǎn)變?yōu)檠b夾、定位。而數(shù)字化的設備加工功能的廣大化。給今后夾具的快速裝夾、快速定位提出了更高的要求。 夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智 能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。 本設計是床頭箱第一道加工工序、IV軸孔加工的車床機專用夾具設計，它的主要加工面是軸承孔和平面。從零件的結構外型分析，它的外型復雜，且不易加工，因此該零件材料為鑄造件。該鑄件為機床的箱體類零件，屬批量生產(chǎn)，而所要加工的是該零件上的軸孔，為了滿足加工精度的要求，滿足零件的形位公差要求，在設計夾具的時候必須保證該夾具能夠?qū)ぜM行嚴格的定位，確定定位方案，確保不出現(xiàn)過定位、欠定位等現(xiàn)象。綜合所給零件的形狀特點，可以初步確定所設計專用夾具的大體結構。然后再根據(jù)工件的具體外形尺寸，通過查閱夾具設計方面的相關書籍、手冊等資料詳細確定夾具各個部分的尺寸。 5、 主要參考文獻： 1 佟濟 . 機械制造工藝發(fā)展現(xiàn)狀分析 . 2 隋聚艷 夾具的發(fā)展及其趨勢分析 . 3 金魁 車床夾具設計及研究應用 4 劉守勇 機械制造工藝與機床夾具［M］北京：機械工業(yè)出社，2008 5 徐灝 機械設計手冊［M］北京：機械工業(yè)出版社,1995 6 劉娟 遠方航空測控技術研究所 西安 710089 7 陳明 機械制造工藝學 ［M］北京：機械工業(yè)出版社，2005：32-25 8 孫麗媛 機械制造工藝及夾具設計指導 ［M］北京：冶金工業(yè)出版社 9 周棟隆 機械制造工藝及夾具 ［M］北京：中國輕工業(yè)出版社 10 傅水根 機械制造工藝基礎 ［M］北京： 清華大學出版社 11 林文煥 陳本通 機床夾具設計 ［M］北京:防工業(yè)出版社 12 武漢工業(yè)大學，機械設計工藝基礎 [M]北京:中國建筑工業(yè)出版社 13 孫光華 工裝設計 [M]北京:機械工業(yè)出版社,1998:19-23 14 任東瀾, 張曉鵬太原技術轉(zhuǎn)移促進中心 山西 太原030006 15 李善術.數(shù)控機床及其應用[M].北京機械工業(yè)出版社,2001 16 Bausch MM,Youcef-Toumi K..Computer Planning Method for Automated Fixture Layout Synthesis[J].Proc.Of the Manuf.Int. 90 Conf.,1990,1:225-232. 17 Well R.The Influence of Fixture Positioning Errors on the Geometry Accuracy of Mechanical Parts[C].1991.215-225. 指導教師審核意見： 指導教師簽字 年 月 日 教研室審核意見： 教研室主任簽字 年 月 日 4 4 一、加工工序及夾具體的作用與意義 機械加工工藝及夾具設計是畢業(yè)前對專業(yè)知識的綜合運用訓練。制造技術已經(jīng)是生產(chǎn)、國際經(jīng)濟競爭、產(chǎn)品革新的一種重要手段，所有國家都在尋求、獲得、開發(fā)和利用它。它正被看作是現(xiàn)代國家經(jīng)濟上獲得成功的關鍵因素。 機械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機械加工工藝過程和操作方法。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)。而機床夾具是在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。它們的研究對機械工業(yè)有著很重要的意義。 二、加工工序，夾具的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展方向 夾具的發(fā)展歷程,大約可以分為三個階段:第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結合上,這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具,使得加工過程進一步提高效率和趨于完善;第二階段,夾具成為人與機床之間的橋梁,夾具的機能發(fā)生變化,它主要用于工件的定位和夾緊;第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結合,夾具作為機床的一部分,成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。 從1949年以來，我國機械工業(yè)有了很大的發(fā)展，已經(jīng)成為工業(yè)中產(chǎn)品門類比較齊全、具有相當規(guī)模和一定技術基礎的產(chǎn)業(yè)部門之一，其機械加工和夾具也有很大的發(fā)展，但是與工業(yè)發(fā)達國家相比，我們這方面的水平還存在著階段性的差距，主要表現(xiàn)在機械產(chǎn)品質(zhì)量和水平不夠高，加工工藝過程不合理，夾具應用也比較少，使其加工工人勞動強度大，加工出來的產(chǎn)品也不理想。 現(xiàn)在，各工業(yè)化國家都把制造技術視為當代科技發(fā)展為活躍的領域和國際間科技競爭的主戰(zhàn)場，制定了一系列振興計劃、建立世界級制造技術中心，紛紛把先進制造技術列為國家關鍵技術和優(yōu)先發(fā)展領域。 工序設計包括工序基準的選擇，工序尺寸的確定，加工余量的確定，機床的選擇，工藝裝備的選擇，切削用量的選擇和時間定額的確定。機床夾具設計是工藝裝備設計中的一個重要組成部分。在整個加工構成中夾具不僅僅是為了夾緊固定被加工零件，還應保證加工零件的位置精度，提高加工生產(chǎn)率。各種專用夾具的設計質(zhì)量將直接影響被加工零件的精度要求，在機械加工工藝過程中起著重要作用。 在當前競爭如此激烈的年代，中小企業(yè)只有用最低廉的生產(chǎn)成本創(chuàng)造出較高的利潤才能有生存和發(fā)展空間，而這與企業(yè)在產(chǎn)品生產(chǎn)中的工藝過程有著至關重要的聯(lián)系，工序質(zhì)量是基礎,直接影響產(chǎn)品的整體質(zhì)量,工序質(zhì)量控制是過程質(zhì)量控制基本點,是現(xiàn)場質(zhì)量控制的重要內(nèi)容。要控制產(chǎn)品加工過程的質(zhì)量,必須控制工序的質(zhì)量。通過合理地安排制定工藝路線，并結合夾具的利用，是提高生產(chǎn)效率降生產(chǎn)成本的最直接有效的方法之一!本文主旨就是以連桿的加工為載體，通過其連桿件在CA6140車床上完成產(chǎn)品的加工來說明，合理利用夾具不僅能提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，還能大大降低從業(yè)人員的勞動強度，提高企業(yè)效益! 在機械制造工藝不斷發(fā)展的今天，其在國內(nèi)外表現(xiàn)出全球化、 自動化、環(huán)?；⑻摂M化、網(wǎng)絡化等發(fā)展趨勢，下面我們就其中幾個方面作個簡單探討。 （1）全球化。機械制造業(yè)的國內(nèi)、國際市場競爭越來越激烈，不少企業(yè)，甚至包括知名企業(yè)，在無情的競爭中落敗，倒閉的倒閉，被兼并的被兼并，不少暫時還得以在國內(nèi)市場立足的知名企業(yè)只能另辟蹊徑，拓展新市場。網(wǎng)絡通訊技術的快速發(fā)展進一步推動了企業(yè)間既競爭又合作的發(fā)展趨勢，它與激烈的市場角逐相互作用，成為了制造業(yè)全球化的發(fā)展動力。當然我們也需要明確，全球化機械制造的基礎是技術網(wǎng)絡化，是網(wǎng)絡通訊技術的發(fā)展使得制造全球化得以完整實現(xiàn)。 （2）自動化。自動化信息管理一直是機械制造工藝領域追求的終極目標，制造技術自動化可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率，同時又能降低成本，減輕工人的勞動強度。目前，制造技術自動化的研究方向主要是制造系統(tǒng)中的集成和系統(tǒng)技術、制造單元技術、人機一體化制造系統(tǒng)、工業(yè)機器人、制造過程的計劃和調(diào)度、柔性制造技術以及適應現(xiàn)代化生產(chǎn)模式的制造環(huán)境等。 （3）網(wǎng)絡化。網(wǎng)絡通訊技術的迅速發(fā)展和普及為企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營等活動帶來了新的變革，零件制造、產(chǎn)品設計、產(chǎn)品銷售與市場開拓都變得可以在異地甚至異國進行。網(wǎng)絡通訊技術的快速發(fā)展同時也加快了技術信息的交流，加強了產(chǎn)品開發(fā)的合作與經(jīng)營管理模式的學習，在一定程度上推動了企業(yè)向既競爭又合作的方向發(fā)展。 眾所周知，現(xiàn)代機械制造技術突出表現(xiàn)為現(xiàn)代技術和工業(yè)創(chuàng)新的集成，它不僅是國民經(jīng)濟的重要組成部分，也是衡量國家科技發(fā)展水平的重要標志，是國際間科技競爭的重點。我們要抓住機遇，了解機械制造技術工藝的發(fā)展特點，把握現(xiàn)代機械制造技術的發(fā)展趨勢，緊跟發(fā)展先進制造技術的世界潮流，將發(fā)展現(xiàn)代機械制造工藝放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位，盡快縮小與發(fā)達國家的差距，才能在全球化的激烈競爭中立于不敗之地。 三、總結 隨著市場競爭日漸激烈,制造企業(yè)受到了前所未有的挑戰(zhàn)。為快速適應內(nèi)、外部環(huán)境的快速變化,利用APS和MES等先進的企業(yè)生產(chǎn)管理模式和先進信息系統(tǒng),充分利用企業(yè)的制造資源,優(yōu)化企業(yè)車間生產(chǎn)的計劃和調(diào)度算法,通過改變企業(yè)傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式來提高生產(chǎn)率,進而快速響應客戶需求,是提高企業(yè)競爭力的重要手段。 本文主要加工工序和夾具的相關概念及其在機械制造中的發(fā)展歷程，通過對相關的工序和夾具設計的歷史，現(xiàn)狀和發(fā)展分析，旨在提高在設計執(zhí)照中對工序和家具設計的應用能力，為往后的制造工業(yè)打好堅實的基礎。 四、參考文獻 1 佟濟 . 機械制造工藝發(fā)展現(xiàn)狀分析 . 2 隋聚艷 夾具的發(fā)展及其趨勢分析 . 3 金魁 車床夾具設計及研究應用 4 劉守勇 機械制造工藝與機床夾具［M］北京：機械工業(yè)出社，2008 5 徐灝 機械設計手冊［M］北京：機械工業(yè)出版社,1995 6 劉娟 遠方航空測控技術研究所 西安 710089 7 陳明 機械制造工藝學 ［M］北京：機械工業(yè)出版社，2005：32-25 8 孫麗媛 機械制造工藝及夾具設計指導 ［M］北京：冶金工業(yè)出版社 9 周棟隆 機械制造工藝及夾具 ［M］北京：中國輕工業(yè)出版社 10 傅水根 機械制造工藝基礎 ［M］北京： 清華大學出版社 11 林文煥 陳本通 機床夾具設計 ［M］北京:防工業(yè)出版社 12 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