CA6140車床法蘭盤加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計(jì),ca6140,車床,法蘭盤,加工,工藝,關(guān)鍵,癥結(jié),樞紐,工序,工裝,設(shè)計(jì) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）選題審批表 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 CA6140車床法蘭盤加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 教 師 職 稱 教授 學(xué)生具備條件 選題完成形式 內(nèi) 容 簡(jiǎn) 要： 系主任簽字： 年 月 日 院長(zhǎng)簽字： 年 月 日 3 本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 開題報(bào)告 題 目CA6140車床法蘭盤加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計(jì)學(xué)院名稱 ___________工學(xué)院 _________ 專業(yè)名稱 _________機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其___________ 年 級(jí) ____________________ 學(xué)生姓名 ____________________ 學(xué) 號(hào) ____________________ 指導(dǎo)教師 ____________________ 職 稱 ____________________ ________年 月 日 選題的依據(jù)及意義（包括課題的理論價(jià)值和實(shí)踐價(jià)值；國(guó)內(nèi)外的研究概況等）： 本課題研究?jī)?nèi)容 本課題研究方案 研究的創(chuàng)新之處 7 研究過程(含完成期限) 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室意見 教研室主任簽名： 年 月 日 院系意見 主管領(lǐng)導(dǎo)簽名： 年 月 日 畢 業(yè) 論 文 論文題目 學(xué) 院 專 業(yè) 年 級(jí)  姓 名 指導(dǎo)教師  職 稱  （200 年 月） 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處制 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)教師評(píng)審標(biāo)準(zhǔn) 序號(hào) 評(píng)審項(xiàng)目 指 標(biāo) 滿分 1 工作量、工作態(tài)度 按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，難易程度和工作量符合教學(xué)要求，體現(xiàn)本專業(yè)基本訓(xùn)練的內(nèi)容；工作認(rèn)真，遵守紀(jì)律；作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)。 20 2 調(diào)查論證 能獨(dú)立查閱文獻(xiàn)和調(diào)研；能正確翻譯外文資料；能較好地作出開題報(bào)告；有綜合、收集和正確利用各種信息的能力。 15 3 設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方案 與實(shí)驗(yàn)技能 設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方案科學(xué)合理，方案具體可行；能獨(dú)立操作實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、處理正確；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、工藝可行、推導(dǎo)正確或程序運(yùn)行可靠。 20 4 分析與解決 問題的能力 能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能及獲取新知識(shí)去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問題；能對(duì)課題進(jìn)行理論分析，并得出有價(jià)值的結(jié)論 20 5 論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 立論正確，論據(jù)充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，分析、處理問題科學(xué)；綜述簡(jiǎn)練完整，結(jié)構(gòu)格式符合論文（設(shè)計(jì)）要求；文理通順，技術(shù)用語(yǔ)準(zhǔn)確，規(guī)范；圖表完備、制圖正確。 20 6 創(chuàng) 新 具有創(chuàng)新意識(shí)；對(duì)前人工作有改進(jìn)、突破、或有獨(dú)特見解，有一定應(yīng)用價(jià)值。 5 各教學(xué)單位可結(jié)合本專業(yè)特點(diǎn)和要求，制定相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。  11 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱人評(píng)審標(biāo)準(zhǔn) 序號(hào) 評(píng)審項(xiàng)目 指 標(biāo) 滿分 1 選 題 選題達(dá)到本專業(yè)教學(xué)基本要求，難易程度、工作量大小合適。 20 2 綜述材料 調(diào)查論證 根據(jù)課題任務(wù)，能獨(dú)立查閱文獻(xiàn)資料和從事有關(guān)調(diào)研。有綜合歸納、利用各種信息的能力，開題論證較充分。翻譯外文資料的水平較高。 15 3 設(shè)計(jì)、推導(dǎo)、 計(jì)算、論證 方案設(shè)計(jì)合理，具有可操作性；推導(dǎo)正確；計(jì)算準(zhǔn)確；結(jié)構(gòu)合理、工藝可行；圖樣繪制與技術(shù)要求符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及要求。 45 4 論文設(shè)計(jì)質(zhì)量 論點(diǎn)明確，論據(jù)充分，結(jié)論正確；條理清楚，文理通順，用語(yǔ)符合技術(shù)規(guī)范；圖表清楚，書寫格式規(guī)范。 15 5 創(chuàng) 新 對(duì)前人工作有改進(jìn)、突破、或有獨(dú)特見解；有一定應(yīng)用價(jià)值。 5 各教學(xué)單位可結(jié)合本專業(yè)特點(diǎn)和要求，制定相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。  畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯評(píng)審標(biāo)準(zhǔn) 序號(hào) 評(píng)審項(xiàng)目 指 標(biāo) 滿分 1 報(bào)告內(nèi)容 思路清新；語(yǔ)言表達(dá)準(zhǔn)確，概念清楚，論點(diǎn)正確；實(shí)驗(yàn)方法科學(xué)，分析歸納合理；結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)，論文（設(shè)計(jì)）有應(yīng)用價(jià)值。 40 2 報(bào)告過程 準(zhǔn)備工作充分, 具備必要的報(bào)告影像資料；報(bào)告在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)作完。 10 3 答 辯 回答問題有理論依據(jù)，基本概念清楚。主要問題回答簡(jiǎn)明準(zhǔn)確。 45 4 創(chuàng) 新 對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見解。 5 各教學(xué)單位可結(jié)合本專業(yè)特點(diǎn)和要求，制定相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。  山 西 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成績(jī)單 院系 專業(yè) 入學(xué)時(shí)間 學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名 班級(jí) 周數(shù) 起止日期 指導(dǎo)教師 職稱 論文（設(shè)計(jì)）題目 指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語(yǔ) 建議成績(jī) 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 評(píng) 閱 人 評(píng) 語(yǔ) 建議成績(jī) 評(píng)閱人簽名 年 月 日 答辯與評(píng)分 綜合成績(jī) 答辯小組 負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日 本成績(jī)單一式二份，一份裝訂在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中，一份入學(xué)生學(xué)籍檔案。 優(yōu)秀畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）推薦表 論文題目 　 學(xué)生姓名 　 學(xué) 號(hào) 　 專 業(yè) 　 學(xué) 院 　 　指導(dǎo)教師 　 審稿說明： 1.對(duì)論文內(nèi)容、論文質(zhì)量、學(xué)術(shù)水平（含文字、圖表、公式）的評(píng)價(jià)。 2.對(duì)論文具體說明推薦的理由。 3.推薦的論文稿件是否符合編寫規(guī)范要求。 推薦人意見： 推薦人簽字： 年 月 日 院長(zhǎng)簽字： 年 月 日 14 CA6140車床法蘭盤加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計(jì) 1 引言 法蘭盤是一種盤狀零件，法蘭盤也叫法蘭，成對(duì)使用。法蘭盤連接作為管道施工的重要連接方式，廣泛應(yīng)用于工業(yè)管道工程中的管道連接。法蘭連接是一種可拆連接，它把兩個(gè)管道、管件或器材連接在一起，使用方便，能夠承受較大的壓力。有些管件和器材自帶法蘭盤。法蘭的主要作用是連接管路并保持管路密封性能、便于某段管路的更換、便于拆開檢查管路情況、便于某段管路的封閉等。 法蘭盤連接的使用十分廣泛。在家庭內(nèi)，管道直徑小，而且是低壓，看不見法蘭盤連接。如果在一個(gè)鍋爐房或者生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，到處都是法蘭盤連接的管道和器材。 1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)目的 畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及所有專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有極其重要的地位。 機(jī)械制造技術(shù)是一門非常重要的技術(shù)，人類的發(fā)展過程就是一個(gè)不斷的制造過程。因此，制造技術(shù)的重要性是不言而喻的，它有以下四個(gè)方面的意義：社會(huì)發(fā)展與制造技術(shù)密切相關(guān)；制造技術(shù)是科學(xué)技術(shù)物化的基礎(chǔ)；制造技術(shù)是所有工業(yè)的支柱；制造技術(shù)國(guó)力和國(guó)防的后盾。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝學(xué)、進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)等所有重要課程之后的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。它一方面要求學(xué)生通過設(shè)計(jì)能獲得綜合運(yùn)用過去所學(xué)過的全部課程進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本能力，另外，也為以后作好畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。學(xué)生通過機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)，應(yīng)在下述各方面得到鍛煉：首先，能熟練運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的時(shí)間知識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。其次，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。學(xué)生通過設(shè)計(jì)借據(jù)（或量具）的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理而能保證加工的夾具的能力。最后，學(xué)會(huì)使用手冊(cè)及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱、出處，能夠做到熟練運(yùn)用。 就我個(gè)人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后從事機(jī)械行業(yè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 由于個(gè)人能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)老師給予指導(dǎo)。 1.2 法蘭盤工藝設(shè)計(jì)的概況 法蘭盤是工業(yè)中應(yīng)用廣泛的零件之一，生產(chǎn)量比較大。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高加工效率，需要對(duì)其加工工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并在關(guān)鍵工序使用組合機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床進(jìn)行加工。本課題即以此為背景，要求學(xué)生根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和支座體零件的加工要求，首先完成零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)之上，選擇其關(guān)鍵工序之一進(jìn)行專用夾具及加工用組合機(jī)床設(shè)計(jì)，并完成必要的設(shè)計(jì)計(jì)算。 通過這樣一個(gè)典型環(huán)節(jié)綜合訓(xùn)練，達(dá)到綜合訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決工程實(shí)際問題的能力。 2 生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型 該法蘭盤零件屬于大批量生產(chǎn)。大量生產(chǎn)的工藝特征有:具有廣泛的互換性，少數(shù)裝配精度較高處，采用分組裝配法和調(diào)整法；廣泛采用金屬模機(jī)器造型，模鍛或其他商效方法。毛坯精度高，加工余量小；廣泛采用商效專用機(jī)床及自動(dòng)機(jī)床，按流水線和自動(dòng)排列設(shè)備；廣泛采用專用夾具，專用組合機(jī)床，專用刀具，專用量具或自動(dòng)檢驗(yàn)裝置，靠調(diào)整法達(dá)到精度要求；對(duì)調(diào)整工的技術(shù)水平要求高，對(duì)操作工的技術(shù)水平要求較低；有工藝過程卡或工序卡，關(guān)鍵工序要調(diào)整卡和檢驗(yàn)卡；成本較低；生產(chǎn)率高；工人勞動(dòng)條件較好。 3 法蘭盤零件分析 3.1 零件工藝分析 法蘭盤的加工共有兩組加工表面，它們相互之間有一定的要求。現(xiàn)分述如下： 以工件的外圓為基準(zhǔn)加工孔。鏜Φ90的孔，鏜Φ101的孔，鏜Φ209孔。其中主要加工孔Φ90。然后以Φ90 mm的孔為中心加工3-12直孔，3-12斜孔，直徑為17.5的孔。有以上的分析可知，對(duì)于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于夾具加工另一組表面，并保證它們的精度。 3.2 零件的作用 法蘭是機(jī)械連接的重要形式。題目所給的零件是CA6140車床的法蘭盤。主要是用來安裝在機(jī)床上，起到導(dǎo)向的作用使機(jī)床實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 4 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 4.1 確定毛坯的制造形式 “CA6140車床法蘭盤”，零件材料為HT200，硬度190～210HB，生產(chǎn)類型中批量，鑄造毛坯。法蘭盤在使用過程中不經(jīng)常的變動(dòng)，它只起壓緊的作用，受到的沖擊不是很大，只是在縱向上受到很大的壓力。在加工過程中的精度保證很重要，它對(duì)工件的定位有一定的保證作用。 4.2 基準(zhǔn)的選擇 4.2.1 粗基準(zhǔn)的的選擇 對(duì)于一般的回轉(zhuǎn)體零件而言，以外表面作為粗基準(zhǔn)是合理的。對(duì)于零件來說Φ320 mm作為粗基準(zhǔn)。 4.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 主要考慮的是基準(zhǔn)的中和問題。當(dāng)設(shè)計(jì)與工序的基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。所以以直徑為90的內(nèi)圓作為精基準(zhǔn) 4.3 工藝路線的選擇 生產(chǎn)為大批量生產(chǎn)，故采用萬(wàn)能機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。同時(shí)還可降低生產(chǎn)成本。 4.3.1 工藝路線方案一（如表1） 工序一 鍛打 工序二 退火 工序三 車小端外圓和端面 工序四 掉頭車大端外圓和端面 工序五 鏜直徑為209，101，90的孔 工序六 鉆直徑為17.5的孔 工序七 鉆3-12孔 工序八 鉆，3-12斜孔 工序九 去毛刺 工序十 終檢 （表1） 4.3.2 工藝路線方案二（如表2） 工序一 鍛打 工序二 退火 工序三 車大端外圓和端面 工序四 掉頭車小端外圓和端面 工序五 鏜直徑為209，101，90的孔 工序六 鉆直徑為17.5的孔 工序七 鉆3-12孔 工序八 鉆3-12斜孔 工序九 去毛刺 工序十 終檢 （表2） 4.3.3 工藝方案的分析 上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先加工小端外圓，然后加工大端外圓，。方案二則是先加工大端外圓，然后再加工小端外圓，此時(shí)方案一先加工小端外圓再加工大端外圓，這樣有利提高效率，節(jié)省成本。經(jīng)比較可知，顯然方案一比方案二的裝夾次數(shù)減少了，同時(shí)也更好的保證了精度要求。 4.3.4 最終的加工工藝過程（如表3） 工序一 鍛打 工序二 退火 工序三 車小端外圓和端面 工序四 掉頭車大端外圓和端面 工序五 鏜直徑為209，101，90的孔 工序六 鉆直徑為17.5的孔 工序七 鉆3-12孔 工序八 鉆3-12斜孔 工序九 去毛刺 工序十 終檢 （表3） 5 正確選擇切削用量的原則 正確、合理地選擇切削用量，對(duì)提高切削效率，保證刀具耐用度，保證加工的經(jīng)濟(jì)性，保證加工質(zhì)量，具有重要的作用。 5.1 粗加工時(shí)切削用量的選擇原則 粗加工時(shí)加工精度與表面粗糙度要求不高,毛坯切削余量較大。因此，選擇粗加工的切削用量時(shí)，要盡可能保證較高的單位時(shí)間金屬切削量（金屬切除率）及必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本。 金屬切除率可以用下式計(jì)算： Zw ≈V.f.ap.1000 式中：Zw單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除量（mm3/s） V切削速度（m/s） f 進(jìn)給量（mm/r） ap切削深度（mm） 提高切削速度、增大進(jìn)給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，在這三個(gè)因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進(jìn)給量，影響最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個(gè)盡可能大的切削深度（ap），其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量度f(wàn)，最后確定一個(gè)合適的切削速度V。 選用較大的ap和f以后，刀具耐用度顯然也會(huì)下降，但要比V對(duì)刀具耐用度的影響小得多，因此，使V、f、ap的乘積盡可能大，從而保證較高的金屬切除率。此外，增大ap可使走刀次數(shù)減少，增大f又有利于斷屑。因此，根據(jù)以上原則選擇粗加工切削用量對(duì)提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本是比較有利的。 5.1.1 切削深度的選擇 粗加工時(shí)切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應(yīng)當(dāng)盡量將粗加工余量一次切除。只有當(dāng)總加工余量很大，一次不能切完時(shí)，應(yīng)考慮分多次走刀。 5.1.2 進(jìn)給量的選擇 粗加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的因素主要是切削力。因此，進(jìn)給量應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度來確定。選擇進(jìn)給量時(shí)應(yīng)考慮到機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長(zhǎng)度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度好的情況下，可選用大一些的進(jìn)給量；在剛性和強(qiáng)度較差的情況下，應(yīng)適當(dāng)減小進(jìn)給量。 5.1.3 切削速度的選擇 粗加工時(shí)，切削速度主要受刀具耐用度和機(jī)床功率的限制。切削深度、進(jìn)給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時(shí)必須考慮到機(jī)床的許用功率。如超過了機(jī)床的許用功率，則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。 5.2 精加工時(shí)切削用量的選擇原則 精加工時(shí)加工精度和表面質(zhì)量要求較粗加工高，加工余量小且均勻。因此，選擇精加工的切削用量時(shí)應(yīng)先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)效率。 5.2.1 切削深度的選擇 精加工時(shí)的切削深度應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定。通常希望精加工余量不要留得太大，否則，當(dāng)背吃刀量較大時(shí)，切削力顯著增加，影響加工質(zhì)量。 5.2.2 進(jìn)給量的選擇 精加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的主要因素是表面粗糙度。進(jìn)給量增大時(shí)，雖有利于斷屑，但殘留面積高度增大，切削力增大，表面質(zhì)量下降。 5.2.3 切削速度的選擇 切削速度提高時(shí)，切削變形減小，切削力有所下降，而且不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。一般選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，盡可能提高切削速度。只有當(dāng)切削速度受到工藝條件限制而不能提高時(shí)，才選用低速，以避開積屑瘤產(chǎn)生的范圍。 由此可見，精加工時(shí)選用較小的背吃刀量ap和進(jìn)給量f，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)滿足生產(chǎn)率的要求。 6 夾具設(shè)計(jì) 6.1 定位基準(zhǔn)的選擇 6.1.1 粗基準(zhǔn)的的選擇 對(duì)于一般的回轉(zhuǎn)體零件而言，以外表面作為粗基準(zhǔn)是合理的。對(duì)于零件來說Φ320 mm作為粗基準(zhǔn)。 6.1.2 精基準(zhǔn)的選擇 主要考慮的是基準(zhǔn)的中和問題。當(dāng)設(shè)計(jì)與工序的基準(zhǔn)不重合時(shí)，因該進(jìn)行尺寸換算。所以以直徑為90的內(nèi)圓作為精基準(zhǔn)。 6.2 確定切削用量及基本工時(shí) 工序Ⅰ切削用量及基本工時(shí)的確定：車Φ320端面和外圓，選用機(jī)床：CA6140車床 6.2.1 車Φ320端面和外圓 選擇75°車刀外圓車刀 （見《工藝手冊(cè)》表3.1－27） ，（《切削》表3.7和《切削》表3.8） （《切削》表3.9） 按機(jī)床選取 實(shí)際切削速度： 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量： 床工作進(jìn)給量： 基本工時(shí)： 6.2.2 半精車Φ320端面和外圓 加工余量為Z=1mm 切削速度為 選用主軸為 工作臺(tái)進(jìn)給量： 基本工時(shí)： 6.2.3 鉆Φ3-12mm孔 機(jī)床：選用專用機(jī)床 刀具：選取高速鋼鉆頭. 首先，確定進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》表10-66,當(dāng)45≤HRC200時(shí)，D=Φ18時(shí)，取f=0.3mm/r 其次，確定切削速度　　 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表10-70,及10-66,查得 V=35m/min. 再次，確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速　　 ns== 619.2r/min ,與619.2r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為555r/min。現(xiàn)選取=555r/min。 所以實(shí)際切削速度 == 最后，確定削工時(shí) t=i ;其中l(wèi)=91mm; =10mm; =4mm; t= ==0.63(min) 6.3 定位誤差分析 夾具的主要定位元件為定位心軸，該定位心軸是根據(jù)零件定位方案設(shè)計(jì)的專用件，各定位面加工后對(duì)φ90mm孔的軸向位置偏差影響可以忽略不計(jì)。鉆孔位置主要由鉆套鉆模套引導(dǎo)，因此孔的位置加工偏差主要由鉆套中心位置尺寸偏差決定。查文獻(xiàn)普通精度的鉆模板上固定的襯套中心位置尺寸的極限偏差取±0.05mm<±0.3mm,因此孔的位置偏差可以保證。 6.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。夾具體上鉆套采用快換形式提高了加工生產(chǎn)效率。同時(shí)，在定位和夾緊方面采用的是帶有螺栓連接的定位心軸和快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，該夾緊機(jī)構(gòu)是螺母螺孔內(nèi)又斜鉆了孔，其孔徑略大雨螺紋外徑。螺母斜向沿著光孔套入螺桿，然后將螺母擺正，使螺母的螺紋與螺桿（即：定位心軸）嚙合，再略為擰動(dòng)螺母，便可夾緊工件?？焖傩D(zhuǎn)夾緊機(jī)構(gòu)同樣的提高了加工生產(chǎn)效率。 在用定位心軸定位時(shí)，采用的是間隙配合心軸，心軸工作部分按基孔制h6、g6或f7制造。此設(shè)計(jì)在裝卸工件時(shí)較方便，縮短了加工時(shí)的輔助時(shí)間。根據(jù)該法蘭盤結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)的定位套一次限制5個(gè)自由度，外加一定位支承板限制2個(gè)自由度，即滿足定位要求又能增加定位穩(wěn)定性。夾緊裝置使用鉤形夾緊螺栓，操作方便。該夾具上設(shè)有擋塊，可防止零件在加工時(shí)發(fā)生翻轉(zhuǎn)或者滾動(dòng)。夾具體也是由定位夾緊需要設(shè)計(jì)而成，工件的拆裝也比較方便，總體上這套夾具方案能夠滿足生產(chǎn)要求。 夾具的零件圖、零件毛坯圖和零件圖見隨附圖。 7 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對(duì)一種或數(shù)種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的高效專用機(jī)床。組合機(jī)床能對(duì)工件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位同時(shí)加工。組合機(jī)床可分為具有固定夾具的單工位組合機(jī)床、具有移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床三類。 7.1 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)----“三圖一卡” 繪制組合機(jī)床“三圖一卡”，就是針對(duì)具體，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣文件設(shè)計(jì)。其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖和編制生產(chǎn)率計(jì)算卡等。 7.1.1 被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容 被加工零件工序圖是根據(jù)制訂的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床（或自動(dòng)線）上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計(jì)研究合同外，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件工序圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容，并作必要的說明而繪制的。其主要內(nèi)容包括： （1）被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。本工序加工部位用粗實(shí)線表示,其余部位用細(xì)實(shí)線表示。當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向時(shí)，則應(yīng)把設(shè)置中間導(dǎo)向臨近的工件內(nèi)部肋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀和尺寸表示清楚，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。 （2）本工序所選用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾緊方向。以便據(jù)此進(jìn)行夾具的支撐、定位、夾緊和導(dǎo)向等機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。 （3）本工序所選用加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術(shù)要求以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求。本工序加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基地直接發(fā)生關(guān)系。當(dāng)本工序定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不符時(shí)，必須對(duì)加工部位的位置精度進(jìn)行分析和換算，并把不對(duì)稱公差換算為對(duì)稱公差。對(duì)工件毛坯應(yīng)有要求，對(duì)孔的加工余量要認(rèn)真分析。當(dāng)本工序有特殊要求時(shí)必須注明。 （4）注明被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度以及加工部位的余量。 7.1.2 加工示意圖 (1)加工示意圖的作用和內(nèi)容 加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的，是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖；是設(shè)計(jì)刀具，輔具，夾具，多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力件，繪制機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對(duì)機(jī)床總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。 加工示意圖應(yīng)表達(dá)和標(biāo)注的內(nèi)容有：機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程，工件、夾具、刀具及多軸箱之間的相對(duì)位置及其聯(lián)系尺寸，主軸結(jié)構(gòu)類型、尺寸及外伸長(zhǎng)度。 (2)繪制加工示意圖的注意事項(xiàng) 加工示意圖應(yīng)繪制成展開圖，按比例用細(xì)實(shí)線畫出工件外形、加工部位，加工表面畫粗實(shí)線，必須使工件和加工方位與機(jī)床布局相吻合。為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，同一多軸箱上結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的主軸(即指加工表面，所用刀具及導(dǎo)向，主軸及接桿等規(guī)格尺寸，精度完全相同時(shí)，只畫一根，但必須在主軸上標(biāo)注與工件孔號(hào)相對(duì)應(yīng)的軸號(hào))。一般主軸的布置不受真實(shí)距離的限制，當(dāng)主細(xì)彼此間很近或需設(shè)置結(jié)構(gòu)尺寸較大的導(dǎo)向裝置時(shí)，必須以實(shí)際中心距嚴(yán)格按比例畫，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導(dǎo)向裝置等是否相互干涉。 (3)選擇刀具、導(dǎo)向裝置及切削用量、轉(zhuǎn)矩、進(jìn)給力、功率和有關(guān)聯(lián)系尺寸的計(jì)算。 (a)刀具的選擇 選擇刀具應(yīng)考慮工件材質(zhì)、加工精度、表面粗糙度、排屑及生產(chǎn)率等要求。只要條件允許，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)刀具。本工序是粗銑，選用硬質(zhì)合金鉆頭。刀具尺寸應(yīng)滿足加工要求。 (b)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 導(dǎo)向裝置的作用：保證刀具相對(duì)工作的正確位置，保證刀具間正確的位置，提高刀具系統(tǒng)的支撐剛性。本工序的切削速度最大不過V =50m/min。 (c)確定切削轉(zhuǎn)矩、軸向力和切削功率 確定切削轉(zhuǎn)矩、軸向力和切削功率是為了分別確定主軸及其他傳動(dòng)件尺寸、選擇滑臺(tái)、主電動(dòng)機(jī)提供依據(jù)。 (d)確定聯(lián)系尺寸 其中最重要的聯(lián)系尺寸是工件端面到軸箱端面之間的距離，它等于刀具懸伸長(zhǎng)度、主軸外伸長(zhǎng)度之和，再減去加工端面的厚度。為了使機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)盡量使工件端面至軸箱距離最小。因此首先從所有刀具中找出影響聯(lián)系尺寸的關(guān)鍵刀具，使其接桿最短，以獲得加工終了時(shí)軸箱前端面到工件端面之間所需的最小距離，并據(jù)此確定全部刀具、接桿(或卡頭)、導(dǎo)向托架及工件之間的聯(lián)系尺寸。主軸端部須標(biāo)注外徑和孔徑(D／d)、外伸長(zhǎng)度L；刀具結(jié)構(gòu)尺寸須標(biāo)注直徑和長(zhǎng)度；導(dǎo)向結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)標(biāo)注直徑、長(zhǎng)度、配合；工件至夾具之間的尺寸須標(biāo)注工件離導(dǎo)套端面的距離；還須標(biāo)注托架與夾具之間的尺寸。 7.1.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖 （1）機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖的作用與內(nèi)容 （a）機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖的作用 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的，是用來表示機(jī)床的配置型式、主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相互聯(lián)系、運(yùn)動(dòng)關(guān)系和操作方位的總體布局圖，用以檢驗(yàn)各部件相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適；它為多軸箱、夾具等專用部件設(shè)計(jì)提供主要依據(jù)；它可以看成是機(jī)床總體外觀簡(jiǎn)圖，由其輪廓尺寸，占地面積、操作方式等可以檢驗(yàn)是否適應(yīng)用戶現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境。 (b)機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖的內(nèi)容： 表明機(jī)床的配置型式和總布局。以適當(dāng)數(shù)量的視圖(—般至少兩個(gè)視圖，主視圖應(yīng)選擇機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài))，用同一比例畫出各主要部件的外廓形狀和相對(duì)位置。表明機(jī)床基本型式(臥式、立式或復(fù)合式、單面或多面加上、單工位或多工位)及操作者位置等。 完整齊全地反各部件間的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)極限位置及各滑臺(tái)工作循環(huán)總的工作行程和前后行程備量尺寸。 標(biāo)注主要通用部件的規(guī)格代號(hào)和電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)出機(jī)床分組編號(hào)及組件名稱，全部組件應(yīng)包括機(jī)床全部通用及專用零部件，不得遺漏。 (2)繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖之前應(yīng)確定的主要內(nèi)容 (a)選擇動(dòng)力部件 動(dòng)力部件的選擇主要是確定動(dòng)力箱（或各種工藝切削頭）和動(dòng)力滑臺(tái)。 傳動(dòng)裝置選擇TD 25-A系列傳動(dòng),三軸主軸箱,和1HY-25液壓滑臺(tái) (b)確定機(jī)床裝料高度H 裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離。在確定機(jī)床裝料高度時(shí),首先要考慮工人操作的方便性；對(duì)于流水線要考慮車間運(yùn)送工件的滾道高度，以便允許內(nèi)腔通過隨行夾具返回系統(tǒng)或冷卻排屑系統(tǒng)。其次是機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸限制和剛度要求?？紤]剛度、結(jié)構(gòu)功能和使用要求等因素，裝料高度為1370mm。 (c)確定工作臺(tái) 依據(jù)工序內(nèi)容，選擇1HY-25型多工位移動(dòng)工作臺(tái)。 7.1.4 機(jī)床機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)機(jī)床的工作循環(huán)過程、動(dòng)作時(shí)間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等的技術(shù)文件。通過其可以分析所擬定的方案是否滿足要求。 (1)理想生產(chǎn)率 =50000/2300= 21（件/h） 式中為年生產(chǎn)綱領(lǐng)取50000件 單班制取2300h (2)實(shí)際生產(chǎn)率 min 件/h 實(shí)際生產(chǎn)率大于理想生產(chǎn)率。因此本設(shè)計(jì)滿足要求。 (3)機(jī)床負(fù)荷率 機(jī)床負(fù)荷率不大于0.86～0.90。 結(jié)論 由本文的論述，我們了解到，通過對(duì)鏜床結(jié)合件加工設(shè)備及工藝的研究與應(yīng)用，在機(jī)床、夾具、刀具、工藝流程等方面進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和選擇，有效提高了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大了加工適應(yīng)范圍，提高了可靠性，具備一定的先進(jìn)性，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為解決此類多孔同時(shí)加工問題舉了一件實(shí)例。 本成果設(shè)計(jì)制造的機(jī)床為六軸鉆孔雙面臥式組合機(jī)床。我們將鉆削主軸設(shè)為機(jī)械傳動(dòng)，而進(jìn)給系統(tǒng)為液壓控制，使在滿足使用要求的前提下降低了成本。作為關(guān)鍵部件的液壓滑臺(tái)采用國(guó)產(chǎn)通用部件。以比較簡(jiǎn)單的方式完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)的同步進(jìn)行，非常實(shí)用。 本機(jī)床所用夾具的通用性強(qiáng)，工件采用液壓定位夾緊，快速方便。定位采用兩面一銷的定位方式，夾緊采用液壓加緊，采用這種方式完全能夠滿足精度要求。而且簡(jiǎn)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，采用麻花鉆。這種鉆頭采購(gòu)比較方便，而且價(jià)格比深孔鉆頭也要便宜。在刀具的幾何角度方面，麻花鉆頭的螺旋角即是其軸向前角。當(dāng)加工工件時(shí)，切削力和切削熱隨鉆頭螺旋角的增大而減小(減少)，切削輕快，刀具耐用度高。為此，我們選取鉆頭螺旋角為32，在保證強(qiáng)度的前提下，有效降低了切削力和切削溫度，提高了刀具使用壽命和生產(chǎn)效率。 通過本成果的實(shí)施，進(jìn)排氣搖臂的深孔加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率得到較大幅度提高，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。而且加工精度也完全能夠滿足設(shè)計(jì)要求。則在直接經(jīng)濟(jì)效益方面，節(jié)省了大量加工工時(shí)。 參考文獻(xiàn) [1]吳宗澤，羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第3版.北京：高等教育也版社，2006. 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[19] 王先逵主編．機(jī)械制造工藝學(xué)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002. 致 謝 本設(shè)計(jì)是在導(dǎo)師老師的悉心指導(dǎo)下完成的，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，敏捷的思維以及不拘一格的教導(dǎo)方式，都讓我感到由衷的敬佩，讓我看到了作為一名教師以身作則教育學(xué)生的風(fēng)采深深地感染和激勵(lì)著我。我為我有您這樣的導(dǎo)師感到驕傲！是您的從嚴(yán)教導(dǎo)激勵(lì)我們不斷上進(jìn)，克服設(shè)計(jì)中遇到的種種困難，學(xué)到更多的知識(shí)。 在此我還要感謝在我的設(shè)計(jì)過程中幫助過我的其他老師，有了你們的指導(dǎo)和意見使我的設(shè)計(jì)進(jìn)行的更加順利。 同時(shí)我還要感謝跟我一組的同學(xué)，是我們的互幫互助使我們進(jìn)步的更快，最后要感謝我宿舍的兄弟們和關(guān)心我的朋友、父母，感謝你們?cè)谖易鲈O(shè)計(jì)是對(duì)我的關(guān)心，和其他同學(xué)在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予我的指導(dǎo)和幫助。由于個(gè)人能力所限，本設(shè)計(jì)難免存在缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，以及許多不足之處，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。 - 15 - 外 文 文 獻(xiàn) 題 目 機(jī)械加工介紹 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 Machining Processing Introduction 1 Lathe Lathes are machine tools designed primarily to do turning, facing and bori ng, Very little turning is done on other types of machine tools, and none can do it with equal facility. Because lathes also can do drilling and reaming, their versatility permits several operations to be done with a single setup of the work piece. Consequently, more lathes of various types are used in manufacturing than any other machine tool. The essential components of a lathe are the bed, headstock assembly, tailstock assembly, and the leads crew and feed rod. The bed is the backbone of a lathe. It usually is made of well normalized or aged gray or nodular cast iron and provides s heavy, rigid frame on which all the other basic components are mounted. Two sets of parallel, longitudinal ways, inner and outer, are contained on the bed, usually on the upper side. Som makers use an inverted V-shape for all four ways, whereas others utilize one inverted V and one flat way in one or both sets, they are precision-machined to assure accuracy of alignment. On most modern lathes the way are surface-hardened to resist wear and abrasion, but precaution should be taken in operating a lathe to assure that the ways are not damaged. Any inaccuracy in them usually means that the accuracy of the entire lathe is destroyed. The headstock is mounted in a foxed position on the inner ways, usually at the left end of the bed. It provides a powered means of rotating the word at various speeds. Essentially, it consists of a hollow spindle, mounted in accurate bearings, and a set of transmission gears-similar to a truck transmission—through which the spindle can be rotated at a number of speeds. Most lathes provide from 8 to 18 speeds, usually in a geometric ratio, and on modern lathes all the speeds can be obtained merely by moving from two to four levers. An increasing trend is to provide a continuously variable speed range through electrical or mechanical drives. Because the accuracy of a lathe is greatly dependent on the spindle, it is of heavy construction and mounted in heavy bearings, usually preloaded tapered roller or ball types. The spindle has a hole extending through its length through which long bar stock can be fed. The size of maximum size of bar stock that can be machined when the material must be fed through spindle. The tailsticd assembly consists, essentially, of three parts. A lower casting fits on the inner ways of the bed and can slide longitudinally thereon, with means for clamping the entire assembly in any desired location; an upper casting fits on the lower one and can be moved transversely upon it, on some type of keyed ways, to permit aligning the assembly is the tailstock quill. This is hollow steel cylinder, usually about 51 to 76mm (2to 3 inches) in diameter, that can be moved several inches longitudinally in and out of the upper casting by means of a hand wheel and screw. The size of a lathe is designated by two dimensions. The first is known as the swing. This is the maximum diameter of work that can be rotated on a lathe. It is approximately twice the distance between the line connecting the lathe centers and the nearest point on the ways, the second size dimension is the maximum distance between centers. The swing thus indicates the maximum work piece diameter that can be turned in the lathe, while the distance between centers indicates the maximum length of work piece that can be mounted between centers. Engine lathes are the type most frequently used in manufacturing. They are heavy-duty machine tools with all the components described previously and have power drive for all tool movements except on the compound rest. They commonly range in size from 305 to 610 mm(12 to 24 inches)swing and from 610 to 1219 mm(24 to 48 inches) center distances, but swings up to 1270 mm(50 inches) and center distances up to 3658mm(12 feet) are not uncommon. Most have chip pans and a built-in coolant circulating system. Smaller engine lathes-with swings usually not over 330 mm (13 inches) –also are available in bench type, designed for the bed to be mounted on a bench on a bench or cabinet. Although engine lathes are versatile and very useful, because of the time required for changing and setting tools and for making measurements on the work piece, thy are not suitable for quantity production. Often the actual chip-production tine is less than 30% of the total cycle time. In addition, a skilled machinist is required for all the operations, and such persons are costly and often in short supply. However, much of the operator’s time is consumed by simple, repetitious adjustments and in watching chips being made. Consequently, to reduce or eliminate the amount of skilled labor that is required; turret lathes, screw machines, and other types of semiautomatic and automatic lathes have been highly developed and are widely used in manufacturing. 2 Numerical Control One of the most fundamental concepts in the area of advanced manufacturing technologies is numerical control (NC). Prior to the advent of NC, all machine tools ere manually operated and controlled. Among the many limitations associated with manual control machine tools, perhaps none is more prominent than the limitation of operator skills. With manual control, the quality of the product is directly related to and limited to the skills of the operator. Numerical control represents the first major step away from human control of machine tools. Numerical control means the control of machine tools and other manufacturing systems through the use of prerecorded, written symbolic instructions. Rather than operating a machine tool, an NC technician writes a program that issues operational instructions to the machine tool. For a machine tool to be numerically controlled, it must be interfaced with a device for accepting and decoding the programmed instructions, known as a reader. Numerical control was developed to overcome the limitation of human operators, and it has done so. Numerical control machines are more accurate than manually operated machines, they can produce parts more uniformly, they are faster, and the long-run tooling costs are lower. The development of NC led to the development of several other innovations in manufacturing technology: Electrical discharge machining, Laser cutting, Electron beam welding. Numerical control has also made machine tools more versatile than their manually operated predecessors. An NC machine tool can automatically produce a wide of parts, each involving an assortment of widely varied and complex machining processes. Numerical control has allowed manufacturers to undertake the production of products that would not have been feasible from an economic perspective using manually controlled machine tolls and processes. Like so many advanced technologies, NC was born in the laboratories of the Massachusetts Institute of Technology. The concept of NC was developed in the early 1950s with funding provided by the U.S. Air Force. In its earliest stages, NC machines were able to made straight cuts efficiently and effectively. However, curved paths were a problem because the machine tool had to be programmed to undertake a series of horizontal and vertical steps to produce a curve. The shorter the straight lines making up the steps, the smoother is the curve, each line segment in the steps had to be calculated. This problem led to the development in 1959 of the Automatically Programmed Tools (APT) language. This is a special programming language for NC that uses statements similar to English language to define the part geometry, describe the cutting tool configuration, and specify the necessary motions. The development of the APT language was a major step forward in the fur ther development from those used today. The machines had hardwired logic circuits. The instructional programs were written on punched paper, which was later to be replaced by magnetic plastic tape. A tape reader was used to interpret the instructions written on the tape for the machine. Together, all of this represented a giant step forward in the control of machine tools. However, there were a number of problems with NC at this point in its development. A major problem was the fragility of the punched paper tape medium. It was common for the paper tape containing the programmed instructions to break or tear during a machining process. This problem was exacerbated by the fact that each successive time a part was produced on a machine tool; the paper tape carrying the programmed instructions had to be rerun through the reader. If it was necessary to produce 100 copies of a given part, it was also necessary to run the paper tape through the reader 100 separate tines. Fragile paper tapes simply could not withstand the rigors of a shop floor environment and this kind of repeated use. This led to the development of a special magnetic plastic tape. Whereas the paper carried the programmed instructions as a series of holes punched in the tape, the plastic tape carried the instructions as a series of magnetic dots. The plastic tape was much stronger than the paper tape, which solved the problem of frequent tearing and breakage. However, it still left two other problems. The most important of these was that it was difficult or impossible to change the instructions entered on the tape. To make even the most minor adjustments in a program of instructions, it was necessary to interrupt machining operations and make a new tape. It was also still necessary to run the tape through the reader as many times as there were parts to be produced. Fortunately, computer technology became a reality and soon solved the problems of NC associated with punched paper and plastic tape. The development of a concept known as direct numerical control (DNC) solved the paper and plastic tape problems associated with numerical control by simply eliminating tape as the medium for carrying the programmed instructions. In direct numerical control, machine tools are tied, via a data transmission link, to a host computer. Programs for operating the machine tools are stored in the host computer and fed to the machine tool an needed via the data transmission linkage. Direct numerical control represented a major step forward over punched tape and plastic tape. However, it is subject to the same limitations as all technologies that depend on a host computer. When the host computer goes down, the machine tools also experience downtime. This problem led to the development of computer numerical control. 3 Turning The engine lathe, one of the oldest metal removal machines, has a number of useful and highly desirable attributes. Today these lathes are used primarily in small shops where smaller quantities rather than large production runs are encountered. The engine lathe has been replaced in today’s production shops by a wide variety of automatic lathes such as automatic of single-point tooling for maximum metal removal, and the use of form tools for finish on a par with the fastest processing equipment on the scene today. Tolerances for the engine lathe depend primarily on the skill of the operator. The design engineer must be careful in using tolerances of an experimental part that has been produced on the engine lathe by a skilled operator. In redesigning an experimental part for production, economical tolerances should be used. Turret Lathes Production machining equipment must be evaluated now, more than ever before, this criterion for establishing the production qualification of a specific method, the turret lathe merits a high rating. In designing for low quantities such as 100 or 200 parts, it is most economical to use the turret lathe. In achieving the optimum tolerances possible on the turrets lathe, the designer should strive for a minimum of operations. Automatic Screw Machines Generally, automatic screw machines fall into several categories; single-spindle automatics, multiple-spindle automatics and automatic chucking machines. Originally designed for rapid, automatic production of screws and similar threaded parts, the automatic screw machine has long since exceeded the confines of this narrow field, and today plays a vital role in the mass production of a variety of precision parts. Quantities play an important part in the economy of the parts machined on the automatic screw machine. Quantities less than on the automatic screw machine. The cost of the parts machined can be reduced if the minimum economical lot size is calculated and the proper machine is selected for these quantities. Automatic Tracer Lathes Since surface roughness depends greatly on material turned, tooling , and feeds and speeds employed, minimum tolerances that can be held on automatic tracer lathes are not necessarily the most economical tolerances. In some cases, tolerances of 0.05mm are held in continuous production using but one cut . groove width can be held to 0.125mm on some parts. Bores and single-point finishes can be held to 0.0125mm. On high-production runs where maximum output is desirable, a minimum tolerance of 0.125mm is economical on both diameter and length of turn. 機(jī)械加工介紹 1.車床 車床主要是為了進(jìn)行車外圓、車端面和鏜孔等項(xiàng)工作而設(shè)計(jì)的機(jī)床。車削很少在其他種類的機(jī)床上進(jìn)行，而且任何一種其他機(jī)床都不能像車床那樣方便地進(jìn)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(jī)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(chǔ)件。它能常是由經(jīng)過充分正火或時(shí)效處理的灰鑄鐵或者球墨鐵制成。它是一個(gè)堅(jiān)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(dǎo)軌。有些制造廠對(duì)全部四條導(dǎo)軌都采用導(dǎo)軌尖朝上的三角形導(dǎo)軌（即山形導(dǎo)軌），而有的制造廠則在一組中或者兩組中都采用一個(gè)三角形導(dǎo)軌和一個(gè)矩形導(dǎo)軌。導(dǎo)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(jī)床的導(dǎo)軌是經(jīng)過表面淬硬的，但是在操作時(shí)還應(yīng)該小心，以避免損傷導(dǎo)軌。導(dǎo)軌上的任何誤差，常常意味著整個(gè)機(jī)床的精度遭到破壞。 主軸箱安裝在內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌的固定位置上，一般在床身的左端。它提供動(dòng)力，并可使工件在各種速度下回轉(zhuǎn)。它基本上由一個(gè)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(jí)數(shù)排列。而且在現(xiàn)代機(jī)床上只需扳動(dòng)2~4個(gè)手柄，就能得到全部轉(zhuǎn)速。一種正在不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)是通過電氣的或者機(jī)械的裝置進(jìn)行無級(jí)變速。 由于機(jī)床的精度在很大程度上取決于主軸，因此，主軸的結(jié)構(gòu)尺寸較大，通常安裝在預(yù)緊后的重型圓錐滾子軸承或球軸承中。主軸中有一個(gè)貫穿全長(zhǎng)的通孔，長(zhǎng)棒料可以通過該孔送料。主軸孔的大小是車床的一個(gè)重要尺寸，因此當(dāng)工件必須通過主軸孔供料時(shí)，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(dǎo)軌配合，并可以在導(dǎo)軌上作縱向移動(dòng)。底板上有一個(gè)可以使整個(gè)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(dòng)，使尾座能與主軸箱中的主軸對(duì)正。尾座的第三個(gè)組成部分是尾座套筒。它是一個(gè)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(gè)英寸。 車床的規(guī)格用兩個(gè)尺寸表示。第一個(gè)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(dǎo)軌上最近點(diǎn)之間距離的兩倍。第二個(gè)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(gè)頂尖之間能夠安裝的工件的最大長(zhǎng)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(jī)床，并且除了小刀架之外，全部刀具的運(yùn)動(dòng)都有機(jī)動(dòng)進(jìn)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(dá)到1270mm（50英寸）和兩頂尖之間距離達(dá)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(gè)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(shè)計(jì)成臺(tái)式車床，其床身安裝在工作臺(tái)或柜子上。 雖然普通車床有很多用途，是很有用的機(jī)床，但是更換和調(diào)整刀具以及測(cè)量工件花費(fèi)很多時(shí)間，所以它們不適合在大量生產(chǎn)中應(yīng)用。通常，它們的實(shí)際加工時(shí)間少于其總加工時(shí)間的30%。此外，需要技術(shù)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(shí)間卻花費(fèi)在簡(jiǎn)單的重復(fù)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(dòng)和自動(dòng)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(yīng)用。 2.數(shù)字控制 先進(jìn)制造技術(shù)中的一個(gè)基本的概念是數(shù)字控制（NC）。在數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)之前，所有的機(jī)床都是由人工操縱和控制的。在與人工控制的機(jī)床有關(guān)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(guān)。數(shù)字控制代表了從人工控制機(jī)床走出來的第一步。 數(shù)字控制意味著采用預(yù)先錄制的、存儲(chǔ)的符號(hào)指令來控制機(jī)床和其他制造系統(tǒng)。一個(gè)數(shù)控技師的工作不是去操縱機(jī)床，而是編寫能夠發(fā)出機(jī)床操縱指令的程序。對(duì)于一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，其上必須安有一個(gè)被稱為閱讀機(jī)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(shù)是為了克服人類操作者的局限性，而且它確實(shí)完成了這項(xiàng)工作。數(shù)字控制的機(jī)器比人工操縱的機(jī)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(zhǎng)期的工藝裝備成本更低。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了制造工藝中其他幾項(xiàng)新發(fā)明的產(chǎn)生： 電火花加工技術(shù)、激光切割、電子束焊接 數(shù)字控制還使得機(jī)床比它們采用有人工操的前輩們的用途更為廣泛。 一臺(tái)數(shù)控機(jī)床可以自動(dòng)生產(chǎn)很多類的零件，每一個(gè)零件都可以有不同的和復(fù)雜的加工過程。數(shù)控可以使生產(chǎn)廠家承擔(dān)那些對(duì)于采用人工控制的機(jī)床和工藝來說，在經(jīng)濟(jì)上是不劃算的產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)。 同許多先進(jìn)技術(shù)一樣，數(shù)控誕生于麻省理工學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室中。數(shù)控這個(gè)概念是50年代初在美國(guó)空軍的資助下提出來的。在其最初的價(jià)段，數(shù)控機(jī)床可以經(jīng)濟(jì)和有效地進(jìn)行直線切割。 然而，曲線軌跡成為機(jī)床加工的一個(gè)問題，在編程時(shí)應(yīng)該采用一系列的水平與豎直的臺(tái)階來生成曲線。構(gòu)成臺(tái)階的每一個(gè)線段越短，曲線就越光滑。臺(tái)階中的每一個(gè)線段都必須經(jīng)過計(jì)算。 在這個(gè)問題促使下，于1959年誕生了自動(dòng)編程工具（APT）語(yǔ)言。這是一個(gè)專門適用于數(shù)控的編程語(yǔ)言，使用類似于英語(yǔ)的語(yǔ)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(yùn)動(dòng)。APT語(yǔ)言的研究和發(fā)展是在數(shù)控技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展過程中的一大進(jìn)步。最初的數(shù)控系統(tǒng)下,今天應(yīng)用的數(shù)控系統(tǒng)是有很大差別的。在那時(shí)的機(jī)床中，只有硬線邏輯電路。指令程序?qū)懺诖┛准垘希ㄋ髞肀凰芰蠋〈?，采用帶閱讀機(jī)將寫在紙帶或磁帶上的指令給機(jī)器翻譯出來。所有這些共同構(gòu)成了機(jī)床數(shù)字控制方面的巨大進(jìn)步。然而，在數(shù)控發(fā)展的這個(gè)階段中還存在著許多問題。 一個(gè)主要問題是穿孔紙帶的易損壞性。在機(jī)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(jī)床上每加工一個(gè)零件，都需要將載有編程指令的紙帶放入閱讀機(jī)中重新運(yùn)行一次。因此，這個(gè)問題變得很嚴(yán)重。如果需要制造100個(gè)某種零件，則應(yīng)該將紙帶分別通過閱讀機(jī)100次。易損壞的紙帶顯然不能承受嚴(yán)配的車間環(huán)境和這種重復(fù)使用。 這就導(dǎo)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(diǎn)瞇載有編程指令。塑料帶的強(qiáng)度比紙帶的強(qiáng)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(gè)問題。 其中最重要的一個(gè)問題是，對(duì)輸入到帶中指令進(jìn)行修改是非常困難的，或者是根本不可能的。即使對(duì)指令程序進(jìn)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(jī)的次數(shù)還必須與需要加工的零件的個(gè)數(shù)相同。幸運(yùn)的是，計(jì)算機(jī)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用很快解決了數(shù)控技術(shù)中與穿孔紙帶和塑料帶有關(guān)的問題。 在形成了直接數(shù)字控制（DNC）這個(gè)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(guān)的問題。在直接數(shù)字控制中，幾臺(tái)機(jī)床通過數(shù)據(jù)傳輸線路聯(lián)接到一臺(tái)主計(jì)算機(jī)上。操縱這些機(jī)床所需要的程序都存儲(chǔ)在這臺(tái)主計(jì)算機(jī)中。當(dāng)需要時(shí)，通過數(shù)據(jù)傳輸線路提供給每臺(tái)機(jī)床。直接數(shù)字控制是在穿孔紙帶和塑料帶基礎(chǔ)上的一大進(jìn)步。然而，它敢有著同其他信賴于主計(jì)算機(jī)技術(shù)一樣的局限性。當(dāng)主計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，由其控制的所有機(jī)床都將停止工作。這個(gè)問題促使了計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)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(jì)算機(jī)的發(fā)展做好了準(zhǔn)備。這兩種技術(shù)為計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）的發(fā)打下了基礎(chǔ)。采用CNC技術(shù)后，每臺(tái)機(jī)床上都有一個(gè)可編程邏輯控制器或者微機(jī)對(duì)其進(jìn)行數(shù)字控制。這可以使得程序被輸入和存儲(chǔ)在每臺(tái)機(jī)床內(nèi)部。它還可以在機(jī)床以外編制程序，并將其下載到每臺(tái)機(jī)床中。計(jì)算機(jī)數(shù)控解決了主計(jì)算機(jī)發(fā)生故障所帶來的問題，但是它產(chǎn)生了另一個(gè)被稱為數(shù)據(jù)管理的問題。同一個(gè)程序可能要分別裝入十個(gè)相互之間沒有通訊聯(lián)系的微機(jī)中。這個(gè)問題目前正在解決之中，它是通過采用局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)微機(jī)聯(lián)接起來，以得于更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。 3.車削加工 普通車床作為最早的金屬切削機(jī)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。現(xiàn)在，這些機(jī)床主要用在規(guī)模較小的工廠中，進(jìn)行小批量的生產(chǎn)，而不是進(jìn)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(dòng)車床所取代，諸如自動(dòng)仿形車床，六角車床和自動(dòng)螺絲車床?，F(xiàn)在，設(shè)計(jì)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(diǎn)。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(shè)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(shù)熟練程度。設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該認(rèn)真地確定由熟練工人在普通車床上加工的試驗(yàn)件的公差。在把試驗(yàn)伯重新設(shè)計(jì)為生產(chǎn)零件時(shí)，應(yīng)該選用經(jīng)濟(jì)的公差。 六角車床 對(duì)生產(chǎn)加工設(shè)備來說，目前比過去更注重評(píng)價(jià)其是否具有精確的和快速的重復(fù)加工能力。應(yīng)用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)具體的加工方法，六角車床可以獲得較高的質(zhì)量評(píng)定。 在為小批量的零件（100~200件）設(shè)計(jì)加工方法時(shí)，采用六角車床是最經(jīng)濟(jì)的。為了在六角車床上獲得盡可能小的公差值，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該盡量將加工工序的數(shù)目減至最少。 自動(dòng)螺絲車床 自動(dòng)螺絲車床通被分為以下幾種類型：?jiǎn)屋S自動(dòng)、多軸自動(dòng)和自動(dòng)夾緊車床。自動(dòng)螺絲車床最初是被用來對(duì)螺釘和類似的帶有螺紋的零件進(jìn)行自動(dòng)化和快速加工的。但是，這種車床的用途早就超過了這個(gè)狹窄的范圍。現(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(duì)采用自動(dòng)螺絲車床所加工的零件的經(jīng)濟(jì)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(jìn)行加工比在自動(dòng)螺絲車床上加工要經(jīng)濟(jì)得多。如果計(jì)算出最小經(jīng)濟(jì)批量，并且針對(duì)工件批量正確地選擇機(jī)床，就會(huì)降低零件的加工成本。 自動(dòng)仿形車床 因?yàn)榱慵谋砻娲植诙仍诤艽蟪潭壬先Q于工件材料、刀具、進(jìn)給量和切削速度，采用自動(dòng)仿形車床加工所得到的最小公差一定是最經(jīng)濟(jì)的公差。 在某些情況下，在連續(xù)生產(chǎn)過程中，只進(jìn)行一次切削加工時(shí)的公差可以達(dá)到0.05mm。對(duì)于某些零件，槽寬的公差可以達(dá)到0.125mm。鏜孔和休用單刃刀具進(jìn)行精加工時(shí)，公差可達(dá)到0.0125mm。在希望獲得最大主量的大批量生產(chǎn)中，進(jìn)行直徑和長(zhǎng)度的車削時(shí)的最小公差值為0.125mm是經(jīng)濟(jì)的。 - 14 -