CA6140車床床頭箱主軸箱加工孔夾具設計【含CAD圖紙和說明書】

CA6140車床床頭箱主軸箱加工孔夾具設計【含CAD圖紙和說明書】,含CAD圖紙和說明書,ca6140,車床,床頭,主軸,加工,夾具,設計,cad,圖紙,以及,說明書,仿單 英文題目一 Introduction of Machining 翻譯內容 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生形狀的過程，在這過程中，驅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加工，但大多數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。小批生產低費用。對于鑄造、鍛造和壓力加工，每一個要生產的具體工件形狀，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。因此對于生產一個零件，甚至當零件結構及要生產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屬于大批量生產的話，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了。另方面，許多零件靠較粗的生產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 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運動，進給量是以每轉轉過的英寸數目來度量的。當刀具或工件作往復運動時，進給量是以每一行程走過的英寸數度量的。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。 實質上由于在金屬切削中所做的全部功能都被轉化為熱，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上產生比例效應，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)內產生升溫效應。其他切削參數的變化，實質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意義的影響作用。這表明如何人從切削參數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 從已經被處理過的無數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品而且表面光潔度也差。在大多數實際切削條件下，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。盡管凹坑的出現對刀具的切削性質無實質意義的影響，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，已經發(fā)現：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的公司已經開發(fā)了一般性功能數據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。 現代生產的特征是批量變得越來越小而產品的各種規(guī)格變化最大。因此，生產的最后階段，裝配因生產計劃、批量和產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——生產裝置的專向投資就加強了使夾具更加柔性化在經濟上的支持。 根據它們柔順性，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（如：流動粒子床夾具和熱夾具緊夾具）。為了生產，零件要在夾具中被緊固，需要產生夾緊作用，其有幾個與夾具柔順性無關的步驟： 根據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節(jié)約時間達60%。 因此夾具機構造型過程的目的是產生合適的編程文件。 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,大多數現代機床的導軌是經過表面淬硬的,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。 主軸箱安裝在內側導軌的固定位置上,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。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速下旋轉。大多數車床有8~12種轉速,一般按等比級數排列。而且在現代機床上只需扳動2~4個手柄, 就能得到全部轉速。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。底板與床身的內側導軌配合,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。 普通車床是生產中最經常使用的車床種類。 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部的冷卻液循環(huán)系統。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很好地研制出來,并已經在生產中得到廣泛應用。 先進制造技術中的一個基本的概念是數字控制(NC)。在數控技術出現之前，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。采用人工控制是產品的質量直接與操作者的技能有關。數字控制代表了從人工控制機床走出來的第一步。 數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。一個數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。數字控制的機器比人工操縱的機器精度更高,生產出零件的一致性更好、生產速度更快、而且長期的工藝裝備成本更低。數控技術的發(fā)展導致了制造工藝中其他幾項新發(fā)明的產生: 電火花加工技術、激光切割、電子束焊接。 數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。一臺數控機床可以自動生產很多類的零件, 每一個零件都可以有不同的和復雜的加工過程。數控可以使生產廠家承擔那些對于采用人工控制的機床和工藝來說,在經濟上是不劃算的產品生產任務。同許多先進技術一樣,數控誕生于麻省理工學院的實驗室中。數控這個概念是50年代初在美國空軍的資助下提出來的。在其最初的價段,數控機床可以經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)展是在數控技術進一步發(fā)展過程中的一大進步。最初的數控系統和今天應用的數控系統是有很大差別的。在那時的機床中,只有硬線邏輯電路。指令程序寫在穿孔紙帶上(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字控制方面的巨大進步。 然而,在數控發(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整,也必須中斷加工,制作一條新帶。而且?guī)ㄟ^閱讀機的次數還必須與需要加工的零件的個數相同。 幸運的是,計算機技術的實際應用很快解決了數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。在直接數字控制中,幾臺機床通過數據傳輸線路聯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,通過數據傳輸線路提供給每臺機床。直接數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字控制技術的產生。 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字控制。這可以使得程序被輸入和存儲在每臺機床內部。它還可以在機床以外編制程序,并將其下載到每臺機床中。計算機數控解決了主計算機發(fā)生故障所帶來的問題,但是它產生了另一個被稱為數據管理的問題。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)域網絡將各個微機聯 接起來,以得于更好地進行數據管理。 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。現在,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,而不是進行大批量的和產。 在現代的生產車間中,普通車床已經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。現在,設計人員已經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速度與現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 產零件時,應該選用經濟的公差。 六角車床 六角車床對生產加工設備來說,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在,它在許多種類的精密零件的大批量生產中起著重要的作用。工件的數量對采用自動螺絲車床所加工的零件的經濟性有較大的影響。如果工件的數量少于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濟得多。如果計算出最小經濟批量,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中,進行直徑和長度的車削時的最小公差值為0.125mm是經濟的。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濟。