摘 要 本設計是圍繞 CA6140 方刀架來設計，外形是四方形結構，加工精度要求也是比較高，為了提高生產效率，對每道工序的加工也要合理安排，這樣才能降低生產周期。方刀架的作用是裝夾刀具，此次設計包括了對方刀架的工藝分析及工裝設計。 設計該工件，對其加工工藝進行了分析，整理出了方刀架需要的主要技術要求，并確定毛坯的制造為模鍛，在綜合了零件的技術要求和基準的選擇和加工工藝后確定了三個方案，并選擇了更合理的方案。最后確定了毛坯余量，并對其切削用量和加工工時進行了計算。 夾具設計也是必要的設計，本設計對第四道銑 端面進行了專用夾具設計。通過問題的提出和零件的重點技術分析來對夾具進行設計方案的確定，方案中包括了定位基準的選擇，定位方式及元器件的選擇，加緊方式及元器件的選擇等內容。然后進行了定位誤差的分析，制定夾具的操作說明和夾具的保養和維護。 關鍵詞 ：車床 ； 方刀架；加工精度；定位；夾緊；加工工藝 ABSTRACT This design is around CA6140tool to design, appearance is four square structure, machining precision is also relatively high, in order to improve production efficiency, for each procedure processing also want reasonable arrangement, so as to reduce production cycle. Side knife is the role of clamping tool, the design includes the other turret process analysis and fixture design. The design of the work piece, the processing technology is analyzed, sorted out the square turret need major technology to ask, and to determine the blank of manufacturing for die forging, the integrated parts of the technical requirements and datum selection and processing technology art after identified three programs, and select a more reasonable scheme. Finally, the blank allowance, and the cut cutting dosage and processing time were calculated. Fixture design is also necessary for the design, the design of the fourth end milling of special fixture design. pass the problem is presented and parts of key technology analysis of fixture design scheme, scheme included the locating datum selection, positioning method and the choice of components, step up the way and components selection. then the positioning error analysis, framing jig instructions and fixture maintenance and maintenance. Key words: lathe； side cutter； machining precision； location； clamping； processing technology 目 錄 1 緒論 . 1 1.1 本課題的來源目的及意義 . 1 1.2 課題背景 . 2 2 整體方案設計 . 3 2.1 基本原理 . 4 2.2 研究現狀 . 4 3 主要內容和要求 . 4 3.1 問題的提出 . 5 3.2 卡刀盤的設計 . 5 3.3 絲杠及導軌 . 6 3.4 其他部件及其材料 . 7 3.5 工作原理 . 8 3.6 創新點 . 9 4 結論與發展方向 . 9 4.1 本文總結 . 9 4.2 將來提高發展方向 . 10 致 謝 . 11 參考文獻 . 12 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 1 全套資料帶 CAD 圖， QQ 聯系 414951605 或 1304139763 1 緒論 畢業設計是學生的最后一個教學環節，全國高教機械設計及制造專業教學指導委員會第三次會議記要指出，“畢業設計題目應該以產品（或工程）設計類題目為主，尤其要鼓勵去工廠從高真實產品設計”。在實際工程設計中 ，學生可以得到所學過的理論基礎，技術基礎，專業課全面的訓練，為將來做好機械設計工程師的工作，提供全面的鍛煉機會。畢業設計是圍繞著 CA6140 機床方刀架的工藝工裝來展開的。內容主要包括以下幾個方面：設計零件的加工工藝（包括切削用量工時等計算）設計兩套專用夾具，對其中一套進行拆畫。作出一萬八千字的說明書。 方刀架的主要功用就是通過裝在刀架上的其它零件夾緊刀具，換刀時，在手柄轉動下，帶動方刀架回轉，以達到換刀的目的。 因為工件屬于大批量生產，宜采用專用夾緊裝置。所以為了適應生產需要，采用組合鉆床，設計專用的鉆 模板，在回轉工作臺上進行多工位加工。 機床夾具的確定是一次十分重要的設計程序，方案的設計優劣往往直接決定夾具設計的可行性。所以，方案的確定需經充分的研究和討論來確定最佳方案。 我們這次畢業設計題目，是來源于一機床，我們在實習廠拆裝機床并以此設備為參考，結合所學機械各方面知識，在老師指導下，查閱許多手冊，經過不斷的改進，最終完成畢業設計的任務。 我此次畢業設計的任務是 CA6140 機床方刀架的工藝工裝設計，在宋書漢老師的輔導下，對原有的夾具結構進行了改進，提高了生產效率。計算正確，五張圖紙，符合工作量的要 求。 通過這次畢業設計，我在計算，制圖，公差與技術測量，機械原理，機械設計，金屬材料與熱處理，機械制造工藝，液壓傳動系統，電氣控制系統方面的知識都受到全面的綜合訓練，在機電液壓的結合方面使我受益匪淺。特別是侯宗濤老師在工作中對我的耐心輔導，他對學生強烈的責任感和嚴謹的治學態度，無不給我以深刻的影響。 1.1 本課題的來源目的及意義 在當前制造環境中，過高的加工精度要求已成為困擾零件加工的一個大問題。為此人們也做了大量的工作，由于種種原因至今效果并不明顯。隨著市場經濟逐步建立，我國加入 WTO 和市場競爭的日 益加劇，社會的發展必須注入新的科技含量，產品結構必須要向精優方向發展，在我國的加工工業行業當中，特別是在數控高速發展的今天，車床刀架的設計以及工藝參數的選擇對零件的加工精度有著十分重要的意義，因此研制一個結構優質的刀架及工藝參數對工業的發展有著重要的作用。就目前我國的加工行業的現狀而言，刀架方面存在一些不足可大體分為以下幾種情況： （ 1）刀架加工精度不能滿足工作要求。 （ 2）在數控發展如日中天的時代，刀架的樣式及功能和工藝參數過于老化，不能適應發中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 2 展的需要。 （ 3）刀架作為車床的主要部分，其旋轉及加工不 方便，耗時費力，給零件的加工還來許多不便。 基于上述等等原因，我對車床刀架的結構以及部分工藝參數做了一些優化和整理。我將針對普通車床的刀架以及加工過程和刀具、零件及其相配套的工藝參數等數據進行科學整理、歸納和完善。本課題的主要研究目的，一方面是通過對普通車床的研究對刀架及工藝參數采取一個優化策略，研制一個好的刀架一個好的車床和刀架不但能夠縮短生產周期，降低制造成本，提高加工精度，延長刀具壽命而且依據優化了的工藝及刀具參數，可以建立或完善高速切削工藝數據庫，將切削工藝實踐中積累的合理選擇切削參數與刀具的經驗 和數據收集起來，為現場加工提供準確及優化的高速切削數據，從而更大程度上提高切削加工水平，獲取更大的經濟利益；另一方面是有了優質的切削工藝可以使我國的工業在原有的基礎上有進一步的提高為我國工業的發展做出一定的貢獻，使我國的工業水平，也就是在切削加工方面能夠向前進步，也使我國的工業水平能夠在世界水平范圍內更上一個臺階。 1.2 課題背景 發展優為重要，在保證加工質量的基礎上，提高生產率、提高自動化是當今世我國是一個農業大國，但是工業的飛速發展給我國帶來的進步卻功不可沒，要想一個國家真正的強大起來，必須要有發達 的工業基礎，在加工行業這個大領域當中，車床加工優為普遍，而一個優質的加工機床以及好的工藝參數對我國工業的界制造業發展的總目標。 作為機床行業的主要用戶群 制造業的經營者為了更大的盈利目標，對機床行業不斷地提出加工質量穩定、提高生產效率、降低生產成本的要求。作為機床行業首先考慮到的是對現有機床的機種提高速度，減少加工時間，減少輔助時間，以提高生產率，因此機床行業已在高速化上不斷提高。而做為車床上的主要輔助元件 刀架，也必須要有相當完善的結構和性能。 就目前的現狀而言，我國與國外的工業懸殊在機床設備方面 也占一大部分，我國的技術水平與國外相差并不很大，但是加工的產品卻沒有國外設備所生產的優質，這在設備的加工上存在著過多的誤差，正因為如此，國內現在許多廠家都采用國外進口設備，只有這樣才能滿足加工需求，所以能夠研制一個優質的車床及加工工藝參數是我國工業發展的當務之急，而車床刀架方面雖然目前已經相繼出現了許多改進和發展，但是還有一部分未能得到滿足，例如現在的自動刀架以及同時裝夾多把刀具的刀架等等，但是這些都只是暫時性的，也就是說，國外的技術也在不斷的向前提升，我國只有付出更多的努力才能與國外相持恒，所以，我們一方 面也要在技術方面向前探索，一方面我們也應花費相當的精力去投身于設備當中，只有這兩項成果同時相前發展，我國的工業水平才能不斷的相前，不致落后。 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 3 2 整體方案設計 圖 2-1 車床刀架的左視 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 4 圖 2-2 刀架的實物 2.1 基本原理 如圖 2-1,2-2，所示。車床刀架包括刀架下座，下鞍，刀架上座，壓板，螺母，螺桿，小螺釘，墊圈，上鞍，螺母，銷釘，上方鑲條，搖手柄，手柄，推力軸承，刀座，鍵，絲杠，護板等配件組成。能夠實現 圓錐面及其它旋轉面，車削各種公制、英制、 模數和徑節螺紋并能進行鉆孔和拉油槽等工作。 操作靈便集中，滑板響應速度快，手柄搖桿進行人體工程學處理把持更加舒適省力。 2.2 研究現狀 改革開放 30 多年來，中國機床工業在學習、仿制、自主創新的道路上發展比較迅速。但應看到： 1.中國機床技術，無論在精度、效率、自動化、智慧化、環保化各個方面，與國外先進美、德、日的差距是很大的； 2.在基本功上，對用戶生產需求發展、生產產品加工工藝的了解、熟悉、精通較差，整個機床工業的工程技術人員，學習的內容比較落後、簡單，在進入工廠後缺乏實際操作鍛煉，缺乏定期、深入的 培訓知識更新，缺乏理論、經驗的有機結合，進步提高緩慢。專家、人才、熟練技術工人、專才、特才等大量缺乏，又不成套。最為關鍵的是：不熟悉用戶，不精通加工工藝、不精通機床布局、結構、傳動、控制的基本原理，對今後未來的發展方向缺乏深入研究； 3.對機床技術的許多關鍵重要機電液氣光元部件、功能部件、 NC 系統、硬體、軟件的知識等沒有切實掌握、精通，在技術上不過關； 4.特別是對機床技術發展的根本要點、工藝、精度、效率、自動化、智慧化、環保化、網絡化上缺乏重點深入掌握與融合貫通。對機床如何進一步提高到高精度，目前缺乏基本功與對策是十分致命的關鍵； 3 主要內容和要求 我主要需要完成的包括加工工藝的安排以及專用的夾具設計。為了保證加工零件的精度同時節約成本和縮短加工周期以及提高加工效率，那么一個良好的工藝安排以及專用夾具的設計就是必不可少的了。在工藝的安排上不但要考慮合理的加工要求還要考慮到操作者以及加工機械的安全。同時夾具的設計上也要考慮到使用的安全性和經濟性以及安裝和拆卸上的方便性。設計一個良好的工藝工裝安排路線那么必須要經過對加工件的詳細分析以及周密的考慮后才能得出。所以分析問題是解決問題的關鍵，同時還要反復的調整， 來尋求最好的一個路線。這樣才能讓工藝路線更加的完美，才能保證工件的加工精度和加工效率以及節約材料。 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 5 3.1 問題的提出 設計刀架時，其表面精度并無技術要求。因此，加工本工序時，主要考慮如何提高勞動生產率、如何選好定位基準以及采取什么夾緊裝置、降低勞動強度是設計的重點，而精度不是主要問題。 3.2 卡刀盤的設計 中心定位及四側定位夾具，還應用螺旋夾緊機構夾緊。 夾具體是夾具的基本件它既要把夾具的各種元件、機構、裝置連接成一個整體，而且還要考慮工件裝卸的方便。因此，夾具體的形狀與尺寸主要取決于夾具各組成件的分 布位置、工件的外形輪廓尺寸及加工條件等。在設計夾具體時應滿足一下基本要求： 1、結構簡單、輕便，在保證強度和剛度前提下結構盡可能簡單緊湊，體積小，質量輕和便于工件裝卸。 2、尺寸要穩定且具有一定精度。 3、具有足夠強度和剛度。 4、安裝穩定牢靠。 5、清理方便。 夾具體毛坯制造方法的選擇綜合考慮經濟性、結構合理性、標準化、工藝性及各種夾具體的優缺點等，選擇夾具體毛坯為鑄件夾具體，夾具體的外形尺寸在繪制夾具總圖時根據定位元件、工件、夾緊裝置及其輔助機構在總體的配置，夾具體的外形尺寸便已經大體確 定，然后進行造型設計，再根據強度和剛度要求選擇端面的結構形狀和壁厚尺寸。 夾緊是件裝夾過程的重要組成部分，工件定位之后必須通過夾具上夾緊裝置將其可靠的固定在正確的位置上，使其在承受工藝力和慣性力的作用位置不發生變化，否則在加工過程中因切削力慣性力的作用發生位置的變化或引起振動，原有的正確定位遭到破壞，就不能保證加工要求。夾緊機構的三要素是夾緊力作用點的確定、夾緊力方向的確定、夾緊力大小的確定。 夾緊機構的基本要求如下： 1、夾緊動作迅速，操作方便省力。夾緊時不應損害零件表面質量。 2、結構力求簡單， 便于制造和維修。 3、夾緊件應具備一定的剛性和強度，夾緊作用力應是可調節的。加緊作用準確，處夾緊狀態時應能保持自鎖。保證加緊定位的安全可靠。 零件的加工誤差實際上是機械加工系統綜合誤差的反映，它不僅包括夾具的制造誤差，還包括刀具誤差，機床夾具誤差，工件的定位誤差，就其誤差的組成和誤差的可控性來說，夾具的誤差就顯得較為重要，由于本夾具采用手動夾緊的方式，故可以不用考慮夾緊力的大小，實際夾緊時可根據情況而定。 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 6 3.3 絲杠及導軌 圖 3-1 絲杠 此傳動絲杠負責縱向的進給運動，材料為 45 號鋼。本刀架配有兩 條傳動絲杠，以適應不同人的要求，設有和汽車換擋裝置相似的結構，使兩條絲杠能隨時切換。 圖 3-2 刀架 如圖 4-2 所示導軌見有縫隙，插入軟鐵調節軟鐵的松緊來調節下臺在縱向進給運動的力度，將軟鐵打入縫隙中打的越深在縱向進給運動操作者使用的力氣越大，反之，拔出軟鐵操作者使下臺與運動的力氣越小。 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 7 3.4 其他部件及其材料 表 3-1 其他部件及材料 名稱 數目 材料 壓緊螺釘 8 35 上鞍 1 螺母 2 35 搖手柄 1 35 手柄 2 35 螺桿 1 35 下鞍 1 螺釘 M10x25 2 壓板 2 35 推力軸承 1 上座 1 刀座 1 螺桿 1 45 錐形銷 5x30 1 45 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 8 名稱 數目 材料 護板 1 35 螺釘 M12x22 1 35 螺釘 1 45 鑲條 1 35 鍵 2 45 手柄 1 35 3.5 工作原理 本刀架為手動控制，刀架分上下兩個操作臺。 夾具能裝卡多把刀，并可以通過上面的把手的旋轉隨時換刀，實現不同的切削。 下臺的運動由下面的手搖輪控制，可以實現下臺的縱向的進給運動。 上臺是由上面的手搖輪控制，可以實現上臺的橫向進給運動 ，這是配合最下面的大工作臺的，通過控制上臺的運動可以實現更為精密的切削。 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 9 3.6 創新點 1.夾具普通車床最多只能裝卡四把刀，我的可以裝卡更多的刀，卡具較別的增加了四顆滾珠，有多個方向可供選擇。 2。如汽車換擋一般，本刀架設有兩組傳動絲杠，可通過變換實現不同的力度和進給量。 3.在下臺的滑軌處留有一道空隙，里面鑲入軟鐵，靠調節軟鐵的松緊度來控制下臺的進給力度。 4 結論與發展方向 4.1 本文總結 機械制造工業是國民經濟最重要的部門之一，是一個國家或地區經濟發展的支柱產業，其發展水平標志著該國家或地區的經濟 實力，科技水平，生活水準，和國防實力，機械制造業是國發經濟的裝備部，是為國民經濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的行業，不論是傳統產業，還是新興產業，都離不開各種各樣的機械設備，機械制造業的生產能力和發展水平標志著一個國家和地區國民經濟現在化的程度，但是光有設備是還不能滿足我們的要求的，我們不但要有先進的設備，還要有先進的工藝參數，還要有優質的人才，在我國的切削行業當中，還存在著許多有待我們改進的地方，與傳統切削加工相比，高速切削加工具有明顯的優越性，其應用前景也十分廣闊。但是在加工方面而言，進行高速切削 的前提是要有先進的自動化刀具，有自動化的工藝參數，否則一切都是白費的，本課程雖然只介紹了一本通車床的方刀架，但是我覺的任何先進的東西都是從底層一步一步慢慢做起的，沒有基層的發展就不會有新事物的出現，機械制造工藝的內容極其廣泛，它不但包括零件的制造，機械的加工，還有熱處理和產品的裝配等，由于社會在不斷的向前發展，一此先進的技術不斷的進入到了機械行業的領域當中，這使得我們機械行業的發展得到了騰飛。 車床方刀架的研究為我們以后來的轉位車刀以及一些自動換刀技術做了一些基礎性的發展。一方面它使我們懂得了刀架的作用以 及一些加工的基本要領，還讓我們明白了精度要求對于一個機械加工行業來說是多么的重要，另一方面，它使我們在機械加工，機械制造行業不斷的基累經驗和知識，能夠讓我們早日研制出新的產品，實現我們經濟的騰飛。在本課程的學習當中，我主要以以下幾個方面做為重點，做為研究發展的方向： （ 1）刀架的作用以及要保證加工零件的精度跟哪些方面有關系 在綜合分析切削加工領域知識及信息需求與處理需求的基礎上，認真得出了結論，機械加工中，零件的精度并不是一個單一的概念，它和許多因素都存在著或多或少的關系。要想保證零件的精度，首先要有一個 高精度的機床，所謂高精度的機床也無非就是存在幾個方面的高精度，其中刀架的精度要保證，而要保證刀架的精度就必須要在加工刀具時有精度高的工裝和夾具，所以在加工的過程當中，是環環相扣的，不能有一絲的馬虎。 （ 2）在機械加工中要不斷的提高勞動生產率 眾所周知，一個企業，一個國家，要有好的實力要有好的效益就必須不斷的提高生產率，所謂勞動生產率也就是在最短時間內中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 10 做出數量更多的產品，當然這是要在保證生產質量的前提下完成的，提高勞動生產率的方法一是提高功削用量，采用高速切削，當然這只是適用于粗加工的環境當中，如果在精加工當中，也一味的按照這種方法來提高勞動生產率的話，那么零件的粗糙度便不能保證，也就是說零件的質量已經受到了限制。第二種方法是改進工藝方法，創造新的工藝，研制新的產品，這也正是我們研究這次課程的目的，使其能夠給以后的發展，以后的發明創造做個開始，打下基礎。 4.2 將來提高發展方向 由于時間的限制，作者的工作只能放在方刀架的加工工藝和加工工序課題的大部分重點內容方面，還存在一些需要提高完善及進一步研究的地方，如怎么樣才能在滿足質量要求的前提下，不斷提高勞動生產率和降低成本，以優質，高效，低耗的工藝去完成零件 的加工和產品的裝配，這樣的工藝才算是合理的和先進的工藝。 機械制造的課程設計是機械方面提升水平的一個重要環節，通過在學校的學習以及實踐教學環節，如生產實習等的訓練，使我們能夠具備分析和解決工藝技術問題的能力，具體在學生身上表現為以下幾個方面： (1）掌握機械制造工藝的基本理論，和夾具設計方法及典型結構，注重建立基本概念和理論的具體運用，學會對復雜零件進行工藝分析和夾具設計的方法。 (2）具有制定中等復雜零件的機械加工工藝規程，設計夾具，制定一般產品的裝配規程和主管產品工藝的初步能力。 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 11 致 謝 時間飛快，轉眼將近四個月的畢業設計馬上就要結束了。經過本次畢業設計，我又了解到了很多我以前所不知道的東西，我從中學到了很多書本上所沒有的那些學不到的東西，