X5020B立式升降台铣床拨叉壳体.docx

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X5020B立式升降台铣床拨叉壳体

【摘要】：

拨叉行业是我们通用机械重要分支，无论是在工业还农业中，只要有流体管道的地方,阀门的作用都是巨大的，而随着时代的发展，拨叉的类型也发展的越来越全面，制造拨叉的技术也越来越先进。

本文一例拨叉零件数控车床加工的程序编制与步骤，加工工艺的选择问题进行探讨。

进行整套的工艺分析与计算，按工艺程序卡进行编程与加工。

【关键词】：

拨叉数控加工工艺 数控铣床

[Abstract]:

Dialsforkstheprofessionisourgeneralmachineryimportantbranch,regardlessofisintheindustryalsoagriculture,solongashasthefluidpipelinetheplace,thevalvefunctionallishuge,butalongwiththetimedevelopment,dialsthetypewhichforksalsotodevelopmoreandmorecomprehensively,themanufacturedialsthetechnologywhichforksmoreandmoretobealsoadvanced.Athisarticleexampledialsforkstheprogrammingandthestepwhichthecomponentsnumericalcontrollatheprocesses,theprocessingcraftchoicequestioncarriesonthediscussion.Carriesontheentirewrapthecraftanalysisandthecomputation,carriesontheprogrammingandtheprocessingaccordingtothecraftprocedurecard5

[Keyword]:

Dialsforks，thenumericalcontrolprocessing，craftnumerical，controlmillingmachine

摘要…………………………………………………………………………………1

第1章绪论……………………………………………………………………………3

1.1数控机床的知识…………………………………………………………3

1.2数控铣床的分类…………………………………………………………3

1.2.1数控立式铣床………………………………………………………3

第二章零件的分析………………………………………………………………3

零件的作用…………………………………………………………………3

零件的工艺分析………………………………………………………………5

第三章零件工艺规程的设计…………………………………………………6

3.1定位基准的的选择……………………………………………………8

3.2零件表面加工方法的选择……………………………………………9

3.3加工顺序的安排………………………………………………………12

3.4工艺的制定……………………………………………………………13

第4章刀库的设计…………………………………………………………………16

4.1确定刀库容量……………………………………………………………18

4.2确定刀库形式……………………………………………………………19

3.3刀库结构设计……………………………………………………………19

4.4初估刀库驱动转距及选定电机…………………………………………21

4.5刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计………………………………22

4.6刀库驱动转矩的校核………………………………………………………24

4.7花键联接的强度计算………………………………………………………24

4.8夹紧机构插销剪切强度的校核……………………………………………25

4.9确定刀具的选择方式………………………………………………………27

4.10刀库的定位与刀具的松夹…………………………………………………27

结论：

………………………………………………………………………………28

致谢：

………………………………………………………………………………29*

参考文献…………………………………………………………………….……30

前言

数字控制机床是用数字代码形式的信息（程序指令），控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。

数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。

随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。

此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。

数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。

输入数控装置的程序指令记录在信息载体上，由程序读入装置接收，或由数控装置的键盘直接手动输入。

随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展，数控机床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊断功能；可靠性也大大提高；数控系统本身将普遍实现自动编程。

未来数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上，从而扩大多工序集中的工艺范围；数控机床的自动化程度更加提高，并具有多种监控功能，从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。

第一章绪论

数控机床知识

数字控制机床是用数字代码形式的信息（程序指令），控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。

数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。

随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。

此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。

数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。

输入数控装置的程序指令记录在信息载体上，由程序读入装置接收，或由数控装置的键盘直接手动输入。

随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展，数控机床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊断功能；可靠性也大大提高；数控系统本身将普遍实现自动编程。

未来数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上，从而扩大多工序集中的工艺范围；数控机床的自动化程度更加提高，并具有多种监控功能，从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。

1.2数控铣床的分类

1.2.1数控立式铣床

数控立式铣床是数控铣床中数量最多的一种，应用范围也最为广泛。

小型数控铣床一般都采用工作台移动、升降、及主轴不动方式，与普通立式升降台铣床相似；中型数控立式铣床一般采用纵向和横向工作台移动方式，且主轴沿垂直溜板上下运动；大型数控立式铣床，因要考虑到扩大行程，缩小占地面积及刚性等技术问题，往往采用龙门架移动式，其主轴可以在龙门架的横向与垂直溜板上运动，而龙门架则沿床身作纵向运动。

从机床数控系统控制的坐标数量来看，目前3坐标数控立式铣床仍占大多数。

一般可进行3坐标联动加工，但也有部分机床只能进行3坐标中的任意二个坐标联动加工。

此外，还有机床主轴可以绕X、Y、Z坐标轴中其中一个或两个轴作数控摆角运动的4坐标和5坐标数控立式铣床。

一般来说，机床控制的坐标轴越多，特别是要求联动的坐标轴越多，机床的功能、加工范围及可选择的加工对象也越多。

但随之而来的是机床的结构更复杂，对数控系统的要求更高，编程的难度更大，设备的价格也更高。

数控立式铣床可以附加数控转盘，采用自动交换台，增加靠模装置等来扩大数控立式铣床的功能，加工范围和加工对象，进一步提高生产效率。

1.2.2卧式数控铣床

与通用卧式铣床相同，其主轴级平行于水平面。

为了扩大加工范围和扩大功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4、5坐标加工，这样，不但工件侧面上的连续回转轮廓可以加工出来，而且可以实现在一次安装中，通过转盘改变工位，进行“四面加工”。

可以省去许多专用夹具或专用角度成型铣刀。

对箱体类零件或需要在一次安装中改变工位的工件来说，选择带数控转盘的卧式铣床进行的。

加工是非常合适

这类铣床目前正在逐渐增多，它的主轴方向可以更换，能达到在一台机床上既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，其使用范围更广，功能更全，选择加工的对象和余地更大，给用户带来了很多方便，特别是当生产批量小，品种较多，又需要立卧两种方式加工时，用户只需买一台这样的机床就行了。

立、卧两用数控铣床的主轴方向的更换有手动与自动两种，采用数控万能主轴头的立、卧两用数控铣床，其主轴头可以任意转换方向，可以加工出与水平面呈各种不同角度的工件表面。

当立、卧两用数控铣床增加数控转盘后，就可以实现对工件的“五面加工”。

即出除了工件与转盘贴合的定位面外，其它表面都可以在一次安装中进行加工。

因此，其加工性能非常优越。

1.3数控铣床的结构特征

1.3.1数控铣床的主轴特征

数控铣床的主轴开启与停止，主轴正反转与主轴变速等都可以按输入介质上编入的程序自动执行。

不同的机床其变速功能与范围也不同。

有的采用变频机组，固定几种转速，可自选一种编入程序，但不能在运转时改变。

有的采用变频器调整，将转速分为几档，编程时可任选一档，在运转中可通过控制面板上的旋钮，在本档范围内自由调节；有的则不分档,编程时可在整个范围内无级调速。

但是在实际操作中，调速不能有大起大落的突变，只能在允许的范围内调高或调低，只能在允许的范围内一般都设有自动拉、退刀装置，能在数秒内完成装刀与卸刀，换刀比较方便。

此外，多坐标数控铣床的主轴可以绕X、Y或Z轴作数控摆动，扩大了主轴自身的运动范围，但是主轴结构更加复杂。

1.3.2控制机床运动的坐标特征

为了要把工件上各种复杂的形状轮廓连续加工出来，必须控制刀具沿平面上设定的直线、圆弧或空间直线、圆弧轨迹运动，因此，要求数控铣床的伺服拖动系统能在多坐标方向同时协调动作，并保持预定的相互关系，这就要求机床应能实现多坐标联动。

数控铣床要控制的坐标数最少是3坐标中任意两坐标联动。

要实现连续加工直线变斜角工件，应实现四坐标联动。

若要加工曲线变斜角工件，是要求实现五坐标联动。

因此，数控铣床所配置的数控系统档次，一般都比其它数控机床相应更高一些。

1.4数控铣床的主要功能及加工对象

1.4.1数控铣床的功能

数控铣床的功能分为一般功能和特殊功能。

一般功能是指各类数控铣床普遍所具有的功能。

如点位控制功能、刀具半径自动补偿功能、镜象加工功能、固定循环功能等。

特殊功能是指数控铣床在增加了某些特殊装置或附件后，分别具有或兼备的一些特殊功能。

如刀具长度补偿功能、靠模加工功能、自动变换工作台功能、自适应功能、数控采集功能等。

在使用数控铣床加工工件时，只要充分利用数控铣床的各种功能，就可以加工许多普通铣床难加工的工件。

数控铣床的主要加工对象有：

平面类零件；变斜角类零件；曲面类（立体类）零件。

1.4.2自动换刀装置（ATC）及其形式

数控机床为了进一步提高生产率，进一步压缩非切削时间，现代的机床逐步发展为在一台机床上在一次装中完成多工序或全部工序的加工。

数控机床为了能在工件一次装夹中完成多个工步，以缩减辅助时间和减少多次安装工件引起的误差，通常带有自动换刀系统。

对工件的多工序加工而设置的存储及更换刀具的装置称为自动换刀装置（AutomaticToolChanger，ATC）;自动换刀（AutomaticToolChange简称ATC）系统由控制系统和换刀装置组成。

在数控铣床的基础上，如果再配以刀具和自动换刀系统，就构成加工中心（Machiningcenter简称MC）。

在这类数控机床上，自动换刀装置（ATC）是必不可少的。

例如加工中心机床又称多工序自动换刀数控机床，它主要是指具有自动换刀及自动改变工件加工位置工能的数控机床，具有自动换刀装置是加工中心机床的典型特征，是多工序加工的必要条件。

自动换装置的功能，对整机的加工效率有很大的影响。

由于普通的数控立式铣床加工的一般是中小零件，其大多需要几把刀具加工（10把刀具以内，）故增加自动换刀装置并同时自动变换主轴转速。

可减轻劳动强度，减少换刀时间，既提高了机床的自动化程度，又提高了劳动生产率。

因此，数控立式铣床作为数控铣床中数量最多、应用范围也最广的一种，对其附加能够快速、准确地换刀的自动换刀装置是非常有必要的。

各类数控机床的自动换刀装置的结构取决于机床的型式、工艺范围及刀具的种类和数量等。

这种装置主要可以分为以下几种形式：

1）回转刀架换刀形式

2）更换主轴头换刀形式

3）带刀库的自动换刀形式

1.4.3自动换刀装置应当满足的基本要求

1）刀具换刀时间短。

2）刀具重复定位精度高。

3）足够的刀具储存量。

4）刀库占地面积小。

5）换刀安全可靠。

第一章:

零件的分析

1.1零件的结构工艺性分析

件1件2

零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。

它的涉及面广，因此有必要对零件进行结构工艺性分析，找出技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的工作措施加以保证。

1.1.1零件的形状分析

轴系组合件较为复杂，从外形上看件一左端是不完整的球端面.球端的边面质量Ra1.6.外阶梯形圆柱表面质量Ra1.6，车40度的槽及椭圆左端的槽,内孔螺纹等的加工难度较大内边面质量Ra1.6，右端外部椭圆留双边1mm。

件二是椭圆,阶梯形圆柱质量Ra1.6,外螺纹加工精度都很高。

大体加工过程：

加工件加工件二：

首先在车床上用外圆车刀粗加工，倒角,车外螺纹,用外圆车刀车椭圆,然后用手工切断.加工加工件一：

先在车床用外圆粗车加工球面，车40度槽,倒角,内孔镗刀加工内孔,切内孔φ31的槽,然后车M30X1.5的内螺纹,最后外圆车刀加工椭圆.

1.1.2零件的技术要求分析

零件图纸上标注的技术要求：

1.锐边倒角C0.3

2.未注倒角C1.

3．圆弧过渡光滑

4.未注尺寸公差按GB/T1804-m加工和效验

5.调质硬度HRC30-35

1.1.3零件的加工表面的分析

从零件图可以看出轴系零件的主要加工表面是：

1.φ31的槽：

它的表面粗糙度是Ra1.6,而且其轴心线是设计基准。

2.M30×1.5－6H的螺纹：

此螺纹是一个标准螺纹，虽然没有特殊要求，但它在配合时起传递扭矩的作用，故其配合精度要求高。

3.椭圆:

表面粗糙度Ra3.2,轴心线是设计基准。

4.球面:

尺寸以确定,表面粗糙度Ra1.6,圆心是设计基准.

通过以上的分析可知，零件的结构较为简单，易于加工，具有一定的可行性。

1.2零件的材料分析

零件材料的选用是非常重要的，选材不当制成的零件不能满足使用要求，过早损伤和破坏产生不良影响或经济效益差等。

机械零件选材的一般原则是：

首先满足使用性能的要求，同时兼顾工艺性、经济性和环保性。

对于轴类零件的选材应具有以下几点要求：

1.优良的综合力学性能，即要求有高的强度和韧性，以防止由于过载和冲击而引起的变形和断裂。

2.高的疲劳极限，防止疲劳断裂。

3.良好的耐磨性。

4.在特殊条件工作时，还应有特殊要求。

本零件的材料是45号钢，它属于低淬透性合金调质钢，其力学性能是：

MPa,

MPa,

J。

其化学成分是：

碳含量0.37%～0.45%，铬含量0.8%～1.1%，锰含量0.17%～0.37%，硫含量0.5%～0.8%，其中碳含量过高、过低均不能满足经调质后获得良好综合力学性能的要求，主加元素为铬，在配以硫、锰等合金元素，其作用是提高淬透性，强化铁素体和细化晶粒，因此，此钢的热处理变形小，废品率低，因而降低了工艺成本。

其热处理特点是：

当原始组织为珠光体时，预先热处理可采用正火或退火处理;该类钢最终热处理均采用淬火后在500-650℃的高温回火工艺，即调质处理工艺，调质处理可使材料具有良好的综合力学性能。

材料长度的选择：

件一取φ50*100，件二取φ50*80的棒料

零件工艺规程的设计

机械加工工艺规程是规定产品或零部件工艺过程和操作方法等的工艺文件,它是指导生产的主要技术文献，是组织和管理生产的基本依据，是新建和扩建工厂或车间的基本资料，是进行技术交流的重要手段。

3.1定位基准的选择

在制订零件的加工工艺规程时，正确地选择工件的基准有着很重要的意义。

基准选择的好坏不仅影响零件的加工位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。

基准有粗基准与精基准之分。

选择定位基准时是从保证工件精度要求出发的，因而分析定位基准选择的顺序就应从精基准到粗基准。

3.1.1精基准的选择

1.基准重合原则:

就是尽可能选用设计基准作为定位基准，这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起定位误差。

2.基准统一原则:

位置精度要求较高的某些表面加工时尽可能选用同一定位基准，这样有利于保证各加工表面的位置精度。

3自为基准原则：

当某些表面精加工要求加工余量小而均匀时，选择加工表面本身作为定位基准，用于提高加工面本身的精度。

4互为基准原则：

为了使加工面间有较高的位置精度，又为了使其加工余量小而均匀采取此原则。

5.保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则。

3.1.2粗基准的选择

粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工面之间的位置要求及合理分配加工表面的余量，同时，要为后续工序提供精基准。

1.为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选非加工面作为粗基准。

2.合理分配各加工面的加工余量。

3.粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许使用一次。

4.选作粗基准的表面应平整光洁，要避开锻造飞边和铸造浇冒口，分型面，毛刺等缺陷，以保证定位准确、夹紧可靠。

由于本工件毛坯为棒料，所以采用φ50棒料的外圆柱面为粗基准，车削零件一的左端，再以粗车后的圆柱面为粗基准，车削零件的右端，然后再以粗车后零件的回转轴心分别对零件的沟槽、椭圆的左端槽及内孔,内孔槽,螺纹右端外部椭圆进行加工，保证各个部位的尺寸精度及位置精度，然后以φ48的右椭圆的端面为基准，加工零件的螺纹,阶梯圆柱,内孔槽,最后以件一为基准,精加工件一的左端球面,阶梯圆柱,车槽,倒角及右端内孔,车槽.

由以上分析可知本零件采用两种基准原则，一是基准重合原则，它是以零件的轴心线为定位基准也是设计基准，对零件的外圆、内孔、槽以及螺纹等表面进行切削加工；另一种是基准统一原则，它是多个加工表面都以一个基准作基准面加工定位的。

3.2零件表面加工方法的选择

零件表面的加工应根据这些表面的加工要求和零件的结构特点及材料性质等因素，而选用相应的加工方法。

在选择某一表面的加工方法时，一般总是首先选定它的最终加工方法，然后再逐一选定各有关前道工序的加工方法。

加工方法选择的原则如下：

1.所选加工方法应考虑每种加工方法的经济加工精度范围要与加工表面的精度要求和表面粗糙度要求相适应。

2.所选加工方法能够确保加工面的几何形状精度,表面相互位置精度的要求。

3.所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。

4.加工方法要与生产类型相适应。

5.所选加工方法要与企业现有设备和工人技术水平相适应。

通过以上原则，本零件各主要表面加工方法为：

1.各回转表面,球面,椭圆及槽,倒角：

车削加工

2.M30X1.5-6H的螺纹：

车削加工

3.3加工顺序的安排

3.3.1加工阶段的划分

工件的加工质量要求较高时，应划分阶段。

一般分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。

粗加工阶段是从坯料上切除较多余量，所能达到的精度和表面质量都比较低的加工过程。

半精加工阶段是在粗加工和精加工之间进行的切削加工过程。

精加工是从工件上切除较少余量，所能达到的精度和表面质量都比较高的加工过程。

划分加工阶段的作用是：

1.避免毛坯内应力重新分布而影响获得的加工精度。

2.避免粗加工时较大的夹紧力和切削力所引起的弹性变形和热变形对精加工的影响。

3.粗精加工阶段分开,可较及时地发现毛坯的缺陷,避免不必要的损失。

4.可以合理使用机床,使精密机床能较长期地保持其精度。

5.适应加工过程中安排热处理的需要。

3.3.2工序的合理组合

确定加工方法后，就要按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件，确定工艺过程的工序数目。

确定工序数目有两种基本原则可供选择：

1.工序集中

所谓工序集中,就是零件的加工集中在少数工序内完成,而每一工序的加工内容却较多。

其特点:

1）.采用高效专用设备及工艺装备,生产率高。

2）.工件装夹次数减少,易于保证表面间位置精度,还能减少工序间运输量,缩短生产周期。

3）.工序数目少,可减少机床数量,操作工人数和生产面积,还可简化生产计划和生产组织工作。

4）.因采用。

结构复杂的专用设备及工艺装备,便投资大,调数和维修复杂,生产准备工作量大,转换新产品比较费时。

2.工序分散

所谓工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行,每道工序的加工内容很少,最少时即每道工序仅一个简单工步。

其特点:

1）.设备及工艺装备比较简单,调整和维修方便,工人容易掌握,生产准备工作量少,又易于平衡工序时间,易适应产品更换。

2）.可采用最合理的切削用量,减少基本时间。

3）.设备数量多,操作工人多,占用生产面积大。

从生产批量或设备等方面考虑，本零件属于中批生产，虽然工序越集中，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机床上无法加工，所以粗精加工必须在数控机床上一起完成，这样虽提高了生产率，但同时也提高了成本，也没有合理的使用机床，因此，此零件采用工序集中原则。

3.3.3加工顺序的安排

1．机械加工工序的安排原则

1）.对于形状复杂、尺寸较大的毛坯或尺寸偏差较大的毛坯,应首先安排划线工序,为精基准加工提供找正基准。

2）.按“先基面后其它”的顺序,先加工精基准面。

3）.在重要表面加工前,应对精基准进行修正。

4）.按“先主后次，先粗后精”的顺序，对精度要求较高的各主要表面进行粗加工、半精加工和精加工。

5）.对于与主要表面后位置精度要求的次要表面,应安排在主要表面加工之后加工。

6）.对于易出现废品的工序,精加工和光整加工可适当提前,一般情况主要表面的精加工和光整加工应放在最后阶段进行。

2.热处理工序安排的原则

调质的目的是为了提高工件的综合力学性能，减少工件的变形或为以后的表面热处理做好组织准备。

因此，一般安排在粗加工后、精加工前进行，可以保证淬透性差的钢种表面调质层（回火索氏体）的组织不被切削掉。

3.辅助工序安排的原则

1）.中间检验一般安排在粗加工全部之后，精加工之前，送往外车间加工的前后，花费工时较多和重要工序的前后。

2）