直齒羅拉滾齒形加工工藝及工裝夾具設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD】

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中 原 工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 姓 名 王秉文 機(jī)電 學(xué)院 機(jī)自 專業(yè) 071 班 題 目 直齒羅拉輥齒形加工工藝及工裝設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 1.對(duì)紡織機(jī)械產(chǎn)品中羅拉輥類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析; 2.調(diào)研，了解實(shí)際生產(chǎn)中羅拉輥類零件的齒形加工要求及加工特點(diǎn); 3.典型羅拉輥類零件的工藝方案及加工工藝設(shè)計(jì); 4.典型羅拉輥齒形加工裝置的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì); 5.結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇、計(jì)算及結(jié)構(gòu)方案確定; 6.典型羅拉輥齒形加工裝置設(shè)計(jì)，完成一個(gè)主要件的數(shù)控加工（編程、夾具設(shè)計(jì)）。 7.編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū); 8.外文資料翻譯； 時(shí) 間 進(jìn) 度 2.21--3.6 調(diào)研與實(shí)習(xí)，英文文獻(xiàn)翻譯及編寫(xiě)實(shí)習(xí)報(bào)告。 3.7—3.13 羅拉輥類零件的齒形加工工藝方案及裝置總體方案設(shè)計(jì)。寫(xiě)出方案論證報(bào)告。 3.14—4.10 典型羅拉輥類零件的加工工藝設(shè)計(jì)，齒形加工裝置草圖。 4.11—5.1 典型羅拉輥齒形加工裝置詳細(xì)設(shè)計(jì)，繪制全套工程圖，完成一個(gè)主要件的數(shù)控加工（編程、夾具設(shè)計(jì)），整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 5.2—5.8 定稿 5.9—5.15 評(píng)審 5.16--5.20 畢業(yè)答辯 5.23—5.29 修改畢業(yè)設(shè)計(jì) 原 要 始 參 資 考 料 文 和 獻(xiàn) 主 [1] 華茂發(fā). 數(shù)控機(jī)床加工工藝. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003 [2] 朱曉春. 數(shù)控技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 [3] 宋衛(wèi)科. CAXA制造工程師XP--數(shù)控加工編程標(biāo)準(zhǔn)教程. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003 [4] 機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [5] 夾具－非標(biāo)準(zhǔn)夾具手冊(cè)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 [6] 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)。北京：冶金工業(yè)出版社，2000 注：羅拉輥年產(chǎn)量5000件/年 一、羅拉零件總體分析 羅拉是紡織機(jī)械中起喂給、牽伸、輸出等作用的圓柱形回轉(zhuǎn)零件，是英語(yǔ)詞“roller”的音譯，有輥和軸的含義。廣泛用于牽伸、梳理、輸送等機(jī)構(gòu)。按所起的作用分為牽伸羅拉、喂給羅拉、緊壓羅拉、工作羅拉等。牽伸羅拉是紡紗機(jī)牽伸機(jī)構(gòu)的主要零件，由上羅拉和下羅拉成對(duì)組成羅拉拑口，握持紗條進(jìn)行牽伸。羅拉的質(zhì)量影響輸出紗條的均勻度。在不加說(shuō)明時(shí)，通常提到的羅拉即指牽伸下羅拉，它是外圓有溝槽、滾花、或光滑表面的鋼制細(xì)長(zhǎng)軸,常沿紡紗機(jī)的全長(zhǎng)將若干根單節(jié)聯(lián)接成整列，由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)積極傳動(dòng). 　　羅拉的主要技術(shù)特征是：①直徑應(yīng)與所紡纖維的長(zhǎng)度、上羅拉加壓、羅拉的軸承距相適應(yīng)，有足夠的抗彎和抗扭剛度。②具有正確的溝槽齒形和符合規(guī)定的表面光潔度，能有效握持纖維又不致?lián)p傷或鉤住纖維。③具有較高的制造精度，有互換性，以保證紡紗質(zhì)量，減少因羅拉偏心，彎曲等機(jī)械因素造成紗條不勻。④表面耐磨而中心堅(jiān)韌，常用20號(hào)鋼滲碳淬硬或45號(hào)鋼淬硬，也有用鉻鉬鋼制造的，有時(shí)還要進(jìn)行耐腐蝕、防銹等表面處理。 紡紗機(jī)械上所用的上羅拉，大多是表面包覆彈性物的，俗稱皮輥。也有表面光滑的，稱鐵輥或輕質(zhì)輥，個(gè)別機(jī)器也采用溝槽羅拉。皮輥的表面包覆丁腈橡膠的稱為丁腈皮輥。上羅拉通常都由下羅拉摩擦傳動(dòng)，少數(shù)也有用齒輪傳動(dòng)的。喂入牽伸機(jī)構(gòu)的紗條具有一定的厚度，為了能均勻地握持纖維，又不損傷纖維，上羅拉需包覆富有彈性的材料。這種彈性包覆物統(tǒng)稱為皮殼（或膠管）。皮殼在壓力的作用下產(chǎn)生壓縮性變形，使皮輥與羅拉的實(shí)際握持拑口不是一條線,而是一個(gè)面,形成控制纖維運(yùn)動(dòng)的摩擦力場(chǎng)。 　　皮輥由皮輥芯、皮輥鐵（鋼）殼，軸承和皮殼組成。棉紡并條機(jī)等設(shè)備上用的皮輥,用膠管套在皮輥芯上,也有的將丁腈橡膠直接澆注在皮輥芯上，支承在兩端軸承處。棉、毛等紡紗機(jī)上用的皮輥每?jī)慑V成一套，皮殼套在兩邊的皮輥鐵殼上，支承在皮輥芯的中間。為增強(qiáng)鐵殼與皮殼之間的結(jié)合力，鐵殼表面有溝槽。皮輥用的軸承有滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承兩種。皮輥的規(guī)格、種類很多，直徑精度和表面光潔度要求較高，表面須經(jīng)磨削加工。丁腈皮殼具有硬度和厚度均勻、無(wú)接頭、富有彈性、在重加壓下不易產(chǎn)生永久壓縮變形、耐磨、價(jià)格便宜以及可以用不同的配方獲得不同的性能，來(lái)適應(yīng)各種工藝需要等優(yōu)點(diǎn)，20世紀(jì)50年代以來(lái)已代替了用天然皮革和軟木等做的皮殼。膠管用套或膠粘的辦法裝配在鐵殼上。用機(jī)械或氣壓使膠殼內(nèi)徑脹大后套在鐵殼上的，稱為套皮輥。用膠粘劑把膠管和鐵殼膠牢，可以避免在重加壓下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)膠管從鐵殼上滑脫下來(lái)。也可以把丁腈橡膠直接梳化在薄壁合金管上，再壓配在鐵殼上做成丁腈皮輥，裝配方便，能承受重加壓，使用壽命較長(zhǎng)。 皮輥的表面處理很重要，目的在于獲得需要的摩擦系數(shù)值。摩擦系統(tǒng)太小，握持力不足，牽伸過(guò)程不能正常進(jìn)行；摩擦系數(shù)太大，纖維或整根須條容易繞到皮輥上，造成斷頭或紗疵。須條繞在皮輥上的現(xiàn)象稱為繞皮輥。皮輥的表面處理方法有酸處理和涂料兩類。使用滲透性的合成涂料，既能充分發(fā)揮橡膠彈性，又能防止繞皮輥，耐久性也好。皮輥與纖維摩擦產(chǎn)生靜電，也是繞皮輥的原因。在膠管配方中加入高分子電解質(zhì)或抗靜電劑和使用合適的表面涂料可防止靜電的積聚。皮輥使用日久后，產(chǎn)生中凹、偏心、大小頭、同一套上兩只皮輥直徑不一致、表面微細(xì)龜裂、表面處理層剝落或失效等，都需要進(jìn)行回磨，經(jīng)表面重新處理后方可再用。 二、羅拉零件的加工工藝 由以上分析可知，羅拉這種零件并不是一種單純的軸類零件，它需要經(jīng)過(guò)軸類零件的加工過(guò)程后，繼續(xù)對(duì)軸進(jìn)行包覆，焊接等等的加工過(guò)程，最后才能成為羅拉零件。 因此，必須要先對(duì)軸類零件進(jìn)行工藝分析： 　　軸類零件是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來(lái)支承傳動(dòng)零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長(zhǎng)度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。它們?cè)跈C(jī)器中用來(lái)支承齒輪、帶輪等傳動(dòng)零件，以傳遞轉(zhuǎn)矩或運(yùn)動(dòng)。 羅拉零件就可以定位為軸類零件中的階梯軸，它是由階梯軸頭和鋼管以及包復(fù)扳三部分零件組裝在一起的，其中的軸頭就是典型的階梯軸。 （一）下面對(duì)軸頭進(jìn)行加工過(guò)程的工藝分析： 　　(1)軸類零件的毛坯 　　軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對(duì)于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對(duì)于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機(jī)械加工的工作量，還可改善機(jī)械性能。 根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時(shí)采用模鍛。 該羅拉零件的材料為45鋼，故選45鋼就可滿足其要求。根據(jù)其尺寸，可選擇毛坯為?120×150的45號(hào)圓鋼。 （2）確定主要表面的加工方法 羅拉零件的軸頭大都是回轉(zhuǎn)表面，主要采用車削與外圓磨削成型。由于該零件的軸頭公差等級(jí)與表面粗糙度由車削就可以達(dá)到精度要求，因此用車削就能夠完成加工過(guò)程。外圓表面加工方案為：粗車——半精車——精車。 （3）確定定位基準(zhǔn) 合理的選擇定位基準(zhǔn)，對(duì)于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。對(duì)于羅拉軸頭的加工應(yīng)選擇兩端的中心孔為基準(zhǔn)，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。 粗基準(zhǔn)采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。中心孔加工采用三爪自定心卡盤(pán)裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車端面、鉆中心孔。但必須注意，一般不能用毛坯外圓夾兩次鉆兩端中心孔，而應(yīng)該以毛坯外圓作粗基準(zhǔn)，先加工一個(gè)端面，鉆中心孔，車出一段外圓，然后以已車過(guò)的外圓作基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤(pán)裝夾，車另一端面，鉆中心孔。如此加工中心孔，才能保證兩中心孔同軸。 （4）熱處理工序安排 軸的熱處理要根據(jù)其材料和使用要求確定。對(duì)于羅拉零件的軸頭，要求是調(diào)質(zhì)處理，并安排在粗車個(gè)外圓以后，半精車各外圓之前。 總上所述，羅拉軸頭工藝路線如下： 下料——車兩端面，鉆中心孔——粗車各外圓——調(diào)質(zhì)——半精車各外圓，倒角——鉆孔——銑鍵槽——精車——去毛刺——校驗(yàn)入庫(kù)。 通過(guò)上面的工藝路線的確定，確定出了如下的軸頭一的加工工藝過(guò)程： 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 產(chǎn)品型號(hào) CA6140車床 零件圖號(hào) 產(chǎn)品名稱 零件名稱 軸頭1 共 頁(yè) 第 1 頁(yè) 材 料 牌 號(hào) 45鋼 毛 坯 種 類 圓鋼 毛坯外形尺寸 ?120×150 每毛坯件數(shù) 1 每 臺(tái) 件 數(shù) 1 工 序 號(hào) 工 名 序 稱 工 歩 名 稱 工 序 內(nèi) 容 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工 時(shí) 夾具 刀具 量具 準(zhǔn)終 單件 1 下料 ?120mm×150mm 2 車削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持工件毛坯外圓一端 車床 三爪卡盤(pán) 2 車端面見(jiàn)平 CA6140 YT5 90° 偏刀 3 鉆中心孔 中心鉆?2mm 4 粗車外圓保證尺寸?115mm YT5 45° 外圓車刀 游標(biāo)卡尺 3 車削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持工件毛坯外圓另一端 2 車端面見(jiàn)平保證總長(zhǎng)145mm YT5 90° 偏刀 3 鉆中心孔 中心鉆?2mm 4 粗車外圓保證尺寸?113mm YT5 45° 外圓車刀 4 車削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持工件毛坯外圓另一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 粗車臺(tái)階面外圓保證尺寸?46mm，長(zhǎng)74mm YT5 45° 外圓車刀 4 粗車臺(tái)階面外圓保證尺寸?36mm，長(zhǎng)23mm 5 熱處理 調(diào)質(zhì)處理220~240HBS 6 車削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持?46mm一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 半精車?113mm外圓至?112.5mm 4 倒外角1×45° 倒角刀 7 車削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持?112.5mm一端 YT5 45°外圓車刀 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 半精車?46mm臺(tái)階面至?45.5mm 4 半精車?36mm臺(tái)階面至?35.5mm 5 倒外角1.5×45° 倒角刀 6 車?33mm長(zhǎng)為1.7mm的環(huán)槽，距軸端3.3mm 切槽刀 8 車削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持?45.5mm一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 精車?112.5mm至?112mm YT5 45°外圓車刀 9 車削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持?112mm一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 精車?45.5mm臺(tái)階面至?45mm YT5 45°外圓車刀 4 精車?35.5mm臺(tái)階面至?35mm 10 去毛刺 11 檢驗(yàn)入庫(kù) 設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對(duì)（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì) 簽（日期） 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 軸頭二的加工工藝卡如下： 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 產(chǎn)品型號(hào) CA6140車床 零件圖號(hào) 產(chǎn)品名稱 零件名稱 軸頭2 共 頁(yè) 第 1 頁(yè) 材 料 牌 號(hào) 45鋼 毛 坯 種 類 圓鋼 毛坯外形尺寸 ?120×280 每毛坯件數(shù) 1 每 臺(tái) 件 數(shù) 1 工 序 號(hào) 工 名 序 稱 工 歩 名 稱 工 序 內(nèi) 容 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工 時(shí) 夾具 刀具 量具 準(zhǔn)終 單件 1 下料 ?120mm×290mm 2 車削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持工件毛坯外圓一端 車床 三爪卡盤(pán) 2 車端面見(jiàn)平 CA6140 YT5 90° 偏刀 3 鉆中心孔 中心鉆?2mm 4 粗車外圓保證尺寸?115mm YT5 45° 外圓車刀 游標(biāo)卡尺 3 車削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持工件毛坯外圓另一端 2 車端面見(jiàn)平保證總長(zhǎng)270mm YT5 90° 偏刀 3 鉆中心孔 中心鉆?2mm 4 粗車外圓保證尺寸?113mm YT5 45° 外圓車刀 4 車削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持工件毛坯外圓另一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 粗車臺(tái)階面外圓保證尺寸?46mm，長(zhǎng)190mm YT5 45° 外圓車刀 4 粗車臺(tái)階面外圓保證尺寸?36mm，長(zhǎng)139mm 5 粗車臺(tái)階面外圓保證尺寸?31mm，長(zhǎng)98mm 5 熱處理 調(diào)質(zhì)處理220~240HBS 6 車削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持?46mm一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 半精車?113mm外圓至?112.5mm 4 倒外角1×45° 倒角刀 7 車削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持?112.5mm一端 YT5 45°外圓車刀 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 半精車?46mm臺(tái)階面至?45.5mm 4 半精車?36mm臺(tái)階面至?35.5mm 5 半精車?31mm臺(tái)階面至?30.5mm 6 用?6mm鉆頭在?30.5mm臺(tái)階面鉆135深的孔 ?6mm鉆頭 7 用?10mm鉆頭在?30.5mm臺(tái)階面鉆14深的孔 ?10mm鉆頭 8 用絲錐在?10mm的孔中攻絲 ?10mm絲錐 9 在?30.5mm的臺(tái)階面倒外角1×45° 倒角刀 10 在?35.5mm的臺(tái)階面倒外角1.5×45° 11 車?28mm長(zhǎng)為1.3mm的環(huán)槽，距軸端2.7mm 切槽刀 8 鉆孔 1 用虎鉗夾住?35.5mm臺(tái)階面 鉆床 虎鉗 2 用?6mm的鉆頭鉆17.5mm深的孔，距軸頭端面為118mm ?6mm鉆頭 9 銑鍵槽 1 用V形虎鉗裝夾?30.5mm臺(tái)階面 立式銑床 V形虎鉗 銑刀 2 銑鍵槽10mm×90mm，鍵槽一端距軸頭5mm 8 車削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持?45.5mm一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 精車?112.5mm至?112mm YT5 45°外圓車刀 9 車削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持?112mm一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 精車?45.5mm臺(tái)階面至?45mm YT5 45°外圓車刀 4 精車?35.5mm臺(tái)階面至?35mm 5 精車?30.5mm臺(tái)階面至?30mm 10 去毛刺 11 檢驗(yàn)入庫(kù) 設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對(duì)（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì) 簽（日期） 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 羅拉零件中的兩個(gè)軸頭已經(jīng)加工完成了，下面就是將軸頭、無(wú)縫鋼管和包覆鋼管三者通過(guò)紅套的方法結(jié)合到一起，所謂紅套，就是將套筒加熱，然后再將需要裝入的零件裝入套筒中，冷卻后套筒就會(huì)收縮與軸頭緊固。 要將軸頭，無(wú)縫鋼管和包覆鋼管三者相結(jié)合，有兩種方案，方案一，就是先將軸頭與無(wú)縫鋼管通過(guò)紅套的方法相結(jié)合，然后再將這兩者的結(jié)合體通過(guò)紅套的方法與包覆鋼管再結(jié)合。而方法二就是先將無(wú)縫鋼管和包覆鋼管通過(guò)紅套的方法想結(jié)合，然后再將軸頭通過(guò)紅套的方法與他們相結(jié)合。方案二中的第二個(gè)過(guò)程比較困難，要加熱的零件比較厚，溫度要求也比較難以把握，相比之下，還是第一種方案比較合理，所以決定采用方案一。 通過(guò)方案一在保證尺寸要求的情況下，再用焊接的方法將三者焊接到一起，這樣才可以保證整個(gè)零件的整體性。而這個(gè)零件也是羅拉齒形加工的毛坯零件。下一步還要對(duì)其進(jìn)行齒形加工。 （二）下面是對(duì)羅拉齒形加工的工藝分析 要加工羅拉的槽，可以有滾齒、插齒、磨齒、剃齒和刨齒多中加工方案。在眾多的加工方案中，分別對(duì)銑加工和刨加工進(jìn)行工藝試驗(yàn)。從理論上來(lái)說(shuō)，銑加工刀具剛性好，加工質(zhì)量比較穩(wěn)定，粗糙度低，不易形成毛刺，但加工效率低，刨加工加工效率高，刀具剛性差，進(jìn)刀量不穩(wěn)定容易扎刀、毛刺。但通過(guò)多次的工藝試驗(yàn)，比較兩種加工方法的加工參數(shù)及加工后的表面質(zhì)量，表明對(duì)此種零件，銑加工不但加工效率低，而且容易在齒頂形成積屑瘤。影響加工質(zhì)量。而刨加工加工質(zhì)量反而比銑加工的好，加工面幾乎沒(méi)有毛刺，加工效率也比銑槽高。通過(guò)以上的分析，羅拉的齒形加工就選用刨加工。 選定了刨加工，接下來(lái)就要選擇加工的刀具?？紤]到羅拉齒形的分布較密，齒形槽較薄，齒形強(qiáng)度比較的差，而且還容易變形，我們可以使用組合刀具對(duì)其進(jìn)行刨槽加工，盡可能的減少工件發(fā)熱，提高加工效率。其組合刀具結(jié)構(gòu)如下圖所示： 直槽刨刀結(jié)構(gòu)，它能有效的減小成形刨刀的加工量，最大限度的減小熱量的產(chǎn)生。下圖所示的就是直槽刨刀： 成形刨刀結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)前面刨直槽刀的加工，成形刨刀的加工余量已經(jīng)很小，它主要是切削斜面部分是槽成形，直接影響著槽的成形尺寸及表面質(zhì)量。下圖是成形刨刀的結(jié)構(gòu)： 刀具也定了下來(lái)，接下來(lái)就是在刨床上的夾具的設(shè)計(jì)了。本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要的任務(wù)之一就是羅拉齒形加工的夾具的設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)過(guò)程參考設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 ? ? 中原工學(xué)院 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開(kāi)題報(bào)告 課題名稱： 直齒羅拉滾齒形加工工藝及工裝設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)起止時(shí)間：20年月5日 ～ 6月 日(共17周) 學(xué)生姓名：王秉文 學(xué)號(hào)：200700314106 專 業(yè)： 機(jī)自 班級(jí)：071 班 指導(dǎo)教師：肖慶和 報(bào)告日期：20/ / ?1．本課題所涉及的內(nèi)容國(guó)內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀綜述 盡管有各種不同的羅拉輥類零件，但是他們的加工工藝及其工裝設(shè)計(jì)是有共同點(diǎn)的，他們都屬于軸類零件的加工。從加工工藝上分析，軸加工精度的保證主要是靠技術(shù)員的工藝制定，機(jī)床的自身精度，以及各種加工刀具的精度等。傳統(tǒng)的車床車削是依靠人工進(jìn)行的，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下，而且要求操作人員有教高的技能，操作人員稍有失誤，就會(huì)對(duì)刀具及其零件造成破壞。多數(shù)情況下依靠手工車床車出來(lái)的羅拉精度并不能得到保證。 目前，國(guó)內(nèi)各種機(jī)械產(chǎn)品展覽會(huì)上已經(jīng)展出了各種型號(hào)的羅拉產(chǎn)品。在畢業(yè)實(shí)習(xí)以及多次工廠的參觀過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)在鄭紡機(jī)中都是中有和我課題一樣的羅拉加工車床。雖然是人工造作而不是數(shù)控車床。在加工精度比較高的地方，需要操作工人有較高的技術(shù)及其經(jīng)驗(yàn)，這樣就對(duì)操作工人有較高的技術(shù)要求。目前國(guó)內(nèi)對(duì)羅拉的需求還是非常大的，競(jìng)爭(zhēng)也非常激烈。企業(yè)如何在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中生存，很大程度取決于企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量。從羅拉加工過(guò)程來(lái)看，加工工藝及其工裝設(shè)計(jì)的好壞起著決定性的作用。因此我們一定要在羅拉的加工工藝及其工裝設(shè)計(jì)上進(jìn)行深入的研究。 2．本課題有待解決的主要關(guān)鍵問(wèn)題 經(jīng)過(guò)三個(gè)星期的畢業(yè)實(shí)習(xí)和查閱資料，我本課題的設(shè)計(jì)意圖有了一個(gè)大概的了解?？偟膩?lái)說(shuō)，我認(rèn)為最需要解決的問(wèn)題有：羅拉輥類零件齒形加工工藝中各種工藝過(guò)程的確定及其順序，還有就是在工裝設(shè)計(jì)中羅拉夾具的設(shè)計(jì)以及夾具的動(dòng)力源。 羅拉加工在之前的實(shí)習(xí)中還沒(méi)有接觸過(guò)，僅僅是聽(tīng)說(shuō)過(guò)這種零件，對(duì)它的了解也比較少，但是通過(guò)去鄭紡機(jī)的實(shí)習(xí)以及老師的現(xiàn)場(chǎng)講解還有就是經(jīng)過(guò)這三個(gè)星期自己對(duì)各種資料的查詢，對(duì)羅拉已經(jīng)有了進(jìn)一步的了解，對(duì)自己的課題也有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。 3．對(duì)課題要求及預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 (包括解決關(guān)鍵問(wèn)題技術(shù)和所需條件兩方面) 上述已經(jīng)闡述了需要解決的加工工藝和工裝設(shè)計(jì)上的問(wèn)題。 要解決這些問(wèn)題，首先需要理論上的知識(shí)，理論問(wèn)題必須要借助于相關(guān)的理論書(shū)籍， 如機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)等。當(dāng)然通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和實(shí)習(xí)我對(duì)羅拉輥類零件的加工工藝和工裝設(shè)計(jì)也有一個(gè)大概的了解。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家不少，生產(chǎn)技術(shù)也相對(duì)來(lái)說(shuō)比較成熟，但由于網(wǎng)絡(luò)查詢和實(shí)習(xí)的時(shí)間有限，得到的資料并不是那么完善，一些設(shè)計(jì)中的問(wèn)題還要多請(qǐng)教導(dǎo)師，或者向有經(jīng)驗(yàn)的人學(xué)習(xí)。 羅拉輥類零件的加工是有共性的，都是通過(guò)一系列的機(jī)床加工來(lái)完成零件。而之前的課程設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)實(shí)習(xí)，金工實(shí)習(xí)也為自己打下了一定的基礎(chǔ)。如車床的操作，機(jī)械制造技術(shù)這門(mén)課程的學(xué)習(xí)，在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中都有用到上面的知識(shí)。 羅拉輥類零件零件的加工工藝是多種多樣的，可以說(shuō)根據(jù)不同的加工工藝做出的零件的質(zhì)量和精度也是有所不同的，所以要想得到高精度高質(zhì)量的零件，就要確定比較合理的加工工藝。 而羅拉輥類零件的工裝設(shè)計(jì)對(duì)于零件的生產(chǎn)效率的影響也是比較大的。零件夾具的簡(jiǎn)潔性和方便程度是設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的方面。 總之，完成這個(gè)設(shè)計(jì)需要投入大量的時(shí)間，查閱大量資料，加上自己的充分思考。目前這種技術(shù)還是很成熟，技術(shù)上還有很多可以改進(jìn)，創(chuàng)新的地方很多。我相信通過(guò)自己的努力，一定會(huì)有不錯(cuò)的設(shè)計(jì)。 4．完成本課題的工作計(jì)劃及進(jìn)度安排 3.5 -3.17 調(diào)研與實(shí)習(xí)，英文文獻(xiàn)翻譯及編寫(xiě)實(shí)習(xí)報(bào)告。 3.18 -4.15 羅拉輥類零件的齒形加工工藝分析，拋光裝置總體方案設(shè)計(jì)。寫(xiě)出方案論證報(bào)告。 4.16-4.30 典型零件加工工藝草案，羅拉輥齒形拋光裝置方案確定及繪制裝置草圖。 5.1-5.30 羅拉輥類齒形拋光裝置詳細(xì)設(shè)計(jì)，整理任務(wù)設(shè)計(jì)書(shū)。 6.1-6.3 定稿。 6.4-6.9 評(píng)審。 6.27-6.30 畢業(yè)答辯。 6.15–6.16 修改畢業(yè)設(shè)計(jì)。 5．指導(dǎo)教師審閱意見(jiàn) ? ? ? ? ? ? ? ? 指導(dǎo)教師(簽字)：　　　　　　 年 月 日 ? 6．指導(dǎo)小組意見(jiàn) ? ? ? ? 指導(dǎo)小組組長(zhǎng)(簽字)： 　　 　　　年 月 日 說(shuō)明： 1. 本報(bào)告前4項(xiàng)內(nèi)容由承擔(dān)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))課題任務(wù)的學(xué)生獨(dú)立撰寫(xiě)； 2. 本報(bào)告必須在第八學(xué)期開(kāi)學(xué)兩周內(nèi)交指導(dǎo)教師審閱并提出修改意見(jiàn)； 3. 學(xué)生須在小組內(nèi)進(jìn)行報(bào)告，并進(jìn)行討論； 4. 本報(bào)告作為指導(dǎo)教師、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))指導(dǎo)小組審查學(xué)生能否承擔(dān)該畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題和是否按時(shí)完成進(jìn)度的檢查依據(jù)，并接受學(xué)校的抽查 需要加工的零件是輔助支撐的底座。 零件的毛坯是240*240*20的鑄鐵塊。 首先，要先把毛坯放到鉆床上，在零件的中心鉆出直徑是40的孔，然后通過(guò)擴(kuò)孔刀擴(kuò)出直徑是70的臺(tái)階孔，最后在上數(shù)控機(jī)床加工它的外圓弧面。 圖中的兩條綠色直線為坐標(biāo)軸，數(shù)控加工程序如下： N01 G92 X20 Y0 Z50 N02 G00 Z-22 S800 M03 N03 G91 G01 G41 D01 X92 Y57 F100 M08 N04 Y16 N05 G03 X0 Y28 I0 J14 N06 G01 X-16 N07 Y7 N08 X48.18 Y30 N09 G02 X63.22 Y0 I31.61 J50.88 N10 G01 X48.18 Y-30 N11 Y-7 N12 X-16 N13 G03 X0 Y-28 I0 J-14 N14 G01 X16 N15 Y-7 N16 X-48.18 Y-30 N17 G02 X-63.22 Y0 I-31.61 J50.88 N18 G01 X-48.18 Y30 N19 X-10 N20 Z50 M09 N21 M02 數(shù)控加工程序完成。 20.7刀具耐用度：刀具的磨損和故障 前面的部分中表明刀具受到(a)高的局部應(yīng)力(b)高溫、(c)滑動(dòng)的碎屑順著前面,(d)滑動(dòng)的工具沿著新的切面(請(qǐng)參見(jiàn)章32)的影響，刀具的磨損導(dǎo)致了這些條件,這些條件又反過(guò)來(lái)影響刀具加工表面質(zhì)量和尺寸精度的結(jié)果和切削操作。 刀具磨損通常是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程,就像普通的鉛筆前端的磨損一樣。刀具的磨損率取決于工具和工件材料，工具形狀、切削液、工藝參數(shù)(如切削速度、吃刀量、和切削深度),和機(jī)床刀具的特征。在切削工具上還有兩種基本的磨削區(qū)域?qū)?yīng)在刀具的兩區(qū)域,側(cè)面磨損和月牙洼磨損。 20.7.1側(cè)面磨損 側(cè)面磨損出現(xiàn)在刀具的輪廓面(圖.20.15a和e,又見(jiàn)圖.20.3和后角輪廓面在圖20.10a)通常是因?yàn)椋╝）摩擦的工具沿著加工表面,造成膠粘和/或磨蝕(章節(jié)32.6),(b)高的溫度,影響工具材料的性質(zhì)從而影響工件的表面質(zhì)量。 F.W.taylor、發(fā)表在1907年,一個(gè)經(jīng)典的關(guān)于對(duì)加工鋼近似的關(guān)系的研究 　　圖20.15(a)側(cè)面和月牙洼處刀具的磨損。刀具移動(dòng)到左邊。(b)觀察車刀的傾斜面，顯示球頭半徑R和工具的月牙洼前面的磨損的花紋。(c)看車刀的側(cè)面,顯示平均的磨損程度達(dá)到VB和切削深度線(穿槽)。 又見(jiàn)圖20.18。(d) 月牙洼與(e)硬質(zhì)合金刀具的側(cè)面磨損。 資料來(lái)源:制造技術(shù)實(shí)驗(yàn)室,理海大學(xué),由J.C.Keefe.Was建立，V是切削速度，T是切削時(shí)間(在幾分鐘的時(shí)間),就是切削一個(gè)月牙洼和側(cè)面磨損所用的時(shí)間(VB在圖.20.15c)、N是一個(gè)指數(shù)依賴于工具和工件材料和切削條件,C是恒定的 注意:C是切削速度在T = 1的時(shí)候,因此,每一種組合與刀具材料工件,每個(gè)切削條件都有它自己的N值和C值,這兩種試驗(yàn)所決定的,N所觀察到的范圍值實(shí)際是改善所給的表。 最重要的切削速度的過(guò)程變量的模具耐用度,雖然切削深度和進(jìn)給速率也很重要,但是，Ep。(20.20)可以被替換的 在轉(zhuǎn)彎處D是切削深度和f進(jìn)刀量是(在毫米/啟或歸/啟)。 x軸和y軸所必須確定每個(gè)切削條件試驗(yàn).當(dāng) n = 0.15,x = 0.15,和y = 0.6在實(shí)踐中作為典型值遇到,可以看出,切削速度、進(jìn)給速率和切削深度減小的重要性。 方程(20.21)可以被改寫(xiě) 或者 以下一些方面談些看法可以由式。(20.23)看出的刀具的工作壽命: 如果進(jìn)刀量或切削深度增加時(shí),切削速度要降低,反之亦然 圖20.16顯微組織、硬度的影響刀具工件生命球墨鑄鐵在拐彎處的迅速減少.注解的模具耐用度為切削速度增加.刀具材料已經(jīng)被發(fā)展成為抗高溫、如硬質(zhì)合金、陶瓷、及立方氮化硼,就像第21章所描述的。 2。根據(jù)指數(shù),降低速度會(huì)導(dǎo)致材料變形的增加,因?yàn)樵黾恿诉M(jìn)給速率和/或切削深度。 工具耐用度曲線。工具生命曲線是獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平面圖,進(jìn)行切削試驗(yàn)在各種材料在不同條件下,用不同的工藝參數(shù)(切削速度、進(jìn)刀量、切削深度、工具材料和切削角度、切削液.注解在圖.20.16，例如,（a）切削速度遞增的話刀具的壽命會(huì)迅速減少,(b)不同的工件材料對(duì)刀具的使用壽命也有較強(qiáng)的影響。注意刀具壽命大的差異,是不同的工件微結(jié)構(gòu)。 熱處理工件在很大程度上是為了增加重要工件的硬度,比如鐵素體有硬度大約100 HB、珠光體200 HB、馬氏體300-500HB(見(jiàn)第4章)。雜質(zhì)和硬的材料或者在工件里面或者在工件表面,如生銹、腐蝕礦渣等。也都是極其重要的,因?yàn)樗麄兊哪ノg作用將減少刀具的壽命。 刀具壽命曲線,可以確定的指數(shù)(圖,.20.17),一般都是在標(biāo)準(zhǔn)圖上的對(duì)數(shù)數(shù)據(jù)。這些曲線線性通常是在有限范圍內(nèi)通用的,但少數(shù)是超過(guò)這個(gè)范圍的,而且當(dāng)切削熟讀較低時(shí)，指數(shù)n可以是負(fù)值,所以工作曲線可 圖.20.17刀具生命曲線進(jìn)行各種刀具材料,消極的逆的是這些曲線邊坡指數(shù)n在泰勒的刀具生命曲線方程和C是在T = 1分鐘的切削速度。 表格20.4在不同的刀具情況下的允許磨損區(qū)域的平均值(VB) 能實(shí)際上達(dá)到了最大值,然后曲線向下彎曲。因此當(dāng)切削范圍之外,進(jìn)行高速切削時(shí)，使用刀具壽命方程要謹(jǐn)慎。 因?yàn)闇囟扔绊懖牧系奈锢砹W(xué)性能,我們可以認(rèn)為它對(duì)磨損也有很打的影響.調(diào)查已經(jīng)證實(shí),當(dāng)溫度的升高,側(cè)面磨損迅速增大。 允許磨損的地方。正如我們決定磨削一把刀或一把剪刀時(shí)他們的質(zhì)量開(kāi)始惡化，切削力等要求增加太多,同樣我們想重磨一把刀具或更換刀具的時(shí)候（a）加工工件表面光潔度開(kāi)始惡化,(b)切削力等顯著增加,(c)溫度顯著提高土地(VB,在圖.20.15c)給出了各類加工條件下表20.4。為了提高尺寸精度和表面處理,允許磨損的地方可能會(huì)很小就像表中所給的那樣。 推薦的切削速度、高速鋼工具是讓刀具壽命60到120分鐘(硬質(zhì)合金刀具,30至60分鐘)選擇?？墒?切削速度差別很大通過(guò)這些值,根據(jù)特定的工件的操作,和高生產(chǎn)率的考慮因此使用現(xiàn)代電腦控制機(jī)床。 最佳切削速度。我們已經(jīng)看過(guò)了,因?yàn)榍邢魉俣仍黾?刀具壽命正在迅速減少,另一方面,如果切削速度低、工具壽命長(zhǎng)但材料的速率拆卸工作也是相當(dāng)?shù)?有一種最優(yōu)切削部分闡述了快的速度,像第24.5章所描述的。 例證:切削速度的影響材料去除 我們可以看到切削速度的影響切除的金屬量之間的余量，通過(guò)分析工具,圖20.16.假定正在加工" a "條件,那是鑄鐵的硬度265HB。 如果切削速度是60米/分鐘,刀具耐用度是40分鐘,那么,工具所達(dá)到的距離是40分鐘×60米/分鐘,是2400m。如果切削速度增加到102米/分鐘,刀具壽命大約5分鐘,因此,工具5min×102米/分鐘=600米。 由于材料的變形和刀具的移動(dòng)距離有直接的關(guān)系,它可以清楚地降低切削速度,我們可以清除更多的物質(zhì)在工具變更.然而,切削速度越低越久,到機(jī)器所需要的時(shí)間就越久,這些部分有著重要的影響,并將進(jìn)一步探討在第24.5章。 　例如:增加刀具壽命降低切削速度 　　利用泰勒的公式(20.20)來(lái)算刀具壽命讓n= 0.5和C = 400,計(jì)算刀具壽命增加的百分比降低50%。 　　解決方案:既然n = 0.5,我們能夠改寫(xiě)泰勒方程作為VT = 400 .讓 V1是開(kāi)始的速度和V2是減少的速度,我們注意到這個(gè)問(wèn)題V2 = 0.5 V1,因?yàn)镃是一個(gè)常數(shù),我們有關(guān)系 　　0.5 V1 T2 = V1 T1。 簡(jiǎn)化這個(gè)公式,我們發(fā)現(xiàn)T2 T1 = 1/0.25 =4. 0 這表明刀具壽命改變(T2-T1)/T1 =(T2 / T1) - 1 =4-1 = 3,或它提高300%.the降低切削速度主要導(dǎo)致刀具壽命的延長(zhǎng).注意這些，在這個(gè)問(wèn)題中,C的大小是沒(méi)有規(guī)定的。 20.7.2月牙洼磨損 月牙洼磨損發(fā)生在刀具的側(cè)面(圖.20.15a、b、d、和圖.20.18),并改變與工具接觸面的刀具的角度,甚至影響的切削加工。影響月牙洼磨損的重要因素是（a）工具破 圖20.18 (a)原理插圖的磨損排版上觀察到的各種類型的刀具。(b)原理的插圖。災(zāi)難性的工具的研究失敗的的類型和機(jī)制刀具的磨損,失敗的發(fā)展是非常重要的.來(lái)源:V.C.Venkatesh。 圖20.19月牙洼磨損率和平均的工具碎屑界面溫度之間的關(guān)系:（a）高速鋼材;(b)C-1碳化物;(三)C-5碳化物.注意速度有多快月牙洼磨損溫度升高.來(lái)源:B.T.Chao和K.J.Trigger。 圖20.20刀具(右)和碎屑(左)接口鋼,切削工具顯示的色差的存在.比較這個(gè)數(shù)字和高溫圖.20.12.來(lái)源:P.K.Wright。 損接觸面的溫度(b)工具和工件之間的化學(xué)關(guān)系。此外，對(duì)側(cè)面磨損有所影響的因素同樣影響月牙洼。 　　月牙洼磨損描述了擴(kuò)散機(jī)制的條件,原子在工具磨損界面處運(yùn)動(dòng)。因?yàn)閿U(kuò)散速度隨著溫度的上升、月牙洼磨損隨溫度的升高而升高.注意圖.20.19。月牙洼的環(huán)境在較窄的溫度范圍會(huì)急劇的改變。 當(dāng)我們比較圖20.12和圖20.15a。我們看到最高深的月牙洼磨損的位置(KT)工具磨損界面溫度的最大值的位置是一致的.當(dāng)鋼鐵以高速切削時(shí)橫斷面的接口的實(shí)際情況如圖20.20所示。注意月牙洼的磨損情況的位置和工具經(jīng)過(guò)高溫后的變色圖案。 20.7.3碎屑 　碎屑是一項(xiàng)用來(lái)描述從工具脫離的小碎塊的術(shù)語(yǔ),這一現(xiàn)象就像是打破了一支削尖的鉛筆尖,碎裂的碎片從刀具掉落可能非常小,或者他們可能比較大(建筑切削或破裂).并不像是磨損,這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程、切削導(dǎo)致突然失去的刀具材料與相應(yīng)的改變形狀,并對(duì)工件表面有一個(gè)主要的負(fù)面影響,表面完整性和尺寸精準(zhǔn)的工件。 有兩個(gè)主要原因可以解釋碎屑是機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的(由于間斷性切割,就像在銑削或車花鍵軸),通常是熱裂紋的垂直于最前沿的工具(圖.20.18a).主要的工件材料組成或其結(jié)構(gòu)還會(huì)帶來(lái)碎屑. 目前碎屑可能發(fā)生的地區(qū)在工具在小裂縫或缺損已經(jīng)存在的地方。 因?yàn)榈毒咔岸诵〉钠驴诮嵌仁沟酶叩恼齼A角更有助也碎屑的產(chǎn)生(如圖.20.3所示)，這就弱化了刀具的前端以及造成了切屑。切屑或斷裂可以由選擇刀具材料與高沖擊和熱阻力有所減少,就如21章所描述的那樣。 20.7.4概述刀具磨損 　因?yàn)閰⑴c人數(shù)眾多的因素,包括機(jī)床工具的特點(diǎn)和由特別的供應(yīng)商所制造的工具質(zhì)量,生產(chǎn)各種刀具的磨損的顯著不同。除了磨損過(guò)程之前描述其他現(xiàn)象也有助于刀具的磨損模式(圖20.18)。 　例如,由于屈服強(qiáng)度降低，高溫所產(chǎn)生的過(guò)程中產(chǎn)生切割，工具可能軟化并接受塑性變形。這種類型的變形通常發(fā)生在加工高強(qiáng)度金屬和合金。因此,工具必須能夠維持他們的強(qiáng)度和硬度中遇到在更高的溫度下切割。 　槽或切口的磨損切削工具(圖20.18)是歸因于事實(shí),這是該地區(qū)的碎屑邊界不再接觸的工具。這個(gè)邊界,也被稱為深度切削線（DOC）,振蕩時(shí)因?yàn)楣逃械淖兓?并促進(jìn)了切割操作磨損過(guò)程。此外,這一區(qū)域是在加工表面。由于加工表面可能會(huì)顯露出一種薄層,這種硬化加工可能有助于磨損的形成。 　因?yàn)樗麄兪怯驳募按植诘?，在工件表面的氧化皮和氧化層的磨損度增加。在那種情況下,切削深度應(yīng)大于氧化膜的厚度或硬化加工層。因此,在圖20.2中的切削深度應(yīng)該大于工件上氧化皮的厚度。換句話說(shuō),淺切削不應(yīng)該發(fā)生在生銹的工件表面處。