【正文】 車床尾座體 國內(nèi) 加工技術(shù)現(xiàn)狀 車床尾座體的設(shè)計現(xiàn)在 已經(jīng)有很多可以供參考的工藝規(guī)程，但大多工藝規(guī)程過于籠統(tǒng)，要找到較為詳細(xì)的加工工藝規(guī)程和加工過程中所用的夾具很困難。同時由于我國的制造業(yè)落后，尤其在 CAD/CAM 方面落后與發(fā)達(dá)國家好幾十年，所以以上過程大多是技術(shù)人員手工完成的。 國內(nèi)有很多大的老牌機(jī)床廠雖然他們有比較成熟的加工工藝規(guī)程，而且生產(chǎn)效率相對其它小的廠家較高。這樣雖然在一段時間內(nèi)可以暫時保住他們的龍頭地位，但從長遠(yuǎn)看它卻是阻礙我國制造也發(fā)展的，尤其在這個各種先進(jìn)制造系統(tǒng)正在不斷孕育而生的時代。這樣就使得新進(jìn)的技術(shù)人員得不到鍛煉的機(jī)會，新進(jìn)的設(shè)備得不到最好的使用，造成了人 力物力的大量浪費。 車床尾座體存在著生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)勞動強(qiáng)度大的缺陷，尤其是大批量生產(chǎn)，此問題更為突出。所以在制定車床尾座加工工藝過程中可以在夾具上有所創(chuàng)新，實現(xiàn)更高的定心精度。而且車床尾座套筒屬于典型零件的范疇，他們現(xiàn)在做機(jī)床尾座套筒加工工藝規(guī)程主要用 CAPP、 CAFD 完成，然后用人工做一些簡單的修改就可以完成了。所謂成組技術(shù)（ GT）是一門生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)，即利用事物相似性，把相似問題歸類成組，尋求解決這一類問題相對統(tǒng)一的最優(yōu)方案，從而節(jié)約時間和精力以取得所期望的經(jīng)濟(jì)效益。利用這樣的技術(shù)大大提高了生產(chǎn)效率，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和縮短了產(chǎn)品研發(fā)周期，也可以把技術(shù)人員從繁瑣重復(fù)的勞動中解放出來，能夠充分發(fā)揮他們的創(chuàng)造性。 同時，國外在創(chuàng)成試 CAPP 系統(tǒng)方面也有一定發(fā)展，這種系統(tǒng)可以定義為一個能綜合加工信息，自動為新的零件制定出工藝規(guī)程的系統(tǒng)，即根據(jù)零件信息，系統(tǒng)能夠自動提取制造知識，產(chǎn)生零件所需要的各個工序和工步的加工內(nèi)容；自動完成機(jī)床、工具的選擇和加工過程的最優(yōu)化；通過應(yīng)用決策邏輯，可以模擬工藝設(shè)計人員的決策過程。現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的是半創(chuàng)成型 CAPP 系統(tǒng)，是將以上兩種 CAPP 系統(tǒng)相結(jié)合，即采用變異型 CAPP 系統(tǒng)與自動決策相結(jié)合的方式。車床尾座的生產(chǎn)效率也會隨著 CAD/CAM 技術(shù)和機(jī)床技術(shù)的發(fā)展不斷得到提高，隨著計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ CIMS）和并行工程（ CE）的迅速崛起，它的生產(chǎn)成本也會不斷降低。 掌握了它的加工工藝規(guī)程就等于掌握了這一類零件的加工工藝規(guī)程。這不緊影響到這一類零件的加工成本，還可以為將來 CAPP 系統(tǒng)的發(fā)展準(zhǔn)備出一套最優(yōu)的檢索資。 基于以上的加工原因，本課題研究的目的在于設(shè)計比較經(jīng)濟(jì)的工藝規(guī)程和設(shè)計一套專用的夾具，使得作為車床重要附件的尾座套筒能夠更好的便于機(jī)械加工為將來實現(xiàn)集成化生產(chǎn)創(chuàng)造條件。 車床尾座需求量大，所編寫的工藝規(guī)程主要適用于大量生產(chǎn)的情況使用。 第二章 PRO/E 軟件介紹 proe 概述 proe 是 美國 PTC 公司旗下的產(chǎn)品 Pro/Engineer 軟件 的簡稱。是一款集 CAD/CAM/CAE 功能一體化的綜合性三維軟件，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，并作為當(dāng)今世界 機(jī)械 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今最成功的 CAD/CAM 軟件 之一。 1985 年， PTC 公司成立于 美國 波士頓，開始參數(shù)化建模 軟件 的研究。經(jīng)過 10余年的發(fā)展， Pro/ENGINEER 已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。 PTC 的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計和機(jī)械設(shè)計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 等等。是一套由設(shè)計至生產(chǎn)的機(jī)械自動化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個參數(shù)化、基于特征的 實體造型 系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能的綜合性 MCAD 軟件。這一功能特性給工程設(shè)計者提供了在設(shè)計上從未有過的簡易和靈活。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不 管他是哪一個部門的。 例如，一旦工程詳圖有改變， NC（數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應(yīng)在整個三維模型上。這一優(yōu)點，使得設(shè)計更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價格也更便宜。這就意味著在 產(chǎn)品開發(fā)過程 中某一處進(jìn)行的修改，能夠擴(kuò)展到整個設(shè)計中，同時自動更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。 4. 基于特征的 參數(shù)化 造型 Pro/ENGINEER 使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。例如：設(shè)計特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉的，因而易于使用。通過給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進(jìn)行多次設(shè)計疊代，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。為了實現(xiàn)這種效率，必須允許多個學(xué)科的工程師同時對同一產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)。 Pro/ENGINEER 的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如 “ 嚙合 ” 、 “ 插入 ” 、 “ 對齊 ” 等很容易的把零件裝配起來，同時保持設(shè)計意圖。 菜單以直觀的方式聯(lián)級 出現(xiàn)，提供了邏輯選項和預(yù)先選取的最普通選項，同時還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用。 Pro/Engineer 是一個功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設(shè)計專用功能來實現(xiàn)，其中包括：筋（ Ribs）、槽（ Slots）、倒角 （ Chamfers）和抽空（ Shells）等，采用這種手段來建立形體，對于工程師來說是更自然，更 直觀 ，無需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計方式。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計優(yōu)化更趨完美。 Pro/Engineer 還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如 有限元分析 及后置處理等，這都是通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來實現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer 軟件的其它模塊或自行利用 C語言編程，以增強(qiáng)軟件的功能。Pro/Engineer 功能如下： 圖 2－ 2Proe 模塊 （ 1） 特征驅(qū)動（例如：凸臺 、槽、倒角、腔、殼等）； （ 2） 參數(shù)化（參數(shù) =尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）； （ 3） 通過零件的特征值之間，載荷 /邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來進(jìn)行設(shè)計。 （ 5） 貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性 (任何一個地方的變動都將引起與之有 關(guān)的每個地方變動 )。 2. Pro/ASSEMBLY Pro/ASSEMBLY 是一個參數(shù)化組裝管理系統(tǒng)，能提供用戶自定義手段去生成一組組裝系列及可自動地更換零件。使用戶能自行編寫參數(shù)化零件及組裝的自動化程序，這種程序可使不是技術(shù)性用戶也可產(chǎn)生自定義設(shè)計，只需要輸入一些簡單的參數(shù)即可。 3. Pro/CABLING Pro/CABLING 提供了一個全面的電纜布線功能，它為在 Pro/ENGINEER 的部件內(nèi)真正設(shè)計三維電纜和導(dǎo)線束提供了一個綜合性的電纜鋪設(shè)功能包。 Pro/CABLING 功能包括： （ 1） 新特征包括：電纜、導(dǎo)線和電線束； （ 2） 用于零件與組件的接插件設(shè)計； （ 3） 在 Pro/ENGINEER 零件和部件上的電纜、導(dǎo)線及電線束鋪設(shè)； （ 4） 生成電纜 /導(dǎo)線束直線長度及 BOM信息； （ 5） 從所鋪設(shè)的部件中生成三維電纜束布線圖； （ 6） 對參數(shù)位置的電纜分離和連接； （ 7） 空間分布要求的計算，包括干涉檢查； （ 8） 電纜質(zhì)量特性，包括體積、質(zhì)量慣性、長度； （ 9） 用于插頭和導(dǎo)線的規(guī)定符號。這種高度準(zhǔn)確的 數(shù)據(jù)交換技術(shù) 令設(shè)計者得以在節(jié)省時間及設(shè)計成本的同時，擴(kuò)充現(xiàn)有軟件系統(tǒng)的投資。 CADAM 工程圖的文件可以直接讀入 Pro/ENGINEER，亦可用中性的 文件格式 ，經(jīng)由 PROFESSIONAL CADAM輸出或讀入任何運行 Pro/ENGINEER 的工作站上。 Pro/COMPOSITE 是一個 Pro/ENGINEER 的選件模塊，需配用 Pro/ENGINEER 及Pro/SURFACE 環(huán)境下運行。Pro/COMPOSITE 在 Pro/ENGINEER 的應(yīng)用環(huán)境里具備完整的關(guān)聯(lián)性，這個自動化工具提供的參數(shù)化、特征技術(shù)．適用于整個設(shè)計工序的每個環(huán)節(jié)。 Pro/IDEVELOP 包括‘C’ 語言的副 程序庫 ,用于支 援 Pro/ENGINEER 的交接口，以及直接存取 Pro/ENGINEER 數(shù)據(jù)庫。 Pro/DESIGN 也能使用 2D 平面圖自動組裝零件。其功能有： （ 1） 3D 裝配圖的連接層次等級設(shè)計； （ 2） 整體與局部的尺寸、比例和基準(zhǔn)的確定； （ 3） 情況研究 參數(shù)化詳細(xì)草圖（ 2D 解算器、工程記錄和計算）繪制； （ 4） 組裝：允許使用 3D 圖塊表示零組件了定位和組裝零件位置； （ 5） 自動組裝。頂尖既能靈活伸縮，又能精確定位。為了保證車削工件時有較高的尺寸精度和形位精度，要求尾座與主軸嚴(yán)格同軸，要求頂尖不能有明顯的搖晃和扭動。移動到位后，扳動扳手 11，通過偏心軸 12 使拉緊螺釘 13 上提，再由連接件 18 上的杠桿 15，通過小壓塊 1壓塊 22 使壓板 17緊壓床身，從而固定尾座位置。扳動小扳手 21，通過螺桿 20 拉緊夾緊套 19，可緊抱頂尖套筒（轉(zhuǎn)動手輪前要先松開小扳手 21），從而使頂尖位置固定。 圖 3－ 1c616 車床尾座 公差與配合的 選用 1選擇基準(zhǔn)制 （ 1） 頂尖套筒 3的外圓柱面與尾座體 2上 Φ60 孔的配合結(jié)構(gòu)無特殊要求，優(yōu)先采用基孔配合制，即尾座體 2 上孔的基本偏差代號為 H。 （ 3） 套筒 3 上長槽與定位塊 4 側(cè)面的配合是按定位塊的寬度是按平鍵標(biāo)準(zhǔn)，為基軸制配合，偏差帶號為 h。 （ 5）后蓋 8凸肩與尾座體 2上 Φ60 孔的配合結(jié)構(gòu)無特殊要 求，優(yōu)先采用基孔配合制，即后端蓋 8 凸肩的基本偏差代號為 H。 （ 7）絲桿 5 軸端與手輪 9上 Ф 18 孔的配合結(jié)構(gòu)無特殊要求，優(yōu)先采用基孔配合制，即手輪孔的基本偏差代號為 H。 （ 9）偏心軸 10 兩軸頸與尾座體 2 上 Ф 18 各 Ф 35 兩支承的配合無特殊要求，優(yōu)先采用基孔配合制，即尾座體 2的基本偏差代號為 H。 2 確定公差等級 （ 1）根據(jù)參考文獻(xiàn) [5]表 37（各個公差等級的應(yīng)用范圍）和 38（配合尺寸 512級的應(yīng)用） ,又考慮工藝等價原則，選擇尾座體 2 上孔的公差等級為 IT6，頂尖套筒 3外圓柱面公差等級為 IT5。 （ 3）根 據(jù)參考文獻(xiàn) [5] 表 37（各個公差等級的應(yīng)用范圍）和 38（配合尺寸 512級的應(yīng)用），此處配合僅起導(dǎo)向作用，不影響 機(jī)床加工精度，屬一般要求的配合，定位塊側(cè)面的公差等級可選用 IT9，套筒 3 的上長槽的公差等級為 IT10。 （ 5）根據(jù)參考文獻(xiàn) [5] 表 37（各個公差等級的應(yīng)用范圍）和 38（配合尺寸 512級的應(yīng)用），以及考慮加工 高精度孔與軸的工藝等價原則，應(yīng)選擇尾座體 2 上 Φ60 孔公差等級為 IT6，后端蓋 8 凸肩公差等級為 IT5。 （ 7）根據(jù)參考文獻(xiàn) [5] 表 37（各個公差等級的應(yīng)用范圍）和 38（配合尺寸 512級的應(yīng)用），以及考慮加工高精度孔與軸的工藝等價原則，選擇手輪 Ф 18 孔的公差等級為 IT7，絲桿的 公差等 級為 IT6。 （ 9）根據(jù)參考文獻(xiàn) [5] 表 37（各個公差等級的應(yīng)用范圍）和 38（配合尺寸 512級的應(yīng)用），以及考慮加工高精度孔與軸的工藝等價原則，選擇尾座體 Ф 18和 Ф 35 孔的公差等級為 IT8，偏心軸的 公差等級為 IT7。 3 選擇配合 （ 1）由于車床工作時承受較大的切削力，要保證頂尖高的精度，頂尖套筒的外圓柱面與尾座體上 Φ60 孔的配合是尾座上直接影響使用功能的最重要配合。另外移動速度很低，又無轉(zhuǎn)動，所以應(yīng)選高精度的小間隙配合。故頂尖套筒的外圓柱面與尾座體上 Φ60 孔的配合為 Φ60H6/h5 。根據(jù)參考文獻(xiàn) [9]，選擇相配件螺母外圓柱面基本偏差代號為 h。 （ 3）定位塊的側(cè)面對套筒起導(dǎo)向作用， 考慮長槽與套筒軸線有歪斜，故采用較松配合。故套筒 3 上長槽與定位塊 4側(cè)面的配合為 Φ12D10/h9 。 根據(jù)參考文獻(xiàn) [9]， 選擇軸的基本偏差代號為 h。 （ 5）后蓋 8 要求可沿徑向挪動，以補(bǔ)償其與絲桿軸裝配后可能產(chǎn)生的偏心誤差，從而保證絲桿轉(zhuǎn)動的靈活性。又因配合長度很短，裝配時，此間隙可使后蓋竄動，以補(bǔ)償偏心誤差，使絲杠軸能夠靈活轉(zhuǎn)動。故后端蓋 8凸肩與 尾座體 2上 Φ60 的配合為 Φ60H6/js5 。根據(jù)參考文獻(xiàn) [9]， 選擇絲桿軸頸的基本偏差代號為 g。 （ 7）手輪通過半圓鍵帶動絲桿一起轉(zhuǎn)動，選擇配合應(yīng)考慮拆裝方便并避免手輪在該軸端上晃動。故絲桿 5 軸端與手輪 9 上 Ф 18 孔的配合為 Φ18H7/js6 （ 8）兩件上備裝銷釘?shù)男】自谘b配時配作。這樣在裝配時兩者要能作相對的回轉(zhuǎn)，其配合應(yīng)有間隙但無需過大。故偏心軸 10 與扳手 11 上 Φ19 的配合為 Φ19H7/g6 （ 9）偏心軸要能順利回轉(zhuǎn)，同時補(bǔ)償偏心軸兩軸頸與兩支承孔的同軸度誤差，故應(yīng)分別用較大間隙的配合。 故偏心軸 10 兩軸頸與尾座體 2 上 Ф 18 和 Ф 35 兩支承的配合為 Ф 18 H8/d7 和 Ф 35 H8/d7。 （ 11）杠桿 14 上 Ф10 孔