机械工艺夹具毕业设计101分度盘工艺规程制订和工装设计论文终结.docx
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机械工艺夹具毕业设计101分度盘工艺规程制订和工装设计论文终结
分度盘工艺规程制订和工装设计
摘要
很多加工零件的工人都非常熟悉分度盘，分度盘是将工件夹持在卡盘上或两顶尖间，并使其旋转、分度和定位的机床附件。
分度盘主要用于铣床，也常用于钻床和平面磨床，还可放置在平台上供钳工划线用。
所以分度盘是一个重要的机床零件，设计分度盘必需可靠，耐用，精度高，分度盘的工艺规程必需严谨。
在设计分度盘时，因为分度盘的加工要求严格，零件复杂，涉及了机械制造工艺学，机床夹具设计及图册，金属切削有量手册及相关技术资料，对于一个在校的大学生，没有接触过工厂的生产模式，所以很多都是纸上谈兵，但没有一个系统的知识，想做好一个零件也是不可能的。
而这次毕业论文实现了所学理论与生产实践的结合,让我们具有了制定工艺规程的能力，设计专用夹具的能力，进一步提高了查阅资料，熟练地使用设计手册、参考资料等方面的能力，培养了我独立思考和独立工作的能力。
接下来我们一起去了解分度盘的设计专用夹具的工艺规程制订和工装设计吧。
关键词机加工艺；零件工艺性；分度盘
目录
摘要I
第1章零件的分析1
1.1零件的作用1
1.2零件的工艺分析1
1.3本章小结2
第2章工艺规程设计3
2.1分度盘的工艺分析及生产类型的确定3
2.1.1分度盘的用途3
2.1.2确定分度盘的生产类型3
2.2确定毛坯的制造形式3
2.3基准的选择3
2.3.1精基准的选择3
2.3.2粗基准的选择3
2.4本章小结4
第3章制定机械加工工艺路线5
3.1制定工艺路线的依据5
3.1.1表面加工方法的选定5
3.1.2确定工序集中与分散5
3.1.3设备与工艺装备的选择5
3.2机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定6
3.2.1机械加工余量6
3.2.2确定工序尺寸及其公差7
3.3工艺过程的生产率7
3.3.1时间定额7
3.3.2提高生产率的措施7
3.4两种工艺路线方案8
3.4.1方案一、工艺路线8
3.4.2方案二、工艺路线8
3.5工艺方案分析比较9
3.6本章小结9
第4章加工余量及工序尺寸的确定10
4.1确定加工余量10
4.2确定切削用量及基本工时10
4.3本章小结11
第5章工序卡12
5.1工序卡的制定12
5.2本章小结12
第6章专用夹具设计13
6.1设计主旨13
6.2夹具设计13
6.3定位基准的选择13
6.4刀具导向选择13
6.5切削力和加紧力计算13
6.6定位误差分析14
6.7卡具设计及操作的简要说明14
6.8本章小结14
结论17
参考文献18
致谢19
零件的分析
零件的作用
题目所给定的零件是分度盘（见图），其主要作用，分度盘是将工件夹持在卡盘上或两顶尖间，并使其旋转、分度和定位的机床附件。
按其传动、分度形式可分为蜗杆副分度盘、度盘分度盘、孔盘分度盘、槽盘分度盘、端齿盘分度盘和其它分度盘（包括电感分度盘和光栅分度盘）。
按其功能可分为万能分度盘、半万能分度盘、等分分度盘。
按其结构形式又有立卧分度盘、可倾分度盘、悬梁分度盘。
分度盘作为通用型机床附件其结构主要由夹持部分、分度定位部分、传动部分组成。
分度盘主要用于铣床，也常用于钻床和平面磨床，还可放置在平台上供钳工划线用。
分度盘主要有通用分度头和光学分度头两类。
零件的工艺分析
1.该工件锻造比比较大，很容易造成应力的分布不均。
因此，锻造后
图1-1分度盘
进行正火处理，粗加工后进行调质处理，以改善材料的切削性能。
2.工序安排以台阶面和Φ206的外圆表面定位，装夹工件，达到了设计基准，工艺基准的统一。
3.分度盘大端面对Φ56H6孔中心线有垂直度要求；A平面的平面度公差为0.005mm，Φ148对Φ56H6孔的同轴度公差为0.005mm，外圆台阶面对Φ90mm外圆轴心线有垂直度要求；Φ206mm外圆与Φ56h6mm孔有同轴度要求；8×Φ12.5和16×M6有位置度要求可在偏摆仪上用百分表检查同轴度垂直。
本章小结
本章主要介绍了零件的作用，其主作用是将工件夹持在卡盘上或两顶尖间，并使其旋转、分度和定位的机床附件。
同时还介绍了零件的工艺分析。
工艺规程设计
2.1分度盘的工艺分析及生产类型的确定
2.1.1分度盘的用途
分度盘是一种高精度的分度定位元件，主要用于需要高精度分度的金属切削机床和专用夹具上。
2.1.2确定分度盘的生产类型
依设计题目可知生产类型为：
大批量生产
2.2确定毛坯的制造形式
1.根据材料40Cr，生产类型为大批大量生产及零件形状要求，可选择模锻件。
毛坯的拔模斜度5°。
2.分度盘Φ206mm外圆与Φ56H6mm孔有同轴度要求，为保证加工精度，工艺安排应粗、精加工分开。
3.主要表面虽然加工精度较高，但可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保证质量地加工出来。
2.3基准的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择的正确，合理，可以保证加工质量，提高生产效率，否则，就会使加工工艺路线问题百出，严重的还会造成零件大批报废，试生产无法进行。
2.3.1精基准的选择
应该根据分度盘零件的技术和装配要求，选择分度盘大端面为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。
分度盘Φ56H6的轴线是设计基准，选其作为精基准定位加工分度盘Φ206外圆柱面和台阶面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度和同轴度要求。
2.3.2粗基准的选择
作为粗基准的表面应平整,没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。
此处应选择Φ206轴线作为粗基准，可以为后续工序准备好精基准。
2.4本章小结
本章主要介绍了分度盘的用途、确定分度盘的生产类型、确定毛坯的制造形式和基准的选择，其中针对基准的选择详细的说明精基准和粗基准的确定，通过基准的确定保证被加工表面的垂直度和同轴度要求。
制定机械加工工艺路线
3.1制定工艺路线的依据
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定为大批生产的条件下，应尽可能的使工序集中来提高生产效率。
除此之外还应考虑经济效果，以便降低生产成本。
3.1.1表面加工方法的选定
零件各表面的加工方法，主要根据表面的形状，尺寸的大小，精度和粗糙度，零件的材料性质，生产类型以及具体生产条件等来确定。
各种加工方法的经济加工精度和表面粗糙度是不同的，如：
车、铣、镗、钻、刨等，因其用途不同，所能达到的精度和表面粗糙度也不一样，即使用同一种加工方法，在不同的加工条件下所得到的精度和表面粗糙度是不一样的，这是在加工过程中，将有各种因素对精度和粗糙度产生影响，如工人技术水平，切削用量，刀具的刀磨质量和机床调整质量等等。
3.1.2确定工序集中与分散
本零件由于是大量的生产类型，故采用工序分散。
1.工序集中与工序分散，工序集中是将工件的加工集中在少数几道工序中完成。
每道工序的加工内容较多，而工序分散是指将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的加工内容很少。
工序集中与工序分散是拟定工艺路线时确定工序数目及内容的两种不同的原则。
它与生产批量的大小有密切关系。
2.工序分散特点
（1）适合于生产批量大、产品的品种规格固定
（2）设备与工艺装备比较简单，调整方便，容易掌握，生产准备工作量少，适应产品更换。
（3）便于采用最合理的切削用量，减少基本时间。
（4）对于重型和大型零件，为了减少工件装卸和运输的劳动量，工序应适当集中，但对于刚性差且精度高的精密工件，工序应适当分散。
3.1.3设备与工艺装备的选择
1.设备选择：
生产批量大，产品类型变化少，可采用高效自动加工设备。
如多刀、多轴机床。
若产品种类变化大或生产批量小时，可采用通用机床，选择设备时还应考虑：
（1）机床能达到的加工精度与工件要求的加工精度相适应。
（2）机床规格与工件的外型尺寸相适应
（3）与现有的加工条件相适应，如设备、负荷的平和状况等。
综合上述故本零件的加工选择了车床、铣床、钻床。
2.工艺装备的选择：
工艺装备的选择要考虑生产类型、具体加工条件、工件结构特点和技术要求等因素：
（1）夹具选择。
单件小批量生产应首先采用各种通用夹具的机床附件，如卡盘分度头等。
有条件的可采用组合夹具，大批量生产采用高效专用夹具。
多品种的中小批量生产可采用可调夹具或成组夹具。
综上所述对该零件的孔采用专用夹具。
（2）刀具的选择。
优先采用标准刀具，大批量生产中应采用各种高效的专用刀具，复合刀具和多刃刀具等。
刀具的类型、规格和精度等级赢符合加工要求。
综上所述，该零件采用高效的专用刀具。
（3）量具的选择。
单件小批量生产应采用通用量具，如游标卡尺，码表和千分表等。
大批大量生产应采用极限量规和高效专用检具和量仪等，量具的精度必须与加工精度相适应。
综上所述，加工该零件需采用通用量具。
3.2机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
工艺路线制定后，在进一步安排各个工序的具体内容时应正确的确定工序尺寸即工序应保证的加工尺寸。
工序尺寸的确定与工序的加工余量有着密切的关系。
3.2.1机械加工余量
1.加工余量是指加工过程中从加工表面切去的金属厚度。
加工余量可分为工序加工余量和总加工余量。
工序余量是相邻两个工序尺寸之差；加工总余量是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。
由于工序尺寸有公差，故实际切除的余量大小不等。
2.加工余量的大小对零件的加工质量和生产率均有较大的影响。
加工余量过大，不仅增加机械加工的劳动量、降低生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗，提高成本，但加工余量过小，又不能保证消除前面工序的误差和表面缺陷，甚至生产废品，所以应该合理的确定加工余量，其原则是保证加工质量的前提下，越小越好。
3.确定加工余量的方法：
查表法，经验估计法，分析计算法。
本零件采用查表法。
在确定加工余量时，要分别确定加工总余量和工序余量。
加工总余量的大小与所选择的毛坯制造精度有关。
用查表法确定工序余量时，粗加工工序余量不能用查表法得到，而是总余量减去其他工序余量得到。
3.2.2确定工序尺寸及其公差
工件上的设计尺寸及其公差是经过各加工工序后得到的。
每道工序的工序尺寸通常向设计尺寸接近，为了保证最终的设计尺寸，要规定各工序的工序尺寸及公差。
工序余量确定之后，就可计算工序尺寸，工序尺寸公差的确定，则要依据工序基准或定位基准与设计基准是否重合，以采取不同的计算方法。
当工序基准或定位基准与设计基准重合时，表面经过多次加工，此时计算工序尺寸的方法是：
先确定各个工序的基本尺寸，再由后向前逐个工序推算，即由工件上的设计尺寸开始，由最后一道工序开始向前推算，知道毛坯尺寸，工序尺寸的公差的经济精度确定，并按“入体原则”确定上下偏差。
当基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算比较复杂。
需要用工艺尺寸链来进行分析计算。
3.3工艺过程的生产率
3.3.1时间定额
时间定额是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需要消耗的时间。
时间定额是计算产品成本和企业经济核算的依据之一，也是新建和扩建工厂时决定设备人员数量的重要依据。
时间定额必须正确制定，应具有平均先进水平，过高或过低都不利于促进生产。
3.3.2提高生产率的措施
1.缩减基本时间
2.提高切削用量
3.合并工序
4.多件加工
5.减少切削行程
6.缩减辅助时间
7.采用新工艺和新方法
8.提高机械加工自动化程度
3.4两种工艺路线方案
3.4.1方案一、工艺路线
工序1：
模锻
工序2：
热处理
工序3：
粗车左
工序4：
粗车右
工序5:
精车左
工序6:
精车右
工序7:
钻Φ56孔
工序8:
插键
工序9:
去毛刺
工序10:
钻Φ12.5
工序11:
钻-扩16×Φ4
工序12:
钻8×φ7孔
工序13：
钻-攻16×M6，2×M10
工序14：
清洗
工序15：
终检
3.4.2方案二、工艺路线
工序1：
模锻
工序2：
热处理
工序3：
粗车左
工序4：
粗车右
工序5:
精车左
工序6:
精车右
工序7:
钻Φ12.5
工序8:
钻-扩16×Φ4
工序9:
钻8×φ7孔
工序10：
钻-攻16×M6，2×M10
工序11:
钻Φ56孔
工序12:
插键
工序13:
去毛刺
工序14：
清洗
工序15：
终检
3.5工艺方案分析比较
由两工艺路线方案对比，得出工艺路线方案二中插键在最后的话定位不够精准，所以选择工艺路线方案一。
3.6本章小结
本章主要制定机械加工工艺路线，并详细的说明了制定工艺路线的依据，机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定和工艺过程的生产率通过这些制定出两种工艺路线的方案，进行最后的比较得出方案一工艺路线。
加工余量及工序尺寸的确定
4.1确定加工余量
根据机械加工后零件的形状及零件材料，估算锻件毛坯重量为
=7.50kg。
1.外圆表面（φ206φ90φ154φ148）
毛胚加工表面直径为φ220，φ206φ90的表面粗糙度为3.2um，φ154φ148表面粗糙度为2um，粗车余量1.6mm，精车余量0.2mm。
2.分度盘的毛坯图
图1-2
4.2确定切削用量及基本工时
钻φ12.5孔：
通过[1]中表10.4-1可得：
进给量：
f=（0.14-0.18）mm/r
又l/d=4.5，取修正系数为0.95，则
f=（0.14-0.18）×0.95=（0.0665-0.171）mm/r根据Z5125A钻床说明书，选择f=0.0855mm/r.
通过[1]中表10.4-9并结合表10.4-16可得：
切削速度：
其中：
，
，
，
通过[1]中表10.4-8查得：
钻头的耐用度T=15min，修正系数为1
则可得出：
结合[1]中表10.4-16取
综上可得：
机床主轴转速取
故实际切削速度为：
钻孔工时：
通过[1]中表10.4-43可得：
轴向力、扭矩及功率的计算
通过[1]中表10.4-11并结合表10.4-16可得：
轴向力
其中，
，
，
则，
扭矩
其中，
，
，
则，
N.m
功率
KW
4.3本章小结
本章主要介绍加工余量及工序尺寸的确定，通过确定加工余量和确定切削用量及基本工时。
第5章工序卡
5.1工序卡的制定
在综合考虑工序安排原则基础上，表3－1列出了分度盘的工艺路线。
表3－1分度盘工艺路线及设备、工装的选用
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
1
正火
2
粗车左端面
CA6140
90偏刀
游标卡尺
3
粗车右端面
CA6140
90偏刀
游标卡尺
4
中间检验
塞规、百分表、卡尺等
5
调质处理硬度
230～250HB
6
精车左端面
CA6140
90偏刀
游标卡尺
7
精车右端面
CA6140
90偏刀
游标卡尺
8
钻Φ12.5孔
立式钻床Z525
麻花钻
卡尺、塞规
9
钻Φ90孔
立式钻床Z525
麻花钻
卡尺、塞规
10
钻－攻M10螺纹
立式钻床Z525
麻花钻、丝锥
卡尺、塞规
11
插键槽
B5425
12
钻Ф5.2mm孔
立式钻床Z525
直柄麻花钻
卡尺、塞规
13
钻Ф4mm锥销孔
立式钻床Z525
直柄麻花钻
卡尺、塞规
14
钻Ф7mm孔
立式钻床Z525
直柄麻花钻
卡尺、塞规
15
钻－攻M6螺纹
立式钻床Z525
麻花钻、丝锥
卡尺、塞规
16
去毛刺
钳工台
平锉
17
清洗
清洗机
18
终检
塞规、百分表、卡尺等
5.2本章小结
本章详细的介绍了工序的每个步骤，每道工序中所用的机床设备，道具，量具等。
第6章专用夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常要设计专用夹具。
经过与指导师协商，决定设计第12道工序—钻φ7孔的钻床专用夹具。
6.1设计主旨
本夹具主要用来钻φ7mm孔。
6.2夹具设计
在给定的零件中，对本序加工的主要考虑同轴度相关要求。
6.3定位基准的选择
出于定位简单和快速的考虑，选择一端面和孔φ12.5和φ90为定位基准面，保证加工基准和设计基准重合，再使用卡紧机构进行卡紧。
6.4刀具导向选择
为能迅速、准确地确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应设置引导刀具的元件——钻套。
钻套一般安装在钻模板上，此处，采用钻模板与夹具体一体的结构，有利于提高夹具刚度。
钻套与工件之间留有排削间隙。
6.5切削力和加紧力计算
本步加工按钻削估算卡紧力。
实际效果可以保证可靠的卡紧。
钻削轴向力：
扭矩
卡紧力为
取系数S1=1.5S2=S3=S4=1.1
则实际卡紧力为F’=S1*S2*S3*S4*F=24.1N
使用快速定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。
6.6定位误差分析
定位误差由基准不重合误差
和基准移位
两部分组成，定位误差的大小是两项误差在工序尺寸方向上的代数和，即
=
±
由3.2定位方案可知定位基准与工序基准重合，所以
=0。
零件在定位衬套中定位时，由于
（最小间隙）无法通过调整刀具预先予以补偿，所以在加工尺寸方向上的最大基准移位误差可按最大孔和最小轴（配合代号H7/p6）求得（配合代号H7/p6），则
=
=0.087mm
综上所述，夹具的定位误差为
=
±
=0.087mm，满足要求。
6.7卡具设计及操作的简要说明
夹具的夹紧力不大，所以可以使用手动夹紧。
为了提高生产力，使用快速夹紧机构。
图4-1为零件图，图4-2为夹具装配图，图4-3为夹具图。
6.8本章小结
本章主要对专用夹具设计的介绍，通过说明设计主旨，夹具设计，定位基准的选择，道具导向选择，切削力和夹紧力计算，定位误差分析最终对卡具设计及操作的简要说明。
图4.1零件图
图4-2装配图
图4-3夹具图
结论
毕业论文是专科学习阶段一次非常难得的理论和实际相结合的机会，通过这次比较完整的对分度盘工艺规程制订和工装设计，我摆脱了单纯的理论学习状态，和实际设计结合锻炼了我综合运用所学的专业基础知识，解决实际问题的能力。
以下是我各方面得到了提高：
（1）运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线的安排、工艺尺寸的确定等问题，保证零件的加工质量的能力。
（2）结构设计能力，通过毕业设计的训练，获得了根据被加工零件的加工要求，设计出有效、省力、经济、合理而能保证加工质量的夹具能力。
（3）使用手册、图表资料以及网上查找资料的能力。
能掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。
以上只是一些较大的方向，实际上，在做毕业设计过程中处理小细节时，是需要指导老师的经验的，当我们找资料找不到时，这时需要通过指导老师的经验来帮助我们解决。
因此可以说，这次毕业设计在指导老师的指导下，应该说很好得到了进一步的提高，为以后进入工厂能很好的解决问题打下基础！
参考文献
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25~42
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机械工业出版社，2010：
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上海科学技术出版社，2008：
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9孙桓、陈作模、葛文杰主编．机械原理》．北京：
高等教育出版社，2006：
37~51
10崇凯主编．机械制造技术基础．化学工业出版社，1993：
70~82
致谢
为期四个月的毕业设计即将结束，通过这次有计划、有目的的设计，使我们得到了预期的收获，由最初的束手无策到最后的水落石出，这是个循序渐进的过程，毕业设计为我们今后的工作和学习奠定了基础，在张宝海老师的悉心指导下，我掌握了设计的方法，从接触课题，到熟悉课题，最后完成总体设计等一系列过程，学会了解决问题的方法，对三年所学的知识得到更好的巩固。
本文的选题、课题研究及撰写工作是在导师张宝海老师的关怀和悉心指导下完成的。
我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师，张老师严谨治学的态度和踏实求新的学术精神深深的感染了我，授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，经由您悉心的点拨，再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。
在此对导师致以崇高的敬意和忠心的感谢！
在毕业设计即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意最后我还要感谢我的母校哈尔滨理工大学三年来对我的栽培。
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