转盘加工工艺及夹具设计.docx
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转盘加工工艺及夹具设计
目录
摘要……………………………………………………………………………………1
关键词…………………………………………………………………………………1
1前言…………………………………………………………………………………1
2零件结构工艺性分析…………………………………………………………………2
2.1零件图………………………………………………………………………………2
2.2零件结构工艺性分析………………………………………………………………4
3毛坯分析………………………………………………………………………………4
3.1毛坯材料HT200的性能分析………………………………………………………5
3.2毛坯的种类分析……………………………………………………………………5
3.3毛坯的加工余量…………………………………………………………………5
4加工阶段的划分与工序路线的确定………………………………………………6
4.1工艺路线的制定…………………………………………………………………6
4.1.1粗基准的选择……………………………………………………………………6
4.1.2精基准的选择原则………………………………………………………………6
4.1.3加工阶段的划分…………………………………………………………………7
4.1.4加工工艺路线方案………………………………………………………………8
4.2机械加工余量、工序尺寸及公差的确定………………………………………10
4.2.1确定工序尺寸…………………………………………………………………10
4.2.2切削用量………………………………………………………………………12
4.2.3时间定额………………………………………………………………………13
5车床转盘零件的夹具设计…………………………………………………………14
5.1机床夹具设计的基本要求………………………………………………………14
5.2机床夹具的分类………………………………………………………………14
5.3铣床夹具设计……………………………………………………………………16
5.3.1夹紧方案的确定………………………………………………………………16
5.3.2夹紧力的计算…………………………………………………………………16
5.4钻床夹具的设计…………………………………………………………………17
5.4.1夹紧方案的确定…………………………………………………………17
5.4.2夹紧力的计算……………………………………………………………18
总结…………………………………………………………………………………19
参考文献……………………………………………………………………………20
致谢……………………………………………………………………………………21
附录……………………………………………………………………………………22
转盘加工工艺及夹具设计
摘要：
本次毕业设计的题目是转盘加工工艺及夹具设计，由于本工件的表面比较复杂，其毛坯采用铸造。
通过对车床转盘零件图及其性能要求的分析研究，合理的设计出一套工艺规程和铣燕尾的夹具以及钻孔铰孔Φ35H7的孔。
运用所学的专业知识，查阅相关的资料，完成设计任务，在选材加工使用过程中，联系机器设备的大小，进而设计出合理的夹具。
关键词：
钻扩绞Φ35H7；工艺规程；车床转盘；铣燕尾；夹具；
TheProcessingTechniquesOfTurntableAndIt’sFixtureDesign
Abstract:
Thedesignprocessistheturningwheelandfixturedesign,astheworkpiecesurfaceiscomplex,withroughcast,ByWheelPartsLatheandperformancerequirementsanalysis,designasetofreasonablerulesandmillingprocessdovetailjiganddrilltheholeexpansionhingeΦ35H7fixture.Applythekonwledge,accesstorelevantinformation,completethedesigntask,theequipmentusedintheselectionprocessafterthecontactofthemachinesize,designareasonablefixture.
Keyword:
Φ35H7Holedrilling;Ertenderhinge;Processplanning;Latheturntable;Millingcoattails;Fixture
1前言
在这个技术日趋发达的时代，很多东西得需求量不断的加大，产品都是靠机械成批大量的生产，不管是生活用品还是机械产品都是如此，这次我主要设计的是，关于车床转盘的设计还有它的夹具设计。
一般说来，机床夹具的基本组成部分可以根据其功用可分为：
定位元件或装置、刀具导向元件或装置、夹紧元件或装置、连接元件、夹具体。
根据任务书所规定的内容，本次设计主要包括两个部分。
第一部分为工艺规程的制定。
制定一套合理的工艺规程，有利于在生产过程中作到优质、高效、低耗、安全生产及改善工人生产条件。
其主要内容包括：
零件工艺性分析、零件毛坯图、工序路线、加工余量的确定、主要工序的定位方案及定位误差分析、主要工序的单件机动工时的计算等。
第二部分为确定铣燕尾和钻扩铰ø35H7孔的夹具。
经过多种方案的对比，确定了更为合理的夹紧方式、定位方式、夹具的总体结构及夹紧力。
使得所设计的夹具结构简单、定位精确、夹紧可靠。
2零件结构工艺分析
2.1零件图
图1零件图
Fig1Parts
零件图是工程设计人员与机械加工人员进行交流的一种方式，它被称为工程语言。
由已知的零件图，机械人员可以制定出相应的工艺规程，以利于零件的加工。
接到设计任务时，应首先查看零件图是否完整、正确，再就是对零件的技术要求进行分析。
参考《机械加工工艺学》在此零件的加工过程中，应注意高精度表面的加工。
如燕尾和Φ35H7孔内壁的粗糙度要求为1.6，另外Φ35H7孔与基准面P有垂直度要求。
在现在生产条件下基本上能达到这些技术要求。
其它非重要表面的精度要求比较低，按所选加工方法基本上通过两次加工就能完成任务。
另外，零件的加工过程中有比较多的倒角，且有不连续表面的加工，因此，采用的加工工序就会比较分散，因多次定位、装夹，对夹具的定位精确度要求比较高，夹紧要可靠，这就增加了加工的难度。
零件图上的重要尺寸直接标注，而且在加工时应尽量使用工艺基准与设计基准重合，并符合尺寸链最短的原则。
在零件图上可以看出Φ35H7孔和燕尾槽均为重要尺寸，所以在图纸上要求直接标注出来，并加以限制条件。
零件图上标注的尺寸便于测量，没有从轴线、中心线、假象平面等难以测量的基准标注尺寸。
零件图上的尺寸不应标成封闭式。
即不能形成封闭尺寸链，以免产生矛盾。
通过检查零件图上并没有封闭的尺寸链。
零件图上非配合的自由尺寸，应尽量按加工顺序从工艺基准标出。
零件图上各非加工表面的位置尺寸应直接标注，而非加工面与加工面之间只能有一个联系尺寸。
零件图上的标注应该同一个面只能有一个标注。
结合上面所述的要求仔细检查零件图得出零件图的标注是合理的。
车床转盘是车床上的一个重要零件，在工作上承受很大的压力和扭矩，所以材料的选择必须按照图纸上要求的HT200作为零件材料。
在结构的设计上，Φ35H7孔与底面有垂直度的要求，但是中心孔和两个小孔就没有这种要求，所以可以用Φ70的外圆面N和零件图中的P面同时保证其垂直度精度，定位销和两个小孔用来起定位的作用达到完全定位的目的。
除了刚刚开始的几道加工工序采用的是粗基准外，后面的所有工序都用这样的定位方式，这样一来做到了基准重合，从而尽可能地减少零件因为扭曲力产生的扭曲，这样一来可以更好的满足零件产品的要求保证加工的精度，还可以节省开支，减少不必要的麻烦。
2.2零件结构工艺性分析
零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。
零件的结构工艺性是指在满足使用性能的前提下，是否能以较高的生产率和最低成本方便的加工出来的特性。
零件的结构工艺性分析应该考虑以下几个方面：
2.2.1有利于达到所需求的加工质量
（1）合理确定零件的加工精度与表面质量；
（2）保证位置精度的可能性。
2.2.2有利于减少不必要的加工面积
（1）尽量减少不必要的加工面积；
（2）尽量避免或简化内表面的加工。
2.2.3有利于提高劳动生产率
（1）零件的有关尺寸应求一致，并能用标准刀具加工；
（2）减少零件的安装次数；
（3）零件的结构应便于加工；
（4）避免在斜面上钻孔和钻头单刃切屑；
（5）便于多刀或多件加工。
通过分析，该转盘结构还是属于比较简单的那种，底部是个圆面，再往上有两个台阶面，总共有三个孔，其中的一个孔就是Φ35的孔有很高的尺寸精度、表面精度和位置精度的要求。
零件的P面是一个很重要的基准面（所以在设计加工过程中多少用它作为基准，并且还可以用它作为加工中的精基准，这个后面详细说明）,N面、Φ35H7孔的中心轴线都与P面有一定的位置精度要求。
所加工的燕尾面由于工作中需要和其他的工件严密的接触，所以要求的表面质量很高，最后从零件图上了解到转盘周边面的精度要求不是很大，内槽基本没有精度的要求。
总结一下可以看出这个转盘的加工重点是在于保证某些关键面的位置、表面质量和尺寸精度的要求。
Φ35H7（+0.0250）表面的性能要求IT：
6-7Ra1.6加工方式：
钻孔-扩孔-精铰。
零件的燕尾部分粗糙度为1.6夹角是55°，这是因为燕尾是由于转盘与车床导轨的连接，此精度是连接配合的保证，加工方式：
粗铣-精铣。
3毛坯分析
3.1毛坯材料HT200的性能分析
零件的材料是HT200灰铸铁，这是一种常用工程材料，可承受较大弯曲应力，用于强度、耐磨性要求较高的重要零件和要求保持气密性的铸件，如汽缸、齿轮、底架、机体、飞轮、齿条、一般机床铸有导轨的床身及中等压力液压筒、液压泵和阀的壳体等，有较好的内热性和良好的减震性，铸件性好，需要人工时效处理。
3.2毛坯的种类分析
毛坯的成型方式以及毛坯成型之后采取什么措施来减少或者消除内应力。
一般来说，毛坯的成型方式有两种：
一种是铸件，适用于形状较复杂的零件毛坯。
另一种是锻件，适用于强度要求较高、形状比较简单的零件毛坯。
由前面已知零件的材料为灰铸铁，所以确定毛坯为铸件，根据其结构形状、尺寸大小和材料性能毛坯的铸造方法选用----低压铸造毛坯公差等级—IT8级
毛坯的成型方法选择跟零件的材料和它所需要的加工精度有关。
在零件的结构工艺分析中可得，零件表面比较复杂，用锻造无法达到设计要求，所有毛坯的成型采用铸造，根据具体精度要求及生产类型应用金属型铸造。
3.3毛坯的加工余量
机械加工中毛坯尺寸与零件尺寸之差，称之为毛坯的加工余量。
在机械加工的各个工序中，所切除的金属层厚度用符号Zm来表示;在铸铁件中，有比内部硬的外壳。
根据《金属机械工人工艺人员手册》得灰铸铁毛坯的表面层厚度为2mm。
下面为零件的毛坯图：
图2毛坯图
Fig2BlankDrawing
4加工阶段的划分与工艺路线的确定
4.1工艺路线的制定
4.1.1粗基准的选择
选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。
粗基准选择应当满足以下要求：
（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。
目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。
如果工件表面上有好几个不需要加工的表面，那么应该选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。
以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。
（2）选择粗基准应该选择加工余量最小的表面作为粗基准。
这样可以保证该面有足够的加工余量。
（3）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。
例如：
车床转盘底面P面是其余量要求均匀的重要表面。
因而在加工时选择它作为粗基准，加工其底面P，再以底面作为精度基准加工其他的面。
这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留细致的组织，以增加耐磨性。
（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。
有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作为粗基准，必要时需要经过初步加工。
要从保证孔与孔、孔与面、面与面之间的位置，能保证转盘在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。
从零件图分析可知，主要是选择转盘底面P面作为加工的粗基准。
最后根据零件的毛坯图可以得出，选择底面P作为粗基准。
根据基准不重复使用的原则，必须减少粗基准的装夹次数。
4.1.2精基准选择的原则
（1）基准重合原则。
即尽可能选择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重合而引起的基准不重合误差。
例如：
钻Φ2ⅹΦ13孔时用心轴定位。
（2）基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。
基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。
比如：
钻Φ35孔时用心轴定位。
（3）互为基准的原则。
选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复的加工。
4.1.3加工阶段的划分
零
此处省略 NNNNNNNNNNNN字。
如需要完整说明书和设计图纸等.请联系 扣扣：
九七一九二零八零零另提供全套机械毕业设计下载！
该论文已经通过答辩
4.1.4加工工艺路线方案
根据自己的思考和在实践中的观察，我列出了以下两种加工路线
方案一：
10粗车底面
20粗铣上平面
30钻Φ30孔
40粗铣P面
50精铣P面
60粗车外圆面
70精车外圆面
80粗铣侧面
90精铣侧面
100粗铣132两面
110精铣132两面
120粗铣Φ196圆周面
130精铣Φ196圆周面
140铣燕尾退刀槽
150粗铣燕尾
160精铣燕尾
170铣凹台面
180粗铣Φ196圆表面
190精铣Φ196圆表面
200钻2ⅹΦ13孔
210钻Φ35H7孔
220扩绞Φ35H7孔
230去毛刺
240检查
方案二：
10粗车底面P
20粗车Φ70圆台端面
30粗铣顶面
40粗铣侧面
50粗铣Φ196圆上表面
60粗铣凹台面
70半精车P面
80精车P面
90钻Φ30孔
100扩铰Φ30孔
110半精车Φ70圆周面及其倒角
120精车Φ70圆周面及其倒角
130半精铣侧面
140精铣侧面
150粗铣燕尾槽和空刀面
160半精铣燕尾槽
170精铣燕尾槽
180半精铣空刀面
190精铣空刀面
200半精铣顶面
210精铣顶面
220半精铣凸台面
230精铣凸台面
240半精铣Φ196圆上表面
250精铣Φ196圆上表面
260钻2ⅹΦ13
270钻Φ35H7孔
280扩铰Φ35H7孔
290去毛刺
300检查
综合考虑以上的两种方案，我选择了第二种方案，我认为第二种方案是最严谨的。
方案一再加工过程中的定位方式比较多，由于基准的不统一，容易在生产中造成较大的误差;而且某些完全可以在一道工序中加工到位的面或者孔，方案一中却分成了许多道工序，多次装夹容易产生误差，降低产品的质量。
4.2机械加工余量、工序尺寸及公差的确定
4.2.1确定工序尺寸
对于加工余量和工序尺寸的的表示，在下表中逐一的列举出来，加工零件由粗到精，如下表所示：
表1端面44加工余量的计算
Table1End44ProcedureRemainderAndCommonDifference
工序名称
工序间余量/mm
经济精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
工序基本尺寸/mm
标注工序尺寸公差/mm
精车
1
IT6
1.6
44
半精车
2
IT10
3.2
45
粗车
3
IT12
6.3
47
毛坯
±2
50
50±2
转盘尺寸44的厚度的加工，用车削的办法达到，由于零件的毛坯是铸造的，所以在车削之前需要进行一定的热处理，比如正火等，目的是为了软化铸造零件毛坯外层的保护层，软化毛坯，使得车削的难度降低。
车削的步骤分为三步，分别为粗车、半精车、和精车，加工时零件表面的粗糙度对应任务所给出的要求，粗车选用的经济精度为IT12级，半精车选用的经济精度为IT10级，精车选用的经济精度为IT6级，对应的加工前后的零件的尺寸在上面的表格统计出来了，由于转盘的加工是中批量生产的，同时对零件的精度要求比较高，夹具的设计必须合理，所以在车削时选择的夹具为专用夹具，根据加工零件毛坯尺寸的大小，和加工机床尺寸的大小合理的设计出加工夹具，由于设计的重点在于设计夹具，后面的设计中详细的给出关于夹具的设计方案。
表2外圆面Φ70加工余量的计算
Table2Φ70OuterAnnulusMachiningAllowance
工序名称
工序间余量/mm
经济精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
工序基本尺寸/mm
标注工序尺寸公差/mm
精车
1
IT6
1.6
70
半精车
1
IT10
3.2
71
粗车
1
IT12
6.3
72
毛坯
±2
73
73±2
表3Φ196圆上表面加工余量计算
Table3Φ196OuterAnnulusMachiningAllowance
工序名称
工序间余量/mm
经济精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
工序基本尺寸/mm
标注工序尺寸公差/mm
精铣
0.5
IT6
1.6
196
半精铣
1
IT10
3.2
196.5
粗铣
1.5
IT12
6.3
197.5
毛坯
±2
199
199±2
表4Φ35H7孔加工余量计算
Table4Φ35H7HoleMachiningAllowance
工序名称
工序间余量/mm
经济精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
工序基本尺寸/mm
标注工序尺寸公差/mm
绞孔
0.5
IT7
1.6
35
扩孔
1
IT10
3.2
35.5
钻孔
1
IT12
6.3
36.5
毛坯
±2
37.5
Φ37.5±2
表5Φ30孔加工余量计算
Table5Φ30HoleMachiningAllowance
工序名称
工序间余量/mm
经济精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
工序基本尺寸/mm
标注工序尺寸公差/mm
绞孔
0.5
IT7
1.6
30
扩孔
1
IT10
3.2
30.5
钻孔
1
IT12
6.3
31.5
毛坯
±2
32.5
Φ32.5±2
4.2.2切削用量
切削用量包括背吃刀量αρ、进给量ƒ和切削速度v。
确定顺序是确定αρ、ƒ，再确定v。
工序1为粗车P面。
已知加工材料为HT200，铸造，车床型号为车床CA6140，所选刀具为硬质合金面刀。
确定外圆加工的切削用量。
（1）确定背吃刀量αρ，本工序的背吃刀量即车刀车削深度选择αρ=3.0mm；
（2）确定进给量ƒ，由参考文献中表5-146查的，选择ƒ=0.30mm/r；
（3）确定切削速度v，根据参考文献[2]中表5-124车削时的切削速度选择v=100m/min。
工序2为粗车Φ70圆的端面，αρ=4.0mm，ƒ=0.20mm/r，v=255m/min；
工序3为粗铣顶面；αρ=3.5mm，ƒ=0.3mm/r，v=90m/min；
工序4为粗铣侧面，αρ=4.0mm，ƒ=0.50mm/r，v=100m/min；
工序5为粗铣Φ196圆上表面，αρ=1.00mm，ƒ=0.80mm/r，v=100m/min；
工序6为粗铣凹台面，αρ=3.0mm，ƒ=0.5mm/r，v=90m/min；
工序7为半精车P面，αρ=1.0mm，ƒ=0.30mm/r，v=100m/min；
工序8为精车P面，αρ=1.0mm，ƒ=0.30mm/r，v=100m/min；
工序9为钻Φ30的孔，ƒ=0.50mm/r，v=55m/min；
工序10为扩、铰Φ30的孔，ƒ=0.50mm/r，v=55m/min；
工序11为半精车Φ70外圆周面及其倒角，αρ=1.0mm，ƒ=0.30mm/r，v=90m/min；
工序12为精车Φ70外圆周面及其倒角，αρ=1.0mm，ƒ=0.30mm/r，v=90m/min；
工序13为半精铣侧面，αρ=3.0mm，ƒ=0.5mm/r，v=100m/min；
工序14为精铣侧面，αρ=3.0mm，ƒ=0.5mm/r，v=100m/min；
工序15为粗铣燕尾槽和空刀面，αρ=1.55mm，ƒ=0.3mm/r，v=100m/min；
工序16为半精铣燕尾槽，αρ=1.55mm，ƒ=0.3mm/r，v=100m/min；
工序17为精铣燕尾槽，αρ=0.25mm，ƒ=0.50mm/r，v=90m/min；
工序18为半精铣空刀面，ƒ=0.10mm/z，v=25m/min，n=250r/min；
工序19为精铣空刀面，αρ=0.25mm，ƒ=0.50mm/r，v=80m/min；
工序20为半精铣顶面，αρ=0.25mm，ƒ=0.50mm/r，v=90m/min；
工序21为精铣顶面，αρ=0.25mm，ƒ=0.50mm/r，v=90m/min；
工序22为半精铣凹台面，αρ=3.0mm，ƒ=0.3mm/r，v=100m/min；
工序23为精铣凹台面，αρ=3.0mm，ƒ=0.3mm/r，v=100m/min；
工序24为半精铣Φ196圆上表面，αρ=1.00mm，ƒ=0.10mm/r，v=90m/min；
工序25为精铣Φ196圆上表面，αρ=0.5mm，ƒ=0.50mm/r，v=90m/min；
工序26为钻2ⅹΦ13孔，ƒ=0.80mm/r，v=75m/min；
工序27为钻Φ35H7孔，ƒ=0.50mm/r，v=55m/min；
工序28为扩、铰钻Φ35H7孔，ƒ=0.50mm/r，v=55m/min。
4.2.2时间定额
查《金属机械加工工艺人员手册》表2.4-81，由公式
（1）
得到粗铣燕尾面M，H的基本工时T=2.22+8.46=10.68s；
精铣燕尾面M，H的基本工时T=2.22+5.28=7.5s；
铣空刀槽的基本工时T=46.6s；
粗铣234mm两端面Q的基本工时T=90s；
精铣234mm两端面的基本工时T=54s；
粗铣Φ196圆上表面的基本工时T=0.3min；
精铣Φ196圆上表面的基本工时T=0.5min；
粗、半精车外圆面N，
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