機制專業(yè)轉盤夾具畢業(yè)設計資料

1、前 言機械制造工藝及機床夾具設計是大學四年來最后一次實踐教學環(huán)節(jié)，此次畢業(yè)設計為了我們對所學的工藝夾具知識進一步深化，指導老師分配了車床轉盤機械制造工藝及夾具設計的題目，為的是對所學的各課程深入的、綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。通過此次工藝夾具畢業(yè)設計，能在下述各方面得到鍛煉：（1）能熟練運用機械制造工藝學課程中的基本理論，以更正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量。（2）提高結構設計能力，學生通過設計夾具的訓練，應當獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設計出高效、省力、經濟合理而能保證加工質量的夾具的能力。（3）學會使用手冊及圖

2、表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱、出處，能夠做到熟練運用。就我個人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設計對自己從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后工作打下一個良好的基礎。由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。第一章 零件的分析 §1-1 零件的作用題目所給定的零件是普通車床轉盤，它位于刀架部件的上刀架 與下刀架之間，它是上刀架的導向件，當需要用小刀架車錐面時，可以通過轉盤相對于下刀架的轉動來調整錐角。 §1-2 零件的工藝分析從零件圖上可以看出，它的加工部分可分成四部分：1、底面P及70h6mm外圓面N，空刀面、凹臺

3、面及倒角；2、燕尾面H及導軌面M，空刀面、凹臺面及倒角；3、35H7mm孔；4、196mm圓弧面和尺寸132mm兩側面K及其端面Q；以上各部分之間的位置要求為：1、70h6mm外圓面N與P面有垂直度要求，垂直度公差為 0.02mm；2、燕尾面M與P面有平行度要求，平行度公差為0.04mm；3、35H7mm孔與端面P有垂直度要求，垂直度公差0.1mm;4、燕尾槽兩55°斜面平行度為0.02mm;由以上分析可知：對于頭二組加工面來說，我們可以先選擇其中一組表面進行加工，然后再以加工過的表面為基準，加工其他各組表面，并保證它們之間的位置精度。 §1-3 零件的材質.熱處理及機械加

4、工的工藝性轉盤采用HT200鑄件，灰口鑄鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵，它在機械制造中占有重要地位，其產量占各類鑄鐵總產量80%以上?；铱阼T鐵的性能有：（1）機械性能：灰口鑄鐵的抗拉強度和彈性模量均比鋼低得多，通常b僅120250MPa，而塑性和韌性近于零，屬于脆性材料。（2）工藝性能：灰口鑄鐵屬于脆性材料，不能鍛造和沖壓。同時，焊接時產生裂紋的傾向大；焊接區(qū)常出現(xiàn)白口組織，使焊后難以切削加工，故可焊性較差。但灰口鑄鐵的鑄造性能優(yōu)良，鑄件產生缺陷的傾向小。此外，由于石墨的存在，切削加工時呈崩碎切屑，通常不需切削液，故切削加工性能好。（3）減振性：敲擊鑄鐵時聲音低沉，余音比鋼短甚多，這是由于石墨對機械

5、振動起緩沖作用、阻止了振動能量傳播的結果?；铱阼T鐵的減振能力為鋼的510倍，是制造機床床身、機座的好材料。（4）耐磨性：灰口鑄鐵磨擦面上開成了大量顯微凹坑，能起儲存潤滑油作用，使磨擦副內容易保持油膜的連續(xù)性。同時，石墨本身也是良好的潤滑劑，當其脫落在摩擦面上時，可起潤滑作用。因此，灰口鑄鐵的耐磨性比鋼好，適于制造導軌、襯套、活塞環(huán)等。（5）缺口敏感性：由于石墨已使灰口鑄鐵在基體形成了大量缺口，因此外來缺口對灰口鑄鐵的疲勞強度影響甚微，故其缺口敏感性低，從而增加了零件工作的可靠性。與之相比，鋼件若有上述外來缺口，因應力集中作用，其疲勞強度將顯著降低?；铱阼T鐵的機械性能除取決于石墨的數(shù)量、大小和分

6、布等因素外，還與金屬基體的類別密切相關。 第二章 零件工藝規(guī)程設計 而塑性和韌性近于零，屬于脆性材料。（2）工藝性能：灰口鑄鐵屬于脆性材料，不能鍛造和沖壓。同時，焊接時產生裂紋的傾向大；焊接區(qū)常出現(xiàn)白口組織，使焊后難以切削加工，故可焊性較差。但灰口鑄鐵的鑄造性能優(yōu)良，鑄件產生缺陷的傾向小。此外，由于石墨的存在，切削加工時呈崩碎切屑，通常不需切削液，故切削加工性能好。（3）減振性：敲擊鑄鐵時聲音低沉，余音比鋼短甚多，這是由于石墨對機械振動起緩沖作用、阻止了振動能量傳播的結果?；铱阼T鐵的減振能力為鋼的510倍，是制造機床床身、機座的好材料。（4）耐磨性：灰口鑄鐵磨擦面上開成了大量顯微凹坑，能起儲存

7、潤滑油作用，使磨擦副內容易保持油膜的連續(xù)性。同時，石墨本身也是良好的潤滑劑，當其脫落在摩擦面上時，可起潤滑作用。因此，灰口鑄鐵的耐磨性比鋼好，適于制造導軌、襯套、活塞環(huán)等。（5）缺口敏感性：由于石墨已使灰口鑄鐵在基體形成了大量缺口，因此外來缺口對灰口鑄鐵的疲勞強度影響甚微，故其缺口敏感性低，從而增加了零件工作的可靠性。與之相比，鋼件若有上述外來缺口，因應力集中作用，其疲勞強度將顯著降低?；铱阼T鐵的機械性能除取決于石墨的數(shù)量、大小和分布等因素外，還與金屬基體的類別密切相關。第二章 零件工藝規(guī)程設計 §2-1 確定零件生產類型零件生產綱領為：N=Qn(1+%)(1+%)其中：Q=200

8、產品的年產量(臺/年） n=1 每臺產品中，該零件的數(shù) 量(件/臺） =1% 零件備品率 =3% 零件廢品率N=200×1×（11）×（13） =208.06件/年根據(jù)機械制造工藝學表1-3，可知零為中批生產。 §2-2 確定零件毛坯的制造形式 影響毛坯選擇的因素通常包括：1、零件材料的工藝性及零件對材料組織的要求；2、零件的結構形狀和外形尺寸；3、零件對毛坯精度、表面光潔度和表面層性能的要求；4、零件生產綱領的大?。?、現(xiàn)有生產能力和發(fā)展前途；車床轉盤材料為HT200（灰口鑄鐵），由于零件年產量為375件，已達到中批生產水平，故可采用金屬模鑄造毛坯（金

9、屬型）。金屬型鑄造具有許多優(yōu)越性。如可承受多次澆注，實現(xiàn)了“一型多鑄”，便于實現(xiàn)機械化和自動化生產，從而大大提高了生產率；同時，鑄件精度和表面質量比砂型鑄造顯著提高，從而節(jié)省金屬和減少切削加工工作量；由于結晶組織致密，鑄件的機械性能得到提高。此外，節(jié)省許多工序，造型不用砂，使鑄造車 間面貌改觀，勞動條件改善。毛坯尺寸通過確定加工余量后決定。 §2-3 制定工藝路線一、制定工藝路線的依據(jù)應使零件上的各尺寸精度、位置精度、表面光潔度和各項技術要求均能得到保證。由本轉盤生產綱領確定為中批生產，因此，可以考慮采用萬能機床配以專用夾具，這樣既可以提高生產率，又可提高加工精度，且可使生產成本降低

10、，以獲得最好的經濟效果。加工順序按以下原則確定：先粗加工，后精加工；先主要表面，后次要表面；先基準面，后其它面；先加工平面，后加工孔。二、兩種工藝路線方案（一）工藝路線方案一： 工序1 鑄造毛坯工序2 時效處理工序3 粗銑燕尾面M、空刀槽、H工序4 粗銑尺寸234mm兩端面Q工序5 粗車、半精車、精車70h6外圓 面N、空刀面、端面P、倒角工序6 精銑燕尾面M、H工序7 精銑尺寸234mm兩端面Q工序8 倒角1×45°工序9 粗銑196圓弧面、132mm兩端 面 K工序10 倒角1×45°工序11 鉆、擴、粗、精鉸35H7mm孔工序12 鉆2-13mm孔

11、 工序13 去毛刺工序14 檢驗 （二）工藝路線方案二：工序1 鑄造毛坯工序2 時效處理工序3 毛坯劃線工序4 粗車、半精車70h6外圓面N、 空刀面、端面P、倒角工序5 粗銑尺寸234mm的兩端面工序6 粗銑空刀槽工序7 粗銑燕尾面M、H面、空刀面、 倒角工序8 精車70h6mm外圓面N、端面 P、倒角工序9 檢驗工序10 精銑燕尾面M、H、空刀面工序11 檢驗工序12 粗銑196mm圓弧面及尺寸 132mm兩側面K工序13 精銑尺寸234mm兩端面Q工序14 檢驗工序15 精銑196mm圓弧面及尺寸132mm兩側面K工序16 檢驗工序17 鉆、擴、粗、精鉸35H7mm孔工序18 鉆2-13

12、mm孔工序18 檢驗工序19 刮研燕尾面工序20 終檢三、工藝方案的比較與分析方案一是先加工燕尾面M、H，然后以此面為基面加工其它各主要表面，從而保證各表面的技術要求。而方案二是先加工底面P，然后以底面P為基面加工其它各主要表面來保證其技術要求。燕尾面M位于小刀架下方，是保證上刀架加工精度的主要表面。方案一先加工燕尾面，以底面P為定位面，再以燕尾面為精加工基準加工其它各主要表面能夠很好保證燕尾面相對其它各面的精度要求，且使導軌面M有均勻的金相組織和較高的耐磨性，加工余量小而均勻。方案二則先加工底面P，以燕尾面為粗基準，再以P面為精基準加工其它表面，能夠保證P面（主定位面）與其它各表面的形位精度

13、，且滿足基準重合原則。但兩方案中燕尾面M和底面P間有較高的位置精度，可采用互為基準原則，同樣都能保證M、P間形位精度，都能滿足基準選擇原則，為保證導軌燕尾面有較高精度，現(xiàn)取方案一為本次工藝編制的工藝路線。但方案一中仍有不足之處，將粗、精加工分開是因為粗加工時切削余量大，其變形可能影響后道工序的加工精度，但本次設計零件采用金屬型澆注，毛坯精度高，加工余量小，相對來說粗加工切削余量不是很大，考慮到為減少裝夾次數(shù)，所以將方案一中有些工序粗、精加工放入一個工序中進行，以減少工時和人力的浪費，因此確定以下工藝路線：工序1 鑄造毛坯工序2 時效處理工序3 粗銑燕尾面M、空刀槽、H 工序4 粗銑尺寸234m

14、m兩端面Q工序5 粗車、半精車、精車70h6外圓 面N、空刀面、端面P、倒角工序6 精銑燕尾面M、H工序7 精銑尺寸234mm兩端面Q工序8 粗銑196圓弧面、132mm兩端 面K工序9 倒角1×45°工序10 鉆、擴、粗、精鉸35H7mm 孔工序11 鉆2-13孔工序12 去毛刺 工序13 檢驗§2-4 基準的選擇基準選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；鶞蔬x擇得正確合理可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。1、粗基準的選擇按照有關粗基準的選擇原則,即當零件有不加工表面時，應以

15、不加工表面為基準；為了合理確定加工余量，應以重要表面做為粗基準；粗基準為不加工表面時，只能用一次。2、精基準的選擇選擇精基準時，應能保證加工精度的裝夾可靠方便，可按下列原則選取。（1）基準重合原則采用設計基準作為定位基準稱為基準重合原則。為避免基準不重合而引起的基準不重合誤差，保證加工精度應遵循基準重合原則。（2）基準統(tǒng)一原則在工件的加工過程中盡可能地采用統(tǒng)一的定位基準，稱為基準統(tǒng)一原則（也稱基準單一原則或基準不變原則）。（3）自為基準的原則當某些表面精加工要求加工余量小而均勻時，選擇加工表面本身作為定位基準稱為自為基準原則。遵循自為基準原則時，不能提高加工面的位置精度，只是提高加工面本身的精

16、度。（4）互為基準原則為了使加工面間有較高的位置精度，又為了使其加工余量小而均勻，可采取反復加工、互為基準的原則。（5）保證工件定位準確、夾緊可靠、操作方便的原則所選精基準應能保證工件定位準確、穩(wěn)定，夾緊可靠。精基準應該是精度較高、表面精糙度值較小、支承面積較大的表面。轉盤的精基準采用互為基準原則進行加工這樣可以保證位置精度，又可使其加工余量小而均勻。§2-5 用查表法確定各工序余量、工序尺寸 及毛坯尺寸簡明手冊表2.2-4 及機械制造工藝學表1-10（1）70h6外圓面N(2)端面P §2-6 各工序工藝裝備、切削用量 及工時定額工件材料：HT200，金屬模澆注 HB=1

17、90N/mm21、粗銑燕尾面M、H機床：萬能銑床 X62W 刀具：YG6單面銑刀 GB6126-85 查金屬機械加工工藝人員手冊 銑刀直徑D=80mm 每齒進給量 af=0.20mm/z 切削速度 v=1000V/(×d0)=376.8m/min （M面） v=94.2m/min（H面）進給量 Sm=0.2mm/r主軸轉速?n=1500r/min（M面） n=375r/min（H面）基本工時 Tj=2.22+8.46=10.68s=0.178min2、銑空刀槽2×2mm機床：萬能銑床X62W刀具：高速鋼錯齒三面刃銑刀 GB1118-73 每齒進給量 af=0.063mm/z

18、切削速度 v=20m/min主軸轉速 n=95r/min基本時間 T=46.6s=0.8min3、粗銑234mm兩端面Q機床：萬能銑床 X62W 刀具：YG6鑲齒圓柱銑刀 查金屬機械加工工藝人員手冊表8-38每齒進給量 af=0.30mm/z 切削速度 v=60m/min進給量 Sm=0.3mm/r主軸轉速? n=95r/min基本工時 Tj=90s=1.5min4、粗、半精車70h6外圓面N、端面P，粗車空刀面機床：WNC-700S數(shù)控車床刀具：刀片材料：CNMG16016MR 刀片牌號：3015 刀片外形： 80°外圓刀 切削深度 ap粗=10mm ap半精=3mm切削速度 v=

19、80m/min主軸轉速 n=1000v/(×d0)=127r/min切削工時 Tj=15+10=25min5、精車70h6外圓面N、端面P機床：WNC-700S數(shù)控車床刀具：刀片材料：DNMG150408KF 刀片牌號：3005 刀片外形：55°外圓刀 切削深度 ap=1mm切削速度 v=120m/min主軸轉速 n=191r/min切削工時 Tj=10min6、精銑燕尾面M、H機床：選用立式銑床 刀具：YG6單角銑刀 GB6126-85 查金屬機械加工工藝人員手冊 銑刀直徑D=80mm 每齒進給量 af=0.20mm/z切削速度 v=376.8m/min（M面） v=15

20、0.72m/min（H面）進給量 Sm=0.2mm/r主軸轉速? n=1500r/min（M面） n=600r/min（H面）基本工時 Tj=2.22+5.28=7.5s=0.125min7、精銑234mm兩端面Q機床：萬能銑床 X62W 刀具：YG6鑲齒圓柱銑刀 查金屬機械加工工藝人員手冊表8-38每齒進給量 af=0.25mm/z 切削速度 v=70m/min進給量 Sm=0.25mm/r主軸轉速? n=95r/min基本工時 Tj=54s=0.9min8、倒角1×45°機床：臥式車床C620-1刀具：成形車刀 切削深度 ap=0.16mm切削速度 v=20m/min主

21、軸轉速 n=95r/min切削工時 Tj=0.64min9、粗銑196圓弧面機床：萬能銑床X62W刀具：鑲硬質合金刀片套式銑刀 銑刀直徑D=20mm 工藝人員手冊表8-38每齒進給量 Sz=0.08mm切削速度 v=80m/min主軸轉速 n=118r/min 基本時間 T=0.3min10、粗銑132mmK面機床：萬能銑床X62W刀具：鑲硬質合金刀片套式銑刀 銑刀直徑D=20mm 工藝人員手冊表8-38每齒進給量 Sz=0.08mm切削速度 v=85m/min主軸轉速 n=190r/min 基本時間 T=0.64min11、倒角1×45°機床：臥式車床C620-1刀具：成

22、形車刀 切削深度 ap=0.16mm切削速度 v=20m/min主軸轉速 n=120r/min切削工時 Tj=1.34min12、鉆、擴、粗、精鉸35H7孔1）鉆35H7孔機床：立式鉆床Z535刀具：高速鋼錐柄麻花鉆 切削深度 ap=1.75mm切削速度 v=25m/min主軸轉速 n=275r/min切削工時 Tj=0.25min2）擴35H7孔機床：立式鉆床Z535刀具：高速鋼錐柄擴口鉆 切削深度 ap=0.58mm切削速度 v=15m/min主軸轉速 n=140r/min切削工時 Tj=0.28min3）粗鉸35H7孔機床：立式鉆床Z535刀具：高速鋼錐柄機用鉸刀 切削深度 ap=0.2

23、7mm切削速度 v=7.2m/min主軸轉速 n=68r/min切削工時 Tj=0.41min4）精鉸35H7孔機床：立式鉆床Z535刀具：高速鋼錐柄機用鉸刀 切削深度 ap=0.15mm切削速度 v=10.8m/min主軸轉速 n=100r/min切削工時 Tj=0.52min13、鉆2-13mm孔機床：立式鉆床Z535刀具：高速鋼錐柄麻花鉆進給量 f=0.32mm/r切削深度 ap=7.5mm切削速度 v=27.6m/min主軸轉速 n=275r/min基本工時 Tj= 0.32min以上各工序切削用量、工時定額的計算結果，填入機械加工工藝過程綜合卡片第三章 夾具設計§3-1 概

24、述在機床上對零件進行機械加工時，為保證工件加工精度，首先要保證工件在機床上占有正確的位置，然后通過夾緊機構使工件的正確位置固定不動，這任務就是由夾具完成。對于單件、小批生產，應盡量使用通用夾具，這樣可以降低落件的生產成本。但由于通用夾具適用各種工件的裝夾，所以夾緊時往往較費時間，并且操作復雜，生產效率低。本零件屬于中批生產，零件外形也不適于使用通用夾具，為了保證工件加工精度，提高生產效率，設計專用夾具就顯得非常必要。§3-2 方案設計方案設計是夾具設計的第一步，也是夾具設計關鍵的一步，方案設計的好壞直接影響工件的加工精度，加工效率，稍不注意就會造成不能滿足工件加工要求，或加工精度不能

25、達到設計要求，因此必須慎重考慮。設計方案的擬定必須遵循下列原則：定位裝置要確保工件定位準確和可靠，符合六點定位原理。夾具的定位精度能滿足工件加工精度的要求。夾具結構盡量簡單，操縱力小而夾緊可靠，力爭造價低。1、問題的提出：本夾具主要用車外圓面N、空刀面、端面P、倒角，這幾個面有一定的技術要求。因在數(shù)控機床上加工，所以在本道工序加工時主要應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度，而精度不是主要問題。2、定位基準的選擇：工件以端面M限制三個自由度，以燕尾面H限制兩個自由度，又以端面Q限制一個自由度來實現(xiàn)完全定位。3、轉盤車夾具原理 本夾具用于轉盤中批生產工藝的工序8，在車床上加工轉盤底面P、外圓面N

26、、端面L和倒角、空刀等。本工序前的已加工表面燕尾導軌面H、M及兩端Q、R面。工件以M面限制三個自由度，以燕尾面H限制兩個自由度；又以端面Q限制一個自由度，實現(xiàn)完全定位。夾具通過手動螺旋夾緊機構。在夾緊工件時，首先擰動勾形壓板12的夾緊螺母，使工件靠緊在定位釘8上。然后擰動浮動壓板4的夾緊螺釘7，在燕尾斜面分力的作用下使工件靠緊在主定位面上，實現(xiàn)工件的夾緊。松夾時，先擰動浮動壓板4的壓緊螺釘7，在壓簧6的作用下，使浮動壓板離開工件。然后擰松勾形壓板12的壓緊螺母，在壓簧作用下勾形壓板松開。最后將勾形壓板轉過90°即可裝卸工件。本夾具安裝在車床主軸上，以夾具D面與錐孔為基準，并用螺栓3緊

27、固。本夾具結構緊湊，操作方便，適合于中小批生產中使用。4、轉盤車夾具夾緊力計算由圖和切削用量簡明手冊37頁表1.29知， 主切削力 Fc=CFc×apxFc×fyFc×vcyFc×kFc 徑向切削力 Fp=CFp×apxFp×fyFp×vcyFp×kFp 進給力（軸向力） Ff =CFf×apxFf×fyFf×vcyFf×kFf公式中的系數(shù)及指數(shù)，由加工材料為灰鑄鐵，硬度為190HBS，刀具材料為硬質合金，加工形式為外圓縱車、橫車選CFc=900 xFc =1.0 yFc=0

28、.75 nFc=0CFp=530 xFp =0.9 yFc=0.75 nFp=0CFf=450 xFf =1.0 yFf=0.4 nFf=0其中ap=3mm f=0.6mm/r vc=80m/min由表1.29-2 加工鋼及鑄鐵時刀具幾何參數(shù)改變時切削力的修正系數(shù)得,kFc=kkrFc×kroFc×ksFc×krFckFp=kkrFp×kroFp×ksFp×krFpkFf=kkrFf×kroFf×ksFf×krFf其中kkrF為主偏角改變時切削力的修正系數(shù) kroF為前角改變時切削力的修正系數(shù) ksF 為

29、刃傾角改變時切削力的修正系數(shù) krF 為刀尖圓弧半徑改變時切削力的修 正系數(shù)80°外圓刀主偏角為90°，前角為-10°，刃傾角為-5°， kFc =0.89×1.2×1.0×1.0=1.068 kFp = 0.5 ×1.8×1.25×1.0=1.125 kFf = 1.17×1.8×0.85×1.0=1.7901 Fc = 900×31.0×0.60.75×800×1.068 =1965.8 N Fp = 530×3

30、0.9×0.60.75×800×1.125 =1092.6 N Ff = 450×31.0×0.60.4×800×1.7901 =1970.02 N由 Fp =G+ FJ2 FJ2 =1092.69×10=1002.6 N由 FJ1×f1×r1+ FJ2×f2×r2=Mc=Fc×rc其中f1、 f2由工程力學68頁表2.2知 鋼對鑄鐵 f1= f2=0.18 FJ1×0.18× +FJ2×0.18 ×88=1965.8×88 FJ1=7307.4 N 由 FJ1實= FJ1×K K=1.5 得 FJ1實=10961.1 N由 FJ2實