转盘设计

辽宁工程技术大学
机械制造技术基础
课程设计
题目：转盘机械加工工艺规程及钻M12孔工艺
装备设计
班级：汽车08-01
*名：**
学号：**********
***师：***
完成日期：2011/6/22
任务书
一、设计题目: 转盘机械加工工艺规程及钻M12孔工艺装备设计
二、原始资料
(1) 被加工零件的零件图1张
(2) 生产类型:（中批或大批大量生产）
三、上交材料
1．所加工的零件图1张2．毛坯图1张3．编制机械加工工艺过程卡片1套4．编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片1套5．绘制夹具装配图（A0或A1）1张6．绘制夹具中1个零件图（A1或A2。

装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。

1张7．课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。

（约5000-8000字）1份
四、进度安排
本课程设计要求在3周内完成。

1．第l～2天查资料，绘制零件图。

2．第3～7天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。

3．第8～10天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。

4．第11～13天，完成夹具装配图的绘制。

5．第14～15天，零件图的绘制。

6．第16～18天，整理并完成设计说明书的编写。

7．第19天～21天，完成图纸和说明书的输出打印。

答辩
五、指导教师评语
该生设计的过程中表现，设计内容反映的基本概念及计算，设计方案，图纸表达，说明书撰写，答辩表现。

综合评定成绩：
指导教师
日期
摘要
在机械制造的机械加工中使用着大量的夹具，用以安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证零件和工件的质量。

本次设计主要是进行转盘零件的专用夹具的设计，是对我们以往所学知识的总结和对我们所掌握知识的一次扩展。

本文主要从工艺规程的指定与夹具的设计两方面出发。

根据零件本身的特点，生产类型以及零件在具体工作时的作用选择工艺规程和夹具。

在工艺规程方面：确定生产类型，综合考虑其准确度高，生产效率高，消耗经济少等方面，选择一个最优方案；在夹具设计方面，因为是盘类零件，加工M12螺纹孔，选择钻床加工，考虑诸多因素拟订最优方案，最终完成本次设计。

机械制造基础课程设计是在完成生产实习，学完机械制造基础和其他专业课程之后进行的。

通过此次课程设计，将所学理论知识与生产实践相结合，得到解决问题和分析问题的能力的初步培养，另外也为以后的毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练。

Abstract
In the machinery used in manufacturing a large number of machining fixtures, for the installation of processing object and occupy the correct position so that to ensure the quality of parts.
The design part is mainly dedicated for turntable fixture design and it is of our previous summary of the knowledge we acquire knowledge and an extended.
This article from the specified process was planning and fixture design of both starting. And according to the characteristics of its own parts Types of production and work in specific parts of the role of the selection process planning and fixture. In the process of order in determine the types of production, considering its high accuracy, high efficiency, low consumption economy, etc., select an optimal solution. In fixture design, because it is the disc-type parts, machining M12 threaded hole, select the drilling process, many factors to consider developing the optimal solution, the final completion of this design.
Machinery based curriculum design is to complete production internship. Completion of mechanical manufacturing base and other professional courses after this .Through the course design, the theory of knowledge and production practice, be problem-solving and ability to analyze issues of initial training, the other for future graduation, go to work for a comprehensive training.
目录
1转盘的工艺分析及生产类型的确定 (1)
1.1转盘的用途 (1)
1.2转盘的技术要求 (1)
1.3转盘的工艺性 (1)
1.4转盘的生产类型的确定 (2)
2确定毛坯、绘制毛坯简图 (2)
2.1选择毛坯 (2)
2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 (3)
2．2．1公差等级 (3)
2.2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 (3)
2.2.3绘制转盘毛坯简图 (4)
3 拟定转盘工艺路线 (4)
3.1定位基准的选择 (4)
3.1.1精基准的选择 (5)
3.1.2粗基准的选择 (6)
3.2表面加工方法的确定 (6)
3.3加工阶段的划分 (7)
3.4工序的集中与分散 (7)
3.5工序顺序的安排 (8)
3.5.1机械加工工序 (8)
3.5.2热处理工序 (8)
3.5.3辅助工序 (8)
3.6确定工艺路线 (8)
4 加工余量、工序尺寸和公差的确定 (10)
5 切削用量、时间定额的计算 (10)
5.1切削用量的计算 (10)
5.1.1钻孔工步 (10)
5.1.2攻螺纹工步 (10)
6 夹具设计 (11)
6.1提出问题 (11)
6.2设计思想 (11)
6.3夹具设计 (12)
6.3.1定位方案 (12)
6.3.2刀具导向方案 (13)
6.3.3夹紧方案 (14)
6.3.4夹具体设计 (15)
6.3.5使用说明 (15)
7 体会与展望 (15)
8 参考文献 (17)
1转盘的工艺分析及生产类型的确定
1.1转盘的用途
中间φ18mm孔用来和相应的零件连接，φ6mm孔用来实现配油作用，整个盘体承受载荷。

1.2转盘的技术要求
按照各加工要求及全部技术要求列表如表1中。

1.3转盘的工艺性
底端面的表面加工精度为Ra3.2，φ64外圆面、圆锥面、上端面的表面加工精度为Ra1.6，φ6孔的表面加工精度为Ra1.6，其余表面加工精度为Ra12.5.
1.4转盘的生产类型的确定
零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。

生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特性。

零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。

生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。

年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。

零件的年生产纲领N可按下式计算
=++
(1%)(1%)
N Qm a b
其中N——是零件的生产纲领（件/年）；
Q——产品的年产量（台、辆/年）；
m——每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆）；
-；
a——备品率，一般取2%3%
%
b——废品率，一般取0.3%0.7%；
%
根据上式结合题目给定数据，即可算出法兰盘的生产纲领，进而确定出其生产类型。

由于转盘的质量为2kg，属于轻型零件，由此再查表1-4可知，该法兰盘的生产类型为大批生产。

2确定毛坯、绘制毛坯简图
2.1选择毛坯
根据材料为HT200，且为是大批大量生产，要求生产效率高，宜
采用铸造。

拔模斜度为5°。

2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
2．2．1公差等级
因为需要表面抛光，所以零件的表面公差等级需要达到7级。

2.2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
根据各种要求将尺寸公差和工序加工余量列表2如下。

2.2.3绘制转盘毛坯简图
3 拟定转盘工艺路线3.1定位基准的选择
定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。

3.1.1精基准的选择
选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具机构简单，工件装夹方便。

因此，选择精基准一般应遵循下列原则：
（1）基准重合原则应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准，也就是说应尽量使定位基准与设计基准重合。

这样可避免由于基准不重合而产生的定位误差。

（2）基准统一原则若工件以某一组表面作为精基准定位，可以比较方便地加工大多数其它表面，则应尽早地把这一组基准表面加工出来，并达到一定的精度，在后继工序均以其作为精基准加工其它表面。

这称之为基准统一原则。

采用基准统一原则可以基准转换所产生的误差；可以减少夹具数量和简化夹具设计；可以减少装夹次数，便于工序集中，简化工艺过程，提高生产率。

（3）互为基准原则对于某些位置精度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的方法来保证其位置精度，这就是互为基准原则。

（4）自为基准原则有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，在加工时就应尽量选择加工表面本身作为精基准，这就是自为基准原则。

（5）便于装夹原则应选定位可靠、装夹方便的表面作基准，所选的精基准应该是精度较高、表面粗糙度较小、支承面积较大的表面。

根据该零件的技术要求和装配要求，选择底端面和中心Φ18mm 孔为精基准，零件上的很多表面以及孔都可以采用它们作为精基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则；由于底端面为设计基准，因而又遵循了“基准重合”原则；在加工两端面时采用“互为基准”原则。

3.1.2粗基准的选择
选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后继工序提供精基准。

粗基准的选择原则对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工表面（作为粗基准的非加工表面）的位置关系具有重要影响。

因此，在选择粗基准时，一般应遵循下列原则;
(1) 保证相互位置关系原则对于同时具有加工表面与不加工表面的工件，为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选择不加工表面作粗基准。

如果零件上有多个不加工表面，则应以其中与加工表面位置要求较高的表面作粗基准。

(2)保证加工表面加工余量合理分配的原则如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。

(3) 便于工件装夹原则选择粗基准应使定位准确、夹紧可靠、夹具结构简单、操作方便。

为此要求选用的粗基准尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。

(4) 粗基准在同一尺寸方向上只允许使用一次的原则因为粗基准本身是毛坯面，精度和表面粗糙度均较差，若两次装夹中重复使用同一粗基准，就会造成相当大的定位误差。

选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。

采用外圆面和底端面作为粗基准，符合“保证加工表面加工余量合理分配的原则”。

3.2表面加工方法的确定
根据转盘零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如表3所示。

3.3加工阶段的划分
零件的加工质量要求较高或结构较为复杂时，一般工艺路线较长，工序较多，通常在安排工艺路线时，将其分为几个阶段。

根据精度要求的不同，加工阶段可以划分如下：
1.粗加工阶段
此阶段的主要任务是高效的切除各加工表面上的大部分余量，并加工出精基准。

2.半精加工阶段
使主要表面消除粗加工后留下的误差，使其达到一定的精度；为精加工做好准备，并完成一些精度要求不高的表面加工（如钻孔、攻螺纹、铣键槽等）。

3.精加工阶段
主要是保证零件的尺寸、形状、位置精度及表面粗糙度达到或基本达到土洋商所规定的要求。

精加工切除的余量很小。

4.精整和光整加工阶段
对于加工质量要求很高的表面，再工艺过程中需要安排一些高经典的加工方法（如粳米磨削、珩磨、研磨、金刚石切削等），以进一步提高表面尺寸、形状精度，减小表面粗糙度，最后达到图样的精度要求。

该转盘零件的质量要求较高，可将加工阶段分为粗加工、半精加
工、精加工几个阶段。

在粗加工阶段，首先将精基准（底端面）准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗车外圆面、上端面，钻Φ17mm孔；在半精加工阶段，半精车低面、外圆面、粗车圆锥面、扩Φ17.85mm孔；在精加工阶段，精铣底面、精车上端面、加工Φ18mm孔，精车各个表面，以及加工孔。

3.4工序的集中与分散
由于是大批大量生产，使用专用工艺装备组成生产线，因而选用工序分散的原则。

3.5工序顺序的安排
3.5.1机械加工工序
（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准——转盘底端面和Φ18mm。

（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。

（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面。

（4）遵循“先面后孔”原则，先加工端面和外圆面，后加工孔。

3.5.2热处理工序
铸造成型后进行时效处理，使其硬度要求达到HRC45~50。

3.5.3辅助工序
为保证零件制造质量，防止产生废品，需要在粗加工结束后安排检验工序。

在加工完内孔后进行清洗工序，清楚残留其中的切屑。

3.6确定工艺路线
在综合考虑上述工序顺序安排原则基础上，表4列出了其工艺路
线。

表4
4 加工余量、工序尺寸和公差的确定
查表可得钻孔的加工余量为Z钻=10.5mm。

5 切削用量、时间定额的计算
5.1切削用量的计算
5.1.1钻孔工步
1）背吃刀量的确定取a p=10.5mm。

2）进给量的确定查表5-22。

在铸铁上钻φ10.5mm的孔，进给量f=0.10~0.18mm/r，故暂取f=0.14mm/r。

3）切削速度的选择查表5-22。

钻孔的v=10~18m/min，故暂取v=14m/min。

由公式（5-1）n=(v/πd)*1000 可求该工位的主轴转速n=(14/10.5π)*1000=424.6r/min。

查表4-9，取n=530r/min。

再将n=530r/min代入公式（5-1），得v=nπd/1000=530*10.5π/1000=17.47m/min。

5.1.2攻螺纹工步
1）背吃刀量的确定M12在加工前底孔直径为10.5mm，故攻螺纹的背吃刀量a p=12-10.5=1.5mm。

2）进给量的确定由于攻螺纹的进给量就是被加工螺纹的螺距，故f=0.14mm/r。

3）切削速度的选择查表5-38。

攻螺纹的切削速度v=9.6m/min。

由公式（5-1）n=(v/πd)*1000 可求该工位的主轴转速n=(9.6/12π)*1000=254.77r/min。

查表4-9，取n=275r/min。

再将n=275r/min 代入公式（5-1），得v=nπd/1000=275*12π/1000=10.36m/min。

6 夹具设计
夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。

在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。

正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。

同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。

6.1提出问题
（1）怎样限制零件的自由度；一个面限制3个自由度，短心轴限制2个自由度，定位销限制1个自由度。

（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧工件。

（3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻和丝锥，排削通过钻模板与工件之间的间隙排削。

（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。

6.2设计思想
设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。

本夹具主要用来对M12螺纹孔进行加工，设计时要在满足精度的
前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。

6.3夹具设计
机床夹具是一种在金属切削机床上实现装夹任务的工艺装备，机床夹具的功用主要是：稳定地保证工件的加工精度；减少辅助工时，提高劳动生产率；扩大机床的使用范围，实现一机多能。

M12螺纹孔属于斜向孔，所以用常规的夹具（即通用夹具）其生产效率是很低的，且不能保证准确定位。

考虑到转盘零件属于大批量生产，所以应该对其设计专用夹具，以保证加工精度和提高劳动生产率。

6.3.1定位方案
根据工序简图规定的定位基准，选用一平面、一短心轴、两个销来进行定位。

定位平面与低端面相接触，限制三个自由度；短心轴与工件定位孔配合，限制两个自由度；定位销与φ6mm 孔和夹具体相配合，限制一个自由度，以实现工件的正确定位。

所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。

因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。

造成定位误差的原因有：由于定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以
b
∆表示；
由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称基准位移误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以j
∆表
示。

d b j
∆=∆±∆。

分析和计算定位误差的目的，就是为了判断所采用的定位方案能否保证加工要求，以便对不同方案进行分析比较，从而选出最佳定位方案，它是决定定位方案时的一个重要依据。

由于设计基准和定位基准都为底端面，因而基准不重合误差为0；
工序基准在加工过程中不存在变动，因而基准位移误差也为0。

6.3.2刀具导向方案
钻床夹具的刀具导向元件为钻套，钻套的作用是确定刀具相对夹具定位元件的位置，并在加工中对钻头等孔加工刀具进行引导，防止刀具在加工中发生偏斜。

由于同一个孔需要多种工步进行加工，因而采用快换式钻套。

钻套高度与所钻孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具刚度、工件表面形状等因素有关。

钻套高度H越大，刀具的导向性能越好，但刀具与钻套的摩擦越大，一般取H=(1-2.5)d，孔径小、精度要求高时，H取较大值。

H=(1-2.5)d=(1-2.5)X10.5=(10.5-26.25)mm,取H=16mm。

钻套底部与工件间的距离h称为排屑间隙，H值应适当选取，h 值太小时，切屑难以自由排出，使加工表面被破坏；h值太大时，会降低钻套对钻头的导向作用，影响加工精度。

加工铸铁时，h=（0.3-0.7）d；加工钢时，h=(0.7-1.5)d。

由于转盘材料为HT200，所以其排屑间隙h=(0.3-0.7)d=(0.3-0.7)X10.5=(3.15-7.35)mm,取h=6mm。

根据表9-10选择快换钻套。

钻套轴线在夹具上的位置是以定位元件的定位表面或定位元件轴心线为基准来标注的。

钻套位置尺寸以工件相应尺寸的平均尺寸为基本尺寸，其公差取为工件相应尺寸公差的1/5~1/2，偏差对称标注。

钻套位置尺寸取±0.035mm 。

根据表9-11选择钻套用衬套，其基本尺寸d=18mm ；根据表9-12选择M8钻套螺钉。

6.3.3夹紧方案
在加工过程中，工件会受到切削力、惯性力、离心力等外力的作用，为了保证在这些力作用下，工件仍能在夹具中保持定位的正确位置，而不致发生位移或产生振动，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，把工件压紧夹牢在定位元件上。

由于螺旋夹紧机构的结构简单、夹紧可靠，所以在夹具设计中得到广泛的应用，因而此夹具设计中采用螺旋夹紧。

钻孔夹紧力：查表10-1，查得螺旋夹紧机构夹紧力计算公式：
d
d
d 2
2
33
2
f 3
2
tan 2--++=
D D F
FL
J
）（ϕα
式中 φ───螺纹摩擦角
d
1
───平头螺杆端的直径
f
───螺杆（螺母）端面与工件之间的摩擦系数
d
z
───螺杆中径
α ───螺纹升角 则所需夹紧力
d
d
d 2
2
33
2
f 3
2
tan 2--++=
D D F
FL
J
）（ϕα
=723（N ）
根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。

6.3.4夹具体设计
根据夹具体设计的基本要求，保证其足够的刚度和强度，且夹具安装稳定，夹具体结构工艺性良好，便于清楚切屑，进行设计。

采用铸造方法制造，材料为HT200，夹具体进行时效处理，以消除内应力。

夹具体制造属单件生产，通常都是参照类似的结构，按经验类比法确定其结构尺寸。

根据表11-1得出其夹具体壁厚h=15~25mm，取h=20mm；夹具体加强肋厚度为（0.7~0.9）h=（14~18）mm，取14mm；夹具体加强肋高度<5h=100mm；夹具体壁与壁连接的铸造圆角
R=1/5~1/10（h
1+h
2
），（式中h
1
，h
2
——圆角相连处的壁厚）。

6.3.5使用说明
装卡工件时，将螺栓拧下来，然后将工件装上，使用短心轴保证其定位，使转盘的底端面与定位板相接触，保证其底面的定位。

夹具装配图和零件图见附图。

7 体会与展望
为期三周的机械制造技术基础课程设计就要结束了，回首近20天的设计过程，感慨万千。

感的是较好的完成了设计任务，在设计过程中，通过各种途径解决了所遇到的困难。

慨的是在细节问题的把握上还很欠缺，过程技术人员追求的是完美，我想，我的课程设计离完美还有很远的路要走。

三周的时间里，查阅了数十本机械加工与夹具设计方面的资料。

在绘制夹具体装配图时，由于对机械制图中的有关内容有些陌生，所以索性翻出机械制图书，也算温习了功课。

最终，通过自己的努力，很好的完成了装配图的绘制，也对机械制图的内容有了更深的理解。

同时，也练习了电子图板软件的使用，能熟练的解决绘图过程中所遇到的问题，最重要的是绘图的速度和质量有了很大的提高。

从刚拿到题目时的无从下手，到初步了解机械零件加工的工艺过
程，这其中的个中体会只有自己能够理解，也使我更加坚信在做任何事时，我们都应该认真去对待。

通过这次课程设计，虽然了解了机械加工工艺过程，但离实际还很远，路还很长，但庆幸的是自己对机械加工工艺过程有了初步的了解，课程设计过程中，一步一个脚印走出来了。

在课余，打算多看一些机械加工工艺方面的书，多练习软件绘图，更重要的是学习其中的设计理念。

8 参考文献
[1]机械制造基础课程设计指导书[M]
[2]赵丽娟，冷岳峰. 机械几何量精度设计与检测[M],阜新，辽宁工程技术大学
[3]李凤平，张士庆. 机械图学[M] 沈阳，东北大学出版社，2003
[4]黄键求. 机械制造技术基础[M] 北京，机械工业出版社2005
[5]李玉锡. 机械设计课程设计[M] 北京，高等教育出版社，2008
[6]徐翠萍. 赵树国工程材料与成型工艺[M] 北京，冶金工业出版社，2010
[7] 孟少农. 机械加工工艺手册[M] 机械工业出版社1991.9
[8] 孙丽嫒. 机械制造工艺及专用夹具[M] 冶金工业出版社2003.9
[9] 王绍俊. 机械制造工艺设计手册[M] 哈尔滨工业大学1981.5
[10]于骏一. 典型零件制造工艺[M] 机械工业出版社1989.1
[11]李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社，1993
[12]王绍俊主编.机械制造工艺设计手册.机械工业出版社，1987。