摘 要
在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，以保证工件的加工质量。
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：通过对普通车床的研究对刀架中部转盘及工艺参数采取一个优化策略，研制一个好的转盘。从而缩短生产周期，降低制造成本，提高加工精度，延长刀具寿命，而且依据优化了的工艺及刀具参数，可以建立或完善高速切削工艺数据库，将切削工艺实践中积累的合理选择切削参数与刀具的经验和数据收集起来，为现场加工提供准确及优化的高速切削数据，从而更大程度上提高切削加工水平，获得更大的经济利益；在夹具设计方面，因为是盘类零件，加工两侧面，选择立式铣床加工，考虑诸多因素拟订最优方案：有效的减少工件加工的基本时间和辅助时间、提高劳动生产率、有效减低工人劳动强度，最终完成本次设计。
关键词： 转盘；转盘机械加工工艺；专用夹具设计
Abstract
In machining use a large number of fixture to install processing object, to have the correct position, to ensure that the processing quality.
According to the characteristics of itself, production parts and parts in the specific work type the role of selection process planning and fixtures. In the process planning aspects: based on the research of the ordinary lathe tool central wheel and the process parameters to take a optimization strategy, developed a good turntable. So as to shorten the production cycle, reduce manufacturing costs and improve machining precision and extend the life of cutter, and based on the optimization of process parameters and tools. Can establish or perfect process database high-speed cutting, cutting process will accumulate in practice the reasonable selection of cutting parameters of the tool and the experience and data collected, and the processing to provide accurate and optimization of high speed cutting data, more degree increase cutting processing level and get more economic interests；The fixture design, because it is dish parts processing, two side, choice of vertical milling machine, so considering many factors draw up the optimum scheme: reduce the processing of prime time and auxiliary time, improve labor productivity, reduce labor intensity, finally complete the design.
Key words: turntable；Making up the process of machine workmanship；Special jig design
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 现代机床夹具国内外发展概况 1
1.1.1 国内发展概况 1
1.1.2 国外发展概况 2
1.2 CA6140普通车床刀架中部转盘概述 3
1.2.1 转盘的用途 3
1.2.2 转盘的技术要求 4
1.2.3 转盘的工艺性 4
1.2.4 转盘的生产类型确定 4
第2章 转盘机械加工工艺规程设计 6
2.1 分析零件图 6
2.1.1 零件的作用 6
2.1.2 零件的工艺分析 6
2.2 选择毛坯制造形式 6
2.3 拟定工艺路线 7
2.3.1 划分加工阶段 7
2.3.2 选择基准 7
2.3.3 确定加工方案 8
2.4 确定加工余量及工序尺寸 9
2.4.1 确定各表面的加工余量 9
2.5 确定切削用量及工时定额 11
2.5.1 铣燕尾面A、B及D面、空刀面F 11
2.5.2 铣尺寸237.5两侧面Q 16
2.5.3 车Φ70h6外圆面N，端面，倒角，Φ186外圆，端面D 17
2.5.4 钻、扩、铰Φ35H7孔，钻2×Φ13孔 25
2.5.5 铣斜面E，磨燕尾面 28
第3章 铣床夹具设计 31
3.1 问题的提出 31
3.2 夹具设计 31
3.2.1 定位基准的选择 31
3.2.2 切削力及夹紧力的计算 32
3.2.3 定位误差分析 33
3.2.4 夹具曲线槽设计 33
3.2.5 夹紧元件强度校核 33
3.2.6 操作说明 34
结 论 35
致 谢 36
参考文献 37
CONTENTS
Abstract II
Chapter 1 Introduction 1
1.1 Development situation of the modern machine tool fixtures at home and abroad 1
1.1.1 Development situation at home 1
1.1.2 Development situation at abroad 2
1.2 Summary of the cutter turntable about the CA6140 engine lathe 3
1.2.1 Functional of the cutter turnplate 3
1.2.2 Technical requirement of the cutter turnplate 4
1.2.3 Manufacturability of the cutter turnplate 4
1.2.4 Production types of the cutter turnplate 4
Chapter 2 The cutter turnplate’s machine-finishing technological process design 6
2.1 The analysis of the drawing 6
2.1.1 The functional of the part drawing 6
2.1.2 The process analysis of the parts 6
2.2 The choice of the blank’s manufacture form 7
2.3 The protocol of the process route 7
2.3.1 The division of the process stage 7
2.3.2 The choice of benchmark 7
2.3.3 The determination of the machining scheme 8
2.4 The determination of the machining allowance and the process dimension 9
2.4.1 Confirm the surface machining allowance 9
2.5 The determination of the cutting amount and the time quota 11
2.5.1 Milling coattails face A Band D,empty knife surface F 11
2.5.2 Milling two side Q of size 237.5 16
2.5.3 Car Φ70h6 external circular face N,end face and chamfering Φ186 external circular face D 17
2.5.4 Drilling,reaming,expandingΦ35H7 hole,drill 2×Φ13 holes 25
2.5.5 Milling cant E,grinding coattails surface 28
Chapter 3 The design of the milling fixture 30
3.1 The propos of the issue 31
3.2 The design of the fixture 31
3.2.1 The choice of benchmark 31
3.2.2 The calculation of the cutting force and the clamping force 31
3.2.3 The analysis of the location error 31
3.2.4 The design of the curve slot 33
3.2.5 The strength check of the clamping element 33
3.2.6 The illustration of the operation 33
Conclusion 34
Acknowlegements 35
Reference 36
第1章 绪论
1.1 现代机床夹具国内外发展概况
1.1.1 国内发展概况
我国在夹具零部件及标准化方面作了不少工作，取得了一定效果，但是总的说来还需大大加强。现代工业的一个显著特点是：新产品发展快，质量要求高，品种规格多，产品更新换代周期短，反映在机械工业上，多品种、小批量生产占了很大比重。为了适应这一要求，必须做好生产技术准备工作，而机床夹具是这一工作的重要组成部分[1]。国内采用专用夹具缩短辅助时间，主要是减少工件安装和找正的时间，在很多情况下，为了保证工件在机床上所需的位置精度，可以使用通用夹具；但它们往往只用于位置精度不高的加工，也往往限于形状简单的工件加工中[2]。在大量生产中，高效率的专用夹具应得到发展，高效率专用夹具主要应满足高生产率的加工要求，使之尽可能采用多元件的加工方法，以及尽可能缩短辅助时间的方法来压缩单件工时，可提高生产率[3]。我国于二十世纪80年代末开始对组合夹具元件的设计与管理进行了研究，根据现代机械加工特征及夹具的发展趋势，研制了新一代孔系组合夹具系统。此系统发挥了槽系平移可调性和孔的旋转可调性的优势，可直接获得任何直线尺寸和角度尺寸。此系统把大中小三个系列的元件有机融为一体，可在一块多夹具基础板上组装单个大工件夹具，又能组装多个中小零件夹具，有利于基础板长期固定在机床工作台上。
专用夹具与气动夹紧系统的结合是实现机械加工自动化的一个重要方面，发达国家，尤其是欧美早在二十世纪70年代就基本实现了制造自动化，目前制造业的自动化已达到了非常高的水平，发展了许多典型的自动化制造系统[8]。例如大型轿车壳体冲压自动化系统，大型机器人车体焊装自动化系统，电子电器机器人柔性自动化装配及检测系统，机器人整车及发动机装配自动化系统。
1.1.2 国外发展概况
夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。
1. 高 精
随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达±5μm，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler(戴美乐)公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为±0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5μm以内；夹具重复安装的定位精度高达±5μm；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达2~5μm。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。
2. 高 效
为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用1~2秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens(杰金斯)公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间,提高生产效率的作用。
3. 模块、组合
夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台,争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。
4. 通用、经济
夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国demmeler(戴美乐)公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。
专家们建议组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术,与时俱进地创新和发展夹具技术。主动与国外夹具厂商联系，争取合资与合作，引进技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径[4]。
1.2 CA6140普通车床刀架中部转盘概述
1.2.1 转盘的用途
CA6140型普通车床转盘它位于刀架部件的上刀架与下刀架之间，它是上刀架的导向件，当需要用小刀架车锥面时，可以通过转盘相对于刀架的转动来调整锥角。
1.2.2 转盘的技术要求
转盘各加工要求及相关技术要求列表如表（一）
加工表面 尺寸及偏差/
mm 公差及精度等级 表面粗糙度Ra/μm
底端面 IT7 3.2
外圆面 IT7 1.6
上端面 IT7 1.6
燕尾面 IT7 1.6
φ13mm沉头孔 φ IT7 1.6
Φ37mm中心孔 φ IT7 12.5
1.2.3 转盘的工艺性
底端面的表面加工精度为Ra3.2μm，Ф188外圆面、燕尾面、上端面的表面加工精度为Ra1.6μm，Ф13孔的表面加工精度为Ra1.6μm，其余表面加工精度为Ra12.5μm [5]。
1.2.4 转盘的生产类型确定
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：
式中 N——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，即可算出转盘的生产纲领，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，由此再有文献[10]查表可知，该转盘的生产类型为成批生产。
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