【全部】變速箱箱體加工工藝與專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)
【全部】變速箱箱體加工工藝與專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì),全部文件,全部,全體,整個(gè),文件,變速箱,箱體,加工,工藝,專用,機(jī)床,夾具,設(shè)計(jì)
專 業(yè) 數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù)
學(xué)生姓名 蔡榮
班 級(jí) 12機(jī)電班
學(xué) 號(hào) 120012057
指導(dǎo)教師 李華偉
完成日期 2015年3月26日
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
本次設(shè)計(jì)是汽車變速箱箱體零件的加工工藝 規(guī)程及一些工序的專用夾具設(shè)計(jì)。汽車變速箱箱體零件的主要加工表面是平面及孔系。保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設(shè)計(jì)遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確的劃分為粗加工和精加工階段，以保證孔系的加工精度?；鶞?zhǔn)選擇以變速箱箱體的輸入軸與輸出軸的支承孔作為粗基準(zhǔn)，以頂面與兩個(gè)工藝孔作為精基準(zhǔn)。主要加工工序安排先以支承孔系定位加工出上表面。再以頂平面與支承孔系定位加工出孔。整個(gè)加工過程均選用組合機(jī)床，夾具選用專用夾具夾緊。加緊方式多選用手動(dòng)夾緊，夾緊可靠。
本設(shè)計(jì)要求“以質(zhì)量求發(fā)展，以效益求生存”，在保證零件加工質(zhì)量的前提下，提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，是國內(nèi)外現(xiàn)代機(jī)械加工工藝的主要發(fā)展方面方向之一。通過對變速箱體零件圖的分析及結(jié)構(gòu)形式的了解，從而對變速箱體進(jìn)行工藝分析、工藝說明及加工過程的技術(shù)要求和精度分析。然后再對變速箱體的底孔、軸承孔的加工進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)與精度和誤差分析，該工藝與夾具設(shè)計(jì)結(jié)果能應(yīng)用于生產(chǎn)要求。
關(guān)鍵詞：變速箱；加工工藝；定位；夾緊；夾具設(shè)計(jì)
A BSTRACT
This design is car gear-box parts processing procedure and some process of special jig design. Auto gear-box parts of the main processing surface is flat and hole department. Ensure the machining precision of the plane than guarantee hole machining precision of the easy is. Therefore, this design follow the principle of after make face first hole. And the pores and plane into rough machining clear and precise machining stage, to ensure that the hole is processing precision. Benchmark choose to gear-box input shaft and output axis holes as coarse benchmark, supported by end face and two craft hole as fine a benchmark. Main processing procedure in supporting hole is scheduled to produce the surface. Location Then with the plane and supporting hole is positioning processed from holes. The whole process are chosen combination machine tools, clamping fixture choose special jig. Stepping up way many choose manual clamping, clamping reliable.
This design requirements "with quality beg development, with benefits of survival", ensure parts processing quality premise, higher productivity and reduced production cost, is domestic and international modern machining technology is one of the main development direction. Based on the analysis of the body parts drawing variable structure and form of understanding, thus the process of speed changing process explanation and analysis, the processing of technical requirements and precision analysis. Then in the variable speed cabinet of bearing hole and the clamping fixture design and precision machining procedure and the error analysis, this technology and fixture design results can be applied to production requirements.
Key words: gearbox; Processing technology; positioning; Fixture design; Clamping force
II
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
目 錄
摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章 緒論 …………………………………………………………………………1
1.1 選題背景 …………………………………………………………………………1
1.2 選題選題的目的及意義 …………………………………………………………1
1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)現(xiàn)狀 ………………………………………………………………2
1.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容及方法 …………………………………………………………………3
第2章 變速箱體加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) ……………………………………………4
2.1 零件的分析 ………………………………………………………………………4
2.1.1 零件的作用 ………………………………………………………………4
2.1.2 變速箱箱體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) …………………………………………………4
2.2 變速箱箱體的工藝性 ……………………………………………………………5
2.2.1 零件的工藝性分析 ………………………………………………………5
2.2.2 箱體的材料、毛坯及熱處理 ……………………………………………5
2.2.3 毛坯的材料熱處理 ………………………………………………………6
2.2.4 確定毛坯的制造形式 ……………………………………………………6
2.2.5 基面的選擇 ………………………………………………………………6
2.2.6 確定工藝路線 ……………………………………………………………7
2.2.7 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 …………………………8
2.2.8 確定切削用量 ……………………………………………………………9
2.3 本章小結(jié) ………………………………………………………………………20第3章 鏜孔夾具設(shè)計(jì) ………………………………………………………………21
3.1 夾具的結(jié)構(gòu)類型 ………………………………………………………………21
3.1.1 夾緊力大小的確定原則 ………………………………………………22
3.1.2 定位基準(zhǔn)的選擇 …………………………………………………………24
3.1.3 切削力的計(jì)算與夾緊力分析 ……………………………………………24
3.1.4 夾緊元件及動(dòng)力裝置確定 ………………………………………………25
3.1.5 鏜套、襯套、鏜模板及夾具體設(shè)計(jì) ……………………………………25
3.1.6 夾具精度分析 ……………………………………………………………25
3.1.7 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 ……………………………………………26
3.2 本章小結(jié) ………………………………………………………………………26
第4章 銑床夾具設(shè)計(jì) ………………………………………………………………27
4.1銑箱體上平面夾具圖…………………………………………………27
4.1.1 定位基準(zhǔn)的選擇 …………………………………………………………27
4.1.2定位元件的設(shè)計(jì) …………………………………………………………27
4.1.3 定位誤差分析 ……………………………………………………………28
4.1.4 銑削力與夾緊力計(jì)算 ……………………………………………………28
4.1.5 夾具體槽形與計(jì)對刀裝置設(shè) ……………………………………………29
4.1.6 夾緊裝置及夾具體設(shè)計(jì) …………………………………………………31
4.1.7 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 ……………………………………………32
4.2本章小結(jié) ………………………………………………………………………32
第5章 專用刀具量具的選擇………………………………………………………34
5.1刀具的選擇 ………………………………………………………………………34
5.1.1 刀具材料的選擇 …………………………………………………………34
5.1.2 確定合理的切削方式及工作角度 ………………………………………35
5.1.3妥善解決刀具的排屑，容屑，斷屑問題 ………………………………35
5.1.5 正確選擇刀具的輪廓 ……………………………………………………36
5.2專用量具的選擇 …………………………………………………………………36
5.2.1 量規(guī)工作尺寸的確定 ……………………………………………………36
5.2.2 量規(guī)的技術(shù)要求 …………………………………………………………37
5.3本章小結(jié) …………………………………………………………………………37
結(jié)論 ………………………………………………………………………………………38
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………39
致謝 ……………………………………………………………………………………40
附錄 ………………………………………………………………………………………41
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第1章 緒 論
1.1選題背景
材料、結(jié)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，一方面，技術(shù)制約著設(shè)計(jì)；另一方面，技術(shù)也推動(dòng)著設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)美學(xué)的觀點(diǎn)看，技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ)還具有其本身的“功能”作用，只要善于應(yīng)用材料的特性，予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和適當(dāng)?shù)募庸すに嚕湍軌騽?chuàng)造出實(shí)用，美觀，經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)潛在的“功能”。
技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導(dǎo)，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來新的結(jié)構(gòu)，新的形態(tài)和新的造型風(fēng)格。材料，加工工藝，結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品形象有機(jī)地聯(lián)系在一起的，某個(gè)環(huán)節(jié)的變革，便會(huì)引起整個(gè)機(jī)體的變化。
1.2 選題的目的及意義
選擇這樣的一個(gè)題目來研究，可以促使學(xué)生充分調(diào)動(dòng)本科四年來學(xué)的大部分知識(shí)，并嘗試將這些知識(shí)綜合運(yùn)用并和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，培養(yǎng)自覺查手冊，設(shè)計(jì)遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)不僅要考慮質(zhì)量還要考慮經(jīng)濟(jì)性等一個(gè)工藝人員必須具備的素質(zhì)。有利于加快學(xué)生適應(yīng)生產(chǎn)崗位的步伐，有利于高等教育和企業(yè)人才需求的銜接。
通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐，能更好的掌握和鞏固所學(xué)的書本知識(shí)，學(xué)以致用，加強(qiáng)讀圖，熟悉圖紙，分析圖紙的能力，是從理論到實(shí)際的一個(gè)過渡，為畢業(yè)走上工作崗位適應(yīng)具體工作要求做準(zhǔn)備。
目前，國內(nèi)外汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)廠家的變速箱體生產(chǎn)大多數(shù)采用流水線專用組合機(jī)床，定位方式有所不同，有以凸臺(tái)面定位的，國外大多數(shù)采用一面雙銷定位，軸承孔和撥叉孔等的加工一般采用粗鏜——精鏜來完成，國外也有較先進(jìn)的采用先粗鏜，再高速鉸來加工，提高了生產(chǎn)效率和精度，但需要更精密的機(jī)床和控制。
1.3、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
1、國外機(jī)床夾具的發(fā)展現(xiàn)狀
國外生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85%左右。現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具;另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80%左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量僅為10~20%左右。特別是近年來，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對機(jī)床夾具提出了如下新的要求：
(1) 能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本;
(2) 能裝夾一組具有相似性特征的工件;
(3) 能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具;
(4) 能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具;
(5) 采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率;
(6) 提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
2、國內(nèi)機(jī)床夾具的發(fā)展方向
夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在我國機(jī)床技術(shù)正向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。
機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個(gè)方面。
(1) 標(biāo)準(zhǔn)化 機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148~T2259-91以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。
(2) 精密化 隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達(dá)±0.1";用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5μm。
(3) 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右;在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動(dòng)線配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。
(4) 柔性化 機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。
1.4設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
1、分析研究部件裝配圖樣和審查零件圖
(1) 分析加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
(2) 分析零件的各項(xiàng)技術(shù)要求
(3) 審查零件的機(jī)械加工工藝性
2、零件的工藝規(guī)程的編制
要解決主的問題有：定位基準(zhǔn)的選擇，工藝路線的制定，應(yīng)用計(jì)算法與查表法確定機(jī)械加工余量與工序尺寸，最后為切削用量的確定。
3、零件加工的專用車床夾具
這部分分中詳細(xì)論述了車床夾具的組成原理與特點(diǎn)，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)與工藝性能提出設(shè)計(jì)方案，然后對方案進(jìn)行詳細(xì)的分析，包括原理與結(jié)構(gòu)動(dòng)作的分析，最后對其進(jìn)行計(jì)算分析，包括定位元件的尺寸公差，定位誤差的分析計(jì)算，切削力的分析計(jì)算，夾緊力的分析計(jì)算，強(qiáng)度校核。
4、 繪制夾具裝配圖
5、 編寫設(shè)計(jì)說明
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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第2章 變速箱體加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
變速器是由齒輪，齒輪軸和變速器箱體等零件構(gòu)成。其主要功用是改變汽車的行駛速度，以適應(yīng)各種不同的路面條件，并可實(shí)現(xiàn)倒速行使。
變速器箱體零件在整個(gè)變速器組成中的功用是保證其他各個(gè)部件占據(jù)合理正確的位置，使之有一個(gè)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)構(gòu)件。變速箱體零件質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)將直接影響到軸和齒輪等零件的相互位置準(zhǔn)確性及變速器組成使用的靈活性與壽命。
變速箱體是個(gè)典型的箱體零件，其形狀復(fù)雜，薄壁（10-20mm）。需要加工多個(gè)平面，孔系和螺紋等。鋼度低受力和受熱等因素影響會(huì)產(chǎn)生變形和震動(dòng)。
2.1.2變速箱體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
機(jī)體是機(jī)器和部件的基礎(chǔ)零件,由它將機(jī)器和部件中許多零件連接成一個(gè)整體,并使之保持正確的相互位置,彼此能協(xié)調(diào)地運(yùn)動(dòng).常見的箱體零件有:各種形式的機(jī)床主軸箱.減速箱和變速箱等.
各種箱體類零件由于功用不同,形狀結(jié)構(gòu)差別較大,但結(jié)構(gòu)上也存在著相同的特點(diǎn) :
1. 尺寸較大
機(jī)體通常是機(jī)器中最大的零件之一,它是其他零件的母體,如大型減速箱體長達(dá)5~6m,寬3~4m,重50~60噸,正因?yàn)樗且粋€(gè)母體,所以它是機(jī)器整體的最大零件.
2. 形狀復(fù)雜
其復(fù)雜程度取決于安裝在箱體上的零件的數(shù)量及在空間的相互位置,為確保零件的載荷與作用力,盡量縮小體積.有時(shí)為了減少機(jī)械加工量或減輕零件的重量,而又要保證足夠的剛度,常在鑄造時(shí)減小壁的厚度,再在必要的地方加筋板.凸臺(tái).凸邊等結(jié)構(gòu)來滿足工藝與力的要求.
3. 精度要求
有若干個(gè)尺寸精度和相互位置精度要求很高的平面和孔，這些平面和孔的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器的裝配精度，使用性能和使用壽命。
4．有許多緊固螺釘定位箱孔
這些孔雖然沒有什么特殊要求。但由于分分布在大型零件上，有時(shí)給加工帶來很大的困難。
由于箱體有以上共特點(diǎn)，故機(jī)械加工勞動(dòng)量相當(dāng)大，困難也相當(dāng)大，例如減速箱體在鏜孔時(shí)，要如何保證位置度問題，都是加工過程較困難的問題。
2.2變速箱體的工藝性
2.2.1零件的工藝分析
要加工孔的孔軸配合度為H7，表面粗糙度為Ra小于1.6um,圓度為0.0175mm,垂直度為0.08mm,同軸度為0.02mm。
其它孔的表面粗糙度為Ra小于12.5um,錐銷孔的表面粗糙度為Ra小于1.6um。
蓋體上平面表面粗糙度為Ra小于12.5um,端面表面粗糙度為Ra小于3.2um。機(jī)體的結(jié)合面的表面粗糙度為Ra小于3.2um，結(jié)合處的縫隙不大于0.05mm。機(jī)體的端面表面粗糙度為Ra小于12.5um。
2.2.2箱體的材料、毛坯及熱處理
1、?毛坯種類的確定
常用毛坯種類有：鑄件、鍛件、焊件、沖壓件。各種型材和工程塑料件等。在確定毛坯時(shí)，一般要綜合考慮以下幾個(gè)因素：
（1）依據(jù)零件的材料及機(jī)械性能要求確定毛坯。例如，零件材料為鑄鐵，須用鑄造毛坯強(qiáng)度要求高而形狀不太復(fù)雜的鋼制品零件一般采用鍛件。
（2）?依據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀和外形尺寸確定毛坯，例如結(jié)構(gòu)比較的零件采用鑄件比鍛件合理；結(jié)構(gòu)簡單的零件宜選用型材，鍛件；大型軸類零件一般都采用鍛件。
（3）?依據(jù)生產(chǎn)類型確定毛坯。大批大量生產(chǎn)中，應(yīng)選用制造精度與生產(chǎn)率都比較高的毛坯制造方法。例如模鍛、壓力鑄造等。單件小批生產(chǎn)則采用設(shè)備簡單甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型鑄造。
（4）確定毛坯時(shí)既要考慮毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)能力又要充分注意采用新工藝、新技術(shù)、新材料的可能性。
本減速器是大批量的生產(chǎn)，材料為HT200用鑄造成型。
2、毛坯的形狀及尺寸的確定
毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（對于外型尺寸）或減去（對內(nèi)腔尺寸）加工余量。毛坯的形狀盡可能與零件相適應(yīng)。在確定，毛坯的形狀時(shí)，為了方便加工，有時(shí)還要考慮下列問題：
（1）為了裝夾穩(wěn)定、加工方便，對于形狀不易裝夾穩(wěn)固或不易加工的零件要考慮增加工藝搭子。
（2）為了提高機(jī)械加工的生產(chǎn)率，有些小零件可以作成一坯多件。
（3）有些形狀比較特殊，單純加工比較困難的零件可以考慮將兩個(gè)甚至數(shù)個(gè)合制成一個(gè)毛坯。例如連桿與連桿蓋在一起模鍛，待加工到一定程度再切割分開。
在確定毛坯時(shí)，要考慮經(jīng)濟(jì)性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導(dǎo)致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。
在毛坯的種類形狀及尺寸確定后，必要時(shí)可據(jù)此繪出毛坯圖。
2.2.3毛坯的材料熱處理
長期使用經(jīng)驗(yàn)證明，由于灰口鑄鐵有一系列的技術(shù)上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的鑄造性能等）和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)，通常箱體材料采用灰口鑄鐵。最常用的是HT200，HT25~47，當(dāng)載荷較大時(shí)，采用HT30~54，HT35~61高強(qiáng)鑄鐵。
箱體的毛坯大部分采用整體鑄鐵件或鑄鋼件。當(dāng)零件尺寸和重量很大無法采用整體鑄件（受鑄造能力的限制）時(shí)，可以采用焊接結(jié)構(gòu)件，它是由多塊金屬經(jīng)粗加工后用焊接的方法連成一整體毛坯。焊接結(jié)構(gòu)有鑄—焊、鑄—煅—焊、煅—焊等。采用焊接結(jié)構(gòu)可以用小的鑄造設(shè)備制造出大型毛坯，解決鑄造生產(chǎn)能力不足的問題。焊前對各種組合件進(jìn)行粗加工，可以部分地減輕大型機(jī)床的負(fù)荷。
毛坯未進(jìn)入機(jī)械加工車間之前，為不消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，對毛坯應(yīng)進(jìn)行人工實(shí)效處理，對某些大型的毛坯和易變形的零件粗加工后要再進(jìn)行時(shí)效處理。
毛坯鑄造時(shí)，應(yīng)防止沙眼、氣孔、縮孔、非金屬夾雜物等缺陷出現(xiàn)。特別是主要加工面要求更高。重要的箱體毛坯還應(yīng)該達(dá)到規(guī)定的化學(xué)成分和機(jī)械性能要求。
2.2.4確定毛坯的制造形式
零件的材料HT200。由于年產(chǎn)量為4000件，達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸較大，鑄造表面質(zhì)量的要求高，故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的，適合大批生產(chǎn)的金屬模鑄造。便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產(chǎn)率。
2.2.5基面的選擇
（1）粗基準(zhǔn)的選擇 對于本零件而言，按照互為基準(zhǔn)的選擇原則，選擇本零件的下表面作為加工的粗基準(zhǔn)，可用裝夾對肩臺(tái)進(jìn)行加緊，利用底面定位塊支承和底面作為主要定位基準(zhǔn)，以限制z、z、y、y、五個(gè)自由度。再以一面定位消除x、向自由度，達(dá)到定位,目的。
（2）精基準(zhǔn)的選擇 主要考慮到基準(zhǔn)重合的問題，和便于裝夾，采用已加工結(jié)束的上、下平面作為精基準(zhǔn)。
2.2.6確定工藝路線
變速箱箱體的機(jī)械加工質(zhì)量要求高，加工工作量大，因此箱體零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的機(jī)械加工工藝性，使之能采用即簡單又經(jīng)濟(jì)合理的機(jī)械加工工藝。所以根據(jù)以上要求擬定了兩套工藝路線如表2.1和表2.2。
表2.1 工藝路線方案一
工序1
鑄造
工序2
時(shí)效
工序3
涂底漆
工序4
鉆箱體各孔
工序5
鉆前端面各孔
工序6
鏜左平面各孔
工序7
鏜右平面各孔
工序8
粗,精銑上平面至尺寸
工序9
粗,精銑下平面
工序10
粗,精銑左端平面
工序11
粗,精銑右端平面
工序12
粗,精銑前端平面
工序13
粗,精銑后端平面
工序14
鉗工,去除銳邊毛剌
工序15
鉗工,去除銳邊毛剌
工序16
檢驗(yàn)
工序17
入庫
表2.2 工藝路線方案二
工序1
鑄造
工序2
時(shí)效
工序3
涂底漆
工序4
粗,精銑上平面至尺寸
工序5
粗,精銑下平面
工序6
粗,精銑箱體寬度側(cè)平面
工序7
粗,精鏜直徑Φ62H12的孔
工序8
粗,精鏜直徑Φ80H12的孔
工序9
鉆Φ30的孔
工序10
加工6－M10孔
工序11
鉆Φ22的孔
工序12
鉆2xM16的孔
工序13
鉆臺(tái)階小孔
工序16
鉗工,去除銳邊毛剌
工序17
檢驗(yàn)
工序18
入庫
工藝路線的比較與分析：
第二條工藝路線不同于第一條是將銑各平面工序放到前面。加工完上下平面再加工各孔與,其它的先后順序均沒變化。通過分析發(fā)現(xiàn)這樣的變動(dòng)提高了生產(chǎn)效率。而且對于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的幫助。
采用互為基準(zhǔn)的原則，先加工上、下兩平面，然后以下、下平面為精基準(zhǔn)再加工兩平面上的各孔，這樣便保證了，上、下兩平面的平行度要求同時(shí)為加兩平面上各孔保證了垂直度要求。符合先加工面再鉆孔的原則。若選第一條工藝路線， 加工不便于裝夾，并且毛坯的端面與軸的軸線是否垂直決定了鉆出來的孔的軸線與軸的軸線是非平行這個(gè)問題。所以發(fā)現(xiàn)第一條工藝路線并不可行。如果選取第二條工藝方案，先加工上、下平面，然后以這些已加工的面為精基準(zhǔn)，加工其它各孔便能保證孔的形位公差要求，從提高效率和保證精度這兩個(gè)前提下，發(fā)現(xiàn)第二個(gè)方案比較合理。所以我決定以第二個(gè)方案進(jìn)行生產(chǎn)。具體的工藝過程見工藝卡片所示。
2.2.7機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
1．箱蓋
（1）毛坯的外廓尺寸
考慮其加工外廓尺寸為396×200×230 mm，表面粗糙度要求RZ為3.2um，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》（以下簡稱《工藝手冊》），表2.3—5及表2.3—6，按公差等級(jí)7—9級(jí)，取7級(jí)，加工余量等級(jí)取F級(jí)確定。
毛坯長：396+2×3.5=403mm ；
寬：200+2×3=206mm ；
高：230+2×2.5=237mm 。
（2）主要平面加工的工序尺寸及加工余量
為了保證加工后工件的尺寸，在銑削工件表面時(shí)，工序5的銑削深度ap=2.5mm，工序6的銑削深度ap=2.45mm，留磨削余量0.05mm,工序8的磨削深度ap=0.05mm
2 .箱體
(1) 主要平面加工的工序尺寸及加工余量
為了保證加工后工件的尺寸，在銑削工件表面時(shí)，工序4的銑削深度ap=2.0mm，工序5的銑削深度ap=0. 5mm。
(2) 主軸箱體的材料是HT200，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。由于毛坯用采用金屬模鑄造, 毛坯尺寸的確定如下：
由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實(shí)只是名義上的加工余量，實(shí)際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。
由于本設(shè)計(jì)規(guī)定零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此計(jì)算最大與最小余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。
2.2.8確定切削用量
1. 工序1 粗、精銑變速箱體下平面
（1）粗銑下平面
工件材料： HT200，鑄造；
機(jī)床：X52K立式銑床；
刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
單邊余量：Z=3mm；所以銑削深度：。
每齒進(jìn)給量：?。汇娤魉俣龋簠⒄諈⒖嘉墨I(xiàn)[7] 《機(jī)械加工工藝師手冊》,取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
（2.1）
式中 ： V—銑削速度；
d—刀具直徑。
由式2.1機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[7] 《機(jī)械加工工藝師手冊》﹐取。
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
：根據(jù)參考文獻(xiàn)查參考文獻(xiàn)[7] 《機(jī)械加工工藝師手冊》，。
（2）精銑下平面
工件材料： HT200，鑄造；n
機(jī)床： X52K立式銑床；
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12，此為細(xì)齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=2mm；
銑削深度：；
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7] 《機(jī)械加工工藝師手冊》，取。
銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7] 《機(jī)械加工工藝師手冊》，取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（2.1）有：
按照參考文獻(xiàn)[7] 《機(jī)械加工工藝師手冊取》, 。
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量，由式（1.3）得：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知。
刀具切入長度：
刀具切出長度，取。
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[4] 《機(jī)械加工工藝手冊》,可查得銑削的輔助時(shí)間。
精銑的切削工時(shí)
被切削層長度：由毛坯尺寸可知 ；
刀具切入長度：精銑時(shí)；
刀具切出長度：取。
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
可查得銑削的輔助時(shí)間。
銑下平面的總工時(shí)為：
t=+++=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min
2. 工序2加工其它平面，各切削用量與加工上平面相近，因此省略不算，參照工序1執(zhí)行。
3. 工序3粗精銑左右端的側(cè)面
（1）粗銑左右端的側(cè)面
工件材料： HT200，鑄造；
機(jī)床：X52K立式銑床；
刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，
齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
單邊余量Z=3mm；所以銑削深度。
每齒進(jìn)給量；取銑削速度。
參照參考文獻(xiàn)[7] 《機(jī)械加工工藝師手冊》，取。
由式2.1得機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)[4] 《機(jī)械加工工藝手冊》，取。
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
：所以 。
被切削層長度：由毛坯尺寸可知。
刀具切入長度：
（2.2）
刀具切出長度：取。
走刀次數(shù)為1
（2）精銑左右端側(cè)平面
工件材料： HT200，鑄造；
機(jī)床： X52K立式銑床；
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12，此為細(xì)齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=2mm；
銑削深度：；
每齒進(jìn)給量：；
銑削速度，取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（2.1）有：
按照參考文獻(xiàn)[4] 《機(jī)械加工工藝手冊》，。
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量，由式（2.3）有：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知；
刀具切入長度：精銑時(shí)；
刀具切出長度：取。
走刀次數(shù)為1
根據(jù)參考文獻(xiàn)[9]《金屬切削手冊》,=249/（37.5x3)=2.21min；
根據(jù)參考文獻(xiàn)[4] 《 機(jī)械加工工藝手冊》,可查得銑削的輔助時(shí)間；
根據(jù)參考文獻(xiàn)[9] 《上海金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì)，金屬切削手冊》,切削工時(shí)：=249/(37.5×3)=2.21min；
根據(jù)參考文獻(xiàn)[4] 《機(jī)械加工工藝手冊》,可查得銑削的輔助時(shí)間。
粗精銑寬度為396mm的下平臺(tái)的總工時(shí)：
t=+++=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min
4．工序4粗精鏜Φ62H12的孔
（1）粗鏜Φ62H12的孔
機(jī)床：臥式鏜床
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：；
切削深度：，毛坯孔徑；
進(jìn)給量：刀桿伸出長度取，切削深度為=2.0mm。因此確定進(jìn)給量；
切削速度：取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[3] 《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》，取。
實(shí)際切削速度：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： ；取。
行程次數(shù)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工步輔助時(shí)間為：2.61min
（2）精鏜孔Φ62H12
機(jī)床：臥式鏜床；
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀；鏜刀材料：；
切削深度：；
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3] 《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》，刀桿伸出長度取，切削深為=，因此確定進(jìn)給量。
切削速度：取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實(shí)際切削速度，：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：；取。
行程次數(shù)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)工時(shí)：
工步輔助時(shí)間為：1.86min
5.工序5粗鏜Φ80H12的孔
（1）粗精鏜Φ80H12的孔
機(jī)床：臥式鏜床
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：；
切削深度：；毛坯孔徑；
進(jìn)給量：刀桿伸出長度取，切削深度為=2.0mm。因此確定進(jìn)給量。
切削速度：取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
取。
實(shí)際切削速度：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：
被切削層長度：。
刀具切入長度：
刀具切出長度： ；取。
行程次數(shù)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工步輔助時(shí)間為：2.61min
（2）精鏜下端孔到Φ80H12
機(jī)床：臥式鏜床
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀；鏜刀材料：；
切削深度：；
進(jìn)給量：刀桿伸出長度取，切削深度為=；因此確定進(jìn)給量。
切削速度：取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實(shí)際切削速度，：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：
被切削層長度：。
刀具切入長度：
刀具切出長度：， 取。
行程次數(shù)：。
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)工時(shí)：
工步輔助時(shí)間為：1.56min
6. 工序6鉆下平在2-φ30
工件材料為HT200鐵，孔的直徑為30mm。加工機(jī)床為Z535立式鉆床，加工工序?yàn)檫x用Φ30的麻花鉆頭。
進(jìn)給量：??；
切削速度：取。
由式（2.1）機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實(shí)際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
被切削層長度：；
刀具切入長度：；
刀具切出長度：。
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
鉆削的輔助時(shí)間
7．工序加工6－M10底孔
工件材料為HT200鐵，孔的直徑為9mm。加工機(jī)床為Z535立式鉆床，加工工序?yàn)檫x用Φ9的麻花鉆頭。
進(jìn)給量：??；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[4] 《機(jī)械加工工藝手冊》，取。
由式（2.1）機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實(shí)際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
根據(jù)參考文獻(xiàn)[4] 《機(jī)械加工工藝手冊》，可查得鉆削的輔助時(shí)間。
8.工序8鉆φ22孔
工件材料為HT200鐵，孔的直徑為40mm，表面粗糙度。加工機(jī)床為Z535立式鉆床，加工工序?yàn)轱零@，加工刀具為：鉆孔——Φ22mm小直徑鉆。
（1）確定切削用量
確定進(jìn)給量 :根據(jù)參考文獻(xiàn)[7] 《機(jī)械加工工藝師手冊》，可以得，于孔深度比：，故。
查Z535立式鉆床說明書，取。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[7] 《機(jī)械加工工藝師手冊》，鉆頭強(qiáng)度所允許是進(jìn)給量。由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力（由機(jī)床說明書查出），根據(jù)參考文獻(xiàn)[7] 《 機(jī)械加工工藝師手冊》，允許的進(jìn)給量。
由于所選進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及，故所選可用。
確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)表28-15，由插入法得：
，
，
由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對所的結(jié)論進(jìn)行修正。
由參考文獻(xiàn)[7] 《機(jī)械加工工藝師手冊》，，，故
查Z535機(jī)床說明書，取。實(shí)際切削速度為
由參考文獻(xiàn)[7] 《機(jī)械加工工藝師手冊》，，故
校驗(yàn)機(jī)床功率
切削功率為：
機(jī)床有效功率：
故選擇的鉆削用量可用，即
，，，
相應(yīng)地
，，
9. 工序9校驗(yàn)
（5）鉆M6孔
工件材料：HT200，金屬模鑄造；
機(jī)床：Z535立式鉆床；
刀具：高速鋼鉆頭Φ5；被切削層長度：。
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[4] 《機(jī)械加工工藝手冊》，可查得鉆削的輔助時(shí)間。
鉆G1/4″的工時(shí)；
鉆G1/4″孔進(jìn)給量，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速。
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
由參考文獻(xiàn)[4] 《機(jī)械加工工藝手冊》，可查得鉆削的輔助時(shí)間
t=+
t=0.27+1.77=2.04min
該工序的總工時(shí)為：
2.04+0.07+0.05+1.77+1.77=5.7min
所以該方案滿足生產(chǎn)要求。
2.3本章小結(jié)
機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。對加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)，可以了解了加工工藝對生產(chǎn)、工藝水平有著極其重要的影響。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機(jī)械加工工藝來體。
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第3章 鏜孔夾具設(shè)計(jì)
3.1夾具的結(jié)構(gòu)類型
鏜床夾具又稱鏜模它主要用于加工相體，支架等工件上的單孔或孔系。鏜模不僅廣泛用于一般鏜床和鏜孔組合機(jī)床上也可以用在一般車床、銑床和搖臂鉆床上，加工有較高精度要求的孔或孔系。鏜床夾具，除具有定位元件、加緊機(jī)構(gòu)和夾具體等基本部分外，還有引導(dǎo)刀具的鏜套。而且還像鉆套布置在鉆模板上一樣，鏜套也按照被加工孔或孔系的坐標(biāo)位置，布置在一個(gè)或幾個(gè)專用的鏜孔的位置精度和孔的幾何形狀精度。因此，鏜套、鏜模支架和鏜桿是鏜床夾具的特有元件。如鏜孔夾具簡圖3.1
圖3.1鏜孔夾具簡圖
1、鏜床夾具按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使用機(jī)床和鏜套位置的不同，有以下分類方法。
(1)按使用機(jī)床類別分，可分為萬能鏜床夾具、多軸組合機(jī)床鏜床夾具、精密鏜床夾具，以及一般通用機(jī)床鏜床夾具。
(2)按夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分，可分為臥式鏜床夾具和立式鏜床夾具等。
(3)按鏜套的位置分布，可分為單支承前引導(dǎo)的鏜床夾具，即鏜套為于被加工孔的前方；單支承后引導(dǎo)的鏜床夾具。
本夾具屬于單支承后引導(dǎo)的鏜床夾具，本就加以說明介紹。
單支承后引導(dǎo)的鏜床夾具，既鏜套位于被加工孔的后方，介于工件與機(jī)床主軸之間，主要用于加工D<90mm。但根據(jù)有兩種類型：
2、鏜削<1的通孔或小型箱體的不通孔時(shí)，刀具采用懸臂式，而導(dǎo)柱直徑大于鏜孔經(jīng)這種型式的特點(diǎn)為：
（1）因?yàn)樗M孔的長度很短，既刀具的懸伸長度很短，而導(dǎo)柱直徑又大于鏜孔徑、所以刀具的剛性很好，加工精度也高。
（2）這種布置型式可用同一尺寸的后鏜套而進(jìn)行多工步加工。
（3）因無前導(dǎo)柱，故裝卸工件更換刀具均叫方便。
（4）用于立鏜時(shí)，無切削落入鏜套之慮。
3、當(dāng)鏜削的通孔或不通孔時(shí)，刀具雖然仍是懸掛式，但導(dǎo)柱直徑d則應(yīng)小于所鏜孔經(jīng)D。
如果這時(shí)仍采用上述d>D的方式，則在加工這種較長的孔時(shí)，刀具的懸伸長度h必然很大，起碼應(yīng)大于L.由于刀具懸伸長度大，所以刀具易引偏，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使鏜桿與鏜套蹩住，否則須增加鏜套長度，以保證足夠的導(dǎo)引剛度。但這樣將導(dǎo)致整個(gè)鏜套部分的結(jié)構(gòu)龐大。
上述兩種的單支承引導(dǎo)的鏜桿與機(jī)床主軸作剛性聯(lián)接，這樣，要使鏜套中心對準(zhǔn)機(jī)床主軸中心，不容易做到很準(zhǔn)確，而且還需要技術(shù)水平較高的工人能勝
3.1.1夾緊力大小的確定原則
夾緊力大小對于確定夾緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，保證夾緊可靠性等有很大影響。夾緊力過大易引起工件變形，影響加工精度。夾緊力過小則工件夾不緊，在加工過程中容易發(fā)生工件位移，從而破壞工件定位，也影響加工精度，甚至造成安全事故。由此可見夾緊力大小必須適當(dāng)。
計(jì)算夾緊力時(shí)，通常將夾具和工件看成一個(gè)剛性系統(tǒng)，然后根據(jù)工件受切削力、夾緊力（大工件還應(yīng)考慮重力，運(yùn)動(dòng)的工件還需考慮慣性）后處于靜力平衡條件，求出理論夾緊力，為了安全起見再乘以安全系數(shù)K。
式中 W`——計(jì)算出的理論夾緊力；
W——實(shí)際夾緊力；
K——安全系數(shù)，通常k=1.5~3.當(dāng)用于粗加工時(shí)，k=2.5~3,用于精加工時(shí)k=1.5~2。
這里應(yīng)注意三個(gè)問題：
1.切削力在加工過程中往往方向、大小在變化，在計(jì)算機(jī)中應(yīng)按最不利的加工條件下求得的切削力或切削合力計(jì)算。如圖3.1.1所示切削方向進(jìn)行靜力平衡，求出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)即為實(shí)際夾緊力，圖中W為夾緊力，N1、N1`…為鏜孔各方向鏜削力，可按切削原理中求切削力。而N1切削力將使夾緊力變大，在列靜平衡方程式時(shí)，我們應(yīng)按不利的加工條件下，即N1時(shí)求夾緊力。既
圖3.1.1
2.在分析受力時(shí)，往往可以列出不同的工件靜平衡方程式。這時(shí)應(yīng)選產(chǎn)生夾緊力最大的一個(gè)方程，然后求出所需的夾緊力。如圖所示垂直方向平衡式為 W=1.5KN;水平方向可以列出：,f 為工件與定位件間的摩擦系數(shù)，一般0.15,即W=10KN；對o點(diǎn)取矩可得下式
比較上面三種情況，選最大值，既W=10KN。
3.上述僅是粗略計(jì)算的應(yīng)用注意點(diǎn)，可作大致參考。由于實(shí)際加工中切削力是一個(gè)變值，受工件材料性質(zhì)的不均勻、加工余量的變動(dòng)、刀具的鈍化等因素影響，計(jì)算切削力大小的公式也與實(shí)際不可能完全一致，故夾緊力不可能通過這種計(jì)算而得到結(jié)果。生產(chǎn)中也有根據(jù)一定生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)而用類比法估算夾緊力的，如果是一些關(guān)鍵性的重要夾具，則往往還需要通過實(shí)驗(yàn)的方法來確定所需夾緊力。
本夾具主要用來鏜左端平面夾具，，這個(gè)工藝孔有尺寸精度要求，表面粗糙度要求，表面粗糙度為，與頂面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工質(zhì)量直接影響以后各工序的加工精度。本到工序?yàn)楦軛U加工的第一道工序，加工到本道工序時(shí)只完成了傳動(dòng)箱體上表面的粗、精銑。因此再本道工序加工時(shí)主要應(yīng)考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
3.1.2定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應(yīng)與頂面垂直。為了保證所鉆的孔與頂面垂直并保證工藝孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據(jù)基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡量選擇上一道工序即粗、精銑箱體的下表面工序的定位基準(zhǔn)，以及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為其定位基準(zhǔn)。因此加工工藝孔的定位基準(zhǔn)應(yīng)選擇選用下平作為定位基準(zhǔn)，為了提高加工效率，根據(jù)工序要求先采用標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金鏜刀刀具對工藝孔進(jìn)行粗鏜削加工；然后采用硬質(zhì)合金鏜刀對其進(jìn)行精加工，準(zhǔn)備采用手動(dòng)夾緊方式夾緊。
3.1.3切削力的計(jì)算與夾緊力分析
由于本道工序主要完成工藝孔的鏜加工：
鏜削力 ：
鏜削力矩 ：
式中：
本道工序加工工藝孔時(shí)，工件的下平面與臺(tái)價(jià)臺(tái)靠緊。采用帶光面壓塊的壓緊螺釘夾緊機(jī)構(gòu)夾緊，該機(jī)構(gòu)主要靠壓緊螺釘夾緊，屬于單個(gè)普通螺旋夾緊。根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]可查得夾緊力計(jì)算公式：
（3.1）
式中： —單個(gè)螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N）；
—原始作用力（N）；
—作用力臂（mm）；
—螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑（mm）；
—螺桿端部與工件間的摩擦角（°）；
—螺紋中徑之半（mm）；
—螺紋升角（°）；
—螺旋副的當(dāng)量摩擦角（°）。
由式（3.1）得點(diǎn)接觸的單個(gè)普通螺旋夾緊力：
3.1.4夾緊元件及動(dòng)力裝置確定
由于箱體的生產(chǎn)量很大，采用手動(dòng)夾緊的夾具結(jié)構(gòu)簡單，在生產(chǎn)中的應(yīng)用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動(dòng)力裝置采用手動(dòng)夾緊。采用手動(dòng)夾緊，夾緊可靠，機(jī)構(gòu)可以不必自鎖。
本道工序夾具的夾緊元件選用帶光面壓塊的壓緊螺釘。旋緊螺釘使其產(chǎn)生的力通過光面壓塊將工件壓緊。
3.1.5鏜套、襯套、鏜模板及夾具體設(shè)計(jì)
工藝孔的加工需粗、精鏜切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。鉆模板選用固定式鉆模板，工件以底面及側(cè)面分別靠在夾具支架的定位快，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊。
夾具體的設(shè)計(jì)主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個(gè)整體。這些主要元件設(shè)計(jì)好后即可畫出夾具的設(shè)計(jì)裝配草圖。整個(gè)夾具的結(jié)構(gòu)見夾具裝配圖如上圖所示：
3.1.6夾具精度分析
利用夾具在機(jī)床上加工時(shí)，機(jī)床、夾具、工件、刀具等形成一個(gè)封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關(guān)系。因此在夾具設(shè)計(jì)中，當(dāng)結(jié)構(gòu)方案確定后，應(yīng)對所設(shè)計(jì)的夾具進(jìn)行精度分析和誤差計(jì)算。
由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準(zhǔn)與加工基準(zhǔn)重合，又采用頂面為主要定位基面，故定位誤差很小可以忽略不計(jì)。本道工序加工中主要保證工藝孔尺寸Φmm及表面粗糙度。本道工序最后采用精鏜加工，選用標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金鏜刀，直徑為Φmm，并采用鏜套，鏜刀導(dǎo)套孔徑為該工藝孔的位置度應(yīng)用的是最大實(shí)體要求。
工藝孔的表面粗糙度，由本工序所選用的加工工步粗鏜精滿足。
影響兩工藝孔位置度的因素有（如下圖所示）：
（1）鏜模板上裝襯套孔的尺寸公差：
（2）兩襯套的同軸度公差：
（3）襯套與鉆套配合的最大間隙：
（4）鉆套的同軸度公差：
（5）鏜套與鏜刀配合的最大間隙：
所以能滿足加工要求。
3.1.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
裝卸工件時(shí)，先將工件放在定位塊上；用壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊；然后加工工件。當(dāng)工件加工完后，將帶光面壓塊的壓緊螺釘松開，取出工件。
本夾具主要用來粗、精銑傳動(dòng)箱上平面。由于加工本道工序的工序簡圖可知。粗、精銑傳動(dòng)箱上平面時(shí)，上平面尺寸為210×315mm，粗糙度要求，傳動(dòng)箱上平面與下平面有平行度要求,并與工藝孔軸線分別垂直度的要求，本道工序是對傳動(dòng)箱上平面進(jìn)行粗精加工。因此在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)應(yīng)保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量。
3.2 本章小結(jié)
對專用鏜床夾具的設(shè)計(jì)，可以更加了解機(jī)床夾具在切削加工中的作用，并保了證工件的加工精度，提高加工效率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。本夾具設(shè)計(jì)可以反應(yīng)夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。
第4章 銑箱體上平面夾具設(shè)計(jì)
4.1銑夾具簡圖
本夾具主要用來粗銑變速箱箱體前上端面。如圖4.1所示
圖4.1銑床夾具簡圖
4.1.1定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知工藝孔的軸線所在平面有垂直度的要求，從定位和夾緊的角度來看，本工序中，定位基準(zhǔn)是下平面，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)也是要求保證上、下兩平面的平行度要求，定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，不需要重新計(jì)算上下平面的平行度，便可保證平行度的要求。在本工序只需保證下平面放平就行，保證下平面與兩定位板正確貼合就行了。
為了提高加工效率，現(xiàn)決定用兩把銑刀傳動(dòng)箱體的上平面同時(shí)進(jìn)行粗精銑加工。同時(shí)進(jìn)行采用手動(dòng)夾緊。
4.1.2定位元件的設(shè)計(jì)
本工序選用的定位基準(zhǔn)為一面兩銷定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是一面兩銷。因此進(jìn)行定位元件的設(shè)計(jì)主要是對固定擋銷和帶大端面的短圓柱銷進(jìn)行設(shè)計(jì)。
帶大端面的短圓柱銷的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如圖4. 2所示。
圖4.2 帶大端面的短圓柱銷
固定擋銷的結(jié)構(gòu)如圖4.3所示。
圖4.3 固定擋銷
4.1.3定位誤差分析
本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為：
銷與孔的配合0.05mm，銑/鉆模與銷的誤差0.02mm，銑/鉆套與襯套0.029mm
由公式e=(H/2+h+b)×△max/H
△max=(0.052+0.022+0.0292)1/2
=0.06mm
e=0.06×30/32=0.05625
可見這種定位方案是可行的。
4.1.4銑削力與夾緊力計(jì)算
本夾具是在銑床上使用的，用于定位螺釘?shù)牟坏鸬蕉ㄎ挥?，還用于夾緊，為了保證工件在加工工程中不產(chǎn)生振動(dòng)，必須對“17”六角螺母和”11”螺母螺釘施加
一定的夾緊力。由計(jì)算公式
Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2) 式（4.2）
式中 ： Fj — 沿螺旋軸線作用的夾緊力；
Fs — 作用在六角螺母；
L — 作用力的力臂(mm)；
d0 — 螺紋中徑(mm)；
α — 螺紋升角(゜)；
ψ1— 螺紋副的當(dāng)量摩擦(゜)；
ψ2 — 螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的摩擦角(゜)；
r’— 螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的當(dāng)量摩擦半(゜)。
其回歸方程為
Fj＝ktTs。
式中 Fj－螺栓夾緊力(N)；
kt－力矩系數(shù)(cm－1)；
Ts－作用在螺母上的力矩(N.cm)；
Fj =5×2000=10000N。
4.1.5夾具體槽形與計(jì)對刀裝置設(shè)
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺(tái)U形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。
定向鍵的結(jié)構(gòu)如圖4.4所示。
圖4.4定向鍵
夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖4.5所示。
圖4.5U型槽
主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下表4.5所示。
表4.5 U型槽的結(jié)構(gòu)尺寸
螺栓直徑
12
14
30
20
對刀裝置由對刀塊來實(shí)現(xiàn)，用來確定刀具與夾具的相對位置。
由于本道工序是完成傳動(dòng)箱體上平面尺寸為210×315mm的粗、精銑加工，所以選用直角對刀塊。根據(jù)GB2243—80直角對到刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖4.6所示。
圖4.6 直角對刀塊
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖4.7所示。
圖4.7 平塞尺
塞尺尺寸如表4.6所示。
表3.6 平塞尺結(jié)構(gòu)尺寸
公稱尺寸H
允差d
C
3
-0.006
0.25
4.1.6夾緊裝置及夾具體設(shè)計(jì)
夾緊裝置采用移動(dòng)的A型壓板來夾緊工件，采用的移動(dòng)壓板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出。
移動(dòng)壓板的結(jié)構(gòu)如圖4.8所示。
圖4.8 移動(dòng)壓板
主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表4.7所示。
表4.7 移動(dòng)壓板結(jié)構(gòu)尺寸
97
30
11
36
40
8
16
4
1.5
12
夾具體的設(shè)計(jì)主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個(gè)整體。這些主要元件設(shè)計(jì)好后即可畫出夾具的設(shè)計(jì)裝配草圖。整個(gè)夾具的結(jié)構(gòu)夾具裝配圖ZJX-02所示。
4.1.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
本夾具用于在立式銑床上加工傳動(dòng)箱體上平面，工件以與此相平行的下平面為及其側(cè)面和水平面底為定位基準(zhǔn)，在短銷、支承板和支承釘上實(shí)現(xiàn)完全定位。采用轉(zhuǎn)動(dòng)A型壓板夾緊工件。當(dāng)加工完一邊，可松開螺釘、螺母、支承釘來加工另一邊。如夾具裝配圖所示。
4.2本章小結(jié)
對專用銑床夾具的設(shè)計(jì)，可以了解機(jī)床夾具在切削加工中的作用：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的給以性。
本夾具設(shè)計(jì)可以反應(yīng)夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具
結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。
第5章 專用刀具選擇
5.1刀具選擇
變速器箱體零件加工中有一部分工序是采用用專用刀具或復(fù)合刀具進(jìn)行加工的，多數(shù)為為鉆削或銑、鏜削，或它們的復(fù)合削。在此設(shè)計(jì)工藝?yán)锏?工序粗鏜側(cè)面上孔的鏜刀。此鏜刀同時(shí)可以用于后面工序的半精加工與精加工。
實(shí)際生產(chǎn)情況是很復(fù)雜的，不緊要考慮生產(chǎn)率，還要考慮經(jīng)濟(jì)性等許多因素。在某一具體情況下，究竟選擇那種刀具最為合適，須根據(jù)實(shí)際情況決定。此時(shí)要考慮工件材料，工件要求精度和光潔度，批量等決定選擇最合適的刀具。
本工序是大批量加工Ф72，Ф80的孔，而鏜刀是加工內(nèi)孔時(shí)比較廣泛的一種刀具加工小孔時(shí)多半將刀片焊在刀桿上，或是做成整體高速鏜刀；加工孔徑大于Ф20-Ф30時(shí)，一般都用桿鏜，本設(shè)計(jì)要加工的孔為Ф72，Ф80，為了避免鏜桿過粗，宜采用鏜刀塊，鏜刀塊與鏜桿刀槽滑配合，粗鏜，半精鏜時(shí)用特制的雙角度螺釘將刀塊壓向刀槽支承面，并緊固住，精鏜時(shí)可以浮動(dòng)。本設(shè)計(jì)采用浮動(dòng)鏜刀頭。
這種結(jié)構(gòu)的鏜刀塊對鏜桿刀槽的精度要求比較高，特別是精鏜刀桿，否則鏜孔精度就不容易保證達(dá)到7級(jí)，并且也不穩(wěn)定。
所以鏜桿應(yīng)該滿足以下技術(shù)要求：刀槽兩側(cè)面不平行度應(yīng)在寬度公差范圍內(nèi)；刀槽與鏜桿的不對稱性也應(yīng)在刀槽寬度公差范圍內(nèi)；刀槽后支承面與鏜桿中心先的不垂直度不容許大于0.02/100；定位螺釘孔與刀槽側(cè)面在徑向剖面的相交角容差為；在軸向剖面內(nèi)的相交角容差為+30’；定位銷孔中心偏離鏜桿中心不大于0.2mm，同時(shí)要修定位銷角度面，以使定位銷錯(cuò)位不超過0.01mm；定位銷與刀塊相應(yīng)全面接觸，用涂色法檢查。滿足上述要求時(shí)，同鏜刀塊精鏜孔（浮動(dòng)）很容易達(dá)到6-7級(jí)精度要求；半精鏜也可達(dá)到8-9級(jí)精度。
5.1.1刀具材料選擇
刀具材料選擇的是否恰當(dāng)對刀具的生產(chǎn)率有重要的影響，在選擇刀具時(shí)一開始就應(yīng)考慮正確選擇刀具材料。
因?yàn)橛操|(zhì)合金比高速鋼及其他工具鋼生產(chǎn)率高的多，因此，在能采用硬質(zhì)合金的情況下應(yīng)竟可能的采用。這是一個(gè)提高刀具生產(chǎn)率的十分重要的方向。但是由于目前硬質(zhì)合金鋼的性能還有許多缺憾，如脆性大，極難加工等，使它在許多刀具上應(yīng)用困難。因而目前許多復(fù)雜刀具及切削條件差的刀具主要還是應(yīng)用高速鋼[11]。
查表確定材料用硬質(zhì)合金其性能為：硬度：HRA89-94；維持切削性能的最高溫度：800-1000；抗彎強(qiáng)度：90-250；工藝性能：壓制燒結(jié)后使用，不能冷熱加工，多鋃片使用，無需熱處理.
5.1.2 確定合理的切削方式及工作角度
所謂切削方式，是指在刀齒上以一定的方式分配切削厚度和寬度。從已學(xué)過的分層 拉削方式和輪切削方式的比較中可知，切削方式選擇的是否恰當(dāng)對刀具的切削效率，切削負(fù)荷，耐用度及加工表面質(zhì)量都有著很大的影響。
參照資料，查表選取如下合適切削角度：
[11]
5.1.3 妥善解決刀具的排屑，容屑，斷屑問題
任何刀具在切削過程中都將切下很多切屑。必須妥善的處理切屑，使它能順利的不段排出，或自由容納在容屑槽內(nèi)，才能保證刀具的正常工作，否則，將發(fā)生卻屑堵塞現(xiàn)象，甚至損壞刀具。
但是各種刀具的容屑空間的形式是不同的，概括起來可分為三種形式：自由容屑空間；半封閉容屑空間；封閉容屑空間。
鏜刀采用半封閉容屑空間。
5.1.4 合理的確定刀具的結(jié)構(gòu)參數(shù)
所謂結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括刀體尺寸，刀齒形狀和尺寸，容屑槽的形狀和尺寸，刀齒齒數(shù)，裝卡部分的尺寸等。
選擇刀具參數(shù)時(shí)，必須考慮一系列問題，如強(qiáng)度，精度，生產(chǎn)率，容屑要求等等，
1． 刀片邊長L等于刀片內(nèi)切圓直徑d
切削刃實(shí)際參加工作長度
[6] （5.1）
即由公式（5.1）得：
而
所以
L>1.5x3.123=4.688mm
2．刀片厚度s用慣線圖求得：
S=4.8mm
3．刀尖圓弧半徑用慣性線求得：
由上面計(jì)算并查表可得本設(shè)計(jì)的鏜刀參數(shù)為：
5.1.5 正確選擇刀具的輪廓
對于加工表面的刀具，選擇刀具輪廓是刀具的一項(xiàng)重要內(nèi)容。輪廓選擇的精度將直接影響加工工件的精度，應(yīng)努力提高刀具輪廓的設(shè)計(jì)精度。
5.2 專用量具選擇
變速器箱體零件主要加工表面和孔，關(guān)鍵工序加工中需要測量尺寸公差，形狀位置公差及表面質(zhì)量，許多工序都需要用到專用量具。
在此設(shè)計(jì)倒車惰輪軸承孔 mm 測量使用的量規(guī)如下：
5.2.1 量規(guī)工作尺寸的確定
由于
查表得：IT8=0.033mm所以此倒車惰輪軸承孔為8級(jí)精度的孔。
1、由孔上下偏差畫出公差帶圖
因?yàn)椋?
所以：
ES=+0.020
EI=-0.013
2、由表查出工作量規(guī)的制造公差T和通規(guī)位置要素Z的值，并標(biāo)在公差帶圖上
孔用量規(guī)：制造公差T=0.0034 ；
通規(guī)位置要素Z=0.005 ；
3、計(jì)算各種量規(guī)的極限偏差和確定量規(guī)的工作尺寸
通端：
上偏差=EI+Z+T/2=-0.013+0.005+0.0017=-0.0063 ;
下偏差= EI+Z-Z/2=-0.013+0.005-0.0017=-0.0097 ;
止端：
上偏差=ES=+0.020 ；
下偏差=ES-T=0.020-0.0034=0.0166 ；
工作尺寸：
通端：
止端：
5.2.2 量規(guī)的技術(shù)要求
孔用塞規(guī)的材料可用淬硬鋼（合金工具鋼，碳素工具鋼，滲碳鋼）或硬質(zhì)合金的材料制造，也可在測量面上鍍上以厚度大于磨損量的鍍鉻層，氮化層等耐磨材料。此設(shè)計(jì)塞規(guī)采用T10A為材料。
量規(guī)測量面的硬度，對量規(guī)的壽命有一定的影響，通常使用淬硬鋼制造的量規(guī)，其測量面硬度為HRC58-65。
測量面的表面粗糙度，取決于被檢驗(yàn)工件的基本尺寸，公差等級(jí)和粗糙度以及量規(guī)的制造工藝水平。量規(guī)表面粗糙度值的大小，隨上述因素和量規(guī)結(jié)構(gòu)形式的變化而異，查表可知基本尺寸為27，IT為8級(jí)的孔用量規(guī)粗糙度為0.08mm。
5.3本章小結(jié)
刀具材料選擇的是否恰當(dāng)對刀具的生產(chǎn)率有重要的影響，變速器箱體零件主要加工表面和孔，關(guān)鍵工序加工中需要測量尺寸公差，形狀位置公差及表面質(zhì)量，許多工序都需要用到專用量具。正確的選擇刀具和量具有利于加工的精度，也減輕了工人的勞動(dòng)作息時(shí)間。
所以正確的選擇刀具量具應(yīng)該注意的問題,刀具的材料，型號(hào)，精度。
結(jié) 論
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)主要分為兩大部分進(jìn)行：工藝編制部分和夾具設(shè)計(jì)部分。
在工藝部分中，涉及到要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該工序的機(jī)車及機(jī)床的進(jìn)給量，切削深度，主軸轉(zhuǎn)速和切削速度，該工序的夾具，刀具及量具，還有走刀次數(shù)和走刀長度，最后計(jì)算該工序的基本時(shí)間，輔助時(shí)間和工作地服務(wù)時(shí)間。其中，工序機(jī)床的進(jìn)給量，主軸轉(zhuǎn)速和切削速度需要計(jì)算并查手冊確定。
在夾具設(shè)計(jì)部分，首先需要對工件的定位基準(zhǔn)進(jìn)行確定，然后選擇定位元件及工件的夾緊，在對工件夾緊的選擇上，我用了兩種不同的夾緊方法，即：粗銑下平面用的是螺釘壓板夾緊機(jī)構(gòu)，粗銑
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