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編號(hào)：
桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題 目：變速齒輪箱箱體加工工裝設(shè)計(jì)
院 （系）： 機(jī)電工程系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名： 李俊樹
學(xué) 號(hào)： 1053100208
指導(dǎo)教師： 呂勇
職 稱： 副教授
題目類型：¨理論研究 ¨實(shí)驗(yàn)研究 t工程設(shè)計(jì) ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā) ¨應(yīng)用研究
2014 年 5月 20 日
41
摘 要
變速齒輪箱箱體零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差
Abstract
Automobile gearbox cover parts processing and fixture design process design, including machining process design and fixture three. In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in.
Key words: process, process, cutting dosage, clamping, positioning
目 錄
1 序言 1
2 零件的分析 2
2.1 零件的形狀 2
2.2 零件的工藝分析 2
3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4
3.1 確定毛坯的制造形式 4
3.2 基面的選擇 4
3.3 制定工藝路線 4
3.3.1工藝路線方案一 5
3.3.2 工藝路線方案二 5
3.3.3 工藝方案的比較與分析 6
3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 7
3.4.1機(jī)床選用 7
3.4.2選擇刀具 7
3.4.3選擇量具 7
3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 7
3.6 確定切削用量及基本工時(shí) 9
4 車夾具設(shè)計(jì) 22
4.1 車床夾具設(shè)計(jì)要求說明 22
4.2車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 22
4.3 定位機(jī)構(gòu) 24
4.4 夾緊機(jī)構(gòu) 24
4.5零件的車床夾具的加工誤差分析 25
4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 26
4.7 零件的車床專用夾具簡(jiǎn)單使用說明 26
5 銑側(cè)面夾具設(shè)計(jì) 28
5.1 問題的提出 28
5.2 夾具設(shè)計(jì) 28
5.2.1夾具體設(shè)計(jì) 28
5.2.2定位基準(zhǔn)的選擇 28
5.2.3定位方案和元件設(shè)計(jì) 29
5.2.4定位誤差的計(jì)算 29
5.2.5夾緊力計(jì)算 30
5.2.6夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 32
5.2.7定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì) 33
5.2.8確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 35
5.2.9夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 36
5.2.10 CAE應(yīng)力分析結(jié)果 37
總 結(jié) 39
參考文獻(xiàn) 40
致 謝 41
1 序言
機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
變速齒輪箱箱體零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下，進(jìn)行的一個(gè)全面的考核。正確地解決一個(gè)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，并設(shè)計(jì)出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤，敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。
2 零件的分析
2.1 零件的形狀
題目給的零件是變速齒輪箱箱體零件，主要作用是起連接作用。
零件的實(shí)際形狀如上圖所示，從零件圖上看，該零件是典型的零件，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。具體尺寸，公差如下圖所示。
2.2 零件的工藝分析
由零件圖可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄造，具有較高強(qiáng)度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件。
變速齒輪箱箱體零件主要加工表面為：1. 粗銑底面、半精銑，表面粗糙度值為3.2。2. 粗銑、半精銑上端面，表面粗糙度值3.2。3. 車外圓，表面粗糙度值3.2。4. 車內(nèi)孔及圓弧，及表面粗糙度值3.2。5.兩側(cè)面粗糙度值6.3、12.5，面粗糙度值6.3。
變速齒輪箱箱體共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下：
(1)．底部端面的加工表面：
? ? 這一組加工表面包括：端面，內(nèi)圓，倒角鉆孔并攻絲。這一部份只有端面有6.3的粗糙度要求。其要求并不高，粗車后半精車就可以達(dá)到精度要求。而鉆工沒有精度要求，因此一道工序就可以達(dá)到要求，并不需要擴(kuò)孔、鉸孔等工序。
(2).端面的加工表面：
這一組加工表面包括：端面，粗糙度為3.2；的端面，并帶有倒角；中心孔。其要求也不高，粗車后半精車就可以達(dá)到精度要求。其中，內(nèi)圓直接在車床上做鏜工就行了。
3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
本變速齒輪箱箱體假設(shè)年產(chǎn)量為10萬臺(tái)，每臺(tái)車床需要該零件1個(gè)，備品率為19%，廢品率為0.25%，每日工作班次為2班。
該零件材料為HT200，考慮到零件在工作時(shí)要有高的耐磨性，所以選擇鑄鐵鑄造。依據(jù)設(shè)計(jì)要求Q=100000件/年，n=1件/臺(tái)；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率α和 廢品率β分別取19%和0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)
N=2XQn(1+α)（1+β)=238595件/年
3.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200，鑄件的特點(diǎn)是液態(tài)成形，其主要優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)，即適用于不同重量、不同壁厚的鑄件，也適用于不同的金屬，還特別適應(yīng)制造形狀復(fù)雜的鑄件。考慮到零件在使用過程中起連接作用，分析其在工作過程中所受載荷，最后選用鑄件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達(dá)成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用砂型鑄造，這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，減少生產(chǎn)成本上考慮，也是應(yīng)該的。
3.2 基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇，對(duì)像變速齒輪箱箱體這樣的零件來說，選好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的。對(duì)本零件來說，如果外圓的端面做基準(zhǔn)，則可能造成這一組內(nèi)外圓的面與零件的外形不對(duì)稱，按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則(即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工表面做粗基準(zhǔn)，若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)應(yīng)位置精度較高的不加工表面做為粗基準(zhǔn))。
對(duì)于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不在重復(fù)。
3.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
3.3.1工藝路線方案一
10 鑄造 鑄造
20 時(shí)效 時(shí)效
30 涂底漆 涂底漆
40 粗銑 粗銑底部大端面
50 精銑 精銑底部大端面
60 粗銑 粗銑頂部凸臺(tái)端面
70 精銑 精銑頂部凸臺(tái)端面
80 銑削 銑削D向端面
90 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)鉸底部2-φ8.3孔, 鉆6-φ8.5孔, 鉆 8-φ16沉孔
100 鉆攻絲 鉆1/8-27扣布錐孔
110 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)鉸左側(cè)φ13、φ13.5、φ16臺(tái)階孔
120 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)鉸右側(cè)φ13、φ13.5、φ16臺(tái)階孔
130 銑削 銑削側(cè)面凸臺(tái)面
150 鉆孔 鉆凸臺(tái)φ6孔
150 粗車 粗車頂部φ35內(nèi)部圓弧輪廓及倒角 機(jī)加工
160 精車 精車頂部φ35內(nèi)部圓弧輪廓及倒角 機(jī)加工
170 去毛刺 去毛刺
180 檢查 檢查
3.3.2 工藝路線方案二
10 鑄造 鑄造
20 時(shí)效 時(shí)效
30 涂底漆 涂底漆
40 粗銑 粗銑底部大端面
50 精銑 精銑底部大端面
60 粗銑 粗銑頂部凸臺(tái)端面
70 精銑 精銑頂部凸臺(tái)端面
80 銑削 銑削D向端面
90 粗鏜 粗鏜頂部φ35內(nèi)部圓弧輪廓及倒角 機(jī)加工
100 精鏜 精鏜頂部φ35內(nèi)部圓弧輪廓及倒角 機(jī)加工
110 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)鉸底部2-φ8.3孔, 鉆6-φ8.5孔, 鉆 8-φ16沉孔
120 鉆攻絲 鉆1/8-27扣布錐孔
130 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)鉸左側(cè)φ13、φ13.5、φ16臺(tái)階孔
140 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)鉸右側(cè)φ13、φ13.5、φ16臺(tái)階孔
150 鉆孔 鉆凸臺(tái)φ6孔
160 去毛刺 去毛刺
170 檢查 檢查
3.3.3 工藝方案的比較與分析
上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于：方案一的定位和裝夾等都比較方便。方案二采用鏜床加工，需要要及時(shí)更換刀具，因?yàn)橛行┕ば蛟谲嚧采弦部梢约庸?，鏜、鉆孔等等，需要換上相應(yīng)的刀具。因此綜合工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下：
10 鑄造 鑄造
20 時(shí)效 時(shí)效
30 涂底漆 涂底漆
40 粗銑 粗銑底部大端面
50 精銑 精銑底部大端面
60 粗銑 粗銑頂部凸臺(tái)端面
70 精銑 精銑頂部凸臺(tái)端面
80 銑削 銑削D向端面
90 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)鉸底部2-φ8.3孔, 鉆6-φ8.5孔, 鉆 8-φ16沉孔
100 鉆攻絲 鉆1/8-27扣布錐孔
110 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)鉸左側(cè)φ13、φ13.5、φ16臺(tái)階孔
120 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)鉸右側(cè)φ13、φ13.5、φ16臺(tái)階孔
130 銑削 銑削側(cè)面凸臺(tái)面
150 鉆孔 鉆凸臺(tái)φ6孔
150 粗車 粗車頂部φ35內(nèi)部圓弧輪廓及倒角 機(jī)加工
160 精車 精車頂部φ35內(nèi)部圓弧輪廓及倒角 機(jī)加工
170 去毛刺 去毛刺
180 檢查 檢查
3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備
3.4.1機(jī)床選用
①.工序是粗車、和精車。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的CA6140臥式車床。參考根據(jù)《機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-7。
②.工序是鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。
3.4.2選擇刀具
①.在車床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質(zhì)合金車刀，它的主要應(yīng)用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性,可選用可轉(zhuǎn)位車刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。
②.鉆孔時(shí)選用高速鋼麻花鉆，參考《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（主編 孟少農(nóng)），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。
3.4.3選擇量具
本零件屬于成批量生產(chǎn)，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計(jì)量器具的不確定度選擇；二是按計(jì)量器的測(cè)量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。
3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“變速齒輪箱箱體” 零件材料為HT200，查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（以后簡(jiǎn)稱《工藝手冊(cè)》），表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，灰鑄造的硬度HB為143～269，表2.2-23 灰鑄造的物理性能，HT200密度ρ=7.2～7.3（），計(jì)算零件毛坯的重量約為2。
表3-1 機(jī)械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì)
生產(chǎn)類別
同類零件的年產(chǎn)量[件]
重型
（零件重>2000kg）
中型
（零件重100~2000kg）
輕型
（零件重<100kg）
單件生產(chǎn)
5以下
10以下
100以下
小批生產(chǎn)
5~100
10~200
100~500
中批生產(chǎn)
100~300
200~500
500~5000
大批生產(chǎn)
300~1000
500~5000
5000~50000
大量生產(chǎn)
1000以上
5000以上
50000以上
根據(jù)所發(fā)的任務(wù)書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產(chǎn)。
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇鑄造類型的主要特點(diǎn)要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，查《工藝手冊(cè)》表3.1-19 特種鑄造的類別、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟(jì)合理性，采用機(jī)器砂模造型鑄件。
表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí)
鑄造方法
公差等級(jí)CT
灰鑄造
砂型手工造型
11~13
砂型機(jī)器造型及殼型
8~10
金屬型
7~9
低壓鑄造
7~9
熔模鑄造
5~7
根據(jù)上表選擇金屬型公差等級(jí)為7級(jí)。
3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值
鑄件基本尺寸
公差等級(jí)CT
大于
至
8
63
100
160
100
160
250
1.6
1.8
2.0
根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160，公差等級(jí)為8級(jí)的公差數(shù)值為1.8。
表3-4 鑄鐵件機(jī)械加工余量（JB2854-80）如下
鑄件基本尺寸
加工余量等級(jí) 6
澆注時(shí)位置
>120~250
6.0
4.0
頂、側(cè)面
底 面
鑄孔的機(jī)械加工余量一般按澆注時(shí)位置處于頂面的機(jī)械加工余量選擇。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。
3.6 確定切削用量及基本工時(shí)
切削用量一般包括切削深度、進(jìn)給量及切削速度三項(xiàng)。確定方法是先是確定切削深度、進(jìn)給量，再確定切削速度?，F(xiàn)根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》（第三版，艾興、肖詩綱編，1993年機(jī)械工業(yè)出版社出版）確定本零件各工序的切削用量所選用的表格均加以*號(hào)，與《機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》的表區(qū)別。
工序10、20、30：鑄造 時(shí)效處理無切削加工，無需計(jì)算
工序40、50：粗銑、精銑底部大端面
機(jī)床：銑床X52K
刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)。
單邊余量：Z=3mm
所以銑削深度：
精銑面余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：取：取銑削速度
每齒進(jìn)給量：取取銑削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照文獻(xiàn)，取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
：,取
切削工時(shí)
被切削層：由毛坯可知，
刀具切入：
刀具切出：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間
工序60、70：粗銑、精銑頂部凸臺(tái)端面
機(jī)床：銑床X52K
刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)。
單邊余量：Z=3mm
所以銑削深度：
精銑面余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：取：取銑削速度
每齒進(jìn)給量：取，取銑削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照文獻(xiàn)，取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
：取
切削工時(shí)
被切削層：由毛坯可知，
刀具切入：
刀具切出：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間
工序80：銑削D向端面
機(jī)床：銑床X52K
刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
單邊余量：Z=3mm
所以銑削深度：
精銑面余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：?。喝°娤魉俣?
每齒進(jìn)給量：取取銑削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照，取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
：取
切削工時(shí)
被切削層：由毛坯可知，
刀具切入：
刀具切出：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間
工序90：鉆擴(kuò)鉸底部2-φ8.3孔, 鉆6-φ8.5孔, 鉆 8-φ16沉孔
機(jī)床：立式鉆床Z525
刀具：根據(jù)選高速鋼錐柄麻花鉆頭。
⑴ 鉆孔φ8.3
切削深度：
進(jìn)給量：取。
切削速度取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照文獻(xiàn)，取
所以實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層：
刀具切入：
刀具切出： 取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
⑵ 鉸孔φ8.3
刀具：選擇擴(kuò)孔鉆頭（硬質(zhì)合金錐柄麻花材料）。
片型號(hào)：E403
切削深度：
進(jìn)給量：取。
切削速度：取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照文獻(xiàn)取
所以實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層：
刀具切入有：
刀具切出： ，取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工序100：鉆1/8-27扣布錐孔
機(jī)床：立式鉆床Z525
刀具：根據(jù)選高速鋼錐柄麻花鉆頭。
切削深度：
進(jìn)給量：取。
切削速度取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照文獻(xiàn)，取
所以實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層：
刀具切入：
刀具切出： 取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
刀具：選擇擴(kuò)孔鉆頭（硬質(zhì)合金錐柄麻花材料）。
片型號(hào)：E403
切削深度：
進(jìn)給量：取。
切削速度：取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照文獻(xiàn)取
所以實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層：
刀具切入有：
刀具切出： ，取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工序130鉆擴(kuò)鉸左側(cè)φ13、φ13.5、φ16臺(tái)階孔
本工序采用計(jì)算法。
表3-5高速鋼麻花鉆的類型和用途
標(biāo)準(zhǔn)號(hào)
類型
直徑范圍（mm）
用途
GB1436-85
直柄麻花鉆
2.0～20.0
在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
GB1437-85
直柄長(zhǎng)麻花鉆
1.0～31.5
在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
GB1438-85
錐柄麻花鉆
3.0～100.0
在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
GB1439-85
錐柄長(zhǎng)麻花鉆
5.0～50.0
在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
選用Z525搖臂鉆床，查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng) 主編，查《機(jī)》表2.4-37鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度可得，耐用度為4500，表10.2-5標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的直徑系列選擇錐柄長(zhǎng)，麻花鉆，則螺旋角=30，鋒交2=118，后角a=10,橫刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。
表3-6 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的全長(zhǎng)和溝槽長(zhǎng)度（摘自GB6137-85） mm
直徑范圍
直柄麻花鉆
l
l1
>11.80～13.20
151
101
表3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值（根據(jù)GB6137-85） （o）
d (mm)
β
2ф
αf
ψ
8.6～18.00
30
118
12
40～60
表3-8 鉆頭、擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
（1）后刀面最大磨損限度mm
刀具材料
加工材料
鉆頭
直徑d0（mm）
≤20
高速鋼
鑄鐵
0.5～0.8
（2）單刃加工刀具耐用度T min
刀具類型
加工材料
刀具材料
刀具直徑d0（mm）
11～20
鉆頭（鉆孔及擴(kuò)孔）
鑄鐵、銅合金及合金
高速鋼
60
鉆頭后刀面最大磨損限度為0.5～0.8mm刀具耐用度T = 60 min
①.確定進(jìn)給量
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng) 主編，第二卷表10.4高速鋼鉆頭鉆孔的進(jìn)給量為f=0.25～0.65,根據(jù)表4.13中可知，進(jìn)給量取f=0.60。
②.確定切削速度
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-17高速鋼鉆頭在灰鑄造（190HBS）上鉆孔的切削速度軸向力，扭矩及功率得，V=12，參考《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-10鉆擴(kuò)鉸孔條件改變時(shí)切削速度修正系數(shù)K=1.0，R=0.85。
V=12=10.32 （3-17）
則 = =131 （3-18）
查表4.2-12可知， 取 n = 150
則實(shí)際切削速度 = = =11.8
③.確定切削時(shí)間
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-43，鉆孔時(shí)加工機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： T= （3-19）
其中 l= l=5 l=2～3
則： t= =9.13
工序110：鉆擴(kuò)鉸底部φ19、φ21、φ26臺(tái)階孔
機(jī)床：立式鉆床Z525
刀具：鉆擴(kuò)鉸右側(cè)φ13、φ13.5、φ16臺(tái)階孔。
先鉆φ13孔底孔。
切削深度：
進(jìn)給量：取。
切削速度取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照文獻(xiàn)，取
所以實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層：
刀具切入：
刀具切出： 取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
⑵ 擴(kuò)孔刀具：選擇擴(kuò)孔鉆頭（硬質(zhì)合金錐柄麻花材料）。
片型號(hào)：E403
切削深度：
進(jìn)給量：取。
切削速度：取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照文獻(xiàn)取
所以實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層：
刀具切入有：
刀具切出： ，取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工序140、150：粗車頂部φ35內(nèi)部圓弧輪廓及倒角
已知加工材料灰鑄鐵
CA6140普通車床
所可轉(zhuǎn)位車刀(YG6硬質(zhì)合金材料)。根
故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。
①.確定加工深度
一次走刀內(nèi)完成
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《加工手冊(cè)》可知
刀桿尺寸為，，進(jìn)給量=0.5～1.0
按進(jìn)給量在《工藝手冊(cè)》可知：
=0.7
CA6140進(jìn)給力=3530。
，，=時(shí)，
進(jìn)給力：=950。
實(shí)際進(jìn)給力為：
=950=1111.5 （1-2）
所選=可用。
③.選擇磨鈍標(biāo)準(zhǔn)耐用度
根據(jù)《加工手冊(cè)》，最大磨損量取為，車刀壽命=。
④.確定加工速度
故：
==63 （1-3）
===120 （1-4）
根據(jù)CA6140車床選擇
=125
這時(shí)實(shí)際速度為：
== （1-5）
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
由《加工手冊(cè)》=～，，，加工速度時(shí)，
=
實(shí)際功率為： =1.7=1.2 （1-6）
在CA6140上進(jìn)行，最后用量為：
=3.75，=，==，=
精車加工
所可轉(zhuǎn)位車刀(YG6硬質(zhì)合金材料)。
選刀桿尺寸=，刀片厚度為。
①.確定加工深度
可在一次走刀內(nèi)完成
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《加工手冊(cè)》可知
刀桿尺寸為，
進(jìn)給量=0.5～1.0
按CA6140進(jìn)給量 =0.7
CA6140進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。
=950=1111.5故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)《加工手冊(cè)》車刀后刀面磨損量，車刀壽命=。
④.確定加工速度
當(dāng)硬質(zhì)合金刀度200～219鑄件，
，，加工速度=。
==63
===120 （3-13）
根據(jù)CA6140車床=125
實(shí)際速度為：
== （3-14）
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
由《加工手冊(cè)》加工速度時(shí)，
=
加工功率修正系數(shù)=0.73=0.9，
時(shí)間功率為：
=1.7=1.2
=1.25，=，==，=
4 車夾具設(shè)計(jì)
4.1 車床夾具設(shè)計(jì)要求說明
車床夾具主要用于車頂部φ35內(nèi)部圓弧輪廓及倒角。因而車床夾具的主要特點(diǎn)是工件加工表面的中心線與機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線同軸。
（1） 安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多，有通用的三爪卡盤、四爪卡盤，花盤，頂尖等，還有自行設(shè)計(jì)的心軸；專用夾具通?？煞譃樾妮S式、夾頭式、卡盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點(diǎn)是加工時(shí)隨機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn)，刀具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)
定心式車床夾具 在定心式車床夾具上，工件常以孔或外圓定位，夾具采用定心夾緊機(jī)構(gòu)。
角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉(zhuǎn)端面時(shí)，由于零件形狀較復(fù)雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設(shè)計(jì)專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀，故稱其為角鐵式車床夾具。
花盤式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤，上面開有若干個(gè)T形槽，安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復(fù)雜工件的外圓和內(nèi)孔。這類夾具不對(duì)稱，要注意平衡。
（2） 安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件，常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車床主軸上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，夾具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
由于后一類夾具應(yīng)用很少，屬于機(jī)床改裝范疇。而生產(chǎn)中需自行設(shè)計(jì)的較多是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以零件在車床上加工用專用夾具。
4.2車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
（1）定位裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求
當(dāng)加工回轉(zhuǎn)表面時(shí)，要求工件加工面的軸線與機(jī)床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結(jié)構(gòu)和布置必須保證這一點(diǎn)。
當(dāng)加工的表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時(shí)，則應(yīng)以夾具的回轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)來確定定位元件的位置。
工件的夾緊應(yīng)可靠。由于加工時(shí)工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn)，故在加工過程中工件除受切削力矩的作用外，整個(gè)夾具還要受到重力和離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時(shí)會(huì)使主軸振動(dòng)。因此，夾緊機(jī)構(gòu)必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過程中移動(dòng)或發(fā)生事故。對(duì)于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。
（2）夾具與機(jī)床主軸的連接
車床夾具與機(jī)床主軸的連接精度對(duì)夾具的加工精度有一定的影響。因此，要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與臥式車床主軸軸線應(yīng)具有盡可能小的同軸度誤差。
心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機(jī)床主軸錐孔配合連接，用螺桿拉緊。有的心軸則以中心孔與車床前、后頂尖安裝使用。
根據(jù)徑向尺寸的大小，其它專用夾具在機(jī)床主軸上的安裝連接一般有兩種方式：
1)對(duì)于徑向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夾具，一般用錐柄安裝在車床主軸的錐孔中，并用螺桿拉緊，如圖1-a所示。這種連接方式定心精度較高。
2)對(duì)于徑向尺寸較大的夾具，一般用過渡盤與車床主軸軸頸連接。過渡盤與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。
圖1-b所示的過渡盤，其上有一個(gè)定位圓孔按H7/h6或H7/js6與主軸軸頸相配合，并用螺紋和主軸連接。為防止停車和倒車時(shí)因慣性作用使兩者松開，可用壓板將過渡盤壓在主軸上。專用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過渡盤的凸緣上，用螺釘緊固。這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響。為了提高定心精度，可按找正圓校正夾具與機(jī)床主軸的同軸度。
對(duì)于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結(jié)構(gòu)，如圖1-c所示，過渡盤在其長(zhǎng)錐面上配合定心，用活套在主軸上的螺母鎖緊，由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的定心精度較高，但端面要求緊貼，制造上較困難。
圖1-d所示是以主軸前端短錐面與過渡盤連接的方式。過渡盤推入主軸后，其端面與主軸端面只允許有0.05～0.1mm的間隙，用螺釘均勻擰緊后，即可保證端面與錐面全部接觸，以使定心準(zhǔn)確、剛度好。
圖1 車床夾具與機(jī)床主軸的連接
過渡盤常作為車床附件備用，設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)按過渡盤凸緣確定專用夾具體的止口尺寸。過渡盤的材料通常為鑄鐵。各種車床主軸前端的結(jié)構(gòu)尺寸，可查閱有關(guān)手冊(cè)
4.3 定位機(jī)構(gòu)
本工件在加工孔時(shí)采用一面兩孔作為定位基準(zhǔn)，易于做到工藝過程中的基準(zhǔn)統(tǒng)一，保證工件的相對(duì)位置精度，且具有支撐面大，支撐剛性好等優(yōu)點(diǎn)；
本工件采用底面和一對(duì)對(duì)角工藝孔作為定位基準(zhǔn)，工件底面為第一定位基準(zhǔn)，限制了x、y方向轉(zhuǎn)動(dòng)，z方向移動(dòng)三個(gè)自由度；圓柱銷為第二定位基準(zhǔn)限制了x、y方向移動(dòng)兩個(gè)自由度；菱形銷為第三定位基準(zhǔn)，它和圓柱銷聯(lián)合限制了z方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，所以此定位方案符合六點(diǎn)定位原理，采用對(duì)稱壓板將工件壓緊。
4.4 夾緊機(jī)構(gòu)
選擇工件的夾緊方案，夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn)，夾得勞，夾得快。選擇夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)，要合理確定夾緊力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。夾緊裝置的基本要求如下：
1. 夾緊時(shí)不能破壞工件在夾具中占有的正確位置；
2. 夾緊力要適當(dāng)，既要保證工件在加工過程中不移動(dòng)、不轉(zhuǎn)動(dòng)、不震動(dòng)，又不因夾緊力過大而使工件表面損傷、變形。
3. 夾緊機(jī)構(gòu)的操作應(yīng)安全、方便、迅速、省力。
4. 機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，制造、維修要方便。
分析零件加工要素的性質(zhì)，確定夾緊動(dòng)力源類型為手動(dòng)夾緊，夾緊裝置為壓板，壓緊力來源為螺旋力。夾具的具體結(jié)構(gòu)與參數(shù)見夾具裝配圖和零件圖。
工件夾緊方式的確定
從夾緊動(dòng)力源選擇：手動(dòng)夾緊
確定主夾緊機(jī)構(gòu)： 螺栓壓板
4.5零件的車床夾具的加工誤差分析
工件在車床夾具上加工時(shí)，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。
如夾具圖所示，在夾具上加工時(shí)，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述：
1. 確定兩銷中心距及尺寸公差（中心距公差需采用對(duì)稱公差的標(biāo)注形式）
兩銷中心距基本尺寸Ld公差按劃線等級(jí)取0.4mm
兩銷中心距的尺寸公差TLd＝（1/3～1/5）TLD =1/40.4=0.10mm
兩銷中心距尺寸及公差的標(biāo)注：Ld±δLd/2=134.4±0.05mm
2. 確定圓柱銷的尺寸及公差
圓柱銷直徑的基本尺寸d1＝工件孔1的最小極限尺寸=12mm
圓柱銷按g6制造（T=0.011mm）
即=Φmm
3. 查表確定削邊銷尺寸b及B
b=4mm B=10.5-2=8.5mm
4. 確定削邊銷的直徑尺寸及公差
δ===0.188mm
按h6級(jí)確定公差：=Φ
5. 計(jì)算定位誤差——目的是分析定位方案的可行性
因?yàn)槎ㄎ环较蚺c加工尺寸方向垂直，且被加工表面無尺寸公差要求，為次要加工表面，只要保證粗糙度為Ra12.5，故只需進(jìn)行轉(zhuǎn)角誤差計(jì)算即可。
=
轉(zhuǎn)角誤差很小，符合定位要求，可以使用。
4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體設(shè)計(jì)的基本要求
（1）應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對(duì)刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹龋鼈冎g應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。
（2）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度
為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng)，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋。
（3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡(jiǎn)單。
（4）應(yīng)便于排除切屑
在機(jī)械加工過程中，切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時(shí)排除，切削熱量的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會(huì)破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對(duì)于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對(duì)于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。
（5）在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠
夾具在機(jī)床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí)，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。
確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。
4.7 零件的車床專用夾具簡(jiǎn)單使用說明
（1）夾具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。
（2）當(dāng)工件和夾具上個(gè)元件相對(duì)機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時(shí)，將產(chǎn)生較大的離心力和振動(dòng)，影響工件的加工質(zhì)量、刀具的壽命、機(jī)床的精度和安全生產(chǎn)，特別是在轉(zhuǎn)速較高的情況下影響更大。因此，對(duì)于重量不對(duì)稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設(shè)置平衡塊或加工減重孔。在工廠實(shí)際生產(chǎn)中，常用適配的方法進(jìn)行夾具的平衡工作。
（3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過夾具的圓形輪廓之外。因此，還應(yīng)該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時(shí)應(yīng)該加防護(hù)罩。
本夾具按底面一面兩孔定位，可以限制6個(gè)自由度，屬于完全定位方式。工件加工出了2個(gè)工藝孔，分別以圓柱銷和菱形銷定位，工件靠壓板用螺栓和螺母壓緊
5 銑側(cè)面夾具設(shè)計(jì)
5.1 問題的提出
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。對(duì)于銑側(cè)面夾具設(shè)計(jì)，由于對(duì)加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工時(shí)，主要考慮如何降低生產(chǎn)成本和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
5.2 夾具設(shè)計(jì)
5.2.1夾具體設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)夾具，首先要仔細(xì)分析加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計(jì)方案；在滿足加工精度的條件下，合理的進(jìn)行安裝、定位、夾緊；在完成夾具草圖后，進(jìn)一步考慮零件間的連接關(guān)系和螺釘、螺母、定位銷等的固定方式，設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)個(gè)零部件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；根據(jù)零件的使用要求，選擇相應(yīng)的材料。
完成鉆床夾具的所有設(shè)計(jì)后，用AutoCAD進(jìn)行二位圖形的繪制，首先畫裝配圖，然后從裝配圖上拆畫零件圖，標(biāo)注相關(guān)尺寸及技術(shù)要求，最后進(jìn)行論文撰寫、整理、修改完成該畢業(yè)設(shè)計(jì)。
5.2.2定位基準(zhǔn)的選擇
在加工中用作確定工件在夾具中占有正確位置的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。據(jù)《夾具手冊(cè)》知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。該零件以三面定位，滑鞍上的裝配基準(zhǔn)為平面，而它們又是滑鞍上其他要素的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，因此以這些裝配基準(zhǔn)平面作為定位基準(zhǔn)，避免了基準(zhǔn)不重合誤差，有利于提高滑鞍各主要表面的相互位置精度。有零件圖可知,根據(jù)本道工序，選底面和側(cè)面為定位基準(zhǔn)。
5.2.3定位方案和元件設(shè)計(jì)
根據(jù)以上零件的結(jié)構(gòu)分析以及定位基準(zhǔn)的選擇，可得定位基準(zhǔn)為平面，因此可選擇定位元件為支承板,如圖4.1定位支承板所示。
圖4.1 定位支承板
根據(jù)工序圖及對(duì)零件的結(jié)構(gòu)的分析，本道工序需限制4個(gè)自由度，為了增加定位的可靠行，實(shí)際限制了其6個(gè)自由度。本夾具采用6點(diǎn)定位原則，用兩個(gè)固定的支撐板作為一大平面即D面，限制了工件的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度；用W面作為一小平面，限制了工件的一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度；用一個(gè)底面C來限制了工件上下移動(dòng)自由度。
5.2.4定位誤差的計(jì)算
⑴ 定位誤差 ：
其中：
，
，
，
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
5.2.5夾緊力計(jì)算
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]表可得：
所以有：
螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡(jiǎn)圖如下：
圖4.1受力簡(jiǎn)圖
由表得：原動(dòng)力計(jì)算公式
即：
由上述計(jì)算易得：
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
5.2.6夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
采用螺旋直接夾緊或與其他元件組合實(shí)現(xiàn)夾緊工件的機(jī)構(gòu)，統(tǒng)稱螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。由于這類夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾緊可靠，通用性大，故在機(jī)床夾具中得到廣泛運(yùn)用。它的主要缺點(diǎn)是夾緊和松開工件時(shí)比較費(fèi)力。
本夾具采用移動(dòng)壓板進(jìn)行夾緊，同時(shí)保證了夾緊可靠和動(dòng)作迅速的要求。同時(shí)，由于移動(dòng)壓板標(biāo)準(zhǔn)件，可直接購買，降低了夾具的制造成本。
夾緊力的計(jì)算
單個(gè)螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按下列計(jì)算：
式中： W0——單個(gè)螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N）；
Q ——原始作用力（N）；
L——作用力臂（mm）；
——螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑（mm），其值視螺桿端部的結(jié)構(gòu)形式而定，參見《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版表1-2-20；
——螺桿端部與工件間的摩擦角（°）；
——螺紋中徑之半（mm）；
——螺旋升角（°），參見《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版表1-2-21；
——螺旋副的當(dāng)量摩擦角（°）， 式中為螺旋副的摩擦角（°），β為螺紋牙型半角（°），參見《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版表1-2-22。
5.2.7定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì)
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)T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對(duì)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。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖4.1 夾具體槽形與螺釘
根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表4.4：
表4.4 定向鍵
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
18
～0.012
～0.035
25
12
4
12
4.5
18
+0.019
5
對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對(duì)位置。
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖4.3所示：
圖4.3 平塞尺
塞尺尺寸參數(shù)如表4.5：
表4.5 塞尺
公稱尺寸H
允差d
C
3
～0.006
0.25
5.2.8確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體：夾具的定位、引導(dǎo)、夾緊裝置裝在夾具體上，使其成為一體，并能正確的安裝在機(jī)床上。夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個(gè)整體的最大最復(fù)雜的基礎(chǔ)件。夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機(jī)床的連接，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)，因此夾具體必須具有必要的強(qiáng)度和剛度。切削加工過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會(huì)落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊，因此設(shè)計(jì)夾具體時(shí)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于排屑。此外，夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性、經(jīng)濟(jì)性以及操作和裝拆的便捷性等，在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)加以考慮。
夾具體設(shè)計(jì)的基本要求
（1）應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對(duì)刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹龋鼈冎g應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。
（2）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度
為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng)，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋。
（3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡(jiǎn)單。
（4）應(yīng)便于排除切屑
在機(jī)械加工過程中，切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時(shí)排除，切削熱量的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會(huì)破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對(duì)于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對(duì)于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。
（5）在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠
夾具在機(jī)床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí)，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。
工件裝夾方案確定以后，根據(jù)定位元件及夾緊機(jī)構(gòu)所需要的空間范圍及機(jī)床工作臺(tái)的尺寸，確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。
5.2.9夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明
如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式，在夾緊和松開工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時(shí)，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
5.2.10CAE應(yīng)力分析結(jié)果
總 結(jié)
在設(shè)計(jì)過程中，我們讀到一些技術(shù)資料和設(shè)計(jì)手冊(cè)，在機(jī)械領(lǐng)域中的一些基本問題的探討。因此，這樣的設(shè)計(jì)不僅要加強(qiáng)自己的理解和知識(shí)，和他們的知識(shí)，拓寬。此外，該拉延工藝的設(shè)計(jì)，AutoCAD繪圖軟件的使用，并在同一時(shí)間，手繪，所有這些因素都使我們學(xué)到更多的知識(shí)，圖像識(shí)別和提高我們的繪圖能力。
本課題是變速齒輪箱箱體的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)，主要是確定的工藝設(shè)計(jì)的工藝路線，確定加工和切削參數(shù)，基本工時(shí)，本設(shè)計(jì)的零件工藝路線是正確合理的，定位和夾緊的夾緊機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)定位和夾緊的目的，可以保證工件的加工精度。在很多問題的設(shè)計(jì)過程中，假設(shè)出現(xiàn)不合理工藝路線，甚無法保證夾具設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。在夾具設(shè)計(jì)中，由于定位基準(zhǔn)的選擇不合理，出現(xiàn)了定位或不定位零件加工精度無法保證。在夾緊機(jī)構(gòu)由于尺寸的選擇，如不合理，但沒有達(dá)到夾緊的目的，也可能是由于位置的夾緊力和工件表面的作用所產(chǎn)生的營(yíng)業(yè)額不合理。然而，在老師的細(xì)心指導(dǎo)的悉心指導(dǎo)下，經(jīng)過三個(gè)月的努力，這些問題都一一解決方案。在這一過程中，加工工藝及夾具設(shè)計(jì)知識(shí)和更深入的了解，提高了綜合專業(yè)知識(shí)的能力，我的專業(yè)知識(shí)，進(jìn)一步提高技能，為以后從事專業(yè)技術(shù)工作。然而，在老師的細(xì)心指導(dǎo)的悉心指導(dǎo)下，經(jīng)過努力，這些問題都一一解決方案。
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