箱體機械加工工藝及鏜床鏜孔夾具設計【10張cad圖紙+說明書完整資料】
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附件1
畢業(yè)設計(論文)任務書
年級/專業(yè)：
學生姓名：李旭
學號：112012224
指導教師：
畢業(yè)設計（論文）題目：箱體機械加工工藝及鏜床夾具設計
畢業(yè)設計（論文）的任務（包括目的要求、技術要求、工作要求、時間安排等）
一、設計任務：
1、箱體工藝分析，對于加工主要表面，按照“先基準后一般”的加工原則。
2、夾具的設計方法及其步驟：
（1）定位方案的設計：主要確定工件的定位基準及定位基面；工件的六點定位原則；定位元件的選用等。
（2）導向及對刀裝置的設計：由于本設計主要設計的是鏜內孔夾具與銑平面夾具，所以主要考慮的是選用鏜套的類型以及對刀塊的類型，從而確定鏜套和對刀塊的位置尺寸及公差。
（3）夾緊裝置的設計：箱體的夾緊裝置應滿足裝卸工件方便、迅速的特點。
（4）夾具體設計：設計時應注意夾具體結構尺寸的大小。夾具體的作用是將定位及夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機床上，加工時能承受一部分切削力。所以夾具體的材料一般采用鑄鐵。
（5）定位精度和定位誤差的計算：對用于粗加工的夾具，都應該進行定位誤差和穩(wěn)定性的計算，以及設計的夾具能否滿足零件加工的各項尺寸要求。
（6）繪制夾具裝備圖及夾具零件圖
二、時間安排
— 周：任務書分析，資料準備；
— 周：完成開題報告；
— 周：總體設計，方案論證；
— 周：設計中各參數的選擇
— 周：繪制相關零件圖、裝配圖；
— 周：整理，書寫論文。
畢業(yè)設計
（論文）主要內容（包括題目性質、來源，研究目的、內容等）
設計主要內容：
1、完成箱體零件的工藝分析（箱體零件圖另附）。
2、完成箱體零件的工藝規(guī)程設計，完成工藝卡與工序卡。
3、鏜床專用夾具設計。
主要
參考
文獻
[1] 趙家齊，機械制造工藝學課程設計指導書，北京，機械工業(yè)出版社，2003。
[2] 王先逵，機械制造工藝學，北京：機械工業(yè)出版社，1995。
[3] 陳宏均，實用機械加工工藝手冊，北京：機械工業(yè)出版社，1995。
[4] 李洪，機械加工工藝手冊，北京：北京出版社，1995。
指導教師簽字: 年 月 日
注：表格不夠填寫可另續(xù)頁。
畢業(yè)論文（設計）
箱體機械加工工藝及鏜床夾具設計
院 系 ：
專 業(yè)：
年級（班級）：
姓 名：
學 號:
指導教師：
職 稱：
教授；
完成日期：
年 月 日
摘 要
本文是在箱體的圖樣分析后進行箱體的機械加工工藝路線的設計，同時按照其中的加工工序的要求設計夾具。
箱體的主要加工內容是表面和孔。其加工路線長，加工時間多，加工成本高，零件的加工精度要求也高。按照機械加工工藝要求，遵循先面后孔的原則，并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度。基準選擇以底面作為粗基準，以底面與兩個工藝孔作為精基準，確定了其加工的工藝路線和加工中所需要的各種工藝參數。
在零件的夾具設計中，主要是根據零件加工工序要求，分析應限的自由度數，進而根據零件的表面特征選定定位元件，再分析所選定位元件能否限定應限自由度。確定了定位元件后還需要選擇夾緊元件，最后就是確定專用夾具的結構形式。
關鍵詞：箱體；加工工藝；工序；專用夾具
II
Abstract
This paper is the design of mechanical processing routes of spindle box in the pattern analysis of spindle box after the design process, and in accordance with the requirements of the fixture.
The main processing spindle box is the surface and hole. The processing route is long, processing time, high processing cost, the machining precision is high. In accordance with the requirements of the machining process, follow the principle of the surface after the first hole, and the hole and the plane processing clearly divided into roughing and finishing stages of processing to ensure accuracy. Datum selection to the bottom as a rough benchmark, the bottom surface and the two holes as a precision technology base, various process parameters needed to process the machining and processing of the.
In the fixture design of parts, mainly according to the requirement of machining process, the number of degrees of freedom analysis should limit, then according to the surface characteristics of components selected location element, then analyze the selected location components can be qualified shall be limited degrees of freedom. Determine the location element also need to select the clamping element, the last is to determine the structure of the special fixture.
Key words: spindle box; processing technology; process; sp
ecial fixture
II
目 錄
摘 要 II
ABSTRACT III
1 緒 論 1
1.1 本課題的研究內容和意義 1
1.2 國內外的發(fā)展概況 2
1.3 本課題應達到的要求 3
2 箱體的圖樣分析 4
2.1 箱體的作用 4
2.2 箱體的圖樣分析 4
2.3 工藝分析 5
3 工藝規(guī)程設計 7
3.1 確定毛坯的制造形式 7
3.2 定位基準的選擇 8
3.2.1 粗基準的選擇 8
3.2.2 精基準的選擇 9
3.3 擬定工藝路線 10
3.3.1 劃分加工階段 10
3.3.2 安排加工順序 10
3.3.3 擬定加工工藝路線 11
3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 13
3.5 切削用量及工時定額的確定 14
4 箱體鏜孔夾具設計 27
4.1 研究原始質料 27
4.2 定位、夾緊方案的選擇 27
4.3 切削力及夾緊力的計算 27
4.4 誤差分析與計算 29
4.5 夾具設計及操作的簡要說明 30
結 論 31
參考文獻 32
致 謝 33
33
箱體機械加工工藝及鏜床夾具設計
1 緒 論
1.1 本課題的研究內容和意義
工裝工藝及夾具畢業(yè)設計是對所學專業(yè)課知識的一次鞏固，是在進行社會實踐之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是理論聯系實際的訓練。機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設計和使用是促進生產發(fā)展的重要工藝措施之一。
機械加工工藝規(guī)程是生產準備工作的主要依據。根據它來組織原材料和毛坯的供應，進行機床調整，專用工藝裝備的設計與制造，編制生產作業(yè)計劃，調配勞動力，以及進行生產成本核算等。
機械加工工藝規(guī)程也是組織生產、進行計劃調度的依據。有了它就可以制定生產產品的進度計劃和相應的調度計劃，并能做到各工序科學地銜接，使生產均衡、順利，實現優(yōu)質、高產和低消耗。
機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片，是兩個主要的工藝文件。機械加工工藝過程卡片，是說明零件加工工藝過程的工藝文件。在單件、小批量生產中，以機械加工工藝過程卡片指導生產，過程卡的各個項目編制較為詳細。機械加工工序卡片是為每個工序詳細制定的，用于直接指導工人進行生產，多用于大批量生產的零件和成批生產中的重要零件。
在機械行業(yè)中，如何去保證工件的高精度、加工的成本等實質性問題，一直是從事于機械行業(yè)人員研究的問題，其中在設計夾具的時候就要考慮以上問題，高效的夾具是工件高精度的保證，如何讓夾具更高效、更經濟，這是行業(yè)人急需要解決的。
隨著社會的發(fā)展，科技的不斷提高，各種高科技技術逐漸滲透到各個行業(yè)，如何利用這些高科技為人類服務，如何充分利用這些高科技在機械行業(yè)中，這還需要機械行業(yè)人員不斷的努力，開拓創(chuàng)新。
隨著科學技術的發(fā)展，和社會市場需要，夾具的設計在逐步的超向柔性制造系統(tǒng)方向發(fā)展。迄今為止,夾具仍是機電產品制造中必不可缺的四大工具之一,刀具本身已高度標準化,用戶只需要按品種、規(guī)格選用采購。而模具和夾具則和產品息息相關,產品一有變化就需重新制作,通常是屬于專用性質的工具,模具已發(fā)展成為獨立的行業(yè);夾具在國內外也正在逐漸形成一個依附于機床業(yè)或獨立的小行業(yè)。 組合夾具不僅具有標準化、模塊化、組合化等當代先進設計思想,又符合節(jié)約資源的原則,更適合綠色制造的環(huán)境保護原理。所以是今后夾具技術的一個重要發(fā)展方向單位 。
機床夾具通常是指裝夾工件用的裝置:至于裝夾各種刀具用的裝置,則一般稱為“輔助工具”。輔助工具有時也廣義地包括在機床夾具的范圍內。按照機床夾具的應用范圍,一般可分為通用夾具,專用夾具和可調整式夾具等。
通過這次畢業(yè)設計，對自己所學的理論知識進行一次綜合運用，也是對四年的學習深度的一個檢驗。在這次設計過程中，充分挖掘自己分析問題，解決問題的潛力。并希望通過畢業(yè)設計能養(yǎng)成一種嚴謹，認真的態(tài)度，為以后參加工作打下一個良好的基礎。
1.2 國內外的發(fā)展概況
工裝的全稱是工藝裝備，工裝是指加工機床外而需保證零件加工質量的工藝裝備，是制造過程中所用的各種工具的總稱。它是各企業(yè)內除生產設備和工具外的為配合生產設備和人完成工藝制作要求的部分，大多工裝都是針對各自產品特點的。機械加工過程中用來固定和定位要加工的零件或毛坯件的裝置，即工裝的主要作用有：固定，定位，防止變形。
夾具屬于工裝，工裝包含夾具，屬于從屬關系。不僅僅是焊裝用，在機加工方面也有用，許多時候，需要裝配幾個部件并保證其定位準確的時候就需要。設計工裝夾具要緊扣產品，因為工裝夾具是專門為某些產品特定的，要保證生產時無干涉現象、定位準確、操作工操作便捷等。簡單的說，就是用于工件裝夾的工具。
夾具從產生到現在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現在夾具與人的結合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認識到，夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現為夾具與機床的結合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。
由于現代加工的高速發(fā)展，對傳統(tǒng)的夾具提出了較高要求，如快速、高效、安全等。要想達到這樣的生產要求，就必須計算加工工序零件在加工過程中由于切削力、重力、慣性力等所產生的切削力及切削力矩，按照夾具設計中所確定的夾緊方式進行夾緊力的計算，為了減小夾具的具體尺寸，就需要增大夾具的定位區(qū)間，增大由夾緊力而產生的摩擦力矩、正壓力及由此而產生的摩擦力，以達到夾具小巧而精用的目的。同時為了減少工人的勞動強度，提高工件裝夾效率，還需要對夾具的夾緊機構的行程進行設計，以期以最短的夾緊行程，達到最佳的夾緊效果。
1.3 本課題應達到的要求
通過實際調研和采集相應的設計數據、閱讀相關資料相結合，對箱體的基本結構及作用有個大致的了解，在此基礎上，經過對金屬切削加工、金屬切削機床、機械設計與理論等相關知識充分掌握后，分析箱體的加工工藝，確定箱體各加工表面的加工方法，進而形成箱體的機械加工工藝路線。并能根據箱體的加工工序要求，分析箱體的定位方式、金屬切削加工過程中的機床工作臺驅動、工件夾緊等方面的相關數據，結合機械機構設計的相關理論知識，完成工件的有效定位及夾緊，從而使整個箱體的加工工藝路線經濟，工件定位方案合理，來達到產品的最優(yōu)化設計。
針對實際使用過程中存在的金屬加工工藝文件編制、工件夾緊及工藝參數確定及計算問題，綜合所學的機械理論設計與方法、機械加工工藝文件編制及實施等方面的知識，設計出一套適合于實際的箱體加工工藝路線，從而實現適合于現代加工制造業(yè)、夾緊裝置的優(yōu)化設計。為提高鉆床夾具在機床上安裝的穩(wěn)固性，減輕其斷續(xù)切削可能引起的振動，夾具體不僅要有足夠的剛度和強度，其高度和寬度比也應恰當，一般有H/B≤1～1.25，以降低夾具重心，使工件加工表面盡量靠近工作臺面。
2 箱體的圖樣分析
2.1 箱體的作用
箱體,如圖2.1及圖2.2所示，其主要作用是：箱體類零件是機器或部件的基礎零件，箱體是將主電機傳來的旋轉運動經過一系列的變速機構使主軸得到所需的正反兩種方向的移動，同時箱體分出部分動力將運動傳給絲杠。同時它將機器或部件中的軸、套、齒輪等有關零件組裝成一個整體，使它們之間保持正確的相互位置，并按照一定的傳動關系協調地傳遞運動或動力。因而箱體是主傳動系中的關鍵零件。因此，箱體的加工質量將直接影響機器或部件的精度、性能和壽命。
圖2.1 箱體
2.2 箱體的圖樣分析
在編制箱體機械加工工藝規(guī)程之前，首先應研究箱體的工作圖樣和產品裝備圖樣，熟悉該產品的用途、性能及工作條件，明確該箱體在產品中的位置和作用；了解并研究各項技術條件制定的依據，找出其主要技術要求和技術關鍵，以便在擬定工藝規(guī)程時采用適當的措施加以保證。
箱體的材料為HT200，灰鑄鐵生產工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，減震性能良好。傳動箱體需要加工表面以及加工表面的位置要求?，F分析如下：
1） 該零件為機床箱體，主要加工部位為平面和孔系，其結構復雜，精度要求又高，加工時應注意選擇定位基準及夾緊力。
2） 材料HT200。
3） 鑄件人工時效處理。
2.3 工藝分析
工藝分析的目的主要有兩個：
一是審查零件的結構形狀及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及熱處理等的技術要求是否合理，是否便于加工與裝配；
二是通過工藝分析，對零件的工藝要求有進一步的了解，以便制定出合理的工藝規(guī)程。
①鑄件必須進行時效處理，以消除應力。有條件時應在露天存放一年以上再加工。
②為了保證加工精度應使定位基準統(tǒng)一，該零件主要定位基準，集中在D面和W面上。
③鏜孔時，在可能的條件下盡量采用“支承鏜削”方法，以增加鏜桿的剛性，提高加工精度。對直徑較小的孔、應采用鉆、擴、鉸加工方法。
為保證在同一軸上各孔的同軸度，可采用在已加工孔上，安裝導向套再加工其他孔的方法。
④為提高孔的加工精度，應將粗鏜、半精鏜和精鏜分開進行。
⑤鑄造時一般φ50mm以下孔不鑄出。
⑥孔的尺寸精度檢驗，使用內徑千分尺或內徑百分表進行測量。軸內孔之間距離的測量可以通過孔與孔之間壁厚進行間接測量。
⑦同一軸線上各孔的同軸度，可采用檢驗心軸進行檢驗。
⑧各軸孔的軸線之間的平行度，以及軸孔的軸線與基準面的平行度，均應通過檢驗心軸進行測量。
箱體作為主傳動系的支承零件，各傳動軸間要求一定的位置精度，因此，加工此箱體的主要任務是保證各孔系間的相互位置精度。在此箱體的加工中保證各孔正確位置是靠T618坐標鏜床手動控制坐標來完成的，為更好地保證加工質量，單件小批量生產也可采用組合夾具、專用鏜模進行加工，批量較大時，應采用專用鏜模進行加工。
根據箱體零件圖可知，其主要加工面是進行導軌面的加工、表面加工、孔加工、鉆孔、攻絲，孔的精度要求高。該零件年生產屬小批量生產，設計加工零件所需要的專用夾具是為了提高勞動效率、降低成本。
3 工藝規(guī)程設計
3.1 確定毛坯的制造形式
毛坯的選擇不僅影響毛坯的制造工藝及費用、零件生產率和經濟性，而且也與零件的機械加工工藝和質量密切相關。故正確選擇毛坯具有重大的技術經濟意義。
毛坯選擇時，應全面考慮以下因素：
1）零件的材料及機械性能要求；
2）零件的結構形狀與外形尺寸；
3）生產類型，它在很大程度上決定采用毛坯制造方法的經濟性；
4）現有生產條件；
5）充分考慮利用新工藝、新材料、新技術的可能性。
長期使用經驗證明，由于灰口鑄鐵有一系列的技術上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的鑄造性能等）和經濟上的優(yōu)點，通常箱體材料采用灰口鑄鐵。最常用的是HT200~400，當載荷較大時，采用HT300~540高強鑄鐵。
箱體的毛坯大部分采用整體鑄鐵件或鑄鋼件。當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，可以采用焊接結構件，它是由多塊金屬經粗加工后用焊接的方法連成一整體毛坯。焊接結構有鑄—焊、鑄—煅—焊、煅—焊等。采用焊接結構可以用小的鑄造設備制造出大型毛坯，解決鑄造生產能力不足的問題。焊前對各種組合件進行粗加工，可以部分地減輕大型機床的負荷。
毛坯未進入機械加工車間之前，為不消除毛坯的內應力，對毛坯應進行人工實效處理，對某些大型的毛坯和易變形的零件粗加工后要再進行時效處理。
毛坯鑄造時，應防止沙眼、氣孔、縮孔、非金屬夾雜物等缺陷出現。特別是主要加工面要求更高。重要的箱體毛坯還應該達到規(guī)定的化學成分和機械性能要求。
該零件為箱體類，且外型尺寸較大，材料為HT200，零件的形狀較復雜，因此不能用鍛造，只能用鑄件，采用砂型鑄造毛坯，如圖3.1箱體毛坯圖所示。采用小批量造型生產。根據零件主要的加工表面的粗糙度查參考文獻《機械制造工藝簡明手冊》確定各表面加工余量。
毛坯鑄造時，應防止砂眼和氣孔的產生。為了減少毛坯制造時產生殘余應力，應使箱體壁厚盡量均勻，箱體澆鑄后應安排時效或退火工序。
該箱體的材料是HT200，單件小批生產，由于結構復雜，所以毛坯采用鑄件。為了提高箱體加工精度的穩(wěn)定性，采用時效處理以消除內應力。
3.2 定位基準的選擇
定位基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。定位基準選擇正確、合理，可以保證零件的加工質量，提高生產率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，使生產無法進行。
箱體定位基準的選擇，直接關系到箱體上各個平面與平面之間、孔與平面之間、孔與孔之間的尺寸精度和位置精度要求是否能夠保證。在選擇基準時，首先要遵守“基準統(tǒng)一”和“基準重合”的原則，同時必須考慮生產批量的大小、生產設備、特別是夾具的選用等因素。
該箱體的結構復雜，壁厚不均，剛性不好，而加工精度要求又高，故箱體重要加工表面都要劃分粗、精加工兩個階段，這樣可以避免粗加工造成的內應力、切削力、夾緊力和切削熱對加工精度的影響，有利于保證箱體的加工精度。
3.2.1 粗基準的選擇
選擇粗基準時，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工面間的位置符合圖樣要求，并特別注意要盡快獲得精基面。具體選擇時應考慮下列原則：
①重要表面原則
為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應選擇該表面為粗基準。
②不加工表面原則?
為了保證加工面與不加工面間的位置要求，一般應選擇不加工面為粗基準。
③余量最小原則?
如果零件上每個表面都要加工，則應選擇其中加工余量最小的表面為粗基準，以避免該表面在加工時因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件廢品。
④使用一次原則?
因為粗基準本身都是未經機械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重復使用將產生較大的誤差。
⑤平整光潔原則
以便工件定位可靠、夾緊方便。
根據生產類型不同，實現以主軸孔為粗基準的工件安裝方式也不一樣。大批大量生產時，由于毛坯精度高，可以直接用箱體上的重要孔在專用夾具上定位，工件安裝迅速，生產率高。在單件、小批及中批生產時，一般毛坯精度較低，按上述辦法選擇粗基準，往往會造成箱體外形偏斜，甚至局部加工余量不夠，因此通常采用劃線找正的辦法進行第一道的工序加工，即以主軸孔及中心線為粗基準對毛坯進行劃線和檢查，必要時予以糾正，糾正后孔的余量應足夠，但不應定均勻。
該箱體為單件小批量生產，在單件小批量生產時，由于毛坯精度低，所以以劃線找正法安裝。劃線時先找正主軸孔中心，然后以主軸孔為基準找出其他需加工平面的位置。加工該箱體時，按所劃的線找正安裝工件，則體現的是以主軸孔作為粗基準。
3.2.2 精基準的選擇
選擇精基準時，主要考慮保證加工精度和工件裝夾方便可靠。一般應考慮以下原則：
1) 基準重合原則
即選用設計基準作為定位基準，以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。
2) 基準統(tǒng)一原則
應采用同一組基準定位加工零件上盡可能多的表面，這就是基準統(tǒng)一原則。
3) 自為基準原則
某些要求加工余量小而均勻的精加工工序，選擇加工表面本身作為定位基準，稱為自為基準原則。
4) 互為基準原則
5) 便于裝夾原則
所選精基準應保證工件安裝可靠，夾具設計簡單、操作方便。
為了保證箱體零件孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的相互位置和距離尺寸精度，箱體類零件精基準選擇常用兩種原則：基準統(tǒng)一原則、基準重合原則。小批生產時一般采用基準重合原則，即以裝配基準作為定位基準，避免了基準不重合誤差，有利于提高箱體上各表面間的相互位置精度。大批生產時常采用基準統(tǒng)一原則，即一面兩孔定位，可避免由于基準變換而帶來的累積誤差。
該零件以三面定位，箱體上的裝配基準為平面，而它們又是箱體上其他要素的設計基準，因此以這些裝配基準平面作為定位基準，避免了基準不重合誤差，有利于提高箱體各主要表面的相互位置精度。有零件圖可知：D面、W面為精基準。
3.3 擬定工藝路線
3.3.1 劃分加工階段
零件的技術要求較高時，零件在進行加工時都應劃分加工階段，按工序性質不同，可劃分如下幾個階段：
①粗加工階段
此階段的主要任務是提高生產率，切除零件被加工面上的大部分余量，使毛坯形狀和尺寸接近與成品，所能達到的加工精度和表面質量都比較低。
②半精加工階段
此階段要減少主要表面粗加工中留下的誤差，使加工面達到一定的精度并留有一定的加工余量，并完成次要表面的加工（鉆、攻絲、銑鍵槽等），為精加工做好準備。
③精加工階段
切除少量加工余量，保證各主要表面達到圖紙要求，所得精度與表面質量都比較高。所以此階段主要目的是全面保證加工質量。
④光整加工階段
此階段主要針對要進一步提高尺寸精度、降低粗糙度（IT6級以上）的表面。一般不用于提高形狀、位置精度。
根據加工階段劃分的要求及零件的批量，該箱體的加工劃分為3個階段：粗加工階段（粗銑各個平面、孔端面及各主軸孔粗鏜）、半精加工階段（半精鏜各主軸孔，完成各次要孔等）和精加工階段（磨各平面、精鏜各主軸孔）。
3.3.2 安排加工順序
復雜工件的機械加工工藝路線中要經過切削加工、熱處理和輔助工序，如何將這些工序安排在一個合理的加工順序中，生產中已總結出一些指導性的原則，先述如下。
切屑加工工序順序的安排原則
1）先粗后精
各表面加工順序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的順序進行，目的是逐步提高零件加工表面的精度和表面質量。
2）先主后次
零件的主要加工表面（一般是指設計基準面、主要工作面、裝配基面等）應先加工，而次要表面（鍵槽、螺孔等）可在主要表面加工到一定精度之后、最終精度加工之前進行加工。
3）先面后孔原則
對于箱體類、支架類、機體類等零件，平面輪廓尺寸較大，用平面定位比較穩(wěn)定可靠，故應先加工平面，后加工孔。這樣，不僅使后續(xù)的加工有一個穩(wěn)定可靠的平面作為定位基準面，而且在平整的表面上加工孔，加工變得容易一些，也有利于提高孔的加工精度。
4）先基準后其他
作為精基準的表面要首先加工出來。
該箱體的加工和裝配大多以平面為基準，按照加工順序安排的原則，采用先面后孔的加工順序。先加工平面，可以為加工精度較高的支承孔提供穩(wěn)定可靠的精基準，有利于提高加工精度。另外，先加工平面可以將鑄件不平表面切除，可減少鉆孔時鉆頭引偏和刀具崩刃等現象的發(fā)生，對刀和調整也較為方便。加工孔系時應遵循先主后次的原則，即先加工主要平面或孔系，這也符合切削加工順序的安排原則。
根據各面各孔的精度要求，加工順序如下：
平面的加工：查《零件制造工藝與裝備》表3-9平面加工方法可知，通過粗銑—精銑的加工順序可以滿足要求平面通過粗刨—精刨—粗磨—精磨的加工順序可以滿足要求；E平面通過粗刨—精刨的加工順序可以滿足要求。
主軸孔的加工：查《機械制造工藝與裝備》表3-8可知，通過粗鏜—半精鏜—精鏜的加工順序可以滿足要求；其余各孔：通過鉆—擴—鉸的加工順序可以滿足要求。
3.3.3 擬定加工工藝路線
擬定工藝路線的出發(fā)點：應當使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。還要考慮經濟效果，以便降低生產成本。
綜合以上加工階段和加工順序的分析，可以初步得出箱體的加工藝路線。
初擬箱體加工工藝路線方案一如表3.1所示。
表3.1 工藝路線方案一
工序號
工序內容
10
鑄造,清理
20
時效處理
30
對零件的軸線及以主軸孔為基準畫加工面的線，了解各道工序加工要求及加工余量
40
按線找正，粗銑箱體底平面
50
粗銑箱體頂部平面，
保證尺寸及粗糙度要求
60
精銑箱體底平面，保證尺寸及粗糙度要求
70
鉆頂面6-M10底孔6-φ8, 鉆頂面6-M10底孔其中的鉸2-φ8(先不攻絲,作為夾具安裝定位孔)
80
銑底部導軌槽
90
精銑箱體頂部平面
100
以頂平面和頂面鉆鉸的2孔為基準，粗銑前側面
110
以頂平面和頂面鉆鉸的2孔為基準，粗銑后側面
120
以頂平面和頂面鉆鉸的2孔為基準，半精銑前側面
130
以頂平面和頂面鉆鉸的2孔為基準，半精銑后側面
140
以頂平面和頂面鉆鉸的2孔為基準，精銑前側面
150
以頂平面和頂面鉆鉸的2孔為基準，精銑后側面
160
以頂平面和頂面鉆鉸的2孔為基準，粗銑左側面
170
以頂平面和頂面鉆鉸的2孔為基準，
粗銑右側面
180
以頂平面和頂面鉆鉸的2孔為基準，
半精銑左側面
190
以頂平面和頂面鉆鉸的2孔為基準，半精銑右側面
200
以頂平面和頂面鉆鉸的2孔為基準，精銑左側面
210
以頂平面和頂面鉆鉸的2孔為基準，精銑右側面
220
粗鏜φ95, φ90,φ120孔
230
半精鏜φ95, φ90,φ120孔
240
精鏜φ95, φ90,φ120孔
250
粗鏜φ52, φ62,φ64孔
260
精鏜φ52, φ62,φ64孔
270
粗鏜φ42, φ40孔
280
精鏜φ42, φ40孔
290
粗鏜φ28, φ25孔
300
精鏜φ28, φ25孔
310
鉆Φ24和2-Φ30通孔
320
攻頂面上6-M10螺紋孔
330
粗磨、精磨側面
340
去毛刺
350
檢驗入庫
方案一在鏜孔時，把粗鏜、半精鏜、精鏜分開進行加工，滿足了粗精分開的原則，可以有效避免因粗精不分給工件帶來的加工應力無法釋放的危害，有效地保證了零件的加工精度。而且四個是孔同時進行加工的，不僅可以保證各主軸孔間的相互位置精度，而且還有效地提高了零件的加工效率，降低了工人的勞動強度。
考慮到機械加工順序安排原則及零件的生產成本等因素，其優(yōu)越性在于把粗鏜、半精鏜、精鏜分開進行加工，符合切削加工工序順序的先粗后精安排原則，而且各軸孔加工順序按照粗加工、半精加工、精加工進行，可以逐步提高零件加工表面的精度和表面質量，可以逐漸提高各個軸孔的質量要求，可以提高各軸孔間的相互位置精度和各自的尺寸精度，保證箱體零件的技術要求，確定其為此零件的加工工藝路線。
3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
箱體體的材料是HT200，單件小批生產，由于結構復雜，所以毛坯采用鑄件。
根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸與毛坯尺寸如下：
①頂面
根據其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4鑄件機械加工余量，可得頂面B長度方向的單邊加工余量如下：
精加工余量：Z2 =2.5mm
粗加工余量：Z1 =5.5mm
毛坯余量：Z =5.5+2.5=8mm
②左右兩側面
根據其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4鑄件機械加工余量，可得兩側面A、C長度方向的單邊加工余量如下：
精加工余量：Z2 =2.5mm
粗加工余量：Z1=5.5mm
毛坯余量：Z =5.5+2.5=8mm
③前后兩側面
根據其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4鑄件機械加工余量，可得平面D、W長度方向的單邊加工余量如下：
精磨余量： Z4=1.0mm
粗磨余量： Z3=1.5mm
半精刨余量：Z2 =3.5mm
粗刨余量： Z1=5.0mm
毛坯余量： Z=5.0+3.5+1.5+1.0=11mm
3.5 切削用量及工時定額的確定
受論文篇幅所限，只選取部分工序及加工內容進行工藝計算，還請諒解。
工序40 粗銑箱體底平面：
（1）粗銑箱體底平面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床：X52K立式銑床。
查《機械加工工藝師手冊》表30-34選擇工藝裝備及確定切削用量。
刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm。
所以銑削深度 ：。
每齒進給量：根據《機械加工工藝師手冊》表2.4-75，取 。
取銑削速度：參照《機械加工工藝師手冊》表30-34，取。
由式3-1得機床主軸轉速：
(3.1)
按照《機械加工工藝師手冊》表3.1-74可以查得機床與之接近的轉速為。
實際銑削速度：
進給量： 。
工作臺每分進給量：。
銑削寬度：根據《機械加工工藝師手冊》表2.4-81，取。
被切削層長度：由毛坯尺寸可知 。
刀具切入長度：
(3.2)
刀具切出長度：取。
走刀次數為1
工序50銑削箱體頂部平面，保證尺寸及粗糙度要求：
（1）粗銑箱體底平面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床：X52K立式銑床。
查《機械加工工藝師手冊》表30-34選擇工藝裝備及確定切削用量。
刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm。
所以銑削深度 ：。
每齒進給量：根據《機械加工工藝師手冊》表2.4-75，取 。
取銑削速度：參照《機械加工工藝師手冊》表30-34，取。
由式3.3得機床主軸轉速：
(3.3)
按照《機械加工工藝師手冊》表3.1-74可以查得機床與之接近的轉速為。
實際銑削速度：
進給量： 。
工作臺每分進給量：。
銑削寬度：根據《機械加工工藝師手冊》表2.4-81，取。
被切削層長度：由毛坯尺寸可知 。
刀具切入長度：
(3.4)
刀具切出長度：取。
走刀次數為1
工序100 粗、精銑左右端側平面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床： ZHX-W/L-63 組合銑床。
查《機械加工工藝師手冊》表30-34選擇工藝裝備及確定切削用量。
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：，，齒數12，此為細齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1mm。
銑削深度：。
每齒進給量：根據《機械加工工藝師手冊》表30—31，取。
銑削速度：參照《機械加工工藝師手冊》表30—31，取。
機床主軸轉速，由式（3.5）有：
(3.5)
按照《機械加工工藝師手冊》表3.1-74可以查得機床與之接近的轉速為。
實際銑削速度：
進給量，由式有： (3.6)
工作臺每分進給量： (3.7)
被切削層長度：由毛坯尺寸可知。
刀具切入長度：精銑時。
刀具切出長度：取。
走刀次數為1
根據《機械加工工藝師手冊》：=249/(37.5×3)=2.21min。
根據《機械加工工藝師手冊》表2.5-45可查得銑削的輔助時間。
精銑寬度為20mm的下平臺
根據《機械加工工藝師手冊》切削工時：=249/(37.5×3)=2.21min。
根據《機械加工工藝師手冊》表2.5-45可查得銑削的輔助時間。
粗精銑寬度為30mm的下平臺的總工時：
(3.8)
工序110粗、精銑前后兩端面切削用量及基本時間的確定
本工序為粗銑。已知加工材料為HT200鑄鐵，鑄件；ZHX-W/L-63 組合銑床。工件裝在專用夾具中。
刀具：YG8硬質合金端銑刀。根據《機械加工工藝師手冊》第2版，表3.4-63，可選銑刀直徑=220mm,齒數Z=6。
1）確定背吃刀量ap：
2）確定進給量f：
根據《機械加工工藝師手冊》第2版，表3.4-15，可查得=0.20~0.29mm/z。選擇=0.20mm/z，故
(3.9)
3）確定切削速度v：
根據《機械加工工藝師手冊》第2版，表3.4-25，可選擇=50m/min。
(3.10)
按X52K機床的轉速，選擇，所以實際切削速度v：
(3.11)
(3.12)
工作臺每分鐘進給量為：
(3.13)
按機床工作臺進給量表，選擇=130mm/min。
則實際每齒進給量為：
(3.14)
工額定時的計算：
(3.15)
式中：=485mm， 取l1=86mm，
取，，。
工序90 精銑前后兩端面切削用量及基本時間的確定
本工序為精銑。已知加工材料為HT200鑄鐵，鑄件；ZHX-W/L-63 組合銑床，工件裝在專用夾具中。
刀具：YG8硬質合金端銑刀。根據《機械加工工藝師手冊》第2版，表3.4-63，可選銑刀直徑=220mm,齒數Z=6。
1、確定背吃刀量：
2、確定進給量f：
根據《機械加工工藝師手冊》第2版，表3.4-15，可查得f=0.4~0.6mm/z。選擇f=0.52mm/z，故
(3.16)
3、確定切削速度v：
根據《機械加工工藝師手冊》第2版，表3.4-25，可選擇。
(3.17)
按機床的轉速，選擇，所以實際切削速度v：
(3.18)
工作臺每分鐘進給量為：
(3.19)
按機床工作臺進給量表，選擇。
則實際每齒進給量為：
(3.20)
工額定時的計算：
(3.21)
式中：=485mm，取=86mm，
取，
工序110 精鏜階梯孔切削用量及基本時間的確定
本工序為粗鏜。已知加工材料為HT200鑄鐵，鑄件；鏜床T618，工件裝在組合夾具中。
刀具：硬質合金金剛鏜鏜刀。
確定背吃刀量：
(3.22)
確定進給量f：
根據《機械加工工藝師手冊》第2版，表3.3-14，可查得f=0.3~1.0mm/r。
按機床進給量，選擇f=0.74mm/r。
確定切削速度v：
根據《機械加工工藝師手冊》第2版，表3.3-14，可查得=40~80m/min,選擇。
(3.23)
按T618機床的轉速，選擇，所以實際切削速度v：
(3.24)
工額定時的計算：
(3.25)
式中：，=3mm，=5mm，
=0.74mm/r，，=1。
工序120粗、精鏜孔切削用量及基本時間的確定
本工序為精鏜。已知加工材料為HT200鑄鐵，鑄件；組合鏜床T618，工件裝在組合夾具中。
刀具：硬質合金金剛鏜鏜刀。
1、確定背吃刀量：
(3.26)
2、確定進給量f：
根據《機械加工工藝師手冊》第2版，表3.3-14，可查得f=0.2~0.8mm/r。
按T618機床進給量，選擇f=0.52mm/r。
3、確定切削速度v：
根據《機械加工工藝師手冊》第2版，表3.3-14，可查得=60~100m/min,選擇=85m/min。
(3.27)
按T618機床的轉速，選擇=250r/min，所以實際切削速度v：
(3.28)
4、工額定時的計算：
(3.29)
式中：=50mm，=3mm，=5mm，
=0.74mm/r，=250r/min，=1。
工序130精鏜孔切削用量及基本時間的確定
本工序為精鏜。已知加工材料為HT200鑄鐵，鑄件；組合鏜床T618，工件裝在組合夾具中。
刀具：硬質合金金剛鏜鏜刀。
1、確定背吃刀量：
(3.30)
2、確定進給量f：
根據《機械加工工藝師手冊》第2版，表3.3-14，可查得f=0.15~0.50mm/r。
按機床進給量，選擇f=0.37mm/r。
3、確定切削速度v：
根據《機械加工工藝師手冊》第2版，表3.3-14，可查得=50~80m/min,選擇=70m/min。
(3.31)
按機床的轉速，選擇，所以實際切削速度v：
(3.32)
4、工額定時的計算：
(3.33)
式中：=50mm，=3mm，=5mm，
=0.37mm/r，=200r/min，=1。
粗鏜Φ80H8的孔
機床：組合鏜床T618。
刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料：。
切削深度：，毛坯孔徑。
進給量：根據《機械加工工藝師手冊》表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=2.0mm。因此確定進給量。
切削速度：參照《機械加工工藝師手冊》表2.4-9取
機床主軸轉速：
(3.34)
按照《機械加工工藝師手冊》表3.1-41取。
實際切削速度：。 (3.35)
工作臺每分鐘進給量： (3.36)
被切削層長度：。
刀具切入長度： (3.37)
刀具切出長度： 取。
行程次數：。
機動時間： (3.38)
查《機械加工工藝師手冊》表2.5-37工步輔助時間為：2.61min。
精鏜下端孔到Φ80H8
機床：組合鏜床T618
刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料：。
切削深度：。
進給量：根據《機械加工工藝師手冊》表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量。
切削速度：參照《機械加工工藝師手冊》表2.4-9，
取 (3.39)
機床主軸轉速：
，取 (3.40)
實際切削速度： (3.41)
工作臺每分鐘進給量： (3.42)
被切削層長度：。
刀具切入長度： (3.43)
刀具切出長度： ， 取。
行程次數：。
機動時間： (3.44)
所以該工序總機動工時。
查《機械加工工藝師手冊》，表2.5-37工步輔助時間為：1.56min。
工序120 鉆、攻左側面孔，保證尺寸公差要求切削用量及基本時間的確定
本工序為鉆孔。已知加工材料為HT200鑄鐵，鑄件；機床為Z525型搖臂鉆床，工件裝在組合夾具中。由于內孔直徑較小，查《機械制造工藝設計簡明手冊》可知毛坯上不預留孔，為實心件。
刀具：高速鋼麻花鉆
1、確定背吃刀量：
2、確定進給量f：
根據《機械加工工藝師手冊》第2版，表3.2-13，可查得f=0.32mm/r。
3、確定切削速度v：
根據《機械加工工藝師手冊》第2版，表3.2-13，可查得=24~34m/min，選擇=30m/min。
(3.45)
按機床的轉速，選擇，所以實際切削速度v：
(3.46)
4、工額定時的計算：
(3.47)
式中：=30mm， 取=5mm，=1~4mm取=2mm，
=0.32mm/r，=400r/min，=1。
工序120 鉆、攻上前后端面孔切削用量及基本時間的確定
已知加工材料為HT200鑄鐵，鑄件；鉆床，工件裝在組合夾具中。
刀具：高速鋼鉆頭
1、確定背吃刀量：
2、確定進給量f：
根據《機械加工工藝師手冊》第2版，表3.2-32，可查得f=1.0~1.2mm/r。按機床進給量，選擇f=1.0mm/r。
3、確定切削速度v：
根據《機械加工工藝師手冊》第2版，表3.2-34，可查得=20~30m/min,選擇=25m/min。
(3.48)
按Z525機床的轉速，選擇，所以實際切削速度v：
(3.49)
4、工額定時的計算：
(3.50)
式中：=30mm，取=3mm，=1~4mm取=3mm，
=1.0mm/r，=315r/min，=1。
工序120鉆、攻各孔切削用量及基本時間的確定
已知加工材料為HT200鑄鐵，鑄件；機床為鉆床，工件裝在組合夾具中。
刀具：高速鋼鉆頭
1、確定背吃刀量：
(3.51)
2、確定進給量f：
根據《機械加工工藝師手冊》第2版，表3.2-43，可查得f=0.15~0.25mm/r。按機床進給量，選擇f=0.16mm/r。
3、確定切削速度v：
根據《機械加工工藝師手冊》第2版，表3.2-43，可查得=8~15m/min,選擇。
(3.52)
按機床的轉速，選擇，所以實際切削速度v：
(3.53)
4、工額定時的計算：
(3.54)
式中：=30mm，取=3mm，=13mm，
=0.16mm/r，=200r/min，=1。
4 箱體鏜孔夾具設計
4.1 研究原始質料
利用本夾具主要用來加工鏜孔，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。
4.2 定位、夾緊方案的選擇
由零件圖可知：在對鏜孔加工前，底平面進行了粗、精銑加工因此，定位、夾緊方案有：
在加工中用作確定工件在夾具中占有正確位置的基準，稱為定位基準。據《夾具手冊》知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應盡量采用同一定位基準進行加工。該零件以三面定位，箱體上的裝配基準為平面，而它們又是箱體上其他要素的設計基準，因此以這些裝配基準平面作為定位基準，避免了基準不重合誤差，有利于提高箱體各主要表面的相互位置精度。有零件圖可知,根據本道工序，選底面和側面為定位基準。
4.3 切削力及夾緊力的計算
鏜刀材料：（硬質合金鏜刀）
刀具的幾何參數：
由參考文獻[5]查表可得：
圓周切削分力公式： (5.1)
式中
(5.2)
查[5]表得： 查[5]表 取
由表可得參數： (5.3)
即：
同理：徑向切削分力公式 ： (5.4)
式中參數：
即：
軸向切削分力公式 ： (5.5)
式中參數：
即：
根據工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值。即：
安全系數K可按下式計算有：：
式中：為各種因素的安全系數，查參考文獻[5]表可得：
(5.6)
(5.7)
(5.8)
所以有： (5.9)
(5.10)
螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有：
(5.11)
式中參數由參考文獻[5]可查得：
(5.12)
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下：
圖5.1 移動壓板受力簡圖
由表得：原動力計算公式
即： (5.13)
由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
4.4 誤差分析與計算
該夾具以一個平面和和2個孔定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
由[5]和[6]可得：
⑴ 定位誤差：
當以任意邊接觸時
通過分析可得：
因此：當以任意邊接觸時
夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
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