變速箱體機械加工工藝及夾具設計

變速箱體機械加工工藝及夾具設計,變速,箱體,機械,加工,工藝,夾具,設計 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 粗，半精鏜2-Φ72的孔 工序號 10 零件名稱 變速箱箱體 材料牌號 HT200 名稱 機械性能 設備型號 工時定額（min） 夾具 冷卻液 名稱 牌號 單件 名稱 工步號 工步內容 刀具 量具 走刀次數 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 主軸轉數（轉/分） 切削速（米/秒） 1 粗鏜直徑72的孔鏜削余量單邊為2mm 硬質合金鏜刀 塞規(guī) 1 2 0.2 1000 2.98 2 半精鏜直徑72的孔鏜削余量單邊為0.5mm 硬質合金鏜刀 塞規(guī) 1 0.5 0.15 1000 3.09 設計者 李鵬宇 指導教師 李飛 編制日期 共 頁 第 頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 加工7-M10螺紋孔 工序號 11 零件名稱 變速箱箱體 材料牌號 HT200 名稱 灰鑄鐵 機械性能 設備型號 Z535 工時定額(min) 夾具 冷卻液 名稱 牌號 單件 名稱 工步號 工步內容 刀具 量具 走刀次數 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 主軸轉數（轉/分） 切削速（米/秒） 1 鉆孔至Ф9 Ф9麻花鉆 內錐千分尺 1 0.25 900 0.47 2 攻絲至M10 M10細柄機用絲錐攻螺紋 手動絲錐 1 0.15 480 0.15 設計者 李鵬宇 指導教師 李飛 編制日期 共 頁 第 頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 鉆2xM16螺紋孔 工序號 12 零件名稱 變速箱箱體 材料牌號 HT200 名稱 灰鑄鐵 機械性能 設備型號 Z535 工時定額（min） 夾具 冷卻液 名稱 牌號 單件 名稱 工步號 工步內容 刀具 量具 走刀次數 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 主軸轉數（轉/分） 切削速（米/秒） 1 鉆孔至直徑15 Ф15麻花鉆 專用塞規(guī) 1 0.25 900 0.47 2 攻絲至M16 M16細柄機用絲錐攻螺紋 專用塞規(guī) 1 0.15 480 0.15 設計者 李鵬宇 指導教師 李飛 編制日期 共 頁 第 頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 鉆M10螺紋孔 工序號 13 零件名稱 變速箱箱體 材料牌號 HT200 名稱 灰鑄鐵 機械性能 設備型號 Z535 工時定額（min） 夾具 冷卻液 名稱 牌號 單件 名稱 工步號 工步內容 刀具 量具 走刀次數 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 主軸轉數（轉/分） 切削速（米/秒） 1 鉆孔至Ф9 Ф9麻花鉆 內錐千分尺 1 0.25 900 0.47 攻絲至M10 M10細柄機用絲錐攻螺紋 手動絲錐 1 0.15 480 0.15 設計者 李鵬宇 指導教師 李飛 編制日期 共 頁 第 頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 加工8-M10螺紋孔 工序號 14 零件名稱 變速箱箱體 材料牌號 HT200 名稱 機械性能 設備型號 Z535 工時定額（min） 夾具 冷卻液 名稱 牌號 單件 名稱 工步號 工步內容 刀具 量具 走刀次數 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 主軸轉數（轉/分） 切削速（米/秒） 1 鉆孔至Ф9 Ф9麻花鉆 內錐千分尺 1 0.25 900 0.47 攻絲至M10 M10細柄機用絲錐攻螺紋 手動絲錐 1 0.15 480 0.15 設計者 李鵬宇 指導教師 李飛 編制日期 共 頁 第 頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 鉆、擴、鉸2-Φ30孔 工序號 15 零件名稱 變速箱箱體 材料牌號 HT200 名稱 機械性能 設備型號 Z535 工時定額（min） 夾具 冷卻液 名稱 牌號 單件 名稱 工步號 工步內容 刀具 量具 走刀次數 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 主軸轉數（轉/分） 切削速（米/秒） 1 鉆孔至直徑20 直徑20的麻花鉆 塞規(guī) 1 0.25 900 0.85 2 擴孔至直徑25 直徑25的麻花鉆 塞規(guī) 1 0.15 1000 0.90 3 鉸孔至直徑30 直徑30的麻花鉆 塞規(guī) 1 0.10 1000 0.90 設計者 李鵬宇 指導教師 李飛 編制日期 共 頁 第 頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 鉆、擴、鉸側面2-Φ22的孔 工序號 16 零件名稱 變速箱箱體 材料牌號 HT200 名稱 機械性能 設備型號 Z535 工時定額 夾具 冷卻液 名稱 牌號 單件 名稱 工步號 工步內容 刀具 量具 走刀次數 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 主軸轉數（轉/分） 切削速（米/秒） 1 鉆孔至直徑10 直徑10的麻花鉆 塞規(guī) 1 0.23 195 18.37 2 擴孔至直徑15 直徑15的麻花鉆 塞規(guī) 1 0.23 195 18.37 3 鉸孔至直徑22 直徑22的麻花鉆 塞規(guī) 1 0.23 195 18.37 設計者 李鵬宇 指導教師 李飛 共 頁 第 頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 精銑箱體寬度的側面 工序號 17 零件名稱 變速箱箱體 材料牌號 HT200 名稱 機械性能 設備型號 X52K 工時定額（min） 夾具 冷卻液 名稱 牌號 單件 名稱 工步號 工步內容 刀具 量具 走刀次數 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 主軸轉數（轉/分） 切削速（米/秒） 1 精銑平面控制尺寸28與396mm 三面刃圓盤銑刀 專用量具 1 0.5 2 1000 2.57 設計者 李鵬宇 指導教師 李飛 編制日期 共 頁 第 頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 精鏜Φ62和Φ80的孔 工序號 18 零件名稱 變速箱箱體 材料牌號 HT200 名稱 機械性能 設備型號 工時定額（min） 夾具 冷卻液 名稱 牌號 單件 名稱 工步號 工步內容 刀具 量具 走刀次數 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 主軸轉數（轉/分） 切削速（米/秒） 1 精鏜直徑62的孔鏜削余量單邊為0.5mm 硬質合金鏜刀 塞規(guī) 1 0.5 0.10 1200 3.5 設計者 李鵬宇 指導教師 李飛 編制日期 共 頁 第 頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 精鏜Φ92和Φ42的孔 工序號 19 零件名稱 變速箱箱體 材料牌號 HT200 名稱 灰鑄鐵 機械性能 σb≥450MPa HBS160~210 設備型號 臥式鏜床 工時定額（min） 1.094 夾具 冷卻液 名稱 牌號 單件 名稱 工步號 工步內容 刀具 量具 走刀次數 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 主軸轉數（轉/分） 切削速（米/秒） 1 精鏜直徑92的孔鏜削單邊余量0.5mm 硬質合金鏜刀 專用塞規(guī) 1 0.5 0.1 1000 3.5 2 精鏜直徑42的孔鏜削單邊余量0.5mm 硬質合金鏜刀 專用塞規(guī) 1 0.5 0.1 1000 3.5 設計者 李鵬宇 指導教師 李飛 編制日期 共 頁 第 頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 精鏜2-Φ72的孔 工序號 20 零件名稱 變速箱箱體 材料牌號 HT200 名稱 機械性能 設備型號 工時定額（min） 夾具 冷卻液 名稱 牌號 單件 名稱 工步號 工步內容 刀具 量具 走刀次數 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 主軸轉數（轉/分） 切削速（米/秒） 1 精鏜直徑72的孔鏜削余量單邊為0.5mm 硬質合金鏜刀 塞規(guī) 1 0.5 0.10 1000 3.5 設計者 李鵬宇 指導教師 李飛 編制日期 共 頁 第 頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 去毛刺 工序號 21 零件名稱 變速箱箱體 材料牌號 HT200 名稱 機械性能 設備型號 工時定額（min） 夾具 冷卻液 名稱 牌號 單件 名稱 工步號 工步內容 刀具 量具 走刀次數 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 主軸轉數（轉/分） 切削速（米/秒） 1 去毛刺 設計者 李鵬宇 指導教師 李飛 編制日期 共 頁 第 頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 檢驗 工序號 22 零件名稱 變速箱箱體 材料牌號 HT200 名稱 機械性能 設備型號 工時定額（min） 夾具 冷卻液 名稱 牌號 單件 名稱 工步號 工步內容 刀具 量具 走刀次數 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 主軸轉數（轉/分） 切削速（米/秒） 1 檢驗 設計者 李鵬宇 指導教師 李飛 編制日期 共 頁 第 頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 粗，半精銑下平面 工序號 5 零件名稱 變速箱箱體 材料牌號 HT200 名稱 機械性能 設備型號 工時定額(min) 夾具 冷卻液 名稱 牌號 單件 名稱 工步號 工步內容 刀具 量具 走刀次數 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 主軸轉數（轉/分） 切削速（米/秒） 1 粗銑平面控制尺寸233 mm 三面刃圓盤銑刀 專業(yè)量具 1 2mm 0.12mm∕r 300r∕min 1.57m∕s 2 半精銑平面控制尺寸230 mm 三面刃圓盤銑刀 專業(yè)量具 1 3mm 0.08mm∕r 61r∕min 0.4m∕s 設計者 李鵬宇 指導教師 李飛 編制日期 共 頁 第 頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 鉆、擴四個臺階小孔 工序號 6 零件名稱 變速箱箱體下平面 材料牌號 HT200 名稱 機械性能 設備型號 Z535 工時定額（min） 夾具 冷卻液 名稱 牌號 單件 名稱 工步號 工步內容 刀具 量具 走刀次數 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 主軸轉數（轉/分） 切削速（米/秒） 1 鉆臺階面的四個小孔 Φ6的麻花鉆頭 專用塞規(guī) 1 0.25 900 0.33 2 擴四個臺階孔 Φ7的麻花鉆頭 專用塞規(guī) 1 0.25 800 0.25 3 鍃四個臺階孔 Φ13的麻花鉆頭 專用塞規(guī) 1 0.25 900 0.25 設計者 李鵬宇 指導教師 李飛 編制日期 共 頁 第 頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 粗,半精鏜Φ61和Φ79的孔 工序號 8 零件名稱 變速箱箱體 材料牌號 HT200 名稱 機械性能 設備型號 工時定額（min） 夾具 冷卻液 名稱 牌號 單件 名稱 工步號 工步內容 刀具 量具 走刀次數 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 主軸轉數（轉/分） 切削速（米/秒） 1 粗鏜直徑59和77的孔鏜削余量單邊為1mm 硬質合金鏜刀 塞規(guī) 1 2 0.2 1000 2.98 2 半精鏜直徑61和79的孔鏜削余量單邊為0.5mm 硬質合金鏜刀 塞規(guī) 1 1 0.15 1000 3.09 設計者 李鵬宇 指導教師 李飛 編制日期 共 頁 第 頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 粗，半精鏜Φ91和Φ41的孔 工序號 9 零件名稱 變速箱箱體 材料牌號 HT200 名稱 機械性能 設備型號 工時定額（min） 夾具 冷卻液 名稱 牌號 單件 名稱 工步號 工步內容 刀具 量具 走刀次數 切削深度（毫米） 進給量（毫米/轉） 主軸轉數（轉/分） 切削速（米/秒） 1 粗鏜直徑88和38的孔鏜削單邊余量1mm 硬質合金鏜刀 專用塞規(guī) 1 2 0.2 600 1.79 2 半精鏜直徑91和41的孔鏜削單邊余量0.5mm 硬質合金鏜刀 專用塞規(guī) 1 1 0.15 800 3.09 設計者 李鵬宇 指導教師 李飛 編制日期 共 頁 第 頁 畢業(yè)設計報告(論文) 報告(論文)題目： 變速箱體機加工藝及夾具設計 作者所在系部： 機電工程學院 作者所在專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 作者所在班級： B13113班 作 者 姓 名 ： 李鵬宇 作 者 學 號 ： 20134011317 指導教師姓名： 李飛 完 成 時 間 ： 2017年6月1日 北華航天工業(yè)學院教務處制 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 目 錄 摘 要 I ABSTRACT Ⅱ 第1章 緒 論 1 1.1選題背景 1 1.2 選題的目的及意義 1 1.3國內外發(fā)展現狀 1 1.3.1國外機床夾具的發(fā)展現狀 1 1.3.2國內機床夾具的發(fā)展方向 2 1.4設計的主要內容 2 1.4.1分析研究部件裝配圖樣和審查零件圖 2 1.4.2零件的工藝規(guī)程的編制 3 1.4.3零件加工的專用機床夾具 3 1.4.4 繪制夾具裝配圖 3 1.4.5 編寫設計說明 3 第2章 變速箱體加工工藝規(guī)程設計 4 2.1零件的分析 4 2.1.1零件的作用 4 2.1.2變速箱體的結構特點 4 2.2變速箱體的工藝性 5 2.2.1零件的工藝分析 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 7 2.2.6確定工藝路線 7 2.2.7機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 9 2.2.8確定切削用量 10 2.3本章小結 21 第3章 鏜孔夾具設計 21 3.1夾具的結構類型 21 3.1.1夾緊力大小的確定原則 23 3.1.2定位基準的選擇 24 3.1.3切削力的計算與夾緊力分析 25 3.1.4夾緊元件及動力裝置確定 26 3.1.5鏜套、襯套、鏜模板及夾具體設計 26 3.1.6夾具精度分析 26 3.1.7夾具設計及操作的簡要說明 27 3.2 本章小結 27 第4章 銑箱體上平面夾具設計 27 4.1銑夾具簡圖 28 4.1.1定位基準的選擇 28 4.1.2定位元件的設計 28 4.1.3定位誤差分析 29 4.1.4銑削力與夾緊力計算 29 4.1.5夾具體槽形與計對刀裝置設計 30 4.1.6夾緊裝置及夾具體設計 32 4.1.7夾具設計及操作的簡要說明 33 4.2本章小結 33 第5章 專用刀具選擇 35 5.1刀具選擇 35 5.1.1刀具材料選擇 35 5.1.2 確定合理的切削方式及工作角度 36 5.1.3 妥善解決刀具的排屑，容屑，斷屑問題 36 5.1.4 合理的確定刀具的結構參數 36 5.1.5 正確選擇刀具的輪廓 37 5.2 專用量具選擇 37 5.2.1 量規(guī)工作尺寸的確定 37 5.2.2 量規(guī)的技術要求 38 5.3本章小結 38 結 論 39 參考文獻 40 致 謝 41 摘 要 本次設計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計。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，本設計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。基準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，以頂面與兩個工藝孔作為精基準。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。整個加工過程均選用組合機床，夾具選用專用夾具夾緊。加緊方式多選用手動夾緊，夾緊可靠。 本設計要求“以質量求發(fā)展，以效益求生存”，在保證零件加工質量的前提下，提高了生產率，降低了生產成本，是國內外現代機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構形式的了解，從而對變速箱體進行工藝分析、工藝說明及加工過程的技術要求和精度分析。然后再對變速箱體的底孔、軸承孔的加工進行夾具設計與精度和誤差分析，該工藝與夾具設計結果能應用于生產要求。 關鍵詞 變速箱 加工工藝 定位 夾緊 夾具設計 ABSTRACT 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 第1章 緒 論 1.1選題背景 材料、結構、工藝是產品設計的物質技術基礎，一方面，技術制約著設計；另一方面，技術也推動著設計。從設計美學的觀點看，技術不僅僅是物質基礎還具有其本身的“功能”作用，只要善于應用材料的特性，予以相應的結構形式和適當的加工工藝，就能夠創(chuàng)造出實用，美觀，經濟的產品，即在產品中發(fā)揮技術潛在的“功能”。 技術是產品形態(tài)發(fā)展的先導，新材料，新工藝的出現，必然給產品帶來新的結構，新的形態(tài)和新的造型風格。材料，加工工藝，結構，產品形象有機地聯系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機體的變化。 1.2 選題的目的及意義 選擇這樣的一個題目來研究，可以促使學生充分調動本科四年來學的大部分知識，并嘗試將這些知識綜合運用并和實踐經驗相結合，培養(yǎng)自覺查手冊，設計遵循行業(yè)標準，生產不僅要考慮質量還要考慮經濟性等一個工藝人員必須具備的素質。有利于加快學生適應生產崗位的步伐，有利于高等教育和企業(yè)人才需求的銜接。 通過這次設計實踐，能更好的掌握和鞏固所學的書本知識，學以致用，加強讀圖，熟悉圖紙，分析圖紙的能力，是從理論到實際的一個過渡，為畢業(yè)走上工作崗位適應具體工作要求做準備。 目前，國內外汽車和發(fā)動機廠家的變速箱體生產大多數采用流水線專用組合機床，定位方式有所不同，有以凸臺面定位的，國外大多數采用一面雙銷定位，軸承孔和撥叉孔等的加工一般采用粗鏜——精鏜來完成，國外也有較先進的采用先粗鏜，再高速鉸來加工，提高了生產效率和精度，但需要更精密的機床和控制。 1.3國內外發(fā)展現狀 1.3.1國外機床夾具的發(fā)展現狀 國外生產研究協會的統計表明，目前中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數的85%左右?，F代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新換代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統的專用夾具，一般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數千甚至近萬套專用夾具;另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80%左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10~20%左右。特別是近年來，數控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(FMS)等新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求： 0 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 (1) 能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本; (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床夾具; (4) 能適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具; (5) 采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產率; (6) 提高機床夾具的標準化程度。 1.3.2國內機床夾具的發(fā)展方向 夾具是機械加工不可缺少的部件，在我國機床技術正向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發(fā)展。 機床夾具的發(fā)展方向主要表現為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。 (1) 標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148~T2259-91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。 (2) 精密化 隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±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間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、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，可保證卡爪在試驗轉速為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，除了在生產流水線、自動線配置相應的高效、自動化夾具外，在數控機床上，尤其在加工中心上出現了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數控機床的效率。 (4) 柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、組合等方式，以適應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、通用可調夾具、成組夾具、模塊化夾具、數控夾具等。為適應現代機械工業(yè)多品種、中小批量生產的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構，發(fā)展可調夾具結構，將是當前夾具發(fā)展的主要方向。 1.4設計的主要內容 1.4.1分析研究部件裝配圖樣和審查零件圖 (1) 分析加工零件的結構特點 (2) 分析零件的各項技術要求 (3) 審查零件的機械加工工藝性 1.4.2零件的工藝規(guī)程的編制 要解決主的問題有：定位基準的選擇，工藝路線的制定，應用計算法與查表法確定機械加工余量與工序尺寸，最后為切削用量的確定。 1.4.3零件加工的專用機床夾具 這部分中詳細論述了機床夾具的組成原理與特點，根據零件結構與工藝性能提出設計方案，然后對方案進行詳細的分析，包括原理與結構動作的分析，最后對其進行計算分析，包括定位元件的尺寸公差，定位誤差的分析計算，切削力的分析計算，夾緊力的分析計算，強度校核。 1.4.4 繪制夾具裝配圖 1.4.5 編寫設計說明 第2章 變速箱體加工工藝規(guī)程設計 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成。其主要功用是改變汽車的行駛速度，以適應各種不同的路面條件，并可實現倒速行使。 變速器箱體零件在整個變速器組成中的功用是保證其他各個部件占據合理正確的位置，使之有一個協調運動的基礎構件。變速箱體零件質量的優(yōu)點將直接影響到軸和齒輪等零件的相互位置準確性及變速器組成使用的靈活性與壽命。 變速箱體是個典型的箱體零件，其形狀復雜，薄壁（10-20mm）。需要加工多個平面，孔系和螺紋等。鋼度低受力和受熱等因素影響會產生變形和震動。 2.1.2變速箱體的結構特點 機體是機器和部件的基礎零件,由它將機器和部件中許多零件連接成一個整體,并使之保持正確的相互位置,彼此能協調地運動.常見的箱體零件有:各種形式的機床主軸箱.減速箱和變速箱等. 各種箱體類零件由于功用不同,形狀結構差別較大,但結構上也存在著相同的特點 : （1）. 尺寸較大 機體通常是機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5~6m,寬3~4m,重50~60噸,正因為它是一個母體,所以它是機器整體的最大零件. （2）. 形狀復雜 其復雜程度取決于安裝在箱體上的零件的數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.有時為了減少機械加工量或減輕零件的重量,而又要保證足夠的剛度,常在鑄造時減小壁的厚度,再在必要的地方加筋板.凸臺.凸邊等結構來滿足工藝與力的要求. （3）. 精度要求 有若干個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量將直接影響機器的裝配精度，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，有時給加工帶來很大的困難。 由于箱體有以上共特點，故機械加工勞動量相當大，困難也相當大，例如減速箱體在鏜孔時，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。機體的結合面的表面粗糙度為Ra小于3.2um，結合處的縫隙不大于0.05mm。機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，一般要綜合考慮以下幾個因素： 1）依據零件的材料及機械性能要求確定毛坯。例如，零件材料為鑄鐵，須用鑄造毛坯強度要求高而形狀不太復雜的鋼制品零件一般采用鍛件。 2）?依據零件的結構形狀和外形尺寸確定毛坯，例如結構比較的零件采用鑄件比鍛件合理；結構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）?依據生產類型確定毛坯。大批大量生產中，應選用制造精度與生產率都比較高的毛坯制造方法。例如模鍛、壓力鑄造等。單件小批生產則采用設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）確定毛坯時既要考慮毛坯車間現有生產能力又要充分注意采用新工藝、新技術、新材料的可能性。 本減速器是大批量的生產，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（對內腔尺寸）加工余量。毛坯的形狀盡可能與零件相適應。在確定，毛坯的形狀時，為了方便加工，有時還要考慮下列問題： 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）為了提高機械加工的生產率，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甚至數個合制成一個毛坯。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，要考慮經濟性。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，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，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，必要時可據此繪出毛坯圖。 2.2.3毛坯的材料熱處理 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，HT25~47，當載荷較大時，采用HT30~54，HT35~61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。 2.2.4確定毛坯的制造形式 零件的材料HT200。由于年產量為4000件，達到大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸較大，鑄造表面質量的要求高，故可采用鑄造質量穩(wěn)定的，適合大批生產的金屬模鑄造。便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產率。 2.2.5基面的選擇 （1）粗基準的選擇 對于本零件而言，按照互為基準的選擇原則，選擇本零件的下表面作為加工的粗基準，可用裝夾對肩臺進行加緊，利用底面定位塊支承和底面作為主要定位基準，以限制z、z、y、y、五個自由度。再以一面定位消除x、向自由度，達到定位,目的。 （2）精基準的選擇 主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用已加工結束的上、下平面作為精基準。 2.2.6確定工藝路線 變速箱箱體的機械加工質量要求高，加工工作量大，因此箱體零件的結構應具有良好的機械加工工藝性，使之能采用即簡單又經濟合理的機械加工工藝。所以根據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 工序17 入庫 表2.2 工藝路線方案二 工序1 鑄造 工序2 時效 工序3 涂底漆 工序4 粗,半精銑上平面至尺寸 工序5 粗,精銑下平面 工序6 鉆、擴、鉸4個臺階孔和鍃4個臺階孔 工序7 粗，半精銑箱體寬度側平面 工序8 粗,半精鏜直徑Φ62和Φ80的孔 工序9 粗,半精鏜直徑Φ92和Φ42的孔 工序10 粗,半精鏜直徑2-Φ72的孔 工序11 加工7-M10螺紋孔 工序12 鉆2-M16 工序13 加工M10螺紋孔 工序14 加工8-M10螺紋孔 工序15 鉆、擴、鉸2-Φ30孔 工序16 鉆、擴、鉸2-Φ22孔 工序17 精銑側平面 工序18 精鏜直徑Φ62和Φ80 工序19 精鏜直徑Φ92和Φ42 工序20 精鏜直徑2-Φ72孔 工序21 去毛刺 工序22 清洗 工序23 檢驗 工序24 噴漆 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)現這樣的變動提高了生產效率。而且對于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的幫助。 采用互為基準的原則，先加工上、下兩平面，然后以下、下平面為精基準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問題。所以發(fā)現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，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前提下，發(fā)現第二個方案比較合理。所以我決定以第二個方案進行生產。具體的工藝過程見工藝卡片所示。 2.2.7機械加工余量、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《機械加工工藝手冊》（以下簡稱《工藝手冊》），表2.3—5及表2.3—6，按公差等級7—9級，取7級，加工余量等級取F級確定。 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，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，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，生產類型為大批生產。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)定的加工余量其實只是名義上的加工余量，實際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本設計規(guī)定零件為大批量生產，應該采用調整法加工，因此計算最大與最小余量時應按調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； 機床：X52K立式銑床； 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。 單邊余量：Z=3mm；所以銑削深度：。 每齒進給量：?。汇娤魉俣龋簠⒄諈⒖嘉墨I[7] 《機械加工工藝師手冊》,取。 機床主軸轉速： （2-1） 式中 ： V—銑削速度； d—刀具直徑。 由式2.1機床主軸轉速： 按照參考文獻參考文獻[7] 《機械加工工藝師手冊》﹐取。 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據參考文獻查參考文獻[7] 《機械加工工藝師手冊》，。 （2）精銑下平面 工件材料： HT200，鑄造；n 機床： X52K立式銑床； 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=2mm； 銑削深度：； 每齒進給量：根據參考文獻[7] 《機械加工工藝師手冊》，取。 銑削速度：參照參考文獻[7] 《機械加工工藝師手冊》，取。 機床主軸轉速，由式（2-1）有： 按照參考文獻[7] 《機械加工工藝師手冊取》, 。 實際銑削速度： 進給量，由式（1-3）得： 工作臺每分進給量： 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。 走刀次數為1 機動時間： 根據參考文獻[4] 《機械加工工藝手冊》,可查得銑削的輔助時間。 精銑的切削工時 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 機動時間： 可查得銑削的輔助時間。 銑下平面的總工時為： 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粗精銑左右端的側面 （1）粗銑左右端的側面 工件材料： HT200，鑄造； 機床：X52K立式銑床； 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。 單邊余量Z=3mm；所以銑削深度。 每齒進給量；取銑削速度。 參照參考文獻[7] 《機械加工工藝師手冊》，取。 由式2-1得機床主軸轉速： 按照參考文獻[4] 《機械加工工藝手冊》，取。 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：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。 走刀次數為1 （2）精銑左右端側平面 工件材料： HT200，鑄造； 機床： X52K立式銑床； 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=2mm； 銑削深度：； 每齒進給量：； 銑削速度，取。 機床主軸轉速，由式（2-1）有： 按照參考文獻[4] 《機械加工工藝手冊》，。 實際銑削速度： 進給量，由式（2-3）有： 工作臺每分進給量： 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 根據參考文獻[9]《金屬切削手冊》,=249/（37.5x3)=2.21min； 根據參考文獻[4] 《 機械加工工藝手冊》,可查得銑削的輔助時間； 根據參考文獻[9] 《上海金屬切削技術協會，金屬切削手冊》,切削工時：=249/(37.5×3)=2.21min； 根據參考文獻[4] 《機械加工工藝手冊》,可查得銑削的輔助時間。 粗精銑寬度為396mm的下平臺的總工時： 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 機床：臥式鏜床 刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料：； 切削深度：，毛坯孔徑； 進給量：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：取。 機床主軸轉速： ， 按照參考文獻[3] 《機床夾具設計》，取。 實際切削速度： 工作臺每分鐘進給量： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： ；取。 行程次數： 機動時間： 工步輔助時間為：2.61min （2）精鏜孔Φ62H12 機床：臥式鏜床； 刀具：硬質合金鏜刀；鏜刀材料：； 切削深度：； 進給量：根據參考文獻[3] 《機床夾具設計》，刀桿伸出長度取，切削深為=，因此確定進給量。 切削速度：取。 機床主軸轉速： ，取 實際切削速度，： 工作臺每分鐘進給量： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度：；取。 行程次數： 機動時間： 所以該工序總機動工時： 工步輔助時間為：1.86min 5.工序5粗鏜Φ80H12的孔 （1）粗精鏜Φ80H12的孔 機床：臥式鏜床 刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料：； 切削深度：；毛坯孔徑； 進給量：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：取。 機床主軸轉速： ， 取。 實際切削速度： 工作臺每分鐘進給量： 被切削層長度：。 刀具切入長度： 刀具切出長度： ；取。 行程次數： 機動時間： 工步輔助時間為：2.61min （2）精鏜下端孔到Φ80H12 機床：臥式鏜床 刀具：硬質合金鏜刀；鏜刀材料：； 切削深度：； 進給量：刀桿伸出長度取，切削深度為=；因此確定進給量。 切削速度：取。 機床主軸轉速： ，取 實際切削速度，： 工作臺每分鐘進給量： 被切削層長度：。 刀具切入長度： 刀具切出長度：， 取。 行程次數：。 機動時間： 所以該工序總機動工時： 工步輔助時間為：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。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為選用Φ30的麻花鉆頭。 進給量：??； 切削速度：取。 由式（2-1）機床主軸轉速： ，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數為1 被切削層長度：； 刀具切入長度：； 刀具切出長度：。 走刀次數為1 機動時間： 鉆削的輔助時間 7．工序加工6－M10底孔 工件材料為HT200鐵，孔的直徑為9mm。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為選用Φ9的麻花鉆頭。 進給量：??； 切削速度：參照參考文獻[4] 《機械加工工藝手冊》，取。 由式（2-1）機床主軸轉速： ，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數為1 根據參考文獻[4] 《機械加工工藝手冊》，可查得鉆削的輔助時間。 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。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為锪鉆，加工刀具為：鉆孔Φ22mm小直徑鉆。 （1）確定切削用量 確定進給量 :根據參考文獻[7] 《機械加工工藝師手冊》，可以得，于孔深度比：，故。 查Z535立式鉆床說明書，取。 根據參考文獻[7] 《機械加工工藝師手冊》，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據參考文獻[7] 《 機械加工工藝師手冊》，允許的進給量。 由于所選進給量遠小于及，故所選可用。 確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率 根據表28-15，由插入法得： ， ， 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。 由參考文獻[7] 《機械加工工藝師手冊》，，，故 查Z535機床說明書，取。實際切削速度為 由參考文獻[7] 《機械加工工藝師手冊》，，故 校驗機床功率 切削功率為： 機床有效功率： 故選擇的鉆削用量可用，即 ，，， 相應地 ，， 9. 工序9校驗 （5）鉆M6孔 工件材料：HT200，金屬模鑄造； 機床：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： 走刀次數為1 機動時間： 根據參考文獻[4] 《機械加工工藝手冊》，可查得鉆削的輔助時間。 鉆G1/4″的工時； 鉆G1/4″孔進給量，機床主軸轉速。 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數為1 機動時間： 由參考文獻[4] 《機械加工工藝手冊》，可查得鉆削的輔助時間 t=+ t=0.27+1.77=2.04min 該工序的總工時為： 2.04+0.07+0.05+1.77+1.77=5.7min 所以該方案滿足生產要求。 2.3本章小結 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產品或零部件機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)程的設計，可以了解了加工工藝對生產、工藝水平有著極其重要的影響。生產規(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械加工工藝來體。 第3章 鏜孔夾具設計 3.1夾具的結構類型 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、加緊機構和夾具體等基本部分外，還有引導刀具的鏜套。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位置，布置在一個或幾個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、鏜床夾具按其結構特點，使用機床和鏜套位置的不同，有以下分類方法。 (1)按使用機床類別分，可分為萬能鏜床夾具、多軸組合機床鏜床夾具、精密鏜床夾具，以及一般通用機床鏜床夾具。 (2)按夾具的結構特點分，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的鏜床夾具，即鏜套為于被加工孔的前方；單支承后引導的鏜床夾具。 本夾具屬于單支承后引導的鏜床夾具，本就加以說明介紹。 單支承后引導的鏜床夾具，既鏜套位于被加工孔的后方，介于工件與機床主軸之間，主要用于加工D<90mm。但根據有兩種類型： 2、鏜削<1的通孔或小型箱體的不通孔時，刀具采用懸臂式，而導柱直徑大于鏜孔經這種型式的特點為： （1）因為所鏜孔的長度很短，既刀具的懸伸長度很短，而導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行多工步加工。 （3）因無前導柱，故裝卸工件更換刀具均叫方便。 （4）用于立鏜時，無切削落入鏜套之慮。 3、當鏜削的通孔或不通孔時，刀具雖然仍是懸掛式，但導柱直徑d則應小于所鏜孔經D。 如果這時仍采用上述d>D的方式，則在加工這種較長的孔時，刀具的懸伸長度h必然很大，起碼應大于L.由于刀具懸伸長度大，所以刀具易引偏，嚴重時會使鏜桿與鏜套蹩住，否則須增加鏜套長度，以保證足夠的導引剛度。但這樣將導致整個鏜套部分的結構龐大。 上述兩種的單支承引導的鏜桿與機床主軸作剛性聯接，這樣，要使鏜套中心對準機床主軸中心，不容易做到很準確，而且還需要技術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構尺寸，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。 計算夾緊力時，通常將夾具和工件看成一個剛性系統，然后根據工件受切削力、夾緊力（大工件還應考慮重力，運動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K。 式中 W`——計算出的理論夾緊力； W——實際夾緊力； K——安全系數，通常k=1.5~3.當用于粗加工時，k=2.5~3,用于精加工時k=1.5~2。 這里應注意三個問題： 1.切削力在加工過程中往往方向、大小在變化，在計算機中應按最不利的加工條件下求得的切削力或切削合力計算。如圖3.1.1所示切削方向進行靜力平衡，求出理論夾緊力，再乘以安全系數即為實際夾緊力，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，我們應按不利的加工條件下，即N1時求夾緊力。既 圖3-1-1 2.在分析受力時，往往可以列出不同的工件靜平衡方程式。這時應選產生夾緊力最大的一個方程，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，一般0.15,即W=10KN；對o點取矩可得下式 比較上面三種情況，選最大值，既W=10KN。 3.上述僅是粗略計算的應用注意點，可作大致參考。由于實際加工中切削力是一個變值，受工件材料性質的不均勻、加工余量的變動、刀具的鈍化等因素影響，計算切削力大小的公式也與實際不可能完全一致，故夾緊力不可能通過這種計算而得到結果。生產中也有根據一定生產實際經驗而用類比法估算夾緊力的，如果是一些關鍵性的重要夾具，則往往還需要通過實驗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。其加工質量直接影響以后各工序的加工精度。本到工序為杠桿加工的第一道工序，加工到本道工序時只完成了傳動箱體上表面的粗、精銑。因此再本道工序加工時主要應考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產率，降低勞動強度。 3.1.2定位基準的選擇 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。根據基準重合、基準統一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準時，應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，以及設計基準作為其定位基準。因此加工工藝孔的定位基準應選擇選用下平作為定位基準，為了提高加工效率，根據工序要求先采用標準硬質合金鏜刀刀具對工藝孔進行粗鏜削加工；然后采用硬質合金鏜刀對其進行精加工，準備采用手動夾緊方式夾緊。 3.1.3切削力的計算與夾緊力分析 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，工件的下平面與臺價臺靠緊。采用帶光面壓塊的壓緊螺釘夾緊機構夾緊，該機構主要靠壓緊螺釘夾緊，屬于單個普通螺旋夾緊。根據參考文獻[11]可查得夾緊力計算公式： （3-1） 式中： —單個螺旋夾緊產生的夾緊力（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（°）； —螺旋副的當量摩擦角（°）。 由式（3.1）得點接觸的單個普通螺旋夾緊力： 3.1.4夾緊元件及動力裝置確定 由于箱體的生產量很大，采用手動夾緊的夾具結構簡單，在生產中的應用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動夾緊。采用手動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖。 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、鏜模板及夾具體設計 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（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。鉆模板選用固定式鉆模板，工件以底面及側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。 夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構見夾具裝配圖如上圖所示： 3.1.6夾具精度分析 利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統。它們之間相互聯系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關系。因此在夾具設計中，當結構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。 由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準與加工基準重合，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。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，選用標準硬質合金鏜刀，直徑為Φmm，并采用鏜套，鏜刀導套孔徑為該工藝孔的位置度應用的是最大實體要求。 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夾具設計及操作的簡要說明 裝卸工件時，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、精銑傳動箱上平面。由于加工本道工序的工序簡圖可知。粗、精銑傳動箱上平面時，上平面尺寸為210×315mm，粗糙度要求，傳動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，本道工序是對傳動箱上平面進行粗精加工。因此在本道工序加工時，主要應考慮提高勞動生產率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和表面質量。 3.2 本章小結 對專用鏜床夾具的設計，可以更加了解機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，減輕工人的勞動強度。本夾具設計可以反應夾具設計時應注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結構的剛度和強度、結構工藝性等問題。 第4章 銑箱體上平面夾具設計 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，定位基準是下平面，設計基準也是要求保證上、下兩平面的平行度要求，定位基準與設計基準重合，不需要重新計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，現決定用兩把銑刀傳動箱體的上平面同時進行粗精銑加工。同時進行采用手動夾緊。 4.1.2定位元件的設計 本工序選用的定位基準為一面兩銷定位，所以相應的夾具上的定位元件應是一面兩銷。因此進行定位元件的設計主要是對固定擋銷和帶大端面的短圓柱銷進行設計。 帶大端面的短圓柱銷的結構尺寸參數如圖4-2所示。 圖4-2 帶大端面的短圓柱銷 固定擋銷的結構如圖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銑削力與夾緊力計算 本夾具是在銑床上使用的，用于定位螺釘的不但起到定位用，還用于夾緊，為了保證工件在加工工程中不產生振動，必須對“17”六角螺母和”11”螺母螺釘施加 一定的夾緊力。由計算公式 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(cm－1)； Ts－作用在螺母上的力矩(N.cm)； Fj =5×2000=10000N。 4.1.5夾具體槽形與計對刀裝置設 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺U形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。 定向鍵的結構如圖4.4所示。 圖4-4 定向鍵 夾具U型槽的結構如圖4.5所示。 圖4-5 U型槽 主要結構尺寸參數如下表4.5所示。 表4-5 U型槽的結構尺寸 螺栓直徑 12 14 30 20 對刀裝置由對刀塊來實現，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箱體上平面尺寸為210×315mm的粗、精銑加工，所以選用圓形對刀塊。根據GB2243—80圓形對刀塊的結構和尺寸如圖4.6所示。 圖4-6 圓形對刀塊 塞尺選用平塞尺，其結構如圖4.7所示。 圖4-7 平塞尺 塞尺尺寸