摘 要本設(shè)計(jì)是最終傳動(dòng)箱殼體的工藝設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)。最終傳動(dòng)箱是一種支承和包容各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的箱形零件。設(shè)計(jì)中先進(jìn)行了零件的結(jié)構(gòu)和工藝分析，得出零件的加工工藝過(guò)程。用幾道工序舉例說(shuō)明了幾種加工的工序卡的設(shè)計(jì)方法和過(guò)程。由于是專用機(jī)床，本次設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)了一套專用鉆床夾具和專用銑床夾具，其相關(guān)的零部件大都查閱的專業(yè)工具書。設(shè)計(jì)過(guò)程涉及到機(jī)械制造專業(yè)的一系列專業(yè)知識(shí)，包括了毛坯制造、工藝、切削用量、機(jī)床、刀具、定位、誤差分析、夾緊等。【關(guān)鍵詞】工藝、工序、夾具AbstractThis design is ultimately gearbox shell process design and fixture design. The final transmission box is a kind of transmission of supporting and inclusive of transmission parts. In the beginning of the design ,we analyze the structure of the part, and work out the technology of parts processing. Meanwhile we use a few procedures to illustrates many design methods and process of several processing process card. Due to the special machine tool, we have to designed many special set of drilling fixture and milling special, consult some related parts of these fixtures in the professional dictionaries. The Design process involves a series of mechanical manufacturing professional expertise, including manufacturing the semifinished product,process, cutting machine, cutter, dosage, orientation, error analysis, clamping, etc.【Key words】 Process; Procedure; DictionariesI 1前言畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用。對(duì)于零件的工藝安排、夾具設(shè)計(jì)是機(jī)械系學(xué)生都應(yīng)掌握的最基本的知識(shí)。這些內(nèi)容對(duì)于機(jī)械加工起著致關(guān)重要的作用。零件加工質(zhì)量的好壞、成本的高低，都是這些內(nèi)容的直接反映。這次的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是加工最終傳動(dòng)箱體零件。它的整個(gè)加工過(guò)程中涉及到毛坯的制造方法選擇、加工余量的計(jì)算、工藝路線的確定、機(jī)床夾具定位和夾緊裝置的設(shè)計(jì)、機(jī)械加工刀具和輔具的選擇、加工時(shí)間的計(jì)算以及專用夾具體的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)發(fā)現(xiàn)自己在專業(yè)知識(shí)方面的不足。為今后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1零件分析最終傳動(dòng)箱體零件較為復(fù)雜，內(nèi)部為空腔，外形不規(guī)則。需要加工5個(gè)平面和一個(gè)外圓面，另外后端面上有6個(gè)孔需要加工，底面和前端面、側(cè)面都有螺紋孔加工。其中有84外圓面和后端面加工難度高，表面粗糙度要求Ra1.6,需用數(shù)控機(jī)床來(lái)加工。4個(gè)主軸孔表面粗糙度也達(dá)到Ra1.6，需用到鏜床來(lái)精加工。加工時(shí)應(yīng)注意裝夾，保證各個(gè)孔的位置度、垂直度和同軸度要求。2.1.1零件的功用最終傳動(dòng)箱，是一種支承和包容各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的箱形零件。一般由外墻、內(nèi)支撐墻、軸承座、凸臺(tái)、法蘭及肋等構(gòu)件組成。傳動(dòng)箱具有密封、防塵、隔熱、隔音、儲(chǔ)存潤(rùn)滑油和防護(hù)和功能。傳動(dòng)箱可采用鑄造、壓鑄或焊接方法制造。2.1.2零件的工藝分析零件是傳遞力的箱體結(jié)構(gòu)，要求有很高的強(qiáng)度來(lái)受力，采用HT200來(lái)鑄造。需要淬火和表面滲碳處理。有6個(gè)主要加工表面，4個(gè)主軸孔。其中前端的兩個(gè)凸臺(tái)面和后端面在銑床上用端銑刀精銑，4個(gè)主軸孔用鏜床經(jīng)精鏜和細(xì)鏜，外圓面則在數(shù)控車床上經(jīng)精車和細(xì)車。后端面上的6個(gè)孔之間位置要求比較高所以可以一起在專用鉆床上一起加工，提高加工效率。底面為定位精基準(zhǔn)，應(yīng)首先加工出來(lái)。觀察零件結(jié)構(gòu)，加工底面時(shí)選用兩個(gè)大的主軸孔和較大凸臺(tái)面通過(guò)心軸來(lái)定位。2.2制定工藝規(guī)程2.2.1確定生產(chǎn)類型（1）確定生產(chǎn)綱領(lǐng)：機(jī)械產(chǎn)品在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃稱為該產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)除了該產(chǎn)品在計(jì)劃期內(nèi)的產(chǎn)量以外，還應(yīng)包括一定的備品率和平均廢品率。其計(jì)算公式為：式中 n為零件計(jì)劃期內(nèi)的產(chǎn)量；a為備品率；b平均廢品率。由生產(chǎn)任務(wù)得：n=6000, a=5%,b=3%，代入公式計(jì)算，N=6000*（1+5%+3%）=6480（2）確定生產(chǎn)類型：最終傳動(dòng)箱殼體長(zhǎng)275mm，寬138mm，高200mm，屬于中型零件，中型零件生產(chǎn)綱領(lǐng)大于5000屬于大量生產(chǎn)，最終傳動(dòng)箱殼體生產(chǎn)綱領(lǐng)為6480件，屬于大量生產(chǎn)。大批大量生產(chǎn)的特點(diǎn)和要求是：廣泛采用專用設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線，廣泛使用高效專用夾具和特種工具，對(duì)于毛坯制造采用金屬模機(jī)器造型、模鍛、壓力鑄造等。2.2.2零件毛坯的確定毛坯的鑄造方法：由上文可知，最終傳動(dòng)箱殼體屬于大量生產(chǎn)，對(duì)于毛坯制造宜采用金屬模機(jī)器造型、模鍛、壓力鑄造等。本次采用金屬模機(jī)器造型，這種鑄造方法的特點(diǎn)是鑄件內(nèi)部組織致密，機(jī)械性能較高，單位面積的產(chǎn)量高，適用于泵體、泵蓋、殼體、減速箱體、汽缸頭等中、小型鑄件。毛坯的材料是HT200。最小鑄孔的尺寸見表1表1生產(chǎn)類型通圓孔不通圓孔通方孔不通方孔大批大量1215mm1518mm1518mm1620mm由此確定哪些孔可以在毛坯上鑄出來(lái)，哪些要經(jīng)過(guò)機(jī)械加工。確定4個(gè)主軸孔可以鑄造出來(lái)，其他孔均不鑄造出來(lái)。毛坯的加工余量與尺寸公差：最終傳動(dòng)箱殼體零件毛坯采用金屬模機(jī)器造型，零件最大外廓尺寸為275mm，查參考文獻(xiàn)1第1012頁(yè)得鑄件機(jī)械加工余量等級(jí)一般為7級(jí)。根據(jù)此精度等級(jí)和零件公稱尺寸可查得鑄件機(jī)械加工余量和鑄件尺寸公差。本次設(shè)計(jì)最終傳動(dòng)箱鑄件的各加工面的單邊加工余量取6mm；中間吊耳的上面和側(cè)面需要鉆螺紋孔，余量去5mm。由上各個(gè)加工余量確定零件的鑄件尺寸，毛坯圖如圖2.1圖2.1.毛坯剖視圖2. 3 工藝過(guò)程設(shè)計(jì)2.3.1零件定位基準(zhǔn)的選擇（1）精基準(zhǔn)的選擇：精基準(zhǔn)的選擇原則一般包括以下五個(gè)方面。第一，用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)以便消除基準(zhǔn)不重合誤差，即所謂的“基準(zhǔn)重合原則”。第二，當(dāng)工件以某一個(gè)表面定位可以方便加工其它表面時(shí)，常采用該表面為精基準(zhǔn)，即所謂的“基準(zhǔn)統(tǒng)一原則”。第三，當(dāng)精加工表面或者光整加工工序余量要求盡量小而均勻時(shí)，應(yīng)選擇該加工表面作為精基準(zhǔn)，即所謂的“自為基準(zhǔn)原則”。第四，為了獲得均勻的加工余量和較高的位置精度，可采用“互為基準(zhǔn)”的原則。第五，精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)使定位準(zhǔn)確，夾緊可靠。為此，精基準(zhǔn)的面積與被加工表面相比，應(yīng)有較大的長(zhǎng)度和寬度，以提高其位置精度。 最終傳動(dòng)器殼體的加工中，采用底面上左右兩端的螺紋底孔和底面為定位精基準(zhǔn)，這不但可以使加工方便，而且夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，也易于保證各個(gè)面的位置精度和表面質(zhì)量。因此最終傳動(dòng)器殼體加工采用底面和兩螺紋底孔作為精基準(zhǔn)，既滿足“基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，也滿足第五條原則。而且軸承孔，工藝凸臺(tái)這些面的工序基準(zhǔn)也是結(jié)合面，因此也滿足了“基準(zhǔn)重合原則”。（2）粗基準(zhǔn)的選擇：粗基準(zhǔn)的選擇原則一般有有四個(gè)。第一，如果必須保證工件加工表面和不加工表面的位置要求，則應(yīng)以不加工表面作為粗基準(zhǔn)。第二，如果必須保證某重要表面的加工余量必須以該表面作為粗基準(zhǔn)。第三，選擇為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有澆口、冒口、或飛邊等缺陷。第四，粗基準(zhǔn)只能使用一次，不能重復(fù)使用。在最終傳動(dòng)箱殼體的加工中，只有加工底面是需要采用粗基準(zhǔn)，它是整個(gè)工藝過(guò)程的精基準(zhǔn)，而軸承孔是整個(gè)工藝過(guò)程中最重要的加工表面，為保證軸承孔的精度，加工底面時(shí)最好采用心軸穿進(jìn)兩主軸孔，和前段較大端面組成一面兩銷作為粗基準(zhǔn)，這樣有利于保證在加工軸承孔時(shí)余量的均勻。2.3.2表面加工方法的選擇底面為精基準(zhǔn)，表面粗糙度為Ra3.2，用銑刀一道工序加工出來(lái)，經(jīng)過(guò)粗銑、半精銑、精銑。前端兩凸臺(tái)面粗糙度為Ra3.2，后端凸臺(tái)面表面粗糙度為Ra6.3都要經(jīng)過(guò)粗銑、半精銑、精銑。后端面上粗糙度為Ra1.6，精度很高，并且端面上還有一個(gè)84的凸臺(tái)面，不容易加工。用數(shù)控銑床粗銑、半精銑、精銑。左端的兩小凸臺(tái)面和上端面上需鉆螺紋孔，故需要一次粗銑。85、80、62、72都是主軸孔表面粗糙度為Ra1.6，精度高，用鏜床粗鏜、半精鏜、精鏜、細(xì)鏜。54、60、24孔只需粗鏜。前端面上的6個(gè)螺紋孔：為了提高效率，先在專用鉆床上鉆底孔，再倒角、攻絲。后端面上的2-14.5有一個(gè)32的沉孔，所以先鉆14.5孔，然后用锪鉆锪出32孔。2M12螺紋孔經(jīng)鉆孔、倒角、攻絲。2.3.3 加工階段的劃分（一）劃分加工階段的原因劃分加工階段的原因在于：1、粗加工時(shí)切去的余量較大，因此產(chǎn)生的切削力和切削熱都較大，功率的消耗也較多，所需的夾緊力也大，從而在加工過(guò)程中工藝系統(tǒng)的受力變形、受熱變形、和工件的殘余應(yīng)力變形也都大，不可能達(dá)到高的加工精度和表面質(zhì)量，需要有后續(xù)的加工階段逐步減小切削用量，逐步修正工件的原有誤差。2、粗加工階段中可采用功率大而精度一般的高效率設(shè)備，而精加工階段則應(yīng)采用相應(yīng)的精密機(jī)床。這樣，既發(fā)揮了機(jī)床設(shè)備的各自性能特點(diǎn)，又可延長(zhǎng)高精度機(jī)床的使用壽命。3、零件的工藝過(guò)程插入了必要的熱處理工序，這樣也就使工藝過(guò)程以熱處理為界，自然地劃分為幾個(gè)各具不同特點(diǎn)和目的的加工階段。（二）最終傳動(dòng)箱殼體加工階段的劃分先加工出底面作為定位精基準(zhǔn)，接著可以大致劃分為以下幾個(gè)主要階段。由于加工的余量比較大，所以先粗銑、半精銑幾個(gè)主要加工表面；粗鏜4個(gè)主軸孔；半精銑各個(gè)面，半精鏜4個(gè)主軸孔，待半精加工完成后，表面達(dá)到一定的精度和表面粗糙度，保證一定的加工余量；鉆孔、倒角、攻絲；把精加工放在后面，需要超精加工的表面如84外圓面和主軸孔放在最后用細(xì)車、細(xì)鏜完成。2.3.4機(jī)械加工順序的安排加工順序安排的原則：1、作為精基準(zhǔn)的表面應(yīng)在工藝過(guò)程一開始就進(jìn)行加工，因?yàn)楹罄m(xù)工序中加工其它表面時(shí)要用它來(lái)定位。2、在加工精基準(zhǔn)表面時(shí)，要用粗基準(zhǔn)定位。3、精基準(zhǔn)加工好以后，接著應(yīng)對(duì)精度要求較高的各主要表面進(jìn)行粗加工半精加工和精加工，次要表面的加工可穿插在主要表面加工工序之間。4、對(duì)于和主要表面有位置要求的次要表面，應(yīng)安排在主要表面加工之后。5、對(duì)于易出現(xiàn)廢品的工序宜適當(dāng)靠前加工。最終傳動(dòng)箱殼體加工順序安排：遵循“先基準(zhǔn)后其它”的原則，先加工出底面作為精基準(zhǔn)。加工底面時(shí)用前段較大凸臺(tái)面作為粗基準(zhǔn)。再遵循“先主要后次要，先粗后精”的原則。對(duì)前端兩凸臺(tái)面，后端面，后端凸臺(tái)面，84外圓面，左端兩小凸臺(tái)面，上端面進(jìn)行粗加工、半精加工。根據(jù)“先面后孔”的原則，待幾個(gè)主要加工表面的粗加工、半精加工完成后，對(duì)幾個(gè)主軸孔進(jìn)行粗鏜、半精鏜；接著是在后端面鉆孔，對(duì)螺紋孔倒角、攻絲。最后是各個(gè)表面的精加工，后端面的精銑，84外圓面的精車，4個(gè)主軸孔的精鏜。對(duì)精度要求很高的幾個(gè)表面還要安排超精加工，如84外圓面的細(xì)車，4個(gè)主軸孔的細(xì)鏜。由于底面是作為大多數(shù)加工工序的精基準(zhǔn)，所以最后加工底面的6個(gè)螺紋孔。2.3.5工序的集中與分散同一個(gè)工件，同樣的加工內(nèi)容，可以安排兩種不同形式的工藝規(guī)程：一種是工序集中，另一種是工序分散。所謂工序集中，就是把工件上較多的加工內(nèi)容集中在一道工序中進(jìn)行，而整個(gè)工藝過(guò)程由數(shù)量比較少的復(fù)雜工序組成。所謂工序分散，就是在每道工序中僅僅對(duì)工件上很少的幾個(gè)表面進(jìn)行加工，整個(gè)工藝過(guò)程由數(shù)量比較多的簡(jiǎn)單工序組成。(1)工序集中與分散的特點(diǎn)工序分散的特點(diǎn)是：1、所使用的機(jī)床設(shè)備和工藝裝備都比較簡(jiǎn)單，容易調(diào)整，生產(chǎn)工人也便于掌握操作技術(shù)，容易適應(yīng)更換產(chǎn)品。2、有利于選用最合理的切削用量，減少機(jī)動(dòng)工時(shí)。3、機(jī)床設(shè)備數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)。工序集中的特點(diǎn)是：1、有利于采用高效的專用設(shè)備和工藝設(shè)備，顯著提高生產(chǎn)率。2、減少了工序數(shù)目，縮短了工藝過(guò)程，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)組織工作。3、減少了設(shè)備數(shù)量，相應(yīng)地減少了操作工人人數(shù)和生產(chǎn)面積，工藝路線短。4、減少了工件裝夾次數(shù)，不僅縮短了輔助時(shí)間，而且由于一次裝夾加工較多表面，就容易保證它們之間的位置精度。5、專用機(jī)床設(shè)備、工藝裝備的投資大、調(diào)整和維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大，轉(zhuǎn)為新產(chǎn)品的生產(chǎn)也比較困難。最終傳動(dòng)箱殼體工序集中與分散的選擇：為了提高加工效率，在銑削幾個(gè)主要加工表面時(shí)，可以工序集中，前端面較大凸臺(tái)面和后端凸臺(tái)面可以一起銑削；左端和上端的面主要是有螺紋孔需要加工，可以放在鉆螺紋孔之前再銑削；后端面上有凸臺(tái)較難加工，采用分散加工；待主要加工表面粗銑后緊接著粗鏜主軸孔；半精加工以上各面和孔；后端面上的8和24距離很近，無(wú)法一起加工，所以這里先分散加工8孔；再集中對(duì)其它5個(gè)孔一起加工；對(duì)前端兩凸臺(tái)面上的6個(gè)螺紋孔也采用集中加工，用6個(gè)鉆頭在專用機(jī)床上加工；最后才加工次要的側(cè)面和上面以及上面的螺紋孔。在精加工階段也可以像前面一樣集中加工各個(gè)孔；最后是分散超精加工外圓面和主軸孔。2.3.6制定加工工藝路線完成工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)后便可以制定加工工藝路線，加工工藝路線制定的原則是：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡量提高生產(chǎn)效率和降低成本，并且能夠充分利用現(xiàn)有的生產(chǎn)條件。根據(jù)以上分析制定的工藝路線如下：1.粗、精銑底面2.鉆鉸底面兩定位孔3.粗銑、半精銑A面和C凸臺(tái)面4.粗銑、半精銑前端較小凸臺(tái)面5.粗銑后端面6.粗車84外圓面7.粗鏜85、80（80）孔8.粗鏜72、62、60、54、（54）9.精銑兩凸臺(tái)面10.精銑B面11.半精銑D面12.半精銑84外圓面13.粗鏜、半精鏜85、80并倒角14.粗鏜、半精鏜62、72并倒角15.鉆A、B凸臺(tái)面3-M6、3-M8螺紋底孔16.倒角、攻絲A、B凸臺(tái)面3-M6、3-M8螺紋孔17.鉆、鉸D面上的818.鉆D面上的24、2-M12底孔、2-14.519.倒角、攻絲2-M1220.锪2-32孔21.鉆吊耳上20孔22.粗銑E面（左端兩小凸臺(tái)面）23.粗銑F面（上面）24.鉆E、F面上4-M12螺紋底孔，并倒角、攻絲25.精銑D面26.精車84外圓面27.精鏜85、80孔28.精鏜72、62孔29.細(xì)車84外圓面30.細(xì)鏜85、8031.鉆底面6-M6底孔32.倒角、攻絲6-M63 工序設(shè)計(jì)3.1機(jī)床的選擇選擇機(jī)床應(yīng)遵循如下原則：1、機(jī)床的加工范圍應(yīng)與零件的外廓尺寸相適應(yīng)；2、機(jī)床的精度應(yīng)與工序加工要求的精度相適應(yīng)；3、機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。 在最終傳動(dòng)箱殼體的加工過(guò)程中，為了提高生產(chǎn)率將大量使用專用機(jī)床，如鉆孔、鏜孔工序中會(huì)用到專用鉆床和專用鏜床。在銑端面、倒角和攻絲工序中會(huì)用到通用機(jī)床。在加工難度較大的84外圓面和后端面時(shí)會(huì)用到數(shù)控車床和數(shù)控銑床。通用機(jī)床是在機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)上查找，具體機(jī)床的選用見后面的加工工藝過(guò)程卡。3.2夾具的選擇機(jī)床夾具是在切削加工中，用以準(zhǔn)確地確定工件位置，并將工件牢固地夾緊的一種工藝裝備。它的主要作用是：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)床的工藝性能。夾具的種類很多，按夾具的應(yīng)用范圍分類，可分為通用夾具、專用夾具、成組夾具、組合夾具；按夾具上的動(dòng)力源分類，可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具和真空夾具等。在單件、小批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)盡可能采用通用夾具。為提高生產(chǎn)率，在條件允許時(shí)也可采用組合夾具。中批以上生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)采用專用夾具，以提高生產(chǎn)效率，夾具的精度應(yīng)與工序的加工精度相適應(yīng)。最終傳動(dòng)箱殼體的生產(chǎn)屬于大批量生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)率，加工中應(yīng)該采用專用夾具。為此要為生產(chǎn)線上的工序?qū)ｉT設(shè)計(jì)一套夾具。對(duì)于動(dòng)力源，由于最終傳動(dòng)箱殼體的加工屬于大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用氣動(dòng)或液壓夾緊，可大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短輔助時(shí)間，大大提高生產(chǎn)率。在說(shuō)明書中將對(duì)其中的鉆A、B兩凸臺(tái)面上的螺紋孔和銑左端兩小凸臺(tái)面兩道工序的家具作詳細(xì)說(shuō)明。3.3刀具的選擇刀具的選擇主要取決于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度和表面粗糙度、生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性等，在選擇時(shí)一般盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時(shí)可采用高生產(chǎn)率的復(fù)合刀具和其它一些專用刀具。最終傳動(dòng)箱殼體的加工基本都采用標(biāo)準(zhǔn)刀具, 可以在機(jī)械加工工藝手冊(cè)上查到。銑平面時(shí)大都采用鑲齒套式面銑刀，銑D面時(shí)用數(shù)控銑床加工，選用直柄立式銑刀。鏜刀則根據(jù)孔的大小不同分別選取。鉆孔時(shí)大都選用錐柄麻花鉆，這種鉆頭有足夠的強(qiáng)度，排屑容易。對(duì)于刀具的材料，常用的刀具材料有碳素工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金。其中碳素工具鋼指含碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.65%1.35% 的優(yōu)質(zhì)鋼碳鋼。常用牌號(hào)有T8A、T10A和T12A等，其中以T12A用的最多，淬火后硬度可達(dá)（5864）HRC,紅硬性達(dá)250300C左右，允許的切削速度Vc=510m/min，所以一般用于制造手用和切削速度很低得工具，如銼刀、手用鋸條、絲錐和板牙等。而高速鋼是在高碳鋼中加入較多的合金元素W、Gr、V、Mo等與C生成碳化物制得的。加入合金元素后，細(xì)化了晶粒，提高了合金的硬度。所以一般高速鋼的淬火硬度可達(dá)（6367）HRC，紅硬性可達(dá)550650.允許的切削速度Vc可比合金工具鋼提高12倍。它具有較高的強(qiáng)度，在所有刀具材料中它的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度最高，是制造各種刃型復(fù)雜刀具的主要材料。而硬質(zhì)合金的耐熱性比高速鋼高得多，約在8001000C,允許的切削速度約是高速鋼的410倍。硬度很高，但它的抗彎強(qiáng)度為1.11.5GPa，只是高速鋼的一半，沖擊韌度不足高速鋼的1/251/10.由于它的耐熱性與耐磨性好，因而在刃型不太復(fù)雜的刀具上的應(yīng)用日益增多，如車刀，銑刀，鏜刀，小尺寸鉆頭，絲錐等刀具上。綜上所述，端面套式面銑刀材料選擇硬質(zhì)合金，加工孔用的麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、锪鉆、絲錐都采用高速鋼材料，鏜主軸孔用鏜刀刀尖部分材料也選用硬質(zhì)合金。具體刀具型號(hào)及規(guī)格見后面的加工工藝過(guò)程表格。3.4加工余量及切削用量的確定3.4.1加工余量的確定加工余量是指加工過(guò)程中從加工表面所切去的金屬層厚度。加工余量有工序余量和加工總余量之分，工序余量是指某一工序所切去的金屬層厚度；加工總余量是指某加工表面上切去的金屬層總厚度。查機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)P1050頁(yè)，各面的加工余量取6mm,粗銑時(shí)的余量取3mm或3.5mm，半精銑時(shí)取1.5mm,精銑余量取為1mm。粗鏜孔時(shí)單邊加工余量取3.5mm,半精鏜單邊加工余量取2.5mm,精鏜時(shí)的精度要求就很高了，單邊加工余量取0.2mm,細(xì)鏜為超精加工，單邊余量取0.05mm。鉆孔時(shí)，查機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)P1045可以查出各個(gè)孔可以加工出來(lái)的底孔直徑，如鉆底孔5時(shí)先鉆到4.8，再鉸到5。車84外圓面時(shí)，先粗車單邊余量3.75mm，半精車取1.5mm,精車時(shí)取0.5mm,細(xì)車時(shí)取0.25mm。另外，加工時(shí)的工序余量可以分為幾次走刀來(lái)完成，以減小切削力，保護(hù)刀具。3.4.2切削用量的選擇切削用量是切削加工時(shí)可以控制的參數(shù)，具體是指切削速度v/(m/min)、進(jìn)給量f(mm/r)和背吃刀量ap (mm)三個(gè)參數(shù)。(1）選擇切削用量主要應(yīng)根據(jù)工件的材料、精度要求以及刀具的材料、機(jī)床的功率和剛度等情況，在保證工序質(zhì)量的前提下，充分利用刀具的切削性能和機(jī)床的功率、轉(zhuǎn)矩等特性，獲得高生產(chǎn)率和低加工成本。從刀具耐用度角度出發(fā)，首先應(yīng)選定背吃刀量ap,其次選定進(jìn)給量f,最后選定切削速度v.粗加工時(shí)，加工精度和表面粗糙度要求不高，毛坯余量較大。因此，選擇粗加工的切削用量時(shí)，要盡量能保證較高的金屬切除率，以提高生產(chǎn)率；精加工時(shí)，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量小且均勻。因此，選擇切削用量時(shí)應(yīng)著重保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)率。(2）背吃刀量ap的選擇粗加工時(shí)，背吃刀量應(yīng)根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)剛度來(lái)確定。由于粗加工時(shí)是以提高生產(chǎn)率為主要目標(biāo)，所以在留出半精加工、精加工余量后，應(yīng)盡量將粗加工余量一次切除。一般ap可達(dá)810mm，當(dāng)遇到斷續(xù)切削、加工余量太大或不均勻時(shí)，則應(yīng)考慮多次走刀，而此時(shí)的背吃刀量ap應(yīng)依次遞減，即ap1ap2ap3.精加工時(shí)，應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定背吃刀量，使加工余量小而均勻。(3）進(jìn)給量f的選擇粗加工時(shí)對(duì)表面粗糙度要求不高，在工藝系統(tǒng)剛度和強(qiáng)度好的情況下，可以選用大一些的進(jìn)給量；精加工時(shí)，應(yīng)主要考慮工件表面粗糙度要求，一般表面粗糙度數(shù)值越小，進(jìn)給量也要相應(yīng)減小。(4）切削速度v的選擇 切削速度主要應(yīng)根據(jù)工件的材料來(lái)決定。粗加工時(shí)，v主要受刀具壽命和機(jī)床功率的限制。如果超出了機(jī)床許用功率，則應(yīng)降低切削速度；精加工時(shí)，ap和f選用得都較小，在保證合理刀具的情況下，切削速度應(yīng)選取得盡可能高，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)滿足生產(chǎn)率的要求。切削用量選定后，應(yīng)根據(jù)已選定的機(jī)床，將進(jìn)給量f和切削速度v修定成機(jī)床所具有的進(jìn)給量f和轉(zhuǎn)速n，并計(jì)算出實(shí)際的切削速度v。工序卡上填寫的切削用量應(yīng)是修定后的進(jìn)給量f、轉(zhuǎn)速n及實(shí)際切削速度v. 轉(zhuǎn)速n(r/min)的計(jì)算公式如下： N = vd 1000 式中d-刀具（或工件）直徑（mm） v-切削速度（m/min）在此以“粗、精銑底面”、“鉆鉸底面上兩工藝孔”、“鉆A、B兩凸臺(tái)面螺紋孔”、“攻絲A、B兩凸臺(tái)面螺紋孔”、“銑左端兩小凸臺(tái)面”這5道工序?yàn)槔齺?lái)說(shuō)明是如何確定加工切削用量的。（一）粗、精銑底面查機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)P478表9-70，材料為灰鑄鐵硬度為200HBS，采用的硬質(zhì)合金刀具粗銑速度取1.5m/s，即v=1.560=90m/s，刀具直徑125mm 由 N = vd 1000 計(jì)算出N=903.141251000=211.76 r/min 圓整為 210r/min查1P475 表9-66 取銑刀每齒進(jìn)給量af=0.2mm/Z,則每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為a*n=0.214=2.8mm/r,每分進(jìn)給量為f=2.8210=588mm/min。背吃刀量ap取3.5mm精銑時(shí)速度v取1.8m/s,同理計(jì)算得到N=1.8603.141251000=255 r/min。每分鐘進(jìn)給量為f=2.8255=714mm/min。背吃刀量取ap=1mm。工序中相關(guān)參數(shù)見下表：工步序號(hào)工 步 內(nèi) 容切削深度走刀次數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)或往復(fù)數(shù)每分（轉(zhuǎn)）進(jìn)給量刀具名稱規(guī)格數(shù)量01粗銑底面至120-0.184mm2210 r/min588 mm/min鑲齒套式面銑刀D=125 L=40 Z=1402精銑底面至100-0.0222mm2255 r/min714 mm/min 表4.1（二）鉆鉸底面兩工藝孔查1P446表9-33，鉆孔d=4.8mm時(shí)，進(jìn)給量取f=0.2mm/r，查1P448表9-35， 鉆頭切削速度取v=1.2m/s,即v=72m/min。由 N = vd 1000 計(jì)算出N=4777r/min 圓整為4800，取ap=2.4mm。鉸孔時(shí)，查1P459表9-45取進(jìn)給量f=0.8mm/r,查1表9-49取切削速度v=0.3mm/s。由 N = vd 1000 計(jì)算出N=1146.5r/min 圓整為1150r/min。工序相關(guān)參數(shù)見下表工步序號(hào)工 步 內(nèi) 容切削深度走刀次數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)或往復(fù)數(shù)每分（轉(zhuǎn)）進(jìn)給量刀具名稱規(guī)格數(shù)量01鉆孔d=4.8mm2.4 mm14800 r/min0.2mm/r錐柄麻花鉆d=4.8202鉸孔至d=50.1 mm11150 r/min0.8mm/r錐柄機(jī)用鉸刀d=52 表4.2(三)鉆A、B兩凸臺(tái)面上的螺紋孔查1P446,表9-33，待鉆螺紋孔M8和M6的底孔直徑分別為d1=6.7、d2=5。D08，進(jìn)給量取f=0.2mm/r,查1P448，由鉆頭直徑和進(jìn)給量的值，材料為硬度為200HBS的灰鑄鐵取切削速度vd1=1.2m/s即72m/min、vd2=1.3m/s即78m/min。由 N = vd 1000 計(jì)算出Nd1=3422 r/min圓整為3450r/min；Nd2=4968r/min，圓整為5000r/min。相關(guān)工序參數(shù)見下表：工步序號(hào)工 步 內(nèi) 容切削深度走刀次數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)或往復(fù)數(shù)每分（轉(zhuǎn)）進(jìn)給量刀具名稱規(guī)格數(shù)量01鉆3-M6、3-M8螺紋底孔3mm15000r/min0.2 mm/r錐柄麻花鉆d=534mm13450r/min0.2 mm/rd=6.73 表4.3（四）攻絲A、B兩凸臺(tái)面的螺紋孔:查3P1146，攻絲的切削用量。攻絲M6時(shí)，取v=8.9m/min，進(jìn)給量f=0.2mm，背吃刀量ap=0.5mm；攻絲M8時(shí)，取v=9.8m/min，進(jìn)給量f=0.2mm,背吃刀量ap=0.65mm由 N = vd 1000 計(jì)算出Nd1=611 r/min圓整為610r/min；Nd2=428r/min，圓整為430r/min。相關(guān)參數(shù)見下表工步序號(hào)工 步 內(nèi) 容切削深度走刀次數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)或往復(fù)數(shù)每分（轉(zhuǎn)）進(jìn)給量刀具名稱規(guī)格數(shù)量01倒角1mm13450 r/min0.2 mm/r02攻絲3-M6、 3-M80.51610 r/min0.2 mm/r粗柄帶頸套機(jī)用絲錐d=630.651430 r/min0.2 mm/rd=83 表4.4（五）銑左端面兩小凸臺(tái)面查1P475粗銑時(shí)取速度v=1.5m/s。由N = vd 1000計(jì)算出N=441r/min,圓整為440r/min每齒進(jìn)給量a=0.2mm/Z,則每轉(zhuǎn)進(jìn)給量af=a*z=0.2*10=2mm/r，每分鐘進(jìn)給量f=2*440=880mm/min。背吃刀量取ap=3mm。相關(guān)參數(shù)見下表：工步序號(hào)工 步 內(nèi) 容切削深度走刀次數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)或往復(fù)數(shù)每分（轉(zhuǎn)）進(jìn)給量刀具名稱規(guī)格數(shù)量01粗銑側(cè)面5mm2440r/min2mm/r套式面銑刀D=63B=40Z=10 表4.53.5制定工序卡完成工序的設(shè)計(jì)后便可以制定工序卡，詳細(xì)的工序卡包括工序名稱，使用部門,設(shè)備,工藝裝備,刀具,工具,量具,定位及裝夾基準(zhǔn)和位置,加工部位及尺寸,設(shè)備參數(shù)等,有時(shí)還需要畫出簡(jiǎn)單的工序簡(jiǎn)圖，它是指導(dǎo)工人進(jìn)行生產(chǎn)加工，制造出合格的零件的重要依據(jù)。選取其中的“粗、精銑底面”、“鉆鉸底面上兩工藝孔”、“鉆A、B兩凸臺(tái)面螺紋孔”、“攻絲A、B兩凸臺(tái)面螺紋孔”、“銑左端兩小凸臺(tái)面”這5道工序?yàn)槔谱髁?張工序卡，說(shuō)明書中不再贅述。4.夾具設(shè)計(jì)4.1鉆床專用夾具設(shè)計(jì)4.1.1方案分析本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)“鉆A、B兩凸臺(tái)面上的螺紋底孔”這道工序的鉆床夾具。分析了零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我決定采用“一面兩銷”的定位方式，將底面上左端和右端的螺紋底孔先鉆鉸出來(lái)作為工藝孔與底面一起構(gòu)成“一面兩銷”定位。底面與支撐板接觸限制3各自由度；在夾具體左端的孔用圓柱銷定位，限制2個(gè)自由度；在右端的孔用削邊銷定位，限制1個(gè)自由度。由于零件的上端形狀很不規(guī)則，所以在上面加緊很不方便。選擇在底面上的凸臺(tái)作為夾緊點(diǎn)，由于小凸臺(tái)面是 毛坯上直接鑄造出來(lái)的，所以表面粗糙，需采用兩點(diǎn)浮動(dòng)夾緊。在夾緊點(diǎn)有較大的力，所以設(shè)計(jì)了2個(gè)小支撐塊來(lái)承受主要的壓力。零件是大批大量生產(chǎn)，所以加緊時(shí)采用氣壓或液壓夾緊，本設(shè)計(jì)中采用氣壓夾緊。要加工的幾個(gè)孔的位置精度比較高，所以采用固定式的鉆模板。大批大量生產(chǎn)時(shí)采用可換式鉆套和可換式定位銷。方案如圖4.1。 圖4.14.1.2定位件的選擇定位件是用來(lái)確定工件在夾具中位置的元件。由上文已經(jīng)知道，本道工序采用底面上兩工藝孔2-5和底面作為定位基準(zhǔn)。對(duì)于工藝孔，應(yīng)該對(duì)其中一孔采用圓柱銷限制2個(gè)自由度，另一孔采用削邊銷限制1個(gè)自由度。由于最終傳動(dòng)箱殼體屬于大批量生產(chǎn)，孔之間的位置已經(jīng)在鉆模板上得道體現(xiàn)，定位的精度要求不高，為便于定期更換，定位銷采用可換式定位銷。對(duì)于結(jié)合面，有支承釘和支撐板兩種，由于底面是精基準(zhǔn)，已經(jīng)經(jīng)過(guò)了精加工，宜采用支撐板定位，限制三個(gè)自由度。定位銷和支撐板的尺寸及數(shù)量由結(jié)合面和定位銷孔確定。定位銷和支撐板結(jié)構(gòu)見下圖： 圖4.2 可換式定位銷（圓柱銷） 圖4.3可換式定位銷（菱形銷） 圖4.4支撐板4.1.3定位誤差分析定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)造成的工序尺寸或位置要求方面的加工誤差。對(duì)某一個(gè)定位方案，經(jīng)分析計(jì)算其可能產(chǎn)生的定位誤差，只要小于工件有關(guān)尺寸或位置公差的1/31/5,一般即認(rèn)為此方案能滿足該工序的加工精度要求。定位誤差是指一批工件在用調(diào)整法加工時(shí)，僅僅由于定位不準(zhǔn)而引起工序尺寸或位置要求的最大可能變動(dòng)范圍。即定位誤差主要是由基準(zhǔn)位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差兩項(xiàng)組成。在兩個(gè)銷的定位中產(chǎn)生的橫向誤差如下圖中（a）所示；縱向誤差如圖中（b）所示。 圖4.5式中 TD -工件內(nèi)孔的公差；-夾具上短圓柱定位銷的公差； -工件內(nèi)孔與定位銷的最小配合間隙； -工件上兩定位孔中心距公差。 根據(jù)各項(xiàng)技術(shù)要求查表可以得到：TD 查d=5的孔標(biāo)準(zhǔn)公差的公差為0.012 mm。 工件上兩孔與兩定位銷的配合均為H7/g6,圓柱定位銷和削邊銷的直徑公差為0.012mm. 工件上兩定位孔中心距公差為0.014 mm帶入公式 =0.012+0.012+0.013=0.037 mm =0.012+0.012+0.013+0.014=0.051 mm如圖上圖所示，當(dāng)工件內(nèi)孔的直徑尺寸最大、菱形定位銷直徑尺寸最小、且工件上兩孔及夾具上兩定位銷中心距均為L(zhǎng)=190mm，根據(jù)圖示的兩種極端位置可求得兩孔中心連線的角度誤差，即式中 -工件內(nèi)孔的公差； -夾具上菱形定位銷的公差； -工件內(nèi)孔與菱形地國(guó)內(nèi)位銷的最小配合間隙。代入已知數(shù)據(jù)得：位置（o1o2）=TDTdXmin=0.0120.0120.013 =0.037 mm角度（o1o2）=arctg(0.0370.051)/（2190）= 0.012工件加工精度取為7級(jí)，經(jīng)計(jì)算兩定位孔的最大位置公差為0.051mm，這個(gè)值在工件的兩個(gè)孔的未注尺寸極限偏差0.1mm的1/31/5范圍內(nèi)。所以能滿足要求。4.1.4夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（一）夾緊形式的確定：要確定夾緊形式首先要確定夾緊力，根據(jù)夾緊力方向確定的原則，即夾緊力應(yīng)垂直于主要定位基面和夾緊力的方向有利于減小夾緊力，本處的主要定位基準(zhǔn)為底面，因此夾緊力要垂直于結(jié)合面，根據(jù)工件的布置形式，夾緊力要豎直向下。由于最終傳動(dòng)箱殼體尺寸較大，又是兩個(gè)點(diǎn)需要夾緊，設(shè)計(jì)夾具時(shí)要考慮盡量減小尺寸。將汽缸放在夾具體下面，用杠桿跟活塞桿連接，在通過(guò)活結(jié)螺栓跟杠桿連接，把力傳遞到壓板上。（二）夾緊件的選擇：夾緊元件的基本任務(wù)就是保持工件在定位中所獲得的既定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生振動(dòng)和移動(dòng)，確保加工質(zhì)量和安全生產(chǎn)。由前文已知夾緊位置選擇為小臺(tái)面，根據(jù)最終傳動(dòng)箱殼體特點(diǎn)與小凸臺(tái)面所處位置，用來(lái)壓緊小凸臺(tái)面的夾緊原件選擇移動(dòng)式壓板。這樣在工件裝夾的時(shí)候不會(huì)發(fā)生相互的干涉。如果用轉(zhuǎn)動(dòng)式壓板則在裝夾工件時(shí)可能會(huì)發(fā)生干涉，不能順利的夾緊。移動(dòng)式壓板是有標(biāo)準(zhǔn)的，但此處受小凸臺(tái)面尺寸的限制，若完全按標(biāo)準(zhǔn)選擇，壓板不可能取得很大，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)夾緊裝置的剛度不足。因此此處的壓板是參考?jí)喊鍢?biāo)準(zhǔn)所設(shè)計(jì)的孔徑為10但適度增加了長(zhǎng)度的壓板元件。除移動(dòng)式壓板之外，還有一系列的零件，如活結(jié)螺栓、彈簧和球形墊圈等，它們是實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)浮動(dòng)夾緊的典型元件，它們與壓板共同作用實(shí)現(xiàn)了夾緊裝置的兩點(diǎn)夾緊。整個(gè)夾緊裝置與夾緊件間的連接如圖4.6所示： 圖4.61.夾具體 2.移動(dòng)壓板 3.螺母 4.球形墊圈 5.彈簧 6.鎖緊螺母7.螺紋圓柱 8.活節(jié)螺栓 9.銷 10.活塞桿 11.銷 12.連桿 連桿與活節(jié)螺栓通過(guò)銷連接，活塞桿和連桿也是通過(guò)銷連接。這樣夾緊時(shí)連桿可以繞活塞桿擺動(dòng)，連桿跟活節(jié)螺栓之間也可以擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)浮動(dòng)夾緊。（三）動(dòng)力源的選擇：動(dòng)力源是為夾緊裝置提供夾緊力的裝置，要確定動(dòng)力源，首先要確定夾緊力的大小。夾緊力的大小重要取決于切削P和重力G,重力是可認(rèn)為不變的,而切削力在切削的過(guò)程中是變化的.影響切削力的大小因素很多,如工件質(zhì)量的不均勻,加工質(zhì)量的不均勻,刀具磨損以及切削用量的變化等等.同時(shí)夾緊力也和其他因素有關(guān),如夾緊件和工件及工件與定位件間接觸表面的光潔度,工藝系統(tǒng)的剛性等等,因此夾具夾緊力的設(shè)計(jì)只能對(duì)其作初略的估算. 夾緊力的確定過(guò)程如下：W:實(shí)際夾緊力 Wi:理論夾緊力 K:安全系數(shù) 安全系數(shù):K=K1*K2*K3*K4 式中: K1-基本安裝系數(shù) K2-加工安裝系數(shù) K3-刀具鈍化系數(shù) K4-切削特點(diǎn)系數(shù) 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，粗加工時(shí)一般取K=2.53；精加工時(shí)取K=1.52加工中所采用的是錐柄麻花鉆，所以沒有切向力，這里主要計(jì)算鉆頭的軸向力。查金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)P1084 表14-30切削孔的軸向切削力：N=425*df0.8 (N) 式中:d-鉆孔直徑 f-進(jìn)給量 該工序加工的6個(gè)螺紋底孔中有3個(gè)孔直徑為d1=6.7mm，3個(gè)孔是d2=5mm。N1=4256.70.20.8=785.75 (N) N2=42550.20.8=586.4（N）所以總的軸向力為: N=3*（N1+ N2）=3(785.75+586.4)=4116.45 (N)計(jì)算出來(lái)的夾緊力和重力應(yīng)該與軸向力達(dá)到靜力平衡才能保證工件加工時(shí)的安全性。查金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)P480，第一種典型夾緊形式，防止工件在切削力作用下平移所需的夾緊力：Q=K(P-P0)/(f1+f2) 式中：P0-定位銷上允許承受的切削力；f1-夾緊元件與工件間的摩擦系數(shù)；f2-工件與夾具支撐面間的摩擦系數(shù)。同樣查金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)P478，取f1=0.4；取f2=0.25。代入相應(yīng)值計(jì)算出的夾緊力為Q=30098（N）。根據(jù)夾緊力的大小，該工序選擇使用法蘭式氣缸作為動(dòng)力源。其型號(hào)大小及相關(guān)尺寸見該工序的夾具裝配圖。4.1.5引導(dǎo)裝置鉆模板：在導(dǎo)向裝置中,導(dǎo)套通常是安裝在鉆模板上,因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度,以防變形而影響鉆孔精度. 確保鉆套在鉆模上的正確位置，鉆模板多裝在夾具體或支架上。鉆模板按其與夾具體連接的方式,可分為：（1）固定式鉆模板（2）鉸鏈?zhǔn)姐@模板（3）可卸式鉆模板（4）滑柱式鉆模板（5）活動(dòng)鉆模板等。本鉆孔工序中采用固定式鉆模板，用銷和螺釘將其與夾具體連接在一起。為了提高鉆模板的剛度，在兩端設(shè)計(jì)有加強(qiáng)筋。其形狀如圖4.7所示： 圖4.7導(dǎo)向套：在鉆床上加工孔時(shí),大都采用導(dǎo)向元件或?qū)蜓b置,用以引導(dǎo)刀具進(jìn)入正確的加工位置,并在加工過(guò)程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移,提高刀具的剛性,從而保證零件上孔的精度,在鉆床上加工的過(guò)程中,導(dǎo)向裝置保證同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等,因此,導(dǎo)向裝置如同定位元件一樣，對(duì)于保證工件的加工精度有這十分重要的作用.導(dǎo)向元件包括刀桿的導(dǎo)向部分和導(dǎo)向套。在這套鉆床夾具上用的導(dǎo)向套是鉆套.鉆套按其結(jié)構(gòu)可分為固定鉆套,可換鉆套,快換鉆套及特殊鉆套。最終傳動(dòng)箱殼體的生產(chǎn)綱領(lǐng)屬于大批大量生產(chǎn)，所以采用可換鉆套，便于鉆套磨損后快速更換。可換鉆套的結(jié)構(gòu)如圖4.8所示，它的凸緣銑有臺(tái)肩，防轉(zhuǎn)螺釘?shù)念^部與此臺(tái)肩有一定的間隙以防止可換鉆套轉(zhuǎn)動(dòng)。擰去螺釘便可取出可換鉆套。為了避免鉆模板的磨損，鉆套不直接壓在夾具體或鉆模板上，而是以或的配合裝進(jìn)襯套的內(nèi)孔中，并用防轉(zhuǎn)螺釘防止在加工過(guò)程中刀具、切屑與鉆套內(nèi)孔的摩擦力是鉆套產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，或退刀時(shí)隨刀具抬起。襯套外圓與鉆模板的配合采用或。 1.防轉(zhuǎn)螺釘 2.可換鉆套 3.鉆模板 4.襯套圖4.8為了使鉆孔時(shí),鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中,以免刮傷鉆套內(nèi)孔；鉆套下端面與工件表面之間應(yīng)留一定的空隙c。查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)P201表1-7-4，加工鑄鐵時(shí)鉆套與工件的距離c=(0.30.7)d，取c=6mm.如圖4.9所示。 圖 4.94.1.6夾具體的設(shè)計(jì)夾具體是將夾具上各種裝置和元件連接成一個(gè)整體得基礎(chǔ)件，它是夾具上結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，體積最大的零件。夾具體的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：1.良好得加工精度和尺寸穩(wěn)定性。在夾具體上安裝定位元件的表面或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具的安裝表面等，應(yīng)有較高的尺寸，形狀和相互位置精度，因此，夾具毛坯應(yīng)作時(shí)效處理或退火處理。2.有足夠得強(qiáng)度和剛度。加工過(guò)程中，夾具體要承受較大的切削力和夾緊力，位保證夾具不產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng)，夾具體應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度。因此應(yīng)選合適的夾具體材料，本此設(shè)計(jì)中夾具體采用的材料是灰鑄鐵。3.有良好的制造工藝性和使用性。夾具體結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)單，以便加工。同時(shí)要便于排削，夾具體上應(yīng)該有足夠的容削空間，以便清除落在定位元件上的少量切削。4.保證夾具體在機(jī)床上安裝穩(wěn)定可靠。夾具在機(jī)床主軸上安裝時(shí)，安裝基面的結(jié)構(gòu)形式和尺寸應(yīng)與機(jī)床主軸相應(yīng)定位連接部分一致，有較高的配合。對(duì)指定工序夾具設(shè)計(jì)和機(jī)床的連接采用銷釘和螺栓的連接方式，銷釘可以滿足定位的位置精度，在加工過(guò)程中夾具體位置不會(huì)因?yàn)檎饎?dòng)而改變，采用螺栓連接有利于鎖緊同時(shí)便于安裝和拆卸。夾具體的具體形狀及相關(guān)尺寸和精度要求參見鉆床夾具零件圖。4.2銑床專用夾具設(shè)計(jì)銑床夾具的結(jié)構(gòu)在很大程度上取決與定位、夾緊裝置及其他元件的結(jié)構(gòu)和布置，此外，在進(jìn)行夾具的總體設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)考慮以下問(wèn)題：（1）銑削加工的切屑力比較大，加工中易引起振動(dòng)，因此銑床夾具要足夠的強(qiáng)度和鋼度。夾緊力應(yīng)足夠大，而且有較好的自鎖性能。 （2）夾具上應(yīng)有足夠的排屑空間，盡量避免切屑堆積在定位支撐面上。定位支承面應(yīng)高出周圍的平面，在夾具體內(nèi)盡可能做出便于清除和冷卻液的出口。（3）為了提高夾具的工作效率和降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，應(yīng)盡可能采用機(jī)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)和聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，并在可能的情況下，采用多件夾緊和多件加工。另外，為了保證夾具在加工的過(guò)程中的加工穩(wěn)定性，夾具的高度和重心應(yīng)當(dāng)盡可能的低一些。4.2.1 方案分析本工序是“銑左端兩個(gè)小凸臺(tái)面”，加工的面積不大。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我選擇了和上述鉆床夾具相同的定位方式。以底面和底面上的兩個(gè)工藝孔組成“一面兩銷”的定位方式。底面限制3個(gè)自由度，左端的定位孔插入圓柱銷限制2個(gè)自由度，右端定位孔插入菱形銷限制1個(gè)自由度。小凸臺(tái)面與豎直方向有一個(gè)5度的夾角，為了便于加工，就將夾具體傾斜5度。使待加工面在豎直面，便于銑刀的加工。同時(shí)，可以將上面來(lái)作為夾緊面，它與待銑表面是垂直關(guān)系便于夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和放置。為了提高生產(chǎn)效率，采用機(jī)動(dòng)夾緊的方式，同樣用法蘭式氣缸。不同的是，將氣缸置于工件的上方，便于設(shè)計(jì)夾緊件。從上方夾緊便帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題，工件不能從上方吊裝到夾具體上，只能推進(jìn)支撐面。所以定位銷就要用伸縮式定位銷。支撐面的兩端必須設(shè)置預(yù)定位裝置，當(dāng)工件到了預(yù)定位點(diǎn)后再伸出定位銷做精確定位。4.2.2 定位件的選擇工件在夾具中位置的確定，主要是通過(guò)各種類型的定位元件實(shí)現(xiàn)的。在機(jī)械加工中，雖然被加工工件的種類繁多，形狀各異，但從它們的基本結(jié)構(gòu)來(lái)看，不外乎是由平面、圓柱面、圓錐面及各種成型面索組成。工件在夾具中定位時(shí)，可根據(jù)各自的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工序加工精度要求，選取其上的平面、圓柱面、圓錐面或它們之間的組合表面作為定位基準(zhǔn)。根據(jù)最終傳動(dòng)箱殼體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇可換式伸縮定位銷。它是將可換定位銷通過(guò)螺紋連接入一個(gè)內(nèi)螺紋桿里，桿可以在襯套里伸縮。當(dāng)工件還沒推入時(shí)，定位銷是縮在下面的；當(dāng)工件經(jīng)過(guò)預(yù)定位到達(dá)指定位置時(shí)，旋轉(zhuǎn)手柄帶動(dòng)軸一起旋轉(zhuǎn)，推桿杠桿則將螺紋桿連同定位銷一起向上推，插入工藝孔內(nèi)，起到定位的作用。具體結(jié)構(gòu)如圖所示。1 杠桿 2 夾具體 3 襯套 4 可換式定位銷A型5 內(nèi)螺紋桿 6 可換式定位銷B型 7 插銷 8手柄 9杠桿推桿 圖4.10在結(jié)合面仍然使用4塊支撐板和2塊小的支撐塊，其規(guī)格與鉆床夾具中的支撐板相同。此外，本工序中使用的是伸縮式定位銷，所以有預(yù)定位裝置。該處用的是4個(gè)擋塊，在工件進(jìn)給方向左右兩端布置了3塊，限定垂直于進(jìn)給方向的移動(dòng)；在進(jìn)給方向的末端有另一塊，限定進(jìn)給方向的移動(dòng)。支撐板和擋塊的大致位置布置如下圖：1.小支撐塊 2.支撐板 3.擋塊1 4.擋塊2 5.擋塊3 6.擋塊4 圖4.114.2.3定位誤差分析銑床夾具的定位方式和鉆床夾具的相同都是一面兩銷，同樣采用的底面和底面上的兩個(gè)工藝孔定位。所以該工序的定位誤差也主要是由基準(zhǔn)位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差兩項(xiàng)組成。由于是同一工件，相同定位基準(zhǔn)，所以他們的誤差也相等。在此不再詳細(xì)敘述計(jì)算過(guò)程。另外，本銑削工序中，還有夾具體是與水平面傾斜5度的夾角的。這也會(huì)帶來(lái)角度偏差，進(jìn)而影響待加工的兩小凸臺(tái)面與夾具體底面（即水平面）的垂直度。由上文所述，要提高工件在夾具中的定位精度的主要措施就是在于消除或減小這兩方面的誤差。主要有以下幾個(gè)主要措施：選用基準(zhǔn)位置誤差小的定位元件。本設(shè)計(jì)中的定位面經(jīng)過(guò)粗銑和精銑，底面粗糙度達(dá)到了Ra3.2；兩定位工藝孔也是先經(jīng)過(guò)鉆，再經(jīng)過(guò)鉸工藝，尺寸精度達(dá)到7級(jí)。這些加工都起到了減小基準(zhǔn)位置誤差的作用。合理布置定位元件在夾具中的位置。在本設(shè)計(jì)中也體現(xiàn)了這一點(diǎn)，底面的尺寸較大；兩工藝孔位于底面的最左端和最右端。兩定位工藝孔中心線之間的距離達(dá)到190mm，盡量拉大了定位件間的距離。這樣不僅可增大工件定位的穩(wěn)定性，還可以減少定位基準(zhǔn)的位置誤差。提高工件定位表面與定位元件的配合精度。本設(shè)計(jì)中定位銷和工藝孔的是用基孔制的間隙配合，7級(jí)精度。這樣減小了配合間隙而減少了被定位工件定位表面的位置誤差。正確選取工件上的第一、第二和第三定位基準(zhǔn)。通過(guò)各種類型的表面組合定位的分析可知，第一定位基準(zhǔn)的位置誤差最小，第二和第三定位基準(zhǔn)的位置誤差則較大。為此，在設(shè)計(jì)夾具和選取定位基準(zhǔn)是，應(yīng)以直接與工件加工精度有關(guān)的基準(zhǔn)為第一定位基準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)中是底面為第一定位基準(zhǔn)。選擇以加工工序的工序基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)。這樣可以消除或減小基準(zhǔn)不重合誤差。4.2.4 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）夾緊形式：在銑削加工中因?yàn)榇庸さ男⊥古_(tái)面與垂直面有5度的夾角，為了加工的方便將夾具體與水平面有一個(gè)5度的夾角。夾緊點(diǎn)選擇在上吊耳的上面，該面靠近待加工面且與待加工面垂直。為了夾緊方便，選擇用弧形壓塊夾緊。由于夾緊點(diǎn)在上方，所以將動(dòng)力源也布置在上方，將活塞桿與弧形壓塊直接用銷連接。另外，需用一塊平板來(lái)支撐氣缸，用4根螺柱分布在平板的四個(gè)角來(lái)支撐平板。（二）夾緊件選擇：由上文可知夾緊件選用弧形壓塊，查金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)P255，選擇弧形壓塊的L=100,B=16，具體形狀如下圖4.12： 圖4.12弧形壓塊與活塞桿之間通過(guò)銷連接。銷與活塞桿之間是過(guò)盈配合，銷與弧形壓塊是間隙配合。在夾緊時(shí)，弧形壓塊可以繞活塞桿擺動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)夾緊。（三）動(dòng)力源：為了提高生產(chǎn)效率，該工序采用機(jī)動(dòng)夾緊方式。動(dòng)力源采用最為普遍的氣動(dòng)夾緊，它的動(dòng)力源是壓縮空氣。為了便于安裝，具體使用法蘭式氣缸?？諝饨?jīng)進(jìn)氣孔進(jìn)入氣缸，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)從而夾緊工件；空氣從出氣孔進(jìn)入氣缸，活塞向上運(yùn)動(dòng)，釋放工件。法蘭式氣缸型號(hào)的選擇需要看它的工作壓力。這需要計(jì)算出改工序的夾緊力。夾緊力的方向與切削力的方向相互垂直，查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)P36,銑削的夾緊形式如圖4.13所示：圖4.13如圖所示的夾緊力為： (N)式中：Wk-工件所需的夾緊力； P-切削力； K-安全系數(shù) 1-夾緊件與工件表面的摩擦系數(shù)；2-工件與夾具支撐面的摩擦系數(shù)。安全系數(shù)K，粗加工時(shí)一般取1.52.5，本設(shè)計(jì)中取K=2。取1=0.3，取2=0.25。查機(jī)床夾具手冊(cè)P472，計(jì)算銑削切削力，徑向的力可看作相互抵消。在圓周方向的周向力為： FZ=9.81*54.