X53K機床變速箱體的加工工藝及鏜削縱向孔5030孔 夾具設計,X53K機床變速箱體的加工工藝及鏜削縱向孔50,30孔,夾具設計,x53k,機床,變速,箱體,加工,工藝,縱向,50,30,夾具,設計 南京理工大學泰州科技學院畢業(yè)設計說明書(論文)作 者:余磊學 號：1001010136學院(系):機械工程學院專 業(yè):機械工程及自動化題 目:機床變速箱體加工工藝和夾具設計指導者： 黃曉華 副教授 評閱者： 2014 年 6 月 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 頁 共 頁 I目 錄 1 緒論1 1.1 引言1 1.2 課題研究的目的和意義2 1.3 箱體加工工藝的發(fā)展過程及研究現狀2 1.4 課題研究的主要內容32 變速箱體加工工藝5 2.1 零件的分析5 2.2 確定毛坯6 2.3 工藝規(guī)程設計73 專用夾具19 3.1 確定設計方案19 3.2 夾具各部件的設計與選擇20 3.3 定位精度分析26 3.4 夾緊力計算分析28結束語 31致謝 32參考文獻33畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要 簡要闡述了變速箱體加工工藝的設計原理，通過對工藝制定過程中的工序、工步和加工余量的準確定義，設計出加工變速箱體的加工工藝，并對其進行剖析、修改，從而得到準確的加工工藝。通過工藝的設計，對夾具設計提供良好的方案。在設計夾具時，通過對比，找出合理的定位方案，并設計出夾緊的方式。在設計好夾具后，還要對設計出的夾具進行夾緊力的校核，看設計出的夾具是否滿足加工過程中對夾緊力的需求。從而設計出滿足加工要求的夾具。 關鍵詞 工序 工步 定位方案 夾緊力 畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要Title Machine Tool Gear Case Processing Technology and Fixture DesignAbstractThis paper briefly describes the design principle of the process of gear case.Through the development of an accurate definition of the process steps in the process, step and allowance, it designs the machining technology of gear case, and it carries on the analysis, modify to get the accurate processing. By the process of design, the fixture design provides a good solution.When design the fixture,it finds a reasonable solution to locate and design a clamping manner by comparison. After a good fixture in the design, but also to design of fixture clamping force of checking to see whether the process of fixture design meet the requirements of clamping force. Thus it designs the fixture satisfying the processing requirements. Keywords The process work step the positioning clamping force 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 37 頁 共 34 頁 1 緒論1.1 引言伴隨著中國的改革開放，國內的經濟獲得了快速的騰飛。經濟的發(fā)展與各行各業(yè)的發(fā)展是相輔相成的。在各行各業(yè)中，工業(yè)就是其中發(fā)展比較快的一個行業(yè)。在中國,工業(yè)是一個從無到有的行業(yè)，而在國內的發(fā)展卻是非常迅速的。而對于從事機械行業(yè)的人來說，箱體零件是生活中不可或缺的一部分。因而箱體零件的進步就是機械行業(yè)的進步。對于一般中型尺寸箱體零件來說，其制造過程面對著這些問題：箱體零件的基準孔一般都是裝軸承的，其精度一般為IT6IT7，表面粗糙度Ra1.6Ra0.4um.箱體零件上用于連接的裝配基面，要求有較高的平面度和表面粗糙度，平面度0.020.1，表面粗糙度Ra1.6Ra0.4。與裝配基面相關的平行面須與基面平行，其平行允許誤差一般在全長范圍內0.020.05與裝配基面相關的垂直面須與基面垂直，其垂直度允差一般為300mm在0.020.05對于箱體零件來說，他復雜的結構使他加工需要很大的工作量，而箱體零件的復雜主要體現在他的箱壁厚度比較薄而且加工的面也比較多。對于加工箱體零件的方法，多工序集中起來進行加工的數控中心非常適合它?？墒俏覈募夹g還沒普及到這個地步，大部分地方還是通過合理的工藝設計，運用專用夾具與機床來進行加工。但綜合考慮生產能力，我們只需要傳統工藝就好。而工藝和夾具的設計推動著中國機械的發(fā)展，從而推動經濟的發(fā)展。箱體零件不僅對制造業(yè)，同時對人們的生活也有深遠的影響，在能源與材料方面尤其突出。工藝設計與夾具設計可以有效的減少能源的浪費，從而讓人們的生活環(huán)境不會造成不必要的浪費。符合產品的工藝與夾具可以降低成本，尤其是中國加入國際貿易組織之后，低廉的機械產品影響著機械制造業(yè)。規(guī)范的工藝規(guī)程規(guī)范了在中國的制造行業(yè)，使其擁有美好的未來。我國擁有豐富的資源，而經濟全球化讓我國制造業(yè)快速發(fā)展，而箱體類零件的設計與研究正是我國騰飛的一個重要環(huán)節(jié)。1.2 課題研究的目的和意義機械工業(yè)是人們賴以生存的行業(yè)，他為經濟的發(fā)展提供了促進其發(fā)展的裝備，同時他還為人們的消費提供了各種各樣的耐用品，為國民經濟提供了比如石油采集機、塔吊、各種龍門機床、食品加工等各個方面的機器，為人們的生活中帶來了電扇、自行車、傘，還有各種各樣的家電，讓人們的告別了以前單調的生活，可以活出多樣的滋味。機械設備在所有產業(yè)中廣泛的被采用，缺少了機械設備的支持，很多行業(yè)都無法再運轉了。機械制造業(yè)的好與壞可以充分的對這個國家或者說是地區(qū)的水平做出最正確的評估。因為其具有很強的技術性，而國家地區(qū)的技術水平就通過它來彰顯。而作為機械制造中一個特別重要的零件箱體零件，則是非常能體現機械工業(yè)的發(fā)達程度。因為箱體零件不僅結構復雜，而且需要很高的工藝，更別提其廣泛的運用，所以箱體零件是機械制造業(yè)的重中之重。機器中有軸、齒輪等各種各樣的零件，但他們只是一個個部分，這時我們就需要箱體去將他們整合，形成一個有機的整體。讓它們按照配合、傳動等各種各樣可以讓它們組合在一起的關系組裝起來。這時箱體生產的好壞就對它內部的這些零件造成深遠的影響。具體表現在對精度、性能和壽命這些方面。箱體零件可以說是非常之多的，我們不可能全都一一列舉，像機床主軸箱、進給箱、變速箱都是箱體零件中比較常見的?？v觀整個箱體零件的加工，主軸箱可謂是箱體零件中不可或缺的。而對精度的要求一直是在同類零件中比較高的。而精度的提高意味著在其上花費的人工就要多，往往占到總人工的不到三分之一。由此我們可以得到一個結論：箱體類零件的研究是必須時時刻刻都進行的，不能有一天的懈怠。同時箱體類零件的發(fā)展對機械制造業(yè)的影響是與日俱增的。1.3 箱體加工工藝的發(fā)展過程及研究現狀通過長時間的努力，尤其是經濟發(fā)展過程中吸收的外來技術和自主研發(fā)的技術，國內的機械工業(yè)已經基本成型。不光種類齊全，而且自主開發(fā)的能力也有顯著提高，成為不折不扣的民族產業(yè)。而相關的生產基地也在有條不紊的形成，推動著機械工業(yè)的合理化、高效化，相應的技術也是突飛猛進。我國大型成套設備能力提高了，如我國已能自行設計制造60萬KW火力發(fā)電機組、70萬KW水力發(fā)電機組、500萬T的大型鋼鐵成套設備等。通過對國外技術的汲取，我國的高精密制造技術也可圈可點，成為生產生活中必不可少的一部分。隨著技術的發(fā)展，各企業(yè)的開發(fā)也有了一定的能力。通過在各個工序里加入不同的關鍵設備，企業(yè)的技術水平也提高了。諸如超重數控龍門銑、高精度五軸數控鏜銑床、SX-T大規(guī)模集成電路光柵數顯儀、大噸位超重水壓機等。制造技術的發(fā)展日新月異，船舶制造精度達5um,磨外圓0.25um，粗糙度更是0.08um。至于加工精度更是亞納米。對于數控機床和新型刀具的開發(fā)已經形成完整的體系。技術的提高直接導致了國防力量的提升。各系神舟號的發(fā)射和嫦娥號的發(fā)射及對月球的探測無不顯示著我國的技術水平。各種導彈的研究，衛(wèi)星的發(fā)射，航母的研發(fā)各種各樣運用于軍事方面的力量無不向世界顯示著中國的強大。隨著全球化的影響，民族企業(yè)和外來企業(yè)之間不得不相互競爭，而外來企業(yè)由于早已對高新技術發(fā)展已久。國內企業(yè)在這方面顯示出經濟迅速騰飛所帶來的疲軟，因此其對于技術的渴望日趨強烈。而我們的唯一路徑就是找出我們的差異，努力提高自己，從而趕上國外的企業(yè)，一步步強大自己，提高自己的競爭力，在日后的市場上占有更大的份額。與發(fā)達國家相比，制造工藝、自動化等都明顯落后。而要提高制造技術水平，就必須重視工藝。箱體類零件主要就是工藝方面，對箱體零件的研究就有利于工藝的發(fā)展。重視工藝是手段，而自主開發(fā)才是最終目的。著眼于新興產業(yè)，縮短與發(fā)達國家的差距。而新興產業(yè)的發(fā)展也必不可少的需要技術的支持。制造相應的機器也是必不可少的。而機器的制造則需要箱體，箱體的制造工藝決定了機器的精度、壽命等必會影響的因素。諸如汽車制造，還有高精密儀器等提升制造水平就必不可少的需要用到箱體零件。箱體貫穿著整個社會的發(fā)展。國內的機械行業(yè)在這大好的環(huán)境內應該抓住任何可以抓住的可能，讓我們本土的行業(yè)可以得到飛速的發(fā)展。但我們在發(fā)展的同時我們不能只要光顧著發(fā)展，還要做良心企業(yè)，有良好的質量保證。讓國內的機械行業(yè)有技術有質量，在未來的競爭中占到做夠的比重。1.4 課題研究的主要內容工藝和工裝伴隨著機械行業(yè)的進步而進步，在現代制造行業(yè)中也有舉足輕重的地位。機械制造就是將各種各樣的工藝組合起來，做到從原材料轉變?yōu)槌善返囊徽走^程。而本次畢業(yè)設計就是以制造為主線，將其中涉及到的加工工藝和夾具等進行設計并優(yōu)化，從而設計出適用于零件加工的一整套流程，使這套流程適用于機械加工。該流程不僅要滿足基本的加工要求，還要綜合考慮質量、效率等在生產過程中必須考慮的問題。從而做到降低成本并提高效率保證質量這一宗旨。在研究的過程中必須了解清楚加工的難點，通過學習相關的難點舉一反三，將理論運用到實踐，使其達到最佳的設計效果。這次畢業(yè)設計包括這些方面：零件的分析；工藝的設計；夾具的設計與應用其中具體要求為：1、機床變速箱體加工總體方案的設計；2、機床變速箱體加工的具體工藝卡片設計與編制；3、機床變速箱體加工的輔助夾具設計，并繪制裝配圖；4、夾具關鍵零部件的設計與校核。它需要培養(yǎng)學生1、調查研究、中外文獻檢索與閱讀的能力；2、綜合運用專業(yè)理論知識、專業(yè)知識分析解決實際問題的能力；3、定性、定量相結合的獨立研究與論證的能力；4、培養(yǎng)學生對復雜機械零件加工工藝設計與夾具設計的能力；5、邏輯思維與形象思維相結合的文字表達能力；6、 撰寫設計論文的能力。通過這些具體能力的培養(yǎng)可以讓學生在日后的生產生活中可以做到學以致用，從而滿足生產生活的需求。2 變速箱體加工工藝2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用作為變速箱的基礎零件，箱體整合了軸、套、齒輪等零件，使他們相互配合，成為一個有機整體。而作為變速箱，對箱體肯定需要滿足各種各樣的位置關系、粗糙度要求和一些其它要求。2.1.2 零件的工藝分析（1） 由附圖1（變速箱體零件圖）可知，其材料為HT15-33(灰口鑄鐵)。作為在鐵合金中各項性能都極其優(yōu)越的灰口鑄鐵，無論你要澆注的零件是什么樣的，他的厚度、形狀等都不足以阻止灰口鑄鐵憑借其優(yōu)越的性能將他澆注出來。但是灰口鑄鐵如果僅僅是這樣那也不會作為澆注用的材料，他還有一項更突出的優(yōu)點，那就是他的澆注溫度的范圍比較廣，在這時工人就有足夠的時間對澆注去準備，從而可以很好的澆注。同時灰口鑄鐵有好的凝固機構及好的收縮率。所以材料HT15-33是變速箱體的理想材料。（零件三維視圖見圖2-1）C面D面B面A面（2） 該零件為箱體零件，加工時需要注意精度等要求：1.軸線1至12在二臂上的不同心度允差0.052.軸線1至12之間不平行度允差不超過坐標允差的范圍3.軸線1至12對本體與床身接觸的平面不平行度在500毫米上允差0.14.與床身接觸面的不平行度允差0.055.鉆孔深度允差+2而螺孔深度允差+36.第6孔軸心線與床身接觸平面不平行度100毫米允差為0.027.燜火由參考文獻4可以得到面和孔所需要加工的精度，同時還有機床所需要的位置精度，而文獻中所提供的內容完全能滿足對如今的零件的技術要求，零件的結構工藝性也是可行的。2.2 確定毛坯由零件材料為HT15-33可知，該零件采用鑄造的方式鑄成毛坯。由任務書和相關資料我們又可以判斷該零件采用成批生產。對于毛坯的鑄造方式我們則選擇砂型鑄造這一鑄造方法。參考文獻1表3-4，該鑄件的尺寸公差等級CT為810級；參考文獻1表3-6，該鑄件的加工余量等級MA為G級。故取CT為10級，MA為G級。查文獻4表2.3-5，用查表法確定各個表面的總余量如表2-1所示。表2-1各個加工表面的余量加工表面基本尺寸加工余量等級 加工余量值說明A60G3.5結合面B70G5上表面D350G2.8外表面6-50H3孔雙側加工降一級50H3孔雙側加工降一級50H3孔雙側加工降一級續(xù)表2-150H3孔雙側加工降一級112H3孔雙側加工降一級18H3孔雙側加工降一級由參考文獻4表2.3-9可得鑄件主要尺寸的公差，如表2-2。表2-2鑄件的主要尺寸與公差主要面尺寸零件尺寸（mm）總余量（mm）毛坯尺寸（mm）公差CT（mm） 結合面A尺寸3503.5353.54.4 上表面B尺寸4204204箱體高度2502.8（頂）+4（底）256.84兩軸線中心距162.53.51664.46-181803.2202003.2282803.2484803.2353503.2666603.22.3 工藝規(guī)程設計2.3.1 定位基準的選擇1.粗定位基準的選擇：零件的各面基本上都有加工要求，所以只能選擇一個相對平整的表面，而上表面則完全符合這個要求，所以選擇上表面作為加工的粗表面使零件能夠滿足加工要求。 2.精定位基準的選擇：作為零件的精基準，首先它必須要有足夠的精度。同時它在以后的加工過程中要盡量基準重合，可以提高零件的加工精度。選擇結合面作為精基準是一個很好的選擇，后來的對孔和面的加工也會提高相應的精度，從而在夾具的裝夾上也會更加方便。2.3.2 制定工藝路線根據表面加工的要求，加工方法如下：上表面B：粗銑；鉆工藝用孔；結合面A:粗銑，精銑；外表面D：粗銑；結合面A：佛刮；鉆孔，擴沉頭孔；鉆孔攻螺紋；鉆孔絞孔；鏜孔，擴孔；專機鉆孔；鉆-擴-鉸；鉆孔-攻螺紋；鉆孔；專機鏜孔；鏜孔；鉆孔-攻螺紋；去毛刺；油漆。根據加工的要求，需要先加工面然后才是孔。加工面時我們需要采用這樣的方法，先對面進行粗加工，等粗加工完成以后，可以對面逐步進行精加工。而面對加工過程中有同軸度要求的孔，則需要將他們一起加工出來，即從孔的兩面去加工，從而保證孔的位置精度。初步擬定加工路線如下：工序號工序內容鑄成，清理人工時效，涂底漆10銑平面，保持內腔尺寸6020粗銑結合面，保持尺寸700.25，留余量130精銑結合面，保持尺寸700.2540銑結合面內堐平面凹50銑17，18軸孔平面60銑筋外側面70佛刮結合面80鉆工藝用孔（穿）90鉆孔，擴沉頭孔100鉆孔，攻螺紋M12110鉆孔，絞孔120結合面所有孔口倒角0.545130鏜孔，擴孔140鉆軸孔續(xù)表150鉆擴絞13軸孔160鉆孔（穿），攻螺紋M12170鉆孔（透孔）180鉆擴絞17軸孔190鉆18軸孔200鉆孔（穿）210專機鏜孔220鏜15軸孔230調面鏜16軸孔240鉆孔，攻螺紋M6，深15250鉆孔，攻螺紋M6（打到13軸孔）260鉆孔，攻螺紋M8（穿）270去各孔內毛刺，修外形280檢驗290油漆入庫鉆工藝用孔放在所有面加工好在進行加工，不利于運用工藝用孔對各加工表面進行定位，使加工表面在進行定位時，不滿足足夠的加工精度。因此對工藝用孔的加工進行調整，在加工出第一個粗面后，加工工藝用孔，在后來的加工中可以運用工藝用孔進行定位，從而使加工精度得到提高，從而使各項誤差減小，這不僅可以穩(wěn)定的提升產品的合格率，同時對于生產效率的提高也是很有幫助的，更不要提能夠對于產品質量的提升了。在進行如此修改后，工序如下：工序號工序內容鑄成，清理人工時效，涂底漆10銑平面，保持內腔尺寸6020鉆工藝用孔（穿）30粗銑結合面，保持尺寸700.25，留余量140精銑結合面，保持尺寸700.25續(xù)表50銑結合面內堐平面凹60銑17，18軸孔平面70銑筋外側面80佛刮結合面90鉆孔，擴沉頭孔100鉆孔，攻螺紋M12110鉆孔，絞孔120結合面所有孔口倒角0.545130鏜孔，擴孔140鉆軸孔150鉆擴絞13軸孔160鉆孔（穿），攻螺紋M12170鉆孔（透孔）180鉆擴絞17軸孔190鉆18軸孔200鉆孔（穿）210專機鏜孔220鏜15軸孔230調面鏜16軸孔240鉆孔，攻螺紋M6，深15250鉆孔，攻螺紋M6（打到13軸孔）260鉆孔，攻螺紋M8（穿）270去各孔內毛刺，修外形280檢驗290油漆入庫2.3.3 選擇加工設備及刀、夾、量具工廠的生產條件是非常有限的，在如此有限的情況下我們要怎樣才能對零件進行加工，那就只有用通用機床了，通過其對零件加工從而滿足加工的需要。因此零件的加工就需要對機床、刀具等進行選擇，從而匹配成一套能適用于該零件加工的機床和刀具。而只有通用機床對零件的加工又顯得特別麻煩，因為工廠里各零件的傳送是由人工進行傳送的，就需要很多的人工，不符合工廠的生產的要求，所以專用機床的制造是必須的，而加入專用機床的流水線則使加工過程更簡便。主要工序的刀、夾、量具選擇：10：粗銑上表面：采用立銑對上表面進行加工，這不僅僅考慮到工件的尺寸，同時對于工件的夾緊方式也是有所考慮的，而根據文獻4表3.1-73選擇X53K立式銑床；又由文獻4里表4.4-41選擇了鑲齒三面刃銑刀，同時對于夾具選擇則是采用專用夾具，而量具則無可厚非的選擇游標卡尺。20：鉆工藝用孔：由文獻4中表4.3-10選擇麻花鉆頭，同時機床則是臥室鉆床，同樣是根據文獻4表3.2-73選擇Z35K臥室鉆床。30：粗精銑結合面：所選機床刀具與10中相同40：銑外形與內筋：同樣是根據文獻4表3.1-75選擇了X6135機床，而他的刀具則與10中使用的刀具相同50：佛刮結合面：佛刮板60：鉆孔攻螺紋：與20一樣選擇相同的機床與尺寸不一樣的麻花鉆，再加上絲錐70：鏜孔：由文獻4表3.141中選擇T716A機床80：鉆孔：專用機床90：鉆-擴-鉸：采用與20相同的機床，而還要選擇鉸刀100：鏜孔：專用機床110：鏜孔：根據文獻4表3.1-42中選擇T67機床120：鉆孔：選用20中的鉆床2.3.4 加工工序設計2.3.4.1 粗精銑結合面由文獻4表2.3-59平面加工余量，得精加工余量=1，已知=4，故=4-1=3mm,=2.5，=1.5。由文獻4表2.4-73，取粗銑的每齒進給量為0.2mm/z;取精銑的每轉進給量f=0.5mm/z。粗銑走刀一次，=2.5；精銑走刀一次，=1.5。由文獻4表3.1-74，取粗銑的主軸轉速為400r/min,取精銑的主軸轉速為1000r/min。選定銑刀的直徑為mm,所以切削速度分別為：3.14200400/1000=251.2/min3.142001000/1000=628/min校核機床功率（一般只校核粗加工工序）：由文獻4表2.4-96，得切削功率為取z=10個齒，n=400/60=6.7r/s,=168mm,=2.5,=0.2mm/z,=1將他們帶入式中得： =17.74Kw由文獻4表3.1-73，得機床功率為7.5Kw，若取效率為0.85，則故重新選擇主軸轉速為118，則3.14200118/1000=74.1/min將其帶入公式得： 5.2Kw6.375Kw所以機床有足夠的功率進行工序。2.3.4.2 工藝孔參考文獻1-表4-15，確定工藝孔加工步驟。工藝加工步驟詳細參數見表2-3表2-3工藝孔加工余量與中間尺寸加工方法余量（mm）公差等級尺寸和公差（mm）鉆5續(xù)表2-3擴0.8H10粗鉸0.25H8 精鉸0.05H7工藝孔鉆孔參考文獻4表2.3-48，確定孔加工余量；參考文獻4表2.2-2，確定孔加工公差等級。參考文獻4表2.4-38，取鉆工步中f=0.3mm/r參考文獻4表2.4-41，取鉆工步中切削速度v=0.45m/s;F=1736N;計算：v=0.45轉速為n=1102r/min參考文獻4表3.1-74，得X53K立式銑床轉速實際取n=1180r/min;實際的切削速度為檢驗機床剛度：參考文獻4表2.4-69，得最大進給力 其中KF=1；Km=1鉆工藝用孔的Ff和M值如下：由于機床的最大進給力7840N和其最大扭轉力矩196NM,而其遠遠大于加工中所需要的，因而機床的剛度明顯足夠，可以很好的對工藝孔進行加工。工藝孔擴孔：參考文獻4表2.4-52和機床的實際進給量，選擇f=0.3mm/r由參考文獻1表3.1-74，擴孔的切削速度為鉆孔的1/21/3,所以從而可以計算出轉速而通過對實際加工時機床的轉速做比較，最終選定了轉速工藝孔的粗精鉸：參考文獻4表2.4-58粗鉸時進給速度;而精鉸時切削速度就需要慢一點，根據參考文獻選擇參考文獻4表2.4-60對于粗鉸的切削速度選擇了,精鉸的切削速度就為由此我們可以得到同樣的但這只是理論值，還要結合加工時的實際情況而2.3.4.3 各縱向孔鏜削加工由參考文獻1-表4-17查出各縱向孔的加工余量由參考文獻1-表1-112查出鏜孔的精度要求：粗鏜-12級；半精鏜-11級；精鏜-7級鏜孔中間尺寸及公差要求詳細參數見表（2-4）表2-4各縱向孔中間尺寸與精度項目粗鏜半精鏜精鏜參考文獻對加工過程進行概括，實際設計計算如下：孔工藝參數設計（詳細參數見表2-5）表2-5孔加工中間尺寸與參數粗鏜半精鏜精鏜加工后尺寸f(mm/r)0.30.250.15V(m/s)0.20.30.4ap(mm)20.750.25n(r/min)497296（按機床選擇）487596（m/min）11.818.8424.12孔工藝參數設計（詳細參數見表2-6）表2-6孔加工中間尺寸與參數粗鏜半精鏜精鏜加工后尺寸f(mm/r)0.30.250.15V(m/s)0.20.30.4ap(mm)20.650.35n(r/min)426383（按機床選擇）386075（m/min）10.717.221.7孔工藝參數設計（詳細參數見表2-7）表2-7孔加工中間尺寸與參數粗鏜半精鏜精鏜加工后尺寸f(mm/r)0.30.250.15續(xù)表2-7V(m/s)0.20.30.4ap(mm)20.750.25n(r/min)54.680.2106（按機床選擇）607596（m/min）13.216.821.7孔工藝參數設計（詳細參數見表2-8）表2-8孔加工中間尺寸與參數粗鏜半精鏜精鏜加工后尺寸f(mm/r)0.30.250.15V(m/s)0.20.30.4ap(mm)20.750.25n(r/min)6493123.3（按機床選擇）6096128（m/min）11.311.524.9孔工藝參數設計（詳細參數見表2-9）表2-9孔加工中間尺寸與參數粗鏜半精鏜精鏜加工后尺寸f(mm/r)0.30.250.15V(m/s)0.20.30.4ap(mm)20.850.15n(r/min)6493123.3（按機床選擇）95.5137.4182續(xù)表2-9（m/min）12.116.827.02.3.4.4 孔工藝設計鉆參考文獻4取f=0.35mm/rV=0.48m/s;F=4611N;M=33.648Nm。主軸轉速n=611r/min擴參考文獻4表2.4-38，取f=1.2mm/r取v=0.26m/s主軸轉速n=167r/min鉸參考文獻4表2.4-39，取f=1.2mm/r取v=0.26m/s主軸轉速n=82r/min2.3.4.5 孔工藝設計鉆參考文獻4取f=0.35mm/rV=0.48m/s;F=4611N;M=33.648Nm。主軸轉速n=611r/min擴參考文獻4表2.4-38，取f=1.2mm/r取v=0.26m/s主軸轉速n=167r/min鉸參考文獻4表2.4-39，取f=1.2mm/r取v=0.26m/s主軸轉速n=82r/min2.3.4.6 攻螺紋M6、M12M6螺紋孔加工工藝設計，詳細參數見表2-10表2-10螺紋孔加工參數鉆螺紋孔查文獻4表2.4-42F=0.24mm/rv=0.37m/sn=10.67r/s攻螺紋，螺距p=1查文獻4表2.4-105v=0.148m/sn=283r/minM12螺紋孔加工工藝設計，詳細參數見表2-11表2-11螺紋孔加工參數鉆螺紋孔查文獻4表2.4-42F=0.45mm/rv=0.274m/sn=6.29r/s攻螺紋，螺距p=1查文獻4表2.4-105v=0.200m/sn=239r/min2.3.4.7 沉頭孔加工工藝鉆孔 ，查文獻4表2.4-42進給速度f=0.2mm/r;切削速度v=0.266m/s;主軸轉速n=7r/s絞孔，查文獻4表2.3-58進給速度f=1.3mm/s;查文獻4表2.4-60切削速度v=0.18m/s锪孔深7，進給速度f=0.12mm/r;切削速度v=0.3m/r2.3.5 填寫機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡3 專用夾具3.1 確定設計方案鏜床，顧名思義，就是零件這道工序是鏜出來的。而鏜床鏜零件就要加工后零件的精度要求。作為鏜床一般都是加工薄殼零件，設計鏜床的夾具也要注意這一點。本次加工的就是箱體零件。在設計時，不光要注意夾具是否有足夠的剛性來承載這次零件的加工，同時還要注意導向裝置能不能通過自己的導向來加工零件，從而保證本次加工能達到預期的精度要求。這也是鏜床加工時需要特別注意的。設計鏜床的夾具不可能沒有主要主意的方面，而下面提到的就是設計夾具時需要注意的一些比較重要的地方：首先鏜床加工要考慮加工如此大的零件，再加上夾具、導向等這些必須考慮進去的因素，這時我們的零件需要加工的孔，是不是還在鏜床的工作行程之內，如果這都沒法滿足，我們就需要對夾具進行調整，或者選擇另一臺符合設計的夾具的鏜床。其次解決了行程的問題，也不能忘了加工的孔是有精度方面的要求，而且精度要求還很高。同樣的加工時肯定對鏜模有剛度方面的要求，在這個時候，我們不可能不考慮。與此同時，對于夾具中如何對固定工件讓他不移動，這就是我們需要考慮的夾緊方面的內容。夾緊裝置起到的作用顯而易見，他不會讓工件在加工時，還發(fā)生位移等各方面的問題，從而使得彈性變形小，保證工件加工所需要達到的精度等級。 臥式鏜床夾具 立式鏜床夾具金剛石鏜床夾具鏜床專用夾具 圖 3-1 夾具鏜床分類圖本次夾具是為箱體內的縱向孔的加工而設計的，即210工序；鏜削縱向孔。該夾具適用于機床T612臥式鏜床。各個主要部件制定方案如下：定位時采用一面四銷定位，滿足了基準重合原則。這樣定位，可以方便生產，從而大大提高生產效率。對于導向元件的選擇，我們選擇鏜套這一導向元件。在大批量生產中，基本上都是運用鏜模來保證同軸度的。將鏜套裝于夾具上，而夾具又固定在機床上，從而保證了運用該夾具加工孔系時不會發(fā)生不滿足加工要求的情況。同時這樣的設計也比較簡便。該夾具的夾緊裝置，就是通過螺母進行擰緊，夾緊比較方便。而且對于夾緊力的調節(jié)也很方便，只需要通過螺母調節(jié)。在粗加工的時候夾緊力較大，而精加工的時候減小夾緊力，從而在取下工件的時候不會因為夾緊力過大，而使工件發(fā)生較大的變形，使工件在取下時還能滿足精度要求。3.2 夾具各部件的設計與選擇3.2.1 定位元件的設計與選擇工件的形狀是五花八門的，而工件形狀的不一樣就決定了定位所需要的支撐點不同。定位面所限制的自由度不同可以分為主定位面、導向定位面和防轉或止推定位面。首先，主定位面限制3自由度，而限制的自由度多便決定了該面需要承擔更大的夾緊力。因為它限制的自由度多，所以它必然是主要的支撐面。對于導向定位面限制的自由度一般是兩個，而面對導向定位面需要狹長，因為這樣他們才可以更好的對加工起到導向的作用。最后被限制一個自由度的防轉或止推定位面，它的作用可以從他的名稱看出來-止推。而止推有什么作用呢，不就是讓夾緊力減小么。因為止推了，夾緊時就可以少考慮這個方面，自然而然的對夾緊力的需求就減少了。工件定位說白了就是運用夾具的幾何結構，再加上定位元件的約束，從而完成對工件的定位。而在進行定位時，我們需要考慮定位面和定位元件之間的結合問題。因為他們之間配合的越好那定位時就越精確，從而提高夾具的剛度。但是定位不只是如此，在定位過程中我們還會遇到過定位的問題。當我們遇到這個情況的時候我們應該如何避免或者怎樣解決這個問題，下面就是幾點解決的方法：對于定位元件的組合我們需要清晰的考慮，從而在組合的過程中將過定位排除在外我們也可以采用簡單的方法消除影響，就是提高工件的表面精度，光有工件還不夠，我們還需要定位元件也能達到這樣的精度對于定位支撐點不能隨便確定，需要仔細的考慮，因為要滿足定位精度的提高，而且也要對穩(wěn)定性有所提高但是過定位一定是不允許的么，這當然不是。只要工件與夾具的定位面的精度達到一定的范圍，就可以采用過定位。因為這樣對夾具的剛度有一個明顯的提高，同時加工過程的穩(wěn)定性也是有了良好的保證。對于工件的定位一面兩孔是比較常用的選擇，而一面兩孔引深而來的就是一面兩銷。但是加工時不一定你就能找到兩孔，所以我們加工時會先打出一個工藝孔，從而方便在以后的加工中采用一面兩孔的定位方式。因為一面兩孔的定位方法比較簡便，而且夾緊的時候也比較方便。所以綜上所述，我們采取一面兩孔定位。底面對自由度的限制一般是3個，然而作為銷他能限制的自由度只可能是2個。根據文獻6表4-8進行定位銷的尺寸設計：選擇A型無開口定位銷，D=12，其他銷的各個部位的尺寸可以通過此表來設計，d1=3.2,c=3,下圖是銷的零件圖鏜床夾具設計的復雜決定了刀具和導向裝置不能隨便配置，要滿足相互的關系，這樣才能在加工時達到預期的加工要求，才能保證加工出來的零件有足夠的精度，保證產品生產的質量。鏜孔的軸線位置需要由刀具切削旋轉所決定。因而刀具的導向對鏜孔的軸線有很大的影響，而這一影響將對加工出來的零件精度有很大影響。面對于此，我們在設計鏜套和導向時就需要特別的注意，不能完全的隨心所欲，要合理安排，通過適當的工藝措施去保證鏜孔的軸線位置從而確保加工后的零件能夠達到預期的目標。鏜削時導向裝置的好壞往往影響著最后加工出來的精度。高精密機械零件，通常是雙導向。這樣可以保證孔中心距和精度都能滿足較高的要求。而采用雙導向時也需要考慮各個方面的內容：鏜孔時需要前后都有鏜模大型機床的鏜桿由于比較笨重，應考慮為其添加支撐裝置鏜桿的長短，過于臃腫的夾具，為零件加工帶來了各種各樣不一樣的麻煩，從而使零件測量等帶來了諸多不變，不僅如此，在對零件的加工上也有許多不一樣，就好比切削量就會比較少。導向裝置會影響加工出來的軸線位置，那么孔的精度就完完全全取決于鏜套了。鏜套的好壞直接作用在孔的精度上。如今的鏜套主要采用兩種。一種是固定式鏜套。顧名思義，就是固定的，可它固定在哪兒呢。不是在夾具上，而是在鏜桿上。固定式鏜套是不隨著鏜桿的旋轉而一起旋轉的鏜套。就算如此，在固定式鏜套里還分了A、B兩種不同的鏜套。A型沒有油環(huán)和油槽，而B型卻自帶油槽、油環(huán)，做到自己自足。A型鏜套的潤滑需要鏜桿上自帶的油槽進行潤滑。作為固定式鏜套，他們的外形肯定是比較小巧，但是他們的導向精度卻是很高的。但是它也有一個明顯的缺陷，那就是不能使用于高速鏜孔。因為鏜套是不隨著鏜桿一起運動的，那在運動的過程中不可避免的會產生大量磨損，因而壽命也就較短。另一種是回轉式鏜套?；剞D，回轉，就是跟著鏜桿一起旋轉，從而達到加工零件的功用。這種旋轉就減少了鏜桿對鏜套的磨損，不會出現卡死的狀況，因而適用于任何轉速的鏜孔。同樣的，回轉式鏜套也分為了兩種：滑動式回轉鏜套和滾動式回轉鏜套。而滾動式回轉鏜套又分為外滾動式回轉鏜套和內滾動式回轉鏜套。3-3鏜套三維示意圖滑動式回轉鏜套結構嬌小，且精度高，有良好的減震效果，但需要充足的潤滑才能達到這一要求。但安裝了滾動軸承的外滾式回轉鏜套，由于滾動軸承的幫忙，可以大大提高回轉速度。但也有相應的制約，那就是精度受軸承的影響。本次夾具設計采用固定式鏜套A型，如圖3-3，而鏜套在夾具上的安裝如圖3-4鏜套2鏜套1 3-4 鏜套的裝配示意圖3.2.4 其他部件設計參考文獻6有關夾具體設計方法，參考表3-1夾具體設計要求等等資料，進行夾具體及鏜模支架設計：表3-1 夾具體設計要求設計要求說明具有足夠強度和剛度保證在夾緊力，切削力等外力作用下不產生不允許的變形震動安裝穩(wěn)定可靠切削力、重力等外力的作用點應落在夾具體在機床上安裝基面內結構簡單，工藝性好易于進行鑄造、焊接或鍛造，對移動或翻轉夾具質量不應太大安裝基面與機床相適應如車床夾具體與車床主軸端部結構，銑床夾具體與銑床工作臺結構相適應便于排除切屑防止切屑聚集在定位元件表面或其他裝置上，影響工件定位或正常工作安全可靠確保操作人員不受刀具、飛起的切屑、冷卻液或者壓縮空氣的傷害；確保萬一夾緊失靈，工件不致飛出夾具夾具總裝配圖如圖3-53-5 總裝配圖3.2.5 夾具結構對比箱體鏜孔工序中箱體在夾具上可以有兩種放置方式:箱體開口向上，如圖3-63-6開口向上夾具結構示意圖優(yōu)點：由于是用底面作為基準面，那么在對工件進行測量，以及用鏜孔的方式對零件進行加工的時候，對于孔的加工和測量都是非常方便的，可以對孔等進行直接的測量，使加工變得非常的方便。缺點：對于孔內部的加工變得非常的困難，而且運用這種方法加工的時候，夾具的剛性也比較差，可能不會滿足加工時所需要的剛性需求。當面對這種情況的時候，就需要選擇另一種加工方法。同時就算這樣可以對內部的孔進行加工，但是他的精度也達不到所需要的精度要求。箱體開口向下，如圖3-73-7 開口向上夾具結構示意圖優(yōu)點：在定位時選用頂面和兩銷進行定位不僅可以做到基準重合，而且可以保證足夠的剛度。在進行大批量進行生產的時候，這樣的夾具在拆裝方面也非常方便，并且他對工件加工時的精度也比較高。缺點：雖然這種裝夾方式有很多優(yōu)點，但他也是有缺點的。比如說在加工過程中無法觀察到夾具內部工件的加工情況，從而不能做到當加工出現偏差時無法及時的對加工進行調控。但是也是有解決方法的，只要我們在對底面進行加工時給他保證足夠的加工精度，那么他就可以滿足我們加工需要的加工精度。3.3 定位精度分析3.3.1 定位元件的定位精度分析參考文獻6表3-2，進行定位銷誤差分析序號計算項目符號計算公式計算值1兩定位銷中心距-工件定位孔的中心距366mm2兩定位銷中心距公差-工件定位孔的中心距公差續(xù)表3-23圓柱銷直徑公稱值-與圓柱銷配合的工件定位孔最小直徑（mm），公差選取f710f7mm4菱形寬度bB820mm推薦值：b=4;B=10-2=8b=4;B=85補償距離-夾具圓柱銷與其配合的工件定位孔間的最小間隙（mm）0.04356菱形銷圓弧部分與其相配合的工件定位孔間的最小間隙式中-與菱形銷相配合的工件定位孔的最小直徑0.03487菱形銷最大直徑公差選取h69.9652h6(-0.009,0)8兩定位銷產生的最大角度誤差-夾具圓柱銷與其配合的工件定位孔間的最大間隙，查配合關系可計算得出-夾具菱形銷與其配合的工件定位孔間的最大間隙，查配合關系可計算得出-工件允許最大傾斜角度經計算tan=tan故，該兩定位銷設計可以滿足工藝要求3.3.2 導向元件的定位精度分析軸線1至12之間有同軸度要求，與底面間的平行度誤差0.023.4 夾緊力計算分析參考文獻6表3-21式中-定位銷上允許承受的一部分切削力，此步驟中為0；式中-夾緊力元件與工件間的摩擦系數；式中-工件與夾具支撐面間的摩擦系數；參考文獻6表3-19，查得=0.2；=0.2參考文獻6-3.1.2節(jié)，取安全系數K=2.5參考文獻4表2.4-21，計算p=1813N=11331N采用了四點壓頭=Q1/4=2832.8N參考文獻6表3-21，為了防止工件在切削力p作用下垂直移動所需夾緊力：參考文獻6-3.1.2節(jié)，取安全系數K=3由前面計算可知，F=1813N=31813=5439N采用了四點壓頭/4=1359.8N從強度考慮一個M16的螺栓完全能滿足夾緊力的需要，但是綜合考慮剛度，以及對整體機構的考慮，在這里我們不能使用M16的螺栓，而需要去使用M20的螺栓以此來滿足夾緊力的需求。 結束語箱體零件的加工工藝的研究一直是機械行業(yè)里的重中之重，它吸引著無數的專家學者對該零件進行研究。通過企業(yè)的實際生產進行總結，發(fā)展出了適用于零件生產更多的制造方法。例如敏捷制造、柔性制造等。以前需要畫出來的紙質圖紙，如今也不需要了。我們只需要在CAD等軟件里畫出來即可，這樣不止節(jié)約了時間，而且便于大家相互交流。同時這樣的方法將會大大促進機械行業(yè)的發(fā)展，為解決箱體零件的加工等各個方面的問題，提供好的解決方法。科技的發(fā)展是日新月異，而傳統的行業(yè)需要發(fā)展，就必須與新興的行業(yè)相結合。將他們當中好的部分借鑒過來，真如計算機的發(fā)展，讓我們逐步脫離手繪圖紙。而且還能通過計算機對箱體零件的加工進行模擬，或者是對夾具承受的力進行測試，觀察出夾具的形變等參數。本零件的加工工藝與夾具設計基本上完成，包括：零件的三維建模、變速箱體的工藝分析、變速箱體零件的機械加工工藝規(guī)程的制定：對重要工序中專用夾具的設計、專用夾具的裝配圖制作、專用夾具的三維建模；定位誤差分析，其中定位方式中提供兩種定位對比。該工藝設計與夾具設計兩部分文件基本完善，已經達到預期的效果。致謝在做畢業(yè)設計的這幾個月內，通過自己對各種各樣資料的查詢，大大豐富了自己對各種知識的理解。同時又能將自己的各種知識運用到實際的設計中。在這個過程中，我不僅得到了老師同學的幫助，還自己突破一個個難點，讓自己獲益匪淺。在這個寫完論文的時候，我需要好好的感謝我的導師。是他無私的幫助才讓我如此迅速的完成了論文。在這過程中，我的導師黃老師，時時刻刻對我們進行督促，在我們的設計出現問題時又向我們提供足夠的靈感，讓我們在進行設計的過程中如魚得水。同時同組的同學的幫助也是必不可少的。最后，衷心感謝所有幫助我的人。參考文獻1 趙如福. 金屬機械加工工藝設計手冊M. 上海：上?？萍技夹g出社, 2009. 33662 徐勝群. 簡明機械加工工藝手冊M. 上海：上?？茖W技術出版社, 2000. 11 22 3 謝旭華,張海濤. 機械制造工藝與工裝J. 北京：科學出版社, 2007. 20 334 李洪. 機械加工工藝手冊M. 北京：北京出版社, 20001. 12245 吳宗澤. 機械加工工藝裝備設計手冊編委會M. 北京：機械工業(yè)出版社, 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