变速箱体制造工艺规程及专用夹具设计【钻10-Φ12孔】【含CAD+说明书】

喜欢这套资料就充值下载吧。资源目录里展示的都可在线预览哦。下载后都有，请放心下载，文件全都包含在内，有疑问咨询QQ:1064457796 系 别机电工程系专业机械设计制造及其自动化班级本机制学生姓名学号指导教师职称题 目变速箱体制造工艺规程及专用夹具设计论文（设计）的主要任务与具体要求（1）工艺过程、工艺卡、工序卡片编制 （2）专用夹具设计钻10-12：机械总装配图若干张，零件图若干张；（总图纸量达到教学大纲要求的工作量2张A0）（3）设计说明书20000字左右（50张A4纸） 翻译件2000字左右。（4）说明书按要求格式排版.进度安排（包括时间划分和各阶段主要工作内容）12014年11月3日11月15日 交开题报告22014年11 月15日12月10日 进行具体毕业设计初稿；32015年1月24日 交毕业设计指导老师中期检查中期检查：各系部组织检查，检查结果汇报教务处，教务处随机抽查，其中，中期检查上交资料如下：1.开题报告；2、文献综述；3、英文翻译；4、教师指导情况记录表（要求10次以上）；5、设计说明书初稿或论文初稿（按学校规定格式排版）；6、设计图纸一套（相当两张A0图纸初稿）；42015年3月7日2015年3月17日 审查、修改互动工作，毕业设计或论文修改阶段：本阶段必须将所有毕业设计需要的资料的电子版和纸质版交齐给指导教师检查与评阅 52015年3月17日前， 完成全部设计任务，交毕业设计；评阅：学生交毕业论文（设计）。指导教师评定成绩，系部组织教师（或外聘专家）评阅论文。62015年5月16日前 毕业论文（设计）答辩；答辩：各系部成立专业答辩委员会或答辩小组；按规定程序组织答辩；校抽查答辩，并检查评分标准执行情况；教务处组织抽查。 7. 2015年 5月 17 日前 毕业论文归档归档：根据学校规定做好论文书面材料及电子文档的归档工作；推荐评选校级优秀毕业论文（设计）报教务处（含电子文档） 8. 2015年 5月 18 日前 毕业论文总结总结：（由教师完成）各系部总结毕业论文（设计）工作，并写出书面报告（成绩汇总、工作总结、质量分析、选题分析）报教务处 主要参考文献（1）机械原理，孙桓 陈作模 主编，高等教育出版社； （2）机械设计，朱文坚 黄平 吴昌林 主编，高等教育出版社； （3）材料力学，范钦珊 殷雅俊 编著，清华大学出版社； （4）互换性与测量技术，黄镇昌 编，华南理工大学出版社； （5）机械制造技术基础，武汉理工大学出版社； （6）机械设计手册 任何出版社； （7）机械设计与制造简明手册唐保宁 高学满； （8）现代夹具设计手册 朱耀祥等 机械工业出版社 ； （9）机械制造工艺设计简明手册哈尔滨工业大学 机械工业出版社； 指导教师签名教研室审核意见系审核意见任务接受人（签名）年 月 日负责人： 年 月 日负责人： 年 月 日年 月 日备注：1、本任务书一式三份，由指导教师填写相关栏目，经系审核同意后，系、指导教师和学生各执一份。 2、本任务书须装入学生的毕业设计（论文）档案袋存档。 天河学院机械加工工艺过程卡片产品型号01零件图号产品名称变速箱零件名称箱体共2页第1页材 料 牌 号HT150毛 坯 种 类铸件毛坯外形尺寸毛坯件数1每 台 件 数1备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备工 时 （min） 准终 单件10铸造铸造，清理铸造一铸造20划线对零件的轴线及基准参考线划线，了解各道工序加工要求及加工余量一30粗铣粗铣上盖顶平面机加工二铣床X52K通用夹具、游标卡尺、平面铣刀40 粗铣粗铣下箱体底面机加工二铣床X52K通用夹具、游标卡尺、平面铣刀50粗、精铣粗、精铣上盖结合平面，保证尺寸及粗糙度要求机加工铣床X52K通用夹具、游标卡尺、平面铣刀60粗、精铣粗、精铣下箱体结合平面，保证尺寸及粗糙度要求机加工铣床X52K通用夹具、游标卡尺、平面铣刀270钻、铰孔钻、铰孔上盖平面定位销孔机加工摇臂钻床Z525专用夹具、游标卡尺、钻头、铰刀80钻、铰孔钻、铰孔下箱体平面定位销孔机加工摇臂钻床Z525专用夹具、游标卡尺、钻头、铰刀90钻孔钻上箱盖结合面上孔机加工摇臂钻床Z525专用夹具、游标卡尺、钻头100钻孔钻下箱体结合面上孔机加工摇臂钻床Z525专用夹具、游标卡尺、钻头110装配通过定位销孔和结合面上孔进行装配两箱体机加工钳工扳手120粗、精镗以两箱体结合平面和定位销孔为基准粗、精镗孔、孔机加工卧式镗床T68专用夹具、内径千分尺、镗刀130粗、精镗以底平面和四周侧面为基准、精镗、阶梯孔机加工卧式镗床T68专用夹具、内径千分尺、镗刀140粗、精镗粗、精镗(位于左箱体的顶部)机加工卧式镗床T68专用夹具、内径千分尺、镗刀150钻孔钻上盖（四个铰耳），保证尺寸公差要求机加工摇臂钻床Z525专用夹具、游标卡尺、钻头160钻孔钻下箱体（四个铰耳），保证尺寸公差要求机加工摇臂钻床Z525专用夹具、游标卡尺、钻头170钻孔钻上盖，保证尺寸公差要求机加工摇臂钻床Z525专用夹具、游标卡尺、钻头、丝锥180钻孔钻下箱体，保证尺寸公差要求机加工摇臂钻床Z525专用夹具、游标卡尺、钻头、丝锥 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期天河学院机械加工工艺过程卡片产品型号01零件图号产品名称变速箱零件名称箱体共2页第2页材 料 牌 号HT150毛 坯 种 类铸件毛坯外形尺寸毛坯件数1每 台 件 数1备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备工 时 （min） 准终 单件190钻、攻M20钻、攻底部M20孔，保证尺寸公差要求机加工摇臂钻床Z525专用夹具、游标卡尺、钻头、丝锥200钻、攻各孔钻两端面4-M8各孔底孔然后攻丝4-M8，保证尺寸公差要求机加工摇臂钻床Z525专用夹具、游标卡尺、钻头、丝锥210钻、攻各孔钻油嘴，钻攻M16，锪平保证尺寸公差要求机加工摇臂钻床Z525专用夹具、游标卡尺、钻头、丝锥220去毛刺去毛刺钳工台锉刀、砂纸230清洗清洗清洗机苏打水清洗液240检验检验检验台 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期天河学院毕业设计（论文）题目：变速箱体制造工艺规程及专用夹具设计【钻10-12】 系 别：专 业：机械设计制造及其自动化学 生 姓 名：学 号：起 迄 日 期: 设计(论文)地点:指 导 教 师:专业教研室负责人:日期: 2014 年 月 日摘 要本文是在变速箱体的图样分析后进行变速箱体的机械加工工艺路线的设计，同时按照其中的加工工序的要求设计夹具。变速箱体的主要加工内容是表面和孔。其加工路线长，加工时间多，加工成本高，零件的加工精度要求也高。按照机械加工工艺要求，遵循先面后孔的原则，并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证加工精度。基准选择以底面作为粗基准，以底面与两个工艺孔作为精基准，确定了其加工的工艺路线和加工中所需要的各种工艺参数。在零件的夹具设计中，主要是根据零件加工工序要求，分析应限的自由度数，进而根据零件的表面特征选定定位元件，再分析所选定位元件能否限定应限自由度。确定了定位元件后还需要选择夹紧元件，最后就是确定专用夹具的结构形式。 关键词:变速箱体；加工工艺；工序；专用夹具IIIAbstractThis is the case in the headstock pattern analysis cabinet after machining process route design, while manufacturing processes in accordance with one of the requirements of the design fixture.The main spindle box casing surface and hole machining content. Processing route, processing time, higher processing costs, machining accuracy requirements are also higher. In accordance with the machining process requirements, and follow the principles of the first surface after hole, and the hole with a flat-screen processing is clearly divided into roughing and finishing stages to ensure accuracy. Reference selection to the bottom as a crude benchmark, the bottom two technical hole as a fine basis, determine the route of its processing technology and processing needs of the various process parameters.In the parts fixture design, parts processing operations requirements, analysis should be limited to the number of degrees of freedom, and then selected according to the parts of the surface characteristics of the positioning element, and then analysis whether the selected positioning element should be limited degrees of freedom. Positioning element also need to choose the clamping element, the final step is to determine the structure of the special fixture.Key words: Headstock; processing; process; special fixturesIII 目 录摘 要IIABSTRACTIII目 录11 绪论11.1 本课题的研究内容和意义11.2 国内外的发展概况21.3 本课题应达到的要求32 变速箱体的图样分析42.1 变速箱体的作用42.2 变速箱体的图样分析52.3 工艺分析63 工艺规程设计83.1 确定毛坯的制造形式83.2 定位基准的选择93.2.1 粗基准的选择103.2.2 精基准的选择113.3 拟定工艺路线123.3.1 划分加工阶段123.3.2 安排加工顺序133.3.3 拟定加工工艺路线143.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定163.5 切削用量及工时定额的确定184 变速箱体钻10-12孔夹具设计314.1 指出存在的问题314.2 夹具设计324.2.1夹具体设计324.2.2 定位基准的选择324.2.3 定位方案和元件设计324.3 定位、夹紧方案的选择334.4 切削力及夹紧力的计算334.4.1 定位误差的计算364.4.2 夹紧力计算364.4.3 夹紧机构的设计384.5 钻套、衬套、钻模板设计与选用394.6确定夹具体结构尺寸和总体结构404.7 夹具设计及操作的简要说明415 结论与展望435.1结论435.2不足之处及未来展望43致谢45参考文献46471 绪论1.1 本课题的研究内容和意义工装工艺及夹具毕业设计是对所学专业课知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。根据它来组织原材料和毛坯的供应，进行机床调整，专用工艺装备的设计与制造，编制生产作业计划，调配劳动力，以及进行生产成本核算等。机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。有了它就可以制定生产产品的进度计划和相应的调度计划，并能做到各工序科学地衔接，使生产均衡、顺利，实现优质、高产和低消耗。机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片，是两个主要的工艺文件。机械加工工艺过程卡片，是说明零件加工工艺过程的工艺文件。在单件、小批量生产中，以机械加工工艺过程卡片指导生产，过程卡的各个项目编制较为详细。机械加工工序卡片是为每个工序详细制定的，用于直接指导工人进行生产，多用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。在机械行业中，如何去保证工件的高精度、加工的成本等实质性问题，一直是从事于机械行业人员研究的问题，其中在设计夹具的时候就要考虑以上问题，高效的夹具是工件高精度的保证，如何让夹具更高效、更经济，这是行业人急需要解决的。随着社会的发展，科技的不断提高，各种高科技技术逐渐渗透到各个行业，如何利用这些高科技为人类服务，如何充分利用这些高科技在机械行业中，这还需要机械行业人员不断的努力，开拓创新。随着科学技术的发展，和社会市场需要，夹具的设计在逐步的超向柔性制造系统方向发展。迄今为止,夹具仍是机电产品制造中必不可缺的四大工具之一,刀具本身已高度标准化,用户只需要按品种、规格选用采购。而模具和夹具则和产品息息相关,产品一有变化就需重新制作,通常是属于专用性质的工具,模具已发展成为独立的行业;夹具在国内外也正在逐渐形成一个依附于机床业或独立的小行业。 组合夹具不仅具有标准化、模块化、组合化等当代先进设计思想,又符合节约资源的原则,更适合绿色制造的环境保护原理。所以是今后夹具技术的一个重要发展方向单位 。机床夹具通常是指装夹工件用的装置:至于装夹各种刀具用的装置,则一般称为“辅助工具”。辅助工具有时也广义地包括在机床夹具的范围内。按照机床夹具的应用范围,一般可分为通用夹具,专用夹具和可调整式夹具等。通过这次毕业设计，对自己所学的理论知识进行一次综合运用，也是对四年的学习深度的一个检验。在这次设计过程中，充分挖掘自己分析问题，解决问题的潜力。并希望通过毕业设计能养成一种严谨，认真的态度，为以后参加工作打下一个良好的基础。1.2 国内外的发展概况工装的全称是工艺装备，工装是指加工机床外而需保证零件加工质量的工艺装备，是制造过程中所用的各种工具的总称。它是各企业内除生产设备和工具外的为配合生产设备和人完成工艺制作要求的部分，大多工装都是针对各自产品特点的。机械加工过程中用来固定和定位要加工的零件或毛坯件的装置，即工装的主要作用有：固定，定位，防止变形。夹具属于工装，工装包含夹具，属于从属关系。不仅仅是焊装用，在机加工方面也有用，许多时候，需要装配几个部件并保证其定位准确的时候就需要。设计工装夹具要紧扣产品，因为工装夹具是专门为某些产品特定的，要保证生产时无干涉现象、定位准确、操作工操作便捷等。简单的说，就是用于工件装夹的工具。夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。由于现代加工的高速发展，对传统的夹具提出了较高要求，如快速、高效、安全等。要想达到这样的生产要求，就必须计算加工工序零件在加工过程中由于切削力、重力、惯性力等所产生的切削力及切削力矩，按照夹具设计中所确定的夹紧方式进行夹紧力的计算，为了减小夹具的具体尺寸，就需要增大夹具的定位区间，增大由夹紧力而产生的摩擦力矩、正压力及由此而产生的摩擦力，以达到夹具小巧而精用的目的。同时为了减少工人的劳动强度，提高工件装夹效率，还需要对夹具的夹紧机构的行程进行设计，以期以最短的夹紧行程，达到最佳的夹紧效果。1.3 本课题应达到的要求通过实际调研和采集相应的设计数据、阅读相关资料相结合，对变速箱体的基本结构及作用有个大致的了解，在此基础上，经过对金属切削加工、金属切削机床、机械设计与理论等相关知识充分掌握后，分析变速箱体的加工工艺，确定变速箱体各加工表面的加工方法，进而形成变速箱体的机械加工工艺路线。并能根据变速箱体的加工工序要求，分析变速箱体的定位方式、金属切削加工过程中的机床工作台驱动、工件夹紧等方面的相关数据，结合机械机构设计的相关理论知识，完成工件的有效定位及夹紧，从而使整个变速箱体的加工工艺路线经济，工件定位方案合理，来达到产品的最优化设计。针对实际使用过程中存在的金属加工工艺文件编制、工件夹紧及工艺参数确定及计算问题，综合所学的机械理论设计与方法、机械加工工艺文件编制及实施等方面的知识，设计出一套适合于实际的变速箱体加工工艺路线，从而实现适合于现代加工制造业、夹紧装置的优化设计。为提高钻床夹具在机床上安装的稳固性，减轻其断续切削可能引起的振动，夹具体不仅要有足够的刚度和强度，其高度和宽度比也应恰当，一般有H/B11.25，以降低夹具重心，使工件加工表面尽量靠近工作台面。2 变速箱体的图样分析2.1 变速箱体的作用变速箱体,如图2.1及图2.2所示，其主要作用是：变速箱体类零件是机器或部件的基础零件，变速箱体是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种方向的移动，同时变速箱体分出部分动力将运动传给丝杠。同时它将机器或部件中的轴、套、齿轮等有关零件组装成一个整体，使它们之间保持正确的相互位置，并按照一定的传动关系协调地传递运动或动力。因而变速箱体是主传动系中的关键零件。因此，变速箱体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命。图2.1 变速箱体2.2 变速箱体的图样分析在编制变速箱体机械加工工艺规程之前，首先应研究变速箱体的工作图样和产品装备图样，熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确该变速箱体在产品中的位置和作用；了解并研究各项技术条件制定的依据，找出其主要技术要求和技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的措施加以保证。 变速箱体的材料为HT150，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，减震性能良好。传动变速箱体需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下：1） 该零件为机床变速箱体，主要加工部位为平面和孔系，其结构复杂，精度要求又高，加工时应注意选择定位基准及夹紧力。2） 材料HT150。3） 铸件人工时效处理。2.3 工艺分析工艺分析的目的主要有两个：一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工与装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制定出合理的工艺规程。 铸件必须进行时效处理，以消除应力。有条件时应在露天存放一年以上再加工。为了保证加工精度应使定位基准统一，该零件主要定位基准，集中在D面和W面上。镗孔时，在可能的条件下尽量采用“支承镗削”方法，以增加镗杆的刚性，提高加工精度。对直径较小的孔、应采用钻、扩、铰加工方法。为保证在同一轴上各孔的同轴度，可采用在已加工孔上，安装导向套再加工其他孔的方法。为提高孔的加工精度，应将粗镗、半精镗和精镗分开进行。铸造时一般50mm以下孔不铸出。孔的尺寸精度检验，使用内径千分尺或内径百分表进行测量。轴内孔之间距离的测量可以通过孔与孔之间壁厚进行间接测量。同一轴线上各孔的同轴度，可采用检验心轴进行检验。各轴孔的轴线之间的平行度，以及轴孔的轴线与基准面的平行度，均应通过检验心轴进行测量。变速箱体作为主传动系的支承零件，各传动轴间要求一定的位置精度，因此，加工此变速箱体的主要任务是保证各孔系间的相互位置精度。在此变速箱体的加工中保证各孔正确位置是靠T68坐标镗床手动控制坐标来完成的，为更好地保证加工质量，单件小批量生产也可采用组合夹具、专用镗模进行加工，批量较大时，应采用专用镗模进行加工。根据变速箱体零件图可知，其主要加工面是进行导轨面的加工、表面加工、孔加工、钻孔、攻丝，孔的精度要求高。该零件年生产属小批量生产，设计加工零件所需要的专用夹具是为了提高劳动效率、降低成本。 3 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式毛坯的选择不仅影响毛坯的制造工艺及费用、零件生产率和经济性，而且也与零件的机械加工工艺和质量密切相关。故正确选择毛坯具有重大的技术经济意义。毛坯选择时，应全面考虑以下因素：1）零件的材料及机械性能要求；2）零件的结构形状与外形尺寸；3）生产类型，它在很大程度上决定采用毛坯制造方法的经济性；4）现有生产条件；5）充分考虑利用新工艺、新材料、新技术的可能性。长期使用经验证明，由于灰口铸铁有一系列的技术上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的铸造性能等）和经济上的优点，通常变速箱体材料采用灰口铸铁。最常用的是HT150400，当载荷较大时，采用HT300540高强铸铁。变速箱体的毛坯大部分采用整体铸铁件或铸钢件。当零件尺寸和重量很大无法采用整体铸件（受铸造能力的限制）时，可以采用焊接结构件，它是由多块金属经粗加工后用焊接的方法连成一整体毛坯。焊接结构有铸焊、铸煅焊、煅焊等。采用焊接结构可以用小的铸造设备制造出大型毛坯，解决铸造生产能力不足的问题。焊前对各种组合件进行粗加工，可以部分地减轻大型机床的负荷。毛坯未进入机械加工车间之前，为不消除毛坯的内应力，对毛坯应进行人工实效处理，对某些大型的毛坯和易变形的零件粗加工后要再进行时效处理。毛坯铸造时，应防止沙眼、气孔、缩孔、非金属夹杂物等缺陷出现。特别是主要加工面要求更高。重要的变速箱体毛坯还应该达到规定的化学成分和机械性能要求。该零件为变速箱体类，且外型尺寸较大，材料为HT150，零件的形状较复杂，因此不能用锻造，只能用铸件，采用砂型铸造毛坯，如图3.1变速箱体毛坯图所示。采用小批量造型生产。根据零件主要的加工表面的粗糙度查参考文献机械制造工艺简明手册确定各表面加工余量。毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。为了减少毛坯制造时产生残余应力，应使变速箱体壁厚尽量均匀，变速箱体浇铸后应安排时效或退火工序。该变速箱体的材料是HT150，单件小批生产，由于结构复杂，所以毛坯采用铸件。为了提高变速箱体加工精度的稳定性，采用时效处理以消除内应力。3.2 定位基准的选择定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准选择正确、合理，可以保证零件的加工质量，提高生产率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，使生产无法进行。变速箱体定位基准的选择，直接关系到变速箱体上各个平面与平面之间、孔与平面之间、孔与孔之间的尺寸精度和位置精度要求是否能够保证。在选择基准时，首先要遵守“基准统一”和“基准重合”的原则，同时必须考虑生产批量的大小、生产设备、特别是夹具的选用等因素。该变速箱体的结构复杂，壁厚不均，刚性不好，而加工精度要求又高，故变速箱体重要加工表面都要划分粗、精加工两个阶段，这样可以避免粗加工造成的内应力、切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响，有利于保证变速箱体的加工精度。 3.2.1 粗基准的选择选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。具体选择时应考虑下列原则：重要表面原则 为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，则应选择该表面为粗基准。不加工表面原则 为了保证加工面与不加工面间的位置要求，一般应选择不加工面为粗基准。余量最小原则 如果零件上每个表面都要加工，则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准，以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件废品。使用一次原则 因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重复使用将产生较大的误差。平整光洁原则 以便工件定位可靠、夹紧方便。根据生产类型不同，实现以主轴孔为粗基准的工件安装方式也不一样。大批大量生产时，由于毛坯精度高，可以直接用变速箱体上的重要孔在专用夹具上定位，工件安装迅速，生产率高。在单件、小批及中批生产时，一般毛坯精度较低，按上述办法选择粗基准，往往会造成变速箱体外形偏斜，甚至局部加工余量不够，因此通常采用划线找正的办法进行第一道的工序加工，即以主轴孔及中心线为粗基准对毛坯进行划线和检查，必要时予以纠正，纠正后孔的余量应足够，但不应定均匀。该变速箱体为单件小批量生产，在单件小批量生产时，由于毛坯精度低，所以以划线找正法安装。划线时先找正主轴孔中心，然后以主轴孔为基准找出其他需加工平面的位置。加工该变速箱体时，按所划的线找正安装工件，则体现的是以主轴孔作为粗基准。 3.2.2 精基准的选择选择精基准时，主要考虑保证加工精度和工件装夹方便可靠。一般应考虑以下原则：1) 基准重合原则 即选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。2) 基准统一原则 应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，这就是基准统一原则。3) 自为基准原则 某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。4) 互为基准原则5) 便于装夹原则 所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便。为了保证变速箱体零件孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的相互位置和距离尺寸精度，变速箱体类零件精基准选择常用两种原则：基准统一原则、基准重合原则。小批生产时一般采用基准重合原则，即以装配基准作为定位基准，避免了基准不重合误差，有利于提高变速箱体上各表面间的相互位置精度。大批生产时常采用基准统一原则，即一面两孔定位，可避免由于基准变换而带来的累积误差。该零件以三面定位，变速箱体上的装配基准为平面，而它们又是变速箱体上其他要素的设计基准，因此以这些装配基准平面作为定位基准，避免了基准不重合误差，有利于提高变速箱体各主要表面的相互位置精度。有零件图可知：D面、W面为精基准。3.3 拟定工艺路线 3.3.1 划分加工阶段零件的技术要求较高时，零件在进行加工时都应划分加工阶段，按工序性质不同，可划分如下几个阶段：粗加工阶段此阶段的主要任务是提高生产率，切除零件被加工面上的大部分余量，使毛坯形状和尺寸接近与成品，所能达到的加工精度和表面质量都比较低。半精加工阶段此阶段要减少主要表面粗加工中留下的误差，使加工面达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（钻、攻丝、铣键槽等），为精加工做好准备。精加工阶段切除少量加工余量，保证各主要表面达到图纸要求，所得精度与表面质量都比较高。所以此阶段主要目的是全面保证加工质量。光整加工阶段此阶段主要针对要进一步提高尺寸精度、降低粗糙度（IT6级以上）的表面。一般不用于提高形状、位置精度。根据加工阶段划分的要求及零件的批量，该变速箱体的加工划分为3个阶段：粗加工阶段（粗铣各个平面、孔端面及各主轴孔粗镗）、半精加工阶段（半精镗各主轴孔，完成各次要孔等）和精加工阶段（磨各平面、精镗各主轴孔）。 3.3.2 安排加工顺序复杂工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序，如何将这些工序安排在一个合理的加工顺序中，生产中已总结出一些指导性的原则，先述如下。切屑加工工序顺序的安排原则1）先粗后精各表面加工顺序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的顺序进行，目的是逐步提高零件加工表面的精度和表面质量。2）先主后次零件的主要加工表面（一般是指设计基准面、主要工作面、装配基面等）应先加工，而次要表面（键槽、螺孔等）可在主要表面加工到一定精度之后、最终精度加工之前进行加工。3）先面后孔原则 对于变速箱体类、支架类、机体类等零件，平面轮廓尺寸较大，用平面定位比较稳定可靠，故应先加工平面，后加工孔。这样，不仅使后续的加工有一个稳定可靠的平面作为定位基准面，而且在平整的表面上加工孔，加工变得容易一些，也有利于提高孔的加工精度。4）先基准后其他作为精基准的表面要首先加工出来。该变速箱体的加工和装配大多以平面为基准，按照加工顺序安排的原则，采用先面后孔的加工顺序。先加工平面，可以为加工精度较高的支承孔提供稳定可靠的精基准，有利于提高加工精度。另外，先加工平面可以将铸件不平表面切除，可减少钻孔时钻头引偏和刀具崩刃等现象的发生，对刀和调整也较为方便。加工孔系时应遵循先主后次的原则，即先加工主要平面或孔系，这也符合切削加工顺序的安排原则。根据各面各孔的精度要求，加工顺序如下：A、B、C平面的加工：查零件制造工艺与装备表3-9平面加工方法可知，通过粗铣精铣的加工顺序可以满足要求；D、F、W平面通过粗刨精刨粗磨精磨的加工顺序可以满足要求；E平面通过粗刨精刨的加工顺序可以满足要求。、各主轴孔的加工：查机械制造工艺与装备表3-8可知，通过粗镗半精镗精镗的加工顺序可以满足要求；其余各孔：通过钻扩铰的加工顺序可以满足要求。 3.3.3 拟定加工工艺路线拟定工艺路线的出发点：应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。还要考虑经济效果，以便降低生产成本。综合以上加工阶段和加工顺序的分析，可以初步得出变速箱体的加工艺路线。初拟变速箱体加工工艺路线方案一如表3-1所示。表3-1 工艺路线方案一工序号工序内容10铸造，清理20对零件的轴线及基准参考线划线，了解各道工序加工要求及加工余量30粗铣上盖顶平面40粗铣下箱体底面50粗、精铣上盖结合平面，保证尺寸及粗糙度要求60粗、精铣下箱体结合平面，保证尺寸及粗糙度要求70钻、铰孔上盖平面定位销孔80钻、铰孔下箱体平面定位销孔90钻上箱盖结合面上孔100钻下箱体结合面上孔110通过定位销孔和结合面上孔进行装配两箱体120以两箱体结合平面和定位销孔为基准粗、精镗孔、孔130以底平面和四周侧面为基准、精镗、阶梯孔140粗、精镗(位于左箱体的顶部)150钻上盖（四个铰耳），保证尺寸公差要求160钻下箱体（四个铰耳），保证尺寸公差要求170钻上盖，保证尺寸公差要求180钻下箱体，保证尺寸公差要求190钻、攻底部M20孔，保证尺寸公差要求200钻两端面4-M8各孔底孔然后攻丝4-M8，保证尺寸公差要求210钻油嘴，钻攻M16，锪平保证尺寸公差要求220去毛刺230清洗240检验方案一在镗孔时，把粗镗、半精镗、精镗分开进行加工，满足了粗精分开的原则，可以有效避免因粗精不分给工件带来的加工应力无法释放的危害，有效地保证了零件的加工精度。而且四个是孔同时进行加工的，不仅可以保证各主轴孔间的相互位置精度，而且还有效地提高了零件的加工效率，降低了工人的劳动强度。考虑到机械加工顺序安排原则及零件的生产成本等因素，其优越性在于把粗镗、半精镗、精镗分开进行加工，符合切削加工工序顺序的先粗后精安排原则，而且各轴孔加工顺序按照粗加工、半精加工、精加工进行，可以逐步提高零件加工表面的精度和表面质量，可以逐渐提高各个轴孔的质量要求，可以提高各轴孔间的相互位置精度和各自的尺寸精度，保证变速箱体零件的技术要求，确定其为此零件的加工工艺路线。3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定变速箱体体的材料是HT150，单件小批生产，由于结构复杂，所以毛坯采用铸件。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸与毛坯尺寸如下：顶面根据其加工长度和加工宽度的大小及尺寸公差等级，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4铸件机械加工余量，可得顶面B长度方向的单边加工余量如下：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两侧面根据其加工长度和加工宽度的大小及尺寸公差等级，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4铸件机械加工余量，可得两侧面A、C长度方向的单边加工余量如下：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平面根据其加工长度和加工宽度的大小及尺寸公差等级，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4铸件机械加工余量，可得平面D、W长度方向的单边加工余量如下：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内孔根据机械制造工艺设计简明手册表2.3-10，可查得内孔的加工余量，并根据余量得到工序尺寸与毛坯尺寸，如下表3-3所示。 表3-3 工序尺寸及公差表(mm)工序名称工序双面余量Zb工序基本尺寸工序经济精度工序尺寸及偏差精镗0.2120IT7120H7半精镗1.8120-0.2=119.8IT9109.8H9粗镗3119.8-1.8=118IT11118H11铸造（毛坯）5118-3=11521152内孔42J6（A面轴孔）根据机械制造工艺设计简明手册表2.3-10，可查得内孔的加工余量，并根据余量得到工序尺寸与毛坯尺寸，如下表3-4所示。 表3-4 工序尺寸及公差表(mm) 工序名称工序双面余量Zb工序基本尺寸工序经济精度工序尺寸及偏差浮动镗0.0842IT642J6精镗0.2242-0.08=41.92IT741.92J7半精镗1.741.92-0.22=41.7IT941.7J9粗镗241.7-1.7=40IT1140J11铸造（毛坯）440-2=3823823.5 切削用量及工时定额的确定受论文篇幅所限，只选取部分工序及加工内容进行工艺计算，还请谅解。 工序30粗铣上盖顶平面（1）粗铣上盖顶平面加工条件：工件材料： HT150，铸造。机床：X52K立式铣床。查机械加工工艺师手册表30-34选择工艺装备及确定切削用量。刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm。所以铣削深度 ：。每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表2.4-75，取 。取铣削速度：参照机械加工工艺师手册表30-34，取。由式3-1得机床主轴转速：按照机械加工工艺师手册表3.1-74可以查得机床与之接近的转速为。实际铣削速度：进给量： 。 工作台每分进给量：。 铣削宽度：根据机械加工工艺师手册表2.4-81，取。被切削层长度：由毛坯尺寸可知 。刀具切入长度： (3.2)刀具切出长度：取。走刀次数为1（2）精铣上盖顶平面加工条件：工件材料： HT150，铸造。机床： X52K立式铣床。查机械加工工艺师手册表30-34选择工艺装备及确定切削用量。刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：，齿数12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1mm。铣削深度：。每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表3031，取。铣削速度：参照机械加工工艺师手册表3031，取。机床主轴转速，由式（3.1）有：按照机械加工工艺师手册表3.1-74可以查得机床与之接近的转速为。实际铣削速度：进给量，由式（2.3）有：。工作台每分进给量：。被切削层长度：由毛坯尺寸可知。刀具切入长度：精铣时。刀具切出长度：取。走刀次数为1根据机械加工工艺师手册：=249/(37.53)=2.21min。根据机械加工工艺师手册表2.5-45可查得铣削的辅助时间。精铣宽度为20mm的下平台根据机械加工工艺师手册切削工时：=249/(37.53)=2.21min。根据机械加工工艺师手册表2.5-45可查得铣削的辅助时间。粗精铣宽度为30mm的下平台的总工时： 工序40、50铣削两箱体结合平面，保证尺寸及粗糙度要求切削用量及基本时间的确定本工序为粗铣。已知加工材料为HT150铸铁，铸件；机床为床X52K铣床，工件装在专用夹具中。刀具：YG8硬质合金端铣刀。根据机械加工工艺师手册第2版，表3.4-63，可选铣刀直径=220mm,齿数Z=6。1）确定背吃刀量ap： 2）确定进给量f：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.4-15，可查得=0.200.29mm/z。选择=0.20mm/z，故 3）确定切削速度v：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.4-25，可选择=50m/min。 按X6120机床的转速，选择，所以实际切削速度v： 工作台每分钟进给量为： 按X52k机床工作台进给量表，选择=130mm/min。则实际每齿进给量为： 工额定时的计算： 式中：=485mm， 取l1=86mm， 取，。 工序50 精铣两箱体结合平面切削用量及基本时间的确定本工序为精铣。已知加工材料为HT150铸铁，铸件；机床为X52K铣床，工件装在专用夹具中。刀具：YG8硬质合金端铣刀。根据机械加工工艺师手册第2版，表3.4-63，可选铣刀直径=220mm,齿数Z=6。1、确定背吃刀量： 2、确定进给量f：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.4-15，可查得f=0.40.6mm/z。选择f=0.52mm/z，故 3、确定切削速度v：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.4-25，可选择。 按X6120机床的转速，选择，所以实际切削速度v： 工作台每分钟进给量为： 按X6120机床工作台进给量表，选择。则实际每齿进给量为： 工额定时的计算： 式中：=485mm，取=86mm， 取， 工序110 精镗、阶梯孔阶梯孔切削用量及基本时间的确定本工序为粗镗。已知加工材料为HT150铸铁，铸件；机床为T617A型卧式镗床，工件装在组合夹具中。刀具：硬质合金金刚镗镗刀。确定背吃刀量： 确定进给量f：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.3-14，可查得f=0.31.0mm/r。按T617A机床进给量，选择f=0.74mm/r。确定切削速度v：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.3-14，可查得=4080m/min,选择。 按T617A机床的转速，选择，所以实际切削速度v： 工额定时的计算： 式中：，=3mm，=5mm， =0.74mm/r，=1。 工序120粗、精镗孔切削用量及基本时间的确定本工序为精镗。已知加工材料为HT150铸铁，铸件；机床为T617A型卧式镗床，工件装在组合夹具中。刀具：硬质合金金刚镗镗刀。1、确定背吃刀量： 2、确定进给量f：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.3-14，可查得f=0.20.8mm/r。按T617A机床进给量，选择f=0.52mm/r。3、确定切削速度v：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.3-14，可查得=60100m/min,选择=85m/min。 按T617A机床的转速，选择=250r/min，所以实际切削速度v： 4、工额定时的计算： 式中：=50mm，=3mm，=5mm， =0.74mm/r，=250r/min，=1。 工序130精镗、阶梯孔孔切削用量及基本时间的确定本工序为精镗。已知加工材料为HT150铸铁，铸件；机床为T68型卧式镗床，工件装在组合夹具中。刀具：硬质合金金刚镗镗刀。1、确定背吃刀量： 2、确定进给量f：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.3-14，可查得f=0.150.50mm/r。按T617A机床进给量，选择f=0.37mm/r。3、确定切削速度v：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.3-14，可查得=5080m/min,选择=70m/min。 按T617A机床的转速，选择，所以实际切削速度v： 4、工额定时的计算： 式中：=50mm，=3mm，=5mm， =0.37mm/r，=200r/min，=1。查机械加工工艺师手册表2.5-37工步辅助时间为：2.61min。精镗下端孔到62H8机床：卧式镗床。刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：。切削深度：。进给量：根据机械加工工艺师手册表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量。切削速度：参照机械加工工艺师手册表2.4-9， 取机床主轴转速：，取。实际切削速度： 。 工作台每分钟进给量：。被切削层长度：。刀具切入长度：。刀具切出长度： ， 取。行程次数：。机动时间：。所以该工序总机动工时。查机械加工工艺师手册，表2.5-37工步辅助时间为：1.56min。工序100钻两箱体结合平面，保证尺寸公差要求切削用量及基本时间的确定本工序为钻孔。已知加工材料为HT150铸铁，铸件；机床为Z525型摇臂钻床，工件装在组合夹具中。由于内孔直径较小，查机械制造工艺设计简明手册可知毛坯上不预留孔，为实心件。刀具：高速钢麻花钻1、确定背吃刀量： 2、确定进给量f：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.2-13，可查得f=0.32mm/r。3、确定切削速度v：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.2-13，可查得=2434m/min，选择=30m/min。 按Z525机床的转速，选择，所以实际切削速度v： 4、工额定时的计算： 式中：=30mm， 取=5mm，=14mm取=2mm， =0.32mm/r，=400r/min，=1。 工序130 钻、攻钻两箱体（四个铰耳），保证尺寸公差要求切削用量及基本时间的确定本工序为钻孔。已知加工材料为HT150铸铁，铸件；机床为Z525型摇臂钻床，工件装在组合夹具中。由于内孔直径较小，查机械制造工艺设计简明手册可知毛坯上不预留孔，为实心件。刀具：高速钢麻花钻1、确定背吃刀量： 2、确定进给量f：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.2-13，可查得f=0.32mm/r。3、确定切削速度v：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.2-13，可查得=2434m/min，选择=30m/min。 按Z525机床的转速，选择，所以实际切削速度v： 4、工额定时的计算： 式中：=30mm， 取=5mm，=14mm取=2mm， =0.32mm/r，=400r/min，=1。 工序120钻、攻底部M20孔，保证尺寸公差要求切削用量及基本时间的确定本工序为钻、攻底部M20孔。已知加工材料为HT150铸铁，铸件；机床为Z525型摇臂钻床，工件装在组合夹具中。刀具：高速钢钻头1、确定背吃刀量： 2、确定进给量f：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.2-32，可查得f=1.01.2mm/r。按Z525机床进给量，选择f=1.0mm/r。3、确定切削速度v：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.2-34，可查得=2030m/min,选择=25m/min。 按Z525机床的转速，选择，所以实际切削速度v： 4、工额定时的计算： 式中：=30mm，取=3mm，=14mm取=3mm， =1.0mm/r，=315r/min，=1。 工序160钻两端面4-M8各孔底孔然后攻丝4-M8，保证尺寸公差要求切削用量及基本时间的确定本工序为钻两端面4-M8各孔底孔然后攻丝4-M8，。已知加工材料为HT150铸铁，铸件；机床为Z525型摇臂钻床，工件装在组合夹具中。刀具：高速钢钻头1、确定背吃刀量： 2、确定进给量f：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.2-43，可查得f=0.150.25mm/r。按Z525机床进给量，选择f=0.16mm/r。3、确定切削速度v：根据机械加工工艺师手册第2版，表3.2-43，可查得=815m/min,选择。 按Z525机床的转速，选择，所以实际切削速度v： 4、工额定时的计算： 式中：=30mm，取=3mm，=13mm， =0.16mm/r，=200r/min，=1。4 变速箱体钻10-12孔夹具设计4.1 指出存在的问题为了提高劳动生产率和降低生产成本，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。对于变速箱体加工钻10-12孔夹具设计，由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低降低生产成本和降低劳动强度。4.2 夹具设计 4.2.1夹具体设计设计夹具，首先要仔细分析加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案；在满足加工精度的条件下，合理的进行安装、定位、夹紧；在完成夹具草图后，进一步考虑零件间的连接关系和螺钉、螺母、定位销等的固定方式，设计合理的结构实现个零部件间的相对运动；根据零件的使用要求，选择相应的材料。完成钻床夹具的所有设计后，用AutoCAD进行二位图形的绘制，首先画装配图，然后从装配图上拆画零件图，标注相关尺寸及技术要求，最后进行论文撰写、整理、修改完成该毕业设计。 4.2.2 定位基准的选择在加工中用作确定工件在夹具中占有正确位置的基准，称为定位基准。据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。该零件以三面定位，变速箱体上的装配基准为平面，而它们又是变速箱体上其他要素的设计基准，因此以这些装配基准平面作为定位基准，避免了基准不重合误差，有利于提高变速箱体各主要表面的相互位置精度。有零件图可知,根据本道工序，选底面和侧面为定位基准。 4.2.3 定位方案和元件设计根据以上零件的结构分析以及定位基准的选择，可得定位基准为平面，因此可选择定位元件为支承板,如图4.1定位支承板所示。图4.1 定位支承板根据工序图及对零件的结构的分析，本道工序需限制4个自由度，为了增加定位的可靠行，实际限制了其6个自由度。本夹具采用6点定位原则，用两个固定的支撑板作为一大平面即D面，限制了工件的两个旋转自由度和一个移动自由度；用W面作为一小平面，限制了工件的一个旋转自由度和一个移动自由度；用一个底面C来限制了工件上下移动自由度。4.3 定位、夹紧方案的选择由零件图可知：在对加工前，平面进行了粗、精铣加工，底面进行了钻、扩加工。因此，定位、夹紧方案有：为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面一销再加上一V型块定位的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即底平面。4.4 切削力及夹紧力的计算刀具：钻头。则轴向力：见工艺师手册表28.4F=Cdfk3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=(F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数，1.5; K加工性质系数，1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1则 F=KF=1.5钻削时 T=17.34 N切向方向所受力: F=取F=4416F F所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力：F夹KF （N）扭距：Nm在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数由资料机床夹具设计手册查表可得：切削力公式： 式（2.17）式中 查表得： 即：实际所需夹紧力：由参考文献16机床夹具设计手册表得： 安全系数K可按下式计算，由式（2.5）有：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献16机床夹具设计手册表 可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用螺旋夹紧机构。4.4.1 定位误差的计算该夹具以一销定位，为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得：销的定位误差 ： 其中：，