变速齿轮箱箱体加工工艺及夹具设计【车凸出部分内圆+铣侧面】【三维SW】[含CAD高清图纸和文档原稿]

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Beijing :Higher Efucation 10 KHURMI RS,GUPTA JK.Theory of Machines.First Multicolor Revised and Updated Edition,published by Euras-Ia Publishing House Ltd.,2005.五、试验、测试、试制加工所需主要仪器设备及条件计算机任务下达时间：2013 年 12月20日毕业设计开始与完成时间：2013 年 12月 20日至 2014 年 5月 26日组织实施单位：桂林电子科技大学信息科技学院机电工程系教研室主任意见：签字： 2013 年 12 月 17日系领导小组意见：签字： 2013 年 12月 19日毕业设计（论文）进度计划表 学号： 1053100208 姓名：李俊树序号起止日期计划完成内容实际完成内容检查日期检查人签名12013-12-03至2014-01-07毕业设计选题，指导老师下达任务书22014-01-08至2014-01-15资料查找，文献阅读，熟悉课题32014-01-16至2014-01-20为设计收集并准备相关资料42014-01-21至2014-01-28提交开题报告、任务书等52014-01-29至2014-02-13工艺初步分析，对比各种工艺方案，选择并确定工艺规程62014-02-14至2014-02-25选择其中的两道工序，初步设计总体夹具72014-02-26至2014-02-31夹具详细设计，计算相关数据，包括各种定位误差，夹紧力，切削力等82014-03-01至2014-03-12夹具详细设计，计算相关数据，包括各种定位误差，夹紧力，切削力等92014-03-13至2014-03-29夹具详细设计，计算相关数据，包括各种定位误差，夹紧力，切削力等102014-03-30至2014-04-08对设计的夹具实现三维建模，并倒出工程图，装配图等112014-04-09至2014-04-19对设计的夹具实现三维建模，并倒出工程图，装配图等122014-04-20至2014-04-30撰写毕业论文说明书132014-05-01至2014-05-04撰写毕业论文说明书142014-05-05至2014-05-10根据指导老师意见进行完善修改152014-05-11至2014-05-18提交毕业设计（论文）及其相关资料162014-05-19至2014-05-27答辩任务下达时间：2013年12月20日机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号01产品名称变速齿轮箱箱体零件名称变速齿轮箱箱体共2页第1页材 料 牌 号HT200毛 坯 种 类铸件毛坯外形尺寸每毛坯件数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 夹具刀具量具 准终 单件10铸造铸造铸20时效时效热30涂底漆涂底漆漆40粗铣粗铣底部大端面 机加工二X52K铣床铣夹具铣刀游标卡尺50精铣精铣底部大端面机加工二X52K铣床铣夹具铣刀游标卡尺60粗铣粗铣顶部凸台端面 机加工二X52K铣床铣夹具铣刀游标卡尺70精铣精铣顶部凸台端面 机加工二X52K铣床铣夹具铣刀游标卡尺80铣削铣削D向端面 机加工二X52K铣床铣夹具铣刀游标卡尺90钻扩铰钻扩铰底部2-8.3孔, 钻6-8.5孔, 钻 8-16沉孔机加工二钻床Z525专用钻夹具莫氏锥柄长刃机用钻头游标卡尺100钻攻丝钻1/8-27扣布锥孔机加工二钻床Z525专用钻夹具莫氏锥柄长刃机用钻头游标卡尺110钻扩铰钻扩铰左侧13、13.5、16台阶孔机加工二钻床Z525专用钻夹具莫氏锥柄长刃机用钻头游标卡尺120钻扩铰钻扩铰右侧13、13.5、16台阶孔机加工二钻床Z525专用钻夹具莫氏锥柄长刃机用钻头游标卡尺130铣削铣削侧面凸台面 机加工二X52K铣床铣夹具铣刀游标卡尺140钻孔钻凸台6孔机加工二钻床Z525专用钻夹具莫氏锥柄长刃机用钻头游标卡尺 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 期机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称变速箱上盖零件名称变速箱上盖共2页第2页材 料 牌 号HT200毛 坯 种 类铸件毛坯外形尺寸每毛坯件数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 夹具刀具量具 准终 单件150粗车粗车顶部35内部圆弧轮廓及倒角机加工二CA6140车床车夹具车刀游标卡尺160精车精车顶部35内部圆弧轮廓及倒角机加工二CA6140车床车夹具车刀游标卡尺170去毛刺去毛刺180检查检查 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 期编号： 桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计(论文)题 目：变速齿轮箱箱体加工工装设计院 （系）： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 李俊树 学 号： 1053100208 指导教师： 吕勇 职 称： 副教授 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 应用研究2014 年 5月 20 日41摘 要变速齿轮箱箱体零件加工工艺及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差AbstractAutomobile gearbox cover parts processing and fixture design process design, including machining process design and fixture three. In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in.Key words: process, process, cutting dosage, clamping, positioning目 录1 序言12 零件的分析22.1 零件的形状22.2 零件的工艺分析23 工艺规程设计43.1 确定毛坯的制造形式43.2 基面的选择43.3 制定工艺路线43.3.1工艺路线方案一53.3.2 工艺路线方案二53.3.3 工艺方案的比较与分析63.4 选择加工设备和工艺装备73.4.1机床选用73.4.2选择刀具73.4.3选择量具73.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定73.6 确定切削用量及基本工时94 车夹具设计224.1 车床夹具设计要求说明224.2车床夹具的设计要点224.3 定位机构244.4 夹紧机构244.5零件的车床夹具的加工误差分析254.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构264.7 零件的车床专用夹具简单使用说明265 铣侧面夹具设计285.1 问题的提出285.2 夹具设计285.2.1夹具体设计285.2.2定位基准的选择285.2.3定位方案和元件设计295.2.4定位误差的计算295.2.5夹紧力计算305.2.6夹紧机构的设计325.2.7定向键与对刀装置设计335.2.8确定夹具体结构尺寸和总体结构355.2.9夹具设计及操作的简要说明365.2.10 CAE应力分析结果37总 结39参考文献40致 谢411 序言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。变速齿轮箱箱体零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。2 零件的分析2.1 零件的形状题目给的零件是变速齿轮箱箱体零件，主要作用是起连接作用。零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。2.2 零件的工艺分析由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸造，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。变速齿轮箱箱体零件主要加工表面为：1. 粗铣底面、半精铣，表面粗糙度值为3.2。2. 粗铣、半精铣上端面，表面粗糙度值3.2。3. 车外圆，表面粗糙度值3.2。4. 车内孔及圆弧，及表面粗糙度值3.2。5.两侧面粗糙度值6.3、12.5，面粗糙度值6.3。变速齿轮箱箱体共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：(1)底部端面的加工表面： 这一组加工表面包括：端面，内圆，倒角钻孔并攻丝。这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求。其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。(2).端面的加工表面： 这一组加工表面包括：端面，粗糙度为3.2；的端面，并带有倒角；中心孔。其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。其中，内圆直接在车床上做镗工就行了。3 工艺规程设计本变速齿轮箱箱体假设年产量为10万台，每台车床需要该零件1个，备品率为19%，废品率为0.25%，每日工作班次为2班。该零件材料为HT200，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。依据设计要求Q=100000件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率和 废品率分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=2XQn(1+)（1+)=238595件/年3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，铸件的特点是液态成形，其主要优点是适应性强，即适用于不同重量、不同壁厚的铸件，也适用于不同的金属，还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用铸件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用砂型铸造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。3.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择，对像变速齿轮箱箱体这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。3.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.3.1工艺路线方案一10铸造铸造20时效时效30涂底漆涂底漆40粗铣粗铣底部大端面 50精铣精铣底部大端面60粗铣粗铣顶部凸台端面 70精铣精铣顶部凸台端面 80铣削铣削D向端面 90钻扩铰钻扩铰底部2-8.3孔, 钻6-8.5孔, 钻 8-16沉孔100钻攻丝钻1/8-27扣布锥孔110钻扩铰钻扩铰左侧13、13.5、16台阶孔120钻扩铰钻扩铰右侧13、13.5、16台阶孔130 铣削 铣削侧面凸台面150钻孔钻凸台6孔150粗车粗车顶部35内部圆弧轮廓及倒角机加工160精车精车顶部35内部圆弧轮廓及倒角机加工170去毛刺去毛刺180检查检查3.3.2 工艺路线方案二10铸造铸造20时效时效30涂底漆涂底漆40粗铣粗铣底部大端面 50精铣精铣底部大端面60粗铣粗铣顶部凸台端面 70精铣精铣顶部凸台端面 80铣削铣削D向端面 90粗镗粗镗顶部35内部圆弧轮廓及倒角机加工100精镗精镗顶部35内部圆弧轮廓及倒角机加工110钻扩铰钻扩铰底部2-8.3孔, 钻6-8.5孔, 钻 8-16沉孔120钻攻丝钻1/8-27扣布锥孔130钻扩铰钻扩铰左侧13、13.5、16台阶孔140钻扩铰钻扩铰右侧13、13.5、16台阶孔150钻孔钻凸台6孔160去毛刺去毛刺170检查检查3.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便。方案二采用镗床加工，需要要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。因此综合工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下：10铸造铸造20时效时效30涂底漆涂底漆40粗铣粗铣底部大端面 50精铣精铣底部大端面60粗铣粗铣顶部凸台端面 70精铣精铣顶部凸台端面 80铣削铣削D向端面 90钻扩铰钻扩铰底部2-8.3孔, 钻6-8.5孔, 钻 8-16沉孔100钻攻丝钻1/8-27扣布锥孔110钻扩铰钻扩铰左侧13、13.5、16台阶孔120钻扩铰钻扩铰右侧13、13.5、16台阶孔130 铣削 铣削侧面凸台面150钻孔钻凸台6孔150粗车粗车顶部35内部圆弧轮廓及倒角机加工160精车精车顶部35内部圆弧轮廓及倒角机加工170去毛刺去毛刺180检查检查3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1机床选用.工序是粗车、和精车。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的CA6140卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表4.2-7。.工序是钻孔，选用Z525摇臂钻床。3.4.2选择刀具.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。.钻孔时选用高速钢麻花钻，参考机械加工工艺手册（主编 孟少农），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。3.4.3选择量具本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“变速齿轮箱箱体” 零件材料为HT200，查机械加工工艺手册（以后简称工艺手册），表2.2-17 各种铸铁的性能比较，灰铸造的硬度HB为143269，表2.2-23 灰铸造的物理性能，HT200密度=7.27.3（），计算零件毛坯的重量约为2。表3-1 机械加工车间的生产性质生产类别同类零件的年产量件重型（零件重2000kg）中型（零件重1002000kg）轻型（零件重100kg）单件生产5以下10以下100以下小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于3050，毛坯重量21202506.04.0顶、侧面底 面铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。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、工序尺寸及毛坯尺寸。3.6 确定切削用量及基本工时切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据切削用量简明手册（第三版，艾兴、肖诗纲编，1993年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号，与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。工序10、20、30：铸造 时效处理无切削加工，无需计算工序40、50：粗铣、精铣底部大端面机床：铣床X52K刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料：， ，齿数。单边余量：Z=3mm所以铣削深度：精铣面余量：Z=1.0mm铣削深度：每齿进给量：取：取铣削速度每齿进给量：取取铣削速度机床主轴转速：按照文献，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：,取切削工时被切削层：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取走刀次数为1机动时间： 机动时间：所以该工序总机动时间工序60、70：粗铣、精铣顶部凸台端面机床：铣床X52K刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料：， ，齿数。单边余量：Z=3mm所以铣削深度：精铣面余量：Z=1.0mm铣削深度：每齿进给量：取：取铣削速度每齿进给量：取，取铣削速度机床主轴转速：按照文献，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：取切削工时被切削层：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取走刀次数为1机动时间： 机动时间：所以该工序总机动时间工序80：铣削D向端面机床：铣床X52K刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。单边余量：Z=3mm所以铣削深度：精铣面余量：Z=1.0mm铣削深度：每齿进给量：取：取铣削速度每齿进给量：取取铣削速度机床主轴转速：按照，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：取切削工时被切削层：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取走刀次数为1机动时间： 机动时间：所以该工序总机动时间工序90：钻扩铰底部2-8.3孔, 钻6-8.5孔, 钻 8-16沉孔机床：立式钻床Z525刀具：根据选高速钢锥柄麻花钻头。 钻孔8.3切削深度：进给量：取。切削速度取。机床主轴转速：，按照文献，取所以实际切削速度：切削工时 被切削层：刀具切入： 刀具切出： 取走刀次数为1机动时间： 铰孔8.3刀具：选择扩孔钻头（硬质合金锥柄麻花材料）。片型号：E403切削深度：进给量：取。切削速度：取。机床主轴转速：按照文献取所以实际切削速度：切削工时被切削层：刀具切入有：刀具切出： ，取走刀次数为1机动时间：工序100：钻1/8-27扣布锥孔机床：立式钻床Z525刀具：根据选高速钢锥柄麻花钻头。切削深度：进给量：取。切削速度取。机床主轴转速：，按照文献，取所以实际切削速度：切削工时 被切削层：刀具切入： 刀具切出： 取走刀次数为1机动时间： 刀具：选择扩孔钻头（硬质合金锥柄麻花材料）。片型号：E403切削深度：进给量：取。切削速度：取。机床主轴转速：按照文献取所以实际切削速度：切削工时被切削层：刀具切入有：刀具切出： ，取走刀次数为1机动时间：工序130钻扩铰左侧13、13.5、16台阶孔本工序采用计算法。表3-5高速钢麻花钻的类型和用途标准号类型直径范围（mm）用途GB1436-85直柄麻花钻2.020.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1437-85直柄长麻花钻1.031.5在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1438-85锥柄麻花钻3.0100.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1439-85锥柄长麻花钻5.050.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔选用Z525摇臂钻床，查机械加工工艺手册 孟少农 主编，查机表2.4-37钻头的磨钝标准及耐用度可得，耐用度为4500，表10.2-5标准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长，麻花钻，则螺旋角=30，锋交2=118，后角a=10,横刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。表3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度（摘自GB6137-85） mm直径范围直柄麻花钻ll111.8013.20151101表3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据GB6137-85） （）d (mm)2f8.618.0030118124060表3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度（1）后刀面最大磨损限度mm刀具材料加工材料钻头直径d0（mm）20高速钢铸铁0.50.8（2）单刃加工刀具耐用度T min刀具类型加工材料刀具材料刀具直径d0（mm）1120钻头（钻孔及扩孔）铸铁、铜合金及合金高速钢60钻头后刀面最大磨损限度为0.50.8mm刀具耐用度T = 60 min.确定进给量查机械加工工艺手册 孟少农 主编，第二卷表10.4高速钢钻头钻孔的进给量为f=0.250.65,根据表4.13中可知，进给量取f=0.60。.确定切削速度 查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表10.4-17高速钢钻头在灰铸造（190HBS）上钻孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得，V=12，参考机械加工工艺手册 孟少农 主编，表10.4-10钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数K=1.0，R=0.85。 V=12=10.32 （3-17）则 = =131 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150则实际切削速度 = = =11.8.确定切削时间查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表10.4-43，钻孔时加工机动时间计算公式： T= （3-19）其中 l= l=5 l=23则： t= =9.13工序110：钻扩铰底部19、21、26台阶孔机床：立式钻床Z525刀具：钻扩铰右侧13、13.5、16台阶孔。先钻13孔底孔。切削深度：进给量：取。切削速度取。机床主轴转速：，按照文献，取所以实际切削速度：切削工时 被切削层：刀具切入： 刀具切出： 取走刀次数为1机动时间： 扩孔刀具：选择扩孔钻头（硬质合金锥柄麻花材料）。片型号：E403切削深度：进给量：取。切削速度：取。机床主轴转速：按照文献取所以实际切削速度：切削工时被切削层：刀具切入有：刀具切出： ，取走刀次数为1机动时间：工序140、150：粗车顶部35内部圆弧轮廓及倒角已知加工材料灰铸铁CA6140普通车床所可转位车刀(YG6硬质合金材料)。根故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。.确定加工深度一次走刀内完成.确定进给量根据加工手册可知刀杆尺寸为，进给量=0.51.0按进给量在工艺手册可知： =0.7CA6140进给力=3530。，=时，进给力：=950。实际进给力为： =950=1111.5 （1-2）所选=可用。.选择磨钝标准耐用度根据加工手册，最大磨损量取为，车刀寿命=。.确定加工速度故： =63 （1-3） =120 （1-4）根据CA6140车床选择 =125这时实际速度为： = （1-5）.校验机床功率由加工手册=，加工速度时， =实际功率为： =1.7=1.2 （1-6）在CA6140上进行，最后用量为：=3.75，=，=，=精车加工所可转位车刀(YG6硬质合金材料)。选刀杆尺寸=，刀片厚度为。.确定加工深度可在一次走刀内完成.确定进给量根据加工手册可知刀杆尺寸为， 进给量=0.51.0按CA6140进给量 =0.7CA6140进给机构允许进给力=3530。 =950=1111.5故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据加工手册车刀后刀面磨损量，车刀寿命=。.确定加工速度当硬质合金刀度200219铸件，加工速度=。 =63 =120 （3-13）根据CA6140车床=125实际速度为： = （3-14）.校验机床功率由加工手册加工速度时， =加工功率修正系数=0.73=0.9，时间功率为： =1.7=1.2 =1.25，=，=，=4 车夹具设计4.1 车床夹具设计要求说明车床夹具主要用于车顶部35内部圆弧轮廓及倒角。因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。（1） 安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多，有通用的三爪卡盘、四爪卡盘，花盘，顶尖等，还有自行设计的心轴；专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式。这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转，刀具做进给运动定心式车床夹具 在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。角铁式车床夹具 在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。花盘式车床夹具 这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。（2） 安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件，常常将夹具安装在托板上。刀具则安装在车床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动。由于后一类夹具应用很少，属于机床改装范畴。而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具，所以零件在车床上加工用专用夹具。4.2车床夹具的设计要点（1）定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求当加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转，故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外，整个夹具还要受到重力和离心力的作用，转速越高离心力越大，这些力不仅降低夹紧力，同时会使主轴振动。因此，夹紧机构必须具有足够的夹紧力，自锁性能好，以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具，夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。（2）夹具与机床主轴的连接车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此，要求夹具的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用螺杆拉紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。根据径向尺寸的大小，其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式：1)对于径向尺寸D140mm，或D(23)d的小型夹具，一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中，并用螺杆拉紧，如图1-a所示。这种连接方式定心精度较高。2)对于径向尺寸较大的夹具，一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。图1-b所示的过渡盘，其上有一个定位圆孔按H7/h6或H7/js6与主轴轴颈相配合，并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开，可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按H7/h6或H7/js6装配在过渡盘的凸缘上，用螺钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度，可按找正圆校正夹具与机床主轴的同轴度。对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构，如图1-c所示，过渡盘在其长锥面上配合定心，用活套在主轴上的螺母锁紧，由键传递扭矩。这种安装方式的定心精度较高，但端面要求紧贴，制造上较困难。图1-d所示是以主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入主轴后，其端面与主轴端面只允许有0.050.1mm的间隙，用螺钉均匀拧紧后，即可保证端面与锥面全部接触，以使定心准确、刚度好。图1 车床夹具与机床主轴的连接过渡盘常作为车床附件备用，设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具体的止口尺寸。过渡盘的材料通常为铸铁。各种车床主轴前端的结构尺寸，可查阅有关手册4.3 定位机构本工件在加工孔时采用一面两孔作为定位基准，易于做到工艺过程中的基准统一，保证工件的相对位置精度，且具有支撑面大，支撑刚性好等优点；本工件采用底面和一对对角工艺孔作为定位基准，工件底面为第一定位基准，限制了x、y方向转动，z方向移动三个自由度；圆柱销为第二定位基准限制了x、y方向移动两个自由度；菱形销为第三定位基准，它和圆柱销联合限制了z方向转动自由度，所以此定位方案符合六点定位原理，采用对称压板将工件压紧。4.4 夹紧机构选择工件的夹紧方案，夹紧方案的选择原则是夹得稳，夹得劳，夹得快。选择夹紧机构时，要合理确定夹紧力的三要素：大小、方向、作用点。夹紧装置的基本要求如下：1. 夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置；2. 夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不震动，又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形。3. 夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力。4. 机构应尽量简单，制造、维修要方便。分析零件加工要素的性质，确定夹紧动力源类型为手动夹紧，夹紧装置为压板，压紧力来源为螺旋力。夹具的具体结构与参数见夹具装配图和零件图。工件夹紧方式的确定从夹紧动力源选择：手动夹紧确定主夹紧机构： 螺栓压板4.5零件的车床夹具的加工误差分析工件在车床夹具上加工时，加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差、夹具误差、夹具在主轴上的安装误差和加工方法误差的影响。如夹具图所示，在夹具上加工时，尺寸的加工误差的影响因素如下所述：1. 确定两销中心距及尺寸公差（中心距公差需采用对称公差的标注形式）两销中心距基本尺寸Ld公差按划线等级取0.4mm两销中心距的尺寸公差TLd（1/31/5）TLD =1/40.4=0.10mm两销中心距尺寸及公差的标注：LdLd/2=134.40.05mm2. 确定圆柱销的尺寸及公差圆柱销直径的基本尺寸d1工件孔1的最小极限尺寸=12mm圆柱销按g6制造（T=0.011mm）即=mm3. 查表确定削边销尺寸b及Bb=4mm B=10.5-2=8.5mm4. 确定削边销的直径尺寸及公差=0.188mm按h6级确定公差：=5. 计算定位误差目的是分析定位方案的可行性 因为定位方向与加工尺寸方向垂直，且被加工表面无尺寸公差要求，为次要加工表面，只要保证粗糙度为Ra12.5，故只需进行转角误差计算即可。=转角误差很小，符合定位要求，可以使用。4.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体设计的基本要求（1）应有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。（5）在机床上的安装应稳定可靠夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。4.7 零件的车床专用夹具简单使用说明（1）夹具的总体结构应力力求紧凑、轻便，悬臂尺寸要短，重心尽可能靠近主轴。（2）当工件和夹具上个元件相对机床主轴的旋转轴线不平衡时，将产生较大的离心力和振动，影响工件的加工质量、刀具的寿命、机床的精度和安全生产，特别是在转速较高的情况下影响更大。因此，对于重量不对称的夹具，要有平衡要求。平衡的方法有两种：设置平衡块或加工减重孔。在工厂实际生产中，常用适配的方法进行夹具的平衡工作。（3）为了保证安全，夹具上各种元件一般不超过夹具的圆形轮廓之外。因此，还应该注意防止切削和冷却液的飞溅问题，必要时应该加防护罩。本夹具按底面一面两孔定位，可以限制6个自由度，属于完全定位方式。工件加工出了2个工艺孔，分别以圆柱销和菱形销定位，工件靠压板用螺栓和螺母压紧5 铣侧面夹具设计5.1 问题的提出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。对于铣侧面夹具设计，由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低生产成本和降低劳动强度。5.2 夹具设计5.2.1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。5.2.2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，滑鞍上的装配基准为平面，而它们又是滑鞍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，有利于提高滑鞍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。 5.2.3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。5.2.4定位误差的计算 定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。5.2.5夹紧力计算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： 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得： 螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如下：图4.1受力简图由表得：原动力计算公式 即： 由上述计算易得： 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，决定选用手动螺旋夹紧机构。5.2.6夹紧机构的设计采用螺旋直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧工件的机构，统称螺旋夹紧机构。由于这类夹紧机构简单，夹紧可靠，通用性大，故在机床夹具中得到广泛运用。它的主要缺点是夹紧和松开工件时比较费力。本夹具采用移动压板进行夹紧，同时保证了夹紧可靠和动作迅速的要求。同时，由于移动压板标准件，可直接购买，降低了夹具的制造成本。夹紧力的计算单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按下列计算：式中： W0单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N）； Q 原始作用力（N）； L作用力臂（mm）； 螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm），其值视螺杆端部的结构形式而定，参见机床夹具设计手册第三版表1-2-20； 螺杆端部与工件间的摩擦角（）； 螺纹中径之半（mm）； 螺旋升角（），参见机床夹具设计手册第三版表1-2-21； 螺旋副的当量摩擦角（）， 式中为螺旋副的摩擦角（），为螺纹牙型半角（），参见机床夹具设计手册第三版表1-2-22。5.2.7定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据GB220780定向键结构如图所示： 图4.1 夹具体槽形与螺钉根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表4.4：表4.4 定向键 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D180.0120.03525124124.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺，其结构如图4.3所示： 图4.3 平塞尺塞尺尺寸参数如表4.5：表4.5 塞尺公称尺寸H允差dC30.0060.255.2.8确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体：夹具的定位、引导、夹紧装置装在夹具体上，使其成为一体，并能正确的安装在机床上。夹具体是将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大最复杂的基础件。夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接，而且在零件的加工过程中，夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动，因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上，切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧，因此设计夹具体时，必须考虑结构应便于排屑。此外，夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性等，在设计时也应加以考虑。夹具体设计的基本要求（1）应有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。 为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。（5）在机床上的安装应稳定可靠 夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。工件装夹方案确定以后，根据定位元件及夹紧机构所需要的空间范围及机床工作台的尺寸，确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。5.2.9夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。5.2.10CAE应力分析结果总 结在设计过程中，我们读到一些技术资料和设计手册，在机械领域中的一些基本问题的探讨。因此，这样的设计不仅要加强自己的理解和知识，和他们的知识，拓宽。此外，该拉延工艺的设计，AutoCAD绘图软件的使用，并在同一时间，手绘，所有这些因素都使我们学到更多的知识，图像识别和提高我们的绘图能力。本课题是变速齿轮箱箱体的加工工艺及夹具设计，主要是确定的工艺设计的工艺路线，确定加工和切削参数，基本工时，本设计的零件工艺路线是正确合理的，定位和夹紧的夹紧机构可实现定位和夹紧的目的，可以保证工件的加工精度。在很多问题的设计过程中，假设出现不合理工艺路线，甚无法保证夹具设计的准确性。在夹具设计中，由于定位基准的选择不合理，出现了定位或不定位零件加工精度无法保证。在夹紧机构由于尺寸的选择，如不合理，但没有达到夹紧的目的，也可能是由于位置的夹紧力和工件表面的作用所产生的营业额不合理。然而，在老师的细心指导的悉心指导下，经过三个月的努力，这些问题都一一解决方案。在这一过程中，加工工艺及夹具设计知识和更深入的了解，提高了综合专业知识的能力，我的专业知识，进一步提高技能，为以后从事专业技术工作。然而，在老师的细心指导的悉心指导下，经过努力，这些问题都一一解决方案。参考文献1 李 洪工艺手册M 北京出版社，200612 陈宏钧实用金属切削手册M 机械工业出版社