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南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
類 型：
□畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 □畢業(yè)論文
題 目：
變速箱體機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
劉群
指導(dǎo)教師：
張瑞華
專 業(yè)：
數(shù)控
時(shí) 間：
2017-3-19
11
摘 要
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是有關(guān)變速箱體零件的加工工藝設(shè)計(jì)和相關(guān)工序的夾具設(shè)計(jì)。箱體起著支承和固定軸系零件、保證軸系運(yùn)轉(zhuǎn)精度、儲(chǔ)存潤滑油及可靠密封等重要作用。箱體及其附件的設(shè)計(jì)都采用經(jīng)驗(yàn)性設(shè)計(jì)。本次變速箱體零件主要需要加工表面是平面和孔系。因?yàn)槠矫婕庸ぞ认鄬?duì)于孔系的加工精度更容易保證，所以本次設(shè)計(jì)遵循先面后孔的加工原則。為了保證加工精度要求，要對(duì)需加工的面和孔進(jìn)行粗加工和精加工。對(duì)于基準(zhǔn)的選擇我是以變速箱體的輸入輸出軸的支承孔作為粗基準(zhǔn)，以輸出軸的支承孔旁邊得兩個(gè)工藝孔作為精基準(zhǔn)。加工工序的選擇我是以支承孔系的軸作為粗基準(zhǔn)先加工出上表面，再以頂平面和精基準(zhǔn)（就是兩個(gè)工藝孔）加工出孔。加工所用機(jī)床都為組合機(jī)床，夾具選用專用夾具（本次設(shè)計(jì)以銑床夾具和鏜床夾具為例）夾緊。加緊方式選用手動(dòng)夾緊，夾緊可靠。
箱體類零件是機(jī)器或箱體部件的基礎(chǔ)件，它是機(jī)器或箱體部件中的軸、軸承、套和齒輪等零件按一定的相互位置關(guān)系裝連在一起，按一定的傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)地運(yùn)動(dòng)。因此，箱體類零件的加工質(zhì)量不但直接影響箱體的裝配精度和運(yùn)動(dòng)精度，而且還會(huì)影響機(jī)器的工作精度、使用性能。
關(guān)鍵詞：變速箱；加工工藝；定位；夾緊
I
Abstract
This graduation design is about gear case parts machining process design and related process of fixture design. Box plays a supporting and fixing of shafting parts, ensure accuracy of shafting, store lubricating oil and reliable sealing and other important role. The design of the enclosure and its attachments are empirical design. The main gear case parts need machining surface is flat and pore system. Because plane machining accuracy relative to the machining precision of hole is more easy to guarantee, so the design follow after the first plane hole processing principle. In order to guarantee machining accuracy requirements, to the machined surface and hole for rough machining and finish machining. For the choice of benchmark in the input and output shaft of gearbox housing bearing hole as crude benchmark, with output shaft bearing hole next to two hole as fine benchmark. The choice of machining process in the shaft of supporting hole is as rough benchmark first work out on the surface, to the top plane and fine benchmark (that is, two hole) processing out of the hole. Processing machine tools are used for modular machine tool, special fixture fixture selection (the design in milling fixture and boring clamp, for example) clamping. Stepping up way choose manual clamping, reliable clamping.
Body parts is the foundation of the machine or body parts, it is a machine or body parts of shaft, bearing, gear sets and spare parts according to certain position relationship with each other together, according to certain transmission relationship coordinated movement. As a result, the machining quality of parts of the not only directly affect the assembly accuracy and movement precision of box, but will also affect the work of machine precision and operational performance.
Key word: gearbox; Processing technology; positioning; Fixture design; Clamping force
目錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第1章 緒論 5
1.1選題的目的及意義 5
1.2現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向 5
第2章 變速箱體工藝分析 5
2.1零件的分析 5
2.1.1變速箱體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 5
2.2變速箱體的工藝分析 6
2.3確定毛坯、畫毛坯零件圖 6
第3章 擬定毛坯加工工藝規(guī)程 8
3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 8
3.2 制定工藝路線 8
3.3 選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具 11
3.4 加工工序設(shè)計(jì) 12
3.4.1 工序10粗銑和工序50精銑底平面工序 12
3.4.2 工序60、80、90粗鏜-半精鏜-精鏜的工序 13
3.4.3 工序100鉆擴(kuò)鉸2-Φ30H7 孔工藝設(shè)計(jì) 16
3.4.4 工序110鉆擴(kuò)鉸22H7孔工藝設(shè)計(jì) 17
3.4.5 工序120（130、150）鉆M10螺紋底孔的工藝設(shè)計(jì) 18
3.4.6 工序140鉆2xM16螺紋底孔 18
3.4.7 工序160鉆底面沉頭孔 19
第4章 夾具設(shè)計(jì) 19
4.1 鏜孔夾具設(shè)計(jì) 19
4.1.1確定設(shè)計(jì)方案 19
4.1.2 切削力的計(jì)算與夾緊力分析 20
4.1.3鏜套、襯套、鏜模板及夾具體設(shè)計(jì) 21
4.1.4鏜桿與浮動(dòng)接頭 21
4.1.5夾具精度分析 22
4.1.6鏜模支架和底座設(shè)計(jì) 22
4.2 銑床夾具設(shè)計(jì) 23
4.2.1 銑夾具簡(jiǎn)圖 23
4.2.2定位基準(zhǔn)的選擇 24
4.2.3定位元件的設(shè)計(jì) 24
4.2.4定位誤差的分析 25
4.2.5銑削力與夾緊力計(jì)算 25
4.2.6夾具體槽形與計(jì)對(duì)刀裝置設(shè) 26
4.2.7夾緊裝置及夾具體設(shè)計(jì) 28
總結(jié) 30
參考文獻(xiàn) 31
致謝 32
II
第1章 緒論
1.1選題的目的及意義
選擇這樣的的題目能夠很好地展現(xiàn)我們專科三年所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)我們的動(dòng)手能力和實(shí)踐的能力。要完成這樣的設(shè)計(jì)需要大量調(diào)動(dòng)我們所學(xué)的知識(shí)，需要結(jié)合課本上的知識(shí)查閱切削用量，形位公差等各種數(shù)據(jù)。獨(dú)自完成設(shè)計(jì)更能夠培養(yǎng)我們對(duì)機(jī)械加工工藝的熟悉度，為將來能夠更快的適應(yīng)工作崗位做下基礎(chǔ)。
1.2現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向
跟著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展、市場(chǎng)需求的瞬息萬變和商品角逐的日益激烈，機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，同時(shí)，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和精度的要求愈來愈高，數(shù)控機(jī)床和柔性制造系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣發(fā)，機(jī)床夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）也日趨成熟，機(jī)床夾具必須隨生產(chǎn)形式的變化而不斷地向前發(fā)展：
機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和綜合化
發(fā)展可調(diào)夾具
提高機(jī)床夾具的精度
提高機(jī)床夾具高效化和自動(dòng)化水平
第2章 變速箱體工藝分析
2.1零件的分析
2.1.1變速箱體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
箱體類零件都有以下幾點(diǎn)特征，變速箱體也符合這幾個(gè)結(jié)構(gòu)特征：
（1）箱體通常是作為一個(gè)基本組件，零件或更多的組件安裝在它上，形狀更復(fù)雜，因?yàn)榘惭b應(yīng)該有一個(gè)定位面，一個(gè)定位孔，而且還使用固定螺絲孔，所以。
（2）體積比較大。箱體內(nèi)大部分是空的，需要安裝齒輪和軸，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)還要儲(chǔ)存一定量的油，所以箱體內(nèi)部需要大面積的體積。
（3）壁薄容易變形。箱體大都體型較大，需要安裝的地方還要求箱體的質(zhì)量要小，所以加工時(shí)都把箱體設(shè)計(jì)成薄壁結(jié)構(gòu)來減少重量。因?yàn)椴捎昧吮”诮Y(jié)構(gòu)，所以箱體在加工的時(shí)候產(chǎn)生的內(nèi)力會(huì)導(dǎo)致箱體的變形，在運(yùn)送途中如果不小心也會(huì)造成箱體的變形。
（4）有精度要求較高的孔和平面。箱體內(nèi)部的孔都是軸承孔，所以要求的加工精度比較高來保證同軸度，因?yàn)橄潴w的安裝也有相應(yīng)的要求，所以箱體表面粗糙度和孔的粗糙度都有較高的精度要求，這些加工精度將直接影響到箱體的裝配精度和性能。
2.2變速箱體的工藝分析
孔的尺寸誤差和幾何形狀的誤差都會(huì)造成軸承與孔的配合產(chǎn)生誤差，比如加工時(shí)晃動(dòng)等方面失誤，所以要保證加工的孔和孔軸的配合度為H7，這樣來保證運(yùn)行；當(dāng)垂直軸孔的同軸度誤差和這個(gè)孔的端面相同的軸的誤差會(huì)使軸和軸承箱裝配傾斜導(dǎo)致軸上齒輪與齒輪之間嚙合度很差，從而使齒輪磨損或卡住。為了保證孔與軸更好的配合，所以需查表得孔的垂直度為0.08mm；孔的同軸度為0.02mm；圓度為0.0175mm；需加工孔的表面粗糙度為Ra小于1.6mm。
經(jīng)由查表與自己設(shè)計(jì)，最終確定箱體的頂面粗糙度和箱體個(gè)表面的粗糙度均小于12.5um，箱體的各個(gè)倒角和結(jié)合處的粗糙度都小于3.2um。
2.3確定毛坯、畫毛坯零件圖
參考箱體零件大都為鑄件所以我選擇毛坯的材料為HT200。因?yàn)樽兯傧溆糜谄囆袠I(yè)，所以需求量大根，為成批量生產(chǎn)。查參考資料和自己的認(rèn)知我，箱體為殼型內(nèi)部還為空的，所以選擇毛坯鑄造方法為砂型鑄造機(jī)器造型和殼型。
查參考文獻(xiàn)[1]2.2-2，箱體公差等級(jí)CT為8～12級(jí)。
查參考文獻(xiàn)[1]2.2-5，箱體RMA等級(jí)為G級(jí)。
所以選擇CT10級(jí)，RMA為G級(jí)。
表1-1 各加工面總余量
加工的表面
箱體的基本尺寸（mm）
加工余量的等級(jí)
加工余量的值
加工說明
頂面
326
G
3.5
單側(cè)加工
左側(cè)面
230
H
4
左側(cè)面
下平面
396
G
5
單側(cè)加工
右側(cè)面
230
H
4
右側(cè)面雙側(cè)加工降一級(jí)
2-Φ72
72
H
3
孔雙側(cè)加工降一級(jí)
Φ80
80
H
3
孔雙側(cè)加工降一級(jí)
Φ92
92
H
3
孔雙側(cè)加工降一級(jí)
?Φ62
62
H
3
孔雙側(cè)加工降一級(jí)
?Φ42
42
H
1
加工
第3章 擬定毛坯加工工藝規(guī)程
3.1 定位基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇：為了保證加工零件的準(zhǔn)確性和便于裝夾以及基準(zhǔn)的重合，選取加工好的上下平面作為精基準(zhǔn)。
粗基準(zhǔn)的選擇：在保證各加工面均有加工余量的前提下，要確保重要的孔的加工余量均勻分配；因?yàn)橄碌酌娼佑|面積比較大，更加容易保證接觸的穩(wěn)定性，選擇大面積面可以保證加工時(shí)盡可能降低因切削力使零件晃動(dòng)而帶來的誤差，所以這里我選擇下底面做為粗基準(zhǔn)。
3.2 制定工藝路線
選擇加工工藝基準(zhǔn)它的出發(fā)點(diǎn)是，在考慮到零件的幾何形狀、它的位置以及尺寸精度等一系列技術(shù)要求得到相應(yīng)的要求時(shí)，才能選擇此基準(zhǔn)為加工工藝基準(zhǔn)。因?yàn)橄潴w零件的用途廣泛比如汽車方面，所以需求量較高，工廠一般用中規(guī)模生產(chǎn)，一些企業(yè)采用萬能性加工機(jī)床。在此之外，還可以考慮經(jīng)濟(jì)的效益，來使生產(chǎn)的成本盡可能下降。
為了確保各個(gè)加工表面能夠滿足表面的加工要求并且在此基礎(chǔ)上還要考慮到各個(gè)加工方法滿足的經(jīng)濟(jì)效益在雙方面要求下，確定各表面加工的方法如下：底面:粗銑—精銑；上頂面：粗銑—精銑；兩側(cè)面：粗銑—精銑；Φ92Φ80Φ72Φ62Φ42孔：粗鏜—精鏜；2-Φ30、2-Φ22孔：鉆—擴(kuò)—粗鉸—精鉸；根據(jù)先加工面再加工孔的原則，應(yīng)當(dāng)先加工箱體的重要表面然后是次要表面，最后再進(jìn)行孔的加工，又因?yàn)榧庸r(shí)要先粗銑再精銑的原則，所以先粗銑表面和兩個(gè)側(cè)面，然后再精銑。每一階段工序中要首先加工面，然后再鏜或鉆各個(gè)孔。
初步擬定加工工藝路線如下：
加工路線一
工序號(hào)
工 序 內(nèi) 容
鍛造
時(shí)效
涂漆
10
粗、精銑上平面至尺寸
20
粗、精銑下平面
30
粗、精銑箱體左右側(cè)面
40
粗鏜 Φ92、Φ80、2-Φ72、Φ62、Φ42
50
精鏜 Φ92、Φ80、2-Φ72、Φ62、Φ42
60
鉆擴(kuò)鉸2-Φ30H7
70
鉆擴(kuò)鉸2-Φ22H7
80
鉆7xM10螺紋底孔，孔深22mm倒角1x45°，攻絲深度16；鉆5xM10螺紋底孔，倒角1x45°，攻螺紋；鉆2xM16螺紋底孔 倒角1x45°，攻螺紋。
90
鉆底面沉頭孔，鉸孔Φ13，锪孔Φ26深4mm。
100
鉆頂面8xM10螺紋孔，孔深24mm 倒角1x45°，攻螺紋深18mm
120
檢查
130
入庫
加工路線二：
工序號(hào)
工 序 內(nèi) 容
鍛造
時(shí)效
涂漆
10
粗鏜 Φ92、Φ80、2-Φ72、Φ62、Φ42
20
精鏜 Φ92、Φ80、2-Φ72、Φ62、Φ42
30
鉆7xM10螺紋底孔，孔深22mm倒角1x45°，攻絲深度16；鉆5xM10螺紋底孔，倒角1x45°，攻螺紋；鉆2xM16螺紋底孔 倒角1x45°，攻螺紋。
40
鉆底面沉頭孔，鉸孔Φ13，锪孔Φ26深4mm。
50
鉆頂面8xM10螺紋孔，孔深24mm 倒角1x45°，攻螺紋深18mm
60
粗、精銑頂面至加工尺寸
70
粗、精銑下底面
80
粗精銑箱體左右側(cè)面
90
鉆擴(kuò)鉸2-Φ30H7
100
鉆擴(kuò)鉸2-Φ22H7
120
檢查
130
入庫
總結(jié)上面2種方案，都有一定的問題，還需要進(jìn)行深一步的討論。
方案二相對(duì)于方案一部分工序有問題，沒有遵循設(shè)計(jì)工藝路線原則中的先面后孔的原則。方案一中工序80和方案二中工序30的加工公布過多，可以考慮分序加工。粗加工和精加工不一定能夠精確的加工出需要的尺寸，所以新方案需要添加半精加工，這樣才能保證加工的精確性。
修改后的工藝路線如下：
工序號(hào)
工 序 內(nèi) 容
簡(jiǎn)要說明
鍛造
時(shí)效
消除內(nèi)應(yīng)力
涂漆
防止生銹
10
粗銑底平面
先加工基準(zhǔn)面
20
粗銑上平面
先加工平面
30
粗銑箱體左右側(cè)面
40
精銑上平面
提高基準(zhǔn)精度
50
精銑底面
粗加工結(jié)束
60
粗鏜孔 Φ92H7、Φ80J7、2-Φ72J7、Φ62J7、Φ42
精加工開始
70
精銑箱體左右側(cè)面
先加工主要的孔
80
半精鏜孔 Φ92H7、Φ80J7、2-Φ72J7、Φ62J7、Φ42
工序集中
90
精鏜孔 Φ92H7、Φ80J7、2-Φ72J7、Φ62J7、Φ42
加工2-Φ72的端面孔
100
鉆擴(kuò)鉸2-Φ30H7
加工Φ80的端面孔
110
鉆擴(kuò)鉸2-Φ22H7
加工2-Φ72的端面的螺紋孔
120
鉆7xM10螺紋底孔，深22mm孔口倒角1x45°，攻螺紋深16
加工Φ80的端面的螺紋孔
130
鉆5xM10螺紋底孔，孔口倒角1x45°，攻螺紋.
加工Φ80的端面的螺紋孔
140
鉆2xM16螺紋底孔孔口倒角1x45°，攻螺紋.
加工頂面螺紋孔
150
鉆頂面8xM10螺紋孔，深24mm孔口倒角1x45°，攻螺紋深18mm
加工底座沉頭孔
160
鉆底面沉頭孔，鉸孔Φ13，锪孔Φ26深4mm。
檢查
入庫
3.3 選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具
因?yàn)樯a(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，根據(jù)各個(gè)工序可以確定大部分工序都可以在通用機(jī)床上進(jìn)行加工，少量工序在專用機(jī)床加工，所以以通用機(jī)床為主，專用機(jī)床為輔，完成加工后的裝卸和運(yùn)輸均為人工完成。
主要工序的刀、夾、量具選擇：
10：粗銑箱體的頂面：選用x52k立式銑床，查參考文獻(xiàn)【2】表3.1選擇硬質(zhì)合金端三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：YT15,D=200mm，齒數(shù)，此為粗齒銑刀，選擇專用夾具和游標(biāo)卡尺。
20：粗銑底平面：同10所選用機(jī)床和刀具
30：粗銑箱體左右側(cè)面：組合機(jī)床專用刀具。
40：精銑底平面：同10所選用機(jī)床和刀具
60（80、90）：粗鏜孔 Φ92H7、Φ80J7、2-Φ72J7、Φ62J7、Φ42：查參考文獻(xiàn)【1】表4.2-19選擇臥式鏜床T612，查參考文獻(xiàn)【1】表4.2-24這里可以選擇加工的功率為10KW的1TA20鏜削頭，選用鏜通孔鏜刀，專用夾具、游標(biāo)尺。
70：精銑精銑箱體左右側(cè)面：組合機(jī)床專用刀具。
90：鉆-擴(kuò)-鉸2-Φ30H7:查文獻(xiàn)[ 1 ]表2.36選擇機(jī)Z550立式鉆床，為Φ30麻花鉆和專用鉆夾具，游標(biāo)卡尺。
100：鉆-擴(kuò)-鉸2-Φ22H7：查文獻(xiàn)[ 1 ]表2.36選擇機(jī)Z550立式鉆床，為Φ30麻花鉆和專用鉆夾具，游標(biāo)卡尺。
140（120、130、150）：本道工序?yàn)殂@2xM16的螺紋底孔 ，孔口的倒角1x45°，最后攻出螺紋.：查文獻(xiàn)【1】表2.35這里選用的加工機(jī)床為Z525立式鉆床，選擇鉆頭為Φ16的麻花鉆和相應(yīng)的專用夾具、游標(biāo)卡尺。
150：本道工序?yàn)殂@底面的沉頭孔，先鉸的孔，然后進(jìn)行锪孔，孔的大小為孔的深度為4mm：查參考文獻(xiàn)【1】表3.1-13選用120°錐柄錐面锪鉆（GB/T 1143—2004),d=13,L=93,l=20,莫氏錐度為1；查參考文獻(xiàn)【1】3.1-17然后選用莫氏錐柄機(jī)用鉸刀（GB/T 1132—2004)進(jìn)行加工,具體參數(shù)如下：d=26，L=277，l=71，莫式錐度為3。
3.4 加工工序設(shè)計(jì)
3.4.1 工序10粗銑和工序50精銑底平面工序
查參考文獻(xiàn)【1】表2.2-5可以得平面加工余量，箱體底平面的精加工余量=1.5，由先前資料可知Z=4，所以Z底粗==4-1.5=2.5mm，查得ap精=2.5，ap精=1.5。
查參考文獻(xiàn)【1】表4.2-36，以150r/min為粗銑主軸轉(zhuǎn)速，以300r/min為精銑的主軸轉(zhuǎn)速。因?yàn)橄惹斑x定的加工銑刀直徑為，所以以銑刀直徑帶入相應(yīng)的切削速率方程得：
V粗=，
V精=
校核機(jī)床功率（一般只校核粗加工工序）：
查參考文獻(xiàn)資料【2】表1.19，從中可以得出切削功率Pm的計(jì)算公式為 ：
Pm=
取z=10個(gè)齒，
將它們帶入公式中，得：
kw
查參考文獻(xiàn)資料【2】表3.30可以得出機(jī)床主電動(dòng)機(jī)功率為7.5kw，這里我取加工效率為0.85，那么
所以重新選擇主軸轉(zhuǎn)速為，則:
將它帶入公式中：
綜上所以機(jī)床的功率足夠。
3.4.2 工序60、80、90粗鏜-半精鏜-精鏜的工序
查參考文獻(xiàn)【1】表2.2-5可以查出各個(gè)縱向孔的加工余量整理后如下圖所示：
查參考文獻(xiàn)資料【1】表2.2-6可以確定鏜孔的經(jīng)濟(jì)精度為：粗鏜-12級(jí)，半精鏜-11級(jí)精鏜-7級(jí)。
鏜孔中間尺寸及公差要求詳細(xì)參數(shù)見表(3-1）
表3-1各縱向孔中間尺寸與精度
孔
粗鏜
半精鏜
精鏜
由參考文獻(xiàn)資料【2】表2.14可得（MPa）、kv，再由表2.13可確定f、d0、vt 。根據(jù)公式；；機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速表，設(shè)計(jì)與計(jì)算如以下表（3-2至3-7）。（應(yīng)為需加工的孔比較多所以我打算以表格的形勢(shì)將數(shù)據(jù)反映出來，這樣看的更加方便簡(jiǎn)潔）
3.4.2-1 80J7孔的參數(shù)設(shè)計(jì)（如下表3-2）
表3-2 80J7孔加工中間的尺寸與參數(shù)
粗鏜
半精鏜
精鏜
加工后尺寸
f（mm/r）
0.3
0.25
0.15
v（m/s）
0.2
0.3
0.4
ap（mm）
2
0.75
0.25
n（r/min）
49
72
96
n實(shí)際（按機(jī)床選擇）
48
75
96
v實(shí)際
11.8
18.84
24.12
3.4.2-2 90H7孔的參數(shù)設(shè)計(jì)（具體參數(shù)如下表3-3）
表3-3 92H7孔加工中間的尺寸與參數(shù)
粗鏜
半精鏜
精鏜
加工后尺寸
f（mm/r）
0.3
0.25
0.15
v（m/s）
0.2
0.3
0.4
ap（mm）
2
0.65
0.35
n（r/min）
42
63
83
n實(shí)際（按機(jī)床選擇）
38
60
75
v實(shí)際
10.7
17.2
21.7
3.4.2-3 2-72J7孔的參數(shù)設(shè)計(jì)（具體參數(shù)如下表3-4）
表3-4 2-72J7孔加工中間的尺寸與參數(shù)
粗鏜
半精鏜
精鏜
加工后尺寸
f（mm/r）
0.3
0.25
0.15
v（m/s）
0.2
0.3
0.4
ap（mm）
2
0.75
0.25
n（r/min）
54.6
80.2
106
n實(shí)際（按機(jī)床選擇）
60
75
96
v實(shí)際
13.2
16.8
21.7
3.4.2-4 62J7孔的參數(shù)設(shè)計(jì)（具體參數(shù)如下表3-5）
表3-5 62J7孔加工中間的尺寸與參數(shù)
粗鏜
半精鏜
精鏜
加工后尺寸
f（mm/r）
0.3
0.25
0.15
v（m/s）
0.2
0.3
0.4
ap（mm）
2
0.75
0.25
n（r/min）
64
93
123.3
n實(shí)際（按機(jī)床選擇）
60
96
128
v實(shí)際
11.3
11.5
24.9
3.4.2-5 42孔的參數(shù)設(shè)計(jì)（具體參數(shù)如下表3-6）
表3-6 42孔加工中間的尺寸與參數(shù)
粗鏜
半精鏜
精鏜
加工后尺寸
f（mm/r）
0.3
0.25
0.15
v（m/s）
0.2
0.3
0.4
ap（mm）
2
0.85
0.15
n（r/min）
95.5
137.4
182
n實(shí)際（按機(jī)床選擇）
96
128
205
v實(shí)際
12.1
16.8
27
3.4.3 工序100鉆擴(kuò)鉸2-Φ30H7 孔工藝設(shè)計(jì)
先鉆15的孔，由參考文獻(xiàn)【2】表2.30，取f=0.35
查參考文獻(xiàn)【2】表2.30 得 ，使用插入法得 v=0.48=28.8；F=4611N;M=33.648。主軸轉(zhuǎn)速 n=。
再鉆孔28，粗糙度Ra=6.3，由參考文獻(xiàn)【2】表2.30，取f=0.45
查參考文獻(xiàn)【2】表2.30 得，使用插入法得 =28.8； F=9614N ; M=126.059。主軸轉(zhuǎn)速n= 。
擴(kuò)孔 粗糙度Ra為6.3，由參考文獻(xiàn)【2】表2.30，取f=1.2.
查參考文獻(xiàn)【2】表2.30 得，使用插入法得v=0.26=15.6;主軸轉(zhuǎn)速n=。
鉸孔，粗糙度Ra=1.6，由參考文獻(xiàn)【2】表2.30，取f=1.2
查參考文獻(xiàn)【2】表2.30 得，使用插入法得 =15.6；主軸轉(zhuǎn)速n=。
3.4.4 工序110鉆擴(kuò)鉸22H7孔工藝設(shè)計(jì)
先鉆20的孔，由參考文獻(xiàn)【2】表2.30，取f=0.4.
查參考文獻(xiàn)【2】表2.30 得 ，使用插入法得 v=0.49=29.4；F=6327N ; M=58.468。主軸轉(zhuǎn)速 n=。
擴(kuò)孔 粗糙度Ra為6.3，由參考文獻(xiàn)【2】表2.30，取f=0.7.查參考文獻(xiàn)【2】表2.30 得，使用插入法得v=0.37=22.2;主軸轉(zhuǎn)速n=。
鉸孔，粗糙度Ra=1.6，由參考文獻(xiàn)【2】表2.30，取f=1.5
查參考文獻(xiàn)【2】表2.30 得，使用插入法得 =7.8；主軸轉(zhuǎn)速n=.
3.4.5 工序120（130、150）鉆M10螺紋底孔的工藝設(shè)計(jì)
鉆8.5螺紋底孔
（查參考文獻(xiàn)【2】表2.7和表2.8）
f=0.24
v=（插入法）
攻螺紋，螺距p為1.5
經(jīng)計(jì)算：
根據(jù)所找參考文獻(xiàn)【1】表6.2-5的內(nèi)容，根據(jù)鉆削機(jī)動(dòng)的時(shí)間計(jì)算公式，可知Tj=0.11 min，
根據(jù)所找參考文獻(xiàn)【1】表格6.3-9的內(nèi)容，可知裝夾工件時(shí)間T1=0.18min，參考文獻(xiàn)【1】表6.3-10知卸下的工件時(shí)間T2=0.2min，參考文獻(xiàn)【1】表6.3-11知各種操作所需時(shí)間T3=0.22min，參考文獻(xiàn)【1】表6.3-12知測(cè)量工件所需時(shí)間T4=0.1min，則最后一共加在一起的時(shí)間
Tf=T1+T2+T3+T4=0.7min
k按參考文獻(xiàn)【1】表6.3-36可知，k取15.7 %，單件的定額時(shí)間
T=（Tj+Tf）*（1+K%）=(0.11+0.7)*(1+15.7%)=0.94min
3.4.6 工序140鉆2xM16螺紋底孔
鉆螺紋底孔
（查參考文獻(xiàn)【2】表2.7和表2.8）
f=0.45
v=（插入法）
攻螺紋，螺距p=2
經(jīng)計(jì)算：
根據(jù)所找參考文獻(xiàn)【1】表6.2-5的內(nèi)容，根據(jù)鉆削機(jī)動(dòng)的時(shí)間計(jì)算公式，可知Tj=0.15 min，
根據(jù)所找參考文獻(xiàn)【1】表格6.3-9的內(nèi)容，可知裝夾工件時(shí)間T1=0.18min，參考文獻(xiàn)【1】表6.3-10知卸下的工件時(shí)間T2=0.16min，參考文獻(xiàn)【1】表6.3-11知各種操作所需時(shí)間T3=0.22min，參考文獻(xiàn)【1】表6.3-12知測(cè)量工件所需時(shí)間T4=0.15min，則最后一共加在一起的時(shí)間
Tf=T1+T2+T3+T4=0.71min
k按參考文獻(xiàn)【1】表6.3-36可知，k取15.7 %，單件的定額時(shí)間
T=（Tj+Tf）*（1+K%）=(0.15+0.71)*(1+15.7%)=0.99min。
3.4.7 工序160鉆底面沉頭孔
先鉆孔，由參考文獻(xiàn)【2】表2.30取進(jìn)給速度f=0.2mm/r。
查參考文獻(xiàn)【2】表2.30 得 ，使用插入法得 v=0.266=15.96，主軸轉(zhuǎn)速 n=。
再鉸孔,由參考文獻(xiàn)【2】表2.30，取f=0.35;查參考文獻(xiàn)【2】表2.30 得，使用插入法得 =10.8.
锪孔Φ26 深4 ,由參考文獻(xiàn)【2】表2.30取進(jìn)給速度 f=0.12mm/r ; 切削速度v=0.3m/s 。
第4章 夾具設(shè)計(jì)
4.1 鏜孔夾具設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)以加工工序60中為例。
4.1.1確定設(shè)計(jì)方案
因?yàn)樾枰庸さ目自趥?cè)面，而鏜床加工方式也是橫向加工，所以需要使孔與加工方向一致。先固定箱底底座，通過四個(gè)沉頭孔將箱體與夾具同向固定；在用夾板固定箱體的頂面保證加工時(shí)不會(huì)應(yīng)為切削力過大而使箱體晃動(dòng)影響誤差。
4.1.2 切削力的計(jì)算與夾緊力分析
本工序是要完成孔的鏜加工：
鏜切削力的計(jì)算：；鏜削力矩 ：。
式中：
加工本道工序時(shí)，需要使箱體工件的底平面與工件臺(tái)緊靠，確保加工的精確性，使用帶光滑面的壓塊通過壓緊螺釘使箱體工件底平面與工件臺(tái)充分的夾緊，減少加工誤差。該工件主要是靠壓緊螺母使箱體與工件臺(tái)加緊，夾緊力計(jì)算公式：
式中： —單個(gè)螺旋夾緊產(chǎn)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(dāng)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(dāng)量摩擦角（°）。
由夾緊力公式得點(diǎn)接觸的單個(gè)普通螺旋夾緊力：
4.1.3鏜套、襯套、鏜模板及夾具體設(shè)計(jì)
本工序的工藝孔需要粗加工、半精加工、精加工。為了方便選用固定鏜套以減少更換鏜套的輔助時(shí)間。鏜模板選用固定式鏜模板，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊，在側(cè)面使用對(duì)刀塊進(jìn)行定位。
4.1.4鏜桿與浮動(dòng)接頭
鏜夾具和刀具、輔助工具有緊密的聯(lián)系，設(shè)計(jì)最好先把刀具和輔助工具的結(jié)構(gòu)形式定下來，否則夾具設(shè)計(jì)不能采用。鏜床使用的工具有很多，如鏜桿、鏜桿接頭和對(duì)刀裝置等。
鏜孔直徑D、鏜桿直徑d與鏜刀截面的尺寸關(guān)系
D
d
當(dāng)鏜桿導(dǎo)向部分直徑時(shí)，常采用插入式結(jié)構(gòu)。耐磨材料，如銅或鋼，
使用時(shí)間長(zhǎng)后磨損，可在下面加墊片，這樣可以減少摩擦，減少誤差。
如上表，我選取鏜孔直徑為62、鏜桿直徑d=45、鏜刀截面尺寸。
4.1.5夾具精度分析
本道工序主要加工的孔還要保證表面粗糙度。因?yàn)樽詈笠M(jìn)行精鏜加工，所以選用直徑為mm標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金鏜刀，加工時(shí)鏜套是必不可少的，否則鏜孔的會(huì)對(duì)精度要求有很大的影響。導(dǎo)套孔直徑為該工藝孔的最大實(shí)體尺寸要求。
保證工藝孔表面粗糙度，由本工序所選用的加工工步粗鏜-半精鏜-精鏜滿足粗糙度要求。影響兩工藝孔位置度的因素有：
（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。
4.1.6鏜模支架和底座設(shè)計(jì)
鏜模支架和底座多為鑄鐵件常用的一般為HT200,因?yàn)殍T鐵件更利于加工，硬度適中而且不會(huì)影響刀具或損壞刀具。所有的支架和底座都用圓柱銷和螺釘緊固。下圖為鏜模支架典型結(jié)構(gòu)和尺寸。
鏜模底座其典型結(jié)構(gòu)和尺寸如下圖：
鏜模底座需要安裝加強(qiáng)筋，因?yàn)榧庸すr(shí)有較大的扭曲應(yīng)力都靠鏜模底座支撐，所以要一定的剛性強(qiáng)度。另外定位元件和支撐結(jié)構(gòu)要在鏜模底座平面的基礎(chǔ)上要高出3-4mm，也就是在鏜模底座基礎(chǔ)上鑄出3-4mm的凸臺(tái)來安裝定位元件支撐結(jié)構(gòu)。另外凸臺(tái)還要刮研來保證平面的光滑性。
4.2 銑床夾具設(shè)計(jì)
4.2.1 銑夾具簡(jiǎn)圖
本道工序?yàn)榇帚娤潴w上表面設(shè)計(jì)的夾具如下圖所示：
4.2.2定位基準(zhǔn)的選擇
在這個(gè)過程中，定位基準(zhǔn)是下平面，所以定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)參考相吻合，所以我不需要重新計(jì)算上下平面的平行度，從而保證了平行度的要求。本道工序只需保證下平面的平行就可以了，同時(shí)還要確保下平面與兩定位板正確的安裝。同時(shí)進(jìn)行采用手動(dòng)夾緊。
4.2.3定位元件的設(shè)計(jì)
本工序的定位基準(zhǔn)為一面兩銷定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是一面兩銷。在這里我設(shè)計(jì)的是固定擋銷和帶大端面的短圓柱銷來進(jìn)行定位。
帶大端面的短圓柱銷的設(shè)計(jì)出的尺寸如圖4. 2.3所示。
4.2.3 帶大端面的短圓柱銷
固定擋銷的結(jié)構(gòu)如圖4.2.4所示:
圖4.2.4 固定擋銷
4.2.4定位誤差的分析
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
所以這種定位方案是可行的。
4.2.5銑削力與夾緊力計(jì)算
本夾具是在銑床上使用的，為了確保加工時(shí)不產(chǎn)生振動(dòng)，所以必須對(duì)“17”六角螺母和”11”螺母螺釘施加一定的夾緊力。由計(jì)算公式：
Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2)
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(dāng)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(dāng)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(shù)(cm－1)；
Ts－作用在螺母上的力矩(N.cm)；
Fj =5×2000=10000N。
4.2.6夾具體槽形與計(jì)對(duì)刀裝置設(shè)
夾具底平面的定向鍵安裝位置一般都在夾具底面的縱向槽中，為了方便定向所以一般采用2個(gè)定向鍵。在夾具上的定位元件的工作面通過銑床工作臺(tái)的U形槽的配合，提供了工作臺(tái)工作臺(tái)面的正確位置。定向鍵的作用一般是用來承受在加工時(shí)所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，定位的同時(shí)還可以降低夾緊夾具上的螺栓收承受的扭轉(zhuǎn)力，定向鍵加強(qiáng)了加工時(shí)夾具體的平穩(wěn)性和穩(wěn)定性。
定向鍵的結(jié)構(gòu)如圖4.2.7所示。
圖4.2.7 定向鍵
夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖4.2.8所示。
圖4.2.8 U型槽
主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下表4.2.9所示。
表4.2.9 U型槽的結(jié)構(gòu)尺寸
螺栓直徑
12
14
30
20
因?yàn)楸镜拦ば蚴沁M(jìn)行傳動(dòng)箱體頂面尺寸為210×315mm的粗、半精、精銑加工，所以選用直角對(duì)刀塊。根據(jù)GB2243—80直角對(duì)到刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖4.2.10所示。
圖4.2.10 水平對(duì)刀塊
塞尺這里選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖4.2.11所示。
圖4.2.11 平塞尺
塞尺尺寸如表4.2.12所示。
表4.2.12 平塞尺結(jié)構(gòu)尺寸
公稱尺寸H
允差d
C
3
-0.006
0.25
4.2.7夾緊裝置及夾具體設(shè)計(jì)
夾緊裝置采用移動(dòng)的A型壓板來夾緊工件，選用這樣的移動(dòng)壓板是因?yàn)榧庸そY(jié)束后，就可以松開壓板這樣就可以取出加工的箱體工件了。
移動(dòng)壓板的結(jié)構(gòu)如圖4.2.13所示。
圖4.2.13移動(dòng)壓板
主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表4.2.14所示。
表4.2.14 移動(dòng)壓板結(jié)構(gòu)尺寸
97
30
11
36
40
8
16
4
1.5
12
以上部分所設(shè)計(jì)的零件在圖紙上畫出它們相應(yīng)的二維草圖，完成箱體加工的裝配圖及銑夾具與鏜夾具的裝配圖，完成的裝配圖都如銑夾具鏜夾具標(biāo)題下的圖所示。
總 結(jié)
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)包含了大部分大學(xué)三年所學(xué)的知識(shí)，充分的展示了我所學(xué)機(jī)械方面的知識(shí)。通過查略資料和課本使我更加的熟悉自己專業(yè)方面的知識(shí)，為我即將踏上工作崗位做下基礎(chǔ)。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間遇到為題我會(huì)和同學(xué)進(jìn)行談?wù)?，不懂得向老師?qǐng)教，老師也很細(xì)心的為我解答。在畫圖部分老師進(jìn)行了大部分的指導(dǎo)。前后用到了AUTOCAD2010和SOLIDWORKS軟件，用CAD先畫出二維圖，因?yàn)橛X得二維圖不能充分的表示零件圖，所以我用SOLIDWORKS軟件畫出了3D圖。本次設(shè)計(jì)讓我對(duì)畫圖軟件更加的熟悉，知道好多以前不懂得畫圖技巧，學(xué)無止境，將來踏上社會(huì)工作還有更多的知識(shí)要去學(xué)習(xí)，我要保持這種學(xué)無止境的態(tài)度，不斷地提高自己。
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致 謝
27