內(nèi)容摘要: 本設計要求“以質量求發(fā)展，以效益求生存”，在保證零件加工質量的前提下，提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，是國內(nèi)外現(xiàn)代機械加工工藝的主要發(fā)展方面方向之一。通過對60140 主軸箱體零件圖的分析及結構形式的了解，從而對主軸箱體進行工藝分析、工藝說明及加工過程的技術要求和精度分析。然后再對主軸箱體的底孔、軸承孔的加工進行夾具設計與精度和誤差分析，該工藝與夾具設計結果能應用于生產(chǎn)要求。
關 鍵 詞：主軸箱 加工工藝 定位 夾具設計
Abstract:This Paper requires that with quality beg development, with benefits seek to live on to store . Under the prerequisite of guaranteeing the quality of element processing , raising productivity and reducing production cost is one of mainly direction of domestic and international modern machining technology developing. Through knowing and analysis the configuration of the casing part drawing for WH212 gear reducer, we master how to analysis the process , make process explanation , analysis the technical requirement and the precision of gear reducer. Then , we should carry out the design of clamping apparatus and analysis the precision and error for the processing of bearing hole and the base hole of the casing of gear reducer.In the last,this technology and the design result of clamping apparatus can be applied` in production requirement.
Key words:principal axis processing technology Fixed position Tongs design
目 錄
內(nèi)容摘要 1
關 鍵 詞 1
Abstract 1
Key words 1
1 前言 2
2 主軸箱體加工工藝規(guī)程設計 4
2.1零件的作用 4
2.2零件的工藝分析 4
2.3主軸箱體加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 7
3 專用夾具設計 22
3.1加工左端平面鏜孔夾具設計 24
3.2定位基準的選擇 25
3.3切削力的計算與夾緊力分析 25
3.4夾緊元件及動力裝置確定 26
3.5鏜套、鏜套、鏜模板及夾具體設計 26
3.6夾具精度分析 26
3.7夾具設計及操作的簡要說明 27
4 致謝 28
參考文獻 29
1 前 言
加工工藝及夾具畢業(yè)設計是對所學專業(yè)知識的一次鞏固，是在進行社會實踐之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是理論聯(lián)系實際的訓練。
機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設計和使用是促進生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國機械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,機床夾具的改進和創(chuàng)造已成為廣大機械工人和技術人員在技術革新中的一項重要任務。
1.1 課題背景及發(fā)展趨勢
材料、結構、工藝是產(chǎn)品設計的物質技術基礎，一方面，技術制約著設計；另一方面，技術也推動著設計。從設計美學的觀點看，技術不僅僅是物質基礎還具有其本身的“功能”作用，只要善于應用材料的特性，予以相應的結構形式和適當?shù)募庸すに嚕湍軌騽?chuàng)造出實用、美觀、經(jīng)濟的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術潛在的“功能”。
技術是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導，新材料、新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來新的結構，新的形態(tài)和新的造型風格。材料、加工工藝、結構和產(chǎn)品形象有機地聯(lián)系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機體的變化。
工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，對中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對
機床夾具提出更高的要求。
1.2 夾具的基本結構及夾具設計的內(nèi)容
按在夾具中的作用,地位結構特點,組成夾具的元件可以劃分為以下幾類:
（1）定位元件及定位裝置；
（2）夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機構)；
（3）夾具體；
（4）對刀、引導元件及裝置(包括刀具導向元件、對刀裝置及靠模裝置等)；
（5）動力裝置；
（6）分度、對定裝置；
每個夾具不一定所有的各類元件都具備,如手動夾具就沒有動力裝置,一般的車床夾具不一定有刀具導向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設有其它裝置及機構,例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝置。
專用夾具的設計主要是對以下幾項內(nèi)容進行設計：
（1）定位裝置的設計；
（2）夾緊裝置的設計；
（3）對刀、引導裝置的設計；
（4）夾具體的設計；
（5）其他元件及裝置的設計。
2 主軸箱體加工工藝規(guī)程設計
2.1零件的作用
題目給出的零件是C6140主軸箱體，它的主要的作用是用來支承、固定的。它的主要任務是將主電機傳來的旋轉運動經(jīng)過一系列的變速機構使主軸得到所需的正反兩種轉向的不同轉速，同時主軸箱分出部分動力將運動傳給進給箱。主軸箱中的主軸是車床的關鍵零件。主軸在軸承上運轉的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質量，一旦主軸的旋轉精度降低，則機床的使用價值也將大打折扣。
2.2零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，減震性能良好。傳動箱體需要加工表面以及加工表面的位置要求?，F(xiàn)分析如下：
（1）主要加工面：
1）銑上下平面保證尺寸100mm，平行度誤差為0.03
2）銑側面保證尺寸62與20與下平面的平行度誤差為0.02
3）鏜上、下面平面各孔至所要求尺寸，并保證各位誤差要求
4）鉆側面4—M6螺紋孔
5）鉆孔攻絲底平面各孔
（2）主要基準面：
1）以下平面為基準的加工表面
這一組加工表面包括：傳動箱上表面各孔、傳動箱上表面
2）以下平面為基準的加工表面
這一組加工表面包括：主要是下平面各孔及螺紋孔
2.3主軸箱體加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施
箱體的結構特點
箱體是機器和部件的基礎零件,由它將機器和部件中許多零件連接成一個整體,并使之保持正確的相互位置,彼此能協(xié)調(diào)地運動。常見的箱體零件有:各種形式的機床主軸箱、減速箱和變速箱等。
各種箱體類零件由于功用不同,形狀結構差別較大,但結構上也存在著相同的特點 :
1.尺寸較大
箱體通常是機器中最大的零件之一,它是其他零件的母體,如大型減速箱體長達5～6m,寬3～4m,重50～60噸,正因為它是一個母體,所以它是機器整體的最大零件。
2.形狀復雜
其復雜程度取決于安裝在箱體上的零件的數(shù)量及在空間的相互位置,為確保零件的載荷與作用力,盡量縮小體積。有時為了減少機械加工量或減輕零件的重量,而又要保證足夠的剛度,常在鑄造時減小壁的厚度,再在必要的地方加筋板、凸臺、凸邊等結構來滿足工藝與力的要求。
3.精度要求
有若干個尺寸精度和相互位置精度要求很高的平面和孔，這些平面和孔的加工質量將直接影響機器的裝配精度，使用性能和使用壽命。
4．有許多緊固螺釘定位箱孔
這些孔雖然沒有什么特殊要求。但由于分分布在大型零件上，有時給加工帶來很大的困難。
由于箱體有以上共特點，故機械加工勞動量相當大，困難也相當大，例如減速箱體在鏜孔時，要如何保證位置度問題，都是加工過程較困難的問題。
箱體的材料、毛坯及熱處理
1、毛坯種類的確定
常用毛坯種類有：鑄件、鍛件、焊件、沖壓件，各種型材和工程塑料件等。在確定毛坯時，一般要綜合考慮以下幾個因素：
（1）依據(jù)零件的材料及機械性能要求確定毛坯。例如，零件材料為鑄鐵，須用鑄造毛坯；強度要求高而形狀不太復雜的鋼制品零件一般采用鍛件。
（2）?依據(jù)零件的結構形狀和外形尺寸確定毛坯，例如結構比較的零件采用鑄件比鍛件合理；結構簡單的零件宜選用型材，鍛件；大型軸類零件一般都采用鍛件。
（3）?依據(jù)生產(chǎn)類型確定毛坯。大批大量生產(chǎn)中，應選用制造精度與生產(chǎn)率都比較高的毛坯制造方法。例如模鍛、壓力鑄造等。單件小批生產(chǎn)則采用設備簡單甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型鑄造。
（4）確定毛坯時既要考慮毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)能力又要充分注意采用新工藝、新技術、新材料的可能性。
本主軸箱體是大批量的生產(chǎn)，材料為HT20～40用鑄造成型。
2．毛坯的形狀及尺寸的確定
毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（對于外型尺寸）或減去（對內(nèi)腔尺寸）加工余量。毛坯的形狀盡可能與零件相適應。在確定，毛坯的形狀時，為了方便加工，有時還要考慮下列問題：
（1）為了裝夾穩(wěn)定、加工方便，對于形狀不易裝夾穩(wěn)固或不易加工的零件要考慮增加工藝搭子。
（2）為了提高機械加工的生產(chǎn)率，有些小零件可以作成一坯多件。
（3）有些形狀比較特殊，單純加工比較困難的零件可以考慮將兩個甚至數(shù)個合制成一個毛坯。例如連桿與連桿蓋在一起模鍛，待加工到一定程度再切割分開。
在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。
在毛坯的種類形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。
3．毛坯的材料熱處理
長期使用經(jīng)驗證明，由于灰口鑄鐵有一系列的技術上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的鑄造性能等）和經(jīng)濟上的優(yōu)點，通常箱體材料采用灰口鑄鐵。最常用的是HT20～40，HT25～47，當載荷較大時，采用HT30～54，HT35～61高強鑄鐵。
箱體的毛坯大部分采用整體鑄鐵件或鑄鋼件。當零件尺寸和重量很大無法采用整體鑄件（受鑄造能力的限制）時，可以采用焊接結構件，它是由多塊金屬經(jīng)粗加工后用焊接的方法連成一整體毛坯。焊接結構有鑄—焊、鑄—煅—焊、煅—焊等。采用焊接結構可以用小的鑄造設備制造出大型毛坯，解決鑄造生產(chǎn)能力不足的問題。焊前對各種組合件進行粗加工，可以部分地減輕大型機床的負荷。
毛坯未進入機械加工車間之前，為不消除毛坯的內(nèi)應力，對毛坯應進行人工實效處理，對某些大型的毛坯和易變形的零件粗加工后要再進行時效處理。
毛坯鑄造時，應防止沙眼、氣孔、縮孔、非金屬夾雜物等缺陷出現(xiàn)。特別是主要加工面要求更高。重要的箱體毛坯還應該達到規(guī)定的化學成分和機械性能要求。
2.3.1確定毛坯的制造形式
零件的材料HT200。由于年產(chǎn)量為4000件，達到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸較大，鑄造表面質量的要求高，故可采用鑄造質量穩(wěn)定的，適合大批生產(chǎn)的金屬模鑄造。便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產(chǎn)率。
2.3.2基面的選擇
（1）粗基準的選擇 對于本零件而言，按照互為基準的選擇原則，選擇本零件的下表面作為加工的粗基準，可用裝夾對肩臺進行加緊，利用底面定位塊支承和底面作為主要定位基準，以限制z移動、z轉動、y移動、y轉動、x轉動五個自由度。再以一面定位消除x移動自由度，達到定位目的。
（2）精基準的選擇 主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用已加工結束的上、下平面作為精基準。
2.3.3確定工藝路線
表2.1工藝路線方案一
工序1
鉆箱體直徑18孔
工序2
鉆前端面各孔
工序3
鏜左平面各孔
工序4
鏜右平面各孔
工序5
粗,精銑上平面至尺寸
工序6
粗,精銑下平面
工序7
粗,精銑左端平面
工序8
粗,精銑右端平面
工序9
粗,精銑前端平面
工序10
粗,精銑后端平面
工序11
鉗工,去除銳邊毛剌
工序12
檢驗
表2.2工藝路線方案二
工序1
粗,精銑上平面至尺寸
工序2
粗,精銑下平面
工序3
粗,精銑左端平面
工序4
粗,精銑右端平面
工序5
粗,精銑前端平面
工序6
粗,精銑后端平面
工序7
鉆箱體直徑18孔
工序8
鉆前端面各孔
工序9
鏜左平面各孔
工序10
鏜右平面各孔
工序11
鉗工,去除銳邊毛剌
工序12
檢驗
工藝路線的比較與分析：
第二條工藝路線不同于第一條是將銑各平面工序放到前面。加工完上下平面再加工各孔與,其它的先后順序均沒變化。通過分析發(fā)現(xiàn)這樣的變動提高了生產(chǎn)效率。而且對于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的幫助。
采用互為基準的原則，先加工上、下兩平面，然后以下、下平面為精基準再加工兩平面上的各孔，這樣便保證了，上、下兩平面的平行度要求同時為加兩平面上各孔保證了垂直度要求。符合先加工面再鉆孔的原則。若選第一條工藝路線， 加工不便于裝夾，并且毛坯的端面與軸的軸線是否垂直決定了鉆出來的孔的軸線與軸的軸線是非平行這個問題。所以發(fā)現(xiàn)第一條工藝路線并不可行。如果選取第二條工藝方案，先加工上、下平面，然后以這些已加工的面為精基準，加工其它各孔便能保證孔的形位公差要求
從提高效率和保證精度這兩個前提下，發(fā)現(xiàn)第二個方案比較合理。所以我決定以第二個方案進行生產(chǎn)。具體的工藝過程見工藝卡片所示。
2.3.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
主軸箱體的材料是HT200，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。由于毛坯用采用金屬模鑄造, 毛坯尺寸的確定如下：
由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實只是名義上的加工余量，實際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。
由于本設計規(guī)定零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調(diào)整法加工，因此計算最大與最小余量時應按調(diào)整法加工方式予以確定。
1）加工箱體的上下平面，根據(jù)參考文獻[8]表4-35和表4-37考慮3mm，粗加工2mm到金屬模鑄造的質量和表面的粗糙度要求，精加工1mm。
2）加工的側面時，用銑削的方法加工兩側面。由于側面的加工表面有粗糙度的要求，而銑削的精度可以滿足，故采取分二次的銑削的方式，粗銑削的深度是2mm，精銑削的深度是1mm。
3）鏜上、下平面各孔時，由于粗糙度要求，因此考慮加工余量2.5mm?？梢淮未旨庸?mm，一次精加工0.5就可達到要求。
6）加工6－10孔，根據(jù)參考文獻[8]表4-23考慮加工余量1.2mm?？梢淮毋@削加工余量5mm，就可達到要求。
7）加工2－30底孔時，根據(jù)參考文獻[8]表4-23考慮加工余量15mm?？梢淮毋@削加工余量5mm，第二次擴孔就可達到要求。
8）加工上平面2-18孔，粗加工10mm到金屬模鑄造的質量和表面粗糙度要求，精加工4mm，可達到要求。
2.3.5確定切削用量
工序1：粗、精銑傳動箱體上平面
（1）粗銑上平面
工件材料： HT200，鑄造。
機床：X52K立式銑床。
查參考文獻[7]表30—34
刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：YT15，D=100 mm ，齒數(shù)Z=8，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-75，取
銑削速度：參照參考文獻[7]表30—34，取
機床主軸轉速： 式（2.1）
式中 V—銑削速度；
d—刀具直徑。
由式2.1機床主軸轉速：
按照參考文獻[3]表3.1-74
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)參考文獻[7]表2.4-81,
（2）精銑上平面
工件材料： HT200，鑄造。
機床： X52K立式銑床。
參考文獻[7]表30—31
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）,材料：YT15，D=100 mm ，齒數(shù)12，此為細齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1mm
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]表30—31，取
銑削速度：參照參考文獻[7]表30—31，取
機床主軸轉速，由式（2.1）有：
按照參考文獻[7]表3.1-31
實際銑削速度：
進給量，由式（1.3）有：
工作臺每分進給量：
粗銑的切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
根據(jù)參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
精銑的切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
根據(jù)參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
銑下平面的總工時為：t=+++=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min
工序2：加工其下平面，各切削用量與加工上平面相近，因此省略不算，參照工序1執(zhí)行。
工序3：粗精銑左右端的側面：
（1）粗銑左右端的側面
工件材料： HT200，鑄造。
機床：X52K立式銑床。
查參考文獻[7]表30—34
刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：YT15，D=100 mm ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻[7]表30—34，取。
由式2.1得機床主軸轉速：
按照參考文獻[3]表3.1-74
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)參考文獻[7]表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
式（2.2）
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
（2）精銑左右端側平面
工件材料： HT200，鑄造。
機床： X52K立式銑床。
由參考文獻[7]表30—31
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：YT15，D=100 mm，齒數(shù)12，此為細齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1mm
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]表30—31，取
銑削速度：參照參考文獻[7]表30—31，取
機床主軸轉速，由式（2.1）有：
按照參考文獻[3]表3.1-31
實際銑削速度：
進給量，由式（2.3）有：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
根據(jù)參考文獻[9]：=249/(37.5×3)=2.21min。
根據(jù)參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
精銑寬度為20mm的下平臺
根據(jù)參考文獻[9]切削工時：=249/(37.5×3)=2.21min
根據(jù)參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
粗精銑寬度為30mm的下平臺的總工時：
t=+++=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min
工序4：鏜62H12的孔
（1）粗鏜62H12的孔
機床：臥式鏜床T618
刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料：YT5
切削深度：，毛坯孔徑。
進給量：根據(jù)參考文獻表2.4-66，刀桿伸出長度取200 mm，切削深度為=2.0mm。因此確定進給量。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4-9取
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.1-41取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-37工步輔助時間為：2.61min
（2）精鏜下端孔62H12
機床：臥式鏜床T618
刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料：YT5
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取200 mm，切削深度為=。因此確定進給量
削速度：參照參考文獻[3]表2.4-9，取
機床主軸轉速：
，取
實際切削速度，：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
所以該工序總機動工時
查參考文獻[1]，表2.5-37工步輔助時間為：1.86min
工序5：鏜80H12的孔
（1）粗鏜80H12的孔
機床：臥式鏜床T618
刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料：YT5
切削深度：，毛坯孔徑。
進給量：根據(jù)參考文獻表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=2.0mm。因此確定進給量。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4-9取
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.1-41取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-37工步輔助時間為：2.61min
（2）精鏜下端孔到80H12
機床：臥式鏜床T618
刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料：
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=。因此確定進給量
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4-9，取
機床主軸轉速：
，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
所以該工序總機動工時
查參考文獻[1]，表2.5-37工步輔助時間為：1.56min
工序6：鉆下平在2-18
工件材料為HT200鐵，孔的直徑為18mm。
加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為選用18的麻花鉆頭。
進給量：根據(jù)參考文獻[5]表2.4-39，取
切削速度：參照參考文獻[5]表2.4-41，取
由式（2.1）機床主軸轉速：
，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
根據(jù)參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
工序7：加工6－10底孔
工件材料為HT200鐵，孔的直徑為10mm。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為選用10的麻花鉆頭。
進給量：根據(jù)參考文獻[5]表2.4-39，取
切削速度：參照參考文獻[5]表2.4-41，取
由式（2.1）機床主軸轉速：
，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
根據(jù)參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
工序8：鉆40孔
工件材料為HT200鐵，孔的直徑為40mm，表面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為锪鉆，加工刀具為：鉆孔——40mm小直徑鉆。
1）確定切削用量
確定進給量 根據(jù)參考文獻[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z535立式鉆床說明書，取。
根據(jù)參考文獻[7]表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據(jù)參考文獻[7]表28-9，允許的進給量。
由于所選進給量遠小于及，故所選可用。
確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率 根據(jù)表28-15，由插入法得：
，
，
由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。
由參考文獻[7]表28-3，，，故
查Z535機床說明書，取。實際切削速度為
由參考文獻[7]表28-5，，故
校驗機床功率 切削功率為
機床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應地
，，
工序9：鉆20孔
工件材料：HT200，金屬模鑄造，
機床：Z535立式鉆床
刀具：高速鋼鉆頭20，被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
根據(jù)參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
锪鉆20階梯的工時
锪鉆孔進給量，機床主軸轉速，
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
由參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
t=+
t=0.27+1.77=2.04min
該工序的總工時為： 2.04+0.07+0.05+1.77+1.77=5.7min
所以該方案滿足生產(chǎn)要求。
3 專用夾具設計
鏜床夾具又稱鏜模它主要用于加工相體，支架等工件上的單孔或孔系。鏜模不僅廣泛用于一般鏜床和鏜孔組合機床上也可以用在一般車床、銑床和搖臂鉆床上，加工有較高精度要求的孔或孔系。鏜床夾具，除具有定位元件、加緊機構和夾具體等基本部分外，還有引導刀具的鏜套。而且還像鉆套布置在鉆模板上一樣，鏜套也按照被加工孔或孔系的坐標位置，布置在一個或幾個專用的鏜孔的位置精度和孔的幾何形狀精度。因此，鏜套、鏜模支架和鏜桿是鏜床夾具的特有元件。
夾具的結構類型
鏜床夾具按其結構特點，使用機床和鏜套位置的不同，有以下分類方法：
（1）按使用機床類別分，可分為萬能鏜床夾具、多軸組合機床鏜床夾具、精 密鏜床夾具，以及一般通用機床鏜床夾具。
（2）按夾具的結構特點分，可分為臥式鏜床夾具和立式鏜床夾具等。
（3）按鏜套的位置分布，可分為單支承前引導的鏜床夾具，即鏜套為于被加工孔的前方；單支承后引導的鏜床夾具。
本夾具屬于單支承后引導的鏜床夾具，本就加以說明介紹。
單支承后引導的鏜床夾具，既鏜套位于被加工孔的后方，介于工件與機床主軸之間，主要用于加工D<90mm。但根據(jù)有兩種類型：
1、鏜削<1的通孔或小型箱體的不通孔時，刀具采用懸臂式，而導柱直徑大于鏜孔經(jīng)這種型式的特點為：
（1）因為所鏜孔的長度很短，既刀具的懸伸長度很短，而導柱直徑又大于鏜孔徑、所以刀具的剛性很好，加工精度也高。
（2）這種布置型式可用同一尺寸的后鏜套而進行多工步加工。
（3）因無前導柱，故裝卸工件更換刀具均叫方便。
（4）用于立鏜時，無切削落入鏜套之慮。
2、當鏜削的通孔或不通孔時，刀具雖然仍是懸掛式，但導柱直徑d則應小于所鏜孔經(jīng)D.
如果這時仍采用上述d>D的方式，則在加工這種較長的孔時，刀具的懸伸長度h必然很大，起碼應大于L.由于刀具懸伸長度大，所以刀具易引偏，嚴重時會使鏜桿與鏜套蹩住，否則須增加鏜套長度，以保證足夠的導引剛度。但這樣將導致整個鏜套部分的結構龐大。
夾緊力大小的確定原則
夾緊力大小對于確定夾緊裝置的結構尺寸，保證夾緊可靠性等有很大影響。夾緊力過大易引起工件變形，影響加工精度。夾緊力過小則工件夾不緊，在加工過程中容易發(fā)生工件位移，從而破壞工件定位，也影響加工精度，甚至造成安全事故。由此可見夾緊力大小必須適當。
計算夾緊力時，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)，然后根據(jù)工件受切削力、夾緊力（大工件還應考慮重力，運動的工件還需考慮慣性）后處于靜力平衡條件，求出理論夾緊力，為了安全起見再乘以安全系數(shù)K。
式中 W`——計算出的理論夾緊力；
W——實際夾緊力；
K——安全系數(shù)，通常k=1.5～3.當用于粗加工時，k=2.5～3,用于精加工時k=1.5～2.
這里應注意三個問題：
（一）切削力在加工過程中往往方向、大小在變化，在計算機中應按最不利的加工條件下求得的切削力或切削合力計算。如圖2-1所示切削方向進行靜力平衡，求出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)即為實際夾緊力，圖中W為夾緊力，N1、N1`…為鏜孔各方向鏜削力，可按切削原理中求切削力。而N1切削力將使夾緊力變大，在列靜平衡方程式時，我們應按不利的加工條件下，即N1時求夾緊力。既
圖2-1 切削方向靜力平衡圖
（二）在分析受力時，往往可以列出不同的工件靜平衡方程式。這時應選產(chǎn)生夾緊力最大的一個方程，然后求出所需的夾緊力。如圖所示垂直方向平衡式為 W=1.5KN;水平方向可以列出：,f 為工件與定位件間的摩擦系數(shù)，一般0.15,即W=10KN；對o點取矩可得下式
比較上面三種情況，選最大值，既W=10KN。
（三）上述僅是粗略計算的應用注意點，可作大致參考。由于實際加工中切削力是一個變值，受工件材料性質的不均勻、加工余量的變動、刀具的鈍化等因素影響，計算切削力大小的公式也與實際不可能完全一致，故夾緊力不可能通過這種計算而得到結果。生產(chǎn)中也有根據(jù)一定生產(chǎn)實際經(jīng)驗而用類比法估算夾緊力的，如果是一些關鍵性的重要夾具，則往往還需要通過實驗的方法來確定所需夾緊力。
3.1加工左端平面鏜孔夾具設計
本夾具主要用來鏜左端平面夾具，，這個工藝孔有尺寸精度要求，表面粗糙度要求，表面粗糙度為，與頂面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工質量直接影響以后各工序的加工精度。本到工序為杠桿加工的第一道工序，加工到本道工序時只完成了傳動箱體上表面的粗、精銑。因此再本道工序加工時主要應考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。
3.2定位基準的選擇
由零件圖可知，有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應與頂面垂直。為了保證所鉆的孔與頂面垂直并保證工藝孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據(jù)基準重合、基準統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即粗、精銑箱體的下表面工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。因此加工工藝孔的定位基準應選擇選用下平作為定位基準，為了提高加工效率，根據(jù)工序要求先采用標準硬質合金鏜刀刀具對工藝孔進行粗鏜削加工；然后采用硬質合金鏜刀對其進行精加工，準備采用手動夾緊方式夾緊。
3.3切削力的計算與夾緊力分析
由于本道工序主要完成工藝孔的鏜加工，參考文獻[9]得：
鏜削力
鏜削力矩
式中
本道工序加工工藝孔時，工件的下平面與臺價臺靠緊。采用帶光面壓塊的壓緊螺釘夾緊機構夾緊，該機構主要靠壓緊螺釘夾緊，屬于單個普通螺旋夾緊。根據(jù)參考文獻[11]可查得夾緊力計算公式：
式（3.1）
式中 —單個螺旋夾緊產(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（°）；
—螺旋副的當量摩擦角（°）。
由式（3.1）根據(jù)參考文獻[11]表1-2-23可查得點接觸的單個普通螺旋夾緊力：
3.4夾緊元件及動力裝置確定
由于傳動箱體的生產(chǎn)量很大，采用手動夾緊的夾具結構簡單，在生產(chǎn)中的應用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動夾緊。采用手動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖。
本道工序夾具的夾緊元件選用帶光面壓塊的壓緊螺釘。旋緊螺釘使其產(chǎn)生的力通過光面壓塊將工件壓緊。
3.5鏜套、襯套、鏜模板及夾具體設計
工藝孔的加工需粗、精鏜切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套以減少更換鉆套的輔助時間。鉆模板選用固定式鉆模板，工件以底面及側面分別靠在夾具支架的定位快，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊。
夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。
3.6夾具精度分析
利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關系。因此在夾具設計中，當結構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。
由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準與加工基準重合，又采用頂面為主要定位基面，故定位誤差很小可以忽略不計。本道工序加工中主要保證工藝孔尺寸mm及表面粗糙度。本道工序最后采用精鏜加工，選用標準硬質合金鏜刀，直徑為mm，并采用鏜套，鏜刀導套孔徑為該工藝孔的位置度應用的是最大實體要求。
工藝孔的表面粗糙度，由本工序所選用的加工工步粗鏜精滿足。
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。
3.7夾具設計及操作的簡要說明
裝卸工件時，先將工件放在定位塊上；用壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊；然后加工工件。當工件加工完后，將帶光面壓塊的壓緊螺釘松開，取出工件。
4 致 謝
經(jīng)過這幾個月的努力，在各位老師的督促指導，以及一起學習的同學們的支持下，本次畢業(yè)設計已圓滿結束，由于自身經(jīng)驗的匱乏和學習上的欠缺，整個設計中肯定還存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點和錯誤，設計上還有許多考慮不周全的地方，懇請評閱的各位老師，多予指正，不勝感激在我將在以后工作中一定會逐步改正。
首先，我要特別感謝指導老師這段時間對我的悉心指導。每次與導師見面的時候，指導老師總是會仔細詢問我們的設計狀況，我設計內(nèi)容中遇到困難，指導在百忙之中通過郵件來給我指出錯誤并附加說明，細心的為我講解設計中的疑惑，讓我改正，讓我能更好的完成畢業(yè)設計。他嚴謹?shù)闹螌W和科研精神是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。
其次，我要感謝大學里所有給予我知識的老師。正是有了你們的教導，我學到了豐富的專業(yè)知識，使自己的知識儲備得到了升華。你們無私的奉獻促使我們盡早的成長起來，我們堅實的翅膀源于你們不懈的滋養(yǎng)。等到參加工作時，我們將去實現(xiàn)我們的偉大理想，將你們所授盡數(shù)回報社會。我還要感謝這段時間同學們對我的幫助，當我遇到不懂的題目時，他們也是盡自己所能來為我講解。
最后，我要感謝我偉大的母校，感謝與我朝夕相伴四年的朋友。四年時光，如梭如夢，我們又要各自奔天涯。留戀學校的一草一木，懷念那平凡的每一天。四年的學習生活，酸甜苦辣一一飽嘗，無論是開心時的愉悅，還是失落時的惆悵；無論是入校時的迷茫，還是畢業(yè)時的感傷，都將化作永久的記憶深深地鐫刻在我心里。相信這份緣分，更要珍惜這份緣分。
再一次感謝所有給予我?guī)椭娜?，愿你們永遠快樂！愿母校明天會更好！
參考文獻
[1] 劉德榮，組合夾具結構簡圖的初步探討，組合夾具，1982. (1)
[2] 孫已德，機床夾具圖冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1984：20-23。[3] 貴州工學院機械制造工藝教研室，機床夾具結構圖冊[M]，貴陽：貴州任命出版社，1983：42-50。
[4] 劉友才，機床夾具設計[Ｍ] ，北京：機械工業(yè)出版社，1992 。
[5] 孟少龍，機械加工工藝手冊第1卷[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1991。
[6] 《金屬機械加工工藝人員手冊》修訂組，金屬機械加工工藝人員手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，1979。
[7] 李洪，機械加工工藝師手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1990。
[8] 馬賢智，機械加工余量與公差手冊[M]，北京：中國標準出版社，1994。
[9] 上海金屬切削技術協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，1984。
[10] 周永強，高等學校畢業(yè)設計指導[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2002。
[11] 薛源順,機床夾具設計(第二版) [M],機械工業(yè)出版社,2003.1
[12] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設計[M]，重慶：重慶大學出版社，1995。
31
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