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圖書分類號：
密 級：
畢業(yè)設(shè)計(論文)
蝸桿減速器機蓋的加工工藝規(guī)程及鉆夾具設(shè)計
WORM REDUCER BOX BODY'S PROCESSING TECHNOLOGICAL PROCESS AND JIG DESIGN
學(xué)生姓名
叢晨
學(xué)院名稱
機電工程學(xué)院
專業(yè)名稱
機械設(shè)計制造及其自動化
指導(dǎo)教師
史月英
2008年
6月
2日
徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)
徐州工程學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明
本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。
本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。
論文作者簽名： 日期： 年 月 日
徐州工程學(xué)院學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書
本人完全了解徐州工程學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學(xué)院所擁有。徐州工程學(xué)院有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。徐州工程學(xué)院可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。
論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名：
日期： 年 月 日 日期： 年 月 日
摘要
蝸桿減速器箱體零件是減速器箱體的一種。它把減速器箱體中的軸和齒輪等有關(guān)零件和機構(gòu)聯(lián)接為一整體，使這些零件和機構(gòu)保持正確的相對位置，以便其上各個機構(gòu)和零件能正確、協(xié)調(diào)一致地工作，減速器箱體的加工質(zhì)量直接影響減速器的裝配質(zhì)量，進而影響機器的使用性能和壽命。
本課題要完成的內(nèi)容有：
（1）蝸桿減速器機蓋的加工工藝設(shè)計
根據(jù)給定的生產(chǎn)綱領(lǐng)60000臺/年和零件的結(jié)構(gòu)特點及加工精度要求，制定工藝方案，進行工藝計算，繪制并填寫加工工藝綜合卡。
（2）鉆孔專用夾具設(shè)計
根據(jù)該孔系的尺寸精度和位置精度的要求，確定定位基準(zhǔn)和定位方式，設(shè)計夾緊機構(gòu)、導(dǎo)向機構(gòu)、繪制夾具總裝圖，并拆畫夾具的主要零件圖。
關(guān)鍵詞：工藝；減速器；專用夾具
Abstract
Worm reducer box body's are one of reducer box body's。It links relevant parts and organizations such as the axle in the gearbox and gear wheel as a whole , ake these parts and organizations keep the correct relative position, and then influence serviceability and life-span of the machine.
The content that this subject should be finished is as follows:
(1) Process technological design with worm reducer box body's
And structural characteristic and machining accuracy of part require according to designated production 60000 of guiding principle one year, make the craft scheme, carry on the craft to calculate, draw and fill in the comprehensive card of the preparation method.
(2) The special-purpose jig of precise bore hole is designed
According to the request of size precision that this hole is and precision of position, fix the basis of orienting and orient the way, design and clamp the organization , lead the organization , control system, draw the assembly of jig to pursue, dismantle the major part picture of the picture jig .
Keyword: gear box reducer box unit clamp
III
徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)
目 錄
1緒論 …………………………………………………………………………………………… 1
1．1機床夾具的概述………………………………………………………………………… 1
1．1．1機床夾具的概述及其組成………………………………………………………… 1
1．1．2機床夾具的分類…………………………………………………………………… 1
1．1．3機床夾具的功用…………………………………………………………………… 2
1．2工件在夾具中的定位…………………………………………………………………… 2
1．2．1工件的裝夾方法及獲得尺寸精度的方法………………………………………… 3
1．2．2常用定位方法及其所用的定位元件……………………………………………… 3
1．3國外先進機床的夾具介紹……………………………………………………………… 4
1．4機床夾具的發(fā)展………………………………………………………………………… 4
2零件的工藝規(guī)程 ……………………………………………………………………………… 5
2．1零件的分析 ……………………………………………………………………………… 5
2．2零件的工藝分析 ………………………………………………………………………… 5
2．3工藝規(guī)程的設(shè)計 ………………………………………………………………………… 5
2．3．1確定毛坯的制造形式 ……………………………………………………………… 5
2．3．2基準(zhǔn)的選擇 ………………………………………………………………………… 5
2．3．3制定工藝路線 ……………………………………………………………………… 6
3機械加工余量及工序尺寸的確定 …………………………………………………………… 8
3．1毛坯的外廓尺寸確定 …………………………………………………………………… 8
3．2主要平面加工的工序尺寸及加工余量 ………………………………………………… 8
3．3加工的工序尺寸及加工余量 …………………………………………………………… 8
4確定切削用量及基本工時 …………………………………………………………………… 9
4．1工序50銑180×120上端面 …………………………………………………………… 9
4．2工序60鉆攻螺紋6-M6-7H ………………………………………………………………10
4．3工序70銑結(jié)合面 ……………………………………………………………………… 11
4．4工序80……………………………………………………………………………………12
4．4．1鉆8-φ17的孔………………………………………………………………………12
4．4．2锪平φ35凸臺………………………………………………………………………13
4．4．3鉆圓銷孔φ10 ………………………………………………………………………13
4．4．4鉆攻螺紋4-M16-7H…………………………………………………………………14
4． 5工序90銑床機蓋兩端面…………………………………………………………………16
4．6工序100 …………………………………………………………………………………17
4．6．1粗鏜 …………………………………………………………………………………17
4．6．2精鏜 …………………………………………………………………………………18
4．7工序110鉆攻螺紋6-M12 ………………………………………………………………18
5專用夾具設(shè)計………………………………………………………………………………… 21
5．1鉆床專用夾具的主要類型 ………………………………………………………………21
5．2鉆床專用夾具的設(shè)計要點 ………………………………………………………………21
5．3問題的提出 ………………………………………………………………………………22
5．4定位基準(zhǔn)的選擇 …………………………………………………………………………22
5．5定位元件的設(shè)計 …………………………………………………………………………22
5．6定位誤差的分析 …………………………………………………………………………23
5. 7切削力及夾緊力計算 ……………………………………………………………………23
5．7．1切削力計算 …………………………………………………………………………23
5．7．2夾緊力計算 …………………………………………………………………………24
5．8主要零件的設(shè)計 …………………………………………………………………………25
5．8．1支承體的設(shè)計 ………………………………………………………………………25
5．8．2底座的設(shè)計 …………………………………………………………………………26
5．8．3鉆模板的設(shè)計 ………………………………………………………………………27
5．8．4支承板的設(shè)計 ………………………………………………………………………28
5.9操作的簡要說明 ………………………………………………………………………… 28
結(jié) 論…………………………………………………………………………………………… 29
致 謝…………………………………………………………………………………………… 30
參考文獻 ……………………………………………………………………………………… 31
翻譯部分 ……………………………………………………………………………………… 32
英文部分……………………………………………………………………………………… 32
中文部分……………………………………………………………………………………… 39
32
1緒論
機床夾具是機械加工工藝系統(tǒng)的一個重要組成部分。為保證工件某工序的加工要求，必須使工件在機床上相對刀具的切削或成形運動處于準(zhǔn)確的相對位置。當(dāng)用夾具裝夾加工一批工件時，是通過夾具來實現(xiàn)這一要求的。而要實現(xiàn)這一要求，又必須滿足三個條件：①一批工件在夾具中占有正確的加工位置；②夾具裝夾在機床上的準(zhǔn)確位置；③刀具相對夾具的準(zhǔn)確位置。這里涉及了三層關(guān)系：零件相對夾具，夾具相對于機床，零件相對于機床。工件的最終精度是由零件相對于機床獲得的。所以“定位”也涉及到三層關(guān)系：工件在夾具上的定位，夾具相對于機床的定位，而工件相對于機床的定位是間接通 過夾具來保證的。
工件定位以后必須通過一定的裝置產(chǎn)生夾緊力把工件固定，使工件保持在準(zhǔn)確定位的位置上，否則，在加工過程中因受切削力，慣性力等力的作用而發(fā)生位置變化或引起振動，破壞了原來的準(zhǔn) 確定位，無法保證加工要求。這種產(chǎn)生夾緊力的裝置便是夾緊裝置。
目前，機床的夾具設(shè)計對于機械工件的加工是很有必要的，也是必須要搞的研究項目，如果工件在加工的過程中不能定位的話，則工件會成為廢品或根本不能達到預(yù)期加工的效果。再者，為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計組合機床夾具。
1.1機床夾具的概述
1.1.1 機床夾具的概述及其組成
機床夾具是在機床上將工件定位、夾緊，將刀具進行導(dǎo)向的一種裝置，簡稱“夾具”。其作用是使工件相對于機床或刀具有一個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。如卡盤、平口鉗和各種鉆模等。輔助工具是將刀具在機床上進行定位、夾緊的裝置，如鉆夾頭、銑刀桿及鏜刀桿等。工藝裝備是指在加工過程中，使用的刀具、夾具、量具及其他輔助工具的總稱。
機床夾具根據(jù)功用一般可以分為：定位元件、夾緊元件或裝置、對刀及導(dǎo)向元件、夾具體、連接元件、其他元件和裝置。
1.1.2 機床夾具的分類
機床夾具可按以下幾種方法進行分類：
1.按專門化程度分類
（1）通用夾具
通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。例如，車床上三爪卡盤和四爪單動卡盤，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等。這類夾具一般由專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機床附件提供給用戶。其特點是適應(yīng)性廣，生產(chǎn)效率低，主要適用于單件、小批量的生產(chǎn)中。
（2）專用夾具
專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設(shè)計的夾具。其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設(shè)計制造周期較長、制造費用也較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時，夾具將由于無法再使用而報廢。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。
（3）通用可調(diào)夾具和成組夾具
其特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。用于相似零件的成組加工所用的夾具，稱為成組夾具。通用可調(diào)夾具與成組夾具相比，加工對象不很明確，適用范圍更廣一些。
（4）組合夾具
組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組裝而成的夾具。由專業(yè)廠家制造，其特點是靈活多變，萬能性強，制造周期短、元件能反復(fù)使用，特別適用于新產(chǎn)品的試制和單件小批生產(chǎn)。
（5）隨行夾具
隨行夾具是一種在自動線上使用的夾具。該夾具既要起到裝夾工件的作用，又要與工件成為一體沿著自動線從一個工位移到下一個工位，進行不同工序的加工。
2.按使用的機床分類
由于各類機床自身工作特點和結(jié)構(gòu)形式各不相同，對所用夾具的結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地提出了不同的要求。按所使用的機床不同，夾具又可分為：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具和其他機床夾具等。
3.按夾緊動力源分類
根據(jù)夾具所采用的夾緊動力源不同，可分為：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等。
1.1.3 機床夾具的功用
1.能穩(wěn)定地保證工件的加工精度
用夾具裝夾工件時，工件相對于刀具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。
2.能減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率
使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要劃線找正，可顯著地減少輔助工時；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，可加大切削用量；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機構(gòu)，進一步提高勞動生產(chǎn)率。
3.能擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能
根據(jù)加工機床的成形運動，附以不同類型的夾具，即可擴大機床原有的工藝范圍。例如在車床的溜板上或搖臂鉆床工作臺上裝上鏜模，就可以進行箱體零件的鏜孔加工。
1.2工件在夾具中的定位
1.2.1 工件的裝夾方法及獲得尺寸精度的方法
1.工件的裝夾方法
將工件在機床或夾具中的定位、夾緊的過程稱為裝夾。定位就是確定工件在機床上或夾具中具有正確的位置。夾緊就是工件定位后將其壓緊、夾牢的過程，使其在加工過程中保持定位不變的操作，能保持定位時已獲得正確的位置不變。
工件的裝夾，可根據(jù)工件加工的不同技術(shù)要求，采取先定位后夾緊或在夾緊的過程中同時實現(xiàn)定位這兩種方式，其目的都是為了保證工件在加工時相對刀具及成形運動具有正確的位置。
一般有如下的幾種裝夾方法：
（1）直接裝夾。
（2）找正裝夾。
（3）夾具裝夾。
2.獲得尺寸精度的方法
裝夾的方法解決了被加工表面間的位置精度，尺寸精度可由以下方法獲得。
（1）試切法。
（2）定尺寸刀具法。
（3）調(diào)整法。
（4）自動獲得尺寸法。
1.2.2 常用定位方法及其所用的定位元件
1.工件以平面定位時可以分為主要支承和輔助支承。其中主要支承包括：（1）固定支承。
（2）可調(diào)支承。
（3）自位支承。
2.工件以圓柱孔定位
（1）定位銷。
（2）剛性心軸。
（3）小錐度心軸。
3.工件以外圓柱面定位
（1）定位套。
（2）支承板。
（3）V型塊。
4.工件以圓錐孔定位
工件以圓錐孔定位時，最常用的定位方式是用圓錐心軸，限制工件的五個自由度。作為圓錐孔定位的特例是用頂尖定位，固定頂尖限制工件的三個自由度。
5.組合定位
（1）一個平面及與其垂直的兩個孔的組合。
（2）一個平面及與其垂直的孔的組合。
1.3國外先進機床夾具的介紹
1.MF薄膜卡盤：帶有HSK型快速可更換卡爪，重復(fù)夾持精度小于0.005mm，特別適合于精加工，如精車或磨削。
2.KUBFN軸向后拉力型卡盤/浮動卡盤：帶有球形杠桿式夾緊機構(gòu)，使卡盤具備軸向后拉力，能夠更好地固定夾緊各種軸類，盤類零件，特別是曲軸的粗加工，或帶有錐度的盤狀零件。最大后拉行程為0.5mm，并且可以根據(jù)實際需要，分5檔調(diào)整后拉力大小。
3.HTF曲軸分度卡盤：用于加工曲軸連桿頸的分度卡盤,適合于數(shù)控車拉床，磨床。
4.DURO-NCES快換卡爪卡盤：可以用扳手快速拆裝單獨任何一只卡爪，或同時拆裝3只卡爪。帶有離心力平衡機構(gòu)，具備特別高的極限轉(zhuǎn)速，具備很高的回轉(zhuǎn)精度。
5.KFD立式車床專用卡盤，最大外徑2000：卡盤自身帶有防水密封機構(gòu)，有效隔離外部流體，灰塵進入卡盤，能長期保持原有精度和更長的使用壽命。
6.HSF改進型翻轉(zhuǎn)卡盤：適合十字軸，傳動軸等多邊加工的自動翻轉(zhuǎn)卡盤，翻轉(zhuǎn)精度達0.01mm，翻轉(zhuǎn)速度更快。
1.4機床夾具的發(fā)展
回顧夾具的歷史，它是來源于以大量生產(chǎn)為基礎(chǔ)的互換性零件的加工。夾具最早出現(xiàn)于1988年，當(dāng)時作為大量生產(chǎn)方式的創(chuàng)造者而名利前茅的“惠特尼”公司接受了美國政府訂購的三年間制造一萬支步槍的合同，把原來告手工操作的步槍槍管鍛件，有一個人從頭到尾制造下來的方式改為雇用不熟練工人進行簡單操作、制造，使用了一系列夾具，使步槍按時交貨。繼而在1853年“科爾特”根據(jù)互換性方式建造了大型兵工廠，據(jù)說把涉及1400臺機床的大部分作為了專用機床，并花費與機械設(shè)備的數(shù)量相同的費用，消耗在制造刀具和夾具上。這樣通過使用刀具和夾具才使制造有互換性的零件成為可能。同時也簡化了操作，為后來向大量生產(chǎn)的發(fā)展準(zhǔn)備了條件。第二次世界大戰(zhàn)時期，世界機床技術(shù)的發(fā)展在很大程度上受軍火生產(chǎn)所影響，戰(zhàn)前用于生產(chǎn)汽車、無線電、民用產(chǎn)品的大量技術(shù)，在戰(zhàn)時廣泛移用于軍需品的生產(chǎn)。為了提高生產(chǎn)率，應(yīng)付熟練技術(shù)工人的不足，機床夾具得到了更大的發(fā)展。1920年，世界上第一部介紹夾具的書籍在德國出版。在近幾十年中，夾具的基本組成部分并無明顯變化，但隨著機械行業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種、中小批生產(chǎn)成為機械工業(yè)生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機械工業(yè)這種發(fā)展的趨勢，必然對機床夾具提出了更高的要求。
2零件的工藝規(guī)程
2.1零件的分析
零件類箱體是機器式部件的基礎(chǔ)零件，它把有關(guān)零件聯(lián)結(jié)成一個整體，使這些零件正確的相對位置，因此能協(xié)調(diào)的工作，因此箱體零件的制造精度將直接影響機器的裝配質(zhì)量，進而影響機器的使用性能和壽命，因此箱體具有較高的技術(shù)要求。
題目所給的零件是蝸桿的減速器的上機蓋，機蓋與機座相連接，使傳動部分密封，且具有良好的潤滑性。
2.2零件的工藝分析
1 以6-M6-7H為中心的加工表面。這一組加工表面包括機蓋的上端面和M6的6個螺紋孔。
2 以φ160為中心的加工表面。這一組表面包括以機座相聯(lián)接的結(jié)合面，粗糙度為1.6，尺寸為φ18的4個孔，并且锪平φ35的凸臺，還有2個φ10的圓銷孔，4個φ17的孔。
3 以下底面為加工的表面，加工機蓋φ160的2端面，以機座配合加工尺寸為φ140的孔并倒角，φ12的6個螺紋孔并攻絲。
2.3工藝規(guī)程的設(shè)計
2.3.1確定毛坯的制造形式
由于鑄鐵容易成型，切削性能好，價格低廉，且抗震性和耐磨性也較好，因此該機蓋的材料選用的是牌號HT200，由于零件的年銷量較多，達到大批量生產(chǎn)，采用金屬機器造型，這對提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量也是有利的。
2.3.2基準(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定粗基準(zhǔn)，然后確定精基準(zhǔn)。
a)粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇主要影響不加工表面與加工表面的相互位置精度，以及加工表面的余量分配。選擇粗基準(zhǔn)時必須注意以下幾個問題：
1. 如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置精度要求，應(yīng)以不加工表面作為粗基準(zhǔn)。如果工件上由很多不需加工的表面，則應(yīng)以其中與加工表面的位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。
2. 必須首先保證工件上的某種要表面的加工余量均勻，則應(yīng)選擇該表面作為粗基準(zhǔn)。
3. 選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)盡量平整光潔，不應(yīng)有飛邊、澆口、冒口等缺陷。
4. 粗基準(zhǔn)一般只能使用一次。
對于一般的軸類零件而言，以外圓做為粗基準(zhǔn)，是完全合理的。但對本零件來說，以機蓋的下底面作為粗基準(zhǔn)
b) 精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)重保證零件的加工精度，特別是加工表面的相互位置精度來考慮，同時也要考慮到裝夾方便，夾具結(jié)構(gòu)方便。選擇精基準(zhǔn)應(yīng)遵循下列原則：
1.“基準(zhǔn)重合”原則 即應(yīng)盡可能選用設(shè)計基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。這樣可以避免由于基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。
2.“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 即應(yīng)盡可能選擇加工工件的多個表面時都能使用的一組定位基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。這樣就便于保證各加工表面的相互位置精度，避免基準(zhǔn)變換說產(chǎn)生的誤差，并能簡化夾具的設(shè)計制造。
3.“互為基準(zhǔn)”原則 當(dāng)兩個表面相互位置精度以及他們自身的尺寸與形狀精度都要求很高時，可以采取互為基準(zhǔn)的原則，反復(fù)多次進行加工。
4.“自為基準(zhǔn)”原則 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均勻，再加工時就應(yīng)盡量選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，而該表面與其他表面之間的位置精度則有先行工序保證。
精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合問題，當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算
2.3.3制定工藝路線
擬定機械加工工序，要依照“先粗后精，先主后次，先面后孔”加工箱體零件的原則。必要的熱處理，檢驗等輔導(dǎo)工序安排在各加工段之間。
加工工序的方案如（表1.1）
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
工藝裝備
10
鑄造
毛坯鑄成形
20
清砂
清除澆注系統(tǒng)，冒口，型砂，飛邊，飛刺等
30
熱處理
人工時效處理
40
涂漆
非加工面涂防銹漆
50
粗銑
以底面及孔為定位，按線找正，裝夾工件，銑面留余量0.5--0.8mm
立式銑床
精銑
60
鉆
鉆攻6-M6-7H
搖臂鉆床
攻
70
粗銑
以頂面為定位并用鉆用液壓裝置夾緊，分三部銑底面
立式銑床
半精銑
精銑
80
鉆
鉆8-φ17的孔
搖臂鉆床
锪
锪平φ35凸臺
搖臂鉆床
鉆
鉆圓銷孔φ10
搖臂鉆床
攻
攻絲M16-7H
搖臂鉆床
90
粗銑
銑φ160兩端面，分為粗銑和精銑兩部分
立式銑床
精銑
100
粗鏜
粗鏜φ140的孔
加工中心
倒角
倒角2×45°
精鏜
精鏜φ140的孔
110
鉆
鉆孔6-φ12的孔
加工中心
攻
攻絲6×M12
表1.1
3機械加工余量及工序尺寸的確定
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分析確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯的尺寸如下：
3.1毛坯的外廓尺寸確定
考慮其加工外廓尺寸為500×290×185mm，鑄件的材料為HT200。根據(jù)《機械加工工藝手冊》中查得公差等級CT,機械加工余量RMA。
由公式 得
毛坯長：
寬：
高：
則毛坯的外輪廓尺寸為：
3.2主要平面加工的工序尺寸及加工余量
為了保證加工后的工件的尺寸，在銑削工面時，工序4和工序7的銑削深度為3mm工序9的銑削深度為3.85mm
3.3加工的工序尺寸及加工余量
1．攻鉆6-M6-7H孔
鉆孔6 2Z=6
攻絲M6
2. 鉆孔锪平4-孔
鉆孔 2Z=17
锪平 2Z=35
3. 鉆孔锪平4-孔
鉆孔 2Z=
锪平 2Z=
4. 攻鉆6-M12-7H孔
鉆孔 2Z=
攻絲M12
4確定切削用量及基本工時
4.1工序50
銑180×120上端面
（1）加工條件
工件材料：灰鑄鐵
加工條件：粗銑機蓋上端面，保證尺寸
刀具：采用高速鋼鑲齒三面銑刀，，齒數(shù)，則
量具：卡尺
（2）計算銑削用量
確定進給量：
根據(jù)《機械加工工藝手冊》，確定
切削速度：
參考有關(guān)手冊，確定，即27，采用X63臥式銑床，根據(jù)機
床使用說明書（見《工藝手冊》）取
故實際切削速度為
當(dāng)時，工作臺的每分鐘進給量應(yīng)為：
在機床說明書中剛好有，故直接選用該值。
由于是粗銑，故整個銑刀刀盤不必經(jīng)過整個工件，用作圖法，可得行程
故機動工時為：
=540s
輔助時間為：
其他時間計算：
故工序50時間：
4.2工序60
鉆攻螺紋6-M6-7H
工件材料：灰鑄鐵
加工要求：攻鉆6個公制螺紋M6mm
攻鉆6×M6mm的孔
機床：搖臂鉆床
刀具：Φ5mm的麻花鉆
M6絲錐
a)鉆6-Φ6mm的孔：
根據(jù)《切削手冊》，查得切削速度為
故
根據(jù)機床說明書取
故實際切削速度為
=37s
輔助時間為：
其他時間計算：
故單件時間：
b)攻6-M6mm 孔
按機床選取，則
利用作圖法得，，
輔助時間為：
其他時間計算：
故單件時間：
所以總時間T=69.5+45=114.5s
4.3工序70
銑結(jié)合面
（1）加工條件
工件材料：灰鑄鐵
加工條件：粗銑機蓋底面，保證尺寸505mm
刀具：采用高速鋼鑲齒三面銑刀，，齒數(shù)，則
量具：卡尺
（2）計算銑削用量
確定進給量：
根據(jù)《機械加工工藝手冊》，確定
切削速度：
參考有關(guān)手冊，確定，即27，采用X63臥式銑床，根據(jù)機
床使用說明書（見《工藝手冊》）取
故實際切削速度為
當(dāng)時，工作臺的每分鐘進給量應(yīng)為：
在機床說明書中剛好有，故直接選用該值。
由于是粗銑，故整個銑刀刀盤不必經(jīng)過整個工件，用作圖法，可得行程
故機動工時為：
=798s
輔助時間為：
其他時間計算：
故工序70時間：
4.4工序80
4.4.1鉆8-孔
工件材料：灰鑄鐵
加工要求：鉆8個直徑為17mm的孔
機床：搖臂鉆床I3025
刀具：采用Φ13-Φ17mm的麻花鉆頭走刀兩次，
擴孔鉆Φ17mm走一次
量具：內(nèi)徑百分表
確定進給量：
根據(jù)切削手冊，由于本零件在加工低剛度零件，故進給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則：
根據(jù)鉆床Z535機床說明書現(xiàn)取
根據(jù)《切削手冊》，查得切削速度為
故
根據(jù)機床說明書取
故實際切削速度為
因為，，，故
以上為鉆一孔的加工時間，故
機動工時為：
輔助時間為：
其他時間計算：
故單件時間：
4.4.2锪平φ35凸臺
（1）加工條件
工件材料：灰鑄鐵
加工要求：用帶有錐度90度的锪鉆锪軸承孔內(nèi)邊緣，倒角4—45度
機床：搖臂鉆床
刀具：φ32-φ35的锪刀
（2）計算鉆削用量
為了縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉(zhuǎn)速與鉆孔時相同， =195r/min
確定進給量：
f=0.25mm/r（《工藝手冊》）
故機動加工時間：根據(jù)《切削手冊》查得切削速度為
所以
故實際切削速度為
因為 ，，
機動工時：
輔助時間為：
=0.15tm=0.15×4.2=0.6s
其他時間計算：
+ =6%×(4.2+0.6)=0.3s
由于要锪4個凸臺，故單件生產(chǎn)時間：
=4×（+ + ） =4×（4.2+0.6+0.3）=20.4s
4.4.3鉆圓銷孔
工件材料：灰鑄鐵
加工要求：鉆2個直徑為11mm的孔
機床：搖臂鉆床
刀具：采用Φ10mm的麻花鉆頭走刀兩次
量具：內(nèi)徑百分表
Φ10mm的麻花鉆：
確定進給量：根據(jù)《切削手冊》
根據(jù)《切削手冊》查得切削速度為
所以
故實際切削速度為
因為 ，，
故
以上為鉆一孔的加工時間，故
機動工時為：
輔助時間為：
其他時間計算：
故單件時間：
4.4.4鉆攻螺紋4-M16-7H
工件材料：灰鑄鐵
加工要求：攻鉆4個公制螺紋M16mm
（1） 攻鉆6×M16mm的孔
機床：搖臂鉆床
刀具：Φ15mm的麻花鉆
M16絲錐
a) 鉆4-Φ16mm的孔：
確定進給量：
根據(jù)《切削手冊》
根據(jù)《切削手冊》，查得切削速度為
故
根據(jù)機床說明書取
故實際切削速度為
因為 ，，
以上為鉆一孔的加工時間，故
機動工時為;
輔助時間為：
其他時間計算：
故單件時間：
b)攻6-M16mm 孔
按機床選取，則
利用作圖法得
，，
輔助時間為：
其他時間計算：
故單件時間：
故工序80總時間：
T=372+2.8+12.1+20.4=407s
4.5工序90
銑機蓋兩端面
（1）加工條件
工件材料：灰鑄鐵
加工條件：粗銑機蓋上端面，保證尺寸
刀具：采用高速鋼鑲齒三面銑刀，，齒數(shù)，則
量具：卡尺
（2）計算銑削用量
確定進給量：
根據(jù)《機械加工工藝手冊》，確定
切削速度：
參考有關(guān)手冊，確定，即27，采用X63臥式銑床，根據(jù)機
床使用說明書（見《工藝手冊》）取
故實際切削速度為
當(dāng)時，工作臺的每分鐘進給量應(yīng)為：
在機床說明書中剛好有，故直接選用該值。
由于是粗銑，故整個銑刀刀盤不必經(jīng)過整個工件，用作圖法，可得行程
故機動工時為：
=125s
輔助時間為：
其他時間計算：
故工序90時間：
4.6工序100
4.6.1粗鏜
（1）加工條件
工件材料：灰鑄鐵
加工要求：粗鏜φ140mm軸孔，留加工余量0.5mm，加工2mm
機床：加工中心
刀具：YT30鏜刀
量具：內(nèi)徑百分表
（2）計算鏜削用量
粗鏜孔至139.5mm單邊余量Z=0.5mm，切削深度，走刀長度分別為l=140mm。
確定進給量f：
根據(jù)《工藝手冊》確定
參考有關(guān)手冊，確定
根據(jù)資料，取
故加工軸孔
機動時間為：
輔助時間為：
其他時間計算：
則單件時間為：
4.6.2精鏜
（1）加工條件
工件材料：灰鑄鐵
加工要求：粗鏜φ140mm軸孔，留加工余量0.5mm，加工2mm
機床：加工中心
刀具：YT30鏜刀
量具：塞規(guī)
（2）計算鏜削用量
粗鏜孔至140mm，切削深度，走刀長度分別為l=140mm。
確定進給量f：
根據(jù)《工藝手冊》確定
參考有關(guān)手冊，確定
根據(jù)資料，取
故加工軸孔
機動時間為：
輔助時間為：
其他時間計算：
則單件總時間為：
故工序100總時間：
T=0.146+4.39=4.536min
4.7工序110
鉆攻螺紋6-M12
工件材料：灰鑄鐵
加工要求：鉆6個直徑為12mm的孔
機床：加工中心
刀具：Φ12的麻花鉆頭，M6絲錐
量具：內(nèi)徑百分表
a)鉆6-Φ12mm的孔
確定進給量：
根據(jù)《機械加工工藝手冊》，確定
根據(jù)《切削手冊》，查得切削速度為
故
根據(jù)機床說明書取
故實際切削速度為
因為，，
故
以上為鉆一孔的加工時間，故
機動工時為：
=49.7s
輔助時間為：
其他時間計算：
故單件時間：
b)攻6-M12mm 孔
按機床選取
，則
利用作圖法得
，，
輔助時間為：
其他時間計算：
故單件時間：
所以工序110總時間：
T=1.8+60.6=62.4s
5專用夾具的設(shè)計
5.1鉆床專用夾具的主要類型
鉆床專用夾具一般通稱為“鉆模”。鉆模的結(jié)構(gòu)類型很多。可按鉆模有無夾具體，以及夾具體是否可動，可分為以下五類：
1.固定式鉆模
這種鉆模在使用時，是被固定在鉆床工作臺上的。用于在立軸式鉆床上加工較大的單孔或在搖臂鉆床上加工平行孔系。如果要在立式鉆床上使用固定式鉆模加工平行空系，則需要在機床主軸上安裝多軸傳動頭。這種鉆模的夾具體上，設(shè)有專供夾壓用的凸緣和凸邊。在立式鉆床上安裝鉆模時，一般應(yīng)先將裝在主軸上的定尺寸刀具（精度要求高時用心軸）伸入鉆套中，以確定鉆模的位置，然后將其緊固。這種加工方式的鉆孔精度比較高。
2.回轉(zhuǎn)式鉆模
回轉(zhuǎn)式鉆模主要用于加工同一圓周上的平行空系，或分布在圓周上的徑向孔。有立軸，臥軸和斜軸回轉(zhuǎn)等三中基本模式。由于回轉(zhuǎn)臺已標(biāo)準(zhǔn)化，并作為機床附件由專門廠生產(chǎn)供應(yīng)，固回轉(zhuǎn)式鉆模的設(shè)計，大多數(shù)情況是設(shè)計專用的工作夾具和標(biāo)準(zhǔn)的回轉(zhuǎn)臺聯(lián)合使用。
3.翻轉(zhuǎn)式鉆模
翻轉(zhuǎn)式鉆模主要用于加工小型工件分布在不同表面上的孔。使用翻轉(zhuǎn)式鉆模可減少工件裝夾次數(shù)，提高各孔上工件的位置精度。
4.蓋板式鉆模
這類鉆模沒有夾具體，實際上是一塊鉆模板，但其上除鉆套外，一般還裝用定位元件和夾緊機構(gòu)，將它覆蓋在工件上定位夾緊后即可進行加工。蓋板式鉆模的主要特點是結(jié)構(gòu)簡單輕巧，清除切削方便；但每次需從工件上拆裝，比較費事。對于大而笨重的工件，采用蓋板式鉆模尤為適宜。也適用于中小批生產(chǎn)工件鉆孔后立即進行倒角，锪面，攻絲等工步的情況。工件鉆鉸孔后，即可取下蓋板式鉆模進行上述后序工布的加工。
5.滑柱式鉆模
滑柱式鉆模的結(jié)構(gòu)已標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)格化了，具有不同的系列。使用時，只要根據(jù)工件的形狀，尺寸和加工要求等具體情況，專門設(shè)計制造相應(yīng)的定位，夾緊裝置和鉆套等，裝在夾具體的平臺或鉆模板上的適當(dāng)位置，即可進行加工。
5.2鉆床專用夾具設(shè)計要點
1.鉆模類型的選擇
鉆模類型很多，在設(shè)計鉆模時，首先要根據(jù)工件的形狀尺寸，重量和加工要求和批量來選擇鉆模的結(jié)構(gòu)類型。選擇時要注意以下幾點：
（1）被鉆孔直徑大于10mm時（特別是加工鋼件），宜采用固定式鉆模。
（2）翻轉(zhuǎn)式鉆模適用于加工中小件，包括工件在內(nèi)的總重量不宜超過10kg。
（3）當(dāng)加工分布不在同心圓周上的平行空系時，如工件和夾具的總重量超過15 kg，宜采用固定鉆模和搖臂鉆床加工。如生產(chǎn)批量大，則可在立式鉆床上采用多軸傳動軸加工。
（4）對于孔的垂直度和孔心距要求不高的中小型工件，宜優(yōu)先采用滑柱鉆模。如孔的垂直度公差小于0.1mm，孔距位置公差δ小于±0.15mm時，一般不宜采用這類鉆模。
（5）鉆模板和夾具體為焊接式的鉆模，因焊接應(yīng)力不能徹底消除，精度不能長期保持，故一般在工件孔距公差要求不高（δ≥±0.15）時采用。
（6）孔距與孔和基面公差小于0.05mm時采用固定式鉆模。
2.鉆套的選擇和設(shè)計
根據(jù)鉆套的結(jié)構(gòu)有固定鉆套，可換鉆套，快換鉆套及特殊鉆套四種類型，分別適用不同情況。
3.鉆模板的設(shè)計
鉆模板是供安裝鉆套用的，鉆模板多裝配在夾具體或支架上，與夾具上的其他元件相連接或與夾具體鑄成一體。
設(shè)計鉆模板時應(yīng)注意以下幾點：
（1）鉆模板上安裝鉆套的孔之間及孔與定位元件的位置應(yīng)有足夠的精度。
（2）鉆模板應(yīng)具有足夠的剛度，以保證鉆套位置的準(zhǔn)確性，但又不能做的太厚太重。注意布置加強筋以提高鉆模板的剛性。鉆模板一般不承受夾緊力。
（3）為保證加工的穩(wěn)定性，懸掛式鉆模板導(dǎo)桿上的彈簧力必須足夠，使鉆模板在夾具上能維持足夠的定位應(yīng)力。如鉆模板本身重量超過80kg時，導(dǎo)桿上可不裝彈簧。
5.3問題的提出
本夾具主要用來鉆分布在面上的六個直徑為M6-7H的孔。由零件圖可知這六個螺紋孔的精度要求是相當(dāng)高的。這六個孔的位置度要求是我們首要解決的問題。
5.4 定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，B面有平面度要求,設(shè)計基準(zhǔn)是中心軸線。為了使定位誤差為零，應(yīng)選擇以中心軸線為定位的自動定心夾具，以端面定位。但這種自動定心夾具在結(jié)構(gòu)上將過于復(fù)雜。考慮到我們的生產(chǎn)要求，這種夾具不適用。因此，我們?yōu)楸镜拦ば蛟O(shè)計了專用夾具，如圖（鉆孔夾具裝配圖），是以底面和兩個支承塊定位的
5.5 定位元件的設(shè)計
本工序選用的定位基準(zhǔn)為三面定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是三個支承板。因此進行定位元件的設(shè)計主要是對三個支承板的設(shè)計。
由加工工藝孔工序簡圖可計算出兩支承板中心距。
由于兩支承板有位置度公差，所以其尺寸公差為：
所以兩支承板的中心距為，根據(jù)《機床夾具的設(shè)計手冊》三支承板的設(shè)計計算過程如下：
（1） 確定兩支承板中心距尺寸及其偏差
（2） 確定支撐板尺寸及其公差
長
寬D
5.6定位誤差分析
本夾具選用的定位元件為三面定位。其定位誤差主要為：
（1）、移動時基準(zhǔn)位移誤差
=0.009+0.027+0.016
=0.052mm
（2）、轉(zhuǎn)角誤差
其中：
5.7 切削力及夾緊力的計算
5.7.1 切削力的計算
刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀，φ225mm,Z=20,則
（見《切削手冊》）
式中：，,，，（在加工面上測量的近似值），，，,Z=20,所以
當(dāng)用兩把刀銑削時，
水平分力:
垂直分力：
在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)為：
式中：——基本安全系數(shù)，1.5；
——加工性質(zhì)系數(shù)，1.1；
——刀具鈍化系數(shù)，1.1；
——斷續(xù)切削系數(shù)，1.1。
則
為克服水平切削力，實際夾緊力N應(yīng)為：
所以
其中及為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，==0.25，則
5.7.2 夾緊力的計算
螺旋面可視為繞在圓柱體上斜契，當(dāng)加給螺桿以原始力矩時，螺紋中徑處將受到夾具體的摩擦，反作用力矩，而螺桿末端將受到工件的摩擦反作用力矩，且,根據(jù)上述契塊的受力分析可得螺旋的夾緊力W為：
=
式中： ——螺紋中徑的半徑；
——螺紋的升角；
——螺桿末端與工件（或壓塊）間的當(dāng)量摩擦半徑；
——螺桿與螺母間的摩擦角，上式按矩形螺紋求得：
對于梯形或三角形螺紋應(yīng)以當(dāng)量摩擦角 代入， 為螺紋半角；
——螺桿末端與工件（或壓塊）間的摩擦角。
的數(shù)值視螺桿末端的形狀而定，若末
端為球面，=0；若為平面=；若為
環(huán)形端面或螺母夾緊；因為
本設(shè)計所選用的螺桿末端的形狀為球面，所
以。
通常采用標(biāo)準(zhǔn)的夾緊螺釘，很小，故自鎖可靠。因為W=12817.2N大于所需的12790N
的切削力，故本夾具可安全工作。因此選用M18的夾緊螺釘即可。
5.8主要零件的設(shè)計
鉆模板支架和底座多為鑄鐵件（一般為HT200），常分開制造，這對于夾具的加工、裝配和鑄件的時效處理都有利。要求支架與底座有足夠的強度和剛度以及保持尺寸的穩(wěn)定性，為了增強支架的剛度，支架和底座的裝配連接要牢固。一般采用圓柱銷和螺釘緊固，盡量避免采用焊接結(jié)構(gòu)。要注意不允許鉆模板支架承受夾緊反力作用，防止支架變形，影響加工精度。
鉆模板底座要承受安裝在其上面的各種裝置、元件、工件的重力、切削力及夾緊力。為了提高其剛度，除選取適當(dāng)?shù)谋诤裢?，合理設(shè)置加強筋是重要的措施。常采用十字形筋條，這樣可以減少交接處面積，使鑄件應(yīng)力均勻，減少變形。如使加強筋的底面與底座周邊的底面在同一平面上，則可以提高底座在機床工作臺上的安裝剛性。此外，可適當(dāng)增加底座高度一般與夾具總高度之比推薦取，其最小高度應(yīng)大于150~160，壁厚或筋厚等具體結(jié)構(gòu)見《機床夾具設(shè)計》，表7-4。
5.8.1支承體設(shè)計
支承體如下：
該零件毛坯采用鑄造方法獲得，所用材料是HT200，上面的連接件是M16的雙頭螺柱，下面的連接件是M20的雙頭螺柱。根據(jù)《機械設(shè)計》得。
5.8.2底座的設(shè)計
機蓋零件和底座底面的平行度應(yīng)小于0.01，零件毛坯采用鑄造方法獲得，所用材料也是HT200。為了減輕重量及方便排屑，中間有部分應(yīng)挖空，詳見底座零件圖可得。
5.8.3鉆模板的設(shè)計
（1）鉆套的選擇及尺寸
因為鉆套是標(biāo)準(zhǔn)件，所以根據(jù)夾具設(shè)計手冊選擇固定鉆套。
鉆套尺寸：
a)鉆套內(nèi)經(jīng)及偏差應(yīng)根據(jù)所引導(dǎo)的刀具尺寸來確定，通常取刀具的最大極限尺寸為引導(dǎo)孔的基本尺寸，采用基軸制間隙配合，孔徑公差依加工精度來確定。鉆孔和擴孔時取F7，粗鉸孔時取G7，精鉸孔時取G6.若鉆套引導(dǎo)的不是刀具的切削部分，而是導(dǎo)向部分，常取配合為H7/f7,H7/n6,H6/g5。本夾具應(yīng)取H7/n6。
b)鉆套高度直接影響鉆套的導(dǎo)向性能，高度較大時，導(dǎo)向性好，刀具與鉆套間可能產(chǎn)生的偏斜量很小，加工精度高，但會加快刀具與鉆套的磨損。因此，常取H=（1-2.5）d。d為刀具直徑。加工精度要求較高，加工孔徑較小，刀具剛性較差時應(yīng)取大值，反之去小值。
c)鉆套與工件間一般應(yīng)有排屑間隙h,并要求鉆頭的兩個刃角都在鉆套之外。一般取h為（0.3-1.2）d。
故根據(jù)上述要求設(shè)計的鉆套如圖所示。
（2）鉆模板應(yīng)于安裝鉆套，并確保鉆套在轉(zhuǎn)模板是的正確位置，要求具有一定的強度和剛度，以防變形而影響鉆套的位置精度和導(dǎo)向精度。轉(zhuǎn)模板通常裝配在夾具體上或支架上。常用的有固定式轉(zhuǎn)模板、鉸鏈?zhǔn)睫D(zhuǎn)模板和可卸式轉(zhuǎn)模板。
為了保證鉆套位置的準(zhǔn)確性和加工穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)模板必須具有足夠的剛性，但又不能做的太重太厚。在實際使用中，厚度往往根據(jù)鉆套的高度H確定，一般在15mm-30mm之間。如果鉆套較長，可將模板局部加厚，加強模板的周邊和設(shè)置強筋，以提高鉆模板的支撐剛性。
故根據(jù)上述要求設(shè)計的鉆模板如圖所示。
此模板厚度為25mm。零件毛坯采用鑄造方法獲得，所用材料是HT200。
5.8.4支承板的設(shè)計
支承板主要用來定位，因上述已計算出采用三面定位定位誤差較小，所以采用三面定位法，支承板設(shè)計如下：
5.9 操作的簡要說明
為了提高生產(chǎn)效率，縮短加工中的輔助時間。因此夾緊裝置采用方頭緊固螺釘夾緊裝置。工件在夾具上安裝好后，螺釘從上往下順時針旋轉(zhuǎn)夾緊工件。本夾具用于減速器箱體機蓋上端面鉆孔。夾具的定位采用支承板定位，定位可靠，定位誤差較小。其夾緊采用的是螺釘夾緊，夾緊簡單、快速、可靠，有利于提高生產(chǎn)率。工件在夾具體上安裝好后，螺釘從上往下順時針旋轉(zhuǎn)夾緊工件。當(dāng)孔鉆完后，螺釘隨即逆時針旋轉(zhuǎn)松開工件，即可取下工件。
結(jié)論
通過本次設(shè)計，可以說我熟練的掌握了機床夾具的設(shè)計方法和設(shè)計順序，以及對機床的選擇等。
整個設(shè)計的創(chuàng)新性在于改變以往的定位方法，同時整個設(shè)計過程比較簡潔，使讀者一目了然。在設(shè)計鉆床夾具的時候采用的夾具十分輕巧簡便，簡單易用，節(jié)省了勞動時間，提高了效率。設(shè)計的可行性在于