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2006屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
差速器殼體工藝及鏜工裝設(shè)計(jì)
摘要
隨著社會(huì)的發(fā)展，汽車在生產(chǎn)和生活中的越來越廣泛，差速器是汽車中的重要部件，其殼體的結(jié)構(gòu)及加工精度直接影響差速器的正常工作，因此研究差速器的加工方法和工藝的編制是十分必要和有意義的。本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有：差速器的工作原理結(jié)構(gòu)分析，差速器殼體的工藝編制，鏜夾具的設(shè)計(jì)及加工中對(duì)定位基準(zhǔn)的選擇，鏜工序工裝設(shè)計(jì)中切削用量，夾緊力的計(jì)算等。
關(guān)鍵詞：差速器，殼體，夾具設(shè)計(jì)
33
Differential Device Case Process and Boring Suits Design
ABSTRACT
Along with social development, motor vehicle production and life in an increasingly wide differential device is an important vehicle components, and its interior structure and processing precision differential device directly affect the normal work, study differential device case processing methods and techniques of preparation is necessary and meaningful. The current design of the main elements: differential device structures operating principles of analysis, differential device case preparation processes, design and smooth-bore jig for positioning baseline processing options smooth-bore design processes suits cutting consumption, increased computing power.
Key word: Differential device, Case, Jig design
第1章 緒論 1
1.1 課題的背景及意義 1
1.2 差速器的主要分類 2
1.2.1 開式差速器 2
1.2.2 限滑差速器 3
1.3 差速器結(jié)構(gòu) 3
1.3.1 對(duì)稱式錐齒輪差速器中的運(yùn)動(dòng)特性關(guān)系式 4
1.3.2 對(duì)稱式錐齒輪差速器中的轉(zhuǎn)矩分配關(guān)系式 5
1.4 殼體的加工工藝 7
1.4 論文主要內(nèi)容 8
第2章 零件的作用及結(jié)構(gòu)及工藝分析 10
2.1 零件的作用及結(jié)構(gòu) 10
2.2 零件的工藝分析 11
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 13
3.1 確定生產(chǎn)類型 13
3.2 毛坯的選擇 13
3.2.1 毛坯種類及制造方法的形狀及選擇 13
3.2.2 毛坯的精度等級(jí) 13
3.3 基準(zhǔn)的選擇 14
3.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 14
3.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 14
3.4 工藝路線的制定 14
3.5 確定個(gè)工序余量及工序尺寸極限偏差 16
3.6 確定切削用量和切削 18
3.7 確定工序單件工時(shí) 19
第4章 機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)——鏜工序的專用夾具設(shè)計(jì) 22
4.1 工作量分析 23
4.2 定位基準(zhǔn)的選擇 24
4.3 夾緊力的計(jì)算 24
4.4 定位誤差分析 26
4.5 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 28
4.6 使用方法和應(yīng)注意的問題 28
致謝 29
參考文獻(xiàn) 30
第1章 緒論
1.1 課題的背景及意義
對(duì)于整車的結(jié)構(gòu)體系來說，差速器只是裝在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)半軸之間的一個(gè)小軸承。看似微不足道，但如果沒有它，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)半軸之間以剛性連接，左右車輪的轉(zhuǎn)速保持一致，汽車將只能直線行駛，不能轉(zhuǎn)彎。自從一百年前雷諾汽車公司的創(chuàng)始人路易斯·雷諾發(fā)明出差速器后，它就在汽車上發(fā)揮著巨大作用?，F(xiàn)在每輛汽車上都裝有差速器。
顧名思義，差速器的作用就是使兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)速不同。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，例如左轉(zhuǎn)彎，彎心在左側(cè)，在相同的時(shí)間內(nèi)右側(cè)車輪要比左側(cè)車輪走過的軌跡要長(zhǎng)，所以右側(cè)車輪轉(zhuǎn)的要更快一些。要達(dá)到這個(gè)效果，就得通過差速器來調(diào)節(jié)。差速器由差速器殼、行星齒輪、行星齒輪軸和半軸齒輪等機(jī)械零件組成。
發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)變速器從動(dòng)軸進(jìn)入差速器后，直接驅(qū)動(dòng)差速器殼，再傳遞到行星齒輪，帶動(dòng)左、右半軸齒輪，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)車輪，左右半軸的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍。當(dāng)汽車直線行駛時(shí)，行星齒輪，左、右半軸齒輪和驅(qū)動(dòng)車輪三者轉(zhuǎn)速相同。當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于汽車受力情況發(fā)生變化，反饋在左右半軸上，進(jìn)而破壞差速器原有的平衡，這時(shí)轉(zhuǎn)速重新分配，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)速減小，外側(cè)車輪轉(zhuǎn)速增加，重新達(dá)到平衡狀態(tài)，同時(shí)，汽車完成轉(zhuǎn)彎動(dòng)作。
差速器就是一種將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩一分為二的裝置，允許轉(zhuǎn)向時(shí)輸出兩種不同的轉(zhuǎn)速。
在現(xiàn)代轎車或貨車，包括許多四輪驅(qū)動(dòng)汽車上，都能找到差速器。這些四輪驅(qū)動(dòng)車的每組車輪之間都需要差速器。同樣，其兩前輪和兩后輪之間也需要一個(gè)差速器。這是因?yàn)槠囖D(zhuǎn)彎時(shí)，前輪較之后輪，走過的距離是不相同的。
差速器有三大功用：把發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力傳輸?shù)杰囕喩?；充?dāng)汽車主減速齒輪，在動(dòng)力傳到車輪之前將傳動(dòng)系的轉(zhuǎn)速減下來；將動(dòng)力傳到車輪上，同時(shí)，允許兩輪以不同的輪速轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，車輪以不同的速度旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)彎時(shí)，每個(gè)車輪駛過的距離不相等，即內(nèi)側(cè)車輪比外側(cè)車輪駛過的距離要短。因?yàn)檐囁俚扔谄囆旭偟木嚯x除以通過這段距離所花費(fèi)的時(shí)間，所以行駛距離短的車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就慢。
對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)型汽車的從動(dòng)輪，或前輪驅(qū)動(dòng)型汽車的從動(dòng)輪來說，不存在這樣的問題。由于它們之間沒有相互聯(lián)結(jié)，它們彼此獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)。但是兩主動(dòng)輪間相互是有聯(lián)系的。因此一個(gè)引擎或一個(gè)變速箱可以同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)車輪。如果車上沒有差速器，兩個(gè)車輪將不得不固定聯(lián)結(jié)在一起，以同一轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。這會(huì)導(dǎo)致汽車轉(zhuǎn)向困難。此時(shí)，為了使汽車能夠轉(zhuǎn)彎，一個(gè)輪胎將不得不打滑。對(duì)于現(xiàn)代輪胎和混凝土道路來說，要使輪胎打滑則需要很大的外力，這個(gè)力通過車橋從一個(gè)輪胎傳到另一個(gè)輪胎，這樣就給車橋零部件產(chǎn)生很大的應(yīng)力。
1.2 差速器的主要分類
1.2.1 開式差速器
開式差速器的結(jié)構(gòu)，是典型的行星齒輪組結(jié)構(gòu)，只不過太陽輪和外齒圈的齒數(shù)是一樣的。在這套行星齒輪組里，主動(dòng)輪是行星架，被動(dòng)輪是兩個(gè)太陽輪。通過行星齒輪組的傳動(dòng)特性我們知道，如果行星架作為主動(dòng)軸，兩個(gè)太陽輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向是不確定的，甚至兩個(gè)太陽輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是相反的。
車輛直行狀態(tài)下，這種差速器的特性就是，給兩個(gè)半軸傳遞的扭矩相同。在一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪懸空情況下，如果傳動(dòng)軸是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，有附著力的驅(qū)動(dòng)輪是沒有驅(qū)動(dòng)力的，如果傳動(dòng)軸是加速轉(zhuǎn)動(dòng)，有附著力的驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力等于懸空車輪的角加速度和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的乘積。
車輛轉(zhuǎn)彎輪胎不打滑的狀態(tài)下，差速器連接的兩個(gè)半軸的扭矩方向是相反的，給車輛提供向前驅(qū)動(dòng)力的，只有內(nèi)側(cè)的車輪，行星架和內(nèi)側(cè)的太陽輪之間由等速傳動(dòng)變成了減速傳動(dòng)，駕駛感覺就是彎道加速比直道加速更有力。
開式差速器的優(yōu)點(diǎn)就是在鋪裝路面上轉(zhuǎn)行行駛的效果最好。缺點(diǎn)就是在一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪喪失附著力的情況下，另外一個(gè)也沒有驅(qū)動(dòng)力。
開式差速器的適用范圍是所有鋪裝路面行駛的車輛，前橋驅(qū)動(dòng)和后橋驅(qū)動(dòng)都可以安裝。
1.2.2 限滑差速器
限滑差速器用于部分彌補(bǔ)開式差速器在越野路面的傳動(dòng)缺陷，它是在開式差速器的機(jī)構(gòu)上加以改進(jìn)，在差速器殼的邊齒輪之間增加摩擦片，對(duì)應(yīng)于行星齒輪組來講，就是在行星架和太陽輪之間增加了摩擦片，增加太陽輪與行星架自由轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力力矩。
限滑差速器提供的附加扭矩，與摩擦片傳遞的動(dòng)力和兩驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速差有關(guān)。 在開式差速器結(jié)構(gòu)上改進(jìn)產(chǎn)生的LSD，不能做到100％的限滑，因?yàn)橄藁禂?shù)越高，車輛的轉(zhuǎn)向特性越差。
LSD具備開式差速器的傳動(dòng)特性和機(jī)械結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)就是提供一定的限滑力矩，缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)向特性變差，摩擦片壽命有限。 LSD的適用范圍是鋪裝路面和輕度越野路面。通常用于后驅(qū)車。前驅(qū)車一般不裝，因?yàn)長(zhǎng)SD會(huì)干涉轉(zhuǎn)向，限滑系數(shù)越大，轉(zhuǎn)向越困難。
1.3 差速器結(jié)構(gòu)
當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，外側(cè)車輪比內(nèi)側(cè)車輪所走過的路程長(zhǎng)；汽車在不平路面上直線行駛時(shí)。兩側(cè)主輪走過的曲長(zhǎng)短也不相等．即伸路面非平直，但由于輪胎制造尺寸誤差，磨損程度不同，承受的載荷不同或充氣壓力不等，各個(gè)輪胎的滾動(dòng)半徑實(shí)際上不可能相等，若兩側(cè)車輪都固定在同一剛性轉(zhuǎn)軸上，兩輪角速度相等，則車輪必然出現(xiàn)邊滾動(dòng)邊滑動(dòng)的現(xiàn)象。車輪對(duì)路面的滑動(dòng)不僅會(huì)加速輪胎磨損，增加汽車的動(dòng)力消耗，而且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向和制動(dòng)性能的惡化。若主減速器從動(dòng)齒輪通過一根整軸同時(shí)帶動(dòng)兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪，則兩側(cè)車輪只能同樣的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。為了保證兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪處于純滾動(dòng)狀態(tài)，就必須改用兩根半軸分別連接兩側(cè)車輪，而由主減速器從動(dòng)齒輪通過差速器分別驅(qū)動(dòng)兩側(cè)半軸和車輪，使它們可用不同角速度旋轉(zhuǎn)。這種裝在同一驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪之間的差速器稱為輪間差速器。
前國產(chǎn)轎車及其它類汽車基本都采用了對(duì)稱式錐齒輪普通差速器。對(duì)稱式錐齒輪差速器由行星齒輪、半軸齒輪、行星齒輪軸(十字軸或一根直銷軸)和差速器殼等組成(見圖1)。(從前向后看)左半差速器殼2和右半差速器殼8用螺栓固緊在一起。主減速器的從動(dòng)齒輪7用螺栓(或鉚釘)固定在差速器殼右半部8的凸緣上。十字形行星齒輪軸9安裝在差速器殼接合面處所對(duì)出的園孔內(nèi)，每個(gè)軸頸上套有一個(gè)帶有滑動(dòng)軸承(襯套)的直齒圓錐行星齒輪6，四個(gè)行星齒輪的左右兩側(cè)各與一個(gè)直齒圓錐半軸齒輪4相嚙合。半軸齒輪的軸頸支承在差速器殼左右相應(yīng)的孔中，其內(nèi)花鍵與半軸相連。與差速器殼一起轉(zhuǎn)動(dòng)(公轉(zhuǎn))的行星齒輪撥動(dòng)兩側(cè)的半軸齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)兩側(cè)車輪所受阻力不同時(shí)，行星齒輪還要繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一自轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩側(cè)車輪的差速驅(qū)動(dòng)。行星齒輪的背面和差速器殼相應(yīng)位置的內(nèi)表面，均做成球面，這樣作能增加行星齒輪軸孔長(zhǎng)度，有利于和兩個(gè)半軸齒輪正確地嚙合。在傳力過程中，行星齒輪和半軸齒輪這兩個(gè)錐齒輪間作用著很大的軸向力，為減少齒輪和差速器殼之間的磨損，在半軸齒輪和行星齒輪面分別裝有平墊片3和球面墊片5。墊片通常用軟鋼、銅或者聚甲醛塑料制成。
1.3.1 對(duì)稱式錐齒輪差速器中的運(yùn)動(dòng)特性關(guān)系式
差速器殼作為差速器中的主動(dòng)件，與主減速器的從動(dòng)齒輪和行星齒輪軸連成一體。半軸齒輪和為差速器中的從動(dòng)件。行星齒輪即可隨行星齒輪軸一起繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)，又可以繞行星齒輪軸軸線自轉(zhuǎn)。設(shè)在一段時(shí)間內(nèi)，差速器殼轉(zhuǎn)了N0圈，半軸齒輪1和2分別轉(zhuǎn)了N1圈和N2(N0、N1和N2不一定是整數(shù))圈，則當(dāng)行星齒輪只繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)而不自轉(zhuǎn)時(shí)，行星齒輪撥動(dòng)半軸齒輪1和2同步轉(zhuǎn)動(dòng)，則有：
N1 =N2=N0
當(dāng)行星齒輪在公轉(zhuǎn)的同時(shí)，又繞行星齒輪軸軸線自轉(zhuǎn)時(shí)，由于行星齒輪自轉(zhuǎn)所引起一側(cè)半軸齒輪1比差速器殼多轉(zhuǎn)的圈數(shù)(N4)必然等于另一側(cè)半軸齒輪2比差速器殼少轉(zhuǎn)的圈數(shù)
于是有： N1：N0+N4和N2：N0-N4
以上兩種情況，N1、N2與N0之間都有以下關(guān)系式：
N1+N2=2N0
上式表明，左右兩側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍，這就是兩半軸齒輪直徑相等的對(duì)稱式錐齒輪差速器的運(yùn)動(dòng)特性關(guān)系式。
圖 1.1 汽車差速器分解圖
1.3.2 對(duì)稱式錐齒輪差速器中的轉(zhuǎn)矩分配關(guān)系式
在以上差速器中，設(shè)輸入差速器殼的轉(zhuǎn)矩為MO，輸出給左、右兩半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩為M1和M2。當(dāng)與差速器殼連在一起的行星齒輪軸帶動(dòng)行星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，行星齒輪相當(dāng)于一根橫向桿，其中點(diǎn)被行星齒輪軸推動(dòng)，左右兩端帶動(dòng)半軸齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，作用在行星齒輪上的推動(dòng)力必然平均分配到兩個(gè)半軸齒輪之上。又因?yàn)閮蓚€(gè)半軸齒輪半徑也是相等的。所以當(dāng)行星齒輪沒有自轉(zhuǎn)趨勢(shì)時(shí)，差速器總是將轉(zhuǎn)矩MO平均分配給左、右兩半軸齒輪，即:
M1=M2=0.5M0。
當(dāng)兩半軸齒輪以不同轉(zhuǎn)速朝相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)左半軸轉(zhuǎn)速nI大于右半軸轉(zhuǎn)速n2，則行星齒輪繞軸軸頸自轉(zhuǎn)，此時(shí)行星齒輪孔與行星齒輪軸軸頸間以及行星齒輪背部與差速器殼之間都產(chǎn)生摩擦，半軸齒輪背部與差速器殼之間也產(chǎn)生摩擦。這幾項(xiàng)摩擦綜合作用的結(jié)果，使轉(zhuǎn)得快的左半軸齒輪得到的轉(zhuǎn)矩M1減小，設(shè)減小量為0.5Mf；而轉(zhuǎn)得慢的右半軸齒輪得到的轉(zhuǎn)矩M1增大，增大量也為0.5Mf。
因此，當(dāng)左右驅(qū)動(dòng)車輪存在轉(zhuǎn)速差時(shí)，
M1=0．5(MO-Mf)
M2=0．5(MO+Mf)
左、右車輪上的轉(zhuǎn)矩之差等于折合到半軸齒輪上總的內(nèi)摩擦力矩Mf
差速器中折合到半軸齒輪上總的的內(nèi)摩擦力矩Mf與輸入差速器殼的轉(zhuǎn)矩MO之比叫作差速器的鎖緊系數(shù)K,即
K=Mf／M0
輸出給轉(zhuǎn)得快慢不同的左右兩側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩可以寫成：
M1=0.5M0(1-K)
M2=0.5M0(1+K)
輸出到低速半軸的轉(zhuǎn)矩與輸出到高速半軸的轉(zhuǎn)矩之比Kb可以表示為
Kb=M2／M1=(1+K)／(1-K)
鎖緊系數(shù)K可以用來衡量差速器內(nèi)摩擦力矩的大小及轉(zhuǎn)矩分配特性，目前廣泛使用的對(duì)稱式錐齒輪差速器，其內(nèi)摩擦力矩很小，鎖緊系數(shù)K為0.05～0.15，輸出到兩半軸的最大轉(zhuǎn)矩之比Kb=1.11～1.35。因此可以認(rèn)為無論左右驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速是否相等，對(duì)稱式錐齒輪差速器總是將轉(zhuǎn)矩近似平均分配給左右驅(qū)動(dòng)輪的。這樣的轉(zhuǎn)矩分配特性對(duì)于汽車在良好路面上行駛是完全可以的，但當(dāng)汽車在壞路面行駛時(shí)，卻會(huì)嚴(yán)重影響其通過能力。例如當(dāng)汽車的一側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪駛?cè)肽酀袈访?，由于附著力很小而打滑時(shí)，即使另一車輪是在好路面上，汽車往往不能前進(jìn)。這是因?yàn)閷?duì)稱式錐齒輪差速器平均分配轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)，使在好路面上車輪分配到的轉(zhuǎn)矩只能與傳到另一側(cè)打滑驅(qū)動(dòng)輪上很小的轉(zhuǎn)矩相等，以致使汽車總的牽引力不足以克服行駛阻力而不能前進(jìn)。
1.4 殼體的加工工藝
殼體的加工質(zhì)量不僅影響其裝配精度及運(yùn)動(dòng)精度，而且影響到機(jī)器的工作精度、使用性能和壽命。
殼體的種類很多，其尺寸大小和結(jié)構(gòu)形式隨著機(jī)器的結(jié)構(gòu)和殼體在機(jī)器中功用的不同有著較大的差異。但從工藝上分析它們?nèi)杂性S多共同之處，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：
(1)外形基本上是由六個(gè)或五個(gè)平面組成的封閉式多面體，又分成整體式和組合式兩種；
(2)結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜。內(nèi)部常為空腔形，某些部位有“隔墻”，殼體壁薄且厚薄不均。
(3)殼壁上通常都布置有平行孔系或垂直孔系；
(4)殼體上的加工面，主要是大量的平面，此外還有許多精度要求較高的軸承支承孔和精度要求較低的緊固用孔。
殼體類零件的技術(shù)要求:
(1)軸承支承孔的尺寸精度和、形狀精度、表面粗糙度要求；
(2)位置精度 包括孔系軸線之間的距離尺寸精度和平行度，同一軸線上各孔的同軸度，以及孔端面對(duì)孔軸線的垂直度等；
(3)為滿足殼體加工中的定位需要及殼體與機(jī)器總裝要求，殼體的裝配基準(zhǔn)面與加工中的定位基準(zhǔn)面應(yīng)有一定的平面度和表面粗糙度要求；各支承孔與裝配基準(zhǔn)面之間應(yīng)有一定距離尺寸精度的要求。
殼體零件加工在工藝路線的安排中應(yīng)注意三個(gè)問題：
(1)工件的時(shí)效處理 殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜壁厚不均勻，鑄造內(nèi)應(yīng)力較大。由于內(nèi)應(yīng)力會(huì)引起變形，因此鑄造后應(yīng)安排人工時(shí)效處理以消除內(nèi)應(yīng)力減少變形；
(2)安排加工工藝的順序時(shí)應(yīng)先面后孔 由于平面面積較大定位穩(wěn)定可靠，有利與簡(jiǎn)化夾具結(jié)構(gòu)檢少安裝變形。從加工難度來看，平面比孔加工容易。先加工批平面，把鑄件表面的凹凸不平和夾砂等缺陷切除，在加工分布在平面上的孔時(shí)，對(duì)便于孔的加工和保證孔的加工精度都是有利的。因此，一般均應(yīng)先加工平面。
(3)粗、精加工階段要分開 殼體均為鑄件，加工余量較大，而在粗加工中切除的金屬較多，因而夾緊力、切削力都較大，切削熱也較多。加之粗加工后，工件內(nèi)應(yīng)力重新分布也會(huì)引起工件變形，因此，對(duì)加工精度影響較大。為此，把粗精加工分開進(jìn)行，有利于把已加工后由于各種原因引起的工件變形充分暴露出來，然后在精加工中將其消除。
定位基準(zhǔn)的選擇: 殼體定位基準(zhǔn)的選擇，直接關(guān)系到殼體上各個(gè)平面與平面之間，孔與平面之間，孔與孔之間的尺寸精度和位置精度要求是否能夠保證。在選擇基準(zhǔn)時(shí)，首先要遵守“基準(zhǔn)重合”和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則，同時(shí)必須考慮生產(chǎn)批量的大小，生產(chǎn)設(shè)備、特別是夾具的選用等因素。
主要表面的加工:殼體的平面加工,殼體平面的粗加工和半精加工常選擇刨削和銑削加工。 刨削殼體平面的主要特點(diǎn)是刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；機(jī)床調(diào)整方便；在龍門刨床上可以用幾個(gè)刀架，在一次安裝工件中，同時(shí)加工幾個(gè)表面，于是，經(jīng)濟(jì)地保證了這些表面的位置精度。 殼體平面銑削加工的生產(chǎn)率比刨削高。在成批生產(chǎn)中，常采用銑削加工。
孔系加工： 車床殼體的孔系，是有位置精度要求的各軸承孔的總和，其中有平行孔系和同軸孔系兩類。 平行孔系主要技術(shù)要求是各平行孔中心線之間以及孔中心線與基準(zhǔn)面之間的尺寸精度和平行精度根據(jù)生產(chǎn)類型的不同，可以在普通鏜床上或?qū)Ｓ苗M床上加工。
成批或大量生產(chǎn)殼體時(shí)，加工孔系都采用鏜模。孔距精度主要取決于鏜模的精度和安裝質(zhì)量。雖然鏜模制造比較復(fù)雜，造價(jià)較高，但可利用精度不高的機(jī)床加工出精度較高的工件。成批生產(chǎn)時(shí)，殼體的同軸孔系的同軸度大部分是用鏜模保證。
1.4 論文主要內(nèi)容
本論文的主要內(nèi)容有：對(duì)差速器及常用差速器功能、作用及結(jié)構(gòu)作一介紹。汽車動(dòng)力輪選用差速器的必要性；其次，主要針對(duì)差速器殼體安排合理的加工工藝，在這方面要考慮如下幾個(gè)問題：零件的精度、結(jié)構(gòu)工藝性，零件的毛坯及生產(chǎn)綱領(lǐng)、粗精基準(zhǔn)的選擇，表面的加工方法，切削用量及工時(shí)，在鏜孔這道工序中，還要根據(jù)六點(diǎn)定位規(guī)則設(shè)計(jì)鏜工序夾具，如確定定位方式、夾緊方式、夾緊元件、夾緊力，夾具的操作及維護(hù)等，貫穿起來，這是一篇集原理、生產(chǎn)、加工、使用合一的論文。
第2章 零件的作用及結(jié)構(gòu)及工藝分析
差速器殼體球面加工是國內(nèi)外急需更新的加工工藝。隨著汽車制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，尤其是民用轎車的迅猛發(fā)展，人們對(duì)汽車高質(zhì)量的差速器殼體零件的要求變的越來越迫切。而差速器殼體零件中關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)即球面的加工，是決定該零件質(zhì)量的最重要的一環(huán)，它一直 困繞著廠家，沒有得到很好的解決。
常用的加工差速器殼體內(nèi)球面的方法如下；首先由機(jī)械手將形成的雙面锪刀從殼體中間空洞處送至球心，然后左右同時(shí)向前穿過差速器殼的孔與在球心中的雙面锪刀連接。此時(shí)機(jī)械手退回，再由左，右動(dòng)力頭單軸驅(qū)動(dòng)兩滑臺(tái)同時(shí)向左，右同步運(yùn)動(dòng)，從而分別將兩側(cè)球面锪成品。锪完球面，兩動(dòng)力頭需將锪刀再送至球心，而后由機(jī)械手將锪刀從工作件內(nèi)取出。
該加工工藝的缺點(diǎn)是機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動(dòng)作繁多。由于成形锪刀固定需刀桿穿過殼體孔，即刀桿直徑必須小于殼體孔的直徑，造成刀桿強(qiáng)度差。同時(shí)因球面加工余量不均勻造成刀具無法抵抗來自任意方向的切削力而產(chǎn)生變形，其結(jié)果是球心位置無法保證，刀桿外圓磨損嚴(yán)重，乃至破壞工件內(nèi)孔。
2.1 零件的作用及結(jié)構(gòu)
翻斗車驅(qū)動(dòng)橋中主傳動(dòng)殼體是翻斗車的主要零件之一，它由內(nèi)裝兩對(duì)軸承和三根軸構(gòu)成，其主要作用是把發(fā)動(dòng)機(jī)的主要傳動(dòng)力傳遞給兩驅(qū)動(dòng)輪，在零件的兩個(gè)端部有兩個(gè)的孔，用于安裝滾動(dòng)軸承并與十字軸相連，起方向軸承器作用，所安裝的三根軸之間有平行度和垂直度要求，在處作為裝油封處，這樣便于密封性能好，從結(jié)構(gòu)上考慮，由于路況不好時(shí)，顛覆嚴(yán)重，使零件所受承載荷為交變載荷，工作速度500-1000。工作環(huán)境惡劣，因此要求該零件結(jié)構(gòu)坷靠，加工精度必須保證，使整車性能良好。
2.2 零件的工藝分析
翻斗車驅(qū)動(dòng)橋主傳動(dòng)殼體有一組加工表面，一組為圓表面，一組孔，這些加工表明與內(nèi)圓表面中心線有位置精度要求。
圖2.1 差速器殼體
G面、H面、止口面的加工：其中G面和止口面是以后各道工序加工的基準(zhǔn)，而且這兩個(gè)面都有較高的精度和表面粗糙度要求，即要求外圓毛坯φ247加工后達(dá)到精度，所以G面和H面加工時(shí)，以小端部分為粗基準(zhǔn)，為以后G，H面作為精基準(zhǔn)和定位作準(zhǔn)備，而止口面φ245的外圓和C-D有同軸要求，事裝配好軸和軸承后，工作平穩(wěn)，而H面是軸承結(jié)合面，也要求有較高的表面質(zhì)量，考慮到該零件的生產(chǎn)批量及廠里的實(shí)際情況，可以在車床上分別進(jìn)行粗精加工。
內(nèi)圓表明φ800孔的加工和孔的加工：兩孔處安裝滾動(dòng)軸承，這兩處有同軸度的要求，內(nèi)孔表明加工要求精度高，而孔處安裝密封油圈，加工要求較低，處安裝軸承，要求兩孔有同軸度要求，加工此內(nèi)孔表明時(shí)蓋上軸承蓋后加工，精度要求較高3。
由于這兩孔是用于安裝軸承的，尺寸精度。表明質(zhì)量要求較高，可以采用鏜的加工方法，另外，由于這兩組孔軸線有著100：0．06的垂直度要求，可以采用專用夾具依次裝夾，同時(shí)加工出這兩個(gè)孔，這樣容易保證垂直度要求且效率高。
一組孔的加工：鉆10-φ9，4-M14內(nèi)孔，锪φ10-18底孔10-φ9與基準(zhǔn)C-D，M-N都有位置度及同軸度要求。4-M14與基準(zhǔn)C-D，M-N有位置度要求。
由于改零件屬于大批量生產(chǎn)型，要求效率高，我們可以用專用的夾具好工件，一次裝夾，同時(shí)鉆出這14個(gè)孔，即10-φ9和4-M14螺紋孔，這樣容易保證垂直度要求且效率高，4個(gè)螺紋孔在鉆出底孔后在專用攻絲機(jī)上加工。
而兩個(gè)M93×2螺紋孔可以在車床上車出，而車螺紋孔時(shí)，先車出退刀槽，然后車螺紋。
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1 確定生產(chǎn)類型
為獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，取備品率3％，廢品率為2％，W=Q×N(1+β％)(1+υ％)
O——年產(chǎn)量20000輛／年
N——每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的個(gè)數(shù) 1件/輛
β％——備品率 3％
υ%一廢品率2％
W=20000×(1+3％)(1+2％)=21010件 ·
毛坯重25Kg，零件為重型零件，由生產(chǎn)類型和生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系表查的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。
3.2 毛坯的選擇
3.2.1 毛坯種類及制造方法的形狀及選擇
該零件是翻斗車上主傳動(dòng)殼體，經(jīng)常要去承受交變及沖擊性載荷，所以選擇毛坯要求較高的強(qiáng)度，保證其工作可靠，抗振性能好，另外又考慮到廠里具體情況及經(jīng)濟(jì)性選用綜合機(jī)械性能較好的QT42-10作為毛坯材料，又該零件形狀復(fù)雜，生產(chǎn)批量大，故采用金屬模制作方式，其抗拉強(qiáng)度40 kg／mm2屈服強(qiáng)度27 kg／mm2。
φ9孔不鑄出(毛坯最小鑄孔15-30)
φ245上凹臺(tái)也不鑄出
3.2.2 毛坯的精度等級(jí)
查級(jí)：中批和大批生產(chǎn)的鑄件，尺寸精度等級(jí)和表面粗糙度要求較高的鑄件，選鑄件精度等級(jí)為2級(jí)。
確定毛坯的機(jī)械加工余量和毛坯尺寸及偏差，基準(zhǔn)的選擇及定位，基準(zhǔn)的選擇和定位是工藝中重要的一步，選擇合理，可使加工質(zhì)量等級(jí)得以保證，以提高效率。
3.3 基準(zhǔn)的選擇
3.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇
G面，止口面是以后各道工序的加工基準(zhǔn)，因而G面和止口面是應(yīng)先加工出來的，而G面，止口面有尺寸精度要求，所以監(jiān)工G面，止口面應(yīng)以H面為基準(zhǔn)，這樣第一道工序，首先必須加工出H面，為保證G面加工余量均勻，應(yīng)以G面作為粗基準(zhǔn)，但這樣會(huì)使夾具變得復(fù)雜，因而改為G面相離llmm的面作為粗基準(zhǔn)，另外因H面，G面與直徑為φ80的孔的軸線有垂直度要求，因而還應(yīng)以直徑為φ95外圓作為粗基準(zhǔn)來加工H面，止口面。
3.3.2 精基準(zhǔn)的選擇
(1)加工G面，止口面及H面為精基準(zhǔn)，精加工H時(shí)，以止口面，G面為精基準(zhǔn)。
(2)根據(jù)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，加工過程中都以G面，止口面作為統(tǒng)一基準(zhǔn)，至于各加工面，還應(yīng)以哪些加工面為基準(zhǔn)以限制各道工序所應(yīng)限制的自由度，則根據(jù)各工序的具體情況而定。在加工孔時(shí)，內(nèi)孔表面的加工選用幾住年統(tǒng)一原則，保證各加工面的位置度要求。
3.4 工藝路線的制定
制定工藝路線應(yīng)使零件的幾何形狀尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理保證，在大批生產(chǎn)條件下，采用組合機(jī)床及專用夾具，盡量使工序集中，以提高生產(chǎn)率，從經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，生產(chǎn)成本也相對(duì)降低。
工藝方案I：
1．A粗車外圓B精車外圓
2．A粗銑H1面粗銑H2面B精銑H面
3．鉆φ10---直徑為φ9的孔4--M14底孔锪10-φ18孔，倒角1×45o
4．攻4-M14-6H螺孔。
5．攻φ90軸承孔，退刀槽93．5×4并與軸承蓋螺釘連接。
6．粗鏜孔φ80．φ84．φ90并倒角。
7．精鏜φ80．φ84．φ90孔
8．去M93×2兩螺孔并倒角
9．去毛刺，清洗。
10．終檢，涂漆。
工藝方案Ⅱ：
1．a(chǎn).粗車外圓至g247
b.粗車H1面
c.粗車H2面
d.精車外圓
e.精車H1面，保證尺寸
2．a(chǎn).鉆孔10-φ9，鉸止
b.鉆4~M14底孔φ11．8
c.锪平10---φ18孔
3．倒角1× 45o
4．攻內(nèi)螺紋4--M4--6H深30
5．安裝軸承蓋螺釘
6．a(chǎn).粗鏜孔φ79，φ83孔及倒角
b.粗鏜孔孔，并倒角1.5×45o
7．a(chǎn).半精鏜孔到， 孔達(dá)到圖樣要求，并倒角0.5×45o
b.半精鏜孔φ90到089±0.1。
8．a(chǎn)精鏜孔孔
b.精鏜孔孔，并倒角1．5×45o
9．a(chǎn).車槽4×φ93.5
b.車螺紋內(nèi)徑至φ91
c.車螺紋M93×2--6H
d.車另一端槽4×φ93．5
e.車另一端螺紋內(nèi)徑至φ91
f.車另一端螺紋M93×2--6H
10．檢驗(yàn)，并涂漆
綜上方案，方案Ⅱ中把加工止口(G)和H面在一道工序加工，減少了設(shè)備和裝夾次數(shù)，鉆孔10--φ9孔及4--M14底孔采用專用鉆床夾具，因此大批量生產(chǎn)，大大提高生產(chǎn)率，車槽，車螺紋集中一個(gè)工序進(jìn)行，節(jié)約了設(shè)備和裝夾次數(shù)，但工序較復(fù)雜。
因此，比較選擇II方案最佳
3.5 確定個(gè)工序余量及工序尺寸極限偏差
鏜孔:
工序名稱
工序雙邊余量
公差等級(jí)
最小極限尺寸
工序尺寸偏差
精鏜
0．25
1T7
φ79．97
半精鏜
0．5
1T10
φ79．4
φ79．5±0.1
粗鏜
4．5
1T12
φ79
毛坯
±1．0
φ71
φ7l±0.1
鏜84孔:
工序名稱
工序邊間雙邊余量
公差等級(jí)
最小極限尺寸
工序尺寸偏差
半精鏜
0．3
1T10
φ84
粗鏜
0.3
1T12
φ83.4
毛坯
±1．0
φ71
φ7l±0.1
鏜90兩孔:
工序名稱
工序邊間雙邊余量
公差等級(jí)
最小極限尺寸
工序尺寸偏差
精鏜
0.5
1T6
φ89.998
半精鏜
0.75
1T10
φ88.9
粗鏜
4．5
1T12
φ88.4
毛坯
±1．0
φ81
φ8l±0.1
車止口245:
工序名稱
工序邊間雙邊余量
公差等級(jí)
最小極限尺寸
工序尺寸偏差
精車
1
1T7
φ244.925
粗車
17.5
1T10
φ247
毛坯
±1．0
φ280
φ280
3.6 確定切削用量和切削
鏜φ80，φ90孔時(shí):
(1)加工條件
工件材料QT42--10金屬模鍛造HB=200
機(jī)床：DUll21組合機(jī)床
刀具：刀片材料為Y66 a=45o
(2)計(jì)算切削用量
1粗鏜φ80
a．f=0．8mm／r
b．刀具耐用度t=60mm
c．計(jì)算切削速度
V=165．5／(T0.2t0.1350.2(HB／200)1.75
=63.7m／min
=1.06m／s
d．確定主軸轉(zhuǎn)速
ns=1000v／πdw=l000×l．06／3．14×80
=4.225v／s
=253．52m／min
按機(jī)床選nw=250r／min
實(shí)際切削速度
V：π80×25～1000×60=1．045m／s=1．05m／s
e．切削工時(shí)
tm=(L+L1+L2)／nwf
L1=4mm L2=2mm L=262-60-101=51mm
粗鏜兩切削用量)(同上部)
f=0.8mm／r r=1.05m／s nw=250r／min
切削工時(shí)計(jì)算
tm=(L+L1+L2)／nwf
L=66 L1=4mm L2=2mm
Tm=(66+4+2)／(50+0.8)=0.36min
走刀量45，切削深度0.5
切削液：乳化液
V精鏜φ80和φ90時(shí)，同上
切削速度75m／min走到量36
切削深度0．25切削液：乳化液
材料：鑄鐵 工序性質(zhì)：鉆
刀具材料：高速鋼
φ9孔，切削速度1m／min，進(jìn)給量0．123
切削液：煤油
φ11．9孔：切削速度11．5m／min
進(jìn)給量：0．185
切削液：乳化液
3.7 確定工序單件工時(shí)
1．鉆孔
10-φ9孔時(shí) T=300 S=0．15 HB=200 D=9
V：9600D0.25/T0．025S0．55HBl．3
=23．6m／s
N=1000V／D=836．3m／s
按機(jī)床選nw=800r／min
則n實(shí)際=800×3．14×90×10=22．6r／min
假如tl=5 t2=2 t=ll
T基=(t1+t2+t)／ns=0．15min
T單件：(1．2 --1．55)T基=1．3×15=0．195min
鉆4-11．9孔時(shí)nw=800r／min
T=300 S=0．15
V=9600×3．14×14×10=35．2r／min
取 t1=5 t2=2 t=33
T基=(t1+t2+t)／ns=0．33min
T單件=1．3×T基=0．43min
2．車退刀槽，螺紋孔
加工要求：車2個(gè)093．5長(zhǎng)為4mm的退刀槽
車2 M93×2的螺紋孔
機(jī)床：6140
刀具：切槽刀 刀片材料YTl5
主偏角：Kr=45o
螺紋車刀 刀片材料YG6
計(jì)算切削用量
車退刀槽
進(jìn)給量 f=0．4mm／r
計(jì)算切削速度 刀具耐用度為120
V：165．5／(T0．2t0.13f0.2(HB)1.75
=37．5m／min=0．65m／s
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns=1000v／π dw：1000×0．65／3．14×93：2．226V／s
=133．55r／min
按機(jī)床選nN=132r／min
實(shí)際切削速度：
V=πdw×nw／1000=3．14×93×132／1000=0．64m／min
切削工時(shí)T=L+L1+L2／N×S
切入長(zhǎng)L=2mm切出長(zhǎng)L2=lmm
刀具為成型刀，一次加入定成無須縱向走到
L=0
T=(2+1)／132×0．14=0．0568=3．4s
車螺紋孔
切削速度計(jì)算：
刀具材料：硬質(zhì)合金刀具YG6
刀具耐用度T=70min螺距S=2
取ap=0.15mm，行程次數(shù)選I精=2 I粗=7
V：14.8／T0.11S0.3ap0.7=0.47m／s
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns=l000v／πdw=1.6r／s=96.5r／min
按機(jī)床選nw=95r／s
實(shí)際切削速度
V=πdw× nw／1000=3．14×9×95／1000×60=0．46m／s
(3) 切削工時(shí)不至于產(chǎn)生工件安裝誤差
取粗行程次數(shù)7次，精行程次數(shù)4次
T=L+L1+L2／nS
L=33-14-4=15mm
L1=2×S=4mm
L2=2mm
T=((15+4+2)／95×2)×ll=1．27min=76．4s
第4章 機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)——鏜工序的專用夾具設(shè)計(jì)
夾具是確保工件加工質(zhì)量的保障，它的設(shè)計(jì)是工業(yè)制造流程中的重要步驟。當(dāng)前的夾具設(shè)計(jì)基本上還是基于經(jīng)驗(yàn)的夾具設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)質(zhì)量依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)。在對(duì)加工精度要求日益提高的今天，這種夾具設(shè)計(jì)手段已越來越不能適應(yīng)生產(chǎn)的需要。
夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)是一種隨著優(yōu)化的廣泛應(yīng)用而發(fā)展起來夾具設(shè)計(jì)新方法，包括布局優(yōu)化和夾緊力優(yōu)化?；诳紫到M合夾具的零件夾緊方案的自動(dòng)設(shè)計(jì)方法，適用于由平面和圓柱面組成的工件在三軸加工中心等機(jī)床上的鉆銑加工工藝。該研究的核心工作是：根據(jù)給定的用邊界表示法表示的工件實(shí)體模型、加工區(qū)域和工件定位方案，確定最優(yōu)的工件夾緊方案。本文提出基于實(shí)體模型的工件的可行夾緊表面信息的提取與表示方法，從零件信息中提取可行的裝夾表面信息；同時(shí)通過對(duì)工件最大外輪廓形狀的規(guī)約化處理，確定了所需夾緊裝置的個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)了工件夾緊點(diǎn)的分區(qū)和分類；提出了工件夾緊點(diǎn)的組合方法，建立了夾緊方案的質(zhì)量層次模型；根據(jù)工件受力多邊形概念以及夾緊點(diǎn)位置、高度與受力多邊形關(guān)系，建立了工件夾緊方案的質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)孔系組合夾具的定位方案通用設(shè)計(jì)方法，該方法的通用性體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1)工件的側(cè)面定位基準(zhǔn)可以是平面和圓柱面，以及兩者的各種組合。2)定位元件的類型可以是圓柱銷和V形塊、半V形拼塊，以及同一次裝夾中采用不同形式定位元件的混合定位。3)可以進(jìn)一步擴(kuò)展到適用于任意曲線柱面作為定位基準(zhǔn)。最終設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工廠實(shí)際情況做出合理的夾具。
為了保證箱體部件的裝配精度，達(dá)到機(jī)器設(shè)備對(duì)它提出的要求，對(duì)箱體零件的加工有一系列的技術(shù)要求。
1．支撐孔的尺寸精度，幾何形狀精度和表面光潔度
2．支撐孔之間的孔距尺寸精度及相互位置精度
3．主要平面的形狀精度，相互位置精度和光潔度
4．支撐孔與主要平面的尺寸精度及相互位置精度
夾具設(shè)計(jì)必須滿足的要求：必須滿足工件的加工質(zhì)量要求
1．能提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益
2．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)工藝好，便于制造
3．操作簡(jiǎn)單
4．便于排屑
5．便于裝卸，且不至于產(chǎn)生工件安裝誤差
夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題：
1．夾具的結(jié)構(gòu)要穩(wěn)定可靠，有足夠的強(qiáng)度和剛度
2．夾具的受力情況應(yīng)合理
3．夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，并應(yīng)有良好的工藝性以便于制造
4．正確設(shè)計(jì)空刀槽及倒角
5．注意材料和硬度的合理選擇
6．設(shè)計(jì)夾具的結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮它的裝配性
7．確定夾具結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮它的檢驗(yàn)性
8．夾具上要準(zhǔn)確表示傾斜表面的位置關(guān)系，需應(yīng)用檢驗(yàn)孔(或
檢驗(yàn)棒)
9．夾具的易損部分應(yīng)便于更換和修理
10．注意結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性
4.1 工作量分析
上面的工藝設(shè)計(jì)部分已經(jīng)敘述過了，零件的生產(chǎn)類型屬于大批量生產(chǎn)，沒年生產(chǎn)20000件產(chǎn)品，假如每年工作日為300天．每天完成的件數(shù)為70件，每天工作7小時(shí)，則每小時(shí)完成十件，每天機(jī)床要裝夾70次。
4.2 定位基準(zhǔn)的選擇
(1)分析工序：工序的性質(zhì)：工序的性質(zhì)屬于鏜加工，由于兩孔的同軸度精度要求較高，所以必須依次鏜出，夾具就是一個(gè)解決問題的辦法，因?yàn)閮煽纵^長(zhǎng)，必須要有導(dǎo)向套來引導(dǎo)鏜到的進(jìn)入，并有導(dǎo)向套撐起鏜桿以保證同軸度，鏜盟同上。
(2)確定定位基準(zhǔn)
據(jù)前面的定位基準(zhǔn)分析，以G面與止口面為定位面為最好，這既符合統(tǒng)一定位基準(zhǔn)原則又符合重合定位基準(zhǔn)原則。根據(jù)夾具手冊(cè)可推知: X方向的移動(dòng)，繞Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，繞Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)等三個(gè)自由度。止口面定位限制了：Y向的移動(dòng)和2向的移動(dòng)等兩個(gè)自由度，而根據(jù)工序分析，要限制零件的六個(gè)自由度才能加工工件，這樣就有一個(gè)自由度(即繞X向的轉(zhuǎn)動(dòng)沒有限制)沒有限制，因此必須要設(shè)計(jì)一個(gè)零件來限制它。根據(jù)工件的具體結(jié)構(gòu)，可明顯看出，用一個(gè)菱形銷裝入工件的φ9孔中即可完成，這樣可以把止口面看作一個(gè)銷子加上G面和菱形銷就構(gòu)成了典型的一面兩銷定位，實(shí)現(xiàn)了六個(gè)自由度都限制的定位基準(zhǔn)設(shè)計(jì)。
4.3 夾緊力的計(jì)算
基準(zhǔn)由以上可知：G面和止口面及菱形銷明顯的加緊的方向是指向垂直于G面，作用點(diǎn)是18沉頭孔的上表面，這樣既可不妨礙加工，有利于工件裝卸，又不致于生產(chǎn)彎曲和變形。
確定夾緊裝置：
從查閱夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)中可以看出鉤形壓板裝置可以滿足加緊裝置的基本要求。
(1)加緊作用準(zhǔn)確，安全，可靠。
(2)加緊動(dòng)作迅速，操作方便省力。
(3)力口緊變形小。
(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。
因此選取鉤形壓板加緊裝置
加緊力的計(jì)算
(1)鏜孔時(shí)，由機(jī)床夾具設(shè)計(jì)P218得
(2)軸向力：
FP=Kc·ap·F·Kf·Kc·(Fp/Fc)·Kv·Fp·Kb·Fp
由表得
KfFc=0．98 Kc=1413n／mm
Kv Fc=1 Kv Fp=1
br／s=0．8／0．8=1
KbrFf=2.00 KbrFP=1．3
KfFf=1．3 KrFP=0．9
KvFp=1．1 KvbFf：0．9
KvbFp=1．2 KvFf=1.25
Ff／Fc=0．3 Fb／Fc=0．3
則Ff =3402.3N FP=1197.6M
總
安全系數(shù)K=k1k2k3k4
k1—基本安全系數(shù)1.5
k2-精度系數(shù)1.1
k3-刀具鈍化系數(shù)1.2
k4——切削系數(shù)1.2
則K=1.5×1.1×1.2×1.2=2.375 取K=3
則實(shí)際加緊P=K × F=10820.7N
加緊裝置的加緊主要靠四個(gè)螺栓完成，每一個(gè)加緊力為：
W'=2M／(dde(2+6o35')+0．066(D3—d3)／(D3—d3))
其中 M： 作用扭距(n毫米)
d2：螺紋中徑
W'：加緊力 a：螺紋升角
取f=0．1則 M=D．F．0．1=20．7×2000×0．1×90=37350N
a=15 d2=14．7
則W'=26215×2／(14．7×tg(15o+6o35')+0．066×(D3—d3)／(D3—d3))
=6553．75N
由于是四個(gè)螺栓所以加緊力W=4W'=26215N
W>P，因此，加緊裝置加緊力足夠。
4.4 定位誤差分析
1．此處與兩組孔有形位公差要求，故以此處為基準(zhǔn)符合基準(zhǔn)重合誤差。
2．定位元件尺寸及公差確定
夾具的定位是一面兩銷止口面直徑尺寸為245由于定位元件與止口面緊密配合，故也為245。
由零件圖知零件的各部分形位公差要求為：
1．兩φ80兩孔的圓度公差0．015和圓柱度公差0．03。
分析：50兩孔的圓度誤差和圓柱度誤差，同軸度誤差，主要是由鏜桿的變形，夾具的定位誤差及主軸回轉(zhuǎn)精度決定的，而主軸的回轉(zhuǎn)精度影響又可分外三類：
(a)純軸向的轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)工件無影響。
(b)徑向的振動(dòng)，產(chǎn)生同軸度誤差
(c)主軸作偏心運(yùn)動(dòng)，又產(chǎn)生同軸度誤差
因上述原因：
1.加強(qiáng)鏜桿的剛性，并在兩端各設(shè)置導(dǎo)向套，以保證同軸度。
2.夾具安裝要盡量準(zhǔn)確，以避免因此產(chǎn)生的工件誤差。
3.主軸及機(jī)床要盡量精密，主軸加工要盡量精密，各種要求要高。
做到以上三點(diǎn)，-就可以到底工件的精度要求，并且還要工件只安裝一次，80兩孔一次鏜出，這樣可以通過工藝方法來進(jìn)一步提高精度，避免誤差。
(2)φ90兩半圓孔的圓度和圓柱度公差為0．0175mm，鏜φ90兩半圓孔的誤差產(chǎn)生原因與(1)相同解決方法也相同，除以上外，本工藝方法方面還可以利用把兩半圓不成整圓加工的工藝方法來減少誤差以達(dá)到要求。
(3)利用一次裝夾，利用鏜床本身的精度來保證φ8孔和φ90兩孔的垂直度100：0．06，這樣就避免了因裝夾次數(shù)而造成的誤差。
(4)φ80孔和止口面圓柱φ245的同軸度公差及0．2mm的保證。
因此止口面圓柱做定位基準(zhǔn)，無定位基準(zhǔn)不重合誤差，僅有中245止口面與定位元件配合公差，定位元件與止口面配合，尺寸245定位元件的直徑公差=0．04mm得245-0．04圓柱與孔配合間隙Δs
Δs =(245-0．04)-(245-0．75)=0．035mm
Δdb=(Δs+Δk+Δy)／2=(Dmax—dmin)／2
其中Δdb--總的定位誤差
Dmax——定位孔的最大直徑
dmin——心軸最小直徑
Δy——心軸的直徑公差
Δdb=(0.035+0.04+0.012)／2=0.0435mm
本工序允許誤差A(yù)T=0．2mm Δd
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