汽車變速箱上蓋的機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)
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摘 要
汽車變速箱上蓋是汽車變速箱的重要組成部分。它與變速箱箱體裝配，為變速箱內(nèi)部的齒輪、軸等工作元件提供一個(gè)穩(wěn)定安全的工作環(huán)境，防止內(nèi)部零件在暴露環(huán)境下工作。上蓋上還設(shè)計(jì)了檢查窗，是為了便于觀查內(nèi)部元件的工作情況。
本設(shè)計(jì)說明書是在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中撰寫完成的，是對(duì)變速箱上蓋加工工藝、工裝設(shè)計(jì)的說明、分析和論證。主要內(nèi)容有：上蓋的工藝規(guī)程制定、典型加工工序分析、專用夾具設(shè)計(jì)、專用刀具設(shè)計(jì)、專用量具設(shè)計(jì)。
通過這些我對(duì)變速箱上蓋零件制造活動(dòng)有一個(gè)總體的，全貌的了解與把握，能夠掌握金屬切削過程的基本規(guī)律，掌握機(jī)械加工的基本知識(shí)，能選擇加工方法與機(jī)床，刀具，夾具及加工參數(shù)，具備制定工藝規(guī)程的能力和掌握機(jī)械加工精度和表面質(zhì)量的基礎(chǔ)，初步具備分析解決現(xiàn)場(chǎng)工藝問題的能力。
關(guān)鍵詞：工藝；工裝；夾具；刀具
ABSTRACT
Motor vehicle gearbox shelters is an important component of the gearbox. Box it and gearbox assembly, the internal gear for the transmission, axle components, and other work.It provide a stable and secure working environment to prevent exposure of internal components in the working environment. Also stamped on the design of the inspection windows, in order to facilitate the investigation of the internal components of the work.
The design specification is in the process of writing graduate design completed, the gearbox cover processing technology, tooling design of the note, analysis and feasibility studies. Elements include: the superstructure of developing a point of order, the typical processing of special fixture design, special-purpose tool designed for measuring tool design.
I passed these on the gearbox cover parts manufacturing activities have an overall, the understanding and grasp the full picture, metal-cutting process to be able to master the basic law, grasp the basic knowledge of mechanical processing, and processing methods can choose machine tools, cutting tools, fixtures and processing Parameters, with the development of protocols and the ability to master precision machining and surface quality of the foundation, a preliminary analysis of the scene to solve problems.
Key words: Technology; Tooling; Fixture; Tool
目 錄
緒 論 1
1 機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定 2
1.1 零件的工藝性分析 2
1.1.1 零件的功用 2
1.1.2 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工藝性 2
1.1.3 主要加工表面及其技術(shù)要求 2
1.2 確定生產(chǎn)類型 2
1.3 零件毛坯選擇 4
1.3.1 零件毛坯材料選擇 4
1.3.2 變速箱上蓋的毛坯 4
1.3.3 毛坯的制造方式 4
1.4 零件加工工藝規(guī)程的制定 5
1.4.1 選擇加工方法和加工方案 5
1.4.2 定位基準(zhǔn)的選擇 5
1.4.3 熱處理及檢驗(yàn)的選擇與安排 6
1.4.4 擬定工藝路線 6
1.4.5 選擇各工序加工機(jī)床設(shè)備及工藝裝備 8
1.4.6 確定各工序的工序尺寸、表面粗糙度及檢驗(yàn)方法 10
1.4.7 確定典型工序的切削用量及工序基本工時(shí)定額 11
1.4.8 工藝過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析 15
2 夾具設(shè)計(jì) 16
2.1 銑床夾具的設(shè)計(jì) 16
2.1.1 夾具功能簡圖和工作原理 16
2.1.2 銑床夾具的定位方案設(shè)計(jì) 17
2.1.3 銑床夾具的定位誤差分析 18
2.1.4 切削力與夾緊力的計(jì)算 18
2.1.5 銑床夾具的夾緊裝置與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
2.1.6 銑床夾具的動(dòng)力裝置設(shè)計(jì) 23
2.2 鉆床夾具的設(shè)計(jì) 24
2.2.1 鉆床夾具的定位方案設(shè)計(jì) 24
2.2.2 鉆床夾具的定位誤差分析 25
2.2.3 鉆削力與夾緊力的計(jì)算 26
2.2.4 夾具的夾緊裝置與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 30
2.2.5 鉆床夾具的動(dòng)力裝置設(shè)計(jì) 32
3 專用刀、量具設(shè)計(jì) 33
3.1 專用刀具設(shè)計(jì). 33
3.1.1 鉆鉸復(fù)合刀具設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題 33
3.1.2 鉆鉸復(fù)合刀具設(shè)計(jì)步驟及方法 34
3.1.3 鉆鉸復(fù)合刀具結(jié)構(gòu)尺寸圖 36
3.2 專用量具設(shè)計(jì) 37
3.2.1 量規(guī)工作尺寸的確定 37
3.2.2 量規(guī)的技術(shù)要求 39
3.2.3 量規(guī)的結(jié)構(gòu)尺寸 39
結(jié) 論 41
致 謝 42
參考文獻(xiàn) 43
附錄 A 英文文獻(xiàn)..................................................................................................................44
附錄 B 中文翻譯..................................................................................................................52
緒 論
制造業(yè)是國家發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步的基礎(chǔ)，而汽車制造將是未來面對(duì)普通消費(fèi)者的主要的機(jī)械制造產(chǎn)品，而隨著國家的發(fā)展人民生活水平的提高，人們對(duì)汽車的需求和要求必定變的更多，所以我們有必要對(duì)汽車及汽車零件的設(shè)計(jì)與加工投入更多的精力。而我將在畢業(yè)后前往一家以機(jī)械生產(chǎn)為主的企業(yè)工作，所以了解機(jī)械中零件的加工工藝特點(diǎn)及工藝工裝設(shè)計(jì)是非常必要的。
通過對(duì)汽車變速箱上蓋工藝工裝設(shè)計(jì)可以對(duì)大學(xué)四年里所學(xué)習(xí)的《機(jī)械制造工藝學(xué)》，《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》，《金屬切削原理與刀具》，《互換性與技術(shù)測(cè)量》等許多課程進(jìn)行復(fù)習(xí)與提高，并掌握綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力。在此設(shè)計(jì)中，我將繪制一張變速箱上蓋零件圖；編寫上蓋加工的工藝規(guī)程；設(shè)計(jì)兩套專用夾具；設(shè)計(jì)專用刀、量具各一套。通過這些對(duì)汽車變速器制造活動(dòng)有一個(gè)總體的，全貌的了解與把握，能夠掌握金屬切削過程的基本規(guī)律，掌握機(jī)械加工的基本知識(shí)，能選擇加工方法與機(jī)床，刀具，夾具及加工參數(shù)，具備制定工藝規(guī)程的能力和掌握機(jī)械加工精度和表面質(zhì)量的基礎(chǔ)，初步具備分析解決現(xiàn)場(chǎng)工藝問題的能力，了解當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)制造模式的發(fā)展?fàn)顩r。并為將來畢業(yè)后的工作打下良好的基礎(chǔ)。
為了更好的進(jìn)行此次畢業(yè)設(shè)計(jì)我在校圖書館與遼寧省圖書館借閱了許多資料，其中對(duì)設(shè)計(jì)幫助比較大的有侯家駒編的《汽車制造工藝學(xué)》，張耀宸編的《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》，楊黎明主編的《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》，現(xiàn)代機(jī)械制造工藝裝備標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)編委會(huì)編的《現(xiàn)代機(jī)械制造工藝裝備標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)》等許多圖書。
由于本人水平有限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中必定有許多錯(cuò)誤的地方，還請(qǐng)各位老師批評(píng)，指正。
1 機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定
1.1 零件的工藝性分析
1.1.1 零件的功用
此次設(shè)計(jì)的課題是關(guān)于汽車變速箱上蓋的工藝工裝設(shè)計(jì)。變速箱的上蓋是汽車變速箱的重要組成部分。汽車變速箱內(nèi)有很多的精密的齒輪，軸等零件，結(jié)構(gòu)體系也較為復(fù)雜。為了保證內(nèi)部的全部零件不再暴露的環(huán)境下工作，防止灰塵油污以及其他一些物質(zhì)進(jìn)入到箱體內(nèi)部腐蝕零件，為箱體做一個(gè)上蓋是很必需的。
1.1.2 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工藝性
變速箱上蓋是典型的鑄造箱蓋類零件。結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)就是扁平，長度寬度尺寸大，高度方向尺寸不大?？紤]到上蓋零件的毛坯選擇鑄造加工而成，在構(gòu)型方面基本符合毛坯鑄造方法的要求。非加工的成形面都采用了利于脫模的倒圓角設(shè)計(jì)。為了能在不拆卸上蓋全體的條件下觀察與檢修內(nèi)部元件的運(yùn)作和故障情況，在零件設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了在上蓋的頂部設(shè)計(jì)一個(gè)檢查口，為一凸臺(tái)結(jié)構(gòu)。與箱體裝配的接合面尺寸很大，當(dāng)用螺栓和定位銷將其與變速箱主體結(jié)合的時(shí)候，大的接合面能保證接合的密封性。但是考慮到加工的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性，零件設(shè)計(jì)中簡化了加工平面。在能保證接合的要求的前提下，加工表面的粗糙度等精度要求盡量降低。并且還在接合面上設(shè)計(jì)了裝配定位孔和工藝定位孔，保證了裝配的精度。
1.1.3 主要加工表面及其技術(shù)要求
變速箱上蓋的加工內(nèi)容主要是關(guān)于平面和孔的加工。
平面的加工主要包括：
1、 底部大接合面的加工，技術(shù)要求：表面粗糙度Ra6.3μm。
2、 凸臺(tái)小平面的加工，技術(shù)要求：表面粗糙度Ra6.3μm，至大接合面距離要求90mm
3、 上蓋內(nèi)側(cè)兩端面的加工,技術(shù)要求：表面粗糙度Ra12.5μm，兩端面之間距離要求90mm。
孔的加工包括：
1、 大接合面上14個(gè)直徑11mm的通孔加工，沒有特別的技術(shù)要求。
2、 2個(gè)直徑13mm的裝配定位孔的加工，技術(shù)要求：表面粗糙度Ra1.6μm，直徑精度要求φ13mm
3、 2個(gè)直徑11mm的工藝定位孔的加工，技術(shù)要求：表面粗糙度Ra1.6μm，直徑精度要求φ11mm
4、 內(nèi)壁頂部的4個(gè)φ9.6mm的深孔加工，技術(shù)要求：表面粗糙度Ra6.3μm，相對(duì)D基準(zhǔn)位置度要求φ0.2mm，孔最深處至大接合面距離要求78m
5、 頂平面的4個(gè)M10螺紋孔的加工，技術(shù)要求：相對(duì)于D基準(zhǔn)位置度要求φ0.4mm，深18mm。
6、 凸臺(tái)上M16螺紋孔的加工，技術(shù)要求：表面粗糙度Ra6.3μm，相對(duì)于D基準(zhǔn)位置度要求0.4mm，通孔。
7、 上蓋上M14螺紋斜孔的加工，技術(shù)要求：孔中心軸線與Z軸角度45度，高度方向尺寸要求55mm,深度尺寸要求26mm。
8、 上蓋兩端4個(gè)直徑16mm的深孔鉆擴(kuò)加工，技術(shù)要求：表面粗糙度Ra6.3μm，鉆孔φ16mm,外擴(kuò)孔要求φ20mm,孔中心線間距30.1mm，，高度方向距大接合面距離37mm.其中一端兩個(gè)深孔的加工提出更高的形位要求：直線度0.03mm,相對(duì)D基準(zhǔn)位置度φ0.2mm，相對(duì)E基準(zhǔn)位置度0.3mm。（參見變速箱上蓋零件圖）。
9、 上蓋內(nèi)壁階梯孔的加工， 技術(shù)要求：孔直徑為φ8.5mm, φ9mm,φ12mm，深139mm,形位要求有2個(gè)，相對(duì)C基準(zhǔn)的位置度要求φ0.3mm,相對(duì)F基準(zhǔn)的垂直度要求0.06mm.
1.2 確定生產(chǎn)類型
因變速箱上蓋的生產(chǎn)產(chǎn)量很大，采用專用設(shè)備和專用工藝裝備，廣泛采用高效的專用機(jī)床等，且大多數(shù)設(shè)備經(jīng)常重復(fù)進(jìn)行某個(gè)工序的加工。根據(jù)變速箱上蓋的這些生產(chǎn)特點(diǎn)，確定生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。
1.3 零件毛坯選擇
1.3.1 零件毛坯材料選擇
考慮到變速箱上蓋的生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)形狀較為復(fù)雜，制造精度不高，幾何尺寸也比較大，以及考慮到生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性。所以其毛坯的材料選用容易成型，吸震性好，加工工藝性好和成本低的灰口鑄鐵，HT20-40. 其性能 HB170-241 [3]。
1.3.2 變速箱上蓋的毛坯
毛坯圖是毛坯制造和編制零件加工工藝的重要零件。制定工藝過程時(shí)，需要分析毛坯圖，主要是分析粗加工的定位基準(zhǔn)，其次分析鑄件毛坯的分型面，澆口，冒口的位置，拔模斜度，圓角半徑的大小。
鑄件毛坯如圖2.1所示：
（a） (b)
(c)
圖 1.1
1.3.3 毛坯的制造方式
毛坯制造方法的選擇時(shí)應(yīng)考慮下列因素，生產(chǎn)類型；工件結(jié)構(gòu)和尺寸；工件的機(jī)械加工性能要求；工件的工藝性能要求。
分析此減速器箱體，毛坯采用砂型澆注成型，在砂型中保溫20-30min，直到冷卻消除鑄件的應(yīng)力，最終進(jìn)行噴漆處理。分型面選用在軸承孔的軸向垂直面，取外面一側(cè)為上蓋，便于澆注，排氣和出砂[3]。
1.4 零件加工工藝規(guī)程的制定
1.4.1 選擇加工方法和加工方案
上蓋零件各個(gè)加工表面的加工方法和加工方案具體如下：
1、 底部大接合面：粗銑—精銑；
2、 凸臺(tái)小平面：粗銑—精銑；
3、 內(nèi)側(cè)兩端面：粗銑—半精銑；
4、 大接合面上14個(gè)φ11mm的通孔：鉆孔；
5、 2個(gè)φ13mm的裝配定位孔的：鉆孔--鉸孔；
6、 2個(gè)φ11mm的工藝定位孔：鉆孔--鉸孔；
7、 內(nèi)壁頂部的4個(gè)φ9.6mm的深孔：鉆孔—粗鉸；
8、 頂平面的4個(gè)M10螺紋孔：鉆螺紋預(yù)孔—攻絲；
9、 凸臺(tái)上M16螺紋孔：鉆螺紋預(yù)孔—攻絲；
10、 上蓋上M14螺紋斜孔：鉆螺紋預(yù)孔—攻絲；
11、 上蓋兩端4個(gè)φ16mm的深孔：鉆孔—擴(kuò)孔；
12、 上蓋內(nèi)壁階梯孔：鉆孔—擴(kuò)孔；
1.4.2 定位基準(zhǔn)的選擇
由于各加工階段的加工性質(zhì)不同，所以對(duì)定位基準(zhǔn)的要求也有所不同。粗加工階段的主要任務(wù)是切除大部分余量，切削力大，對(duì)定位基準(zhǔn)的要求主要是穩(wěn)定可靠。定位基準(zhǔn)表面應(yīng)該足夠大，并便于施加較大的夾緊力而不致引起工件變形。精加工階段的主要任務(wù)是保證精度問題。此時(shí)大部分余量都已經(jīng)被切除，工件的剛度有所下降，而加工精度要求更高，因此要在選擇定位基準(zhǔn)是要保證因定位而引起的誤差很小。
由于工序性質(zhì)不同，定位基準(zhǔn)也不同。如在第一道工序中只能用毛坯表面來定位，這是粗基準(zhǔn)。在以后各工序的加工中，可以采用已經(jīng)切削加工的表面作為定位基準(zhǔn)，這就是精基準(zhǔn)。
根據(jù)以上關(guān)于定位基準(zhǔn)選擇的概述，具體到變速箱上蓋的工藝加工過程，定位基準(zhǔn)的選擇大致如下：開始，先是凸臺(tái)小平面和上蓋底部大接合面兩個(gè)加工表面互為基準(zhǔn)進(jìn)行粗精銑加工。先是以大接合面為粗基準(zhǔn)加工小平面，然后在以加工過的小平面為基準(zhǔn)加工大接合面；在工序鉆、擴(kuò)、鉸接合面上一系列孔以及螺紋預(yù)孔的工序當(dāng)中，考慮到工件加緊的穩(wěn)定可靠，以及考慮到與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的重合，宜選擇大接合面為精基準(zhǔn)加工；在銑削內(nèi)壁兩端面的工序時(shí)，考慮銑削的力度加大，為保證加緊穩(wěn)定可靠，依然宜選大接合面為精基準(zhǔn)加工；在內(nèi)壁頂部鉆、鉸4個(gè)φ9.6mm深孔工序中，考慮到保證工件在加工中不變形，宜選小平面為定位基準(zhǔn)；在鉆、擴(kuò)內(nèi)壁階梯孔、兩端φ16mm深孔，以及攻絲螺紋預(yù)孔的工序中，考慮到加工方便、加緊可靠、且與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合等因素，還是選擇大接合面為定位基準(zhǔn)。
1.4.3 熱處理及檢驗(yàn)的選擇與安排
在本次設(shè)計(jì)中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)相關(guān)的零件材料為鑄件，在其裝配工作時(shí)承受的作用力很小，且沒有較高要求的接合或者配合工作面，所以不需要安排調(diào)質(zhì)，正火、退火等等的熱處理工序。但需要安排一個(gè)清理砂冒口，噴砂的工序。
至于檢驗(yàn)工序，考慮到零件本身的加工精度不是很高，且加工過程中變形破壞的可能性不大，所以不需要特別安排中間檢驗(yàn)的工序。每道工序結(jié)束后，正常用游標(biāo)卡尺、極限量規(guī)等檢驗(yàn)。在最后的工序里，再按圖樣要求做全面檢查即可。
1.4.4 擬定工藝路線
擬訂工藝路線是制訂工藝規(guī)程的關(guān)鍵。工藝路線不僅影響加工質(zhì)量和效率，而且影響工人勞動(dòng)強(qiáng)度，設(shè)備投資，車間面積，生產(chǎn)成本等，必須進(jìn)行多種方案的分析比較。加工方法的選擇首先要保證加工質(zhì)量；其次還要考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。
機(jī)加工工序安排應(yīng)滿足先基準(zhǔn)后其他；先主后次，先粗后精，先面后孔等原則。
1、工藝路線表
表1.4.1的第一套工藝方案是根據(jù)機(jī)加工序安排的原則，參考類似零件的加工工藝編排的。
表 1.1 第一套工藝路線方案
(mm)
工序號(hào)
工序名稱
1
鑄造毛坯
2
清理燒冒口，噴砂
3
粗銑，半精銑上蓋凸臺(tái)小平面
4
粗銑，半精銑底部大接合面
5
鉆、鉸14個(gè)φ11孔
6
鉆、鉸2個(gè)φ13的裝配定位孔。
7
鉆、鉸2個(gè)φ11工藝定位孔
8
中間檢查
9
粗銑、半精銑內(nèi)側(cè)兩端面
10
在內(nèi)壁頂部鉆鉸4個(gè)φ9.6的深孔
11
在凸臺(tái)上鉆M10，M16的螺紋孔預(yù)孔
12
鉆M14的螺紋斜孔的預(yù)孔
13
對(duì)M10,M16螺紋預(yù)孔攻絲
14
對(duì)M14螺紋預(yù)孔攻絲
15
鉆、擴(kuò)上蓋內(nèi)壁φ8.5、φ9、φ12的階梯深孔
16
在上蓋一端鉆、擴(kuò)φ16深孔
17
在上蓋另一端鉆、擴(kuò)φ16深孔
18
鉗，去毛刺，清洗上油
19
按圖樣要求檢查入庫
表1.4.2第二套工藝方案是參考長春一汽變速箱加工的現(xiàn)場(chǎng)工藝編排的。
表1.2 第二套工藝路線方案
(mm)
工序號(hào)
工序名稱
1
鑄造毛坯
2
清理燒冒口，噴砂
3
粗銑，半精銑上蓋凸臺(tái)小平面
4
粗銑，半精銑底部大接合面
5
鉆、鉸2-φ11工藝定位孔；鉆、鉸2-φ13的裝配定位孔；鉆、鉸14-φ11孔
6
粗銑、半精銑內(nèi)側(cè)兩端面
7
在內(nèi)壁頂部鉆鉸4個(gè)φ9.6的深孔
8
在上蓋一端鉆、擴(kuò)、鉸φ16通孔
9
在上蓋另一端鉆、擴(kuò)、鉸φ16通孔
10
鉆、鉸、擴(kuò)上蓋內(nèi)壁φ8.5、φ9、φ12的階梯深孔
11
在凸臺(tái)上鉆M10，M16的螺紋孔預(yù)孔并攻螺紋
12
鉆M14的螺紋斜孔的預(yù)孔并攻螺紋
13
鉗，去毛刺，清洗上油
14
按圖樣要求檢查入庫
2、兩套工藝路線方案比較
第一套方案，雖然也能達(dá)到加工要求，但是工序明顯不如第二套工序集中。鉆鉸上蓋表面的一系列孔可以集中到一個(gè)工序中完成，減少裝夾的次數(shù)，提高效率。鉆螺紋預(yù)孔完全可以像第二套方案中集中到一個(gè)工序中完成。在第八個(gè)工序中，方案一安排了一次中間檢查，其實(shí)也是沒有必要的。因?yàn)榭傮w上前面這些加工工序精度要求都不是很高的，而且每道工序完成后都有專用的量具檢驗(yàn)。增加一道工序不妥。還有就是第二套方案中將鉆擴(kuò)階梯孔的工序安排在鉆擴(kuò)兩端φ16mm深孔之后，因?yàn)殡A梯孔很深，且與φ16mm的深孔相貫穿，當(dāng)加工完φ16mm孔時(shí)，在階梯孔鉆鉸的時(shí)候自然就沒有那么多的鉆鉸深度了，難度降低，更易保證精度。
第二套方案聯(lián)結(jié)緊湊，適當(dāng)選用一些專用工裝、設(shè)備，效率和加工精度都更加有保障。對(duì)于大批量生產(chǎn)是比較合理的方安，加工中輔助時(shí)間少，可以高質(zhì)、高效達(dá)到各工序所需達(dá)到的要求。所以選用第二套工藝方案。
1.4.5 選擇各工序加工機(jī)床設(shè)備及工藝裝備
各個(gè)工序加工機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選用情況具體如下：
1、 粗精銑凸臺(tái)小平面：立式銑床X53,專用夾具，立銑刀，游標(biāo)卡尺。
2、 粗精銑上蓋底部大接合面：臥式（萬能）銑床X62W,專用夾具，端銑刀，游標(biāo)卡尺。
3、 鉆鉸14個(gè)φ11mm孔：立式鉆床Z550,專用夾具，專用復(fù)合鉆鉸刀具，游標(biāo)卡尺。
4、 鉆、鉸裝配定位孔2-φ13：立式鉆床Z550，專用夾具，專用鉆鉸復(fù)合刀具，專用塞規(guī)。
5、 鉆、鉸工藝定位孔2-φ11：立式鉆床Z550，專用夾具，專用鉆鉸復(fù)合刀具，專用塞規(guī)。
6、 銑內(nèi)側(cè)兩端面：臥式（萬能）銑床X62W，專用夾具，端銑刀，游標(biāo)卡尺。
7、 在內(nèi)壁頂部鉆、鉸4個(gè)φ9.6mm的深孔：立式鉆床Z550，專用夾具，直徑φ9.4mm的直柄麻花鉆，直徑φ9.6mm錐柄長刃機(jī)用鉸刀，專用塞規(guī)，深度卡尺，孔距量規(guī)。
8、 在凸臺(tái)上鉆M10、M16螺紋孔的螺紋預(yù)孔：立式鉆床Z550，專用夾具，直徑分別為φ14.5mm和φ8.5mm的短麻花鉆，游標(biāo)卡尺。
9、 鉆M14螺紋斜孔的預(yù)孔：立式鉆床Z550，專用夾具，短麻花鉆，游標(biāo)卡尺。
10、 鉆、擴(kuò)上蓋內(nèi)壁階梯孔：立式鉆床Z550，專用夾具，直徑φ8.2mm的錐柄加長麻花鉆，直徑分別為φ9mm和φ12mm的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)孔鉆，直徑φ8.5mm專用加長鉸刀,專用塞規(guī)，深度卡尺。
11、 對(duì)M10、M16螺紋預(yù)孔攻絲：立式鉆床Z550，專用夾具，直徑分別10.0mm和14.00mm的細(xì)柄機(jī)用絲錐，游標(biāo)卡尺。
12、 對(duì)M14螺紋斜孔預(yù)孔攻絲：立式鉆床Z550，專用夾具，直徑14.00mm的細(xì)柄機(jī)用絲錐，游標(biāo)卡尺。
13、 在上蓋一端鉆、擴(kuò)φ16mm深孔：立式鉆床，專用夾具，直徑φ15.7的錐柄加長麻花鉆，直徑φ20mm的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)孔鉆，直徑φ16mm的專用鉸刀，專用塞規(guī)，孔距量規(guī)，深度卡尺。
14、 在上蓋另一端鉆、擴(kuò)φ16mm深孔：立式鉆床，專用夾具，直徑φ15.7的錐柄加長麻花鉆，直徑φ20mm的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)孔鉆，直徑φ16mm的專用鉸刀，專用塞規(guī)，孔距量規(guī)，深度卡尺。
1.4.6 確定各工序的工序尺寸、表面粗糙度及檢驗(yàn)方法
各個(gè)工序的工序尺寸、表面粗糙度及檢驗(yàn)方法如表1.3所示[3]：
表1.3 各工序的工序尺寸、表面粗糙度及檢驗(yàn)方法
(mm)
工序號(hào)
工序尺寸
檢驗(yàn)方法
1
鑄造毛坯
2
清理
3
粗洗上蓋凸臺(tái)小平面到尺寸（件高）95.3-95
半精銑小平面到尺寸（件高）94，保證圖紙尺寸80,保證Ra為6.3
游標(biāo)卡尺0~125；0.1
粗糙度比較樣塊
4
粗銑上蓋底部大接合面至尺寸（件高）91.3-91
半精銑底部大接合面至尺寸90
保證Ra為6.3
游標(biāo)卡尺0~125；0.05
5
鉆兩個(gè)工藝定位孔達(dá)到φ10.8-10.82
鉸孔至尺寸φ11，保證Ra為1.6
鉆兩個(gè)裝配定位孔至尺寸φ12.7-12.8
鉸孔至尺寸φ13，保證Ra為1.6
鉆14個(gè)φ11的通孔至尺寸φ10.5-10.6
粗鉸孔至尺寸φ11
專用量規(guī)
粗糙度比較樣塊
孔距量規(guī)
6
粗銑內(nèi)壁一端面至尺寸（兩端面間距）92
半精銑內(nèi)壁一端面至尺寸（兩端面間距）91.5，距定位孔尺寸保證147
粗銑內(nèi)壁另一端面至尺寸（兩端面間距）90.5
半精銑此端面至尺寸（兩端面間距）90,保證表面粗糙度Ra12.5
游標(biāo)卡尺0~150;0.05
粗糙度比較樣塊
7
在內(nèi)壁頂部鉆4個(gè)深孔，直徑至φ9.4-φ9.42，深度59
精鉸孔至圖紙尺寸φ9.6，保證Ra6.3
專用塞規(guī)
孔距量規(guī)
深度卡尺
粗糙度比較樣塊
8
在上蓋一端鉆2個(gè)通孔至尺寸φ15.7-φ15.8
擴(kuò)兩孔至20,深3，保證Ra為6.3
鉸兩孔，至尺寸φ16，保證Ra為6.3
專用塞規(guī)
孔距量規(guī)
深度卡尺
粗糙度比較樣塊
9
在上蓋另一端鉆2個(gè)通孔至尺寸φ15.7-φ15.8
擴(kuò)兩孔至20,深3，保證Ra為6.3
鉸兩孔，至尺寸φ16，保證Ra為6.3
專用塞規(guī)
孔距量規(guī)
深度卡尺
粗糙度比較樣塊
10
在上蓋內(nèi)壁鉆深孔至尺寸φ8.3~φ8.35,深151
半精鉸孔至尺寸φ8.5
擴(kuò)孔至尺寸φ9,擴(kuò)孔深13
擴(kuò)孔至尺寸φ12,擴(kuò)孔深3
專用塞規(guī)
深度卡尺
11
在凸臺(tái)上鉆M10螺紋預(yù)孔至尺寸φ8.5,深度20
對(duì)M10螺紋預(yù)孔攻絲，有效螺紋長度18
鉆M16螺紋預(yù)孔至尺寸φ14.5，通孔
對(duì)M16預(yù)孔攻絲，攻透，保證Ra達(dá)6.3
專用塞規(guī)
深度卡尺
粗糙度比較樣塊
12
鉆M14斜孔的預(yù)孔至尺寸φ12.5,通孔
對(duì)預(yù)孔攻絲，攻透，保證Ra達(dá)6.3
專用塞規(guī)
角度儀器
粗糙度比較樣塊
13
清洗
14
檢查入庫
1.4.7 確定典型工序的切削用量及工序基本工時(shí)定額
選擇第7道工序，鉆鉸內(nèi)壁頂部4-φ9.6mm的深孔。
加工條件：立式鉆床Z550，專用刀具，專用夾具。
1、鉆孔至φ9.4-φ9.42mm ，深59mm
確定背吃刀量a=1/2*d=4.7mm ；鉆頭：φ9.4mm
由于工件材料是HT20-40；HB>=170，
查得：
進(jìn)給量f=0.22mm ， T=2100s=35min[7,3]；
刀具材料選用高速鋼，由資料查知：
[7]；
又查表得：
；
[7]；
由于：
（1.1）
式中 ——鉆削速度（m/s）；
——鉆削進(jìn)給量（mm/r）；
——背吃刀量（mm）；
——耐用度（t）；
——鉆頭直徑(mm)；
——系數(shù),由被加工的材料性質(zhì)和鉆削條件決定；
所以由以上數(shù)據(jù)可知道：
；
由于：
（1.2）
式中 ——鉆頭轉(zhuǎn)速（r/min）；
——鉆頭切削速度（r/min）；
——鉆頭直徑（mm）。
所以：
；
查表取標(biāo)準(zhǔn)值500r/min
由文獻(xiàn)中知：
（1.3）
式中 ——為鉆孔深度（mm）；
——分別為刀具切入、退出長度（mm）；
——鉆頭轉(zhuǎn)速（r/min）；
——鉆頭縱向進(jìn)給量(mm/r)。
而
所以：
2、鉸孔至φ9.6，達(dá)圖紙要求
鉸刀選用直徑9.6mm錐柄長刃機(jī)用鉸刀，由于工件材料是HT20-80；HB>=170，所以查資料知：進(jìn)給量f=1.3mm/r。刀具材料選用高速鋼[3,7]。
查知：
；
又查表得：
；
[3,7]，
由于：
m/s （1.4）
式中 ——鉸削速度（m/s）；
——鉸削進(jìn)給量（mm/r）；
——背吃刀量（mm）；
——耐用度（t）；
——鉸刀直徑(mm)；
——系數(shù),由被加工的材料性質(zhì)和鉸削條件決定。
所以由以上數(shù)據(jù)可知：
由于：
（1.5）
式中 ——鉸刀轉(zhuǎn)速（r/min）；
——鉸刀切削速度（r/min）；
——鉸刀直徑（mm）。
所以：
查表取標(biāo)準(zhǔn)值250r/min
由文獻(xiàn)中知：
而
所以：
3、輔助時(shí)間計(jì)算
由文獻(xiàn)查表得：
a.裝卸工件時(shí)間：工件重量為30-40kg之間，t1=0.1min
b.鉆換時(shí)間t2=0.10min
c.鉸換時(shí)間t3=0.10min
d.排屑時(shí)間t4=0.06min
e.電機(jī)起動(dòng)t5=0.02min
f.快進(jìn)，快退t6=0.05min
g.工作臺(tái)移動(dòng)t7=0.1min
h.液壓缸夾緊時(shí)間t8=0.05min
i.快速工作其他時(shí)間：t9=0.13min[1,3]
總的輔助時(shí)間為：
4、加工此工序所需的總時(shí)間
加工此工序所需的總時(shí)間T計(jì)算如下：
1.4.8 工藝過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析
制訂工藝規(guī)程時(shí)，在保證質(zhì)量的前提下，往往會(huì)出現(xiàn)幾種不同的方案。其中有些方案生產(chǎn)率很高，但設(shè)備和工夾具的投資比較大；另一些方案可能投資比較省，但生產(chǎn)率較低。因此，不同的方案就有不同的經(jīng)濟(jì)效果。本設(shè)計(jì)的減速器殼體屬于大量生產(chǎn)。其長年生產(chǎn)所以本設(shè)計(jì)中采用大投資建立生產(chǎn)線將有利于提高生產(chǎn)率。
2 夾具設(shè)計(jì)
廣義上說，為使工藝過程的任何工序保證質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度及工作安全等的一切附加裝置稱為夾具。機(jī)床夾具是將工件進(jìn)行定位，夾緊，將刀具進(jìn)行導(dǎo)向和對(duì)刀，以保證工件和刀具之間相對(duì)位置關(guān)系的附加裝置，簡稱夾具。
夾具主要起保證加工質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率；降低生產(chǎn)成本；擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍；減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等功用。
在本畢業(yè)設(shè)計(jì)中主要設(shè)計(jì)兩道工序的專用夾具，一套為銑上蓋凸臺(tái)小平面的銑床夾具;一套為鉆、擴(kuò)上蓋內(nèi)壁階梯孔的鉆床夾具。
2.1 銑床夾具的設(shè)計(jì)
2.1.1 夾具功能簡圖和工作原理
一般夾具由以下幾個(gè)部分組成：1.定位元件2.夾緊裝置3.夾具體4.連接元件5.對(duì)刀和導(dǎo)向裝置6.其他元件與裝置。
舉例用圖2.1來說明夾具的功能及其工作原理。
圖 2.1
圖中表示銑槽夾具安裝在立式銑床工作臺(tái)上的情況。工件的底面支撐在兩個(gè)支承板上，側(cè)面支承在兩齒紋頂支承釘上，端面靠在一支承釘上，這樣就確定了工件在夾具中的正確位置。然后旋緊螺母通過壓板將工件夾緊，完成了工件的裝夾過程。下一工件進(jìn)行加工時(shí)，夾具在機(jī)床上的位置不動(dòng)，只需松開螺母裝卸工件即可。夾具上支承板2的支承工作面與夾具底板7的底面保持平行，當(dāng)夾具安裝在銑床工作臺(tái)上后，就相應(yīng)保證了支承板2的支承工作面與銑床工作臺(tái)面的平行。夾具利用定位鍵與T型槽配合，保證了與銑床縱向進(jìn)給方向平行。夾具上裝有對(duì)刀塊5，利用對(duì)刀塞尺塞入對(duì)刀塊工作面與立銑刀切削刃之間來確定銑刀相對(duì)對(duì)刀塊的正確位置。
從以上實(shí)例中，可歸納出夾具的工作原理要點(diǎn)如下：
1、 是工件在夾具中占有正確的加工位置。這是通過工件各定位面與夾具的對(duì)
應(yīng)定為元件的定位工作面接觸、配合或?qū)?zhǔn)來實(shí)現(xiàn)的。
2、 夾具對(duì)于機(jī)床應(yīng)先保證有準(zhǔn)確的相對(duì)位置。而夾具結(jié)構(gòu)又保證了定位元件的定
位工作面對(duì)夾具與機(jī)床相連接的表面之間的相對(duì)準(zhǔn)確位置，這就保證了夾具定位工作面相對(duì)機(jī)床切削運(yùn)動(dòng)形成表面的準(zhǔn)確幾何位置，也就達(dá)到了工件加工面對(duì)定位基準(zhǔn)的相互位置精度要求。
3、使刀具相對(duì)有關(guān)的定位元件的定位工作面定位到準(zhǔn)確位置，這就保證了刀具在
工件上加工出的表面對(duì)工件定位基準(zhǔn)的位置尺寸[6,7]。
2.1.2 銑床夾具的定位方案設(shè)計(jì)
1、定位方式的選擇
設(shè)計(jì)夾具是從減小加工誤差考慮，應(yīng)盡可能的選用工序基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，即遵循所謂的基準(zhǔn)重合原則。當(dāng)用多個(gè)表面定位的時(shí)，應(yīng)選擇其中一個(gè)較大的表面為主要定位基準(zhǔn)，有利于工件裝夾的平穩(wěn)，保證夾具能有效夾緊以及保證工件不至于變形等。所以在本次銑床夾具設(shè)計(jì)中，根據(jù)在制訂工藝規(guī)程所選用的定位基準(zhǔn)——上蓋底部大接合面，所以選擇底部大接合面為定位基準(zhǔn)。
工件的定位基準(zhǔn)一旦被確定則其定位方案基本上被確定。銑床夾具是為了加工上蓋凸臺(tái)小平面。在此工序之中，選用的機(jī)床是立式銑床X63W。所以上蓋需要被限定的自由度主要就是，,但考慮到銑面時(shí)工件的的平穩(wěn)以及裝夾定位的方便，決定也將其他的兩個(gè)自由度，加以限制。即采用不完全定位方式。
2、定位元件的設(shè)計(jì)
定位元件的設(shè)計(jì)包括定位元件的結(jié)構(gòu)，形狀，尺寸及布置方式等。工件的定位設(shè)計(jì)主要決定與工件的加工要求和工件定位基準(zhǔn)的形狀尺寸精度等因素，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)分析定位基準(zhǔn)的形態(tài)。
在此銑床夾具的設(shè)計(jì)中，選的粗基準(zhǔn)是底部大接合面。由于是粗基準(zhǔn)，所以不宜選擇支承板定位，而宜選擇固定支承釘定位。在底面需要布置三后固定支承釘，但考慮到裝夾時(shí)候工件受力的平衡，保證有效裝夾和加工平穩(wěn)，在底面另外布置了一個(gè)可調(diào)支承釘，起輔助支承的作用。增加剛性，但不限制自由度。夾具體的后面和右側(cè)也分別布置一個(gè)支承釘。底面支承釘選擇B型粗基準(zhǔn)用支承釘，側(cè)面則選用C型側(cè)面定位用支承釘。各種支承釘如圖2.2所示：
(a) 可調(diào)支承釘 (b) B型固定支承釘 (c) C型固定支承釘
圖2.2
2.1.3 銑床夾具的定位誤差分析
一批工件的定位誤差△由基準(zhǔn)位移誤差△和基準(zhǔn)不重合誤差△組成?！鬟@種由于定位元件和工件的制造誤差而引起的定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大位置變動(dòng)范圍就稱為基準(zhǔn)位移誤差，用△表示；因工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而引起的工序基準(zhǔn)相對(duì)于定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大位置變動(dòng)的范圍，稱為基準(zhǔn)不重合誤差，用△表示。
對(duì)于此次設(shè)計(jì)的銑床夾具，工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為上蓋底部大接合面，而工序基準(zhǔn)也為地不大接合面，所以，基準(zhǔn)不重合誤差△=0；由于此次用到的定位元件是固定球面支承釘，定為元件制造上的誤差可以忽略，基準(zhǔn)位移誤差△=0。
2.1.4 切削力與夾緊力的計(jì)算
1、切削力的計(jì)算
在銑床夾具的設(shè)計(jì)中，需要銑削的平面是上蓋凸臺(tái)小平面，且選用的機(jī)床是立式銑床，所以選用莫氏錐柄立銑刀銑削小平面。聯(lián)系到加工表面的尺寸，選擇的立銑刀直徑
d=20mm,z=4[7]，查的高速鋼立銑刀的背吃刀量a=3mm,進(jìn)給量a=0.08mm/z[7]，查得銑削力的計(jì)算公式為：
（2.1）
式中 ——圓周銑削力（N）；
——銑削條件改變時(shí)銑削力修正系數(shù)；
——立銑刀的直徑（mm）；
——背吃刀量（mm）；
——進(jìn)給量（mm/z）；
——切削寬度（mm）；
——銑刀齒數(shù)；
——系數(shù)，由被加工的材料性質(zhì)和銑削條件決定。
查得：
C=294,x=1.0,y=0.65,u=0.83,w=0,q=0.83[7]
將上述數(shù)據(jù)代入公式得：
= 2612.15N
2、 夾緊力的計(jì)算
在計(jì)算夾緊力時(shí)，應(yīng)先確定在加工過程中施與工件上夾緊力的作用點(diǎn)和方向，切削力的大小和作用在被加工零件上的力矩及其方向。為簡化計(jì)算工作，通常將機(jī)床、輔具、夾具和刀具的工藝系統(tǒng)視為絕對(duì)剛體。并假定在切削過程中的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)的公式進(jìn)行計(jì)算，求得近似的切削力，然后根據(jù)工件所受的切削力、所需的夾緊力、重力和摩擦力所組成的力系均處于靜平衡條件，計(jì)算出理論所需要的夾緊力；再根據(jù)具體條件和經(jīng)驗(yàn)乘以加緊可靠性的安全系數(shù)。
工件受力情況如圖2.3所示：
Y方向平衡：
即：
圖2.3
X方向平衡：
即：
又相對(duì)與原點(diǎn)的轉(zhuǎn)距和為0即：
即：
又由已知可知：
=N
又由相關(guān)資料查得工件表面在夾具支承元件和夾緊接觸元件間的摩擦因數(shù)為：
[4]
由以上方程及相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算可得：
W=1550 N
查資料選定安全系數(shù)：
（2.2）
式中 ——考慮工件材料及加工余量均勻性的基本安全系數(shù)；
——加工性質(zhì)的系數(shù)；
——刀具鈍化程度系數(shù)；
——切削特點(diǎn)系數(shù)；
——夾緊力的穩(wěn)定性系數(shù)；
——手動(dòng)夾緊時(shí)手柄的位置系數(shù)；
——僅有力矩作用與工件時(shí)與支撐面接觸情況系數(shù)。
由資料查得：
[4]
所以：
工件夾緊需要的夾緊力大約為：
（2.3）
式中 ——夾緊力（N）；
——理論夾緊力（N）；
——安全系數(shù)。
2.1.5 銑床夾具的夾緊裝置與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
典型的夾緊裝置是由力源裝置，中間傳力裝置、夾緊元件與夾緊機(jī)構(gòu)組成。夾緊裝置的結(jié)構(gòu)要簡單，制造要容易，盡量做到體積小，重量輕，并有足夠的強(qiáng)度；加緊動(dòng)作要迅速，操作方便，使用安全，應(yīng)有足夠的夾緊行程和裝卸工件的空間，其自動(dòng)化程度要與工件的批量相適應(yīng)；夾緊力的大小要恰當(dāng)，要保證工件在夾具中不產(chǎn)生唯一和振動(dòng)，要保證夾緊后的工件變形和表面損傷不超過允許的范圍。
為此，夾緊力的方向要盡量垂直于工件的主要定位基面，盡量和切削力、重力方向一致。夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)該落在主要定位基準(zhǔn)面上，要選在剛性較好的部位，盡量靠近被加工表面。
因?yàn)楣ぜ谴罅可a(chǎn)，夾緊力又比較大，所以采用液壓夾緊，液壓缸選用通用系列查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選用法蘭式油缸。
本設(shè)計(jì)中銑床夾具選擇由兩個(gè)液壓缸直接頂起壓板進(jìn)行壓緊，壓緊有效、快速?？梢蕴岣呱a(chǎn)率。
具體的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2.4所示：
圖2.4
在上圖的機(jī)構(gòu)中，當(dāng)工件在夾具上放置好后，人工將夾板旋轉(zhuǎn)至夾緊得力位置，再啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，活塞桿向上伸出，頂桿自然頂起夾板尾部，夾板前部就能有效夾緊了?？紤]到保護(hù)工件不致因?yàn)閵A緊力太大而變形，所以應(yīng)該保證活塞桿在接近其行程末端（留有適當(dāng)余量）處頂桿開始頂起壓板。余量也不能太小，否則夾緊力不夠，不能有效夾緊。
夾緊裝置中主要零件——夾板，見圖2.5
圖2.5
本夾緊裝置中用到的法蘭式液壓缸的裝配圖如圖2.6所示,其中各主要零件如表2.1所示：
圖2.6
表2.1 法蘭式液壓缸零件列表
(mm)
件號(hào)
1
2
3
4
5
6
7
8
C
L
名稱
端蓋
螺釘
活塞
密封圈
密封圈
缸體
彈簧
密封圈
20
100
數(shù)量
1
6
1
1
1
1
1
1
規(guī)格
M8*25
No.1
55
40
No.1
3*25*60
24
2.1.6 銑床夾具的動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)
由于液壓裝置系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：液壓油油壓高，傳動(dòng)力大，同比條件下液壓缸比氣壓鋼小的多；油液的不可能性使壓緊剛度高，工作平穩(wěn)，可靠。液壓傳動(dòng)噪聲小，勞動(dòng)條件比較好，所以本設(shè)計(jì)選用液壓裝置。
圖 2.7
液壓裝置的油路圖設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)如圖2.7油液經(jīng)濾油器12進(jìn)入柱塞泵8，通過單向閥7與快換接頭3進(jìn)入夾具液壓缸1。電接點(diǎn)壓力表用于顯示液壓系統(tǒng)的工作壓力，溢流閥的作用是防止系統(tǒng)過濾，電磁卸荷閥10兼有卸荷，換向，保壓的作用[9]。
2.2 鉆床夾具的設(shè)計(jì)
2.2.1 鉆床夾具的定位方案設(shè)計(jì)
1、定位方式的選擇
在本次鉆床夾具設(shè)計(jì)中，和前面銑床夾具定位基準(zhǔn)選擇的原則一樣，盡可能的選用工序基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，即遵循所謂的基準(zhǔn)重合原則。當(dāng)用多個(gè)表面定位的時(shí)，應(yīng)選擇其中一個(gè)較大的表面為主要定位基準(zhǔn)，有利于工件裝夾的平穩(wěn)，保證夾具能有效夾緊以及保證工件不至于變形等。本次鉆床夾具設(shè)計(jì)中，根據(jù)在制訂工藝規(guī)程所選用的定位基準(zhǔn)——上蓋底部大接合面，所以選擇底部大接合面為定位基準(zhǔn)。
此次設(shè)計(jì)的鉆床夾具用于鉆、擴(kuò)上蓋內(nèi)壁階梯孔，選用的機(jī)床為立式鉆床Z550，所以工件在夾具中應(yīng)該是豎直放置?？紤]到鉆孔的精度要求較高，定位應(yīng)該選擇完全定位。具體的布置就是在大接合面上用兩塊支承板限制、、三個(gè)自由度；在上蓋的一側(cè)用一個(gè)固定支承釘限制一個(gè)自由度；在上蓋豎直放置時(shí)候，為了保證工件不在YOZ平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以在其底部用一托槽限制其兩個(gè)自由度、。這樣，支承板、支承釘、托槽三者就將工件的六個(gè)自由度都限制了，實(shí)現(xiàn)了完全定位。
2、定位元件的設(shè)計(jì)
1）支承板
在前面的銑床夾具設(shè)計(jì)中，由于考慮到當(dāng)時(shí)的底部大接合面尚未加工，作為粗基準(zhǔn)只能用支承釘定位。但在鉆床夾具設(shè)計(jì)中，大接合面已經(jīng)精加工，所以適合用兩塊支承板定位了。支承板較之前面的支承釘能大大的增大受力面積，更好的保證工件受力不變形。支承板類型選用A型（用于頂面和側(cè)面定位）。由于采用了兩個(gè)支承板，所以按照要求，在其裝配后磨平工作面，以保證等高性。
2）支承釘
此次用到了一個(gè)側(cè)面的固定支撐釘，宜選用C型。參見圖2.2(c)。
3）托槽
此次在工件定位中用到了托槽來限制、兩個(gè)自由度。具體形狀參見圖2.8所示：
圖 2.8
托槽實(shí)際上是平面支承的一個(gè)演化?？紤]到實(shí)際情況，工件的長側(cè)邊厚度較?。?0mm），且長度尺寸較大（330mm），所以選用標(biāo)準(zhǔn)的支承板來定位是不行的。托槽槽寬尺寸為14mm，大于上蓋側(cè)邊厚度10mm，主要是考慮到托槽只是起到一個(gè)“托”的作用，兩邊都留有適當(dāng)間隙是為防止工件安裝時(shí)被槽的某一側(cè)擋到，使得工件過定位。
2.2.2 鉆床夾具的定位誤差分析
1、鉆孔距底面高度尺寸37mm的定位誤差分析
對(duì)于此次設(shè)計(jì)的鉆床夾具，工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為上蓋底部大接合面，而工序基準(zhǔn)也為底部大接合面，所以，基準(zhǔn)不重合誤差△=0。因?yàn)椴淮嬖谥圃觳粶?zhǔn)確的定位副，所以，定位基準(zhǔn)位移誤差△=0mm。所以，深度尺寸的定位誤差為△=△+△=0 mm
2、 鉆孔與工藝定位孔間距尺寸134mm的定位誤差分析
階梯孔尺寸134mm的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工藝定位孔，而本工序中的工序基準(zhǔn)為工件外側(cè)邊。所以存在基準(zhǔn)不重合誤差。由零件圖知其基準(zhǔn)不重合誤差值等于工序尺寸公差值，即△=+0.05-(-0.05)=0.1mm. 因?yàn)椴淮嬖谥圃觳粶?zhǔn)確的定位副，所以，定位基準(zhǔn)位移誤差△=0mm。所以該尺寸的定位誤差△=△+△=0.1mm
2.2.3 鉆削力與夾緊力的計(jì)算
1、鉆削力的計(jì)算
采用的是高速鋼鉆頭，故而進(jìn)給力計(jì)算公式
查表得：
（2.4）
式中 ——鉆削進(jìn)給力（N）；
——安全系數(shù)；
——鉆頭直徑（mm）；
——系數(shù)，由被加工的材料性質(zhì)和鉆削條件決定。
此工序鉆Ф8.5mm孔，由文獻(xiàn)查表得安全系數(shù)為：
（2.5）
所以，
取
所以鉆削力為：
中其他參數(shù)查表得：
所以 ，
2、夾緊力的計(jì)算
由于工件受的鉆削力在豎直平面上的分力P是方向大小恒定不變的力。但在水平面內(nèi)，是一圓周力，大小不變，方向時(shí)刻變化。在估算夾緊力的時(shí)候，應(yīng)該考慮到鉆削力分力P在垂直定位平面方向和垂直定位平面方向上的兩種情況，并分別計(jì)算取大值。
1） 分力P在定位平面法線方向時(shí)
此時(shí)工件受力情況如下圖2.9所示：
圖 2.9
根據(jù)受力情況對(duì)工件進(jìn)行靜平衡計(jì)算：
Y方向受力平衡：
即：
X方向平衡:
即：
又相對(duì)與原點(diǎn)的轉(zhuǎn)距和為0即
即：
又相對(duì)于鉆削點(diǎn)處的轉(zhuǎn)矩為零，即
又已知：
G=500N(估算)
將數(shù)據(jù)帶入上述方程解得理論夾緊力W=1153 N
2） 分力P在定位平面切向時(shí)
此時(shí)工件受力情況如圖2.10所示：
圖 2.10
根據(jù)受力情況對(duì)工件進(jìn)行靜平衡計(jì)算：
Y方向受力平衡：
即：
X方向平衡:
即：
又相對(duì)與原點(diǎn)的轉(zhuǎn)距和為0即：
即：
又有：
G=500N(估算)
且由資料查得夾緊塊對(duì)工件的摩擦系數(shù)：
支承板對(duì)工件的摩擦系數(shù)：
將數(shù)據(jù)帶入上述方程解得理論夾緊力：
W=1520 N
所以，夾緊裝置的夾緊力應(yīng)該取較大值W=1520 N。
查資料選定安全系數(shù)：
由資料查得：
所以，
工件夾緊需要的夾緊力大約為：
2.2.4 夾具的夾緊裝置與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
因?yàn)楣ぜ谴罅可a(chǎn)，夾緊力又比較大，所以采用液壓夾緊，液壓缸選用通用系列查設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用凸緣式油缸[7]。
本設(shè)計(jì)中選擇由兩個(gè)液壓缸直接頂起夾緊塊進(jìn)行壓緊，壓緊有效、快速?？梢蕴岣呱a(chǎn)率。
具體的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2.11所示：
圖 2.11
在上圖的機(jī)構(gòu)中，工件豎直由右向左從托槽中插入，直至工件頂?shù)阶髠?cè)的支承釘，然后在啟動(dòng)液壓缸，活塞推動(dòng)夾緊塊夾緊工件。同樣，考慮到保護(hù)工件不致因?yàn)閵A緊力太大而變形，所以應(yīng)該保證活塞桿在接近其行程末端（留有適當(dāng)余量）處頂桿開始頂起夾緊塊。余量也不能太小，否則夾緊力不夠，不能有效夾緊。
考慮到工件具體安裝的情況，由于夾緊塊夾緊作用的面不是工件的最高面（相對(duì)底部大接合面而言），選擇液壓缸型號(hào)的時(shí)候應(yīng)該考慮到其活塞行程問題。當(dāng)安裝工件的時(shí)候，兩個(gè)液壓缸此時(shí)都以回油卸載，活塞退回至行程起點(diǎn)，如果選用的液壓缸的活塞行程太短，活塞上的夾緊塊退回行程不夠，工件插入的時(shí)候就會(huì)被夾緊塊擋到，根本不能通過，這樣的錯(cuò)誤是不允許的。此次選用的液壓缸活塞行程25mm,經(jīng)尺寸驗(yàn)算，滿足要求。
本夾緊裝置中用到的凸緣式液壓缸的裝配圖如圖2.12所示,其中各主要零件如表2.2.1所示：
圖 2.12
表2.2.1 凸緣式液壓缸零件列表
(mm)
件號(hào)
1
2
3
4
5
6
7
8
C
L
名稱
端蓋
螺釘
密封圈
缸體
密封圈
彈簧
活塞
密封圈
25
95
數(shù)量
1
6
1
1
1
1
1
1
規(guī)格
M8*20
46
No.2
40
35260
No.2
24
本夾緊機(jī)構(gòu)中用到的夾緊塊是非標(biāo)準(zhǔn)件，作用部分為鑄件材料為灰鑄鐵HT200，與后面的直桿焊接而成。
2.2.5 鉆床夾具的動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)
此次鉆床夾具的動(dòng)力裝置和前面的銑床一樣，選用液壓動(dòng)力。具體設(shè)計(jì)思路如前所述，在此不再贅述。
3 專用刀、量具設(shè)計(jì)
3.1 專用刀具設(shè)計(jì).
變速箱上蓋的加工中有很多工序都是關(guān)于孔的加工，基本都是采用專用刀具或復(fù)合刀具進(jìn)行加工的。復(fù)合刀具就是把兩把或兩把以上單個(gè)孔加工刀具組合起來的刀具。由于它具有生產(chǎn)率高、加工精度高、加工成本低、加工范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)中。
本次刀具設(shè)計(jì)的有關(guān)工序就是鉆、鉸裝配定位孔2-φ13。此工序用到的刀具就是鉆鉸復(fù)合刀具。
3.1.1 鉆鉸復(fù)合刀具設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題
設(shè)計(jì)鉆、鉸復(fù)合刀具時(shí)，對(duì)各把刀具的直徑及公差、齒數(shù)及齒形、幾何參數(shù)以及有關(guān)機(jī)構(gòu)尺寸等的設(shè)計(jì)均可參照各種孔加工刀具原有設(shè)計(jì)方法進(jìn)行。但是還應(yīng)考慮一些其他的問題。
1、 切削圖形
因?yàn)橐庸さ难b配定位孔是一個(gè)通孔，這就決定切削圖形采用的方案是個(gè)各階刀具
順序加工。但要注意的是切削時(shí)應(yīng)該盡量使各把刀具的切削負(fù)荷均衡。
2、 刀具的結(jié)構(gòu)形式
復(fù)合刀具的結(jié)構(gòu)形式分為整體式和裝配式。因?yàn)檠b配式復(fù)合刀具適用于粗加工刀具和前、后刀具直徑相差較大的復(fù)合孔加工刀具以及需要韌磨端齒的復(fù)合孔加工刀具。而整體是刀具適用于精加工的復(fù)合孔加工刀具和前、后
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