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变速器 轴承 外壳 钻孔 夹具 设计 全套 cad 图纸

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第 1 页 摘 要 变速器轴承外壳是 汽车 的 重要 零件。本次设计的主要内容为三部分：零件的机械工艺分析、工装设计和数控加工。其中零件的机械工艺分析包括：零件的作用分析、工艺路线的分析、工序卡片和工艺过程卡片的填写；工装设计包括：零件的定位分析、误差分析、夹具的设计和液压系统的设计；数控加工包括：三维造型、数控工序的编写和数控加工的 关键词：工艺、误差分析、数控加工 第一 章 绪 论 第 2 页 第一章 绪 论 机械制造业 就是 制造 具有一定形状和尺寸的零件或产品，并把它们装配成机械装备的行业。 机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以 为其他行业的生产提供装备，这些行业的产品再被人们所使用。社会的各行各业使用的各式各样的机器、机械、仪器和工具等都是机械制造业的产品。因此，机械制造业在国民经济中占有重要地位，是一个国家和一个地区发展的重要基础及有力支柱，尤其在发达国家它创造了 1/4的国民收入。在我国工业占国民经济比重的 45，是我国经济的战略重点。 从某种意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 随着科学技术的不断发展，对产品的制造精度要求越来越高，产品形状也越来越复杂，品种越来越多，且小批 量占主导地位，这就更加要求加工设备不仅要精度高，而且要生产效率高，自动化程度高，工人操作简单，劳动强度低 。 自 20世纪 80年代发展到 21 世纪初，制造技术，特别是自动化制造技术向着柔性化、集成化、智能化方向发展 ，并随着高精密数控机床的出现 在超精密加工技术方面，其加工精度已进入纳米级，表面粗糙度已小于 m；在切削速度方面， 国外车削钢最高已达到 915m/于不断出现的难加工材料、复杂型面、型腔以及微小深孔，通过特种加工方法逐步得以解决。 随着我国综合实 力、机械制造业的不断发展壮大。 目前，我国已形成品种繁多、门类齐全、布局合理的机械制造工业体系。许多科研机构、大专院校和企业研制出一大批成套技术装备和多种高精尖产品， 有些已接近或达到国家先进水平。通过对这些产品的研发，我国已建立了自己的人才培养和软件控制技术开发基地以及高精加工设备生产基地，从而使我国的国民经济综合实力和科学技术水平迅速提高。国防尖端的生产、“神州六号”载人飞船的成功发射与回收、人们生活用品的质量提高，有力地说明了我国要械 业的发展状况。 第 3 页 第二章 零件的分析 零件为 “跃进”牌汽 车 第 二轴变速器轴承外壳 ，零件通过 80用凸缘上的 5孔连接变速箱上 80面压在装于第二轴上的轴承外圈上使之轴向固定。 24孔上支承装于该零件 齿轮与第二轴端上的大斜齿轮 啮合将运动传于里程表轴，使里程指针转动完成记数与指示的功能。 件的工艺分析 : 变速器轴承外壳 共有 3 组加工表面，现分述如下： 1、 76 这一组加工表面 包括：右端面、 76、 76 底面及倒角。其中，主要加工表面为 76孔表面粗糙度为 度要求为 8级 ,因此需粗、精车才能达到要求。 2、 以 80中心加工的表面 : 这一组加工表面包括：左端面、 80圆及 80 右平面。这三个表面都是主要加工表面。其中表面粗糙度均为 圆 精度要求为 8级、长度方向的精度要求为 12级，需要粗、精车才能达到要求。 3、 以 24 这一组加工表面包括： 24 8 及锪平 22。其中，主要加工表面为24 8 其表面 粗糙度均为 度 要求为 8级和 10级。需要钻孔、扩孔、铰孔才能达到要求。 4、位置度要求： 左端面与 80 右平面平行度要求为 24 8 端面 C 的垂直度要求为 第三章 工艺规程设计 第 4 页 第三章 工 艺规 程 设计 坯制造形式的确定 零件材料为 虑该零件在实际运行中所受载荷较小，零件属成批或大批生产，零件外轮廓尺寸不大，零件内部有凹槽铸造时需采用活块，故可采用金属性铸造。 面的选择 基准的选择 ： 按照有关粗基准的选择原则和考虑工件各 加工表面的余量分配及不 需加工表面与加工表面的位置精度的要求，选用零件外圆弧轮廓作为粗准 利用三爪卡盘进行装夹，以消除零件 的四个自由度。在利用三 爪卡盘进行装夹时零件的重量存在一定的不对称，但考虑零件的尺寸较小不对称重量较少，故此零件在装夹时不需作配重处理。 基准的选择： 精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算。 因此精加工基准在下面的工序中详细说明 。 定工艺路线 艺路线方案一 ： 工序 I 粗车零件左端面、 80外圆 、退刀槽 及 80的右垂直平面，以零件的外轮廓作为粗基准。选用 具为三爪卡盘。 工序 粗车右端面、孔 76 及其底平面，以零件 80 外圆及 左端 面为基准。选用 具为专用夹具。 工序 铣削 24端面及 保证 以零件 80及左端面为基准，选用 式升降台铣床，夹具为专用夹具。 工序 钻孔 24、 8及锪平 22以零件左端面及 80的外圆作为基准。选用 具为专用夹具。 ， 工序 V 精车 孔 761 45倒角及 零件 80外圆及左端面为基准。 选用 夹具为专用夹具。 工序 车左端面、 80外圆 、倒 45角 及 80的右垂直平面 到要求并 保证 尺寸 以零件右端面及 76 孔为基准。选用 具为专用夹具。 工序 扩 、 铰孔 24、锪平 22、扩孔 8、沉孔 90、钻螺纹孔第 5 页 及攻螺纹。以零件 80 外圆及左端面为基准。选用 钻床夹具为专用夹具。 工序 平 19及钻孔 5以零件 80外圆及左端面为基准。选用具为专用夹具。 工序 终检 艺路线方案二 ： 工序 I 粗车右端面、孔 76 及其底平面。以零件的外轮廓作为粗基准。选用 具为三爪卡盘。 工序 车零件左端面、 80外圆、退刀槽及 80的右垂直平面。以零件 76内孔及右端面为基准。选用 具为专用夹具。 工序 铣削 24端面及 零件 80外圆 及左端面为基准，选用 具为专用夹具。 工序 钻孔 24以零件左端面及 80的外圆作为基准。选用 具为专用夹具。， 工序 V 精车孔 761 45倒角及 零件 80外圆及左端面为基准。选用 夹具为专用夹具。 工序 精车左端面、 80外圆 、倒 45角 及 80的右垂直平面 到要求并 保证 尺寸 以零件右端面及 76孔为基准。选用 具为专用夹具。 工序 扩 、 铰孔 24， 锪平 22， 钻 、 扩孔 8， 沉孔 90 到要求 ， 钻 纹孔及攻螺纹。以零件 80 外圆及 C 面为基准。选用 床，夹具为专用夹具。 工序 锪平 19 及钻孔 5零件 80 外圆及左端面为基准。选用 具为专用夹具。 工序 终检 方案比较： 以上加工方案大致看来还合理，但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后就会发现仍有问题。主要表现在两端面的加工先后和加工孔 8 及基准的选择。 1、 如果以外轮廓为粗基准、采用三爪卡盘夹持加工左端面 及 80外圆右端平面，由于夹持工件过短加工时车刀容易加工到卡盘上造成卡盘的损坏，所以要以外轮廓为粗基准加工右端面。 2、图样规定： 8 24 的垂直度 为 此可以看出因为 8 24面对端面 C 有垂直度的要求因此加工及测量都应以 这样做可以保证设计基准和工艺基准相 第三章 工艺规程设计 第 6 页 重合。 终 的加工路线 ： 工序 I 粗车右端面、孔 76 及其底平面。以零件的外轮廓作为粗基准。选用 具为三爪卡盘。 工序 车零件左端面、 80 外圆、退刀槽及 80 的右垂直平面。以零件 76内孔及右端面为基准。选用 具为专用夹具。 工序 钻孔 24、 8、钻 纹孔及攻螺纹 ，锪平 36、 22及、0的外圆作为基准。选用 夹具为专用夹具。 工序 精车孔 761 45倒角及 倒角。以零件 80 外圆及左端面为基准。选用 夹具为专用夹具。 工序 V 精车零件左端面、 80 80 的右平面， 以零件 76 孔及右端面为基准。选用 具为专用夹具。 工序 扩、铰孔 24，沉孔 90到要求。以零件 80外圆及 用 具为专用夹具。 工序 平 19及钻孔 5零件 80外圆及左端面为基准。选用 具为专用夹具。 工序 检 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 变速器轴承外壳零件材料为 度为 200产类型为大批或成批生产，采用在金属型铸造。 各工序的加工余量及工序余量见附表 A； 根据其上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加 工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 表 76孔 工序余量 ： 毛坯名义尺寸： 76 74 毛坯最大尺寸： 74+ 毛坯最小尺寸： 车最大尺寸： 粗车最小尺寸： 车后与零件图尺 寸应符合： 76 7 页 表 80圆 工序余量 ： 毛坯名义尺寸： 80+2 82（ 毛坯最大尺寸： 82+ 毛坯最小尺寸： 车最大尺寸 : 80+ 粗车最小尺寸： 车后与零件图尺寸应符合，即 80 4 钻孔最大尺寸： 22+ 钻孔最小尺寸： 22 22 扩孔最大尺寸： 扩孔最小尺寸： 24 孔 后与零件尺寸应符合，即： 24 加工尺 工 序 寸及公差 毛 坯 粗 车 精 车 加工 前极限 尺寸 最大 尺寸 小 尺寸 工后 极限 尺寸 最大 尺寸 小 尺寸 工余量（ 双 边） 2 最大 小 工公差（单边） 加工尺 工 序 寸及公差 毛 坯 粗 车 精 车 加 工 前 极限 尺寸 最大 尺寸 小 尺寸 工后 极限 尺寸 最大 尺寸 80 最小 尺寸 工余量（ 双 边） 2 最大 小 工公差（ 单 边） 第三章 工艺规程设计 第 8 页 定切削用量及基本工时 ： 右端面 、 76 内孔及孔底平面 1、 车右端面： 加工条件： 工件材料： 200,硬度 200 加工要求：粗车右端面 机床： 620 刀具：根据切削用量简明手册表 刀刀杆及刀片的选择：由 于行选用 620式车 床，车床中心高度为 200表 20式车床技术资料），故选刀杆 尺寸为 1625片厚度为（ 刀具材料：查表 质合金的应用范围分类和用途分组选刀具材料为 6. 车刀几何形状的选择 :查切削用量简明手册表 形 状 ： 前角 0=6前刀面形状为卷屑槽带倒棱型 , 后角 0=6 (6 )主偏角 r =90 , 副偏角 r =10 (10 ), 刃角 s =, 刀尖圆弧半径 = 过度尺寸 过度刃偏角 45 。 切削用量： 吃刀深度 余量 切削用量简明手册 表 质合金及高速钢车刀粗车外圆和端面进给量 f=r, 床允许的轴向力为 8830N 查切削用量简明手册表 525 立式钻床技术资料） f =mm/r 从以上三个进给量比较可以看出受限制的进给量是工艺要求其值为 f =mm/525 钻床说明书选择 f =r。由于加工通孔为避免孔即将钻穿时钻头容易折断故宜在孔即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。 机床进给机构强度也可根据初步确 定的进给量查出轴向力再进行比较来校验，查切削用量简明手册表 出钻孔时轴向力，当f =r、 258630 N 轴向力修正系数 8630 N，根据 度 允许 的 最 大轴 向 力 为 830 4m/削速度修正系数： m/ （ 3 dn v r/ （ 3 根据 n=195 r/取 f =r，也可选较低转速 n=140 r/f =r，故比较两方案： 方案 1： f =r、 n=195 r/n*f =195*01.4 mm/案 2： f =r、 n=140 r/n*f =40=113.4 mm/方案 2乘积较大、基本工时较少故第 2方案较好此时 .6 m/f =r。 第三章 工艺规程设计 第 26 页 校验机床扭矩及功率： 根据切削用量简明手册表 f =r、 2mm、v c 根据 床说明书，当 40 r/ 削用量简明手册表 速钢钻头钻灰铸铁时消耗的功率 f =r、 2.6 m/W 根据 床说明书、 W，由于 床允许的轴向力为 8830N 查切削用量简明手册表 525 立式钻床技术资料） f =mm/r； 从以上三个进给量比较可以看出受限制的进给量是工艺要求其值为 f =mm/525 钻床说明书选择 f =r。由于加工通孔为避免孔即将钻穿时钻头容易折断故宜在孔即将钻穿时停止自动进给而采 用手动进给。 机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来校验，查切削用量简明手册表 出钻孔时轴向力，当 f =r、 f=r 时 v= 锪平 22 时 ： 0mm,f=v=s= 转速 n： 锪平 36 及 010 00 d （ 3 查切削用量简明手册表 525立式钻床技术资料，转速 95r/ 因此 v=22m/平 22 时 ： 第三章 工艺规程设计 第 30 页 m rd （ 3 查切削用量简明手册表 525 立式钻床技术资料，转速 n 取392r/因此 v=27 m/ 切削工时 的计算： 锪平 36端面 : 查机械加工工艺手册表 1l （ 3 1 因此 m 4l 1 锪平 查机械加工工艺手册表 1l （ 3 1 因此 m 2l 1 锪平 22 端面 : 查机械加工工艺手册表 削机动时间的计 算： 1l （ 3 1 因此 m 机床 的选择 ：选用 钻头的选择 ：查金属切削机床夹具设计手册表 1得：加工 螺纹底孔的钻头为 查机械加工工艺手册孟少农主编（机械 工业出版社出版）第二卷， 准高速钢麻花钻的直径系列 (摘自 选择锥柄麻花钻 考查机械加工工艺手册孟少农主编（机械工业出版社出版）第二卷， 可得 : 62l 261 l 29；锋角 2 118；后角 14横刃斜角 45； 45。高速钢麻花钻的直径公差 ,丝锥的选择： 查机械加工工艺手册孟少农主编（机械工业出版社出版）第二卷 表 d=6， p=9 ，L=66， ，方头 a=2 。 确定进给量 f： 钻底孔： 参考机械加工工艺手册表 以得到 f r/考机械加工工艺手册李洪主编（北京出版社出版）， 式钻床主轴转速及进给量，可以取 fmm/r。 第 31 页 攻螺纹： f=p=1 确定切削速度 n： 钻底孔 切削速度 v： 查机械加工工艺手册表 速钢钻头在灰铸铁（ 190钻孔得切削速度、轴向力、扭矩记功率，可得 v 17.5 m/考机械加工工艺手册孟少农主编（机械工业出版社出版）第二卷， 、铰孔条件改变时切削速度修正系数，可得： 则： （ 3 则： v （ 3 主轴转速 n： n000 r/ （ 3 查 切削用量简明手册 表 式钻床得主轴转速及进给量，可得与 1071.8 r/速相近的有 950 r/ 1100 r/ 1100 r/ :实际切削速度： 181 00 0 0 01 00 0 实 m/ （ 3 攻螺纹 切削速度 v： 查 查机械加工工艺手册 表 v=101m/ 主轴转速 n： n000 5846111000 r/ （ 3 参考 切削用量简明 手册表 式钻床主轴转速，可得：与584r/45 r/80 r/取 545 r/取 680 r/ 则：实际切削速度：10 00 654 510 00 实 10.3 m/ （ 3 计算切削时间： 钻孔： 查机械加工工艺手册表 、扩、铰孔的加工机 动时间计算公式： （ 3 其中： 2/co 15削盲孔时： 1l 0 攻螺纹： 参考机械加工工艺手册表 纹加工机动时间的计算 ,可得 : 11(（ 3 其中： 1l 11（ 攻盲孔是 2l 00r/取回程转速为 ： 600r/ i)60 0154 51(1 1112 第三章 工艺规程设计 第 32 页 车孔 761 45倒角及 精车 76内孔 及 加工条件： 工件材料： 200,硬度 200 加工要求：精车 76内孔 机床： 620 刀具：根据切削用量简明手册表 刀刀杆及刀片的选择：由于行选用 620床中心高度为 200表 20故选刀杆尺寸为 1625片厚度为（ 刀具材料查表 车刀几何形状的选择 :查切削用量简明手册表 刀切削部分的几何形状 ： 前角 0=6前刀面形状为卷屑槽带倒棱型 , 后角 0=8 (6),主偏角 r=92 , 副偏角 r =6 , 刃角 s=0 , 刀尖圆弧半径 =过度尺寸 过度刃偏角 46 切削用量： 吃刀深度 切削用量简明手册表 质合金外圆 车刀 半精 车 的 进给量 f=r， 按 620床说明书选择： f=r. 切削速度 c： 后刀面最大磨损限度为 质合金车刀的车刀寿命为 60切削用量简明手册表 刀的磨钝标准及寿命 ,硬质合金粗车铸铁端面。 硬质合金粗车铸铁端面，寿命指数 m=正系数为 切削速度的计算：查切削用量简明手册表 削速度计算公式， 注：内表面加工时用外圆加工的切削速度乘系数 0.9 vm vc yp x （ 3 其中： v 158, v 0.4,m=0.2,f=r, 切削用量简明手册表 削速度计算公式 . 33 页 查切削用量简明手册表 削过程使用条件改变时的修正系数。 60 c 58 w 1000 = （ 3 查切削用量简明手册表 20式车床技术资料：近的有 230r/ 305r/取 305r/以实际切削速度为： 1 0 0 0 3 0 0 0 n c 72m/ 切削用时的计算 : 查机械加工工艺手册 得： t j （ 3 （ 3 3)32(2(1 （ 3 532 单件小批生产时的试切附加长度，查机械加工工艺手册 切附加长度 所以： m t j 1 45倒角： 加工条件： 工件材料： 200,硬度 200 加工要求： 1 45倒角 机床： 620 刀具：根据切削用量简明手册表 刀刀杆及刀片的选择：由于行选用 620式车床，车 床中心高度为 200表 20式车床技术资料），故选刀杆尺寸为 1625片厚度为（ 刀具材料查表 第三章 工艺规程设计 第 34 页 车刀几何形状的选择 :查切削用量简明手册表 刀切削部分的几何形状 ： 前角 0=6前刀面形状为卷屑槽带倒棱型 , 后角 0=8 (6 ),主偏角 r=45 , 副偏角 r =6 , 刃角 s=0 , 刀尖圆弧半径 =过度尺寸 过度刃偏角 6 切削用量： 吃刀深度 切 削用量简明手册表 质合金 外圆车刀半精 车进给量 f=r，按 620f=r. 切削速度 c： 后刀面最大磨损限度为 质合金车刀的车刀寿命为 60切削用量简明手册表 刀的磨钝标准及寿命 ,硬质合金粗车铸铁端面。 硬质合金粗车铸铁端面，寿命指数 m=正系数为 切削速度的计算：查切削用量简明手册表 削速度计算公式，注：内表面加工时用外圆加工的切削 速度乘系数 0.9 vm vc yp x （ 3 其中： v 158, v 0.4,m=0.2,f=r, 切削用量简明手册表 切削用量简明手册表 60 c 58 w 1000 = （ 3 查切削用量简明手册表 20式车床技术资料：近的有 230r/ 305r/取 305r/以实际切削速度为： 1 0 0 0 3 0 0 0 n c 切削用时的计算 : 查机械加工工艺手册 得： t j （ 3 第 35 页 （ 3 3)32(2(1 532 单件小批生产时的试切附加长度，查机械加工工艺手册表 所以： m t 精车零件左端面、 80 外圆及 80 的右平面 车刀的选择： 加工条件： 工件材料： 200,硬度 200 加工要求：精车左端面、 80右平面及 80外圆 机床： 620 刀具：根据切削用量简明手册表 刀刀杆及刀片的选择：由于行选用 620床中 心高度为 200表 20故选刀杆尺寸为 1625片厚度为（ 刀具材料：查表 6. 车刀几何形状的选择 :查切削用量简明手册表 刀切削部分的几何形状 ： 前角 0=6前刀面形状为卷屑槽带倒棱型 , 后角 0=8 (6)， 主偏角 r=93 , 副偏角 r =10 (10 ), 刃角 s=, 刀尖圆弧半径 = 过度尺寸 过度刃偏角 45 切削用量： 吃刀深度 f： 左端面加工： 80右平面加工余量： .9 80 外圆加工余量： 端面进给量： 查切削用量简明手册表 质合金外圆车刀半精车进给量 ， f=r 根据 床技术资料现 取 f=r； 第三章 工艺规程设计 第 36 页 80右平面进给量 ：查切削用量简明手册表 f 0.4 mm/r 根据 床技术资料 现取f=r； 80 外圆进给量： 查切削用量简明手册表 质合金外圆车刀半精车进给量 f=r, 根据 f=r。 切削速度 c： 后刀面最大磨损限度为 质合金车刀的车刀寿命为 60削用量简明手册表 硬质合金粗车铸铁端面。 硬质合金粗车铸铁端面，寿命指数 m=正系数为 车 左端面切削速度的计算： 查切削用量简明手册表 vm vc yp x （ 3 其中： v 54.8,0.4,m=f=0.3 mm/r 查切削用量简明手册表 切削用量简明手册表 削过程使用条件改变时的修正系数。 c w 1000 =157r/ （ 3 查切削用量简明手册表 20式车床技术资料：与 157r/50/87r/50r/ 0 0 0 1 5 0 0 n c 切削用时的计算 : 查机械加工工艺手册 得： t j （ 3 第 37 页 （ 3 3)32(2(1 （ 3 532 单件小批生产时的试切附加长度，查 机械加工工艺手册切附加长度 所以： m t j 精 车 80外圆 切削速度的计算： 查切削用量简明手册表 vm vc yp x （ 3 其中： v 0.2,m=f=0.3 mm/r 查切削用量简明手册表 切削用量简明手册表 60 c 1000 = （ 3 查切削用量简明手册表 20式车床技术资料：近的有 305/ 380r/取 380r/以实际切削速度为： 1 0 0 0 3 8 0 0 n c 切削用时的计算 : 查机械加工工艺手册 表 机动时间的计算，可得 ： t j （ 3 （ 3 3)32(2(1 （ 3 第三章 工艺规程设计 第 38 页 532 单件小批生产时的试切附加长度，查机械加工工艺手册表 所以： m t j 精 车 80右平面： 切削速度的计算：查切削用量简明手册表 vm vc yp x （ 3 其中： v 54.8,0.4,m=f=0.3 mm/r 查切削用量简明手册表 切削用量简明手册表 60 c m/1000 = （ 3 查切削用量简明手册表 20式车床技术资料：近的有 120r/ 96r/取 96r/以实际切削速度为： 1 0 0 0 961 2 0 0 n c 切削用时的计算 : 查机械加工工艺手册 表 机动时间的计算，可得 ： t j （ 3 （ 3 3)32(2(1 （ 3 532 单件小批生产时的试切附加长度，查机械加工工艺手册表 第 39 页 865532 802 2 62 321 所以： m 6 t 扩、铰孔 24，扩孔 8，沉孔 90 扩 孔 加工条件： 工件材料： 200,硬度 200 工艺要求：孔径 深为 22机床： 式钻床 钻头的选择： 查 机械加工工艺手册 表 择扩孔钻为锥柄扩孔钻几何参数如下： d L 281l 160氏号 3，主偏角 30为 60，齿数为 3，圆柱部分切削刃前角 0 0，圆柱部分切削刃后角 0 0，切削 部分后角 0 8，螺旋角 10 切削用量： 扩孔时 进给量 f ： 查机械加工工艺手册表 速钢及硬质合金扩孔钻扩孔时的进给量， 20 25铁硬度为 200f =f =r 切削速度：查 机械加工工艺手册 表 速钢钻头切削时切削速度、扭矩及轴向力 20 25f =r，铸铁硬度为 200用插值法求得 v s= 1000= r/ （ 3 查切削用量简明手册 表 525 立式钻床技术资料取其主轴转速为 272r/因此实际切削转速为： 00 00 m/ （ 3 扩孔钻磨钝标准及耐用度 ： 查机械加工工艺手册表 速钢 0,加工铸铁，后刀面最大磨损限度为： 用度 T=3000s 切削力的计算： 查 机床夹具设计 手册表 3削力 计算公式： 第三章 工艺规程设计 第 40 页 轴向力：235（ 3 其中： 1、 03.1 矩： 0（ 3 其中： 、 1 、 03.1 率： （ 3 其中： 、 所以： =w 切削用时的计算： 查机械加工工艺手册 表 、铰孔的加工机动时间计算公式： t j （ 3 （ 3 )21(21 kl rc t （ 3 532 所以： m 1 j 扩 孔 8： 加工条件： 第 3 章 钻孔 24、 8、钻 纹孔 夹具 具的设计 在本次夹具设计中，设计 钻孔 24、 8、钻 纹孔（一个夹具） 夹具，在工件夹紧方面要求手动夹紧。这类夹具的特点是：针对性强，刚性好，容易操作，装夹速度较快以及生产效率高和定位精度高，但是设计制造周期长，产品更新换代时往往不能继续使用适应性差，费用较高。 位分析 在工件的定位中有很多种不同的定位方法，如：工件以平面定位，工件一心轴定位，工件以小 根据零件的形状，我们可以选择以平面定位或以工件中心圆孔定位。在夹 具设计过程中尽量以设计基准为定位基准，以便减小加工误差。 所以在这道设计中采 用 以“零件左端面及 80 的外圆作为基准”的方案设计 ,外圆 表面以及 底平面和一侧 端面为定位基准。 位原理 在机械加工过程中，为了保证工件某道工序的加工要求，必须使工件在机床上相对于刀具处于正确的相对位置。当采用机床夹具安装一批工件时，是通过夹具来实现这些要求的。要实现工件在机床上相对于刀具占有一个正确的加工位置，必须做到以下三点： （ 1） 使一批工件在夹具中都占有一致的正确的加工位置； （ 2） 使夹具在机床上占有正确的位置； （ 3） 使刀具相对于 夹具占有正确的位置。 工件在夹具中定位，就是要使工件在夹具中占据正确的加工位置，这就可以通过设置定位支承点，限制工件的相对运动来实现。工件在没有采取定位措施之前，可视为一个处于空间自由状态的刚体，根据运动原理学可知，任一刚体在空间直角坐标系 中都有六个自由度，即沿三个坐标轴轴向移动的自由度，分别用 X 、 Y 、 Z 来表示；绕三个坐标轴的转动的自由度，分别用 X 、 Y 、 Z 来表示。由此看来，未限制六个自由度的工件的位置是不确定的，当然也是无法加工的。因此要使工件在夹具中处于正确的位置，必须对影响工件加工面位置精度的相应自由度进行限制。 工件的六个自由度都是客观存在的，是工件在夹具中所占空间位置确定的最高程度。也就是说。工件最多只有六个自由度，限制工件在某一方向的自由度，工件在夹具中该方向的位置就确定下来。工件在夹具中定位，意味着通过定位元件限制工件相应的自由度。 位元件的分析 在加工过程中，因为该零件较为复杂，加上零件的特殊性，因此在设计过程中设计定位板一块来限制零件的自由度，定位板限制了零件的 X 、 Y 的移动方向和旋转方向，设计一拉杆限制了零件绕 Z 轴旋转的方面，一共限制了零件的五个自由度，达到不完全定位状态。 不完全定位可分为下列两种情况： . 由于工件的加工前的结构特点，无法也没有必要限制某些方面的自由度； . 由于加工工序的加工精度要求，工件在定位时允许某些方面的自由度不被限制。 紧元件的选择 工件在夹紧过程中应避免夹紧元件跟工件进行点接触。因为 在点接触的过程中，即使有很小的夹紧力也可以产生很大的应力，由于定加工过程产生的误差在夹紧上经常会出现点接触的情况。但是后面还要考虑液压缸的活塞杆与工作台的相对位置安装误差，必须进行自位平衡，则钻模板和夹具体之间采用铰链连接，使钻模板形成自位平衡。本次设计中钻模板材料为 45钢，其外还有自制导轨。 钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体上或钻模板中。钻套有固定钻套，固定钻套直接压入钻模板采用 67 67 合，磨损后不 容易更换，适用于中、小批量生产或用来加工孔距较小以及孔距精度较高的孔。 可换钻套：可换钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体或钻模板中。钻套由螺钉固定，以防止转动。钻套与衬套间采用 67 67 合，钻套磨损后，可以迅速更换。适于大批量生产。 快换钻套：当要取出钻套时，只要将钻套朝逆时方向转动使螺钉头部刚好对准钻套上的削边上面，即可取出钻套。 在这次设计中我选择可换钻套，因为是大批量生产。但是本道工序里要用自制钻套和衬套，必须把 钻套和衬套加长来保证精度和它的高度。快换钻套如图所示： 图 4换钻套 由于加工过程中选用的机床为 臂钻床，机械加工工艺手册 孟少农 主编第二卷，表 臂钻床联系尺寸可得，底座 T 型槽数为 5 个，工作台上面 个，工作台侧面槽数为 3 个， 12002450 276t ， 28a ， 46b ，20c ， 48h ， 5 6 01 0 0 08 0 0 1501 t ， 361 h ， 1751 e ， 1152 c ，221 a ， 361 b 。 位误差的分析 定位误差是指由于定位不准而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工误差 。对夹具设计中采用的某一定位方案，只要其可能产生的定位误差小于工件相关尺寸或位置公差的 1/3，即可认为该定方案符合加工精度的要求。 在用夹具装夹工件时，当工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触或相配合时，工件的位置即由定位元件确定下来。而对一批工件来说，因各工件的有关表面本身和它们之间在尺寸和位置上都存在公差，且夹具上的定位元件本身及相互间存在尺寸和位置公差，因此，虽然工件已经定位，但每个被定位的工件上的一些表面的位置仍然会产生变化，这就造成了工序尺寸和位置要求方面的加工误差。 该夹具以 2 个平面和 1 个 支撑钉 定位， 螺旋机构， 要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。 由 5和 6可得： 定位误差： 当以任意边接触时 m i D d 当以固定边接触时 2 式中 彼此 最小间隙 通过分析可得： 0 2D 0 1d 因此：当以任意边接触时 0 3DW 夹紧误差 ： co s)(m a x 其中接触变形位移值： a 1 ( 1 c o s 0 . 0 1 3j j y 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差： 取 误差总和： 0 . 0 9 6 0 . 5jw m m m m 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 削力及夹紧力的计算 该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则； 参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力 夹 向力： N） 扭距： m 在计算切削力时必 须把安全系数考虑在内，安全系数321 由资料机床夹具设计手册查表 721 可得： 切削力公式：（ 式中 485 或，或 按照 D=24最大的来取值 查表 821 得： 9 0( )(实际所需夹紧力：由 参考文献 16机床夹具设计手册表 1121 得： 安全系数 由式（ ： 6543210 式中：60 参考文献 16机床夹具设计手册表 121 可得： K 所以 )( 5 8 0 由计算可知 所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用 液压泵 螺旋夹紧机构。 取 ， ， 螺旋夹紧时产生的夹紧力，由式（ ： )(5830)( 210 z 式中参数由 16机床夹具设计手册可查得： 675.5901 0592 631 其中： )(140 )(80 由 16机床夹具设计手册表 2621 得：原动力计算公式： 由上述计算易得： 0因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 具设计及操作的简要说明 本夹具用于在钻床上加工孔。采用 螺纹螺旋 夹紧 机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。 致谢 机械加工工序卡片 产品型号 （部）件图号 计者： 产品名称 “跃进”牌 汽车 零（部）件名称 变速器轴承外壳 共 7 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 3 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制 件数 每台件数 铸 件 126 126 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式车床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 三爪卡盘 工位器具编号 工位器具名 称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 0 机动 辅助 1 粗 车 右 端 面 90车刀，游标卡尺 46 2 粗车 76 内孔到 2车刀，游标卡尺 230 3 孔底平面到要求 92车刀，游标卡尺 230 机械加工工序卡片 产品型号 （部）件 图号 计者： 产品名称 “跃进”牌汽车 零（部）件名称 变速器轴承外壳 共 7 页 第 2 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 4 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸 件 126 126 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式 车床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 工位器具编号 工位器具名 称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工步工 时 （ 0 机动 辅助 1 粗 车 左 端 面 加 工 2车刀，游标卡尺 46 2 车 80 外圆到 2车刀，游标卡尺 230 59 3 80 2车刀，游标卡尺 机械加工工序卡片 产品型号 （部）件图号 计者： 产品名称 “跃进”牌汽车 零（部）件 名称 变速器轴承外壳 共 7 页 第 3 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 5 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸 件 126 126 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式钻床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 钻套 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具 、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 0 机动 辅助 1 钻孔 22 高速钢麻花钻，卡尺 140 6 1 2 钻孔 速钢麻花钻，卡尺 680 1 1 3 锪平 36 到要求 36 带可换导柱锥柄平底锪钻，游标卡尺 195 4 锪平 面到要求 36 带可换导柱锥柄平底锪钻，