变速器上盖工艺规程及专用夹具设计说明书.doc

摘 要I引 言11 机械加工工艺规程的制定21.1 零件的工艺性分析2 1.1.1零件的功用21.1.2零件的结构特点与工艺性21.1.3主要加工表面及其技术要求21.2 确定零件生产类型31.3 零件毛坯选择31.3.2变速器上盖的毛坯41.3.3毛坯的制造形式及热处理51.4 零件加工工艺规程的制定61.4.1拟定工艺路线61.4.2选择加工方法和加工方案101.4.3定位基准的选择111.4.4选择各工序加工机床设备及工艺装备121.4.5确定各工序的工序尺寸、表面粗糙度及检验方法131.4.6确定典型工序的切削用量及工序基本工时定额152 夹具设计202.1 夹具的设计202.1.1夹具的定位方案设计202.1.2夹具的定位误差分析252.1.3钻削切削力与铣削时夹紧力的计算例举262.1.4夹具的夹紧装置与机构设计28总结与体会29致谢词30【参考文献】31摘 要 变速箱上盖是变速箱的重要组成部分。它与变速箱 箱体装配，为变速箱内部的齿轮、轴等工作元件提供一个稳定安全的工作环境，防止内部零件在暴露环境下工作。此篇论文主要内容是对变速器上盖加工工艺路线进行的研究、设计，其中包括了上盖的工艺规程制定、典型加工工序分析、专用夹具设计、机床、辅具的选择，基准面的选取，定位和夹紧方案的拟定。此次研究的主要内容在于如何使用合适的加工工序、降低加工难度，从而达到提高产品加工效率。【关键词】 工艺 ； 夹具 ； 定位 AbstractMotor 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. This thesis is the main content of vehicle transmissions case machining line for the research design, Including the superstructure of developing a point of order, the typical processing of special fixture design , a Catholic, measuring instrument choice, datum selection, positioning and clamp programming. The main content of the study is how to simplify the processes, reduce processing difficulty, and thus achieve greater processing efficiency.【Key words】 machining line ； Fixture ； positioning前 言 随着中国经济的高速增长，人民生活水平已经迈入小康水平。加快促进了人民的消费水平，正是在这种消费趋势，为汽车行业以及各种家电业的发展奠定了非常好的基础。也促使了变速器的畅销。 众所周知，变速器作为传动系中最主要的部件之一，变速传动发挥着巨大作用。而变速箱箱体零件在整个变速箱总成中的功用，是保证其它零部件占据合理的正确位置，使之有一个协调运动的基础构件，其质量的优劣将直接影响到轴和齿轮等零件互相位置的准确性及变速箱总成使用的灵活性和寿命。因此，了解和掌握变速器上盖的加工工艺特点及工艺工装设计是非常必要的。若能准确、可靠、方便地制定出变速器上盖的加工工艺对提高变速器的性能大有裨益。通过对变速器上盖的加工工艺规程的制定，完成变速器上盖加工流程，实现变速器上盖的批量生产，达到提高变速器性能产量的目标。1 机械加工工艺规程的制定1.1 零件的工艺性分析1.1.1零件的功用此次设计的课题是关于变速器上盖的加工工艺规程及夹具设计。变速器的上盖是变速箱的重要组成部分。变速箱内有很多的精密的齿轮，轴等零件，结构体系也较为复杂。为了保证内部的全部零件不再暴露的环境下工作，防止灰尘油污以及其他一些物质进入到箱体内部腐蚀零件，其质量的优劣将直接影响到轴和齿轮等零件互相位置的准确性及变速箱总成使用的灵活性和寿命。1.1.2零件的结构特点与工艺性变速器上盖是典型的铸造箱盖类零件。其形状复杂、薄壁(10一20mm)，需加工多个平面孔系和螺孔等。它刚度低，受力、热等因素影响易产生变形。变速箱箱体零件的工作条件比较恶劣，受载货量和行驶路面的影响，主要承受着振动和冲击力。考虑到上盖零件的毛坯选择铸造加工而成，在构型方面基本符合毛坯铸造方法的要求。非加工的成形面都采用了利于脱模的倒圆角设计。与箱体装配的接合面尺寸很大，当用螺栓和定位销将其与变速箱主体结合的时候，大的接合面能保证接合的密封性。但是考虑到加工的质量和经济性，零件设计中简化了加工平面。在能保证接合的要求的前提下，加工表面的粗糙度等精度要求尽量降低。并且还在接合面上设计了装配定位孔和工艺定位孔，保证了装配的精度。变速箱上盖机械加工生产线的安排是先面后孔的原则，最后加工螺纹孔。这样安排，可以首先把铸件毛坯的气孔、裂纹等缺陷在加工平面时暴露出来，以减少不必要的工时消耗。此外，以平面为定位基准加工内孔可以保证孔与平面、孔与孔之间的相对位置精度。螺纹预孔攻丝安排在生产线后段工序加工，能缩短工件输送距离，防止主要输送表面拉伤。变速箱上盖的机械加工工艺过程基本上分三个阶段，即粗加工、半精加工和精加工阶段。1.1.3主要加工表面及其技术要求变速器上盖的加工内容主要是面和孔的加工。平面的加工主要包括：粗铣底部大接合面的加工，技术要求：表面粗糙度Ra12.5。粗铣顶部端面，技术要求：表面粗糙度Ra6.3，至大接合面距离要求130mm粗精铣顶部S35半球面。技术要求：表面粗糙度Ra1.6。粗铣中部15前后两圆端面。技术要求：表面粗糙度Ra6.3。粗铣前后两端面（两阶梯轴孔端面）。技术要求：表面粗糙度Ra12.5。 孔的加工包括：上盖接合面上6个8.5mm的通孔加工，要求位置精准度达到0.15，表面粗糙度Ra12.5。上盖结面上2个直径8.3mm的装配定位孔的加工，技术要求：表面粗糙度Ra1.6m，直径精度要求mm。钻顶部27通孔。技术要求：表面粗糙度Ra12.5。钻顶部6.5mm通孔。钻两圆形端面上mm通孔。上盖结合面上6个16mm，划平深1.5mm的沉台，用以放螺栓垫片。4个阶梯孔的加工，其中有钻mm的通孔，技术要求：表面粗糙度Ra1.6。扩15mm，深30mm的孔，要求表面粗糙度Ra12.5。铰19mm深2.5mm的沉孔，孔壁和沉台表面粗糙度分别为Ra6.3，Ra12.5.10、倒角并粗车顶部M52外圆面螺纹底孔。1.2 确定零件生产类型由参考文献1中式1-1，式中：N零件的生产纲领（件/年）；Q产品年产量（件）；m每台产品该零件的数量（件/台）；废品率；备品率。查表1-4得该零件为大批量生产。1.3 零件毛坯选择1.3.1零件毛坯材料选择考虑到变速器上盖的生产类型是大批量生产，结构形状较为复杂，制造精度不高，几何尺寸也比较大，以及考虑到生产经济性。所以其毛坯的材料选用容易成型，吸震性好，加工工艺性好和成本低的灰口铸铁，HT200. 其性能HB170-220。一：毛坯尺寸确定（1）最大轮廓尺寸：长176mm，宽152mm，高130mm。故最大轮廓尺寸为176mm。（2）选取公差等级，查参考文献2中表5-1，在8-10级，取9级。（3）求铸件尺寸公差，查表5-3得公差带相对于基本尺寸对称分布。（4）求机械加工余量等级，查表5-5得DF级，取E级。（5）求RMA（机械加工余量），由表5-4得，对176mm取1.4mm。对长宽取1.1mm。（6）计算毛坯尺寸：工序10，C=F+FMA+IT/2=20+1.1+1.7/2=21.95mm，取22mm。工序30，C=F+FMA+IT/2=210+1.4+2.5/2=212.65mm，取213mm。工序40，C=F+FMA+IT/2=52+21.1+2/2=55.2mm，取56mm。工序80，C=F+FMA+IT/2=83+21.1+2.2/2=86.3mm，取87mm。工序100，C=F+FMA+IT/2=212+21.1+2.8/2=215.6mm，取216mm。1.3.2变速器上盖的毛坯毛坯图是毛坯制造和编制零件加工工艺的重要零件。制定工艺过程时，需要分析毛坯图，主要是分析粗加工的定位基准，其次分析铸件毛坯的分型面，浇口，冒口的位置，拔模斜度，圆角半径的大小。铸件毛坯如图1-1所示：（附图1-1） 图1-1 铸件毛坯1.3.3毛坯的制造形式及热处理 毛坯制造方法的选择时应考虑下列因素，生产类型；工件结构和尺寸；工件的机械加工性能要求；工件的工艺性能要求。 因为该零件的生产为大批量生产，查机械加工工艺手册根据零件的复杂情况和性能，确定为机械金属模铸造，毛坯铸造时应该注意防止砂眼和气孔的产生，减少毛坯铸造时产生的残余应力，铸造后安排退火或时效处理，以减少零件的变形，并改善材料切削性能。我们这里采用人工时效处理，因为箱体的精度高、形状复杂、壁薄在铸造后应该时效处理。一般精度要求的箱体，可利用粗、精加工工序之间的自然停放和运输时间，可以得到时效的功能。但自然时效需要的时间较长，否则会影响箱体精度的稳定性。分析此变速器壳体，毛坯采用机械金属模铸造，在型腔中保温20-30min，直到冷却消除铸件的应力，最终进行喷漆处理。分型面选在截面C-C上，浇注口选在最上端圆台面上。排气槽设置在分型面上，只要金属液充填过程中不过早地封闭排气槽，腔型内的气体就能得到很好的排除。排气槽的总面积为内浇口总面积的一半。通常为扁宽的缝隙式，宽度为825mm，其深度与压铸合金的流动性有关，为0.050.3mm。铸造圆角，由于是金属型铸造，故R=1/41/6(A+B)。1.4 零件加工工艺规程的制定1.4.1拟定工艺路线 拟订工艺路线是制订工艺规程的关键。工艺路线不仅影响加工质量和效率，而且影响工人劳动强度，设备投资，车间面积，生产成本等，必须进行多种方案的分析比较。加工方法的选择首先要保证加工质量；其次还要考虑生产率和经济性。机加工工序安排应满足先基准后其他；先主后次，先粗后精，先面后孔等原则。1、 工艺路线表根据上面的方法和原则以及加工顺序的安排得到以下两套方案： 表 1-1 第一套工艺路线方案工序号工序名称10铸造毛坯20清理表面毛刺30 粗铣顶部端面40粗铣，精铣上盖底面50底面上钻铰工艺用定位孔60倒角并粗车顶部M52外圆面螺纹底孔70钻顶部27通孔80粗铣顶部S35半球面90钻顶部6.5通孔100粗铣中部15前后两圆端面110钻两圆形端面上6通孔120粗铣前后阶梯轴两端面130钻M14螺纹孔140钻6个8.5通孔150钻两阶梯轴孔160扩两阶梯轴孔170铰两阶梯轴孔180精车顶部M52螺纹190精铣顶部S35半球面200攻M14螺纹孔螺纹210去毛刺220清洗230终检表1-2 第二套工艺路线方案工序号工序名称10铸造毛坯20清理表面毛刺30粗铣，半精铣底部大接合面40钻、铰2-8.3工艺定位孔；钻、铰6-8.5的装配定位孔；扩、铰8-16沉台50粗铣顶部端面60粗铣、半精铣中部两15端面70在顶部钻铰1个27的通孔80粗铣，精铣顶部S35半球面90钻顶部6.5通孔100钻两圆形端面上6通孔110粗铣前后两端面（两阶梯轴孔端面）120钻、扩、铰上盖13、15、19的阶梯深孔130倒角并粗车顶部M52外圆面螺纹底孔并精车螺纹140钻M14的螺纹孔的预孔并攻螺纹150去毛刺，清洗上油160终检2、 工艺方案的比较及其选用 方案一：因为零件是大批量生产，工艺就要求要加工方便，一方案的工艺分配的比较合理，粗、精分开，在加工过程中使零件粗加工时的残余应力得到失效的作用。加工工时比较节约，定位也符合箱体零件的定位原则“一面两孔”也符合“基准统一”的原则。 方案二：工序比较集中，但是定位不准确，没有利用到“基准重合”“基准统一”原则，粗加工后没有检查，直接进行了找正和精加工造成了很大的误差，在加工孔系时工序分散、工步较多，增加了装夹次数，提高了成本。 根据分析比较选择方案一进行加工。1.4.2选择加工方法和加工方案上盖零件各个加工表面的加工方法和加工方案具体如下：1、 顶部端面：粗铣2、 底部大接合面：粗铣精铣；3、 大接合面上2个8.3mm的工艺定位孔：钻孔-铰孔；4、 倒角并粗车顶部M52外圆面螺纹底孔：粗车；5、 顶部27mm的通孔：钻孔扩孔；6、 顶部S35半球面：粗铣精铣；7、 顶部6.5通孔：钻孔；8、 粗铣中部15前后两圆端面：粗铣；9、 两圆形端面上6通孔：钻孔；10、 粗铣前后两端面（两阶梯轴孔端面）：粗铣；11、 钻扩绞M14螺纹孔：钻孔扩孔绞孔；12、 大接合面上6个8.5mm的通孔：钻孔；13、 钻两阶梯轴孔：钻孔；14、 精车顶部M52螺纹：精车；15、 精铣顶部S35半球面：精铣；16、 攻M14螺纹孔螺纹：攻丝；1.4.3定位基准的选择 由于各加工阶段的加工性质不同，所以对定位基准的要求也有所不同。粗加工阶段的主要任务是切除大部分余量，切削力大，对定位基准的要求主要是稳定可靠。定位基准表面应该足够大，并便于施加较大的夹紧力而不致引起工件变形。精加工阶段的主要任务是保证精度问题。此时大部分余量都已经被切除，工件的刚度有所下降，而加工精度要求更高，因此要在选择定位基准是要保证因定位而引起的误差很小。 粗基准选择应当满足以下要求：保证各重要支承孔的加工余量均匀；保证装入箱体的零件与箱壁有一定的间隙。由于工序性质不同，定位基准也不同。如在第一道工序中只能用毛坯表面来定位，这是粗基准。在以后各工序的加工中，可以采用已经切削加工的表面作为定位基准，这就是精基准。 从保证箱体孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证变速箱箱体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从变速箱箱体零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是变速箱箱体的装配基准，但因为它与变速箱箱体的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。 根据以上关于定位基准选择的概述，具体到变速箱上盖的工艺加工过程，定位基准的选择大致如下：开始，先是凸台小平面和上盖底部大接合面两个加工表面互为基准进行粗精铣加工。先是以大接合面为粗基准加工小平面，然后在以加工过的小平面为基准加工大接合面；在工序钻、扩、铰接合面上一系列孔以及螺纹预孔的工序当中，考虑到工件夹紧的稳定可靠，以及考虑到与设计基准的重合，宜选择大接合面为精基准加工；在铣削中部外壁两端面的工序时，考虑铣削的力度加大，为保证加紧稳定可靠，依然宜选大接合面为精基准加工；在顶部钻、铰2个6.5mm通孔工序中，考虑到保证工件在加工中不变形，宜选大平面为定位基准；在钻、扩、铰阶梯孔，一端14mm深孔，以及攻丝螺纹预孔的工序中，考虑到加工方便、加紧可靠、且与设计基准重合等因素，还是选择大接合面为定位基准。1.4.4选择各工序加工机床设备及工艺装备 各个工序加工机床设备及工艺装备的选用情况具体如下：1、 粗精铣顶部端面：专用铣床,专用夹具，立铣刀，游标卡尺。2、 粗精铣上盖底部大接合面：专用铣床,专用夹具，端铣刀，游标卡尺。3、 钻、铰工艺定位孔2-8.3mm：专用钻床，专用夹具，专用钻铰复合刀具，专用塞规。4、 粗车顶部M52螺纹：专用车床，专用夹具，螺纹车刀。5、 在凸台上钻27通孔：立式钻床Z525，专用夹具，直径为27mm的麻花钻，游标卡尺。6、 粗铣顶部S35半球面，专用铣床，专用夹具，球面铣刀，游标卡尺。7、 在顶部钻、铰2个6.5mm的通孔：立式钻床Z525，专用夹具，直径6.4mm的直柄麻花钻，直径6.5mm锥柄长刃机用铰刀，专用塞规，深度卡尺，孔距量规。8、 铣中部两15端面：专用铣床，专用夹具，端铣刀，游标卡尺。9、 在上盖中部15端面钻、铰mm通孔：立式钻床，专用夹具，直径5.8mm的锥柄加长麻花钻，直径6mm的专用铰刀，专用塞规，孔距量规，深度卡尺。10、 在上盖中部15端面钻、铰mm通孔：立式钻床，专用夹具，直径5.8mm的锥柄加长麻花钻，直径6mm的专用铰刀，专用塞规，孔距量规，深度卡尺11、 钻M14螺纹孔的预孔：立式钻床Z525，专用夹具，短麻花钻，游标卡尺。12、 钻铰6个8.5孔：专用钻床,专用夹具，专用复合钻铰刀具，游标卡尺。13、 钻、扩、铰上盖阶梯孔：立式钻床Z525，专用夹具，直径12mm的锥柄加长麻花钻，直径分别为12.85mm、15mm和18mm的标准扩孔钻，直径12.95mm、13mm、19mm专用加长铰刀,专用塞规，深度卡尺。14、 精车顶部M52螺纹：专用车床，专用夹具，螺纹车刀。15、 精铣顶部S35半球面，专用铣床，专用夹具，球面铣刀，游标卡尺。16、 对M14螺纹孔预孔攻丝：立式钻床Z525，专用夹具，直径14.00mm的细柄机用丝锥，游标卡尺。1.4.5确定各工序的工序尺寸、表面粗糙度及检验方法各个工序的工序尺寸、表面粗糙度及检验方法如表1-3所示：表1-3 各工序的工序尺寸、表面粗糙度及检验方法工序号工序尺寸检验方法10铸造毛坯20清理30粗精铣上盖底部大接合面保证Ra为6.3粗铣上盖顶部端面到尺寸（件高）130，保证图纸尺寸130,保证Ra为12.5游标卡尺0125；0.1粗糙度比较样块40粗精铣上盖底部大接合面保证Ra为6.3游标卡尺0125；0.1粗糙度比较样块50钻两个工艺定位孔达到8.2铰孔至尺寸8.3，保证Ra为1.6钻6个8.5的通孔，保证Ra为12.5专用量规粗糙度比较样块孔距量规60,180粗车，精车顶部M52外圆面螺纹专用塞规角度仪器粗糙度比较样块70钻顶部27通孔，保证Ra12.5.专用塞规深度卡尺粗糙度比较样块80,190在上盖粗铣顶部S35半球面，保证Ra6.3；在精铣至Ra1.6。专用塞规深度卡尺90在顶部两端钻2个通孔至尺寸6-6.3铰两孔至6.5，保证公差mm。专用塞规孔距量规深度卡尺粗糙度比较样块100粗铣中部端面至尺寸（两端面间距）77mm，距定位孔尺寸保证41mm，保证表面粗糙度Ra12.5游标卡尺0150;0.05粗糙度比较样块110在中部两端面钻2个通孔至5.65.8，铰两孔至6，保证公差mm。专用塞规孔距量规，深度卡尺粗糙度比较样块120粗铣阶梯轴前后两端面，保证Ra12.5。专用塞规深度卡尺粗糙度比较样块130200钻M14螺纹孔的预孔至尺寸12.5,通孔对预孔攻丝，攻透，保证Ra达6.3专用塞规角度仪器粗糙度比较样块150160170在大结合面两边钻4个通孔，直径至12，后经扩孔铰孔至13，保证表面粗糙度Ra1.6；在扩孔至15，深30mm，保证Ra12.5；扩孔至18深2.5mm，在铰沉孔至19，保证表面粗糙度Ra6.3。专用塞规孔距量规深度卡尺粗糙度比较样块210220去毛刺，清洗230检查入库1.4.6确定典型工序的切削用量及工序基本工时定额 选择工序120，粗铣阶梯轴两端面：1） 进给量的确定，查参考文献2由表5-7查得，机床功率为510kw，工件夹具系统刚度为中条件选取，该工序的每齿进给量f取为0.2mm/z.2） 铣削速度计算，由表5-9，按镶齿铣刀，d/z=80/10的条件选取，铣削速度可取v=40m/min，由公式5-1， n=159.24r/min 参照表4-17所列卧式（万能）铣床型号技术参数，选X61型卧式铣床n=160r/min。再将n=160 r/min代入式5-1得： V=40.2 r/min时间计算，根据附表21中铣刀铣平面（对称铣削，主偏角为=）的基本时间： =当主偏角=时，切入行程L1=+（13）mm切出行程L2=(25)mm。该工序包括两个工步两工步同时加工，式中L=260=120mm L1=+2=13.8614mmfmz=fn=zn=0.210160=320mm/min=0.431min=25.9s辅助加工时间：辅助加工时间与基本时间的关系为：=（0.150.2）取=0.2=0.225.95.2s，其他时间取和均为30%，=6%（25.9+5.2）=1.9s，单件时间=25.9+5.2+1.9=33s再选择工序40，钻铰底部大结合面上两工艺定位孔mm。加工条件：立式钻床Z525，专用刀具，专用夹具。1、钻孔至8.28.24。确定背吃刀量a=1/2*d=4.1mm ；钻头：8.2mm由于工件材料是HB=170-220，查得：进给量f=0.48mm ；T=60min刀具材料选用高速钢，由资料查知：；又查表得：，；由于： （1-1）式中 钻削速度（m/s）； 钻削进给量（mm/r）； 背吃刀量（mm）； 耐用度（t）； 钻头直径(mm)； 系数,由被加工的材料性质和钻削条件决定；所以由以上数据可知道：；由于： （1-2）式中 钻头转速（r/min）； 钻头切削速度（r/min）；钻头直径（mm）。所以：；查切削手册表2.35取标准值960r/min由文献中知： （1-3）式中 为钻孔深度（mm）；分别为刀具切入、退出长度（mm）；钻头转速（r/min）；钻头纵向进给量(mm/r)。而所以：2、铰孔至，达图纸要求铰刀选用直径8.3mm锥柄长刃机用铰刀，由于工件材料是HB=170-220，所以查资料知：进给量f=0.81mm/r。刀具材料选用高速钢3,7。查知：；又查表得：；，由于： m/s （1-4）式中 铰削速度（m/s）； 铰削进给量（mm/r）； 背吃刀量（mm）； 耐用度（t）； 铰刀直径(mm)；系数,由被加工的材料性质和铰削条件决定。所以由以上数据可知：由于： （1-5）式中 铰刀转速（r/min）；铰刀切削速度（r/min）；铰刀直径（mm）。所以：查切削手册表2.35取标准值140r/min由文献中知： 而所以：3、辅助时间计算由文献查表得： a.机加工时间： t1=0.13minb.辅助时间：t2=0.026minc.其它时间：t3=0.0288min单件加工总的时间为：T=t1+t2+t34、加工此工序所需的总时间T=0.13+0.026+0.0288=0.18min=10.8s2 夹具设计2.1 夹具的设计 根据图纸的原始数据，根据零件的形状外观，利于用的底面和台阶面组合夹具来装夹，以使“基准重合”和“基准统一”能够很好的控制好加工精度和加工容易程度，本次的毕业设计的任务是设计阶梯轴端面的粗铣夹具和钻阶梯轴孔夹具，因为连接面是整个箱体的关键面，直接影响到装配时的误差、和加工精度、以及零件在使用过程中的寿命。2.1.1夹具的定位方案设计1、定位方式的选择在本次钻床夹具设计中，和前面铣床夹具定位基准选择的原则一样，尽可能的选用工序基准为定位基准，即遵循所谓的基准重合原则。当用多个表面定位时，应选择其中一个较大的表面为主要定位基准，有利于工件装夹的平稳，保证夹具能有效夹紧以及保证工件不至于变形等。本次钻床夹具设计中，根据在制订工艺规程所选用的定位基准上盖底部大接合面，所以选择底部大接合面为定位基准。此次设计的钻床夹具用于钻、扩上盖内壁阶梯孔，选用的机床为专用钻床，所以工件在夹具中应该是竖直放置。考虑到钻孔的精度要求较高，定位应该选择完全定位。具体的布置就是在大接合面上用一块支承板限制、三个自由度；在上盖竖直放置时候在其底部用两定位销限制其三个自由度、。这样，支承板、定位销就将工件的六个自由度都限制了，实现了完全定位。由以上所述对提出以下几种方案：方案一 图2-1 方案一定位示意图该方案采用一面两销的定位方式，图中1是可以转动的支承板，2是机架，3是定位销，4是钻套。该方案是将工件竖直放置，先加工上面两孔，再转动支承板1使工件换向加工下面两孔。方案二 图2 -2 方案二定位示意图方案二采用的是三面定位方式，用三个定位板来控制工件的6个自由度，1是定位板。该方案工件水平放置，可以使用双向钻床对4个孔同时加工。方案三 图2-3 方案三定位示意图该方案采用一面两销的定位方式，图中1是钻套，2是定位销，3是定位板，4是机架。该方案是将工件水平放置，可以使用双向钻床对4个孔同时加工。对方案一，如图2-1所示，其对机床的要求较低，使用一般的立式钻床就可以实现其加工，但其装夹不方便，对夹具设计要求较高，而且不能一次加工完成增加了加工时间，不适用于大批量生产的要求。对方案二，如图2-2所示，与方案一相比其需要专用机床，但方案可以同时对两边同时加工节约了加工时间，适用于大批量生产。不过该方案在定位方式上有很大不足，其用三面定位只有底面为精基准另两个面为粗基准其严重影响加工精度，同时该方案也与初始设计的定位基准的选择相悖，故该方案也不适用。对方案三，如图2-3所示，其在方案一与方案二的优缺点之上总结出来的，适用一面两销的定位方式符合初始设计要求，基准的选择也是使用的精基准，加工精度较高。同时该方案可以同时对两边4个孔同时加工，节约了加工时间，适用于大批量生产。故该方案适用于生产加工。综上所述，选用方案三的定位方案。对于铣床的定位方式，由其结构特点可以看出其与孔的定位方式是一样的，也采用一面两销的定位方式，其夹具的方式也可以利用孔加工的装夹方式，只是在某些细节部位加以改动。2、定位元件的设计1）支承板在前面的粗铣变速器上盖上部端面中，由于考虑到当时的底部大接合面尚未加工，作为粗基准只能用支承钉定位。但在钻床夹具设计中，大接合面已经精加工，所以适合用一块支承板定位了。支承板较之前面的支承钉能大大的增大受力面积，更好的保证工件受力不变形。支承板类型选用A型（用于底面定位）。由于采用了一个支承板，所以按照要求，在其装配后磨平工作面，以保证等高性。2）定位销此次用到了底板矩形对角安放的两个定位销，来限制、三个自由度。3）定位基准的选择在进行前后端面粗铣加工工序时，顶面已经精铣，两工艺孔已经加工出。因此工件选用顶面与两工艺孔作为定位基面。选择顶面作为定位基面限制了工件的三个自由度，而两工艺孔作为定位基面，分别限制了工件的一个和两个自由度。即两个工艺孔作为定位基面共限制了工件的三个自由度。即一面两孔定位。工件以一面两孔定位时，夹具上的定位元件是：一面两销。其中一面为支承板，两销为一短圆柱销和一削边销。图2-4是铣阶梯轴端面定位方式，图2-5是钻两阶梯轴孔定位方式为了提高加工效率，现决定用两把铣刀对变速盖的前后端面同时进行粗铣加工。同时为了缩短辅助时间准备采用气动夹紧。 图2-4 铣阶梯轴端面定位方式 图2-5 钻两阶梯轴孔定位方式2.1.2夹具的定位误差分析夹具使用用的定位方式为一面两销定位。 图2-3 短圆柱销和削边销位置示意图 由加工工艺孔工序简图可计算出两工艺孔中心距L 由于两工艺孔有位置度公差，所以其尺寸公差为两工艺孔尺寸为。两定位销偏差对圆柱销查参考文献2 表8-7，极限偏差取r6即圆柱销尺寸为 。对削边销查参考文献2 表8-7， 。削边销与基准孔的最小配合间隙 查参考文献2 表8-8，其直径公差带为，则削边销的定位圆柱部分定位直径尺寸为.故定位误差为：移动时基准位移误差 转角误差2.1.3钻削切削力与铣削时夹紧力的计算例举1、工序40中钻削切削力的计算采用的是高速钢钻头，故而进给力计算公式查现代机床夹具设计表4-19得： （2-1）式中 钻削进给力（N）；修正系数； 钻头直径（mm）； 系数，由被加工的材料性质和钻削条件决定。此工序钻8.2mm孔，由文献查表得安全系数为： （2-2）所以，钻削力为：中其他参数查表得：所以 ，2、铣削中部两端面（工序100）时夹紧力的计算1)铣削切削力计算选用圆柱镶齿铣刀，F=C（式2-1）.C：考虑工件材料及铣刀类型的系数，差参考书一中表4-20，取C=294；：铣削深度，15mm；：铣削宽度，2mm；：每齿进给量，查切削手册表3.3得=0.120.2mm/z，取0.12；：铣刀直径，查切削手册表3.1得=80mm；：铣刀齿数，查切削手册表3.10得=6；：安全系数， =。代入（式2-1）得: 2)夹紧力计算 :实际所需夹紧力（与工件接触）；:安全系数；:铣削切削力；：至定位基面距离；：夹紧元件与工件间的摩擦系数；：铣削圆端面中心偏离工件轴线距离；:工件被夹紧面至基面高度。由零件图可知=90mm；=8mm；=15mm查参考书一，由表4-21得=2.5；=0.16=2498N2.1.4夹具的夹紧装置与机构设计 根据零件图的的形状、尺寸、外形、及加工方式，我们采用底面和两个侧面定位，利用气缸来加紧零件。因为零件的生产的类型为8652件/年，属于大批量生产，零件的材料为HT200，硬度较大、孔系较多、加工方法复杂，一般采用专用夹具，比较方便快捷，且利用气缸体来装夹零件比较灵活、气体压缩机的气压较高，加紧力比较大。所以不需要担心加紧力。 本次夹具的设计思想是考虑到：方便、快捷、易于安装、拆卸。能够保证加工面的精度和利用到“统一基准”的原则来加工，利用夹具的定位块进行与铣床的相对定位，利用铣床工作台的T型槽来进行与夹具的固定和连接夹具，夹具上设计了对刀块进行对刀。由于变速器的生产量很大，采用手动夹紧的夹具虽然结构简单，在生产中的应用也比较广泛。但因人力有限，夹紧受到限制。另外在大批量生产中靠人力频繁的夹紧也十分劳累且生产率低下。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用气动夹紧。采用气动夹紧，原始夹紧力可以连续作用，夹紧可靠，机构可以不必自锁。考虑到工件具体安装的情况，由于夹紧块夹紧作用的面不是工件的最高面（相对底部大接合面而言），选择气压缸型号的时候应该考虑到其活塞行程问题。当安装工件的时候，活塞退回至行程起点，如果选用的气压缸的活塞行程太短，活塞上的夹紧块退回行程不够，工件插入的时候就会被夹紧块挡到，根本不能通过，这样的错误是不允许的。此次选用的气压缸活塞行程35mm的双柱塞结构的法兰式气缸。总结与体会本次的毕业设计是我们完成大学理论学习后的一次综合性实践学习。而本次设计也是对我们实际工作能力的