《汽车变速箱箱体加工工艺及夹具结构设计》14000字

PAGE6PAGE1第一章零件的工艺分析及生产类型的确定PAGE4汽车变速箱箱体加工工艺及夹具结构设计摘要：变速箱箱体零件是变速箱中一个非常重要的零件，通过这次对变速箱体零件的工艺分析及对零件的工艺规程设计将综合在大学的学习专业课程的一次大总结。通过对变速箱体零件的分析制定零件的加工工艺，制定零件的工序卡等内容，通过对变速箱体零件的设计要求分析零件所需要达到的技术要求，查阅相关书籍正确高效的完成零件的机械加工，并且通过对零件的工序分析，制定加工工序等制定机床的专用夹具。通过夹具的设计来保证变速箱体的加工精度。在设计夹具的时候需要对夹具的定位误差，夹紧力的分析计算及对辅助装置的设计等内容。通过对夹具的三维设计分析零件加工的合理性等因素来设计夹具。完成夹具的装配图，零件图等。关键词：变速箱；加工工艺；夹具设计；目录TOC\o"1-3"\h\u第一章零件的工艺分析 51.1零件的分析 51.2确定毛坯绘制毛坯图 61.2.1选择毛坯制造类型 61.2.2确定毛坯尺寸及公差 6第二章拟定零件加工工艺路线 82.1定位基准的选择 82.2表面加工方法的确定 82.3加工阶段划分及工序安排 92.3.1加工阶段划分 92.3.2加工顺序安排 92.3.3拟定工艺路线 92.4机床设备的选用及工艺装备的选用 122.6切削用量、时间定额计算 122.6.1切削用量计算 122.6.2时间定额计算 19第三章夹具设计1 303.1问题提出 303.1定位方案确定及定位元件的选择 303.2.1定位方案的确定 303.2.2定位元件的选取 303.3定位误差分析 313.4夹紧机构设计 313.5切削力与夹紧力的计算分析 313.5.1切削力计算 313.5.2夹紧力计算 333.6夹具主要零件设计 34第四章夹具设计2 364.1定位基准的选择 364.2定位元件的设计 364.3定位误差分析 364.4切削力和夹紧力的计算 37总结 38参考文献 39第一章零件的工艺分析1.1零件的分析变速箱箱体零件是我们日常生活中常见的机械零部件，是我们日常生活中使用最多的一个部件，通过对变速箱箱体零件的分析和计算来达到对同种类型的零件灵活运用的目的。变速箱箱体的主要功能是支撑轴、轴承、套筒和齿轮，确保它们之间的平均距离和平行度。为了根据规定的传动关系改变速度和协调运动，传动装置的加工品质不仅影响传动装置的传动精度和运动精度，也影响操作精度。因此，对箱子零件的研究有重要的意义。表1-1加工表面技术要求加工表面尺寸公差（mm）公差及精度等级表面粗糙度（Ra）行为公差（mm）=1\*ROMANI平面230IT126.3=2\*ROMANII平面230IT126.3=3\*ROMANIII平面4IT123.2=4\*ROMANIV平面4IT123.22Xφ72J7φ72IT71.6φ92H7φ92IT71.6φ80J7φ80IT71.6φ62J7φ62IT71.62Xφ30H7φ30IT71.62Xφ22H7φ22IT71.6φ13-φ26阶梯孔φ13-φ26IT126.3各螺纹孔M10/M16由变速箱零件图可知，变速箱箱体的主要加工面又4个面。根据零件图可以知道零件上下面的光洁度要求是6.3，变速箱左右两面要求比上下两个面的要求高，需要达到粗糙度3.2，并且在两个面中有两个要求较高的轴孔，两个面和轴孔之间有一定的位置要求，所以在加工的过程中需要对零件平面和孔的垂直度需要特别注意。1.2确定毛坯绘制毛坯图1.2.1选择毛坯制造类型变速箱箱体的生产需要属于大量生产的10000个。为了制作空白采用了铸造方法。选择模具铸造，材料为ht200，硬度为190hbs。材料具有优良的强度和耐磨性，保存良好的尺寸，良好的抗冲击吸收，良好的铸造技术，材料价格低廉，符合零部件的使用和经济要求。1.2.2确定毛坯尺寸及公差根据《机械加工手册》表2-1，根据空白铸造产品的量产化，制造方法是模具铸造，公差等级CT为8-10，公差等级9被选择。根据“机械制造技术的基础讲座指导课程”的表2-5，根据模具铸造法，要求铸铁的要求事项，加工津贴等级是D-F，选择了F级。零部件设计尺寸的最大轮廓为396，按照机械加工技术基础设计指导课程表2-4所需加工津贴（rma）为2.5mm。根据机械制造技术财团课程设计指导课程表2-3，如下表所示，根据等级9铸造容许值可以得到各尺寸的铸造允许值。表1-2毛坯尺寸公差毛坯铸件基本尺寸/mm铸件尺寸公差值/mm2302.83263.2261.8221.7171.741.5φ622φ802.2φ722.2φ922.2φ422φ301.8φ221.7底座孔铸成实心。绘制毛坯图（见附图） 图1-1变速箱铸造毛坯简图第二章拟定零件加工工艺路线第二章拟定零件加工工艺路线2.1定位基准的选择1.粗基准的选择原则粗基准的选择的基本要求是（1）保证各重要支撑孔的加工津贴均匀；（2）保证设置在箱中的部件与箱壁之间存在间隙。为了满足必要条件，通过选择齿轮箱的主支撑孔系统作为主要基准，定位第一主支撑孔，限制第五自由度。因此，在将来伴随正确数据定位的主支撑孔加工时，加工补贴必须均一。因为孔和箱壁的位置是从同一个铁心扔出去的，所以均匀的孔边缘间接确保了孔和箱壁的相对位置。2．精基准的选择原则箱件零件是机械制造业的主要部件，加工工序多，劳动和高精度要求多。一般来说，这些部件具有需要加工的高精度必要条件的孔，通常需要在几个机床上安装几次。大部分的箱部件采用“一侧2孔”的定位模式。一个孔插入圆柱形销中，一个孔插入钻石销中。在该设计中，定位数据作为限制3自由度的定位面是箱子的大底。四个支撑板孔之一，插入圆柱形销，限制两个自由度，一个插入钻石销，限制一个自由度。2.2表面加工方法的确定各表面加工方案的确定见下表：表2-1加工方案确定加工表面公差及精度等级表面粗糙度（Ra）加工方案=1\*ROMANI平面IT126.3粗铣-半精铣=2\*ROMANII平面IT126.3粗铣-半精铣=3\*ROMANIII凸台面IT123.2粗铣-精铣=4\*ROMANIV凸台面IT123.2粗铣-精铣2Xφ72J7IT71.6粗镗-半精镗-精镗φ92H7IT71.6粗镗-半精镗-精镗φ80J7IT71.6粗镗-半精镗-精镗φ62J7IT71.6粗镗-半精镗-精镗2Xφ30H7IT71.6扩-铰2Xφ22H7IT71.6扩-铰φ13-φ26阶梯孔IT126.3钻-锪各螺纹孔钻-攻螺纹英制螺纹孔钻-铰-攻螺纹2.3加工阶段划分及工序安排2.3.1加工阶段划分加工阶段分为粗加工和精加工。在粗加工阶段，首先准备精细的数据（底面），之后的工序中，可以使用精细的数据定位处理来确保其他加工面的精度要求的半精加工，最后加工主要在钻孔和孔系统中。2.3.2加工顺序安排1、机械加工工序（1）遵循“先基准，后其它”原则（2）遵循“先粗后精”原则（3）遵循“先主后次”原则，（4）遵循“先面后孔”原则，2、热处理工序变速箱箱体要保证尺寸的稳定性应进行时效处理，时效处理安排在铸造之后。3、辅助工序如在工序中安排检验工序，精加工后安排去毛刺、总检工序。工艺路线的拟定：制定过程路径的起点以确保零件的几何形状、尺寸精度和位置精度。为了创建过程路径，需要两个方面的工作。一是根据生产程序确定处理程序和过程内容，并根据过程的浓度和分散度来划分过程，第二是过程基准的选择，即定位基准和检查基准的选择。生产程序被确定为批生产，结合实际情况，可以使用通用机床、模块机床、特殊固定件，尽可能采用工艺浓度原理。通过减少工件的设置数量来提高生产率。另外，为了尽可能减少生产成本，应尽可能地考虑经济性。2.3.3拟定工艺路线综上所述拟定工艺路线（一）表2-2工艺路线(一)工序号工序名称工序内容定位基准机床设备1铸铸造2清砂清砂3热处理人工时效处理4涂装箱体不需要加工面涂底漆5铣粗铣—半精铣上表面，保证尺寸230上表面、下表面X53k6钻钻—锪4×φ13—φ26孔，并且机铰—手铰两个工艺孔底平面Z30407铣粗铣—精铣=3\*ROMANIII、=4\*ROMANIV平面，保证尺寸326底面、两个工艺孔X61328镗粗镗φ80J7、φ92H7、φ62J7、φ42J7、2Xφ72J7孔底面、两个工艺孔T689检中间检验10划线划=3\*ROMANIII、=4\*ROMANIV平面及上平面各加工孔及螺纹孔中心线11钻钻—扩—铰2×φ30和2×φ22孔底面、两个工艺孔组合机床12钻钻—攻螺纹上平面8×M10螺纹孔和中间螺纹孔底平面组合机床13钻钻—攻螺纹右平面7×M10螺纹孔左平面组合机床14钻钻—攻螺纹左凸台面5×M10和2×M16螺纹孔右平面组合机床15钻钻—铰-攻后平面英制螺纹孔前端面组合机床16镗以底平面和两工艺孔为定位基准装夹工件，半精镗—精镗φ80J7—φ92H7孔系和φ62孔系6个孔底面、两个工艺孔T6817钳修锉飞边、毛刺18洗清洗清洗机19检检验各尺寸20入库工艺路线（二）表2-3工艺路线（二）工序号工序名称工序内容定位基准机床设备1铸铸造2清砂清砂3热处理人工时效处理4涂装箱体内外不需要加工表面均涂红色底漆5铣以上表面为定位基准，按线找正，装夹工件，粗铣—半精铣底面，在以下表面定位装夹工件，粗铣—半精铣上表面，保证尺寸230上表面、下表面X53k6铣粗铣—精铣=3\*ROMANIII、=4\*ROMANIV平面，保证尺寸326底面、两个工艺孔X61327钻钻—锪4×φ13—φ26孔，并且机铰—手铰两个工艺孔底平面Z30408镗粗镗φ80J7、φ92H7、φ62J7、φ42J7、2Xφ72J7孔底面、两个工艺孔T689检中间检验10划线划=3\*ROMANIII、=4\*ROMANIV平面及上平面各加工孔及螺纹孔中心线11钻扩—铰2×φ30和2×φ22孔底面、两个工艺孔组合机床12钻钻—攻螺纹上平面8×M10螺纹孔和中间螺纹孔底平面组合机床13钻钻—攻螺纹右平面7×M10螺纹孔左平面组合机床14钻钻—攻螺纹左凸台面5×M10和2×M16螺纹孔右平面组合机床15钻钻—铰-攻后平面英制螺纹孔前端面组合机床16镗以底平面和两工艺孔为定位基准装夹工件，半精镗φ80J7—φ92H7孔系和φ62孔系6个孔底面、两个工艺孔T6817镗以底平面和两工艺孔为定位基准装夹工件，精镗φ80J7—φ92H7孔系和φ62孔系底面、两个工艺孔T6818钳修锉飞边、毛刺19洗清洗清洗机20检检验各尺寸21入库比较两个过程路径，其差异如下。2：工艺路线1、工艺18、半精细钻探和精细钻探；过程路径2分为半精细钻探和精细钻探两种。过程路径1的优点是首先对底面和两个过程孔进行了加工，这通常根据基准原理进行。半精细钻孔微孔加工可以避免更多误差，过程路径2的优点：过程6是铣床加工，过程7也是铣床加工。由此，处理效率提高。这样，钻孔半成品和加工设计的两个工序被分离，遵循加工前粗糙度的原理。综合考虑选用工艺路线一进行加工。2.4机床设备的选用及工艺装备的选用（1）在大量生产条件下，机床装置的选定是高效特殊设备，模块机床和一般设备。应该为选定装置提出机床的模型，并为选定的模块机床提出机床的特点，例如“四面模块挖掘机”（多站功能）（2）选择过程设备主要包括切削工具、固定工具和测量工具。大量生产的所有备品都是特别的备品。2.5切削用量、时间定额计算2.5.1切削用量计算工序6：粗铣—半精铣上下表面本工序共4个工步分别为：工步1：以上表面定位，粗铣底面，工步2：以上表面定位，半精铣底面；工步3：以底面定位，粗铣上表面；工步4：以底面定位，半精铣上表面（1）背吃刀量的确定：工步1=4mm-1.5mm=2.5mm。工步2=1.5mm。工步3=4mm-1.5mm=2.5mm。工步4=1.5mm。（2）进给量的确定：由《机械加工工艺设计手册》表2.4-73，工装夹具系统刚度按中等条件选取粗铣每齿进给量为0.15～0.30mm/z，选取0.3mm/z，半精铣进给量由《机械加工工艺设计手册》表2.4-73选取f=2.0mm/r（3）切削速度计算：由《机械加工工艺设计手册》表2.4-82，选取粗加工切削速度为0.27m/s，即16.2m/min，半精铣加工切削速度为0.32m/s，即19.2m/min转速n计算公式如下：（2-1）式中n—转速（r/min）；v—切削速度(m/min)。求得转速分别为：粗铣：==64.5(r/min)精铣：==76(r/min)根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-15中，分别选取60r/min与75r/min由计算实际切削速度公式：（2-2）式中v—切削速度（m/min）；N—主轴转速（r/min）；D—工件直径（mm）。粗铣实际切削速度：=60×3.14×80/1000=15m/min半精铣实际切削速度：=76×3.14×80/1000=18.8m/min工序8：钻—扩—铰4×φ13—φ26孔（1）钻孔工步=1\*GB3①背吃刀量的确定取=12.7/2=6.35mm=2\*GB3②进给量确定根据《机械加工工艺设计手册》表9-32查得钻孔进给量为0.26～0.32mm/r取0.3mm/r=3\*GB3③切削速度的计算由《机械加工工艺设计手册》表9-36查得切削速度为0.35m/s即21m/min,由公式n=1000v/πd求得钻头需要转速：n==527r/min查表4-6。Z3040的主轴转速取转速n=500r/min在由公式v=nπd/1000计算实际切削速度，v==19.94m/min（2）锪孔工步=1\*GB3①背吃刀量==6.65mm=2\*GB3②进给量由《机械制造技术基础课程设计指导教程》查得进给量f=0.15mm/r；=3\*GB3③切削速度由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-32查得切削速度v=20m/min由公式n=1000v/πd可求得转速为：n==245(r/min)表4-6Z3040选择250r/min，由公式v=nπd/1000计算实际切削速度v==20.4(m/min)(3)铰孔工步=1\*GB3①背吃刀量的确定=0.3/2(mm)=2\*GB3②进给量确定由《机械加工工艺手册》表2.4-58.选取工步每转进给量为1.0mm/r=3\*GB3③切削速度的计算由《机械加工工艺手册》表2.4-59.选取0.15m/s，即9m/min由公式n=1000v/πd求机床需要转速，n==220.5(r/min)参照《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-6摇臂钻床Z3040的主轴转速取转速n=250r/min在由公式v=nπd/1000计算实际切削速度，n==7.9(m/s)工序9：粗铣—精铣左右平面本工序共4个工步分别为，工步=1\*GB3①：粗铣左平面；工步=2\*GB3②：精铣左平面，工步=3\*GB3③：粗铣右平面；工步=4\*GB3④：精铣右平面。四个工步中工步=1\*GB3①与工步=3\*GB3③均为粗铣平面，则它们的切削速度和进给量相同，工步工步=2\*GB3②=4\*GB3④均为精铣平面，则它们的切削速度，进给量和背吃刀量相同。(1)背吃刀量计算工步=1\*GB3①背吃刀量=4mm-1.5mm=2.5mm，工步=2\*GB3②背吃刀量=1.5mm，工步=3\*GB3③背吃刀量=4mm-1.5mm=2.5mm，工步=4\*GB3④背吃刀量=1.5mm(2)进给量的确定由《机械加工工艺手册》表2.4-73，由机床功率5-10kw，工艺系统刚度为中等刚度，查得粗铣进给量为0.15～0.30mm/z取0.3mm/z.精铣由《机械加工工艺手册》表2.4-73查得取1.0mm/r(3)切削速度计算刀具/z为80/10，由《机械加工工艺手册》表2.4-82查得粗加工切削速为0.27m/s，即16.2m/min,精加工切削速度为0.39m/s即0.39m/s即23.4m/min，由公式n=求机床需要转速：粗铣需要转速：n==64.5(r/min)精铣需要转速：n==93.2(r/min)查表4-15转速分别取60r/min和95r/min，由公式v=nπd/1000计算实际切削速度：==15m/min==23.9m/min工序10：粗镗2×φ72J7两孔系本工序共6个工步，即加工6个孔。背吃刀量计算：背吃刀量=则：φ42孔背吃刀量：=2.45mmφ72孔背吃刀量：=2.45mmφ62孔背吃刀量：=2.45mmφ80孔背吃刀量：=2.3mmφ92孔背吃刀量：=2.3mm(1)进给量计算查表2.4-66得加工6个孔进给量均取0.30mm/s(2)切削速度计算由表2.4-66得高速钢刀具切削速度为0.2-0.4m/s取0.3m/s,即v=18m/min,由公式n=1000v/πd求粗镗各孔机床需要转速：φ72孔粗镗所需转速：n==80r/minφ62孔粗镗所需转速：n==92r/minφ80孔粗镗所需转速：n==72r/minφ92孔粗镗所需转速：n==62r/minφ42孔粗镗所需转速：n==136r/min根据表3.1-41镗床型号T68转速分别选择加工转速80r/min，80r/min,80r/min,64r/min,125r/min；由公式v=nπd/1000计算实际切削速度：φ72孔实际切削速度：v==18φ62孔实际切削速度：v==15.6φ80孔实际切削速度：v==20φ92孔实际切削速度：v==18φ42孔实际切削速度：v==16.5工序13：扩—粗铰—精铰2×φ30H7，2×φ22H7孔背吃刀量计算φ30孔：=6﹣0.3-0.1=5.6mm;粗铰孔背吃刀量=0.3mm，精铰背吃刀量=0.1mm.进给量f计算扩孔进给量：进给量φ30孔取1.0mm/r，φ22孔取0.8mm/r；粗铰进给量：φ30孔与φ22粗铰进给量均为2mm/r；精铰进给量：φ30孔与φ22精铰进给量均为1.0mm/r.切削速度计算=1\*GB3①扩孔切削速度得φ30取0.35m/s，即21m/min；扩φ22孔切削速度取0.37m/s，即22.2m/min由公式n=1000v/πd求得各孔扩孔时需要的转速：φ30扩孔时需要转速：n==226r/minφ22扩孔时需要转速：n==327r/min表4-6Z3040转速分别选择250r/min和320r/min则由公式v=nπd/1000计算实际切削速度：φ30扩孔实际切削速度：v==23.2m/minφ22扩孔实际切削速度：v==21.7m/min=2\*GB3②粗铰切削速度由《机械加工工艺手册》表2.4-59查得加工φ30粗铰切削速度与φ22粗铰切削速度均为0.13m/s,即7.8m/min,由公式n=1000v/πd求得各个孔粗铰加工需要转速：φ30粗铰加工需要转速：n==83r/minφ22粗铰加工需要转速：n==114r/min参照《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-6Z3040转速分别选择80r/min和125r/min则由公式v=nπd/1000计算实际切削速度：φ30粗铰实际切削速度：v==7.5m/minφ22粗铰实际切削速度：v==8.6m/min=3\*GB3③精铰切削速度由《机械加工工艺手册》表2.4-59查得加工φ30精铰切削速度与φ22粗精铰切削速度均为0.04m/s,即2.4m/min,由公式n=1000v/πd求得各个孔精铰加工需要转速：φ30精铰加工需要转速：n==25r/minφ22精铰加工需要转速：n==34r/min参照《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-6Z3040转速分别选择25r/min和40r/min则由公式n=1000v/πd求得实际切削速度分别为：φ30精铰实际切削速度v===2.4m/minφ22精铰实际切削速度v===2.76m/min钻、攻螺纹M10螺纹孔工序钻孔工步=1\*GB3①背吃刀量=8.5/2=4.25=2\*GB3②进给量取0.3mm/r=3\*GB3③切削速度取0.45m/s,即27m/min,则钻孔时需要转速：n===1011r/minZ3040转速选择1250r/min则由公式v=nπd/1000计算实际切削速度：v==33.4m/min（2）攻螺纹工步=1\*GB3①进给量f=1.2mm/r=2\*GB3②切削速度0.133m/s即7.98m/min则则由公式n=1000v/πd求得加工螺纹需要转速：n===254r/minZ3040转速选择1250r/min则由公式v=nπd/1000计算实际切削速度：v===7.85m/min钻—攻M16螺纹工序钻孔工步：=1\*GB3①背吃刀量=13.9/2=6.95mm=2\*GB3②进给量的选取查表得V=0.4m/s,即24m/min,则钻孔时需要转速：n===601r/minZ3040转速选择630r/min则实际切削速度为：v===27.4m/min攻螺纹工步=1\*GB3①进给量为加工螺纹螺距即2mm/r；=2\*GB3②切削速度查表得v=0.258m/s即15.48m/minn===308r/minZ3040转速选择250r/min则实际切削速度为：v===12.56m/min工序17：半精镗—精镗2×φ72J7孔系（1）背吃刀量半精镗：=半精镗余量/2=1.0/2=0.5mm精镗：=精镗余量/2=0.1/2=0.05mm（2）进给量得确定由《机械加工工艺手册》表2.4-66查得φ80，φ92，φ72三孔半精加工进给量为0.2mm/r精加工进给量0.05mm/r；φ62，φ42两孔半精加工进给量为0.15mm/r,精加工进给量0.05mm/r（3）切削速度计算由《机械加工工艺手册》表2.4-66查得半精加工切削速度为1.93m/s,即115m/min;精镗加工切削速度取v=2.04m/s,即122.4m/min则由公式n=1000v/πd求得半精加工需要转速为：φ80孔：n==457r/minφ92孔：n==398r/minφ72孔：n==508r/minφ62孔：n==590r/minφ42孔：n==872r/minT68主轴转速半精镗各孔分别选择φ80取500r/min，φ92取400r/min，φ72取500，φ62取630r/min，φ42取800r/min则由公式v=nπd/1000计算实际切削速度：φ80孔：v==125.6m/minφ92孔：v==115.5m/minφ72孔：v==113m/minφ62孔：v==122m/minφ42孔：V==105m/min精加工需要转速由公式n=计算得：φ80孔：n==487r/minφ92孔：n==423r/minφ72孔：n==541r/minφ62孔：n==628r/minφ42孔：n==928r/minT68主轴转速半精镗各孔分别选择φ80取500r/min，φ92取400r/min，φ72取500，φ62取630r/min，φ42取1000r/min则实际切削速度：φ80孔：v==125.6m/minφ92孔：v==115.5m/minφ72孔：v===113m/minφ62孔：v==122m/minφ42孔：v==131.8m/min2.5.2时间定额计算工序6：粗铣—半精铣上下平面基本时间计算=1\*GB3①粗铣—半精铣上平面基本时间计算根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-43查得铣平面（对称铣削主偏角=）基本时间计算公式：（2-3）式中—基本时间；F—进给量；L—走刀长度。由于上平面四周均为一次走刀完成，则走刀长度L为四周长度之和即L=732mm，计算公式为：+（1～3）（2-4）式中d—铣刀直径；—铣削宽度；其中铣刀直径为80mm，铣削宽度=24mm，则=4mm取=2mm；前以取出粗铣加工进给量f=3mm/r，加工转速为n=60r/min，半精铣加工进给量f=2mm/r，加工转速为n=75r/min，则粗铣加工工作台水平进给速度=fn=3×60=180mm/min,半精铣加工工作台水平进给速度=fn=2×75=150mm/min；则粗铣加工基本时间为：===4.08min（2-5）半精铣加工基本时间为：===4.88min（2-6）则加工上平面所用基本时间：=+=4.08+4.88=8.96min；=2\*GB3②粗铣—半精铣下平面基本时间计算根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-43铣削基本时间计算公式=()/，下平面需要进行2次走刀完成切削工作，则切削总长度L=2×396=792mm，计算公式为+（1～3）式中铣刀直径d=80mm，铣削宽度=30mm，则=5mm；取=2mm；前以取出粗铣加工进给量f=3mm/r，加工转速为n=60r/min，半精铣加工进给量f=2mm/r，加工转速为n=75r/min，则粗铣加工工作台水平进给速度=fn=3×60=180mm/min，半精铣加工工作台水平进给速度=fn=2×75=150mm/min；则粗铣下平面基本时间为：===4.4min（2-7）半精铣下平面基本时间为：===5.32min（2-8）则加工下平面基本时间：=+=4.4+5.32=9.72min（2-9）本工序的基本加工时间：=+=8.96+9.72=18.68min（2）辅助时间辅助时间一般取基本时间的15%-20%，取15%计算，则=15%=15%×18.68=2.8min（3）布置工作地时间布置工作地时间一般取作业时间2%-7%,取2%计算，则=2%（+）=2%(18.69+2.8)=0.43min（4）作息生理时间作息生理时间一般取作业时间2%-4%,取2%计算，则=2%（+）=2%(18.69+2.8)=0.43min则本工序单件时间定额为：=18.69+2.8+0.43+0.43=22.34min工序8：粗铣—精铣左右平面（1）基本时间计算=1\*GB3①根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-43查得铣平面（不对称铣削主偏角=）基本时间计算公式：=()/，加工左平面时刀具移动总长度估算为L=500mm，计算公式+（1～3）式中铣刀直径为d=80mm，取=0.05d=0.05×80=4mm则+2=25mm；取=4mm，前以取出粗铣加工进给量f=3mm/r，加工转速为n=60r/min，精铣加工进给量f=1mm/r，加工转速为n=90r/min，则粗铣加工工作台水平进给速度=fn=3mm/r×60r/min=180mm/min，精铣加工工作台水平进给速度=fn=2×90=180mm/min；则粗铣左平面基本时间为：===2.93min精铣加工基本时间为：===5.86min则加工左平面基本时间:=+=2.93+5.86=8.79min=2\*GB3②加工右平面时间根据公式=()/计算，式中刀具移动长度L估算为L=500mm，选用铣刀与切削用量均与加工左平面相同，则基本时间定额也相同，即==8.97min；则本工序所以基本时间：=+=8.97+8.97=17.94min（2）辅助时间辅助时间一般取基本时间的15%-20%，取15%计算，则=15%=15%×17.94=2.64min（3）布置工作地时间布置工作地时间一般取作业时间2%-7%,取2%计算，则=2%（+）=2%(17.94+2.64)=0.4min（4）作息生理时间作息生理时间一般取作业时间2%-4%,取2%计算，则=2%（+）=2%(18.69+2.8)=0.4min则本工序单件时间定额为：=17.68+2.64+0.4+0.4=21.12min工序7：钻—锪—铰4×φ13—φ26底座阶梯孔基本时间计算=1\*GB3①钻孔基本时间定额计算由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-39查得钻孔基本时间定额计算公式：式中钻孔深度L=17mm，计算公式+(1～2)式中钻孔直径D=13mm，=则+(1～2)=4.8mm；前以取出钻孔进给量f=0.3mm/r，n=530r/min，则钻孔基本时间：=0.15min=2\*GB3②锪孔基本时间定额计算由公式计算，式中取=2mm，前已取出f=0.15mm/r，n=275r/min，则=0.15min=3\*GB3③铰孔基本时间定额计算由公式计算，式中铰孔深度L=14，计算公式+（1～2）式中铰孔后直径D=13mm,铰孔前直径d=12.7mm,kr=，则+（1～2）≈1mm；切出长度由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-42取22mm,前已取出f=1mm/r，n=195r/min则=0.2min则本工序基本时间为：=++=0.15+0.15+0.2=0.5min（2）辅助时间辅助时间一般取基本时间的15%-20%，取15%计算，则=15%=15%×0.5=0.1min（3）布置工作地时间布置工作地时间一般取作业时间2%-7%,取2%计算，则=2%（+）=2%(0.5+0.1)=0.01min（4）作息生理时间作息生理时间一般取作业时间2%-4%,取2%计算，则=2%（+）=2%(0.5+0.1)=0.01min则单个孔时间定额为：=0.5+0.1+0.01+0.01=0.62min本工序加工时间为：=4=4×0.62=2.48min工序13：扩—粗铰—精铰2×φ30H7，2×φ22H7(一)加工2×φ22H7时间定额计算（1）基本时间计算=1\*GB3①扩孔工步由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-41公式计算，式中扩孔长度L=22mm，+(1～2)其中D=21.7mm，=16mm，=则+(1～2)≈2mm，取=3mm，前已取出扩孔进给量f=0.8mm/r，转速n=320r/min，则=2\*GB3②粗铰工步由计算，式中铰孔长度L=22mm，+(1～2)≈2mm，切出长度由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-42取22mm,前已取出f=1mm/r，n=125r/min则=0.4min=3\*GB3③精铰工步精铰基本时间与粗铰基本时间相当约为≈=0.4min则加工单个φ22H7基本时间为：=++=0.11+0.4+0.4=0.91min（2）辅助时间辅助时间取基本时间的15%计算，则=15%=15%×0.91=0.14min（3）布置工作地时间布置工作地时间一般取作业时间2%计算，则=2%（+）=2%(0.91+0.14)=0.02min（4）作息生理时间作息生理时间一般取作业时间2%计算，则=2%（+）=2%(0.91+0.14)=0.02min则单个孔时间定额为：=0.91+0.14+0.02+0.02=1.09min则本工序2φ22H7加工时间为：=2=2×1.09=2.18min(二)加工2Xφ30H7时间定额计算（1）基本时间计算=1\*GB3①扩孔工步由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-41公式计算，式中扩孔长度L=22mm，+(1～2)≈2mm，取=3mm，前已取出扩孔进给量f=0.8mm/r，转速n=250r/min，则0.11min=2\*GB3②粗铰工步由计算，式中铰孔长度L=22mm，+(1～2)≈2mm，切出长度由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-42取22mm,前已取出f=2mm/r，n=80r/min则=0.29min=3\*GB3③精铰工步精铰基本时间与粗铰基本时间相当约为≈=0.29min则加工单个φ30孔基本时间=++=0.11+0.29+0.29=0.69min（2）辅助时间辅助时间取基本时间的15%计算，则=15%=15%×0.69=0.1min（3）布置工作地时间布置工作地时间一般取作业时间2%计算，则=2%（+）=2%(0.69+0.1)=0.02min（4）作息生理时间作息生理时间一般取作业时间2%计算，则=2%（+）=2%(0.69+0.1)=0.02min则单个孔时间定额为：=0.69+0.1+0.02+0.02=0.83min则2Xφ30H7加工时间为：=2=2×0.83=1.66min则本工序公用时间T=+=2.18+1.66=3.84min工序14：钻—攻上平面8×M10螺纹孔与中间M10螺纹孔基本时间计算=1\*GB3①钻孔基本时间计算由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-41查得钻孔时间定额公式式中钻孔深度L=24前已取出f=0.3mm/r，n=960r/min则=0.08min=2\*GB3②攻螺纹工步由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-46查得钻孔时间定额公式式中螺纹深L=18mm，取=2mm，=0mm，前已取出f=1.25mm/r，n=272r/min，丝锥取出转速=n=272r/min则=0.12min则当个螺纹孔加基本时间为==0.08+0.12=0.2min（2）辅助时间辅助时间取基本时间的15%计算，则=15%=15%×0.2=0.03min（3）布置工作地时间布置工作地时间一般取作业时间2%计算，则=2%（+）=2%(0.20+0.03)=0.004min（4）作息生理时间作息生理时间一般取作业时间2%计算，则=2%（+）=2%(0.20+0.03)=0.004min则加工单个螺纹孔时间定额为：=0.20+0.03+0.004+0.004=0.238min本工序加工9个M10螺纹孔时间T=9×0.238min=2.142min工序15：钻—攻左平面8×M10螺纹孔工序14已计算出单个M10螺纹孔加工时间定额为0.238min,则本工序加工8个M10螺纹孔时间T=8×0.238=1.9min工序16：钻—攻螺纹左凸台面5×M10和2×M16螺纹孔（一）加工5×M10螺纹孔时间定额工序14已计算出单个M10螺纹孔加工时间定额为0.238min,则本工序加工5个M10螺纹孔时间=5×0.238=1.19min（二）加工2×M16螺纹孔时间定额（1）加工基本时间计算=1\*GB3①钻孔工步基本时间计算由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-41查得钻孔时间定额公式式中钻孔深度L=22前已取出f=0.4mm/r，n=630r/min则=0.09min=2\*GB3②攻螺纹工步由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-46查得钻孔时间定额公式式中螺纹深L=22mm，取=2mm，=0mm，前已取出f=2mm/r，n=250r/min，丝锥取出转速=n=250r/min则=0.10min则当个螺纹孔加基本时间为：==0.09+0.10=0.19min（2）辅助时间辅助时间取基本时间的15%计算，则=15%=15%×0.19=0.03min（3）布置工作地时间布置工作地时间一般取作业时间2%计算，则=2%（+）=2%(0.19+0.03)=0.004min（4）作息生理时间作息生理时间一般取作业时间2%计算，则=2%（+）=2%(0.19+0.03)=0.004min则加工单个螺纹孔时间定额为：=0.19+0.03+0.004+0.004=0.228min本工序加工2个M16螺纹孔时间：=2×0.228min=0.456min则本工序加工公用时间：T=+=1.19+0.456=1.606min工序10：粗镗2×φ72J7孔系由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-39查得镗孔时间定额公式式中进给次数i各孔进给次数均为i=1次，加工深度分别为：加工φ72孔深度为26mm，φ92孔深度为38mm，φ42孔深度为L=19mm，φ80与φ62孔深度均为L=22mm，取=2mm，取=4mm，前已取出进给量与加工转速分别为：加工φ72进给量f=0.3mm/r，转速n=80r/min；加工φ62进给量f=0.3mm/r，转速n=80r/min；加工φ42进给量f=0.3mm/r，转速n=125r/min；加工φ92进给量f=0.3mm/r，转速n=64r/min；加工φ80进给量f=0.3mm/r，转速n=80r/min；则加工各孔基本时间为：===1.33min===0.67min===2.29min===1.67min===1.67min则本工序加工总的基本时间：=2++++=1.33×2+1.67+2.29+1.67+0.67=8.96min（2）辅助时间辅助时间取基本时间的15%计算，则=15%=15%×8.96=1.34min（3）布置工作地时间布置工作地时间一般取作业时间2%计算，则=2%（+）=2%(8.96+1.34)=0.21min（4）作息生理时间作息生理时间一般取作业时间2%计算，则=2%（+）=2%(8.96+1.34)=0.21min本工序公用时间：=8.96+1.34+0.21+0.21=10.72min工序17：半精镗—精镗粗镗2×φ72J7孔系（1）基本时间计算=1\*GB3①加工φ72孔由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-39查得镗孔时间定额公式式中进给次数i各孔进给次数均为i=1次，孔深度L=26mm，取=2mm，取=4mm，前已取出半精加工f=0.2mm/r，n=500r/min，精加工f=0.05mm/r，n=500r/min半精加工基本时间：===0.32min精加工基本时间：===1.28min则半精加工—精加工φ72孔基本时间=+=0.32+1.28=1.6min=2\*GB3②加工φ92孔由公式式中孔深L=38mm，=2mm，=4mm前已取出半精加工进给量f=0.2mm/r，加工转速n=400r/min，精加工进给量f=0.05mm/r，加工转速n=400r/min半精加工基本时间：===0.55min精加工基本时间：===2.2min则半精加工—精加工φ92孔基本时间：=+=0.55+2.2=2.75min=3\*GB3③加工φ62孔由公式式中孔深L=22mm，=2mm，=4mm前已取出半精加工进给量f=0.15mm/r，加工转速n=630r/min，精加工进给量f=0.05mm/r，加工转速n=630r/min半精加工基本时间：===0.3min精加工基本时间：===0.89min则半精加工—精加工φ62孔基本时间：=+=0.3+0.89=1.19min=4\*GB3④加工φ80孔由公式式中孔深L=22mm，=2mm，=4mm前已取出半精加工进给量f=0.2mm/r，加工转速n=500r/min，精加工进给量f=0.05mm/r，加工转速n=500/min半精加工基本时间：===0.28min精加工基本时间：===1.12min则半精加工—精加工φ80孔基本时间：=+=0.28+1.12=1.4min=5\*GB3⑤加工φ42孔由公式式中孔深L=19mm，=2mm，=4mm前已取出半精加工进给量f=0.15mm/r，加工转速n=800r/min，精加工进给量f=0.05mm/r，加工转速n=1000/min半精加工基本时间：===0.19min精加工基本时间：===0.46min则半精加工—精加工φ80孔基本时间：=+=0.19+0.46=0.63min则本工序所用基本时间：=+=1.4+1.19+2.75+0.63+2×1.6=9.17min（2）辅助时间辅助时间取基本时间的15%计算，则=15%=15%×9.17=1.38min（3）布置工作地时间布置工作地时间一般取作业时间2%计算，则=2%（+）=2%(9.17+1.38)=0.21min（4）作息生理时间作息生理时间一般取作业时间2%计算，则=2%（+）=2%(9.17+1.38)=0.21min本工序公用时间：=9.17+1.38+0.21+0.21=10.97min第三章夹具设计第三章夹具设计13.1问题提出本夹具设计用于精镗φ72J7孔系加工，夹具加工应保证孔的尺寸精度和φ72J7和φ80J7孔共同轴线对右平面的垂直度公差为0.03，等技术要求。本工序为精加工工序，因此，在本道工序加工时主要应该保证加工精度，并尽可能的提高生产效率。3.2定位方案确定及定位元件的选择3.2.1定位方案的确定工件定位就是使同一批工件逐次放置到夹具中都占同一加工位置。实现工件的定位需依靠定位装置在力的作用下使工件实现在加工工程中占据准确的加工位置。本工序加工孔φ72J7设计基准为下端面，故以工件下端面做为主要定位基准面，这样就实现“基准重合”的原则，这样下端面定位限制、、三个自由度，那其余三个自由度采用什么方法来限制呢？方案一：底面两孔用一圆柱销和一圆锥销实现定位，控制、、三个自由度。方案二：用一小支承板在左侧控制工件两个自由度，分别为、，再用一支承钉在后面控制一个自由度。对比两种两种定位方案，由于方案二后侧名为不加工平面，会降低定位精度，而且定位装置体积较大，且会浪费更多的材料，所以采用方案一中的一面两孔定位。3.2.2定位元件的选取底面定位选用支承板B型，长度尺寸长为220mm,宽40mm，高25mm,左右各用一个支承，圆柱销和削边销尺寸：图3-1定位销简图圆柱销主要尺寸：D=13mm，d=12mm,L=36mm，=18，H=24mm圆锥销主要尺寸：D=13mm，d=12mm,L=50mm，=18mm,H=24mm3.3定位误差分析工件在夹具中定位方式采用典型的一面两孔定位方式，由《机床夹具设计手册》表1-1-2查得计算工件定位误差公式：（3-1）式中—定位误差；—圆柱销定位孔公差；—圆圆柱销定位销公差；—圆柱销与其定位孔的最小间隙。前以取出底座孔定位孔尺寸为φ13H5()，定位销尺寸为φ13g4()则定位误差为：=0.008+0.005+0.006=0.019本工序加工尺寸为φ72J7公差为0.030由于本工序为精加工工序，工艺系统受力受热变形对加工误差很小，加工工程中镗杆由双支撑镗套支撑，则镗杆的运动对加工误差也很小，综上所述说明夹具定位能满足要求。3.4夹紧机构设计零件左右各用一压板压住工件上表面，由螺母螺栓施加在压板上的力来实现工件的夹紧。3.5切削力与夹紧力的计算分析3.5.1切削力计算由《机床夹具设计手册》表1-2-3查得切削力计算公式（3-2）（3-3）（3-4）式中—轴向切削分力（N）；—径向切削分力（N）；—圆周向切削分力（N）；S—每转进给量；(mm/r)T—切削深度；(mm)—修正系数修正系数可由下式计算：=（3-5）式中—考虑工件机械性能系数；—考虑刀具几何参数由表1-2-4选取=1；由表1-2-6选取值见下表：表3-1切削力计算计算圆周分力计算径向分力计算轴向分力1.01.01.01.252.02.01.01.01.01.01.01.0则计算圆周分力式时修正系数：=1×1×1.25×1×1=1.25计算径向分力式时修正系数：=1×1×2×1×1=2计算轴向分力式时修正系数：=1×1×2×1×1=2修正系数计算结果均小于2.5，所以取=2.5.切削力计算中本工序的的每转进给量为s=0.15mm/r,切削深度为t=0.5mm则圆周切削力：=902×0.5××1.25=135(N)径向切削力：=502×××2=127（N）轴向切削力：=451×0.5××2=211（N）3.5.2夹紧力计算根据《机床夹紧设计手册》表1-2-11查得夹紧力计算公式：（3-6）式中—实际所需夹紧力；W—在一定条件下，有静力平衡计算出的理论夹紧力；K—安全系数；、—摩擦系数。安全系数K可按下式计算：K=（3-7）式中—基本安全系数；—加工性质系数；—刀具钝化程度系数；—切削特点系数；—夹紧力稳定系数；—手动夹紧式手柄位置系数；—仅有力矩时的手柄位置系数。各安全系数由表1-2-1查得=1.2；=1.0；=1.3；=1.0；=1.3；=1.0；=1.0则K=1.2×1.0×1.3×1.0×1.3×1.0×1.0=2.028K计算结果小于2.5，则K取K=2.5由表1-2-12查得取0.16，取0.16则实际所需夹紧力：==20605（N）由《夹具设计手册》表1-2-25查得单个M16螺母夹紧力为7870N，则四个M16螺母夹紧力为：F=4×7870=31480(N)说明所设计的夹紧机构能有效夹紧。3.6夹具主要零件设计1．镗杆设计镗杆直径由《机床夹具设计手册》查得镗杆直径d一般取：d=(0.6～0.8)D式中D—镗孔直径；则镗杆直径d=(0.6～0.8)×72=43～57(mm),取50mm；由《机床夹具设计手册》表7-4选取镗刀块截面为：12×12mm；镗杆导向块部分采用镶滑块导引结构，镶块数为4，结构尺寸：图3-2镗杆引导部分简图镶条长L=70mm,宽b=14mm,高h=8mm,k=2mm,螺钉孔d=9.5mm,选取螺钉尺寸为M6×10镗杆主要技术参数：导向不分的圆度和圆柱度公差为直径公差的1/2；镗杆的同轴度在500内为0.01；镗杆的传动销孔轴线和镗杆轴线的垂直度和位置度均小于0.01；导向部分的表面粗糙度一般在0.8～0.4，到孔的表面粗糙度0.4。2.底座和支架设计底座和支架是镗模主要零件，要求刚性好，变形小，一般要求时效处理，在设计支架和底座时主要以下要点：=1\*GB3①底座也支架宜分开，便于制造，支架在底座上必须用两个定位销定位，用钉紧固。=2\*GB3②支架必须有很好的刚性。支架装配基面沿孔轴线方向不小于高度H的1/2。=3\*GB3③支架的厚度根据高度H的大小来确定，一般取15～25mm。=4\*GB3④支架应尽量避免承受夹紧力。=5\*GB3⑤底座应有很好的刚性，底座厚度尺寸H与长度尺寸L之比为H/L=1/5～1/7。=6\*GB3⑥为争强刚性，底座应采用十字形筋条，筋条间距一般为100×100。=7\*GB3⑦底座的厚度一般取20～25mm,筋厚一般取15～20mm。=8\*GB3⑧底座上应有找正基面，以便于夹具的制造和装配，找正基面的平面的平面度为0.05mm。=9\*GB3⑨底座上应设置供起吊用的吊环螺钉或起重螺栓。（1）支架设计镗套中心距底座高H=190mm,由《机床夹具设计手册》表3-4-7查得：长度L=（1/3～1/2）H=62～92mm取90mm宽度尺寸B取230mm；立柱厚度取b=20mm,肋板厚度a=15mm,具体设计结构尺寸见附图。（2）底座设计取支架到加工零件尺寸40～60mm,综合考虑总长取L=690mm总宽330mm,四周支柱厚25mm,底座厚25mm,十字筋条厚取15mm，底座高H由公式：H=（1/8～1/6）L=85～113mm取95mm底座安装支架面需进行刮削，表面粗糙度达1.6，使底座与支架紧密贴合。根据零件图分析可知，零件两个孔位置要求比较高，所以需要对零件进行专用夹具设计。通过对零件的分析和工艺过程分析，加工孔之前已经加工完成零件的底面和底面四个孔。所以可以分析得到以底面做定位基准限制零件的三个自由度。零件的底面不能直接与夹具接触