设计减速箱箱体零件的机械加工工艺规程机械加工课程设计毕业设计.doc

设计题目：设计减速箱箱体零件的机械加工工艺规程设计内容：读画零件工作图； 填写机械加工工艺过程卡片 填写机械加工工序卡片 绘制铸件毛坯图一张、零件图一张 编写设计说明书原始资料：减速机箱体零件图（见图1），产品的年生产纲领为2000台/年，每台产品中该零件的数量为2个，备品率为5%，废品率为1%，零件质量20kg。一、 计算零件年生产纲领，确定生产类型。零件的年生产纲领N按下式计算： N=Qn(1+a%)(1+b%)根据原始数据Q=2000台/年，n=2，a=5,b=1代入上式计算可得： N=20002（1+5%）（1+1%）=4242故零件的年生产纲领为4242件/年。根据机械制造技术表2-1生产类型与年生产领的关系可知零件的生产类型为大批生产。故初步确定工艺安排的基本倾向为：工序适当集中，加工设备以通用设备为主；大量采用专用工装设备。这样生产准备工作及投资较少、投产快、生产效率较高，转产容易。二、 分析零件图。（一） 零件的作用减速机箱体类零件是机器及其部件的基础件，它将机器及其部件中的轴、轴承、套和齿轮及蜗轮等零件按一定的相互位置关系装配成一个整体，并按预定传动关系协调其运动。（二） 零件的结构特点减速机箱体是减速机的一个主要零件，按照变速、换向等传动要求，箱体内装有轴、轴承、齿轮、离合器、手柄和盖板等零件和组件。这些零件和组件的装配精度，在很大程度上决定于箱体本身的加工精度。箱体还要以其底面和导向面（安装基面）装配到机器上去，与其他部件保持一定的相互位置要求，满足机器的运动要求。因此箱体的加工质量直接影响到机器的精度。减速机箱体零件结构复杂、箱壁较薄、加工面多，其加工表面主要为平面和孔。箱壁和中间壁上有许多孔，多是轴承的支撑孔，因此，对这些孔的尺寸、形状精度和表面粗糙度以及孔与孔之间的同轴度、平行度、垂直度等，都有较高要求。若轴承与箱体支撑孔配合不当，则将引起机器工作时的振动、噪声，影响主轴旋转精度。若同一中心线的孔不同心，则轴的装配困难，轴的运转情况恶劣，加剧轴承磨损，产生温升及导致热变形振动，从而丧失了轴承精度。若相邻轴承孔中心距偏差太大或两中心线不平行，将影响装配在轴上的齿轮啮合精度，工作时产生噪声、冲击振动以及齿轮寿命下降，严重影响机器精度。箱体上的平面与箱体支撑孔轴线有一定的平行度及垂直度要求。由此可见，减速箱体是一个结构较复杂、精度要求较高的零件。总结起来，箱体具有以下特点：1、箱体的外形由封闭式多面体构成，这些多面体一般为6个或5个平面，这些多面体又进一步分成整体式和组合式两种2、箱体内部常为空腔，且箱壁厚薄不均。3、箱壁上空系众多，位置通常在平行或者垂直方向上。4、箱体上有大量的平面需要加工，此外许多需要加工的轴承支撑孔精度要求都很高，只有一些紧固用孔精度要求较低。（三）零件的技术要求重要的技术要求一般指表面的形状精度和位置精度、热处理、表面处理、无损探伤及其他特种检验等。重要的技术要求是影响工艺路线设计的重要因素之一，特别是位置精度要求较高时，会有很大的影响。由零件图知，减速箱体的主要技术要求如下：1、主要孔的尺寸精度为H7，孔35mm、40mm、47mm，表面粗糙度Ra1.6m，互相垂直度为0.05mm。2、主要平面：顶、底面的表面粗糙度值Ra3.2m，底座两侧上平面的表面粗糙度值Ra1.6m，四侧凸缘面表面粗糙度值Ra3.2m。（四）零件的工艺分析减速箱体图样的视图、尺寸、公差和技术要求齐全、正确；零件选用材料为HT200。该材料铸造性能优良，减摩性好，减振性强，切削加工性良好，缺口敏感性较低，价格便宜，制造方便。该零件的主要加工表面及技术要求分析如下：（1） 平面包括底面、顶面、底座的四个侧面、四侧凸缘的端面、底座两侧上平面。刨削和铣削常用于平面的粗加工和半精加工，这里采用铣削的方法加工平面。1、粗铣，精铣底面，表面粗糙度Ra3.2m。2、粗铣，精铣顶面，注意保证箱体高127mm，表面粗糙度Ra3.2m。3、铣底座四个侧面，保证尺寸180mm170mm，表面粗糙度Ra12.5m。4、粗铣，精铣四侧凸缘端面，表面粗糙度Ra3.2m。5、粗铣，精铣底座两侧上的平面，保证尺寸15mm，表面粗糙度值Ra1.6m。（2）重要孔系同轴孔35mm、40mm的同轴度和垂直度公差等级为89级，表面粗糙度值为Ra1.6m。加工时最好在一次装夹下将两孔同时加工。孔47mm的表面粗糙度值Ra1.6m。保证孔系加工精度是箱体加工的关键。一般应根据不同生产规模的孔系精度要求采用不同的加工方法：1、 按照划线找正、试切镗孔。2、 镗模法镗孔。3、 坐标法加工孔系。这里采用镗模法镗孔。（3）其余孔1、钻28mm孔、69mm孔，锪614孔。2、钻各面M5小径孔。3、攻各面螺纹。由以上分析可知，对于这三组加工表面，可以先加工平面，然后借助于专用夹具进行孔加工，并且保证孔系之间的位置精度。此外，在加工过程中应注意到该零件属于薄壁壳零件，刚性较差的特点。（四） 确定毛坯的制造形式1、毛坯制造方式及类型箱体材料常用HT100HT350灰铸铁，这是由于铸铁容易成形，具有较好的耐磨性、可切削性和阻尼特性，吸振性好而且成本低。由零件图可知，减速箱选用HT200灰铸铁。由于该减速箱为大批生产，查机械制造工艺及设备设计指导手册表15-3，选用金属模机器造型。2、毛坯尺寸公差等级查机械制造工艺及设备设计指导手册表15-5成批和大量生产铸件的尺寸和公差等级采用CT9级。根据机械制造工艺及设备设计指导手册表15-7，则铸件加工余量等级MA为G，标注CT9MAH/G（底、侧MA为G，顶MA为H）。3、确定毛坯技术要求1、铸件无明显铸造缺陷。2、根据机械制造工艺及设备设计指导手册表5-11，表5-12确定未注明圆角R=24mm。3、查机械制造工艺及设备设计指导手册表5-10可知拔模斜度为30。4、机加工时需要时效处理。4、确定铸件余量及形状查机械制造工艺及设备设计指导手册表15-8确定各表面加工余量。铸件的分型面选择及各加工表面机械加工余量见表16-1。5、画毛坯图五、 机械加工工艺规程设计设计工艺过程时，首先要设计工艺路线，然后再详细地进行工序设计。这是两个相互联系的过程，应进行综合分析。根据箱体零件在构造上的特点与零件图上的要求，工艺上常用下列措施来保证零件生产率和经济性的要求。1、 合理的选择加工方法，以保证获得精度高、构形复杂的表面。2、 为适应零件刚性差、精度要求高的特点，将工艺过程划分成几个阶段进行加工，以逐步保证技术要求。3、 根据集中和分散的原则，合理地将各表面的加工组合成若干工序，以利于保证位置精度并提高生产率。4、 合理的选择基准，以利于保证位置精度的要求。5、 正确地安排热处理工序，以保证获得规定的力学性能，同时有利于改善材料的加工性能并减少变形对精度的影响。（一） 选择定位基准基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基准选择正确、合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，不但使加工工艺过程中问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。（1） 精基准的选择为了加工出符合质量要求的零件，首先要根据零件图纸上提出的要求，结合具体生产条件，选择合适的定位基准，并在最初几道工序中将其加工出来，为以后的工序准备好精基准。所选择的精基准最好是装配基准（或设计基准），也就是要遵守基准重合原则，并能尽可能多的表面加工工序中作定位基准，也就是遵守基准统一的原则。此外，精基准还应保证主要加工表面的加工余量均称，具有较大的支撑面积，使定位和夹紧可靠，满足表面形状简单、加工方便、易于获得较高的表面质量等要求。由零件图可知，35H7，40H7，两孔的精度要求较高，又有相互垂直度的要求和同轴度的要求，为提高生产率和保证质量，使用专用的夹具安装。加工这两孔时以底面为精基准，底面表面粗糙度值Ra1.6m。这样基准统一，定位稳定。（2） 粗基准的选择箱体的精基准确定以后，就可以考虑加工第一个面所使用的粗基准。因为箱体结构复杂，加工面多，粗基准选择是否得当，对各加工面能否分配合理的加工余量及加工面与非加工面的相对位置关系影响很大，必须全面考虑。粗基准的选择标准是能在保证重要表面均有加工余量的前提下，是重要孔的加工余量均匀，装入箱体的齿轮、轴等零件与箱体内壁各表面间有足够的间隙，注意保证箱体必要的外形尺寸，此外，还能保证定位、夹紧的可靠。由零件图可知，该零件为精密镗床的减速箱体，综合考虑，确定以顶面和两个主要孔为基准，应使各加工面有足够的加工余量，并保证零件的加工表面与非加工表面的匀称性。（二） 拟定工艺过程拟定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何尺寸、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。此外还应考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1、拟定减速箱体加工工艺需要考虑的因素1、先面后孔的加工顺序 箱体加工一般按照平面孔平面的顺序进行。因为箱体的孔比平面加工困难，先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，不仅为孔的加工提供稳定可靠的精基准，使孔的加工余量均匀，而且由于箱体上的孔大部分分布在箱体的平面上，先加工平面，切除了铸件表面的凹凸不平和夹砂等缺陷，对孔的加工有利，易于切削，对保护刀具不蹦刃和对刀调整都有好处。2、粗、精加工分开 因为箱体的结构形状复杂，主要表面的精度高，粗、精加工分开进行，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响，有利于保证箱体的加工精度。根据粗、精加工的不同要求合理地选用设备、有利于提高生产率。需要注意的是：精度高和表面粗糙度要求高的主要表面，精加工工序放在最后，可以避免因为搬运安装而被破坏。3、妥善安排热处理 一般情况下，铸造后进行时效处理（加热至530560，保温68h，冷却速度小于等于30/h，出炉温度小于或等于200），以便减小铸造内应力，改变金相组织，软化表面金属，改变材料的加工性能，减小变形，保证加工精度的稳定性。对于精度要求较高或薄壁而结构复杂的箱体，在粗加工后进行一次人工时效处理，以避免粗加工后铸件残余内应力再次增加或重新分布。4、工序集中与分散的选择 在设计工艺路线时，当选定了各表面的加工方法并确定了阶段划分后，就可将同一阶段中的各加工表面组合成若干工序。组织时可采用集中或分散的原则。工序集中原则，是使每个工序包括尽可能多的内容，因而使总的工序数目减少。工序分散原则，则与此相反，即是每个工序尽可能简单，而总的工序数因此增加。因此，工序的集中与分散，会影响工序的数目和工序内容的繁简程度，选择时应综合考虑以下因素。 生产量的大小。在通常情况下，产量较小（单件小批生产）时，为简化计划与调度等工作，选取工序集中的原则比较便于组织生产。当产量很大（大批大量生产）时，可选取分散的原则，以利于组织流水线生产。 工件的尺寸和重量。对于尺寸和重量较大的工件，由于安装和运输困难，一般采用集中原则组织生产。 工艺设备条件。工序集中，则工序内容复杂，需要用高效和先进的设备，才能获得较高的生产率。另外，还需要指出：若采用工序集中原则，则有很多表面在一个工序中加工，在一次安装的条件下，可以获得较高的位置精度。目前。国内外都在发展高效和先进的设备，在生产自动化基础上的工序集中，是机械加工的发展方向之一。根据以上的论述，减速箱体为大批生产，体积和质量较大，综合考虑选取工序适当分散原则组织生产，以利于组织流水线生产。2、选择表面加工方法根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，查机械制造工艺及设备设计指导手册表15-32表15-34选择零件主要表面的加工方法与方案如下：35H7内孔：粗镗（IT12）半精镗（IT9）精镗（IT7）。40H7内孔：粗镗（IT12）半精镗（IT9）精镗（IT7）。47H7内孔：粗镗（IT12）半精镗（IT9）精镗（IT7）。42内孔：粗镗（IT11）。75内孔：粗镗（IT11）。顶面：粗铣顶面（IT12）精铣顶面（IT9）。底面：粗铣底面（IT12）精铣底面（IT8）。四侧凸缘端面：粗铣(IT12) 精铣（IT9）。底座两侧上平面：粗铣(IT12) 精铣（IT8）。四侧面：粗铣(IT12)。28锥孔：钻（IT12）铰（IT9）。69连接孔只需钻孔就能达到要求。3、确定工艺过程方案（1）拟定方案 由于各表面加工方法及粗精基准已基本确定，现按照“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”、“基准先行”的原则，初步拟定两种工艺过程方案，见下表：方案1工序号工序内容定位基准010铸造020清理，消除浇冒口、型砂、飞边、毛刺等030时效热处理040油漆，内壁涂黄漆，非加工外表面涂底漆050钳工划各外表面加工线以顶面及顶面两个主要孔35、40定位060粗铣底面以顶面及顶面两个主要孔35、40定位070精铣底面以顶面及顶面两个主要孔35、40定位080粗铣顶面底面090精铣顶面底面100铣底座四个侧面顶面110粗铣四侧凸缘端面底面及一个侧面120精铣四侧凸缘端面底面及一个侧面130粗铣底座两侧上平面底面及一个侧面140精铣底座两侧上平面底面及一个侧面150粗镗42、47、75三个孔以高15的台面及两个侧面160半精镗47孔以高15的台面及两个侧面170精镗47孔以高15的台面及两个侧面180钻、绞孔9底面、一侧面及47孔定位190粗镗35两孔底面、47孔及一底面孔9定位200半精镗35两孔底面、47孔及一底面孔9定位210精镗35两孔底面、47孔及一底面孔9定位220粗镗40两孔底面、47孔及一底面孔9定位230半精镗40两孔底面、47孔及一底面孔9定位240精镗40两孔底面、47孔及一底面孔9定位250钻69孔，锪614孔顶面260钻、绞28锥孔顶面270钻顶面四个螺纹孔底面及两个侧面280钻四侧凸缘端面12个螺纹孔底面及一个侧面290攻各面M5螺纹底面、顶面、侧面300钳工修底面四个锐角及去毛刺310检验320入库 方案2工序号工序内容定位基准010铸造020清理，消除浇冒口、型砂、飞边、毛刺等030时效热处理040油漆，内壁涂黄漆，非加工外表面涂底漆050钳工划各外表面加工线以顶面及顶面两个主要孔35、40定位060粗铣底面以顶面及顶面两个主要孔35、40定位070精铣底面以顶面及顶面两个主要孔35、40定位080粗铣顶面底面090精铣顶面底面100铣底座四个侧面顶面110粗铣四侧凸缘端面底面及一个侧面120精铣四侧凸缘端面底面及一个侧面130粗铣底座两侧上平面底面及一个侧面140精铣底座两侧上平面底面及一个侧面150钻、绞孔9底面、一侧面及47孔定位160粗镗35两孔底面、47孔及一底面孔9定位170半精镗35两孔底面、47孔及一底面孔9定位180精镗35两孔底面、47孔及一底面孔9定位190粗镗40两孔底面、47孔及一底面孔9定位200半精镗40两孔底面、47孔及一底面孔9定位210精镗40两孔底面、47孔及一底面孔9定位220粗镗42、47、75三个孔以高15的台面及两个侧面230半精镗47孔以高15的台面及两个侧面240精镗47孔以高15的台面及两个侧面250钻69孔，锪614孔顶面260钻、绞28锥孔顶面270钻顶面四个螺纹孔底面及两个侧面280钻四侧凸缘端面12个螺纹孔底面及一个侧面290攻各面M5螺纹底面、顶面、侧面300钳工修底面四个锐角及去毛刺310检验320入库（2）方案论证两种方案的主要区别在工序140以后。方案1的优点：粗精加工分开进行，有利于消除由粗加工所造成的内应力、切削力、夹紧力和切削热对精加工的影响，有利于保证箱体的加工精度。遵循先面后孔的加工顺序，并且大部分工序工艺基准与设计基准重合。方案1的缺点：工序150170工艺基准与设计基准不重合。方案2的优点和方案1的优点基本相同，但是方案2将镗35孔和40孔置于镗47孔之前，这样会造成35孔和40孔两孔的加工精度难以保证，若不采用47孔定位，则造成专用夹具制造复杂，增加成本。综合以上分析采用方案1的工艺路线。六、选择加工设备与工艺装备（一） 选择机床考虑到大批大量生产，并结合车间实际情况机床的选择如下： 工序60、70、80、90均为平面加工，根据实际情况选择XA5032型铣床即可。 工序100、110、120、130、140为侧面的加工，为提高效率选用XA6132型卧式铣床。 工序150、160、170、190、200、210、220、230选用T68镗床加工。 其余连接孔选用Z525型立式钻床加工。（二）选择夹具考虑到为大批生产，全部采用专用夹具。（三）选择刀具（1）铣加工上的工序均选用YG6硬质合金刀片的端铣刀。（2）镗加工上的工序均选用YG6硬质合金镗刀。（3）钻加工上的工序均选用高速钢直柄麻花钻。（四）选择量具现按计量器具的不确定度以及车间的具体情况选择量具：（五）选择工位器具为保证质量，防止工件碰伤、污损，实施文明生产，应专门制作减速箱体的专用周转车，要求每个工序加工完毕后将工件放入专用车中，排列整齐，避免磕碰。七、确定工序尺寸八、确定切削用量及时间定额（一）工序060（粗铣底面）切削用量及时间定额加工条件 工件材料：HT200铸件。加工要求：粗铣平面加工后表面粗糙度值Ra12.5m。本工序选用XA5032，专用夹具装夹，一个工步完成。计算切削用量（1）选择刀具。 根据机械制造技术知识可知选择YG6牌号硬质合金刀片。根据切削用量简明手册表3.1，铣削宽度ae =176mm时，端铣刀直径选择d=200mm。由于采用标准硬质合金端铣刀，查切削用量简明手册表3.16可知，齿数Z=16。根据金属工艺学的知识可知HT200的灰铸铁硬度为190240HBS。根据切削用量简明手册表3.2铣刀几何形状确定：主刃偏角 =60，过渡刃=30，副刃偏角=5，后角=8，端铣刀副后角=9，刀齿斜角s =20，端铣刀前角 = 0。（2）确定背吃刀量 由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则p=3mm。（3）确定每齿进给量z。采用不对称端铣以提高进给量。根据切削用量简明手册表3.5当使用YG6硬质合金刀片时，在根据切削用量简明手册表3.30查XA5032机床功率为7.5KW时，z=0.140.24mm/z，但因采用不对称端铣，故取z=0.20 mm/z。（4）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm。根据切削用量简明手册表3.8，由于铣刀直径d=200mm，故刀具寿命T=240min。（5）确定切削速度c和每分钟进给量f。切削速度c可根据切削用量简明手册表3.16直接查出，也可以根据公式计算出，这里采用公式计算：396d0.2 = =105.12(m/min) t0.32p0.15 z0.35 e0.2 1000 n= =167.39(r/min) d 根据切削用量简明手册表3.30XA5032型立铣床说明书，选择nc=150r/min，f =118m/min。因此，实际切削速度为： dnc c = =94.2（m/min） 1000（6）校验机床功率查切削用量简明手册表3.30XA5032型立铣床说明书，机床主轴允许的功率为：Pcm=7.50.75=5.63（kW）根据切削用量简明手册表3.24，b=174207MPa，e =176mm，p=3mm，z=0.20mm/z，f =118m/min，近似Pcc=3.1kW。故PccPcm，因此所选择的切削用量可以采用，即取：p=3mm，z=0.20mm/z，f =118m/min，n=150r/min，c =94.2m/min。（7）计算基本工时根据机械制造工艺及设备设计指导手册表15-76可知： l+l1+l2Tm= f式中，l=186mm，根据切削用量简明手册表3.26，不对称要安装铣刀，入切量及超切量为60mm，则：l+l1+l2=246mm，故 l+l1+l2Tm= =2.08min f辅助时间 查机械制造工艺及设备设计指导手册表15-88表15-91，装卸工件时间共计0.3min，各种操作时间时间为0.08min，测量工件时间为0.18min。所以本工序辅助时间为： Tm=（0.3+0.08+0.18）min=0.56min布置工作地，休息和生理需要时间 查机械制造工艺及设备设计指导手册表15-100，取该项时间占操作时间15.9%，即： T=（2.08+0.56）15.9%=0.42min准备终结时间 查机械制造工艺及设备设计指导手册表15-104可知固定部分需要30min，另外部分装卸夹具并找正6min，即 Tz=30+6=36min本工序单件时间定额为： Td= Tm+ Tm+ T/N=2.08+0.56+0.42+36/4000=3.07min式中N为投料批量（二）工序070（精铣底面）切削用量及时间定额加工条件 工件材料：HT200铸件。加工要求：精铣平面加工后表面粗糙度值Ra3.2m。本工序选用XA5032，专用夹具装夹，一个工步完成。（1）选择刀具。 根据机械制造技术知识可知选择YG6牌号硬质合金刀片。根据切削用量简明手册表3.1，铣削宽度ae =176mm时，端铣刀直径选择d=200mm。由于采用标准硬质合金端铣刀，查切削用量简明手册表3.16可知，齿数Z=16。根据金属工艺学的知识可知HT200的灰铸铁硬度为190240HBS。根据切削用量简明手册表3.2铣刀几何形状确定：主刃偏角 =60，过渡刃=30，副刃偏角=5，后角=8，端铣刀副后角=9，刀齿斜角s =20，端铣刀前角 = 0。（2）确定背吃刀量 由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则p=1mm。（3）确定每齿进给量z。精铣时，表面粗糙度要达到Ra3.2m根据切削用量简明手册表3.5，每转进给量为=1.0mm/r，则z=1/16=0.063mm/z。（4）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.5mm。根据切削用量简明手册表3.8，由于铣刀直径d=200mm，故刀具寿命T=240min。（5）确定切削速度c和每分钟进给量f。切削速度c可根据切削用量简明手册表3.16直接查出，也可以根据公式计算出，这里采用公式计算：396d0.2 = =152.3(m/min) t0.32p0.15 z0.35 e0.2 1000 n= =242.52(r/min) d 根据切削用量简明手册表3.30XA5032型立铣床说明书，选择nc=235r/min，f =190m/min。因此，实际切削速度为： dnc c = =147.58（m/min） 1000（6）校验机床功率查切削用量简明手册表3.30XA5032型立铣床说明书，机床主轴允许的功率为：Pcm=7.50.75=5.63（kW）根据切削用量简明手册表3.24，b=174207MPa，e =172mm，p=1mm，z=0.063mm/z，f =190m/min，近似Pcc=1.6kW。故PccPcm，因此所选择的切削用量可以采用，即取：p=1mm，z=0.063mm/z，f =190m/min，n=235r/min，c =147.58m/min。（7）计算基本工时根据机械制造工艺及设备设计指导手册表15-76可知： l+l1+l2Tm= f式中，l=186mm，根据切削用量简明手册表3.26，不对称要安装铣刀，入切量及超切量为60mm，则：l+l1+l2=246mm，故 l+l1+l2Tm= =1.29min f（三）工序150（镗42、47、75三个孔）切削用量及时间定额镗床夹具设计（一）明确设计任务、收集分析原始资料（1）加工工件零件图（2）箱体零件的主要加工工艺过程（3）设计任务书（表2-1）表2-1工件名称减速箱体机床型号T68材料HT200生产类型大批生产夹具类型镗床夹具同时装夹工件数1（4）工序简图本。本夹具设计第230道工序精镗35两个孔的夹具，要求在镗床上一次加工出来，但图中要求35两孔的轴线与40两孔的轴线要保证0.03的公差要求，并且四孔还有同轴度和相互垂直度的要求，所以35两孔与40两孔需要在一次装夹中加工出来。本工序的加工要求如下： 两孔轴线需要保持图上所标注的坐标尺寸。 两孔的同轴度要求0.04mm，并且与40孔轴线的垂直度要求为0.05mm。 两孔的表面粗糙度要求Ra1.6 m。（5）分析原始资料 从加工工件的零件图可以看出，工件的结构形状比较复杂，且壁较薄，所以受力后容易发生变形，设计时要注意夹紧力作用点、方向与大小的合理确定。 本道工序加工时，所需要的定位基面已经加工好从而工件的定位以有了合适的基准面。 本道工序的加工要求主要是保证孔系距离尺寸精度及位置精度。至于孔本身的尺寸精度要求则可由加工方法保证。 由于是大批生产，工件的加工精度要求比较高，所以在本工序加工时，除了考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度外，主要考虑精度问题。（二）确定夹具的结构方案（1）根据六点定位规则确定工件的定位方式 由工序简图可知，该工序限制了工件6个自由度。现根据加工要求来分析其必须限制的自由度数目的正确性。坐标系见其工序简图。为保证40孔距底面的尺寸72应限制Z轴方向的移动和Y轴方向的转动两个自由度。为了保证40孔的端面到35孔中心的距离30应限制X轴方向的移动和Z轴方向的转动。为了保证与底面的平行度要求应限制X方向的转动和Y轴方向的转动。根据工件的加工要求应该限制工件的六个自由度，根据工件工序图可知正好限制了工件的六个自由度，属于完全定位。对于基准的选择，由于本工序要加工的两个孔都与底面和47孔的位置有关，底面和47孔轴线时是这两个孔的设计基准，采用底面和47孔定位符合基准重合的原则，是典型的一面两孔定位。（2）选择定位元件，设计定位装置，根据已经确定的定位基面的结构形状，确定定位元件的类型、结构尺寸。选择定位元件的类型。根据零件图可知，本夹具采用一面两孔定位。一面两孔定位是平面与内孔的组合定位，工件以一个平面及与该平面垂直的两个定位基准孔（可以是工件上实际的孔，也可以是为定位而专门加工的工艺孔）定位。定位元件则为支承板和与支承板平面垂直的两定位销，通常其中一个为短圆柱销，另一个为菱形销。本工序以底面、47孔和与47孔距离最远的一个工艺孔9定位。因采用短定位销，故工件底面为第一定位基准，限制3个自由度，圆柱销限制2个自由度，菱形销限制1个自由度。菱形销作为防转支承，其长轴方向应与两销中心连线相垂直，并应正确的选择菱形销直径的基本尺寸和经销边后圆柱部分的宽度。确定定位元件的尺寸、极限偏差和定位元件间位置尺寸和极限偏差。底面的定位元件选择支承板。根据夹具零件及部件GB/T2236-91选择HL=840。短圆柱销的基本尺寸是该基准定位孔47H7的最小极限尺寸，所以其基本尺寸为47mm。考虑取小间隙配合及定位销的制造经济精度，取圆柱定位销定位部分的直径为47g6。圆柱定位销的结构尺寸参照夹具零件及部件国标GB/T2203-91D18mm，A型来确定。两定位销的销心距的基本尺寸应等于孔心距的平均尺寸133.3mm，其公差为两孔中心距公差的1/31/5即Ld=(1/31/5)LD 。两孔的中心距LgLD=（133.30.03）mm，故两销的中心距及公差为LgLD=（133.30.01）mm。选择菱形销的宽度 b 查机床夹具设计附表2固定式定位销国标代号GB/T2203-91取b=4mm。确定菱形销直径 补偿量按机床夹具设计（2-17）式计算：=（Ld+LD）/2=（0.03+0.01）/2=0.02mm按机床夹具设计（2-16）计算最小间隙为：X2min=2ab/D2=20.024/9=0.018mm所以按照机床夹具设计（2-18）菱形销的直径为： d2=D2X2min=90.018=8.982mm菱形销的直径公差一般取h6，故d2=8.982h6，即菱形销的标准代号为B8.982h624 GB/T2203。（3）分析计算定位误差 通过对定位误差的分析计算，判断所设计的定位装置是否合理可行。35H7和孔40孔H7孔本身的直径尺寸的定位误差均直接由镗孔方法保证，不存在定位误差。35孔与底面的尺寸1050.1定位误差 由于定位基准与设计基准重合所以B=0；又因为以大平面定位Y=0，但圆柱销的定位误差中Y0，根据公式计算： Y=D+d0+Xmin式中 D 工件定位基准孔的直径公差 d0 圆柱定位销的直径公差 Xmin 定位所需的最小间隙 所以位移误差为: Y=D+d0+Xmin=0.016+0.027+0.009=0.0520.067垂直度公差0.05mm， D=0同轴度公差0.04mm，由于两孔在一次装夹中加工出来，所以同轴误差非常小，能够满足同轴度要求。平行度公差0.05mm当工件歪斜时会影响平行度公差，根据机床夹具设计（2-19）工件的转角误差公式： tan=（D1 +d1+X1min+D2+d2+X2min）/2L式中 D1 ，D2 工件定位孔的直径公差； d1 圆柱定位销的直径公差； d2 菱形销的直径公差； X1min 圆柱定位销与孔间的最小间隙； X2min 菱形定位销与孔间的最小间隙； L 两定位孔中心距则 tan=（0.016+0.027+0.009+0.016+0.027+0.018）/2133.3=0.00042，所以产生的导向误差为：2140.000042=0.0012因B=0，得定位误差为D=Y=0.00120.02。因此该定位方案能满足尺寸精度和位置精度要求。由以上计算分析可知，该定位方案是合理可行的。（4）夹具设计 定位元件的设计 由于本夹具采用一面两孔定位元件主要是四块支承板，圆柱销、菱形销的尺寸上面已经确定。 导向元件的设计 镗模是依靠导向元件镗套来引导镗杆，从而保证被加工孔的位置精度。机床精度（镗杆和机床主轴采用浮动连接）不影响镗孔的位置精度，要保证镗孔的位置精度主要通过镗套的位置精度和结构的合理性来实现，同时镗套的结构对于被镗孔的形状精度、尺寸精度以及表面粗糙度都有影响，因此需要合理的选择镗套。a. 导向方案选择。由于零件的生产类型为大批生产，考虑镗套磨损后可以更换，选择标准结构的固定式镗套，其与衬套配合固定在镗模支架上。这种镗套的外形尺寸小、结构紧凑、制造简单、易获得高的位置精度，所以一般在扩孔、镗孔或铰孔中应用较多。由于镗套是固定在镗模架上的，不随镗杆转动和移动，而镗杆在镗套中既有相对转动由于相对移动，镗套易磨损，故只宜于低速的情况下工作，且应采取有效的润滑措施。b. 导向件设计。 镗套与镗杆、衬套的配合必须选择恰当，过紧易研坏或咬死，过松则不能保证工序加工精度。35H7的孔对应的镗套根据夹具零件及部件GB/T2266为32，其与衬套配合为32H7/h6，衬套与夹具支架配合为37H7/n6。40H7孔对应35模套，其与配套配合为35H7/h6 ，衬套与夹具支架配合为42H7/n6。（5）确定工件的夹紧装置 夹紧装置对整个夹具影响很大，设计时一定要慎重考虑。 镗床夹具对夹具装置的要求 设计镗夹具上的夹紧装置时，除了要考虑一般夹具设计应满足的要求外，还需注意镗削加工的特点。镗削时镗刀的转速虽然不大，但是产生的切削力较大，所以要保证夹紧绝对可靠，应采取夹紧力较大且自锁性能较好的夹紧装置。 选择夹紧力的方向和作用点 夹紧力的方向，应指向定位支承面，使定位可靠。夹紧力的作用点不应施加在顶面上，否则夹紧装置容易碰刀，限制了镗刀的活动空间，又妨碍视线。此外还会使夹具的悬伸长度加大，影响加工稳定性。所以夹紧力的作用点应选在工件上距定位面较近的地方。初步选为底面上平面的两个凸缘上。这样既可以避免上述缺点，又能保证安全生产。 夹紧装置型式的选择 为了使工件能快速套上或卸脱定位销，保证夹紧可靠安全，采用两个移动式螺旋压板，此结构夹紧可靠，操作方便。初步选用M16100 的螺杆。 估算夹紧的可靠性 工件受力分析见图，工件在加工时，受到自身重力和镗削切削力作用。在主切削力Fx的作用下所产生的切削扭力矩，有使工件翻转的趋势；轴向分力Fz将使工件产生移动趋势，径向分力Fy和重力及夹紧力同向有助于工件定位可靠，减小夹紧力。夹紧力F垂直于工件的定位面，使工件与定位元件的工作面接触压紧。从工件受力情况和夹紧方式的分析可知，保证工件可靠夹紧的主要条件是：在夹紧力作用下所产生的摩擦阻力钜应大于在主切削力Fz作用下所产生切削力矩。若忽略压板与工件夹紧表面之间的压紧摩擦阻力矩，则所需夹紧力可用下式估算： F=KFzR/2fr式中 F每个压板实际输出的夹紧力（N）； K安全系数，K=2.5； Fz主切削力（N）； R圆周切削力Fz作用点至工件旋转中心的最大距离R2=852+1052=18250，所以R=135.1mm=0.1351m； f摩擦系数，f=0.15； r当量摩擦半径，取夹紧力作用点至工件中心的距离，近似取170/2=85mm；根据金属切削原理的知识，用硬质合金镗刀镗削铸铁工件孔时的主切削力Fz可按下式计算： Fz=C Fzpf0.75现取p=1.0mm，f=0.16mm/r，根据金属切削用量手册查知：当主偏角K=60时，C Fz=848所以： Fz=8481.00.160.75N=214.53N将上面确定的K、R、f、r、Fz的值代入F=KFzR/2fr得 F=2.5214.53135.1/20.1585=2841.5N由杠杆比可知，螺母的夹紧力应为2841.