CW6136车床主轴箱体工艺夹具设计

欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要CAD图纸的请联系q1484406321邵阳学院毕业设计（论文）-1 绪 论随着世界经济全球化的进程不断加深，国际间合作也进一步加强。在这一时期内，机械制造业是制造工业的最主要的组成部分。它是为用户创造和提供机械产品的行业，包括机械产品的开发、设计、制造生产、流通和售后服务的全过程。因其广泛的用途和其创造的价值，在国民经济中的地位越来越不可替代，逐渐成为各国人民基础产业的顶梁柱。1.1 机械制造技术的现状和发展前景西方的第一次工业革命，就是以机械的广泛使用为其主要特征。从此之后机械制造业和机械制造技术得到了长足发展，但是就机械制造技术来说，从那以后的二百多年来，发展是比较缓慢的，其主要原因是制造工艺难以用数学方法进行描述。直至本世纪中叶以后，尤其是70年代以后，由于微电子技术、控制技术、传感技术与机电一体化技术的迅猛发展，为机械制造加工技术的开发和利用创造了有利的条件。目前，机械制造技术正在向自动化、最优化、柔性化、集成化和精密化方向发展。现代机械制造技术发展的总的趋势是机械制造技术与材料科学、电子科学、信息科学、环保科学、管理科学等的交叉、融合，具体将主要集中在机械制造基础技术、超精密及微细加工技术、自动化制造技术和绿色制造技术等几个方面。1.2 工艺工装涉及的内容及其设计方法1.2.1 工艺工装的基本内容在生产过程中直接改变生产对象的形状尺寸相对位置和性质等，使其成为合格产品的过程，称为制造工艺过程。如毛坯制造、零件的机械加工、热处理、机器装配等，它是生产过程的重要组成部分。工艺过程包括热加工工艺过程、机加工工艺过程和装配工艺过程。工艺设计是产品设计和产品制造之间的桥梁，而工装设计更是工艺设计的物质基础，在整个机械制造过程中占有十分重要的地位。零件机械加工工艺过程就是根据零件的结构特点和技术要求，以及所用毛坯生产数量、现有生产条件和科技进步等原始数据和资料加以综合研究，采用相应的加工方法的设备（机床和工装）并按照规定的加工步骤，和操作方法等按一定的格式用文件的形式规定下来用于指导和组织生产，便成为工艺规程。1.2.2 工艺工装的设计方法工艺和工艺装备的设计方法可分为传统设计方法和现代设计方法两种： （1）传统设计方法传统的设计方法是通过人（设计者）对各个具体零件的加工工艺过程和各个具体的工艺装备进行独立的设计。因为这种设计方法主要依赖设计者的学识和经验而人的主观愿望和作风也起作很大的作用。这种设计方法，个人的生产经验和工作经验是重要的，可以充分发挥人的主观能动性和创造性，所以必然会给生产带来很多不便。（2）现代设计方法科学技术的进步和高新技术在机械制造中应用，使设计方法发生根本性的变化。现代设计方法是在数控技术和计算机技术发展基础上，用成组技术、系统工程、最优化原理、现代控制理论等近代科学理论作指导，从产品和生产过程的总体出发，从共性的研究中派生出具体的零件机械加工工艺过程和工艺装备的设计方法。在机械工艺规程的编制上，采用了CAPP，为工艺编制者提供了很好的工作平台和编制基准，使得设计者有更多的时间和精力进行其它的重要工作，CAPP承担了许多简单繁琐的重复劳动，这对设计者来说是一项重大的解放。1.3 课题设计的基本思路和关键技术本课题的设计思路是：通过对车床主轴箱体进行技术要求的分析，根据大批量生产类型，制定车床主轴箱体的机械加工工艺过程，设计各加工工序，包括各加工面的加工方法、加工方案和切削用量的选择。在工艺分析的基础上，设计铣面、钻孔和镗孔的夹具。本课题设计的关键技术是：工艺分析时，设计合理的加工工序，选择合适的加工方法、加工方案和切削用量；在箱体类零件各加工表面中，通常平面的加工精度比较容易保证，而精度要求较高的支承孔的加工精度以及孔与孔之间、孔与平面之间的相互位置精度则较难保证。所以，在制订箱体类零件加工工艺过程时，应将如何保证孔的精度作为重点来考虑。夹具设计时，选择合理的定位、夹紧方案，并确定相应的定位、夹紧元件。使得夹具设计具有实用性，经济性的价值。2 机械加工工艺规程编制2.1 零件的工艺分析2.1.1 确定生产类型CW6136车床属中型机械，按照设计要求，其生产类型为大批量生产。2.1.2 箱体的作用箱体是车床的主要零件，由它支承传动轴，将轴、齿轮和轴套等零件组装在一起，使它们保持正确的相互位置关系，从而保证齿轮的正常啮合。车床主轴箱中装有主轴及主轴变速机构，其作用是将电动机的传动传递给主轴，带动工件作旋转运动，改变主轴箱的控制手柄的位置可使主轴得到不同的转速，利于不同要求的加工，主轴箱中传动轴是通过轴承安装在主轴箱体上的，那就要靠箱体的加工质量来保证主轴和主轴变速机构在主轴箱中的安装位置。主轴箱体三维图如图2.1所示。图2.1 机座三维图图2.1 主轴箱体三维图主箱体零件图（见YW-0003）。2.1.3 技术条件分析2.1.3.1 孔径精度孔径精度直接影响到轴的回转精度，它包括孔的尺寸精度和孔的形状精度两个面。（1）孔的尺寸精度，CW6136车床主轴箱体主轴孔的轴承孔精度为IT6，而其余各轴的轴承孔的精度为IT7。（2）孔的几何形状精度，各轴承孔的圆柱度要求较为严格，而对主轴两端轴承孔H和轴承孔K的要求最高，其圆柱度允差为0.008mm。2.1.3.2 孔与孔之间的相互位置精度有传动关系的孔与孔之间的相互位置精度会直接影响齿轮的啮合精度，因此必须严格要求，它包括同轴线上各孔的同轴度，轴与轴之间的孔距尺寸精度和各纵向轴孔之间的平行度等。（1）同轴度主轴两端轴承孔H和轴承孔K的同轴度为0.02mm;轴和轴的同轴度允差为0.025mm;轴两端轴孔之间的同轴度允差为0.025mm;轴上三个孔的同轴度允差为0.025mm;轴两端轴承孔的同轴度允差为0.015mm;各轴中主轴的同轴度要求最高，它会直接影响车床主轴的回转精度。（2）平行度有啮合关系的轴孔之间的平行度误差会影响齿轮的接触精度，产生振动、噪音和降低齿轮的使用寿命，因此必须严格控制其误差值。轴和轴对主轴的平行度允差值为0.10mm;轴对主轴的平行度允差值为0.15mm;轴对主轴的平行度允差值为0.06mm;轴对主轴的平行度允差值为0.04mm;拔叉轴和拔叉轴对轴的平行度允差值为0.10mm;拔叉轴对轴的平行度允差值为0.04mm。2.1.3.3 孔与平面之间的相互位置精度（1）孔与平面之间的平行度主轴与安装基面G和F的平行度误差会影响安装精度，使主轴的回转中心线与机床导轨不平行而造成回转误差，图中，主轴的轴心线与平面G和F的平行度允差为0.06mm。（2）孔与平面的垂直度孔的轴线与端面不垂直，会产生端面圆跳动，使轴运转时产生轴向窜动，影响使用性能。主轴孔与端面的径向跳动为0.03mm;轴的轴心线A与平面F的垂直度允差为0.02mm。2.1.3.4 平面与平面之间的相互位置精度平面与平面之间的垂直度误差和平行度误差，有的会影响安装精度，有的虽然不会影响使用性能，但在加工过程中，需要利用相互垂直的平面作为定位基面时，必须严格控制其相互位置精度。（1）前面与作为安装基面的凸台定位面F的平行度允差为0.15mm;（2）前面与作为安装基面G的垂直度误差为0.15mm。2.1.3.5 平面形状精度凡定位表面与安装基面都必须平整、光洁，以增加安装接触面积，提高接触刚度。主轴箱体加工规定：（1）前面的平面度允差为0.06mm;（2）顶面的平面度允差为0.1mm;（3）底面的平面度允差为0.04mm;因为它是安装基面，所以要求最高。2.1.3.6 箱体的表面粗糙度各表面根据使用要求不同，规定了相应的表面粗糙度。轴孔中主轴孔的表面粗糙度要求最高，Ra值为0.8m,其余各纵向轴承孔和拔叉轴孔的表面粗糙度为Ra值为1.6m,平面中作为安装基面的G和F要求最高，Ra值为0.8m,其次是前面的粗糙度为Ra值为0.8m,左右端面的表面粗糙度Ra值为1.6m,而顶面和孔的内端面的表面粗糙度为Ra值为3.2m,本设计中采用顶面作为定位基准，从工艺需要出发，应提高顶面的加工精度和对顶面的粗糙度要求，Ra值可定为1.6m。2.2 选择毛坯和画毛坯图箱体的材料是HT200，材料的抗拉强度为200N/,抗弯强度为400 N/，硬度为HB170-241。主轴箱结构复杂，箱壁薄，选用铸造方法制造毛坯，因生产类型为大批量生产，可选用砂箱机器造型，内腔安放型芯，空腔及直径大于30mm的孔均事先铸出，铸件需经过人工时效处理。参考机械加工工艺手册以下简称文献1。参考文献1表2.3-11，铸件的公差等级为CT8-10级，查阅文献1表2.3-6，加工余量等级MA为G级。故取CT为8级，MA为G级。查阅文献1表2.3-5，根据各表面的基本尺寸，确定各加工表面的毛坯余量，其值如表2.1所示。表2.1 各加工表面的毛坯余量尺寸位置基本尺寸（mm）加工余量等级（MA）加工余量（mm）备注底面516G5.0铸造位置是顶面 双侧加工顶面516G5.0铸造位置是底面 双侧加工前面516G5.5单侧加工 左端面392G4.5双侧加工 右端面392G4.5双侧加工凸台面F338G4.5双侧加工主轴孔130H3.5轴孔降1级，双侧加工主轴孔140H3.5轴孔降1级，双侧加工其余轴孔100H2.5轴孔降1级，双侧加工前端R80平面140G5.5单侧加工参考文献1表2.3-9，查得铸件主要尺寸的公差，然后计算毛坯尺寸及公差，列表如2.2所示。表2.2 毛坯尺寸及公差尺寸位置零件尺寸(mm)总余量(mm) 毛坯尺寸(mm)公差左端面与右端面间距离5164.5+4.55251.32.6前面与后面间距离3925.5397.51.12.2顶面与底面间距离3285.0+5.03381.12.2F面与前面间距离2254.5+5.52351.02.0主轴孔1401403.5+3.51330.91.8主轴孔1301303.5+3.51230.91.8轴孔62622.5+2.5570.71.4轴孔92922.5+2.5870.81.6轴孔90902.5+2.5850.81.6轴孔85852.5+2.5800.81.6轴孔72722.5+2.5670.81.6轴孔47472.5+2.5420.71.4轴孔42422.5+2.5370.651.32.3 机械加工工艺过程2.3.1 定位基准的选择（1）精基准的选择根据设计要求，分析精基准有两种选择，第一种是选择箱体的底面G和凸台定位面F作为精基准，将箱体在夹具上定位，再去加工其他的平面和轴孔，这时底面G和凸台面F既是设计基准，又是安装时的装配基准，现在又将它作为定位基准，实现了基准重合，消除了加工过程中的基准不重合误差，容易保证各加工表面之间的相互位置精度。但这种加工方法定位镗各轴承孔时，为了增加镗杆的刚性，要增加中间辅助支承，由于箱体安装时箱口朝上，只能设置悬挂的吊架式支承，它的刚性较差，安装误差也大，使用起来也不方便，这是一个明显的缺点。第二种是选择顶面和利用顶面上的两个孔作为工艺孔作为精基准，箱体用这种“一面两孔”的定位方法在夹具上定位，再去加工其他平面和轴承孔时，实现了基准统一。箱体在夹具上定位时箱口朝下，中间导向支架可以安装在夹具体上，支架的刚性容易得到保证，工件装卸也很方便。但用第二种方法定位，会使定位基准与设计基准不重合，产生基准不重合误差，为此必须提高精基准的加工精度，减小加工误差，必要时还应进行尺寸链的计算。本设计中主轴孔与底面之间的尺寸精度要求并不高，比较两种方法，选择第二种，选择顶面和顶面上的两个孔作精基准，采用“一面两孔”的定位方式更为合适。（2）粗基准的选择考虑到箱体的结构复杂，加工的表面较多，为了保证各加工表面的相互位置精度和具有足够的加工余量，尤其是保证各轴承孔都有足够而又均匀的加工余量，选择主轴孔和距主轴孔距离较远的轴孔作为粗基准比较合适。因为铸造箱体毛坯时，形成主轴孔、各支承轴轴孔和箱体内壁的泥芯是做成一个整体放入型腔的，它们之间具有较高的相互位置精度，而用主轴孔和轴孔作粗基准，有利于各孔的加工，不仅能保证各轴承孔有足够而又均匀的机械加工余量，还能较好地保证各孔的轴心线与箱体内壁的相互位置。成批生产时，可将箱体在平板上划出加工轮廓线，粗铣顶面时，按划线找正安装工件，实质上就是以主轴孔为粗基准，加工精基准。在大量生产时，可直接利用箱体主轴孔在专用铣夹具中定位。本工艺设计是大量生产，采用箱体毛坯在铣床夹具上定位加工顶面较为合适。2.3.2 箱体各表面的加工方案箱体的加工表面有平面、轴承孔、拔叉轴孔、连接孔和螺纹孔等，其加工方法如下：2.3.2.1 平面加工平面加工有车削、铣削、刨削、拉削和磨削等方法，如何选择每一表面的加工方法，这要结合该表面的具体技术要求而定。（1）顶面加工 箱体顶面的表面粗糙度为Ra值为3.2m,现将它作为定位基面，应降低表面粗糙度为Ra值为1.6m,平面度允差为0.1mm。查阅机械制造技术基础以下简称文献2图5.17，可采用粗铣、半粗铣和精铣的加工方法。（2）底面加工 箱体底面是安装基面，表面粗糙度Ra值为0.8m，平面度允差为0.04mm，要求较高，并且底平面有凸台面F，故可采用粗刨、精刨再磨削的加工方法。（3）前表面的加工 箱体的前面的表面粗糙度为Ra值为0.8m,平面度允差为0.06mm，且与底面有垂直度要求，可采用粗刨、精刨再磨削的加工方法。前面上有斜面，可考虑采用粗铣和精铣的加工方法。（4）左、右端面的加工 箱体左、右端面的粗糙度为Ra值为1.6m,可采用粗铣后再精铣的加工方法。右端台阶面可在铣床上一次铣去全部余量。（5）凸台面F的加工 F面与底面垂直，与前面平行，其平面度允差为0.15mm,可考虑在加工底面时，同时刨削F面，最后磨削加工，满足其技术要求。2.3.2.2 孔加工箱体上的孔按其使用要求大致分为：轴承孔、拔叉轴孔、连接用的通孔和螺纹孔等，其加工方法如下：（1）轴承孔加工纵向轴承孔中主轴的轴承孔的加工精度为IT6，要求最高，其余轴承孔的加工精度为IT7，各轴承孔的直径除轴外，其直径均大于30mm,轴承孔可以事先铸出。其加工方法如下：主轴的轴承孔加工 查阅文献2表图5.12，主轴孔可以采用粗镗半精镗精镗粗铰精铰的加工方法。轴、轴、轴和轴的轴承孔加工 查阅文献2图5.12，可以采用粗镗半精镗精镗的加工方法。轴的轴承孔加工 查阅文献2 图5.12，因轴轴承孔直径小，毛坯孔事先不予铸出，可以采用钻扩粗铰精铰的加工方法。（2）拔叉轴轴孔加工拔叉轴的轴孔直径较小，毛坯孔事先不予铸出，查阅文献2 图5.12，可以采用钻扩粗铰精铰的加工方法。孔与前面的垂直度要求以及轴孔之间的尺寸精度是靠钻床夹具的制造精度来保证的。（3）连接孔的加工用于连接的通孔采用钻或者钻扩的加工方法，螺纹孔加工采用钻扩攻丝的加工方法。孔的位置精度和孔距精度是靠钻床夹具的制造精度来保证的。（4）工艺孔的加工顶面上的二孔30要求并不高，现将它作为工艺孔，其尺寸精度应提高到IT7，可以采用钻扩粗铰精铰的加工方法。2.3.3 箱体的机械加工工艺规程以上各加工表面的加工方案确定之后，按照“先粗后精”和“基面导前”的加工原则，并考虑到零件是大批量生产，适当采用工序分散的原则，将零件的机械加工工艺过程编制如下表2.3。表2.3 机械加工工艺过程安排工序号机床设备10铸铸造毛坯20热时效人工时效30冲砂去除余砂和表面铁锈40油漆非加工表面刷防锈漆50铣粗铣-半精铣顶面X53K立式铣床60刨1）粗刨、精刨底面和凸台面FB2010龙门刨床2）粗刨前面、精刨前面70铣精铣顶面到图样要求X53K立式铣床80钻 1）钻、扩、铰2-30H7工艺孔Z35摇臂钻床2）钻6-6孔3）钻2-6、7孔4）钻、攻4-M8螺纹孔90铣粗铣左、右端面组合机床100铣精铣左、右端面组合机床110铣铣右台阶面X53K立式铣床120铣1）粗铣前面斜面X53K立式铣床 2）精铣前面斜面到图样要求130镗1）钻、扩、铰轴20H7和30H7孔T68卧式铣镗床2）粗镗、半精镗、精镗轴42、47J7和72H7孔140镗粗镗、半精镗、精镗、轴各轴承孔专用镗床150铰粗铰、精铰轴轴承孔T68卧式铣镗床160钻1）钻、扩、粗铰和精铰前面各拔叉轴孔Z32摇臂钻床2）钻、攻前面8-M6螺纹孔170钻1）钻、攻底面2-M16螺纹孔2-17孔并锪平32孔Z32摇臂钻床2）钻、攻左侧面7-M10、3-M8、3-M6和M16的螺纹孔3）钻、攻右侧4-M8、4-M6的螺纹孔和钻6的孔180磨1）磨底面和凸台面F到图样要求M7140卧轴矩台、平面磨床2）磨前面到图样要求190检按技术要求终检200油漆刷底漆和装饰漆210入库2.4 工序设计2.4.1 选择加工设备、刀具、夹具和量具（1）工序50和70铣削顶面铣削顶面时，参阅机械制造工艺设计简明手册，以下简称参考文献3表4.235，选择X53K立式铣床。参阅机械制造工艺设计手册以下简称文献4表543，选用D=100，Z=4的不重磨硬质合金刀片套式面铣刀进行铣削。用游标卡尺测顶面高度。用粗糙度样板比照检验顶面的表面粗糙度。将顶面置于1000800的平板上用塞尺检验其平面度。（2）工序60粗刨、精刨底面、前面和凸台定位面F参阅文献3表4.242，选用B2010A型龙门刨床刨削以上各表面，选用直头通切刨刀（右及左）。用高度游标卡尺测量各加工表面之间的距离。（3）工序80钻230H7工艺孔和顶面各孔参阅文献3表4.211，选用Z35摇臂钻床钻孔。使用夹具为盖板钻模，并选用相应尺寸的麻花钻、扩孔钻和机用绞刀。（4）工序90、100和工序110粗铣、精铣左、右端面及铣右台阶面参阅文献4表543，选用D=400，Z=20的不重磨硬质合金刀片套式面铣刀在卧式双面组合机床上，用两把铣刀同时铣削左、右端面。用游标卡尺测量左、右端面间距离。用粗糙度样板比照检验平面粗糙度。右台阶面可用D=100，Z=4的不重磨硬质合金刀片套式面铣刀在X53K立式铣床上一次铣去全部余量。（5）工序120铣削前面的斜面参阅文献4表543，选用D=160，Z=8的不重磨硬质合金刀片套式面铣刀在X53K立式铣床上铣斜面，此时箱体在专用铣床夹具上定位。（6）工序130加工轴和轴的轴承孔工件在专用夹具上定位，在T68卧式镗铣床上选用相应尺寸的麻花钻、扩孔钻和机用绞刀加工轴的20H7孔和30H7孔。用镗刀镗削轴的轴承孔72H7、47J7和42。用塞规（规格为20H7、30H7、47J7和72H7）检验孔径尺寸。（7）工序140镗削各纵向孔、工序150铰主轴孔工序140，工件在专用镗床夹具中定位，在组合机床上用镗通孔的镗杆削轴、轴、轴和轴的各轴承孔。用环规（规格为62J7、62H7、85H7、92H7、90J7、130K6和140H6）检验孔径尺寸。工序150为铰主轴的轴承孔，选用T68卧式镗铣床，将工件安装在专用夹具中进行铰制。（8）工序160钻、扩、铰各拔叉孔工件在专用钻床夹具中定位，在Z35摇臂钻床上选用相应的麻花钻、扩孔钻和机用铰刀钻、扩、铰各拔插轴孔。用塞规（规格为22H7、22H8、25H7、30H7和32H7）检验各拔叉轴孔的尺寸精度。（9）工序170钻、攻各表面上的联接孔和螺纹孔工件在专用钻床夹具上定位，选用Z35摇臂钻床，使用相应尺寸的麻花钻、扩孔钻钻孔、扩孔，使用机用丝锥攻丝。（10）工序180磨底面、前面和凸台面F参阅文献3表4.232，选用卧轴矩台平面磨床（型号为M7140），夹具为专用磨床夹具，量具为游标卡尺，检具为粗糙度样板、平板和塞尺等。2.4.2 确定工序尺寸查表确定各道工序的机械加工余量，由加工表面的最后工序往前推算，计算出前道各工序的工序尺寸。最后工序的工序尺寸及公差按图样的要求及尺寸标注，而前道各工序的公差由加工方法的经济精度决定。（1）平面加工工序尺寸及公差以顶、底面加工为例，查阅参考文献3表2.321，顶面加工的最后工序为精铣，精铣余量为1mm,前道工序为半精铣，半精铣余量1.5mm，而顶面的毛坯余量为5mm，则粗铣余量为2.5mm。底面加工的最后工序为磨削，磨削余量为0.5mm，前道工序为精刨，精刨余量为2.5mm，该表面的毛坯余量为7mm，则粗刨余量为4mm。顶面与底面间毛坯的距离为340mm，工序60顶面粗铣后工序尺寸为337.5mm，半精铣后的工序尺寸为336mm，工序70为粗刨底面，加工精度为IT11，则工序尺寸为，精刨后工序尺寸为（经济精度为IT8），工序80又是精铣顶面，加工精度为IT7，则工序尺寸为。工序180为最后磨削底面，工序尺寸为图样尺寸为328。可用同样的方法，查出其他平面加工时各道工序的加工余量，并计算出工序尺寸及公差，其值如表2.4所示。表2.4 平面加工工序尺寸及公差工序加工表面粗加工半精加工精加工工序内容余量精度工序尺寸工序内容余量精度工序尺寸工序内容余量精度工序尺寸50顶面粗铣2.5337.5半精铣1.533670精铣1.0760底面粗刨411精刨2.58180磨0.56328 60粗3.5394精1.5392.5前面刨刨180磨0.539260凸台面F粗刨2.511精刨1.58180磨0.5690左右端面粗铣311100精铣1.58110右端台阶面粗铣3513120粗铣3.511372精铣28（2）轴孔加工的工序尺寸及公差以主轴的轴承孔140H6加工为例，查阅文献3表2.310，轴孔毛坯直径为133；粗镗双边余量为3，加工精度为IT11，工序尺寸为，半精镗双边余量2，加工精度为IT9，工序尺寸为，精镗双边余量为1.3，加工精度为IT8，工序尺寸为，精铰余量为0.2，工序尺寸为图样尺寸。用同样方法查出其余各轴孔的加工余量，计算工序尺寸及公差，列表如2.5所示。表2.5 轴孔的工序尺寸及公差孔径粗镗半精镗精镗双边余量工序尺寸双边余量工序尺寸双边余量工序尺寸轴140H6321.3130K6321.3轴轴92H731190J731185H7311轴62H731162J7311轴72H731142J7311钻扩粗铰精铰第一次扩第一次扩轴30H7182829.8020H71819.8孔径粗铰精铰双边余量工序尺寸双边余量工序尺寸轴140H60.50.2130K60.50.2（3）拔叉轴孔的工序尺寸及公差拔叉轴孔的尺寸较小，铸造时不铸出毛坯孔，加工时采用钻扩铰的方法。以轴的32H7为例，查文献3表2.38，先钻出孔18，再钻扩到30，再扩孔到31.75，然后粗铰到尺寸31.93，最后精铰到32H7。用同样的方法加工其余拔叉轴孔，其工序尺寸及公差如表2.6所示。表2.6 拔叉轴孔的工序尺寸及公差孔 径钻扩粗 铰精 铰第一次钻第二次钻轴22H71521.821.94轴32H7153031.7531.93轴22H81521.821.94轴32H7153031.7531.93轴32H7153031.7531.93轴30H7152829.829.93轴32H7153031.7531.93轴22H71521.821.94轴25H7152324.824.94E-E32H1115 （4）顶面上二个工艺孔230H7位置的确定利用顶面上的二个30的孔作“一面两孔”定位时的工艺孔，二孔相距437，且与主轴孔的轴线在同一剖面内。它与精刨后的前面的距离为尺寸A，与F面的距离为尺寸B，B=80，F面与前面的距离为C，C=（），钻工艺孔时，是以精刨以后的前面为基准，则前面尚有磨削余量D。尺寸A、B、C和D构成尺寸链，如图2.2所示。在这个尺寸链中，尺寸B为封闭环，C和D为增环，A为减环。只要求出尺寸A，则两工艺孔的定位尺寸就确定了。解这个尺寸链：尺寸B为自由公差，设精度IT13，查表得；尺寸D的精度为IT7，查表得，又，解这个尺寸链。孔的轴向可以在箱体内腔一侧壁定位。可设计盖板钻模，保证工艺孔和顶面其余各孔的尺寸精度和相互位置精度。图2.2 工艺孔位置的尺寸链2.4.3 典型工序切削用量的计算2.4.3.1 铣削底面的切削用量计算工序50和工序70为铣削顶面，其切削用量计算如下：（1）粗铣顶面时的切削用量背吃刀量 =2.5mm。每齿进给量 查阅切削用量简明手册（以下简称文献5）表3.5，每齿进给量=0.140.24mm/z，取每齿进给量=0.18mm/z。确定刀具寿命 刀具为=100mm，z=4的不重磨硬质合金刀片套式面铣刀，查阅文献5表3.8，铣刀寿命为180min。选择切削速度和每分钟进给量 查阅文献5表3.16，=86m/min，n=275r/min，=432mm/min，查修正系数=1.13，=0.45，所以修正以后的切削速度和每分钟进给量为：， 。 则转速。 参阅文献1表4.2-36，按X53K立式铣床的技术参数，取n=300r/min，=190mm/min，则实际的切削速度和进给量为：，。校验机床功率 查阅文献5表3.24，当=2.5mm，=45mm，=0.16mm/z和=190mm/min时，铣刀耗用的功率约为1kw，所以X53K立式铣床的功率是足够的。（2）半精铣顶面时的切削用量计算背吃刀量 =1.5mm。每齿进给量 查阅文献5表3.5，=0.40.6mm/r，即=0.10.15mm/z，取半精铣时=0.13mm/z。确定刀具寿命 查阅文献5表3.8，铣刀寿命为180min。选择切削速度和每分钟进给量 查阅文献5表3.16，=110m/min，n=352r/min，=394mm/min，查修正系数=1.13，=0.45，所以修正以后的切削速度和每分钟进给量为：，。则转速。参阅文献1表4.2-36，按X53K立式铣床的技术参数，取n=375r/min，=190mm/min，则实际的切削速度和进给量为：，。（3）精铣顶面时的切削用量计算背吃刀量 =1mm。选择切削速度和每分钟进给量 查阅文献5表3.16，=124m/min，n=395r/min，=316mm/min，查修正系数=1.13，=0.45，所以修正以后的切削速度和每分钟进给量为：，。则转速。参阅文献1表4.2-36，按X53K立式铣床的技术参数，取n=475r/min，=150mm/min，则实际的切削速度和进给量为：，。用同样的方法可以计算出铣削其它面时的切削用量，结果列表如表2.7所示表2.7 铣削面的切削用量工序工序内容切削深度（双边mm）切削速度（m/min）转速(r/min)进给量（mm/z）50粗铣顶面2.594.23000.64半精铣顶面1.5117.83750.5270精铣顶面1.01494750.3290粗铣左、右端面3.558.7473.00100精铣左、右端面1.5119950.6110铣右端台阶面373.82353120粗铣前面斜面3.575.41501.28精铣前面斜面1.51182350.482.4.3.2 镗轴孔时的切削用量计算箱体加工个工序140是采用组合机床镗各轴承孔（、轴孔），这时镗孔的横向进给量是一致的。下面分别计算各孔镗削时的切削速度和镗杆的转速。（1）粗镗主轴轴孔（140mm）时的切削用量计算背吃刀量 =1.5mm（单边余量）。纵向进给量 查阅文献5表1.5，粗镗时进给量=0.61.0mm/r,取=0.8 mm/r。确定镗刀寿命 查阅文献5表1.9，镗刀寿命为60min。选择切削速度 查阅文献5表1.27，=158， =0.15， =0.4，m=0.20， ，则切削速度为，转速。（2）半精镗轴孔（140mm）时的切削用量计算背吃刀量 =1mm（单边余量）。确定进给量 查阅文献5表1.6，粗镗时进给量=0.25-0.40mm/r,取=0.40 mm/r。确定刀具寿命 查阅文献5表1.9，镗刀寿命为60min。选择切削速度 查阅文献5表1.27， =189.8， =0.15， =0.20，m=0.20， ，则切削速度为，转速。（3）精镗轴轴承孔（140mm）时的切削用量计算背吃刀量 =0.65mm（单边余量）。确定进给量 查阅文献5表1.5，精镗时进给量=0.15-0.40mm/r,取=0.25 mm/r。确定刀具寿命 查阅文献5表1.9，镗刀寿命为60min。计算切削速度 查阅文献5表1.27，=189.8， =0.15， =0.2，m=0.20， ，则切削速度为，转速。用同样的方法可以计算出镗削、轴孔的切削用量，结果列表如表2.8所示。表2.8 镗削轴承孔的切削用量工序工序内容切削深度（双边mm）切削速度（m/min）转速(r/min)进给量（mm/r）140粗镗轴轴承孔3561270.8粗镗、轴轴承孔3561940.8粗镗轴轴承孔3562880.8140半精镗轴轴承孔2.0781780.4半精镗、轴轴承孔1.0782700.4半精镗轴轴承孔1.0784020.4140精镗轴轴承孔1.3902050.25精镗、轴轴承孔1.0903100.25精镗轴轴承孔1.0904640.252.4.3.3 钻、扩、铰孔时的切削用量计算工序160为加工各拔叉轴孔，现以加工轴孔32H7为例，计算其切削用量。（1）钻孔至15mm时的切削用量查5表2.7，=0.31-0.375mm/r，参照Z35摇臂钻床的技术参数，取=0.32mm/r ，查5表2.15，切削速度v=18m/min，转速n=382r/min，参照Z35摇臂钻床的技术参数，取n=420r/min，则实际切削速度为19.8m/min。（2）钻扩孔至30mm时的切削用量查5表2.10，=0.77-0.9mm/r，参照Z35摇臂钻床的技术参数，取=0.9mm/r ，查5表2.30，扩孔时=15.2，=0.25，=0.1，=0.4，m=0.125，=0.84，钻头寿命为75min，则切削速度v为：，。参照Z35摇臂钻床的技术参数，取n=170r/min，则实际切削速度为：。（3）扩孔至31.75mm时的切削用量参照Z35摇臂钻床的技术参数，取=0.9mm/r ，查5表2.12，扩孔钻寿命为50min，查5表2.30，扩孔时=18.8，=0.2，=0.1，=0.4，m=0.125，则切削速度v为：，。参照Z35摇臂钻床的技术参数，取n=170r/min，则实际切削速度为：。（4）粗铰孔至31.93mm时的切削用量查5表2.24，f=1.0-1.5mm/r，v=8-14m/min，粗铰时取f=1.2mm/r, v=8.5m/min, n=85r/min。（5）精铰孔至32H7时的切削用量查5表2.24，f=1.0-1.5mm/r，v=8-14m/min，参照Z35摇臂钻床的技术参数，取f=0.9mm/r，v=13.2m/min，n=132r/min。用以上方法可以计算出加工其余拔叉轴孔时的切削用量，结果列表如表2.9所示。表2.9 钻孔的切削用量孔径加工步骤尺寸切削速度转速进给量(mm) （mm）（m/min）(r/min)（mm/r）32H71）钻孔1519.84200.322）钻扩孔30161700.93）扩孔 31.7516.91700.94）粗铰31.938.5851.25）精铰32H713.21320.932H11（E-E）1）钻孔1519.84200.322）钻扩孔30161700.93）扩孔32H11171700.922H71）钻孔1519.84200.322）钻扩孔21.818.32650.673）粗铰21.949.21321.24）精铰22H711.741700.930H71）钻孔1519.84200.322）钻扩孔2823.32650.403）扩孔29.824.82650.904）粗铰29.938851.25）精铰30H712.41320.925H71）钻孔2319.12650.42）扩孔24.819.12650.673）粗铰24.948.241051.24）精铰25H713.31700.92.5 填写工序卡加工工序卡见YW-0002。3 机床夹具设计3.1 铣夹具设计加工CW6136车床主轴箱体的左右端面，大批量生产，采用组合机床进行铣削加工，设计其所需的铣床夹具。铣夹具将设计工序90和工序100，即粗铣精铣左、右面的铣夹具。本工序采用卧式组合铣床进行铣削加工，加工面为零件的左右端面，根据工艺规程，在铣削加工之前，工件的顶面、前面和底面、230H7孔均已加工好。本工序的加工要求有：左右表面粗糙度为Ra值为1.6m,左表面相对于底面的垂直度为0.12，平面度要求为0.05，保证两端面的距离为mm。3.1.1 定位方案（1）确定要限制的自由度铣平面时应限制3个自由度，.考虑到定位和加工的方便，本工序限制6个自由度。（2）定位方案的选择根据加工要求和基准统一原则，选择顶面和顶面上230H7孔定位，定位元件采用“一面两销”，即采用定位元件支承板、削边销和圆柱销限制工件6个自由度。（3）计算定位误差工件的设计基准为顶面，而保证工件加工尺寸的定位基准也是这个面，设计基准与定位基准重合，不必计算定位误差。3.1.2 夹紧方案因为该零件是批量生产，不必采用复杂的动力装置。为使夹紧可靠，宜用四副转动压板，用螺栓、螺母手动夹紧，其结构简单，自锁性能好，增力大，加紧行程也不受限制，通用性好。如图3.1所示。图3.1 夹紧装置的选用1夹具体 2压紧螺钉 3压板 4球头螺栓5弹簧 6球面垫圈 7六角螺母 8螺钉支承3.1.3 对刀方案由于加工平面只需一个方向对刀，选用圆形对刀块和3mm厚度的平塞尺。其具体布置参见YW-0004：铣夹具的装配图。3.1.4 夹具体与定位键为保证夹具体在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于1.25的原则确定其宽度，并在两端设置耳座，以便固定。为使夹具在机床工作台的位置准确，夹具体底面应设置定位键，定位键的侧面与圆柱销的轴心线平行。3.1.5 夹具总图上尺寸、公差和技术要求（1）夹具最大外形尺寸为1100mm、589mm、549mm；（2）影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差为定位键与铣床工作台T形槽的配合尺寸42n6；（3）圆柱定位销的轴心线对夹具底面A的垂直度为0.02mm；对刀块与圆柱定位销中心的位置尺寸为420.01mm；（4）影响对刀精度的尺寸和公差：塞尺的厚度尺寸3h8=mm。3.1.6 夹具精度分析本工序的主要加工要求是左端面与右端面的距离为mm，此尺寸主要受对刀块侧面到圆柱定位销中心线之间的尺寸420.01mm及塞尺的精度（3h8mm），由于这两项误差远远小于0.4mm，故尺寸mm能保证。3.1.7 铣夹具的三维造型铣夹具的装配三维模型图见YW-0008。3.2 钻床夹具设计钻夹具设计选用工序80，即钻顶面230H7mm孔、66和4M8。本工序选用Z35摇臂钻床钻孔，工序中230H7作为定位基准，精度要求应该提高，应保证其中心孔距为mm。其它加工要求不高，只需保证4M8和66mm孔的中心沿四周均匀分布。3.2.1 定位方案（1）确定要限制的自由度工件钻孔，本工序要限制的工件的6个自由度，实现完全定位。（2）定位方案的选择钻孔前，工件的顶面已经加工好，侧面为粗基准，要使工件完全定位，选用三面定位，分别为顶面、后表面和内壁右侧面。支承板装在盖板钻模上，限制顶面3个自由度，后表面采用支承钉限制2个自由度，侧面采用支承钉限制1个，实现了完全定位。（3）计算定位误差工件以三面定位，顶面是定位基准，支承板和支承钉装好后，配磨平，定位误差很小，故定位误差不必计算。3.2.2 钻模的选择本工序的230H7mm、66和4M8的孔均匀分布在同一平面上，结合零件的特点，选用盖板式钻模。将定位元件和夹紧装置直接安装在钻模板上，结构简单、轻便，且容易清除切屑。考虑到钻模板装卸方便，和工件是大批量生产，钻模板上还应设计手把。3.2.3 钻模板和钻套的选择采用盖板式钻模，钻套直接安装在夹具体上。考虑到钻孔孔径有230H7mm和4M8，工步有钻、扩、铰多步，采用快换钻套，又工件是大批量生产，66采用可换钻套。3.2.4 夹紧方案零件的夹紧：考虑工件装卸方便，选用工件放在工作台上夹紧。先加工46.7顶面孔，然后在对角孔中插入两销，再加工230H7孔。3.2.5 夹具精度分析因本工序只要求保证230H7mm孔和4M8的精度，66mm沿槽均匀分布，精度要求不高。又该精度由钻套导向误差决定，且该误差很小，故本工序的加工精度可以保证。3.2.6 钻夹具的三维造型钻夹具的装配三维模型图见YW-0009