汽车变速箱上盖的加工工艺及工装设计.doc

1、汽车变速箱上盖的加工工艺及工装设计汽车变速箱上盖的加工工艺及工装设计 学 院：机电与轨道交通 专 业：数控 学 号：2012050515 学 生 姓 名： 孟翔 指 导 教 师： 庞浩 2013 年 12 月 摘摘 要要 汽车变速箱上盖是汽车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。上盖上还设计了检查窗，是为了便于观查内部元件的工 作情况。 本设计说明书是在毕业设计过程中撰写完成的，是对变速箱上盖加工工艺、 工装设计的说明、分析和论证。主要内容有：上盖的工艺规程制定、典型加工 工序分析、专用夹具设计。

2、变速箱上盖是典型的铸造箱盖类零件。结构上的特 点就是扁平，长度宽度尺寸大，高度方向尺寸不大。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。为了能在不拆卸上盖全体的条件下观察与检 修内部元件的运作和故障情况，在零件设计时考虑到了在上盖的顶部设计一个 检查口，为一凸台结构。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。夹具主要起保 证加工质量，提高劳动生产效率；降低生产成本；扩大机床的工艺范围；减轻 劳动强度等功用。 通过这些我对变速箱上盖零件制造过程有一个总体的

3、，全貌的了解与把握， 能够掌握金属切削过程的基本规律，掌握机械加工的基本知识，能选择加工方 法与机床，夹具及加工参数，具备制定工艺规程的能力和掌握机械加工精度和 表面质量的基础，初步具备分析解决工艺问题的能力。 关键词：工艺；工装；夹具关键词：工艺；工装；夹具 目 录 摘 要 .I I 引 言 .1 1、 机械加工工艺规程的制定 .2 1.1 零件的工艺性分析 .2 1.1.1 零件的功用 .2 1.1.2 零件的结构特点与工艺性 .2 1.1.3 主要加工表面及其技术要求 .2 1.2 确定生产类型 .3 1.3 零件毛坯选择 .3 1.3.1 零件毛坯材料选择 .3 1.3.2 变速箱上盖

4、的毛坯 .4 1.3.3 毛坯的制造方式 .4 1.4 零件加工工艺规程的制定 .5 1.4.1 选择加工方法和加工方案 .5 1.4.2 定位基准的选择 .5 1.4.3 热处理及检验的选择与安排 .6 1.4.4 拟定工艺路线 .6 1.4.5 选择各工序加工机床设备及工艺装备 .9 1.4.6 确定各工序的工序尺寸、表面粗糙度及检验方法 .10 1.4.7 确定典型工序的切削用量及工序基本工时定额 .12 1.4.8 工艺过程的技术经济性分析 .16 2、夹具设计 .17 2.1 钻床夹具的设计 .17 2.1.1 钻床夹具的定位方案设计 .17 2.1.2 钻床夹具的定位误差分析 .1

5、8 2.1.3 钻削力与夹紧力的计算 .19 2.1.4 夹具的夹紧装置与机构设计 .23 2.1.5 钻床夹具的动力装置设计 .25 3、 结 论 .26 参 考 文 献 .27 致 谢 .28 浙江纺织服装职业技术学院毕业设计（论文） 1 引引 言言 制造业是国家发展与社会进步的基础，而汽车制造将是未来面对普通消费者的主 要的机械制造产品，而随着国家的发展人民生活水平的提高，人们对汽车的需求和要 求必定变的更多，所以我们有必要对汽车及汽车零件的设计与加工投入更多的精力。 了解机械中零件的加工工艺特点及工艺工装设计是非常必要的。 通过对汽车变速箱上盖工艺工装设计可以对大学里所学习的机械制造工

6、艺 ， 机床夹具设计 ， 互换性与技术测量等许多课程进行复习与提高，并掌握综合应 用专业知识的能力。在此设计中，我将绘制一张变速箱上盖零件图；编写上盖加工的 工艺规程；设计一套专用夹具以及绘制夹具图，夹具体零件图。通过这些对汽车变速 器制造活动有一个总体的，全貌的了解与把握，能够掌握金属切削过程的基本规律， 掌握机械加工的基本知识，能选择加工方法与机床，夹具及加工参数，具备制定工艺 规程的能力和掌握机械加工精度和表面质量的基础，初步具备分析解决现场工艺问题 的能力，了解当今先进制造技术和先进制造模式的发展状况。并为将来毕业后的工作 打下良好的基础。 为了更好的进行此次毕业设计我在图书馆借阅了许

7、多资料，其中对设计帮助比较 大的有侯家驹编的汽车制造工艺学 ，张耀宸编的机械加工工艺设计实用手册 ， 杨黎明主编的机床夹具设计手册 ，现代机械制造工艺装备标准应用手册编委会编的 现代机械制造工艺装备标准应用手册等许多图书。 由于本人水平有限，经验不足，设计中必定有许多错误的地方，还请各位老师批 评，指正。 2 1 1、 机械加工工艺规程的制定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汽车变速箱上盖的工艺工装设计。变速箱的上盖是 汽车变速箱的重要组成部分。汽车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

8、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，为箱体做一个上盖是很 必需的。 1.1.2 零件的结构特点与工艺性 变速箱上盖是典型的铸造箱盖类零件。结构上的特点就是扁平，长度宽度 尺寸大，高度方向尺寸不大。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。为了能在不拆卸上盖全体的条件下观察与检修内部元件的运作和故 障情况，在零件设计时考虑到了在上盖的顶部设计一个检查口，为一凸台结构。 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

9、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。 1.1.3 主要加工表面及其技术要求 变速箱上盖的加工内容主要是关于平面和孔的加工。 平面的加工主要包括： 1、 底部大接合面的加工，技术要求：表面粗糙度 Ra6.3m。 2、 凸台小平面的加工，技术要求：表面粗糙度 Ra6.3m，至大接合面距 离要求 90mm 2 . 0 2 . 0 3、 上盖内侧两端面的加工,技术要求：表面粗糙度 Ra12.5m，两端面之 间距离要求 90mm。 2 . 0 2 . 0 4、

10、 孔的加工包括： 1、 大接合面上 14 个直径 11mm 的通孔加工，没有特别的技术要求。 3 2、 2 个直径 13mm 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 13mm 03 . 0 03 . 0 3、 2 个直径 11mm 的工艺定位孔的加工，技术要求：表面粗糙度 Ra1.6m，直径精度要求 11mm 027 . 0 0 4、 内壁顶部的 4 个 9.6mm 的深孔加工，技术要求：表面粗糙度 Ra6.3m，相对 D 基准位置度要求 0.2mm，孔最深处至大接合面距 离要求 78m 2 . 0 2 . 0 5、 顶平面的 4 个 M10 螺纹孔的加工，技术要

11、求：相对于 D 基准位置度要 求 0.4mm，深 18mm。 6、 凸台上 M16 螺纹孔的加工，技术要求：表面粗糙度 Ra6.3m，相对于 D 基准位置度要求 0.4mm，通孔。 7、 上盖上 M14 螺纹斜孔的加工，技术要求：孔中心轴线与 Z 轴角度 45 度，高度方向尺寸要求 55mm,深度尺寸要求 26mm。 15 . 0 15 . 0 2 . 0 2 . 0 8、 上盖两端 4 个直径 16mm 的深孔钻扩加工，技术要求：表面粗糙度 Ra6.3m，钻孔 16mm,外扩孔要求 20mm,孔中心线间距 077 . 0 050 . 0 05 . 0 05 . 0 30.1mm，高度方向距大

12、接合面距离 37mm.其中一端两个深孔的加 1 . 0 1 . 0 工提出更高的形位要求：直线度 0.03mm,相对 D 基准位置度 0.2mm，相对 E 基准位置度 0.3mm。（参见变速箱上盖零件图）。 9、 上盖内壁阶梯孔的加工， 技术要求：孔直径为 8.5mm, 2 . 0 0 9mm,12mm，深 139mm,形位要求有 2 个，相对 C 基准的位置度要求 0.3mm,相对 F 基准的垂直度要求 0.06mm. 1.2 确定生产类型 因变速箱上盖的生产产量很大，采用专用设备和专用工艺装备，广泛采用 高效的专用机床等，且大多数设备经常重复进行某个工序的加工。根据变速箱 上盖的这些生产特

13、点，确定生产类型为大量生产。 1.3 零件毛坯选择 1.3.1 零件毛坯材料选择 4 考虑到变速箱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，HT20-40. 其性能 HB170-241 3。 20 1.3.2 变速箱上盖的毛坯 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： （a） (b) (c) 图

14、 1-1 铸件毛胚图 1.3.3 毛坯的制造方式 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 5 件的机械加工性能要求；工件的工艺性能要求。 分析此减速器箱体，毛坯采用砂型浇注成型，在砂型中保温 20-30min，直 到冷却消除铸件的应力，最终进行喷漆处理。分型面选用在轴承孔的轴向垂直 面，取外面一侧为上盖，便于浇注，排气和出砂3。 1.4 零件加工工艺规程的制定 1.4.1 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、 底部大接合面：粗铣精铣； 2、 凸台小平面：粗铣精铣； 3、 内侧两端面：粗铣半精铣； 4、 大接合面上 14 个

15、11mm 的通孔：钻孔； 5、 2 个 13mm 的装配定位孔的：钻孔-铰孔； 6、 2 个 11mm 的工艺定位孔：钻孔-铰孔； 7、 内壁顶部的 4 个 9.6mm 的深孔：钻孔粗铰； 8、 顶平面的 4 个 M10 螺纹孔：钻螺纹预孔攻丝； 9、 凸台上 M16 螺纹孔：钻螺纹预孔攻丝； 10、上盖上 M14 螺纹斜孔：钻螺纹预孔攻丝； 11、上盖两端 4 个 16mm 的深孔：钻孔扩孔； 12、上盖内壁阶梯孔：钻孔扩孔； 1.4.2 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

16、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。 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 6 作为定位基准，这就是精基准。 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

17、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，考虑到工件加紧的稳定可靠，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；在铣削内壁两端面的工序时，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； 在内壁顶部钻、铰 4 个 9.6mm 深孔工序中，考虑到保证工件在加工中不变形， 宜选小平面为定位基准；在钻、扩内壁阶梯孔、两端 16mm 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。 1.4.3 热处理及检验的选择与安排 在本次设计中

18、，因为设计相关的零件材料为铸件，在其装配工作时承受的 作用力很小，且没有较高要求的接合或者配合工作面，所以不需要安排调质， 正火、退火等等的热处理工序。但需要安排一个清理砂冒口，喷砂的工序。 至于检验工序，考虑到零件本身的加工精度不是很高，且加工过程中变形 破坏的可能性不大，所以不需要特别安排中间检验的工序。每道工序结束后， 正常用游标卡尺、极限量规等检验。在最后的工序里，再按图样要求做全面检 查即可。 1.4.4 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

19、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。 7 工艺路线方案 (mm) 1.4.5 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、 粗精铣凸台小平面：立式铣床 X53,专用夹具，立铣刀，游标卡尺。 工序号工序名称 1铸造毛坯 2清理烧冒口，喷砂 3粗铣，半精铣上盖凸台小平面 4粗铣，半精铣底部大接合面 5钻、铰 2-11 工艺定位孔；钻、铰 2-13 的装配定位孔；钻、 铰 14-11 孔 6粗铣、半精铣内侧两端面 7在内壁顶部钻铰 4 个 9.6 的深孔 8在上盖一端

20、钻、扩、铰 16 通孔 9在上盖另一端钻、扩、铰 16 通孔 10钻、铰、扩上盖内壁 8.5、9、12 的阶梯深孔 11在凸台上钻 M10，M16 的螺纹孔预孔并攻螺纹 12钻 M14 的螺纹斜孔的预孔并攻螺纹 13钳，去毛刺，清洗上油 14按图样要求检查入库 8 2、 粗精铣上盖底部大接合面：卧式（万能）铣床 X62W,专用夹具，端铣 刀，游标卡尺。 3、 钻铰 14 个 11mm 孔：立式钻床 Z550,专用夹具，专用复合钻铰刀具， 游标卡尺。 4、 钻、铰装配定位孔 2-13：立式钻床 Z550，专用夹具，专用钻铰 03 . 0 03 . 0 复合刀具，专用塞规。 5、 钻、铰工艺定位孔

21、 2-11：立式钻床 Z550，专用夹具，专用钻 027 . 0 0 铰复合刀具，专用塞规。 6、 铣内侧两端面：卧式（万能）铣床 X62W，专用夹具，端铣刀，游标卡 尺。 7、 在内壁顶部钻、铰 4 个 9.6mm 的深孔：立式钻床 Z550，专用夹具， 直径 9.4mm 的直柄麻花钻，直径 9.6mm 锥柄长刃机用铰刀，专用 塞规，深度卡尺，孔距量规。 8、 在凸台上钻 M10、M16 螺纹孔的螺纹预孔：立式钻床 Z550，专用夹具， 直径分别为 14.5mm 和 8.5mm 的短麻花钻，游标卡尺。 9、 钻 M14 螺纹斜孔的预孔：立式钻床 Z550，专用夹具，短麻花钻，游标 卡尺。 1

22、0、钻、扩上盖内壁阶梯孔：立式钻床 Z550，专用夹具，直径 8.2mm 的锥柄加长麻花钻，直径分别为 9mm 和 12mm 的标准扩孔钻，直 径 8.5mm 专用加长铰刀,专用塞规，深度卡尺。 11、对 M10、M16 螺纹预孔攻丝：立式钻床 Z550，专用夹具，直径分别 10.0mm 和 14.00mm 的细柄机用丝锥，游标卡尺。 12、对 M14 螺纹斜孔预孔攻丝：立式钻床 Z550，专用夹具，直径 14.00mm 的细柄机用丝锥，游标卡尺。 13、在上盖一端钻、扩 16mm 深孔：立式钻床，专用夹具，直径 15.7 的锥柄加长麻花钻，直径 20mm 的标准扩孔钻，直径 16mm 的专用

23、 铰刀，专用塞规，孔距量规，深度卡尺。 14、在上盖另一端钻、扩 16mm 深孔：立式钻床，专用夹具，直径 9 15.7 的锥柄加长麻花钻，直径 20mm 的标准扩孔钻，直径 16mm 的专用铰刀，专用塞规，孔距量规，深度卡尺。 1.4.6 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3： 表 1-3 各工序的工序尺寸、表面粗糙度及检验方法 (mm) 工序号工序尺寸检验方法 1铸造毛坯 2清理 3粗洗上盖凸台小平面到尺寸（件高）95.3-95 半精铣小平面到尺寸（件高）94，保证图纸尺 寸 80,保证 Ra 为 6.3 游标卡尺 012

24、5；0.1 粗糙度比较样块 4粗铣上盖底部大接合面至尺寸（件高）91.3- 91 半精铣底部大接合面至尺寸 902 . 0 保证 Ra 为 6.3 游标卡尺 0125；0.05 5钻两个工艺定位孔达到 10.8-10.82 铰孔至尺寸 11，保证 Ra 为 1.6 027 . 0 0 钻两个装配定位孔至尺寸 12.7-12.8 铰孔至尺寸 13，保证 Ra 为 1.6 03 . 0 03 . 0 钻 14 个 11 的通孔至尺寸 10.5-10.6 粗铰孔至尺寸 11 专用量规 粗糙度比较样块 孔距量规 6粗铣内壁一端面至尺寸（两端面间距）92 半精铣内壁一端面至尺寸（两端面间距） 91.5，

25、距定位孔尺寸保证 1471 . 0 粗铣内壁另一端面至尺寸（两端面间距）90.5 半精铣此端面至尺寸（两端面间距）90,2 . 0 保证表面粗糙度 Ra12.5 游标卡尺 0150;0.05 粗糙度比较样块 10 7在内壁顶部钻 4 个深孔，直径至 9.4- 9.42，深度 59 精铰孔至图纸尺寸 9.6，保证 Ra6.3 15 . 0 0 专用塞规 孔距量规 深度卡尺 粗糙度比较样块 8在上盖一端钻 2 个通孔至尺寸 15.7-15.8 扩两孔至 20,深 3，保证 Ra 为 6.305. 0 铰两孔，至尺寸 16，保证 Ra 为 6.3 017 . 0 050 . 0 专用塞规 孔距量规

26、深度卡尺 粗糙度比较样块 9在上盖另一端钻 2 个通孔至尺寸 15.7- 15.8 扩两孔至 20,深 3，保证 Ra 为 6.305. 0 铰两孔，至尺寸 16，保证 Ra 为 6.3 017 . 0 050 . 0 专用塞规 孔距量规 深度卡尺 粗糙度比较样块 10在上盖内壁钻深孔至尺寸 8.38.35,深 151 半精铰孔至尺寸 8.5 2 . 0 0 扩孔至尺寸 9,扩孔深 13 扩孔至尺寸 12,扩孔深 3 专用塞规 深度卡尺 11在凸台上钻 M10 螺纹预孔至尺寸 8.5,深度 20 对 M10 螺纹预孔攻丝，有效螺纹长度 18 钻 M16 螺纹预孔至尺寸 14.5，通孔 对 M1

27、6 预孔攻丝，攻透，保证 Ra 达 6.3 专用塞规 深度卡尺 粗糙度比较样块 12钻 M14 斜孔的预孔至尺寸 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 13清洗 14检查入库 11 1.4.7 确定典型工序的切削用量及工序基本工时定额 选择第 7 道工序，钻铰内壁顶部 4-9.6mm 的深孔。 15 . 0 0 加工条件：立式钻床 Z550，专用刀具，专用夹具。 1、钻孔至 9.4-9.42mm9.4-9.42mm ，深 59mm59mm 确定背吃刀量 a =1/2*d=4.7mm ；钻头：9.4mm p 由于工件材料是 HT20-40；

28、HB=170， 查得： 进给量 f=0.22mm ， T=2100s=35min7,3； 刀具材料选用高速钢，由资料查知： 7； 125 . 0 ,55 . 0 , 0,25 . 0 , 7 .14mYXZC VVVV 又查表得： ；75 . 0 ,88 . 0 , 0 . 1 svapvTV KKK 7； 0 . 1, 0 . 1 tvCv KK 由于： （1- V Y p X a m VV K fT ZdC v V V 0 1） 式中 钻削速度（m/s） ；v 钻削进给量（mm/r） ；f 背吃刀量（mm） ； p a 耐用度（t） ；T 钻头直径(mm)； 0 d 系数,由被加工的材料性

29、质和钻削条件决定；mYXZC VVVV 、 所以由以上数据可知道： ；smv/62.160 . 10 . 188 . 0 75 . 0 0 . 10 . 1 22 . 0 7 . 435 4 . 9 7 . 14 55 . 0 0125 . 0 25 . 0 由于： 12 （1- 0 1000 d v n 2） 式中 钻头转速（r/min） ；n 钻头切削速度（r/min） ；v 钻头直径（mm） 。 0 d 所以： ；min/ 3 . 563 4 . 9 62.161000 1 rn 查表取标准值 500r/min 1 n 由文献中知： （1- fn lll T 321 0 3） 式中 为钻

30、孔深度（mm） ； 1 l 分别为刀具切入、退出长度（mm） ； 32 ll 、 钻头转速（r/min） ；n 钻头纵向进给量(mm/r)。f 而 mmDl mml mml 91 . 2 4 . 931 . 0 31 . 0 5 . 7 59 3 2 1 所以： min63 . 0 22 . 0 500 91 . 2 5 . 759 0 T 2、铰孔至 9.69.6，达图纸要求 15 . 0 0 铰刀选用直径 9.6mm 锥柄长刃机用铰刀，由于工件材料是 HT20- 80；HB=170，所以查资料知：进给量 f=1.3mm/r。刀具材料选用高速钢3,7。 13 查知： ；3 . 0, 5 .

31、0, 0, 2 . 0, 6 .15mYXZC VVVV 又查表得： ；95 . 0 ,88 . 0 , 0 . 1 svapvTV KKK 3,7， 7 . 00 . 1, 0 . 1 dvtvCv KKK， 由于： m/s （1- V YX P mm Z V K faT dC v VV V )1 0 1 60 （ 4） 式中 铰削速度（m/s） ；v 铰削进给量（mm/r） ；f 背吃刀量（mm） ； p a 耐用度（t） ；T 铰刀直径(mm)； 0 d 系数,由被加工的材料性质和铰削条件决定。mYXZC VVVV 、 所以由以上数据可知： smv/59 . 8 95 . 0 0 . 1

32、88 . 0 7 . 00 . 10 . 1 3 . 14560 6 . 96 .15 5 . 03 . 07 . 0 2 . 0 1 由于： （1- 0 1000 d v n 5） 式中 铰刀转速（r/min） ；n 铰刀切削速度（r/min） ；v 铰刀直径（mm） 。 0 d 所以： min/ 7 . 285 6 . 9 59 . 8 1000 2 rn 14 查表取标准值 250r/min 1 n 由文献中知： fn lll T 321 0 而 mml mmDl mml 5 . 2 976 . 2 6 . 931. 031. 0 59 1 2 查表可知为 所以： min198 . 0

33、3 . 1250 976 . 2 5 . 259 , 0 T 3、辅助时间计算 由文献查表得： a.装卸工件时间：工件重量为 30-40kg 之间，t1=0.1min b.钻换时间 t2=0.10min c.铰换时间 t3=0.10min d.排屑时间 t4=0.06min e.电机起动 t5=0.02min f.快进，快退 t6=0.05min g.工作台移动 t7=0.1min h.液压缸夹紧时间 t8=0.05min i.快速工作其他时间：t9=0.13min1,3 总的辅助时间为： min3 . 2 1 . 013 . 0 05 . 0 ) 1 . 0205 . 0 02. 006 .

34、 0 1 . 01 . 0(4 ).(4 98172 , , 0 tttttT 4、加工此工序所需的总时间 加工此工序所需的总时间 T 计算如下： 15 min62 . 5 3 . 2)20 . 0 63 . 0 (4 )(4 , , 0 , 00 TTTT 1.4.8 工艺过程的技术经济性分析 制订工艺规程时，在保证质量的前提下，往往会出现几种不同的方案。其 中有些方案生产率很高，但设备和工夹具的投资比较大；另一些方案可能投资 比较省，但生产率较低。因此，不同的方案就有不同的经济效果。本设计的减 速器壳体属于大量生产。其长年生产所以本设计中采用大投资建立生产线将有 利于提高生产率。 2 2、

35、 夹具设计夹具设计 2.1 钻床夹具的设计 2.1.1 钻床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 位的时，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，选用的机床为立式钻床 Z550，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

36、 应该选择完全定位。具体的布置就是在大接合面上用两块支承板限制、 x z 三个自由度；在上盖的一侧用一个固定支承钉限制一个自由度；在上盖竖 y y 直放置时候，为了保证工件不在 YOZ 平面内转动，所以在其底部用一托槽限制 其两个自由度、。这样，支承板、支承钉、托槽三者就将工件的六个自由 z x 度都限制了，实现了完全定位。 16 2、定位元件的设计 1）支承板 在前面的铣床夹具设计中，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 以适合用两块支承板定位了。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。

37、支承板类型选用 A 型（用于顶面和侧面定位） 。 由于采用了两个支承板，所以按照要求，在其装配后磨平工作面，以保证等高 性。 2）支承钉 此次用到了一个侧面的固定支撑钉，宜选用 C 型。参见图 2-1。 3）托槽 此次在工件定位中用到了托槽来限制、两个自由度。具体形状参见图 z x 2-2 所示： 图 2-1 C 型固定支承钉 图 2-2 托槽 17 托槽实际上是平面支承的一个演化。考虑到实际情况，工件的长侧边厚度 较小（10mm） ，且长度尺寸较大（330mm） ，所以选用标准的支承板来定位是不 行的。托槽槽宽尺寸为 14mm，大于上盖侧边厚度 10mm，主要是考虑到托槽只 是起到一个“托”

38、的作用，两边都留有适当间隙是为防止工件安装时被槽的某 一侧挡到，使得工件过定位。 2.1.2 钻床夹具的定位误差分析 1、钻孔距底面高度尺寸 37mm 的定位误差分析1 . 0 对于此次设计的钻床夹具，工件的设计基准为上盖底部大接合面，而工序 基准也为底部大接合面，所以，基准不重合误差 =0。因为不存在制造不准 B 确的定位副，所以，定位基准位移误差 =0mm。所以，深度尺寸的定位误差 Y 为 = + =0 mm DBY 2、钻孔与工艺定位孔间距尺寸 134mm 的定位误差分析1 . 0 阶梯孔尺寸 134mm 的设计基准为工艺定位孔，而本工序中的工序基准1 . 0 为工件外侧边。所以存在基准

39、不重合误差。由零件图知其基准不重合误差值等 于工序尺寸公差值，即 =+0.05-(-0.05)=0.1mm. 因为不存在制造不准确的 B 定位副，所以，定位基准位移误差 =0mm。所以该尺寸的定位误差 = YD + =0.1mm BY 2.1.3 钻削力与夹紧力的计算 1、钻削力的计算 采用的是高速钢钻头，故而进给力计算公式 查表得： （2- Ff YZ ff kfdCF FfFf 1） 式中 钻削进给力（N） ； f F 安全系数； Fy k 钻头直径（mm） ； 0 d 系数，由被加工的材料性质和钻削条件决定。 yyFFf YZC、 此工序钻 8.5mm 孔，由文献查表得安全系数为： 18

40、 0 . 1, 0 . 1 0 . 1,15 . 1 , 2 . 1, 2 . 1 64 3210 kk kkkk （2- 6 . 0 ) 190 ( HB kp 2） 所以， 935 . 0 ) 190 170 ( 6 . 0 min p k 153 . 1 ) 190 290 ( 6 . 0 max p k 取 1 . 1 p k 所以钻削力为： Ff YZ ff kfdGF FfFf 中其他参数查表得： 3 . 0, , 5 . 8 8 . 0,420 fd ZC FfFf 所以 ， NFf24861 . 10 . 10 . 10 . 115 . 1 2 . 12 . 13 . 05 .

41、 8420 8 . 00 . 1 2、夹紧力的计算 由于工件受的钻削力在竖直平面上的分力 P 是方向大小恒定不变的力。但 y 在水平面内，是一圆周力，大小不变，方向时刻变化。在估算夹紧力的时候， 应该考虑到钻削力分力 P 在垂直定位平面方向和垂直定位平面方向上的两种情 x 况，并分别计算取大值。 1）分力 P 在定位平面法线方向时 x 此时工件受力情况如下图 2-3 所示： 19 图 2-3 工件受力图 根据受力情况对工件进行静平衡计算： Y 方向受力平衡： 0 Y 即： 0 2 NGPY y X 方向平衡: 0 X 即： 022 1 WPNX x 又相对与原点的转距和为 0 即 0 O M

42、即： 0220375143251472 12 xy PPGNNW 20 又相对于钻削点处的转矩为零，即 03273232772 21 NWGN 又已知： NFPP fyx 2486)( 2 1 22 G=500N(估算) 将数据带入上述方程解得理论夹紧力 W=1153 N 2）分力 P 在定位平面切向时 x 此时工件受力情况如图 2-4 所示： 根据受力情况对工件进行静平衡计算： Y 方向受力平衡： 0 Y 即： 0 2 NGPY y X 方向平衡: 0 X 即： 022 1 ffx NWP 又相对与原点的转距和为 0 即： 0 O M 即： 0220102143)(2 1 xyff PPNW

43、 又有： NFPP fyx 2486)( 2 1 22 1 fWWf 211 fNN f G=500N(估算) 且由资料查得夹紧块对工件的摩擦系数： 4 . 0, 5 . 03 . 0 11 ff取 21 支承板对工件的摩擦系数： 2 . 0, 4 . 01 . 0 22 ff取 将数据带入上述方程解得理论夹紧力： W=1520 N 所以，夹紧装置的夹紧力应该取较大值 W=1520 N。 查资料选定安全系数： 6543210 KKKKKKKK 由资料查得： 所以， 69 . 1 0 . 10 . 10 . 10 . 13 . 10 . 13 . 1K 工件夹紧需要的夹紧力大约为： NKWWK2

44、56869 . 1 1520 图 2-4 工件受力图 2.1.4 夹具的夹紧装置与机构设计 0 . 1, 0 . 1, 0 . 1 , 0 . 1, 3 . 1, 0 . 1, 3 . 1 654 3210 KKK KKKK 22 因为工件是大量生产，夹紧力又比较大，所以采用液压夹紧，液压缸选用 通用系列查设计手册，选用凸缘式油缸7。 本设计中选择由两个液压缸直接顶起夹紧块进行压紧，压紧有效、快速。 可以提高生产率。 具体的机构设计如图 2-5 所示： 在上图的机构中，工件竖直由右向左从托槽中插入，直至工件顶到左侧的支承 钉，然后在启动液压缸，活塞推动夹紧块夹紧工件。同样，考虑到保护工件不 致

45、因为夹紧力太大而变形，所以应该保证活塞杆在接近其行程末端（留有适当 余量）处顶杆开始顶起夹紧块。余量也不能太小，否则夹紧力不够，不能有效 夹紧。 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） ，选择液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，两个液压缸此时都以回油卸载，活塞退回至行程起点， 如果选用的液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 的液压缸活塞行程 25mm,经尺寸验算，满足要求。 23 图 2-5 机构设计图 本夹紧装置中用到的凸缘式液压缸的装配图如图 2-6 所示,其中各主要零 件如表 2-1 所示： 本夹紧机构中用到的夹紧块是非标准件，作用部分为铸件材料为灰铸铁 HT200，与后面的直杆焊接而成。 表 2-1 凸缘式液压缸零件列表 U(mm) 件 号 12345678CL 名 称 端 盖 螺 钉 密封圈 缸 体 密封 圈 弹簧活塞 密