减速机机盖机体合箱后箱体加工工艺及粗铣前后端面夹具设计

学校代码：10410

序 号：050466

题目：

科 毕 业 设 计

WHX120减速机机盖机体合箱后箱体加工工艺

及粗铣前后端面夹具设计

学 院： 工 学 院

姓 名： 章 子 玲 学 号： 20050466 专 业： 机械设计制造及其自动化

年 级： 机 制 052 指导教师： 肖 怀 国

二OO九年 五 月

本

WHX120减速机机盖机体合箱后箱体加工工艺及粗铣前后端面夹具设计

江西农业大学毕业设计(论文)任务书

设计（论文） 课题名称 学生姓名 指导教师 WHX120减速机机盖机体合箱后箱体加工工艺及粗铣前后端面夹具设计 章子玲 院工学院 专 业 机械设计制造及其自动化 （系） 肖怀国 职 称 学 历 毕业设计（论文）要求： 1. 制订年产2万台WHX120减速机机盖机体合箱后箱体加工工艺，设计粗铣前后端面夹具一套。 2. 图纸要求：WHX120减速机机盖机体零件图，装配图，一套夹具装配图，夹具专用零件图二到三张。 3. 计算与说明：加工工艺分析，定位误差计算，切削用量，工时定额计算，夹具精度分析，说明书，工序卡。 毕业设计（论文）内容与技术参数： 1. 制订年产2万台WHX120减速机机盖机体合箱后箱体加工工艺，设计粗铣前后端面夹具一套。 2. 文献查阅：查阅制造工艺学，机械加工工艺人员手册，机床夹具设计手册，机床夹具图册，金属切削手册，典型零件机械加工工艺，毕业设计指导资料等（不少于十五本资料）。 毕业设计（论文）工作计划： 1.2009年2月28日至2009年3月10日：熟悉设计题目，查阅相关内容信息资料。 2. 2009年3月11日至2009年3月30日：完成WHX120减速机机盖机体合箱后箱体加工工艺的制定。 3. 2009年4月1日至2009年4月30日：完成WHX120减速机设计第二项内容，即设计粗铣前后端面夹具设计。 4. 2009年5月1日至2009年5月10日：完成细节修改与内容补充，不够完善之处予以完善。 接受任务日期 2009 年 2 月 28 日 要求完成日期 2009 年 5 月 10 日 学 生 签 名 年 月 日 指导教师签名 年 月 日 院长（主任）签名 年 月 日 i

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内容摘要

在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机床及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。

由于其加工批量很大，专用夹具设计中参考了许多成熟的结构，本设计结构简单、操作方便，使用了大量的标准元件，大大缩短了本工序的辅助时间，一定程度上提高了劳动生产率，减轻了工人的劳动强度。 关键词：

工序，工位，工步，加工余量，定位方案，夹紧力，专用夹具。

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Abstract

Enable producing the target in process of production (raw materials, the blank , state of quality and quantity on part become always ) take place direct course of change ask craft course, if the blank is made, machining, heat treatment , assemble etc. and call it the craft course. In the course of making the craft , is it confirm every erector location and worker step that process need this of process to want, the locomotive of processing , this process , and the entering the giving amount of the lathe, cut depth , the rotational speed of the main shaft and speed of cutting, the jig of this process, the cutter and measuring tool, a one hundred sheets of number of times still leaves and a one hundred sheets of length leaves, calculate basic time of this process , auxiliary time and service time of place of working finally.Because the processing batch to be very big, in the design has referred to many mature structures, this design structure is simple, the ease of operation, has used the

massive standard components, reduced this working procedure non-cutting time greatly, in the certain extent raised the labor productivity, reduced worker's labor intensity. Keyword:

The process, worker one, worker's step , the surplus of processing, orient the scheme , clamp strength, Unit clamp .

目录

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第一章: 概述 ........................................................... 1 第二章：箱体工艺分析 ................................................... 2

2.1 箱体零件的工艺分析 ............................................ 2 2.2 零件的材料 ..................................................... 2 2.3 箱体零件的结构工艺性 .......................................... 2 第三章：拟定箱体加工的工艺路线 ......................................... 3

3.1 定位基准的选择 ................................................ 3 3.1 加工路线的拟定 ............................................... 3 第四章: 箱体机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ..................... 7

4.1 主要平面加工的工序尺寸及加工余量： ............................ 7 4.2 孔加工的工序尺寸及加工余量： .................................. 7 第五章：确定切削用量及基本工时 ......................................... 8

5.1 切削用量及基本工时的确定原则 ................................... 8 5.2 机体切削用量和基本工时的确定 .................................. 9 第六章: 专用夹具的设计 ................................................ 22

6.1 夹具设计问题的提出 ........................................... 22 6.2 粗铣前后端面夹具设计 ......................................... 22 参考文献 .............................................................. 29 结论 .................................................................. 30 感谢 .................................................................. 31

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夹工件，按分割面精确对刀（保证分割床 面与轴承孔的位置度公差为0.02mm），加工蜗轮面轴承孔 14 钻 用底面和两销孔定位，用钻模板钻，攻专用钻蜗杆轴承孔端面螺孔 床 15 钻 用底面和两销孔定位，用钻模板钻，攻专用钻蜗轮轴承孔端面螺孔 床 16 锪孔 用带有锥度为90度的锪钻锪轴承孔内专用钻边缘倒角4—45度 床 17 钳 撤箱，清理飞边，毛刺. 合箱 18 检验 检查各部尺寸及精度 6

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第四章: 箱体机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯的尺寸。

用去除材料方法制造机器零件时，一般都要从毛坯上切除一层层材料之后最后才能制得符合图样规定要求的零件。毛坯上留作加工用的材料层，称为加工余量。正确规定加工余量的数值十分重要，加工余量规定的过大，不仅浪费材料而且消耗机时、刀具和电力；但加工余量也不能规定得过小，如果加工余量留得过小，则本工序加工就不能完全切除上工序留在加工表面上的缺陷层，因而也就没有达到设置这道工序的目的。确定加工余量有计算法，查表法和经验估计法等三种方法。用查表法确定加工余量，方法简便，比较接近实际，生产上广泛应用。

尺寸确定如下：

4.1 主要平面加工的工序尺寸及加工余量：

为了保证加工后工件的尺寸，在铣削工件表面时，工序4的铣削深度

ap=2.0mm，工序5的铣削深度ap=2.0mm，工序6的铣削深度ap=0.45mm，工序7的铣削深度ap=0,45mm.

4.2 孔加工的工序尺寸及加工余量：

(1) 钻铰2-Φ6mm 孔

钻孔：Φ4mm，2Z=4 mm， ap=2mm 铰孔：Φ6mm (2) 镗2-Φ110mm轴承孔

粗镗：Φ109.4mm，2Z=4.4 mm，ap=2.2mm 半精镗：Φ109.8mm，2Z=0.4mm， ap=0.2mm 精镗：Φ110.0mm, 2Z=0.2mm, ap=0.1mm (3) 攻钻8-M12mm 孔

钻孔：Φ12mm，2Z=12 mm，ap=6mm 攻孔：M12mm

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第五章：确定切削用量及基本工时

5.1 切削用量及基本工时的确定原则

切削用量的选择，对生产率，加工成本和加工质量均有重要影响。所以合理的切削用量是指在保证加工质量的前提下，能取得较高的生产效率和较低成本的切削用量。约束切削用量选择的主要条件有：工件的加工要求，包括加工质量要求和生产效率要求；刀具材料的切削性能；机床性能，包括动力特征和运动特性；刀具寿命要求。

切削用量的选用原则：首先选取尽可能大的背吃刀量ap；其次根据机床进给机构强度、刀杆强度等限制条件(粗加工时)或已加工表面粗糙度要求（精加工时），选取尽可能大的进给量f；最后根据“切削用量手册”查取以确定切削速度Vc。

切削用量三要素的选用：（1）背吃刀量ap：根据加工余量确定。粗加工时，一

1加工余量次走刀应尽可能切掉全部余量。如果是下面几种情况，可分几次走刀：○

2工艺系统刚性不足；○3断续切削。半精加工时，ap可取为0.5~2mm。精加太大；○

工时，ap可取0.1~0.4mm。（2）进给量f：粗加工时，对表面质量没有太搞要求，合理的进给量影视工艺系统所能承受的最大进给量。限制精加工因素的主要因素是表面粗糙度和加工精度要求。时间生产中，经常采用查表法确定进给量。粗加工时，根据加工材料、车刀刀杆尺寸及已确定的背吃刀量由“切削用量手册”可查得进给量f的取值。半精加工和精加工时，则主要根据工件表面粗糙度要求，选择进给量f值。（3）切削速度：根据已经确定的背吃刀量ap，进给量f及刀具寿命T,用查表法确定切削速度Vc。

时间定额是指在一定生产条件下规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间。时间定额是安排作业计划、进行成本核算的重要依据，也是设计或扩建工厂（或车间）时计算设备和工人数量的依据。时间定额规定得过紧会影响生产工人的劳动积极性和创造性，并容易诱发忽视产品质量的倾向；时间定额规定得过松起不到指导生产和促进生产发展的积极作用。合理制定时间定额对保证产品加工质量、提高劳动生产率、降低生产成本具有重要意义。时间定额由以下几个部分组成：1.机动工时tm即直接改变生产对象的尺寸、形状、性能和相对位置关系所消耗的时间。2.辅助时间tf即为实现基本工艺工作所作各种辅助动作所消耗的时间，如装卸工件，开停机床，改变切削用量，测量加工尺寸，引进或退回刀具等动作所花费的时间，一般以机动工时的百分比进行估算。本设计辅助时间以机动工时的15%进行估算。机动工时tm与辅助时间tf总和称为作业时间3.布置工作地时间tb即为使加工正常进行，工人为照管工作地（例如更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的时间。4.休息和生理需要时间tx即工人在工作班内为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间。本设计中布置工作地时间tb和休息和生理需要时间tx之和

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取工作时间的6%。5.准备与终结时间tz即工人为生产一批工件进行准备和终结工作所消耗的时间。设一批工件数为m，则分摊到每个工件上的准备与终结时间为tz/m。将这部分时间加到单件时间td中，即为单件计算时间tdj: tdj=td+tz/m.本设计中，由于是大批大量生产，每个工件上的准备与终结时间为tz/m相对单件时间很小，可忽略不计。

5.2 机体切削用量和基本工时的确定

5.2.1 工序2钻，铰2个直径为6mm深28mm的孔

（1）钻孔工步

工件材料：灰铸铁

加工要求：钻2个直径为4mm深28mm的孔 机床：立式钻床Z535型

刀具：采用Φ4mm的麻花钻头走刀一次， f=0.11mm/r（《工艺手册》2.4--38）

v=0.76m/s=45.6m/min（《工艺手册》2.4--41） ns=1000v/πdw=580(r/min)

按机床选取nw=530r/min, （按《工艺手册》3.1--36） 所以实际切削速度

V=πdwnw /1000=41.6(m/min)

t?l?l1?l2nw f?0.55min?32.9s

（2）粗铰工步

工件材料：灰铸铁

加工要求：铰2个直径为6mm深28mm的孔

机床：立式钻床Z535型

刀具：采用Φ4—Φ6mm的绞刀走刀一次，

f=0.4mm/r（《工艺手册》2.4--38）

v=0.36m/s=21.6m/min（《工艺手册》2.4--41）

ns=1000v/πdw=275(r/min)

按机床选取nw=275r/min, （按《工艺手册》3.1--36） 所以实际切削速度

V?? dwnw1000?21.6(m/min) t?l?l1?l2nw f?0.29min?17.5s

故tm=2（t1 +t2）=100.8s

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tf=0.15tm=0.15×100.8=15.1s tb+tx=6%×(100.8+15.1)=7s 故工序2的总时间：

tdj=tm+tf+tb+tx=100.8+15.1+7=122.9s

5.2.2 工序3 半精铣前后端面

（1）加工条件

工件材料：灰铸铁

加工要求：半精铣箱体前后2个端面

机床：卧式铣床X63

刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm,齿数Z=20 量具：卡板

（2）计算铣削用量

已知毛坯被加工长度为165 mm，最大加工余量为Zmax=2.5mm,留加工余量0.5mm，可一次铣削，切削深度ap=2.0mm 确定进给量f：

根据《工艺手册》，表2.4—75,确定fz=0.2mm/Z 切削速度：

参考有关手册，确定V=0.45m/s,即27m/min

1000v1000?27??38(r/min)? dw3.14?225 根据表2.4—86,取nw=37.5r/min, ns?故实际切削速度为：

当nw=37.5r/min,工作台的每分钟进给量应为：

fm=fzznz=0.2×20×37.5=150(mm/min)

切削时由于是半精铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，则行程为

l+l1+l2=165+3+2=170mm 故机动工时为：

tm?l?l1?l2170??1.13min?68snw f150

V?? dwnw1000?26.5(m/min)辅助时间为：

tf=0.15tm=0.15×68=10.2s

其他时间计算：

tb+tx=6%×(68+10.2)=4.7s

故铣一端面的时间：

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tdj=tm+tf+tb+tx =68+10.2+4.7=82.9s

由于要求铣2个端面，则工序4的总时间为： T=2×tdj=2×82.9=165.8s

5.2.3 工序4 半精铣左右端面

（1）加工条件

工件材料：灰铸铁

加工要求：半精铣箱体左右2个端面

机床：卧式铣床X63

刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm,齿数Z=20 量具：卡板

（2）计算铣削用量

已知毛坯被加工长度为165 mm，最大加工余量为Zmax=2.5mm,留加工余量0.5mm，可一次铣削，切削深度ap=2.0mm 确定进给量f：

根据《工艺手册》，表2.4—75,确定fz=0.2mm/Z 切削速度：

参考有关手册，确定V=0.45m/s,即27m/min

1000v1000?27??38(r/min)? dw3.14?225

根据表2.4—86,取nw=37.5r/min,

ns?故实际切削速度为：

当nw=37.5r/min,工作台的每分钟进给量应为：

fm=fzznz=0.2×20×37.5=150(mm/min)

切削时由于是半精铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，则行程为

l+l1+l2=165+3+2=170mm 故机动工时为：

tm?l?l1?l2170??1.13min?68snw f150

V?? dwnw1000?26.5(m/min)辅助时间为：

tf=0.15tm=0.15×68=10.2s

其他时间计算：

tb+tx=6%×(68+10.2)=4.7s

故铣一端面的时间：

tdj=tm+tf+tb+tx =68+10.2+4.7=82.9s

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由于要求铣2个端面，则工序5的总时间为： T=2×tdj=2×82.9=165.8s

5.2.4 工序5 精铣前后端面

（1）加工条件

工件材料：灰铸铁

加工要求：精铣箱体前后2个端面

机床：卧式铣床X63

刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm,齿数Z=20 量具：卡板

（2）计算铣削用量

已知毛坯被加工长度为165 mm，最大加工余量为Zmax=0.5mm,留磨削量0.05mm，可一次铣削, 切削深度ap=0.45mm 确定进给量f：

根据《工艺手册》，表2.4—75,确定fz=0.15mm/Z 切削速度：

参考有关手册，确定V=0.45m/s,即27m/min

1000v1000?27??38(r/min)? dw3.14?225 根据表2.4—86,取nw=37.5r/min, ns?故实际切削速度为：

V?? dwnw1000?26.5(m/min)

当nw=37.5r/min,工作台的每分钟进给量应为：

fm=fzznz=0.15×20×37.5=112.5(mm/min)

切削时由于是半精铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，则行程为

l+l1+l2=165+3+2=170mm 故机动工时为：

tm =170÷112.5=1.5min=90s

辅助时间为：

tf=0.15tm=0.15×90=13.5ss

其他时间计算：

tb+tx=6%×(90+13.5)=6.2s

故铣一端面的时间：

tdj=tm+tf+tb+tx =90+13.5+6.2=109.7s

由于要求铣2个端面，则工序6的总时间为： T=2×tdj=2×109.7=219.4s

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5.2.5 工序6 精铣左右端面

（1）加工条件

工件材料：灰铸铁

加工要求：精铣箱体左右2个端面

机床：卧式铣床X63

刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm,齿数Z=20 量具：卡板

（2）计算铣削用量

已知毛坯被加工长度为165 mm，最大加工余量为Zmax=0.5mm,留磨削量0.05mm，可一次铣削, 切削深度ap=0.45mm 确定进给量f：

根据《工艺手册》，表2.4—75,确定fz=0.15mm/Z 切削速度：

参考有关手册，确定V=0.45m/s,即27m/min

1000v1000?27??38(r/min)? dw3.14?225 根据表2.4—86,取nw=37.5r/min, ns?故实际切削速度为：

V?? dwnw1000?26.5(m/min)

当nw=37.5r/min,工作台的每分钟进给量应为：

fm=fzznz=0.15×20×37.5=112.5(mm/min)

切削时由于是半精铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，则行程为

l+l1+l2=165+3+2=170mm 故机动工时为：

tm =170÷112.5=1.5min=90s

辅助时间为：

tf=0.15tm=0.15×90=13.5ss

其他时间计算：

tb+tx=6%×(90+13.5)=6.2s

故铣一端面的时间：

tdj=tm+tf+tb+tx =90+13.5+6.2=109.7s

由于要求铣2个端面，则工序7的总时间为： T=2×tdj=2×109.7=219.4s

5.2.6 工序7 粗镗

（1）加工条件

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工件材料：灰铸铁

加工要求：粗镗蜗杆面Φ110mm轴承孔，留加工余量0.3mm，加工

2.2mm

机床：T68镗床 刀具：YT30镗刀 量具：塞规

（2）计算镗削用量

粗镗孔至Φ109.4mm，单边余量Z=0.3mm, 切削深度ap=2.2mm,走刀长度分别为l1=230mm, l2=275mm 确定进给量f：

根据《工艺手册》，表2.4—60,确定fz=0.37mm/Z 切削速度：

参考有关手册，确定V=300m/min

ns?1000v1000?300??868(r/min)? dw3.14?100

根据表3.1—41,取nw=800r/min, 故加工蜗杆轴承孔: 机动工时为：

t?l?l1?l2275?3?4??0.952min?57.2s

nw f800?0.37辅助时间为：

tf=0.15tm=0.15×57.2=8.6s

其他时间计算：

tb+tx=6%×(57.2+8.6)=3.9s

则工序9的总时间为：

tdj1=tm+tf+tb+tx =57.2+8.6+3.9=69.7s

5.2.7 工序8 粗镗

（1）加工条件

工件材料：灰铸铁

加工要求：粗镗蜗轮面Φ110mm轴承孔，留加工余量0.3mm，加工

2.2mm 机床：T68镗床 刀具：YT30镗刀 量具：塞规

（2）计算镗削用量

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粗镗孔至Φ109.4mm，单边余量Z=0.3mm, 切削深度ap=2.2mm,走刀长度分别为l1=230mm, l2=275mm 确定进给量f：

根据《工艺手册》，表2.4—60,确定fz=0.37mm/Z 切削速度：

参考有关手册，确定V=300m/min

ns?1000v1000?300??868(r/min)? dw3.14?100

根据表3.1—41,取nw=800r/min, 故加工蜗轮轴承孔： 机动工时为：

t?l?l1?l2230?3?4??0.8min?48s

nw f800?0.37辅助时间为：

tf=0.15tm=0.15×48=7.2s

其他时间计算：

tb+tx=6%×(48+7.2)=3.3s

则工序10的总时间为：

tdj2=tm+tf+tb+tx =48+7.2+3.3=58.5s

5.2.8 工序10 半精镗

（1）加工条件

工件材料：灰铸铁

加工要求：半精镗蜗杆面Φ110mm轴承孔，留加工余量0.1mm，加工

0.2mm 机床：T68镗床 刀具：YT30镗刀 量具：塞规

（2）计算镗削用量

粗镗孔至Φ109.8mm，单边余量Z=0.1mm, 切削深度ap=0.2mm,走刀长度分别为l1=230mm, l2=275mm 确定进给量f：

根据《工艺手册》，表2.4—60,确定fz=0.27mm/Z 切削速度：

参考有关手册，确定V=300m/min

ns?1000v1000?300??868(r/min)? dw3.14?100

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T=58.5+65.8=124.3s

5.2.14 工序16 锪孔

（1）加工条件

工件材料：灰铸铁

加工要求：用带有锥度90度的锪钻锪轴承孔内边缘，倒角4—45度 机床：立式钻床Z535型

刀具：90度的直柄锥面锪钻

（2）计算钻削用量

为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔时相同，nw=195r/min, 确定进给量：

f=0.25mm/r（《工艺手册》2.4--52） 故机动加工时间：

l=2.5mm, l1 =1mm

t?l?l1nw f?0.07min?4.2s 辅助时间为：

tf=0.15tm=0.15×4.2=0.6s

其他时间计算：

tb+tx=6%×(4.2+0.6)=0.3s

由于要倒4个角，故工序17单件生产时间：

tdj=4×（tm+tf+tb+tx） =4×（4.2+0.6+0.3）=20.4s

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第六章 专用夹具的设计

6.1 夹具设计问题的提出

机床夹具是机械制造中一项重要的工艺装备。工件在机床上加工时，为保证加工精度和提高生产率，必须使工件在机床上相对刀具占有正确的位置，这个过程称为定位。为了克服切削过程中工件收外力的作用而破坏定位，还必须对工件施加夹紧力，这个过程称为夹紧。定位和夹紧两个过程的综合称为装夹，完成工件装夹的工艺装备称为机床夹具。

夹具设计必须满足下列基本要求：1）保证工件加工的各项技术要求；2）具有较高的生产效率的较低的制造成本；3）尽量选用标准化零部件；4）夹具操作方便安全、省力；5）夹具应具有良好的结构工艺性。

为了提高劳动生产率和降低生产成本，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。因为目的明确，因而它的结构要比同样性能的通用夹具简单紧凑，操作迅速方便。

6.2 粗铣前后端面夹具设计

本夹具主要用来粗铣减速箱箱体前后端面。由加工本道工序的工序简图可知。粗铣前后端面时，前后端面有尺寸要求230?0.300mm，前后端面与工艺孔轴线分别有尺寸要求20mm。以及前后端面均有表面粗糙度要求Rz3.2。本道工序仅是对前后端面进行粗加工。因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。

6.2.1 定位基准的选择

在进行前后端面粗铣加工工序时，底面已经精铣，两工艺孔已经加工出。在加工箱体工件时，往往采用一平面及与该平面垂直的两孔为定位基准。因此工件选用底面与两工艺孔作为定位基面。选择底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。

为了提高加工效率，现决定用两把铣刀对汽车变速箱箱体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。

6.2.2 定位元件的设计

夹具定位元件的结构和尺寸，主要取决于工件上已被选定的定位基准面的结构形状、大小及工件的重量等。关于定位元件在夹具中的布置，一方面要符合六点定位原理，另一方面为保证工件的稳定性，要使支撑点之间的距离尽量取大，这样可使工件的重力和切削力的作用点都落在支撑点连线所组成的平面内。

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本工序选用的定位基准为一面两孔定位，即采用已平面及与该平面垂直的两孔为定位基准。所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销，即一平面、一短圆柱销及一短削边销。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和短削边销进行设计。 由加工工艺孔工序简图可计算出两工艺孔中心距Lg。

Lg?2202?2172?309mm

由于两工艺孔有位置度公差，所以其尺寸公差为:

?Lg??0.1?0.03mm

?0.027所以两工艺孔的中心距为 309?0.03mm，而两工艺孔尺寸为?130mm。

13根据《机床夹具设计手册》削边销与圆柱销的设计计算过程如下：

基准孔中心距定位销中心距

（1）确定两定位销中心距尺寸Lx及其偏差?Lx 可知：两定位销中心距尺寸Lx=Lg=309mm

夹具上两定位销的中心距公差一般取工件两定位孔中心距公差的1/5~1/3,

111即定位销中心距尺寸偏差 ?Lx?(~)?Lg??0.03?0.01mm

533（2） 确定圆柱销直径d1及其公差?d1

d1?D1?13mm （D1—基准孔最小直径） ?d1取f7

0.016 所以圆柱销尺寸为 13??0.034mm

（3） 削边销的宽度b和B （由《机床夹具设计手册》）

常用削边定位销的结构形状有三种，分别用于工件孔径D<3mm、3

及D>50mm。直径为3—50mm的削边定位销都做成菱形，其结构尺寸可查下表

表 6-1 标准菱形定位销的结构尺寸

d b B >3~6 >6~8 >8~20 >20~25 2 3 4 5 d-0.5 d-1 d-2 d-3 >25~32 >32~40 >40~50 5 6 8 d-4 d-5 d-6 查表可知： 23

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b?4mm B?D2?2?11mm （4） 削边销与基准孔的最小配合间隙?2 ?2?2b(?Lx??Lg?D2?1)2

其中： D2—基准孔最小直径 ?1—圆柱销与基准孔的配合间隙

2?4?(0.01?0.03?13（5） 削边销直径d2及其公差

??2?0.027)2?0.016mm

d2?D2??2?13?0.016?12.984mm

按定位销一般经济制造精度，其直径公差带为h6，则削边销的定位圆柱部分

定位直径尺寸为 ?12.9840?0.009mm。 （6） 补偿值?

1 ???Lg??Lx??1min?0.03?0.01?0.008?0.032mm

26.2.3 定位误差分析

本夹具选用的定位元件为一面两销定位。一批工件在夹具中定位时，工件上作为定位基准的平面没有基准位置误差。由于定位孔较浅，其内孔中心线由于内孔和底面垂直度误差而引起的基准位移误差也可忽略不计。但作为定位基准的两内孔，由于与定位销的配合间隙及两孔、两销中心距误差引起的基准位置误差必须考虑。其定位误差主要为：

（1） 移动时基准位移误差?j?y ?j?y??d1??D1?X1min =0.018+0.027+0.016 =0.061mm (2) 转角误差 tg????d1??D1?X1min??d2??D2?X2min

2L其中：X2min?2(?Lx??Lg? ?tg???X1min) 20.018?0.027?0.016?0.009?0.027?0.064?0.000288

2?309???0.0165?

移动时基准位移误差?j?y2??d2??D2?X2min =0.009+0.027+0.064 =0.1mm

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6.2.4 铣削力与夹紧力计算

夹紧力的大小必须适当。夹紧力过小，工件可能在加工过程中移动而破坏定位，不仅影响质量，还可能造成事故；夹紧力过大，不但会使工件和夹具产生变形，对加工质量不利，而且造成人力、物力的浪费。

计算夹紧力，通常将夹具和工件看成一个刚性系统以简化计算。然后考虑工件受切削力，夹紧力（大工件还应考虑重力，高速运动的工件还要考虑惯性力等）后处于静力平衡条件，计算出理论夹紧力，再乘以安全系数，作为实际所需的夹紧力。

根据《机械加工工艺手册》可查得： 铣削力计算公式为

.90.741.0?1.0圆周分力 Fz?9.81?54.5a0pafa?Zd0kFz

查表可得：d0?225mm Z=20 a??192mm af?0.2mm/z ap?2.45mm kFz?1.06

代入得 Fz?9.81?54.5?2.450.9?0.20.74?192?20?225?1.0?1.06 =6571N

查表可得铣削水平分力、垂直分力、轴向分力与圆周分力的比值为：

FL/FE?0.8 FV/FE?0.6 Fx/FE?0.53 ?FL?0.8FE?0.8?6571?5256.8N FV?0.6FE?0.6?6571?3942.6N Fx?0.53FE?0.53?6571?3482.6N 当用两把铣刀同时加工时铣削水平分力，且

铣削加工产生的水平分力应由夹紧力产生的摩擦力平衡

FL'?2FL?2?5256.8?10513.6N 即： FL'?F?? （u=0.25） ?F?FL'??10513.6?42054.4N 0.25计算出的理论夹紧力F再乘以安全系数k既为实际所需夹紧力F' 即： F'?kF 取k=3.3275 F/=3.3275Χ42054.4=139936N

6.2.5 夹紧装置及夹具体设计

夹紧装置的选择对工件的加工精度和生产效率起着重要作用。现代高效率 的夹具，大多采用机动夹紧方式，如：气动、液动、电动等。其中以气动和液动 装置应用最为普遍。考虑到本设计中即可生产属大量生产，用手动夹紧难以满足

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