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湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）
湖 南 科 技 大 學
畢 業(yè) 設 計（ 論 文 ）
題 目
17變速箱下蓋加工工藝編制及夾具設計
作 者
李青青
學 院
機電工程學院
專 業(yè)
機械設計制造及其自動化
學 號
1103010224
指導教師
尹何遲
2015年5月27日
湖 南 科 技 大 學
畢業(yè)設計（論文）任務書
機電工程 學院 部
教研室主任: （簽名） 2015 年 1 月 15 日
學生姓名: 李青青 學號: 專業(yè): 機械設計制造及自動化
1 設計（論文）題目及專題：17變速箱下蓋加工工藝編制及夾具設計
2 學生設計（論文）時間：自 2015年 3月 1 日開始至 2015年 5月 29 日止
3 設計（論文）所用資源和參考資料：
1、被加工零件圖，年產10000 件；
2、相關教材及夾具設計、工藝手冊、電機工程手冊；
4 設計（論文）應完成的主要內容：
1、計算生產綱領，確定生產類型
2、零件的分析
3、選擇毛坯
4、工藝規(guī)程設計
5、機床夾具設計
6、編寫說明書
5 提交設計（論文）形式（設計說明與圖紙或論文等）及要求：
1、相關圖紙（電腦繪制），不少于折合0號圖2.5張（計算機打?。?
2、編寫的設計說明書正文不少于40頁(按《撰寫打印規(guī)范》打印)；
3、錄光盤一張（含開題報告、設計說明書、圖紙等）
6 發(fā)題時間： 2015年 3 月 15 日
指導教師： 尹何遲 （簽名）
學 生： （簽名）
湖 南 科 技 大 學
畢業(yè)設計（論文）指導人評語
[主要對學生畢業(yè)設計（論文）的工作態(tài)度，研究內容與方法，工作量，文獻應用，創(chuàng)新性，實用性，科學性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進行綜合評價]
指導人： （簽名）
年 月 日
指導人評定成績：
湖 南 科 技 大 學
畢業(yè)設計（論文）評閱人評語
[主要對學生畢業(yè)設計（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究內容與方法，實用性與科學性，結論和存在的不足等進行綜合評價]
評閱人： （簽名）
年 月 日
評閱人評定成績：
湖 南 科 技 大 學
畢業(yè)設計（論文）答辯記錄
日期：
學生： 學號： 班級：
題目：
提交畢業(yè)設計（論文）答辯委員會下列材料：
1 設計（論文）說明書 共 頁
2 設計（論文）圖 紙 共 頁
3 指導人、評閱人評語 共 頁
畢業(yè)設計（論文）答辯委員會評語：
[主要對學生畢業(yè)設計（論文）的研究思路，設計（論文）質量，文本圖紙規(guī)范程度和對設計（論文）的介紹，回答問題情況等進行綜合評價]
答辯委員會主任： （簽名）
委員： （簽名）
（簽名）
（簽名）
（簽名）
答辯成績：
總評成績：
v
摘 要
本設計是變速箱零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。變速箱零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度?；鶞蔬x擇以變速箱的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準，以結合面與兩個定位孔作為精基準。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出結合面面，再以結合面與支承孔系定位加工出定位孔。在后續(xù)工序中除個別工序外均用結合面和定位孔定位加工其他孔系與平面。支承孔系的加工采用的是坐標法鏜孔。整個加工過程均選用組合機床。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用氣動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖。因此生產效率較高。適用于大批量、流水線上加工。能夠滿足設計要求。
關鍵詞：變速箱；加工工藝；專用夾具
Abstract
The design is about the special-purpose clamping apparatus of the machining technology process and some working procedures of the gearbox parts. The main machining surface of the gearbox parts is the plane and a series of hole. Generally speaking, to guarantee the working accuracy of the plane is easier than to guarantee the hole’s. So the design follows the principle of plane first and hole second. And in order to guarantee the working accuracy of the series of hole, the machining of the hole and the plane is clearly divided into rough machining stage and finish machining stage. The supporting hole of the input bearing and output bearing is as the rough datum. And the top area and two technological holes are as the finish datum. The main process of machining technology is that first, the series of supporting hole fix and machine the top plane, and then the top plane and the series of supporting hole fix and machine technological hole. In the follow-up working procedure, all working procedures except several special ones fix and machine other series of hole and plane by using the top plane and technological hole. The machining way of the series of supporting hole is to bore hole by coordinate. The combination machine tool and special-purpose clamping apparatus are used in the whole machining process. The clamping way is to clamp by pneumatic and is very helpful. The instruction does not have to lock by itself. So the product efficiency is high. It is applicable for mass working and machining in assembly line. It can meet the design requirements.
Key words: Gearbox; machining technology; special-purpose clamping apparatus
vii
目 錄
第一章 緒論 - 1 -
第二章 17變速箱下蓋加工工藝編制 - 2 -
2.1 計算生產綱領，確定生產類型 - 2 -
2.2 零件的分析 - 2 -
2.2.1 零件的作用 - 2 -
2.2.2 零件的工藝分析 - 2 -
2.3 變速箱下蓋加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的措施 - 3 -
2.3.1 孔和平面的加工順序 - 3 -
2.3.2 孔系加工方案選擇 - 4 -
2.4 變速箱下蓋加工定位基準的選擇 - 4 -
2.4.1 粗基準的選擇 - 4 -
2.4.2 精基準的選擇 - 4 -
2.5 變速箱下蓋加工主要工序安排 - 5 -
2.6 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 - 6 -
2.7 確定切削用量及基本工時（機動時間） - 9 -
第三章 專用夾具設計 - 34 -
3.1 加工定位孔夾具設計 - 34 -
3.1.1 定位基準的選擇 - 34 -
3.1.2 切削力的計算與夾緊力分析 - 34 -
3.1.3 夾緊元件及動力裝置確定 - 35 -
3.1.4 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 - 36 -
3.1.5 夾具精度分析 - 37 -
3.1.6 夾具設計及操作的簡要說明 - 38 -
3.2 粗銑前后端面夾具設計 - 38 -
3.2.1 定位基準的選擇 - 38 -
3.2.2 定位元件的設計 - 39 -
3.2.3 定位誤差分析 - 40 -
3.2.4 銑削力與夾緊力計算 - 41 -
3.2.5 定向鍵與對刀裝置設計 - 41 -
3.2.6 夾緊裝置及夾具體設計 - 44 -
3.2.7 夾具設計及操作的簡要說明 - 46 -
第四章 結論 - 47 -
參考文獻 - 48 -
致 謝 - 49 -
附錄A：17變速箱下蓋零件圖
附錄B：17變速箱下蓋毛坯圖
附錄C：鉆定位孔夾具鉆模板零件圖
附錄D：鉆定位孔夾具裝配圖
附錄E：粗銑前后端面夾具裝配圖
附錄F：17變速箱下蓋機械加工工藝規(guī)程
ix
第一章 緒論
箱體零件是機器或部件的基礎零件，它把有關零件聯(lián)結成一個整體，使這些零件保持正確的相對位置，彼此能協(xié)調地工作。因此，箱體零件的制造精度將直接影響機器或部件的裝配質量，進而影響機器的使用性能和壽命。因而箱體一般具有較高的技術要求。
由于機器的結構特點和箱體在機器中的不同功用，箱體零件具有多種不同的結構型式，其共同特點是：結構形狀復雜，箱壁薄而不均勻，內部呈腔型；有若干精度要求較高的平面和孔系，還有較多的緊固螺紋孔等。
箱體零件的毛坯通常采用鑄鐵件。因為灰鑄鐵具有較好的耐磨性，減震性以及良好的鑄造性能和切削性能,價格也比較便宜。有時為了減輕重量，用有色金屬合金鑄造箱體毛坯（如航空發(fā)動機上的箱體等）。在單件小批生產中，為了縮短生產周期有時也采用焊接毛坯。
毛坯的鑄造方法，取決于生產類型和毛坯尺寸.在單件小批生產中，多采用木模手工造型；在大批量生產中廣泛采用金屬模機器造型，毛坯的精度較高。
第二章 17變速箱下蓋加工工藝編制
2.1 計算生產綱領，確定生產類型
零件的年生產綱領
式中 ——零件的生產綱領（件/年）；
——產品的年產量（臺、輛/年）；
——每臺（輛）產品中該零件的數(shù)量（件/臺、輛）；
——備品率，一般?。?
——廢品率，一般取。
計算的年生產綱領 件/年 查表可得為大量生產
2.2 零件的分析
2.2.1 零件的作用
題目給出的零件是17變速箱下蓋。變速箱下蓋的主要作用是支承各傳動軸，保證各軸之間的中心距及平行度，并保證變速箱部件與發(fā)動機正確安裝。因此變速箱下蓋零件的加工質量，不但直接影響變速箱的裝配精度和運動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。變速箱主要是實現(xiàn)變速，改變運動速度。變速箱下蓋零件的結合面用以安裝變速箱上蓋，前后端面支承孔、、用以安裝傳動軸，實現(xiàn)其變速。
2.2.2 零件的工藝分析
由變速箱下蓋零件圖可知。變速箱下蓋是一個簿壁殼體零件，它的外表面上有6個平面需要進行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上還需加工一系列螺紋孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下：
（1）以箱體結合面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：結合面的銑削加工，的定位孔加工。其中結合有表面粗糙度要求為、平面度要求，定位孔表面粗糙度要求為。
（2）以、、、的支承孔為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：2個、2個、2個和1個的孔；尺寸為的與、、的6個孔軸線相垂直的前后端面；前后端面上的14個的螺孔，以及2個、2個、1個的通孔；還有另外兩個與軸線平行且與前后端面相垂直的的螺紋孔及三個的通孔。其中支承孔、、均有同軸度要求，其軸線有垂直度要求和平行度要求,支承孔有垂直度要求和圓柱度要求，所有支承孔內表面粗糙度要求均為；前后端面及右端面表面粗糙度要求均為。
（3）以頂面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：頂面的銑削加工，軸線與結合面垂直的的螺紋孔加工，的組裝孔加工，右側兩肋板中間凸臺的螺紋孔加工。其中頂面的表面粗糙度要求為， 、螺紋孔表面粗糙度要求為。
2.3 變速箱下蓋加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的措施
由以上分析可知。該變速箱下蓋零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于變速箱下蓋來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系。
由于變速箱的生產量很大。怎樣滿足生產率要求也是變速箱加工過程中的主要考慮因素。
2.3.1 孔和平面的加工順序
箱體類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工箱體上的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。變速箱下蓋的加工自然應遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調整，也有利于保護刀具。
變速箱下蓋零件的加工工藝應遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。
2.3.2 孔系加工方案選擇
變速箱下蓋孔系加工方案，應選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經濟因素。在滿足精度要求及生產率的條件下，應選擇價格最底的機床。
根據(jù)變速箱下蓋零件圖所示的變速箱下蓋的精度要求和生產率要求，當前應選用在組合機床上用鏜模法鏜孔較為適宜。
在大批量生產中，變速箱下蓋孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設計制造的。當鏜刀桿通過鏜套的引導進行鏜孔時，鏜模的精度就直接保證了關鍵孔系的精度。
采用鏜?？梢源蟠蟮靥岣吖に囅到y(tǒng)的剛度和抗振性。因此，可以用幾把刀同時加工。所以生產效率很高。但鏜模結構復雜、制造難度大、成本較高，且由于鏜模的制造和裝配誤差、鏜模在機床上的安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。用鏜模加工孔系所能獲得的加工精度也受到一定限制。
2.4 變速箱下蓋加工定位基準的選擇
2.4.1 粗基準的選擇
粗基準選擇應當滿足以下要求：
（1）保證各重要支承孔的加工余量均勻；
（2）保證裝入下蓋的零件與箱壁有一定的間隙。
為了滿足上述要求，應選擇變速箱的主要支承孔作為主要基準。即以變速箱下蓋的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準。也就是以前后端面上距結合面最近的孔作為主要基準以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準加工精基準面。因此，以后再用精基準定位加工主要支承孔時，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對位置。
2.4.2 精基準的選擇
從保證下蓋孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置。精基準的選擇應能保證變速箱下蓋在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從變速箱下蓋零件圖分析可知，它的結合面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于前后端面，雖然它是變速箱下蓋的裝配基準，但因為它與變速箱下蓋的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結構設計方面都有一定的困難，所以不予采用。
2.5 變速箱下蓋加工主要工序安排
對于大批量生產的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。變速箱下蓋加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工結合面。第二個工序是加工定位用的兩個定位孔。由于結合面加工完成后一直到變速箱下蓋加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，結合面上的螺孔也應在加工兩定位孔的工序中同時加工出來。
后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應該在粗加工階段完成。對于變速箱下蓋，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應先精加工平面再加工孔系，但在實際生產中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。
加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內部雜質、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于200mg。
根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將變速箱下蓋加工工藝路線確定如下：
工序1：粗銑箱體結合面。以箱體頂面為粗基準，選用雙立軸圓工作臺銑床和專用夾具。
工序2：粗銑頂面。以箱體結合面為基準。選用雙立軸圓工作臺銑床和專用夾具。
工序3：鉆兩個定位孔。結合上下箱體，以頂面為粗基準，選用專用組合鉆床和專用夾具。
工序4：粗銑前后端面及凸臺。以結合面為基準兩銷定位。選用專用組合銑床和專用夾具。
工序5：粗銑左右端面。以結合面為基準兩銷定位。選用專用組合銑床和專用夾具。
工序6：半精銑箱體結合面。以箱體頂面為粗基準，。選用雙立軸圓工作臺銑床和專用夾具。
工序7：半精銑前后端面。以結合面為基準兩銷定位。選用專用組合銑床和專用夾具。
工序8：半精銑左右端面。以結合面為基準兩銷定位。選用專用組合銑床和專用夾具。
工序9：半精銑頂面。以結合面為基準兩銷定位。選用雙立軸圓工作臺銑床和專用夾具。
工序10：銑結合面凹槽。結合上下箱體，以結合面為基準兩銷定位。選用雙立軸圓工作臺銑床和專用夾具。
工序11：精銑箱體結合面。以箱體頂面為粗基準。選用雙立軸圓工作臺銑床和專用夾具。
工序12：鉆頂面孔。以結合面為基準兩銷定位。選用專用組合鉆床和專用夾具。
工序13：鉆前后端面孔。以結合面為基準兩銷定位。選用專用組合鉆床和專用夾具。
工序14：鉆右端面孔。以結合面為基準兩銷定位。選用專用組合鉆床和專用夾具。
工序15：锪孔。以結合面為基準兩銷定位。選用專用組合鏜床和專用夾具。
工序16：攻絲。以結合面為基準兩銷定位。選用專用組合攻絲機和專用夾具。
工序17：粗鏜前后端面軸孔。結合上下箱體，以結合面為基準兩銷定位。選用專用組合鏜床和專用夾具。
工序18：粗鏜右端面軸孔及端面凹槽。結合上下箱體，以結合面為基準兩銷定位。選用專用組合鏜床和專用夾具。
工序19：半精鏜前后端面軸孔。結合上下箱體，以結合面為基準兩銷定位。選用專用組合鏜床和專用夾具。
工序20：半精鏜右端面軸孔。結合上下箱體，以結合面為基準兩銷定位。選用專用組合鏜床和專用夾具。
工序21：精鏜前后端面軸孔。結合上下箱體，以結合面為基準兩銷定位。選用專用組合鏜床和專用夾具。
工序22：精鏜右端面軸孔。結合上下箱體，以結合面為基準兩銷定位。選用專用組合鏜床和專用夾具。
工序23：倒角。以結合面為基準兩銷定位。選用專用組合倒角機和專用夾具。
工序24：倒圓角。以結合面為基準兩銷定位。選用專用組合倒角機和專用夾具。
工序25：補底漆。
工序26：終檢。
2.6 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“變速箱下蓋”零件材料采用灰鑄鐵制造。變速箱下蓋材料為HT200，硬度HB為170-241，生產類型為大批量生產，采用鑄造毛坯。
（1）結合面的加工余量
根據(jù)工序要求，結合面加工分粗銑、半精銑、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：根據(jù)《機械加工工藝手冊》其余量值規(guī)定為，現(xiàn)??；
半精銑：根據(jù)《機械加工工藝手冊》其余量值規(guī)定為；
精銑：根據(jù)《機械加工工藝手冊》其余量值規(guī)定為。
鑄造毛坯的基本尺寸為根據(jù)《機械加工工藝手冊》,鑄件尺寸公差等級選用CT7，再查表可得鑄件尺寸公差為。
毛坯的尺寸為。
（2）兩定位孔
毛坯為實心，不沖孔。兩孔精度要求為IT8，表面粗糙度要求為。根據(jù)《機械加工工藝手冊》確定工序尺寸及加工余量為：
鉆孔：
鉸孔：
（3）頂面4個螺紋孔、前后端面14個螺紋孔、右端面2個螺紋孔
毛坯為實心，不沖孔。根據(jù)《機械加工工藝手冊》現(xiàn)確定其工序尺寸及加工余量為：
鉆孔：
攻絲：
（4）14個組裝孔
毛坯為實心，不沖孔。根據(jù)《機械加工工藝手冊》現(xiàn)確定其工序尺寸及加工余量為：
鉆孔：
锪孔：
（5）前后端面及頂面加工余量
根據(jù)工藝要求，前后端面加工分為粗銑、精銑加工，頂面只進行粗銑加工。各工序余量如下：
粗銑：根據(jù)《機械加工工藝手冊》其加工余量規(guī)定為，現(xiàn)?。?
精銑：根據(jù)《機械加工工藝手冊》其加工余量取為。
鑄件毛坯的基本尺寸為、。根據(jù)《機械加工工藝手冊》鑄件尺寸公差等級選用CT7。再查表可得鑄件尺寸公差為。
毛坯的尺寸為：、
（6）左右端面加工余量
根據(jù)工藝要求，左右端面分為粗銑、精銑加工。各工序余量如下：
粗銑：根據(jù)《機械加工工藝手冊》其加工余量規(guī)定為，現(xiàn)??；
精銑：根據(jù)《機械加工工藝手冊》其加工余量取為。
鑄件毛坯的基本尺寸為，根據(jù)《機械加工工藝手冊》鑄件尺寸公差等級選用CT7。再查表可得鑄件尺寸公差為。
毛坯的尺寸為：。
（7）支承孔
根據(jù)工序要求，支承孔的加工分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個工序完成，各工序余量如下：
粗鏜：孔，根據(jù)《機械加工工藝手冊》其余量值為；
孔，根據(jù)《機械加工工藝手冊》其余量值為；孔，根據(jù)《機械加工工藝手冊》其余量值為；
孔，根據(jù)《機械加工工藝手冊》其余量值為。
半精鏜：孔，根據(jù)《機械加工工藝手冊》其余量值為；
孔，根據(jù)《機械加工工藝手冊》其余量值為；
孔，根據(jù)《機械加工工藝手冊》其余量值為；
孔，根據(jù)《機械加工工藝手冊》其余量值為。
精鏜：孔，根據(jù)《機械加工工藝手冊》其余量值為；
孔，根據(jù)《機械加工工藝手冊》其余量值為；
孔，根據(jù)《機械加工工藝手冊》其余量值為；
孔，根據(jù)《機械加工工藝手冊》其余量值為。
根據(jù)《機械加工工藝手冊》鑄件尺寸公差等級選用CT7，再查表可得鑄件尺寸公差分別為：。
鑄件毛坯的尺寸分別為：
孔毛坯尺寸為；
孔毛坯尺寸為；
孔毛坯尺寸為；
孔毛坯尺寸為。
（8）肋板間螺紋孔
毛坯為實心，不沖孔。根據(jù)《機械加工工藝手冊》現(xiàn)確定其工序尺寸及加工余量為：
鉆孔：
攻絲：
（9）右端面通孔、正面凸臺通孔、左側肋板通孔、右側肋板通孔
毛坯為實心，不沖孔。根據(jù)工序要求，通孔的加工分為鉆孔、粗鏜、半精鏜三個工序完成，各工序余量如下：
鉆孔：分別為
锪孔： 進行锪平
右端面內側進行锪平
2.7 確定切削用量及基本工時（機動時間）
工序1：粗銑箱體結合面
機床：雙立軸圓工作臺銑床X7010
刀具：硬質合金面銑刀 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》取
銑削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》,
被切削層長度：根據(jù)毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序2：粗銑頂面
機床：雙立軸圓工作臺銑床X7010
刀具：硬質合金面銑刀 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》取
銑削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序3：結合上下箱體，鉆、鉸定位孔
機床：組合鉆床
刀具：高速鋼麻花鉆、硬質合金鉸刀
定位孔的鉆、鉸
鉆定位孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
鉸定位孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
定位孔加工機動時間：
工序4：粗銑前后端面及凸臺
機床：組合銑床
刀具：硬質合金面銑刀 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》取
銑削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序5：粗銑左右端面
機床：組合銑床
刀具：硬質合金面銑刀 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
銑削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序6：半精銑箱體結合面
機床：雙立軸圓工作臺銑床X7010
刀具：硬質合金面銑刀 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
銑削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序7：半精銑前后端面
機床：組合銑床
刀具：硬質合金面銑刀 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
銑削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序8：半精銑左右端面
機床：組合銑床
刀具：硬質合金面銑刀 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
銑削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序9：半精銑頂面
機床：雙立軸圓工作臺銑床X7010
刀具：硬質合金面銑刀 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
銑削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序10：銑結合面凹槽
機床：雙立軸圓工作臺銑床X7010
刀具：高速鋼立銑刀 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
銑削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序11： 精銑箱體結合面
機床：雙立軸圓工作臺銑床X7010
刀具：硬質合金面銑刀 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
銑削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序12：鉆頂面螺紋孔、組裝孔、兩肋板中間凸臺螺紋孔
機床：組合鉆床
刀具：高速鋼麻花鉆
（1）鉆頂面4個螺紋孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（2）鉆頂面14個組裝孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（3）鉆兩肋板中間凸臺螺紋孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
因為
本工序機動時間：
工序13：鉆側面螺紋孔、右側肋板通孔、正面凸臺通孔、左側肋板通孔
機床：組合鉆床
刀具：高速鋼麻花鉆
（1）鉆側面14個螺紋孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（2）鉆右側肋板2個通孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（3）鉆正面凸臺2個通孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（4）鉆左側肋板通孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
因為
本工序機動時間：
工序14：鉆右端面通孔及螺紋孔
機床：組合鉆床
刀具：高速鋼麻花鉆
（1）鉆2個螺紋孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（2）鉆3個通孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
因為
本工序機動時間：
工序15：锪孔
機床：組合鉆床
刀具：高速鋼柱形锪鉆
（1）對臺階面上的組裝孔锪平
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（2）對正面凸臺孔內側锪平
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（3）對右端面通孔內側锪平
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
本工序機動時間：
工序16：螺紋孔攻絲
機床：組合攻絲機
刀具：高速鋼機動絲錐
（1）螺紋孔攻絲
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》取
機床主軸轉速：，取
絲錐回轉轉速：取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： （盲孔）
機動時間：
（2）螺紋孔攻絲
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》取
機床主軸轉速：，取
絲錐回轉轉速：取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
機動時間：
本工序機動時間：
工序17：結合上下箱體，粗鏜前后端面軸孔
機床：組合鏜床
刀具：硬質合金刀具
（1）粗鏜孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》確定進給量
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
試切附加長度：
行程次數(shù)：
機動時間：
（2）粗鏜 孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》確定進給量
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
試切附加長度：
行程次數(shù)：
機動時間：
（3）粗鏜 孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》確定進給量
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
試切附加長度：
行程次數(shù)：
機動時間：
因為
本工序機動時間：
工序18：:結合上下箱體，粗鏜右端面軸孔及端面凹槽
機床：組合鏜床
刀具：硬質合金刀具
（1）粗鏜 孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》確定進給量
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
試切附加長度：
行程次數(shù)：
機動時間：
（2）粗鏜端面凹槽
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》確定進給量
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
試切附加長度：
行程次數(shù)：
機動時間：
因為
本工序機動時間：
工序19：結合上下箱體，半精鏜前后端面軸孔
機床：組合鏜床
刀具：硬質合金刀具
（1）半精鏜孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》確定進給量
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
（2）半精鏜 孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》確定進給量
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
（3）半精鏜 孔
切削深度：
進給量：確定進給量
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
因為
本工序機動時間：
工序20：結合上下箱體，半精鏜右端面軸孔
機床：組合鏜床
刀具：硬質合金刀具
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》確定進給量
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
工序21：結合上下箱體，精鏜前后端面軸孔
機床：組合鏜床
刀具：硬質合金刀具
（1）精鏜孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》確定進給量
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
（2）精鏜 孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》確定進給量
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
（3）精鏜 孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》確定進給量
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
因為
本工序機動時間：
工序22：結合上下箱體，精鏜右端面軸孔
機床：組合鏜床
刀具：硬質合金刀具
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》確定進給量
切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
第三章 專用夾具設計
為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度。在加工變速箱下蓋零件時，需要設計專用夾具。
根據(jù)任務要求中的設計內容，需要設計加工定位孔夾具及銑前后端面夾具各一套。其中加工定位孔的夾具將用于組合鉆床，刀具分別為兩把麻花鉆、鉸刀對工件上的兩個定位孔同時進行加工。銑端面夾具將用于組合銑床，刀具為兩把硬質合金面銑刀對變速箱下蓋的前后兩個端面同時進行加工。
3.1 加工定位孔夾具設計
本夾具主要用來鉆、鉸兩個定位孔。這兩個定位孔均有尺寸精度要求為，表面粗糙度要求為，與結合面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工質量直接影響以后各工序的加工精度。本道工序為變速箱下蓋加工的第三道工序，加工到本道工序時只完成了結合面與頂面粗銑。因此在本道工序加工時主要應考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產率，降低勞動強度。
3.1.1 定位基準的選擇
由零件圖可知，兩定位孔位于零件結合面上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應與結合面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與結合面垂直并保證兩定位孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據(jù)基準重合、基準統(tǒng)一原則。在選擇兩定位孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即粗銑頂面工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。因此加工定位孔的定位基準應選擇頂面作為主要定位基面以限制工件的三個自由度，以右端面限制工件的兩個自由度，在用工件的前端面作為輔助定位限制工件的另一個自由度。
為了提高加工效率，根據(jù)工序要求用兩把刀具對兩個定位孔同時進行加工。同時為了縮短輔助時間，準備采用氣動夾緊方式夾緊。
3.1.2 切削力的計算與夾緊力分析
由于本道工序主要完成定位孔的鉆、鉸加工，而鉆削力遠遠大于鉸的切削力。因此切削力應以鉆削力為準。由《切削手冊》得：
鉆削力
鉆削力矩
式中：
當用兩把刀具同時鉆削時：
本道工序加工定位孔時，工件變速箱下蓋依靠上面的活動鉆模板下降夾緊工件，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊力計算無太大意義。
3.1.3 夾緊元件及動力裝置確定
由于變速箱的生產量很大，采用手動夾緊的夾具雖然結構簡單，在生產中的應用也比較廣泛。但因人力有限，夾緊受到限制。另外在大批量生產中靠人力頻繁的夾緊也十分勞累且生產率低下。因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用氣動夾緊。采用氣動夾緊，原始夾緊力可以連續(xù)作用，夾緊可靠，機構可以不必自鎖。
本道工序夾具的夾緊元件選用兩光面壓塊、活柱鉆模板。兩光面壓塊分別在單活塞回轉式氣缸的活塞推動下從垂直方向夾緊工件?；钪@模板由氣缸帶動下降夾緊工件。
1—缸體 2—活塞桿 3—墊片 4—密封圈 5—活塞
6—墊圈 7—密封圈 8—導氣軸 9—導氣套 10—止推軸承
11—油環(huán) 12—滾針軸承 13—壓蓋 14—管接頭
圖2.1 單活塞回轉氣缸結構圖
表2.1 單活塞回轉氣缸主要結構參數(shù)
單位：mm
P
100
35
310
100
125
135
M10
M16
2
30
3
4
3.1.4 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計
定位孔的加工需鉆、鉸兩次次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：定位孔分鉆、鉸兩個工步完成加工。即先用的麻花鉆鉆孔，根據(jù)GB1141—84的規(guī)定鉆頭上偏差為零，故鉆套孔徑為即。再用的標準鉸刀鉸孔，根據(jù)GB1141—84的規(guī)定標準鉸刀尺寸為故鉆套孔徑尺寸為。
圖2.2 快換鉆套
表2.2 鉸定位孔鉆套結構參數(shù)
單位：mm
12
18
30
28
12
7
10
11.5
20.5
圖2.3襯套選用固定襯套
表2.3 襯套結構參數(shù)
單位：mm
24
1
0.6
鉆模板選用懸掛式鉆模板，在本夾具中選用的是氣動滑柱式鉆模板。利用夾具體內安裝氣缸，使滑柱帶動升降板上升或下降由于氣缸始終作用故不需要自鎖機構。
夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構見夾具裝配圖所示。
3.1.5 夾具精度分析
利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關系。因此在夾具設計中，當結構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。
由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準與加工基準重合，又采用頂面為主要定位基面，故定位誤差很小可以忽略不計。本道工序加工中主要保證兩定位孔尺寸表面粗糙度。本道工序最后采用精鉸加工，選用GB1141—84鉸刀，直徑為，并采用鉆套，鉸刀導套孔徑為，外徑為同軸度公差為。固定襯套采用孔徑為，同軸度公差為。
定位孔的尺寸，由選用的鉸刀尺寸滿足。
定位孔的表面粗糙度，由本工序所選用的加工工步鉆、鉸滿足。
3.1.6 夾具設計及操作的簡要說明
鉆鉸定位孔的夾具如夾具裝配圖所示。裝卸工件時，將小車拉出到支架01上，小車帶有四個滾輪04，可沿兩條圓柱導軌靈活移動。將小車連同工件推入夾具中時，螺釘24起限位作用。由于本工序是結合上下箱后由頂面鉆鉸孔，除了頂面、結合面已經加工以外，其余表面均尚未加工，為了保證所鉆鉸的孔與頂面垂直并保證兩定位孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各主要支承孔的加工余量均勻，所以鉆鉸孔工序的定位選擇頂面作為主要定位基面以限制工件的三個自由度，以右端面擋板限制工件的兩個自由度，再用工件前端面擋板限制一個自由度。本夾具采用活柱鉆模板向下運動夾緊工件，鉆模板裝在四根滑柱10和22上，兩根對角安