减速箱箱体制造工艺设计(共25页)

精选优质文档-倾情为你奉上毕 业 设 计课题名称减速箱箱体制造工艺设计分院/专业 机械工程系/机电一体化班 级 学 号 学生姓名 指导教师：2013年11月1日专心-专注-专业摘要箱体是机器的重要基础件，它将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件连接成一个整体，并使之保持正确的位置，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。在各类生产加工中起着无可替代的作用，例如，它是减速机的重要组成部件，也是传动零件的基座，另外,在机车制造行业,箱体类铸件应用也十分广泛,特别是机车柴油机的主轴承座，因此一般都具有足够的强度和刚度。然而如今的很多箱体并不能达到预期的要求。1GF.02-05箱体是一种特殊结构的箱体，与其他箱体相比，它具有抗压能力强、稳定性高等优点。图纸上要求加工的部位多，加工精度高，加工难度大，因而其加工质量直接影响机器性能、精度和寿命。从而对此类箱体零件制造工艺的设计至关重要。 本设计是对1GF.02-05箱体零件的加工工艺规程和及一些工序的专用夹具设计。1GF.02-05箱体零件的主要加工表面是平面和孔系，一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则，并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段，以保证孔系加工精度。基准选择以变速箱箱体的输入轴和输出轴的支承作为粗基准，以顶面与两个工艺孔作为精基准。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面，再以顶平面与支承孔系定位加工出工艺孔，在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系平面。支承孔系的加工采用的是坐标法镗孔,整个加工过程均选用组合机床，夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用气动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。因此生产效率较高，适用于大批量、流水线上加工，能满足设计要求。关键词：箱体，制造工艺，夹具设计Abstract Box is the base of the machine, it connect machines and parts of shaft, sets, gear and related parts into a whole, and keep them in correct position to transmit torque or change the speed to complete the movement.It plays an irreplaceable role in all kinds of production and processing. For example,It is one of the most important components of reducers,whats more,it is also the base of the transmission parts. In addition, in the locomotive manufacturing industry, casting parts box body is also very widely used, especially in the main bearing of locomotive diesel engine.therefore,they generally have sufficient strength and rigidity. However, nowadays, many of the body and can not achieve the desired requirements.1 GF. 02-05 box is a special kind of structure of the box, Compared with the other box, it has more compressive ability , higher stability, etc.There are so many requirements in the drawings. And most are of high machining precision and machining difficulty.So the processing quality directly affect the machine performance, accuracy and life. To this kind of case,accessories manufacturing process design is of prime importance. This design is for 1 GF. 02-05 case accessories and processing procedures and some special fixture design process. 1GF. 02-05 the main processing of parts of the surface is flat and hole,In general, guarantee the accuracy of plane than to guarantee the accuracy of hole is easy.Therefore, this design follow the principle of surface before hole, and the hole and the plane processing clearly divided into rough machining and finish machining stage, to ensure the hole machining accuracy.Benchmark choice for gear-box input shaft and output shaft bearing as crude benchmark, with top surface and two hole as a benchmark.Main processing process is to fasten with bearing hole positioning processing ChuDing plane, to the top plane and bore bearing is positioning processing technology,Subsequent process in addition to the individual processes are made of top surface and hole positioning processing other hole.Department of bearing hole processing boring is coordinate method, the whole process selects the modular machine tool, choose special fixture fixture, clamping way choose pneumatic clamping, more reliable clamping, organizations can not self-locking. So the production efficiency is higher and suitable for the mass, assembly line processing, which can meet the design requirements.Key words:box, Manufacturing process, fixture design目录第1章 1GF.02-05箱体的介绍4 1.1 箱体零件的结构特点5 1.2 箱体零件的主要技术要求5 1.3 箱体零件的结构工艺性7第2章 1 GF.02-05箱体的加工工艺规程8 2.1 箱体的工艺分析9 2.2 选定定位基准9 2.3 拟定零件的机械加工工艺路线9 2.49第3章 1GF.02-05箱体的方案参数及设计7 3.1 参数设计 7 3.2 方案设计 7 3.3 机床及各类工具具的选择3第4章 钻床夹具设计10 4.1有关夹具方案和元件的设计 4.2 钻套的选择与设计 4.3 钻床夹具的装配说明第5章 加工后箱体的检测及质量分析 5.1 1GF.02-05箱体零件的检测 5.2 1GF.02-05箱体的加工质量分析 5.3 箱体的内应力与热变形对加工精度的影响第6章 总结21致谢22参考文献23 附录24第1章 1GF.02-05箱体的介绍 箱体的种类很多，按其功用可分为：主轴箱、变速箱、操纵箱、进给箱等。1GF.02-05箱体即是其中的一种变速箱体。箱体类零件由于其内部要安装其他各类零件,因而形状较为复杂。它的总体特点是由薄壁围成不同形状的空腔,以容纳运动零件及油、汽等介质。多数由铸造成毛坯，经必要的机械加工而成，具有加强肋、凹坑、铸造圆角等常见结构。箱体类零件由于结构、形状比较复杂，加工位置变化较多，通常以自然安放位置或工位位置，最能反映形状特征及相对位置的一面作为主视图的投影方向，一般需要用三个或三个以上的基本视图，并可根据具体零件的需要选择合适的视图、剖视图和剖面图来表达其复杂的内外结构。如图1.1所示即为1GF.02-05箱体零件图，详见附录1。图1.1 1GF.02-05箱体零件图 1.1箱体零件的结构特点 一般箱体具有以下结构特点：1.1.1形状复杂 箱体的的作用是用来支撑和固定轴承部件并确保在外载荷作用下能正常工作，因此箱体要求有足够的刚度，从而箱体设计有复杂的截面形状和加强筋。在箱体上安装的零部件愈多，箱体形状就越复杂，这样才能满足各种定位面、定位孔和固定用的螺钉孔的安装需要；此外为储存润滑油箱体设有一定形状的空腔，还要有观察孔、放油孔等；为吊装方便还设有吊钩、凸耳等。1.1.2壁薄易变形 为减少箱体整体质量，箱体型腔一般设计为薄壁结构，因此在铸造、焊接和切削加工过程中往往会产生较大的内应力，同时由于搬运方法不当等因素都会造成箱体变形。1.1.3体积大 箱体内要安装和容纳许多零部件，因此箱体零件必然要求箱体具有足够大的体积。1.1.4加工精度要求高 箱体形状复杂，加工表面多为平面和孔，由于这些面大都为装配的基准面，因而在尺寸精度、表面粗糙度、形状和位置精度均有较高的加工精度要求，加工难度较大，由于各对轴承孔的轴线加工。1.2 箱体零件的主要技术要求1.2.1 1GF.02-05箱体的精度要求1.2.1.1 孔径精度 孔径的尺寸误差和形状误差会造成轴承与孔的配合不良。因此，对孔的精度要求较高。主轴孔的尺寸公差为IT13，其余孔为IT16IT17。孔的形状精度未做规定，一般控制在尺寸公差范围内即可。1.2.1.2 孔的位置精度 同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直误差，会使轴和轴承装配到箱体内出现歪斜，从而造成主轴径向圆跳动和轴向圆跳动，也加剧了轴向磨损。为此，一般同轴上各孔的同轴度约为最小孔尺寸公差之半。孔系之间的平行度误差，会影响齿轮的啮合质量，也需要规定相应的位置精度。1.2.1.3孔和平面的位置公差 主要孔和主轴箱安装基面的平行度要求，决定了主轴和床身导轨的位置关系。这项精度是在总装中通过刮研来达到的，为了减少刮研量，一般都要规定主轴线对安装基面的平行度公差，在垂直和水平两个面上，只允许主轴前端向上和向前偏。1.2.1.4主轴平面的精度 装配基面的平面度影响主轴箱与床身连接时的连接刚度，并且加工过程中常作为定位基面，会影响孔的加工精度，因此规定底面和导向面必须垂直。顶面的平面度要求是为了保证箱盖的密封，防止润滑油的泻出；当大批量生产时，将顶面作为定位基面加工孔时，对其平面度要求还要提高。1.2.1.5表面粗糙度 重要的孔和主要平面的表面粗糙度会影响连接面的配合性质或接触刚度，一般要求主轴孔的表面粗糙度Ra的值为0.4um，其余各纵向孔的表面粗糙度Ra的值为1.6um，孔的内端面的表面粗糙度Ra的值为3.2um，装配基准面的表面粗糙度Ra的值为0.632.5um，其他平面的表面粗糙度Ra的值为2.510um。1.2.2箱体内轴线的布置 箱体内各轴线的布置与箱体的形状和大小有关，箱体的形状和大小又会受到箱体在包装机械系统中所占用的空间位置和要求其占用的几何尺寸等因素的影响。常见的箱体内轴线布置形式有平面式布置、三角形布置和轴线互相重合等。1.2.2.1 平面式布置 轴线的平面式布置是指把变速箱内各轴的中心布置在一个平面上，在实际应用中多将各轴的中心布置在一个竖直的平面上。平面式布置的主要特点是：安排简单，绘图容易，反映直观，便于操纵机构的设计。但沿轴线方向占用的空间尺寸大，主要适合于利用尺寸较大的机身、立柱等支承件作为变速箱体，或沿输出轴（或输入轴）径向一个方向尺寸要求较小，而另一个方向尺寸不受限制的情况。1.2.2.2 三角形布置 三角形布置是指把变速箱内传动关系相邻三根轴的中心设计成为三角形布置，这是一种最常用的布置形式，三角形布置主要特点是：每相邻三根轴呈三角形分布，可以有效利用箱体内的空间，传动件所占用的空间比较少，有利于减小变速箱的尺寸，但在工程图中不易直观反映完整结构，容易发生结构干涉，如轴（或轴套）与齿顶之间的碰撞、轴承外环之间的碰撞等。在进行三角形布置时，往往先确定输出轴的位置，再按传动关由后向前安排其他传动轴。1.2.2.3 轴线互相重合 如果能使某些较短的传动轴（或控制用导向轴）的中心线相互重合，则可以减小传动轴占用的径向空间，有利于减小变速箱的尺寸，且有利于改善箱体加工和变速箱装配的工艺性。轴线互相重合也是一种常用的传动轴布置形式。图1.2所示为轴I与轴III布置在同一条轴线上，要求轴I与轴II、轴II与轴III的中心距相等，当两个传动组的齿轮模数相同时，则有两传动组的齿数和Z相等。采用轴线互相重合，减少了箱体上孔的排数，改善了镗孔工艺性。 图1.2 轴线互相重合 因此，综上所述，我们还是采用轴线 互相重合的轴线布置方法。 1.3 箱体零件的结构工艺性 箱体零件结构复杂，加工精度要求高、加工面数量多、加工费时费力。因此，讨论箱体的结构工艺性的机械加工实现优质、高效、低消耗十分必要。 1GF.02-05箱体上的孔分为通孔、阶梯孔、盲孔、交叉孔等。其中以通孔的工艺性最好，通孔内又以孔长L与孔径D之比L/D11.5另外，箱体零件是一种典型零件，其加工工艺规程和工装设计具有典型性。该箱体零件结构复杂，零件毛坯采用铸造成形。在加工过程中，采用先面后孔的加工路线，以保证工件的定位基准统一、准确。为了消除切削力、夹紧力、切削热和因粗加工所造成的内应力对加工精度的影响，整个工艺过程分为粗、精两个阶段。通过被加工零件的分析完成机械加工工艺的设计及各加工工序机动时间的计算,并根据箱体零件的结构及其功能，运用定位夹紧的知识完成夹具设计。第2章 1GF.02-05箱体的加工工艺规程2.1箱体的工艺分析 通过对1GF.02-05箱体零件的工艺分析，我们可以按下述步骤制定1GF.02-05箱体、箱盖及底座零件的工艺过程卡，具体步骤如下：2.1.1零件图纸分析 1GF.02-05箱体、箱盖及底座零件设计图纸视图准确，符合国家标准，材料选用合理，零件结构工艺性较好。2.1.2箱体材料及毛坯的选择2.1.2.1箱体材料的选择 箱体毛坯制造方法有两种，一种是采用铸造，另一种是采用焊接。对于金属切削机床的箱体来说，由于其结构形状复杂，而铸铁具有容易成形、可加工性好、成本低等优点，所以一般都采用铸铁。箱体铸铁材料采用最多的各种牌号的灰铸铁：如HT200、HT250、HT300等。箱体零件一般选用具有良好铸造性、切削加工性，同时吸振性、耐磨性较好价格低廉的灰铸铁，在这里，选用1GF.02-05箱体材料为HT200，毛坯选用铸件比较合理。2.1.2.2箱体毛坯的选择 常用毛坯种类有：铸件、锻件、焊件、冲压件。各种型材和工程塑料件等。铸铁容易成型，铸件毛坯的精度和加工余量是根据生产批量而定的。对于单件小批量生产，一般采用木模手工造型。这种毛坯的精度低，加工余量大，平面余量一般取712mm,孔在半径上的余量一般取814mm。大批大量生产时，通常采用金属模机器造型，此时毛坯的精度较高，加工余量可适当减小，此时平面余量一般取510mm，孔在半径上的余量一般取,712mm。为减少加工余量，毛坯均需在三对轴承孔位置铸出预孔。表3-1所示是小批量手工砂型铸造时1GF.02-05箱体的毛坯尺寸公差及机械加工余量。 表2-1 1GF.02-05箱体毛坯尺寸公差及机械加工余量项目机械加工余量（mm）尺寸公差（mm）毛坯尺寸及公差箱盖顶面362（1）101箱盖对合面1263（1.5）19.51.5底座对合面1263（1.5）19.51.5底座底面160610（5）1715宽度230611（5.5）247.55.5150610（5）13359069（4.5）73.54.5在毛坯铸造时，为防止砂眼和气孔的产生，应使1GF.02-05箱体的壁厚尽量均匀，以减少毛坯制造时生产的残余应力。由于零件的结构比较复杂，存在壁厚不均，因此在铸造时会产生较大的残余应力。为消除这种残余应力，减少加工后的变形和保证精度的稳定，铸造之后必须安排人工时效处理。如图3-1所示为1GF.02-05箱体零件的毛坯图。图3-1所示为1GF.02-05箱体零件的毛坯图2.2选定定位基准 1GF.02-05箱体加工定位基准的选择，通常先确定精基准，然后再确定粗精准。精基准的选择主要为了保证相互位置和尺寸的精度，而粗精准则是为了保证各个加工面和孔的加工余量均匀。2.2.1精基准的选择 一般箱体零件以装配基准或专门加工的一面两孔定位，做到基准统一。剖分式箱体的对合面和底面（装配基面）有一定得尺寸精度和相互位置精度要求；轴承孔轴线应在对合面上，与底面也有一定的尺寸精度和相互位置精度要求。为保证以上几项要求，加工底座的对合面时，应以底面为精基准，使对合面加工时的定位基准与设计基准重合；箱体装合后配做加工轴承孔时，仍以底面为主要定位基准，并与底面上的两定位孔组成典型的一面两孔定位方式。这样，轴承孔加工时，其基准既符合“基准统一”的原则，也符合“基准重合”的原则，有利于保证轴承孔轴线与对合面的重合度及与装配基准面间的尺寸精度和平行度的技术要求。2.2.2粗基准的选择 一般箱体零件的粗基准都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔作为粗基准，以保证孔加工时余量均匀，剖分式箱体最先加工的是箱盖或底座的对合面，由于剖分式箱体轴承孔的毛坯孔分布在箱盖和底座两个不同部分上，因而在加工箱盖或底座的对合面时，无法以轴承孔的毛坯面做粗基准，而是以轴承孔凸缘端面为粗基准，这样可以保证对合面加工时凸缘的厚度较为均匀，以减少箱体装合时对合面的变形。2.3拟定零件的机械加工工艺路线2.3.1确定表面加工方法1GF.02-05箱体包括箱盖和底座，主要加工表面有：平面：箱盖的对合面和顶部窥视孔端面，底座的底面和对合面、轴承孔的端面等；孔:轴承孔（150H7、90H7）及孔内环槽等；其他：联接孔、螺孔、销孔、斜油标孔及孔的凸台面等。根据1GF.02-05箱体零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定各表面零件的加工方法，如表3-2所示2.3.2制定工艺路线 (1)加工阶段的划分 1GF.02-05箱体的整个加工过程分为两个阶段，即先对箱盖和底座分别进行加工，然后再对装合好的整个箱体进行加工。加工时，粗、精加工两个阶段要分开。 箱体的毛坯为铸件，加工余量较大，而在粗加工中切除的金属较多，因而夹紧力、切削力都较大，切削热也较多。另外粗加工后，工件内应力重新分布也会引起工件变形，因此对加工精度影响较大。为此，要把粗精加工分开进行，这样有利于把粗加工引起的工件变形充分暴露出来，然后再精加工时将其消除。表3-2 1GF.02-05箱体各表面加工方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度加工方案箱盖对合面IT131.6粗刨半精刨磨削窥视孔端面IT1325粗刨1014mm孔IT1325钻1028mm沉孔IT1325锪底座对合面IT123.2粗刨半精刨磨削底面IT1312.5粗刨1014mm孔IT1325钻1028mm沉孔IT1325锪12孔IT812.5钻铰20沉孔IT1312.5锪417mm孔IT1325钻435mm沉孔IT1325锪 配做箱体前轴承孔端面IT1212.5粗铣前轴承孔端面IT1212.5粗铣2150轴承孔IT73.2粗镗半精镗精镗中290轴承孔IT73.2粗镗半精镗精镗边290轴承孔IT73.2粗镗半精镗精镗6处轴承孔内环槽IT116.3精镗210锥孔IT131.6钻铰(2)工序的集中与分散 箱体的体积、质量均较大，因此应尽量减少工件的运输和装夹次数。为便于保证各加工表面的位置精度，应在一次装夹中尽量多加工一些表面，这样工序安排相对集中。箱体零件上相互位置要求较高的孔系和平面，一般尽量集中在同一个工序中加工，以减少装夹次数，从而减少装夹误差的影响，有利于保证其相互位置精度要求，实际加工中采用的两17.5工艺孔就是工序集中的典型应用。(3)加工顺序安排在安排箱体加工工艺时，应从以下几个方面考虑：基准先行：首先加工精基准对合面；先粗后精：先安排粗加工工序，后安排精加工工序；先主后次：由于轴承孔及各主要平面都要求与对合面保持较高的位置 精度，因此在平面加工方面，应当先加工对合面，然后再 加工其他平面先面后孔：由于轴承座孔必须配做，所以先将箱体的对合面加工好， 同时，镗轴承座孔时，以底座的底面为定位基准，所以底 座的底面也必须先加工好热处理工序：箱体零件的结构复杂，壁厚也不均匀，因此在铸造时会产生较大的残余应力。为消除这种残余应力，减少加工后的变形和保证精度的稳定，在铸造之后必须安排人工进行时效处理。人工时效处理的工艺方法为：加热到500550，保温46h,冷却速度小于或等于30/h,出炉温度小于或等于200。 普通精度的箱体零件，一般在铸造之后安排一次人工时效出理即可。对一些高精度或形状特别复杂的箱体零件，在粗加工之后还要安排一次人工时效出理，用以消除粗加工所造成的残余应力。1GF.02-05箱体加工过程中在铸造之后只安排一次人工时效出理，粗加工之后没有安排时效处理，而是利用粗、精加工工序间的停放和运输时间，使之自然时效。 箱体零件人工时效处理的方法除了加热保温外，也可采用振动时效的方法来消除残余应力。 辅助工序：在铸造后安排了清砂，涂漆工序：箱盖和底座配做前，安排了中间检测工序和底座的煤油渗漏试验工序；箱体精加工后，安排了拆箱、去毛刺、清洗、合箱和终检工序。第3章 1GF.02-05箱体的方案参数及设计3.2 机床及各类工具的选择 机械设备的选用应当既保证加工质量，又要经济合理。在这里，我们选用一般性的通用机床和专用工夹具。3.2.1机床的选择1GF.02-05箱体零件加工采用普通机床加工，有万能卧式铣床、镗床、刨床、钻床、磨床等设备；3.2.2夹具的选择工件的装夹采用专用工装夹具；3.2.3刀具的选择刨刀、麻花钻、锪钻、丝锥、铰刀、端铣刀、镗刀、切槽刀、砂轮等；3.2.4量具的选择量具的选用主要依据生产类型和检测精度，这里为小批量生产，选用游标高度尺、90角尺、钢直尺、游标卡尺、内径千分尺、外径千分尺、塞规、综合量规、百分百等。表3-1列出了1GF.02-05箱体零件加工工艺路线及工装的选用情况表3-1 1GF.02-05箱体零件加工工艺路线及工装的选用序号工序名称工序内容加工设备刀具量具1铸造铸造毛坯2清砂清除浇注系统、冒口、型砂、飞边、毛刺等3热处理人工时效4油漆喷涂底漆5划线对箱盖、底座根据凸缘面划对合面加工线;划出窥视孔端面加工线；划出轴承孔两端面加工线；划线平台游标高度尺、90角尺6刨削对7划线第4章 钻床夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具，夹具的设计必须要保证夹具的准确定位和机构合理，考虑夹具的定位误差和安装误差。我将通过对工件与夹具的认真分析，结合一些夹具的具体设计事例，查阅相关的夹具设计资料来解决这些问题。这里以钻3-M6的底的钻床夹具为例，本夹具将用于Z3250卧式镗床，刀具为直柄短麻花钻，对该孔进行加工。在钻床夹具设计的过程中，我们主要要考虑的问题有：（1）基准选择：在选择基准的时候，要注意区分粗基准与精基准以及要了解基准的选择原则，同时要知道基准的选择既要满足选择原则，同时还要方便定位和夹紧，以免引起不必要的加工误差，在基准选择完之后就要考虑用什么元件进行定位。（2）限制的自由度：在装夹的过程中，要注意自由度的限制，必须做到准确的定位，不能出现欠定位或过定位。（3）夹紧机构：设计夹紧机构时必须计算分析夹紧力和切削力，不能出现夹紧力过小而使工件在切削的过程中出现松动而影响精度，也不能出现因夹紧力过大而使工件变形影响工件质量。同时，还要根据零件生产批量和生产率的考虑来选择夹紧方式（手动、气动或液压夹紧）。（4）夹具的用途：为了工件定位准确和夹紧的快速，提高效率和降低工人的劳动强度，提高箱体零件加工精度和安装找正方便，我们要采用专用的铣床夹具和镗床夹具。同时，因为铣床夹具有T形槽、镗床夹具有镗模等特殊结构，因此还要考虑夹具与机床的匹配，即机床的工作台尺寸和结构能否满足夹具的安装。在夹具设计过程中，我们统一采用以底面为主要定位面来进行加工，因为我们未专门学习过夹具的设计和计算，所以工件量大大地增加了，只有通过在实习过程中对夹具的感性认识和夹具设计参考书以及夹具图册来进行设计和计算，所以夹具的设计是整个设计的重点，也是一个难点。4.1有关夹具方案和元件的设计4.1.1工件定位方案和定位元件的设计此夹具主要对箱体的配作孔3-M6进行钻削加工。根据零件结构分析设计出：方案一为一面两销（一面一销，再加一销钉）定位，方案二为一面加两个挡块。方案一：如图一可以看A面由于之前已经加工了，故可以用它做为定位方案的一面。这样可以限制Z方向的移动与X，Y方向的转动。圆柱销限制了Y向的移动和X向的移动。另外。还有Z向的转动未限制。因此在零件的左前端面加一支撑钉来限制X向的转动。故。该工件的六个自由度被完全限制了。实现了完全定位。由于该支撑钉和圆柱销是在定位基准孔的两个相互垂直方向上。因此该方案可一当做一面两销定位。方案二：如图一可以看出A面做为定位方案二的一面，这样可以限制Z方向的移动和X、Y方向的转动。X方向的挡块限制X方向的移动和Z方向的转动。Y方向的挡块限制Y方向的移动与Z方向的转动。从而形成了过定位。两种方案的比较：方案二由于是过定位，这需要很高的精度才能实现定位。方案一的菱形销可以很好解决误差的问题，故方案一较为合理。所以此镗孔夹具选择方案一。4.1.2夹紧方案和夹紧元件的设计由于该工序为孔加工，在钻削时，切向力为水平方向。根据工件加工分析，此时箱座左右两端的半圆是不需要加工的，所以可以用此两处的半圆来压紧。整个夹紧机构采用压块旋夹紧机构。方案一采用手动方式压紧，所以此时不需要对夹紧力进行计算。方案二采用液压夹紧。比较两种方案，由于液压夹紧会使整个夹具结构更加复杂，还要消耗能量。手动夹紧简单、方便。故此时选择手动式压板的夹紧机构作为铣表面的夹紧机构。因为此时采用手动方式压紧，所以此时不需要对夹紧力进行计算。4.1.3夹具体的设计夹具体底座的长度根据工件的尺寸来确定。夹具体底座的尺寸为：L=700mm B= 至于夹具体的高度要根据箱体的高度来确定。4.1.4钻模板的设计钻模板用于安装钻套,并确保钻套在钻模上的正确位置。常见的有以下几种：(1) 固定式钻模板固定在夹具体上的钻模板称为固定式钻模板。固定式钻模板有两种形式：1）钻模板与夹具体铸成一体；2)钻模板与夹具体焊接成一体；3)用螺钉和销钉连接的钻模板，这种钻模板可在装配时调整位置，因而使用叫广泛。固定式钻模板结构叫简单、钻孔精度高。(2)铰链式钻模板当钻模板防碍工件装卸或钻孔后需攻螺纹时，可采用铰链式钻模板。铰链销与钻模板可采用配合，与铰链座上的销孔采用配合。钻模板与铰链座之间采用配合。钻套导向孔与夹具安装面的垂直度可通过调整两个支撑钉的高度加以保证。加工时，钻模板由螺母锁紧。由于铰链销孔之间存在配合间隙，用此类钻模板加工的工件精度比固定式钻模板低。(3)分离式钻侵饭这种钻模板是可拆卸的。工件每装卸加一次，钻模板也要装卸一次。图4.1是一种分离式钻模板的结构，钻模板依靠夹具体上的两个导柱6、8和钻模板上的导套7来定位用活节螺栓2和螺母3夹紧。与铰链式钻模饭一样、它也是为了装卸工件方便而设计的在某些情况下；、精度比铰链大钻俏板要高：但装卸费时、而旦钻模板与夹具体分离容易损坏。(4)悬挂式钻模板这种钻模板悬挂在机床主铀上并随主轴一起靠近或离开工件，它与夹具体的相对位置由滑柱来保证。这种钻模板可在立式钻床上配合多轴头或在组合机床上使用。固4.2就是悬挂式钻横板钻模板4固定在导柱3上导校的上部伸人多轴头1的座架孔中，而将钻模板悬挂起来。导柱的下部则伸入夹具体的导套6中使钻模板准确定位。当多轴头向下移动进行加工时，依靠弹簧2的压力，使钻模板夹紧工件。悬挂式钻模板生产效率很高。适用于大批大量生产中钻削同一方向上的平行孔系。当孔加工部位在工件凹进很深的内壁上时也可采用悬挂式钻模板。 图4.1 分离式钻模板 图4.2 悬挂式钻模板1夹具体2活节螺栓 3螺母 4钻模板 1多轴传动头 2弹簧 3导柱5工件 6导柱 7导套 8导柱 4钻模板 5紧定螺钉 6导套 4.2 钻套的选择与设计 钻套是引导刀具的元件，用以保证孔的加工位置，并防止加工过程中刀具的偏斜。当工件批量很小，或者孔间距离很小，或者孔径很小，或者钻模板上位置受到限制而无法使用钻套时，也允许在钻模板上直接加工出引导刀具的导向孔.4.2.钻套的结构按钻营的结构持点可分为固定钻套、可换钻套、快换钻营和持殊钻套四种类型。固定式钻套如图4.3所示有不带肩的和带肩的两种结构。这种钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中，位置精度较高，但磨损后不易拆卸，故多用于中、小批量生产。可换钻套如图4.3示，可换钻套以间隙配合安装在衬套中而衬龚则压入钻模板或夹具体的孔中，为防止钻套在衬套中转动加一固定螺钉。可换钻套在磨损后可以更换故多用于大批量生产。 图4.3 钻套1钻套 2衬套 3钻模板 4螺钉4.2.2钻套高度和钻套与工件间的距离4.2.2.1钻套高度如图4.4所尔、钻套的高度H直接影响钻套的导向件能，通常取。对于精度要求较高的孔、直径较小的孔和刀具刚性较差时应取较大值。标准规定有三档尺寸可供选用。4.2.2钻套与工件之间的距离钻套与工件之间一般应留有排屑间隙(图4.4)此间隙不宜过大。以免影响导向、一般可取。加工铸铁和黄铜等脆性材料时，可取较小值；加工钢等韧性材料时，应取大值。当孔的俭贸精度要求很高时、也可以取。本设计中：，取图4.4 钻套高度与排屑间隙4.2切削力及夹紧计算刀具：直柄麻花钻。刀具尺寸为： = 2.5mm 根据文献4查表：轴向力的计算公式： 式(4.5)其中：根据文献4查表：切削功率修正系数： 因此：轴向力为： 根据文献3查表：单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按下式计算：式中： 单个螺旋夹紧产生的夹紧力；原始作用力；作用力力臂；螺纹升角；由根据文献7查表1-2-21得：螺纹中径之半；由根据文献7查表1-2-21得：其余符号意义与以前相同由以上数值可以算得夹紧力如下：由上述计算易得：所以此时的夹紧机构满足要求因此采用该夹紧机构工作是满足要求的。4.2.8 夹具精度分析计算定位误差分析计算此部分的定位误差与前面的定位误差计算相同。此时的定位误差在位移上为。夹具精度计算夹具精度计算是一个非常重要的环节，它是检验夹具是否合乎零件加工要求。利用夹具在机床上加工工件时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统，它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系，从而保证工序尺寸的要求。这些联系环节中的任何误差，都将以加工误差的形式直接影响工件的加工精度，这些误差主要有：因工件在夹具中定位不准确，使工件的原始基准偏离规定位置而产生工件定位误差dw。因夹具在机床上安装不准确，使夹具的安装面偏离规定位置而产生夹具安装误差a。因刀具相对夹具位置不准确，或刀具与导向、对刀元件之间的配合间隙引起的导向或对刀误差t。因机床精度、刀具制造精度和磨损，加工调整、加工变形等因素引起的与加工方法有关的加工方法误差g。为了使夹具能加工出合格的工件，上述各项误差的总和应不超过工序尺寸（或位置要求）的公差k。即 dw+a+t+gk 式（4.6）上式称为误差计算不等式，其中各项误差都是在工序尺寸方向上的分量，如果工序尺寸（包括位置精度要求）不止一个，则只有在每个工序尺寸的误差计算不等式都能满足要求时，所设计的夹具才能保证加工要求。对钻床夹具而言：则：定位误差（dw）=基准不重合误差（dw）+基准位置误差（jy） 基准不重合误差（dw）：在此夹具中定位基准与设计基准是重合的，所以基准不重合误差为0。因此只要计算基准位置误差。基准位置误差：该项误差等于孔销配合的最大间隙，即：dw=jy=-=(0.046+0.11)mm=0.57mm工件在夹具中的定位误差即dw=0.57mm。夹具的安装误差a，夹具的安装误差是夹具在机床上安装时，因夹具的安装面偏离了规定的位置，从而使原始基准发生移动而在工序尺寸产生的偏差，采用定位键进行定位，则安装误差a=0.005mm。刀具位置误差t的确定，刀具位置误差是刀具相对于夹具位置不准确引起的误差，或刀具与导向、对刀元件间的配合间隙引起的导向或对刀误差，这项误差又称刀具调整误差，则t=0.07mm。加工方法误差g，因为加工方法误差具有很大的偶然性，很难进行精确的计算，因此常取（1/31/2）k作为加工方法和精度储备之用，则g=0.62=0.3m。所以,按概率法相加得 式(4.7)经过计算则这个定位方式是可行的，满足夹具精度要求，整个夹具设计合理。4.3钻床夹具的装配说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用U型压板,以便装卸,夹具体底面上的装置可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于钻削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。钻床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图3附图4。第5章 加工后箱体零件的检测及质量分析5.1 1GF.02-05箱体零件加工后的检测 箱体零件在完成一定的工序后，应当对主要技术要求进行全面检测，而次要技术要求则可按抽检方式进行。孔系的位置精度是箱体的重要技术要求，是检测的重点项目之一。5.1.1箱体零件主要检测项目 （1）各加工表面的表面粗糙度及外观； （2）孔与平面尺寸精度及形状精度； （3）孔距尺寸精度与孔系的位置精度。 箱体零件质量分析通常是通过一些系统的分析方法，对一定数量的已加工工件的数据加以分析，用以确定影响因素，并加以控制。 箱体零件加工质量在很大程度上与镗削有关，镗削是箱体上只要孔系的加工方法，是箱体零件质量分析的重要对象。5.2 1GF.02-05箱体加工质量分析5.2.1夹紧变形分析 箱体粗镗时由于切削力较大，必须将箱体压紧。在较大的夹紧力作用下，夹紧部位的工件形状出现变形，影响加工精度。精镗时，为避免夹紧变形并影响孔的加工精度，在精镗前需松开被加工箱体，使变形消失于精镗余量之中，然后再均衡，轻轻夹紧进行精镗，以提高孔系的加工精度。 由于箱体壁薄，当夹紧力过大或夹紧力的着力点不恰当或压铁不平稳时，均会使工件出现夹紧变形，因此即使加工时工件尺寸测量准确，但由于加工后夹紧力消失，工件恢复原状，势必会影响到已加工表面的精度。因此夹紧力要适当，力的方向要作用于主要基面上，作用在工件钢性大的地方，如箱体的边缘实体或有筋板的地方。 5.2.2切削变形分析箱体整体壁厚分布不均，会引起较大切削形变。假如连续走刀完成该孔的粗、精加工，则加工后就会出现“倒锥现象”。这是因为在粗加工时产生的热变形还未消除的情况下，随着加工的继续进行，精加工时实际切削深度大于名义切削深度，同时也会出现精镗的孔由较大的椭圆度。同时因为粗加工时产生的大量切削热在不同壁厚处有不同的热膨胀，薄壁处温度高，向外膨胀的热变形大。解决方法是在粗加工后，让工件冷却到常温后再进行精加工。 5.2.3镗孔方法分析镗孔的主要方法有悬伸镗削法、支承镗削法和调头法。加工方法的不同加工误差也有很大的不同，下面是这三种方法加工质量的分析比较。（1）悬伸镗削法镗孔时，机床主轴及刀杆悬伸出主轴以外，镗削时，悬臂，刀杆受到切削力矩、刀具及刀杆的自重等共同作用，产生很大的弯曲绕度，刀杆伸出 第6章 总结毕业设计是我们在学校学习的最后一门课程，也是对自己在大学中所学知识的一个全面的检验。本课题来自于实际的生产中，是一个典型箱体的加工工艺设计。要求对部分加工工序进行夹具设计。在毕业设计中要求我们要运用所学的知识，勤动脑，培养独立的思考能力，要有创新的精神。通过GF.02-05箱体课程设计（包括工艺设计和夹具设计），它的全面性和系统性，使我对机械加工产生了更进一步的兴趣，并让我主观上认识了加工过程中如何找定位，从而为保证GF.02-05箱体中重要尺寸（包括尺寸精度和位置精度）来满足实际中与之相配套的用途。不仅是箱体类的，还有其它类型，在设计时都为加工出更好使用的性能。在设计时通过查阅资料使得了解的知识面更广、范围更大，在查阅时了解有关机械方面的书，从而切实地感受到机械行业的范围涉及面之广，它能指导实际，理论知识有待实际的检验，理论知识与实际操作是相辅相成。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。致谢 突然想起中学时代学过的一个成语：白驹过隙，现在用来便是最适合不过。时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。离校日期已日趋临近，毕业设计的的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意! 本篇设计虽然凝聚着自己的汗水，但却不是个人智慧的产品。在设计完成之际，我的心情万分激动。从论文的选题、资料的收集到论文的撰写编排整个过程中，我得到了许多的热情帮助。 我首先要感谢杨老师，在毕业设计中，他给予了我学术和指导性的意见。我万分的感谢他给我的宝贵的指导意见和鼓励。杨老师严谨细致的作风，丰富的理论知识给了我很深的启迪，使我受益匪浅。是他将我领入了信息安全的大门，并对我的研究提出了很多宝贵的意见，使我的研究工作有了目标和方向。在这段时间里，他对我进行了悉心的指导和教育，使我能够不断地学习提高，而且这些课题的研究成果也成为了本论文的主要素材。对我的构思以及论文的内容不厌其烦的进行多次指导和悉心指点，使我在完成论文的同时也深受启发和教育。 同时，杨老师渊博的学识、严谨的治学态度也令我十分敬佩，是我以后学习和工作的榜样。还要再次感谢张老师对我的关心和照顾, 在此表示最诚挚的谢意。感谢在我大学三年学习生活中，给予我淳淳教诲的所有的老师们，谢谢您们曾经给予我的一切。祝万事如意，身心健康学生：杨阳 2013年11月参考文献1 汤建鑫主编. 机械制造与工艺编制 M 北京：航空工业出版社，20122 王道林主编. 机械制造基础 M 南京：江苏教育出版社，20113 成大先主编. 机械设计手册 M 北京：化学工业出版社, 20104 刘俊英主编. 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