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
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 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 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 24 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 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 25