No.沈陽大學畢業設計（論文）齒輪箱機械加工工藝及夾具設計目錄TOC\o"1-2"\h\u32355齒輪箱機械加工工藝及夾具設計 127008摘要 218234引言 341201零件分析 7314031.1零件的作用 7194841.2零件工藝分析 7222052工藝規程設計 11252662.1確定毛坯制造形式 113132.2工件熱處理 11196182.3制定工藝路線 11273543確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 15282933.1確定加工余量 15270023.2確定工序尺寸 15173883.3確定毛坯尺寸 15315124加工設備與工藝裝備的選擇 17186224.1選擇機床 17292444.2選擇夾具 17150064.3選擇刀具 17241474.4選擇量具 17231225確定切削用量 18225115.1計算工序30切削用量 18128565.2計算工序40切削用量 20210175.2.1切削用量 20216115.2.2計算基本工時 22136905.3計算工序50切削用量 22202365.4工序60切削用量及基本時間的確定 23230535.5其他工序切削用量 24117686車床夾具設計 25259616.1確定定位方案、設計定位裝置 25320466.2確定夾緊方案 26134426.3設計夾具體 27101896.4誤差計算 278356.5夾緊力的計算 28139556.5夾具總體結構 30218637鉆床夾具設計 3135217.1定位方案及定位裝置設計 31104487.2選擇導向裝置 31168347.3確定夾緊方案 32218237.4設計夾具及夾具整體結構 33270747.5夾緊力的計算 3316759結論 3613322參考文獻 37摘要工藝規程的設計是加工生產過程中的重要環節。工藝規程設計的優劣將直接決定零件生產的加工質量、生產效率以及工廠的經濟效益。也直接決定了本篇文章所設計的齒輪箱零件的加工是否能夠達到規定的精度和質量、是否能夠順利完成生產計劃。為了順利完成本篇文章所設計的齒輪箱零件的生產工作，本文以整體式箱體類零件為出發點開始研究，對整體式箱體類零件做了詳細的工藝分析，并對齒輪箱零件開展了工藝分析、計算毛坯尺寸、確定毛坯材料和毛坯的制作方法、合理安排熱處理、根據生產規模劃分了加工階段、根據精度和形位公差要求確定了加工基準，并在加工基準選擇時，充分考慮了專用夾具設計的復雜程度，有效減少了夾具設計的工作量、解算工藝尺寸鏈、查詢并確定了切削用量，計算了工序工時，并完成了工序卡片的填寫。在設計工藝規程時，加工設備的選擇和工藝裝備的確定也是至關重要的。本篇文章根據工廠現有的生產設備選擇，并通過設計專用夾具的方法實現“一機多用”和機床“萬能化”。有效降低了加工生產對設備的要求，同時提高了生產效率。文章闡述了進行專用夾具設計時需要具備的相關知識、設計基準和定位基準對夾具設計的影響。明確表達了使用車床進行車孔的注意事項。對齒輪箱的齒輪軸孔進行車削，端面連接孔進行鉆孔和攻絲所用的專用夾具設計進行了詳細的表述。關鍵詞：齒輪箱；工藝設計；夾具設計引言機械加工工藝規程以及夾具設計的優劣將直接影響產品的加工質量、生產率和經濟效益。而在當今這個社會和經濟迅猛發展的時代，決定一個企業市場核心競爭力的因素，恰恰就是這些。所以，一個優秀的企業在進行機械生產時，應該根據生產需求提前做好生產計劃。而一個優秀的生產計劃需要滿足一下幾點:確定生產綱領，安排生產周期，提前做好下一個周期的生產規劃，防止工廠“閑置”。設計工藝規程，工藝規程的優劣將直接影響零件的加工質量。例如，合理安排熱處理，可以有效的消除加工過程產生的內應力，防止零件開裂報廢、基準選擇的合理與否將直接決定零件加工的尺寸精度和形位公差能否達到規定要求。加工階段的劃分不但可以控制零件加工的表面粗糙度，還能確定工序是“集中”或是“分散”，有效提高生產效率，減少資源浪費。加工設備的選擇也是機械生產過程中的必要環節，在確定切削用量之前，需要根據不同的機床性能進行數據選擇。而加工機床則必須根據實際工廠所具備的機床進行選擇。當工廠的具備的機床不足以直接安排零件進行加工時，需要根據零件和現有機床進行專用夾具的設計來保證零件能夠順利生產。例如本文所加工的齒輪箱零件，齒輪軸所在孔的加工，進行鏜床夾具的設計，使用鏜床加工會更為簡單便捷，但工廠沒有鏜床時，也可以選擇設計車床夾具，保證齒輪軸所在孔的軸線和車床主軸軸線同軸，即可通過車床對零件進行切削內孔的加工。優秀的工藝規程必須充分考慮加工余量，計算毛坯的尺寸，并進行工藝尺寸鏈的解算，加工余量過小時，無法進行加工階段的劃分，不能確保零件的加工精度達到規定要求。加工余量過大時，可能會導致走刀次數增加，增加工序工時，加大工人的勞動量，降低生產效率，同時，由于加工余量過大導致的毛坯尺寸過大，也會導致毛坯制作的成本增加，對于本文所設計的齒輪箱零件的毛坯制作形式輸出機械模砂型鑄造，不但制作毛坯的材料需要增加，鑄造毛坯的砂型模具也要跟著增大，導致需要的材料增加，造成不必要的浪費，降低工廠的經濟效益。夾具的設計，隨著社會和經濟的發展，人們對產品質量的需求，生產企業對生產效率的需求都在不斷提高。同時，生產企業想要充分利用和保障人力資源，需要盡量降低工人的勞動強度，做到由機器生產機器。而能夠保障加工質量、提高生產效率、降低工人勞動強度的夾具也就成為了生產制作行業的必然產物，并收到制作行業的廣泛關注。夾具從出現至今，根據不同的使用場景，發展出了5鐘不同類型的夾具：專用夾具，結構復雜或大批大量生產使用通用夾具，小批量生產使用可調夾具，批量生產，特殊結構使用組合夾具，多品種生產使用隨行夾具，特定條件下使用夾具由一下5個主要部分組成：定位元件，使零件擁有正確的位置導向元件，使刀具擁有正確的位置夾緊裝置，使零件維持在正確的位置連接元件，連接全部的夾具零件夾具體，夾具主體所以專用夾具的設計主要包括：定位方法的選擇定位元件的設計夾緊機構的設計導向元件的設計夾具體結構設計確保夾緊力大于切削力保證定位誤差在合理范圍隨著夾具的發展，夾具與人的配合形式也在不斷轉變。初期，是單純的輔助工具，如果夾子，虎鉗等。隨著機床的出現，夾具也發展成了人與機床之間的橋梁，通過機床進行加工，夾具負責定位和夾緊。現今，夾具已經和機床相結合，成為機床的一部分，是機械生產過程中不可或缺的裝備。由此可見，隨著社會和經濟的發展、科技的進步，自動化設備將逐步成為機械生產的主要裝備。在這個過程中同樣離不開各種夾具的發展。因此，夾具的發展也推動著機械制造行業發展。

1零件分析1.1零件的作用齒輪箱零件是絕大部分機器都具備的基礎零件，它將各零部件，如齒輪，軸，軸承等連接在一起，形成一個整體，并保證各零部件之間獲得并維持正確位置關系，同時起到支承輪軸、固定軸承和封閉的作用[1]。1.2零件工藝分析1.2.1零件形狀零件的實際形狀、尺寸、形位公差如圖1所示，從零件圖上不難看出，該零件是整體式箱體類零件。圖1齒輪箱零件圖1.2.2結構分析本說明書所設計的齒輪箱零件主要加工表面為：兩端面，表面粗糙度6.3Φ125內孔及Φ150內孔裝配孔Φ165外圓1.2.3工藝路線分析(1)毛坯的制造方法常用的毛坯方法有：鑄造、沖壓、鍛造和焊接等。選擇毛坯制作方法時，要考慮以下因素：零件的材料零件的尺寸零件的使用性能零件的結構，結構較為復雜的多采用鑄造生產類型車間的生產設備(2)熱處理的安排箱體類零件結構較為復雜，尺寸較大，多采用鑄造的毛坯制作方法進行制造。而鑄造的毛坯，在鑄造過程中會產生較大的鑄造應力，使強度變小，加工時會造成零件變形甚至是開裂。對于鑄造的零件進行機械加工前，為消除其鑄造應力，在鑄造完成后通常會進行人工時效，再開始機械加工。防止出現零件變形、開裂等問題。如果此批零件的生產效率及加工精度要求不高，且工廠內有其他零件待產，鑄造應力亦可以通過自然時效消除，但自然時效會導致生產周期增長、且占地面積較大，恐造成資源浪費。當需要獲得高精度的箱體時，也需要在粗加工后再進行一次人工時效，因為粗加工會使零件產生切削應力，切削應力會對精加工造成影響。工藝路線安排工藝路線的設計要符合“基準先行”的方針。當加工零件上有較大平面時，應該用其作為定位基準，先加工該平面，然后再用該平面進行定位加工其他表面。大平面限制自由度較多，與其他定位元件的配合種類更多，作為主要定位基準時，容易做到“基準統一”，其他定位面的誤差也更小，會使定位更穩定，加工精度更高。通常以大平面定位也便于裝夾工件。并且對于齒輪箱部件來說，可以作為定位基準面的往往是一個較大的平面。還需根據先加工主要表面，后加工次要表面的原則，優先安排精度較高的加工表面。做到先加工平面后加工平面內的孔的原則，以齒輪箱為例，應以端面為定位基準，先加工端面，后加工內孔，最后加工外圓和裝配孔。加工階段劃分根據生產綱領和零件的加工精度要求，確定工序集中或工序分散，針對大批大量生產和精度要求較高的零件，如果采用工序集中原則，安排同一道工序連續進行加工面的粗加工、半徑加工和精加工，就很難保證零件的加工精度，并造成人力資源以及物力資源的浪費。所以，對精度要求較高的零件，往往會在工藝過程上分階段：粗加工階段半精加工階段精加工階段光整加工階段選擇定位基準對于齒輪箱類零件，定位基準選擇的是否合理直接決定了齒輪箱零件上的孔系和端面、端面和端面、平行孔系之間，垂直孔系之間、平行孔系和垂直孔系之間的形位公差能否滿足加工需求，尺寸精度能否滿足加工需求。基準的選擇要符合一下五點“基準選擇”原則：基準重合原則基準統一原則互為基準原則自為基準原則便于裝夾原則遵循五點原則的同時，還需要要考慮到加工設備，大批大量生產時要考慮是否會導致設計專用夾具時過于復雜，還需考慮是否基準重合，基準不重合時，誤差是否過大等。進行粗基準選擇時，只需保證各加工表面相互位置正確，加工余量分配合理即可。進行精基準的選擇時，則要考慮零件的加工精度，裝夾是否便捷等問題。

2工藝規程設計2.1確定毛坯制造形式齒輪箱的材料是HT200，最低抗拉強度為200MPa的灰口鑄鐵。該材料雖然抗拉強度和塑性較低，但鑄造性能很好的同時，減震性能也不錯，所以通常用來制作汽車氣缸、機床床身、齒輪箱體等零件。根生產綱領、零件結構和零件材料進行選擇，其生產型是大規模的，其結構形式也比較復雜，所以使用機械模砂型鑄造方法。該方法生產成本低廉、是鑄造最基礎的方法。2.2工件熱處理該齒輪箱零件和絕大部分整體式箱體類零件類似，都是結構相對復雜，且箱體外壁很薄的同時壁厚并不均勻，機械加工時很容易由內應力引起零件的變形，甚至開裂，影響之后的切削加工甚至導致零件報廢而耽誤生產效率，造成浪費。所以，在鑄造完成之后，進行人工時效，消除鑄造應力，避免工件變形，報廢等問題。該箱體的材料為HT200，材料的硬度，抗拉強度不大，切削時需要的切削力較小。表面粗糙度要求不超過Ra3.2，精加工足以滿足加工需求。由于要求精度較低，粗加工和半精加工產生的切削應力對精加工造成的影響不會導致零件的加工精度不合格。所以該齒輪箱只需要在鑄造之后，進行人工時效即可，無需再安排人工時效。2.3制定工藝路線工藝路線的安排還需要遵循以下原則：基準先行先粗后精先面后孔先主后次工藝路線方案一10 鑄造 20 熱處理 30 粗銑、精銑前端面40 粗銑、精銑后端面50 粗銑、精銑Φ165端面60 鉆孔9-M8鉆底孔并進行攻絲70 鉆6-Φ16孔，6-Φ26孔80 鉆2-Φ8孔90 粗車Φ125內孔100 精車Φ125內孔110 粗車另外一端Φ150內孔，Φ120內孔120 精車另外一端Φ150內孔，Φ120內孔130 去毛刺，清洗140 終檢入庫工藝路線方案二10 鑄造20 熱處理30 粗銑、精銑前端面40 粗銑、精銑后端面50 粗銑、精銑Φ165端面60 粗車Φ125內孔70 鉆孔9-M8鉆底孔并進行攻絲80 鉆6-Φ16孔，6-Φ26孔90 鉆2-Φ8孔100 粗車精車Φ125內孔110 粗車另外一端Φ150內孔，Φ120內孔120 精車另外一端Φ150內孔，Φ120內孔130 去毛刺，清洗140 終檢入庫兩個方案各有特點：方案一的定位、夾緊方便，但不符合先加工主要平面后加工次要平面的原則，也需要多次更換機床。方案二減少了機床更換的次數，降低了反復裝夾帶來的誤差，但需反復的更換刀具且需要使用專用夾具。故綜合兩個工藝路線，擇優選擇。具體工藝路線如下：10 鑄造 20 熱處理 30 粗銑、精銑前端面40 粗銑、精銑后端面50 粗銑、精銑Φ165端面60 鉆孔9-M8鉆底孔并進行攻絲70 鉆6-Φ16孔，6-Φ26孔80 鉆2-Φ8孔90 粗車Φ125內孔100 精車Φ125內孔110 粗車另外一端Φ150內孔，Φ120內孔120 精車另外一端Φ150內孔，Φ120內孔130 去毛刺，清洗140 終檢入庫

3確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸3.1確定加工余量加工余量需要根據零件的公差等級進行查詢，鑄件的公差等級是CT1~CT16。加工余量等級是A~H、J、K已知鑄造方式為機械模砂型鑄造，零件材料為HT200，現查詢文獻[2]整理匯總，繪制表1加工余量選擇匯總表。表1加工余量選擇匯總表制作方法鑄件材料公差等級加工余量等級砂型鑄造機器造型和殼型灰鑄鐵8~12E~G根據表1，選擇公差等級為10級，加工余量等級為F，現根據加工余量等級查詢表2（文獻[2]中截取），確定鑄件機械加工余量。表2鑄件機械加工余量表mm最大尺寸要求的加工余量等級大于至ABCDEFG-400.10.10.20.30.40.50.540630.10.20.30.30.40.50.7631000.20.30.40.50.711.41001600.30.40.50.81.11.52.21602500.30.50.711.422.82504000.40.70.91.31.423.54006300.50.81.11.52.234由表2查得，尺寸在250-400之間的加工余量等級為F的，機械加工余量為2mm。3.2確定工序尺寸齒輪箱零件毛坯為鑄件，前端面、后端面、Φ120、Φ150孔、Φ165外圓都是加工表面，根據工藝路線確定粗加工的加工余量為2mm,精加工的加工余量為0.5mm。3.3確定毛坯尺寸將零件圖紙上的各尺寸加上2mm的余量即為毛坯的尺寸。通過計算得出毛坯尺寸，如圖2毛坯尺寸圖所示。圖2毛坯尺寸圖

4加工設備與工藝裝備的選擇4.1選擇機床工序30、40、50是銑端面，齒輪箱零件端面尺寸不大，加工精度不高，采用X52k機床進行加工。工序60、70、80是鉆孔。裝配孔的加工任務為鉆孔和攻絲，加工精度要求不高，采用Z525機床進行加工。工序100、110、120是車孔，設計專用車床夾具，需要選取臥式車床進行加工、采用CA6140機床進行加工。4.2選擇夾具本文設計的齒輪箱零件的生產綱領為大批大量。設計專用夾具能降低對加工設備的性能要求，提高加工精度，增加安全系數，同時使CA6140型機床生產范圍得到有效擴展[3]。設計專用夾具的內容在后文詳解。4.3選擇刀具使用車床進行機械加工的工序,選用硬質合金車刀。加工刀具選用YG6、YG8、YG15類硬質合金車刀，它使用各類金屬的粗加工和精加工。為了生產方便，提高生產效率，通常使用四方刀架配合可轉位車刀進行加工。鉆床所用刀具采用高速鋼麻花鉆。4.4選擇量具本文設計的齒輪箱零件的生產綱領為大批大量，對于箱體類零件大批量生產，通常采用通用量具測量。

5確定切削用量確定切削用量主要是查詢并計算切削深度（背吃刀量）、進給量及切削速度。計算切削用量通常采用先根據工藝規程確定切削深度通過查詢初步確定進給量和主軸轉速，再通過各類系數和機床的性能確定主軸轉速，后通過刀具齒數計算進給量和切削速度。5.1計算工序30切削用量5.1.1計算切削用量本工序為粗銑和精銑前端面。零件材料為HT200，鑄造；加工設備是X52k機床，專用夾具裝夾。(1)選擇刀具。選擇YT15硬質合金銑刀，根據文獻[4]和本道工序齒輪箱零件的切削寬度選擇直徑為110mm的面銑刀，齒數Z=8。確定銑刀幾何形狀（文獻[4]）如表3所示：表3銑刀幾何形狀表γ0α0α’0λskrkrεk’r5°10°10°-10°60°30°5°(2)選擇切削用量切削深度ap：由工藝規程可知，加工余量為2mm，通過一次走刀完成加工，留0.5mm為精加工余量，所以粗加工時選擇ap=1.5mm，精加工時ap=0.5mm。每齒進給量fz：不對稱端銑。由文獻[4]可知，當刀具材料為YT15時，fz=0.1mm/z。刀具磨頓標準：查文獻[4]得，后刀面最大磨損限度1.2mm；壽命為200min。計算切削速度υc和每分鐘進給量υf：由文獻[4]查得，當d0=110mm，Z=8,ap≤1.5mm，fz=0.1mm/z時，υc=73m/min，n=210r/min，υf=240mm/min。根據X52k型銑床技術參數確定主軸轉速為n=300r/min，切削速度υ=264mm/min。因此實際切削速度和每齒進給量為υc=π*d0*n/1000（5-1）=3.14*110*300/1000=103.6m/min校驗機床：由文獻[4]查得，切削寬度ae=60mm，切削深度ap=1.5mm，刀具寬度d0=110mm，刀具齒數Z=8，υf=264mm/min，所需功率近視為Pcc=3.3kw查X52k型機床說明書可知，主軸功率為PcM=7*0.75=5.25kwPcc＜PcM，因此上述計算的切削用量可以使用，即粗銑：切削深度ap=1.5mm，υf=264mm/min，主軸轉速n=300r/min，切削速度υc=103.6m/min，進給量f=0.8mm/r。精銑：切削深度ap=0.5mm，υf=264mm/min，主軸轉速n=300r/min，切削速度υc=103.6m/min，進給量f=0.8mm/r。5.1.2計算基本工時（5-2）式中：t機動時間，min；L加工長度，mm；L1切入長度，mm；L2超出長度，mm；n銑刀轉速，r/min；z銑刀齒數；fm工作臺的進給量，mm/min。fz每齒進給量，mm；i--行程次數。其中、L2=3~5、i=3。計算求出基本工時≈2.21min輔助時間為總時間的15%，即工步工時T≈2.54min。由于粗加工和精加工的切削用量相同，都是一次走刀，所以工序工時T總=2T=5.08min。5.2計算工序40切削用量5.2.1切削用量本工序為粗銑和精銑后端面。零件材料為HT200，鑄造；加工設備是X52k機床，專用夾具裝夾。(1)選擇刀具。選用YT8硬質合金端銑刀。根據文獻[4]和零件加工表面的切削寬度選取端銑刀直徑d0=220mm，齒數Z=6。銑刀幾何形狀如表4所示：表4銑刀幾何形狀表γ0α0α’0λskrkrεk’r10°10°15°-15°60°40°5°(2)選擇切削用量切削深度：由工藝過程可知，粗加工時ap=1.5mm，精加工時ap=0.5mm。每齒進給量fz：不對稱端銑。選擇fz=0.20mm/z。銑刀磨頓標準：最大磨損限度粗加工為1.0mm，精加工為0.5mm。刀具壽命為200min。計算切削速度、進給量：當d0=220mm，Z=6,ap≤1.5mm，fz=0.2mm/z時，υc=50m/min，n=70r/min。由X52k型機床技術參數數確定n=100r/min。因此實際切削速度為υc=πd0n/1000=3.14*220*100/1000=69.1m/min實際每分鐘進給量為fMz=fzznw=0.2*6*100=120mm/minX52k型機床技術參數書確定fmz=130mm/min則實際每齒進給量為：（5-3）校驗機床：由文獻[4]查得，所需功率近視為Pcc=3.2kwX52k型機床說明書，主軸功率為（文獻[7]）PcM=7.5*0.75=5.625kwPcc＜PcM，上述切削用量可以使用，即粗銑：切削深度ap=1.5mm，υf=130mm/min，主軸轉速n=100r/min，切削速度υc=69.1m/min，進給量f=0.22mm/r。半精銑：切削深度ap=0.5mm，υf=130mm/min，主軸轉速n=100r/min，切削速度υc=69.1m/min，進給量f=0.22mm/r。5.2.2計算基本工時通過公式計算求得粗加工和精加工基本工時為計算輔助時間的15%，粗加工和精加工的總工序工時為T≈10.2min。5.3計算工序50切削用量5.3.1切削用量本工序為粗銑、精銑Φ165端面。零件材料為HT200，鑄造；機床為X52k型機床，專用夾具裝夾。(1)選擇刀具所選刀具為YT15硬質合金銑刀，根據切削寬度和文獻[4]確定，刀具直徑D=110mm齒數Z=8。銑刀幾何形狀和工序30相同，既表3所示。選擇切削用量銑削深度：由工藝規程可知，粗加工時ap=1.5mm，精加工時ap=0.5mm。由文獻[4]查得，切削速度為υc=73.2m/min，進給量為f=0.1mm/r。由υc=πd0n/1000得n=1000υc/πd0=212r/min。根據X52k型機床技術參數確定主軸轉速n=300r/min。則實際銑削速度進給量。每分進給量。銑削寬度取。刀具切出長度取。走刀次數為1。5.3.2計算基本工時計算機動時間=249/(37.5×3)=2.21min計算輔助時間15%，即粗加工和精加工的基本時間皆為T≈2.54min。則工序工時為5.08min。5.4工序60切削用量及基本時間的確定本道工序為鉆9-M8孔并進行攻絲。刀具材料選擇高速鋼。根據表5確定麻花鉆類型。表5高速鋼麻花鉆的類型和用途標準號類型直徑范圍（mm）GB1436直柄麻花鉆2.0～20.0GB1437直柄長麻花鉆1.0～31.5GB1438錐柄麻花鉆3.0～100.0GB1439錐柄長麻花鉆5.0～50.0由工藝規程可知，加工設備為Z525搖臂鉆床，文獻[3]查的麻花鉆鉆頭的磨鈍標準及耐用度為4500，螺旋角=30，鋒交2=118，后角a=10,橫刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。后刀面最大磨損限度為0.4～0.8mm，刀具壽命T=60min。確定進給量由文獻[3]可知使用高速鋼麻花鉆鉆孔的進給量為f=0.25～0.65mm/z,取f=0.60mm/r。確定切削速度查文獻[3]高速鋼麻花鉆在零件材料為HT200上鉆孔時的切削速度為V=12m/min,當鉆擴鉸的條件發生變化時修正系數為K=1.0，R=0.85。則V=12x0.85=10.32m/min （5-4）根據機床的參數，取n=150r/min。則實際切削速度5.5其他工序切削用量其他工序的切削用量及工序工時的確定方法和工序30、工序40、工序50的確定方法一致，其計算的結果可通過工序卡片查詢，其他工序的切削用量確定過程不再說明書中贅述。

6車床夾具設計在制造企業生產大批量的零部件時，夾具的設計和使用具有非常重要的意義。使用夾具裝夾，不用對待加工零件劃線定位找準，有效的節省了輔助工作時間，顯著提高了操作工的工作效率[6]。設計車床專用夾具用于車削Φ125內孔。而使用車床進行車孔加工時，必須保證零件的被加工孔的軸線和車床主軸軸線同軸。也是齒輪箱零件車床專用夾具的主要設計難點。6.1確定定位方案、設計定位裝置6.1.1確定定位方案根據工序100、工序110和工序120的加工要求，想要順利進行加工生產，保證加工質量達到規定要求，保證加工的安全系統，就需要限制六個自由度，達到完全定位。現采用“一面兩孔”的定位方式定位，該方法有利于實現“基準統一”和“基準重合”，確保相對位置精度。同時也符合箱體類零件采用較大平面作為定位基準的方法。該齒輪箱采用大端面作為定位基準限制最多的自由度，采用兩個裝配孔作為次要定位基準。端面作為大平面定位，限制X軸的轉動、Y軸的轉動和Z軸的移動三個自由度；其中一個裝配孔采用圓柱銷限制X的移動和Y軸的移動兩個自由度；另一個裝配孔采用菱形銷配合圓柱銷限制了Z軸的轉動自由度，此定位方案符合六點定位原理，實現完全定位。如果兩個裝配孔同時采用圓柱銷，則會導致限制7個自由度，造成過定位，影響零件加工剛度。該定位方案為“一面兩孔”定位，其中箱體端面限制的自由度最多，為主要定位基準，定位誤差為零。兩工藝孔為次要定位基準，相對與齒輪箱端面，存在一定的定位誤差。但根據工序100、工序110和工序120的要求，需要在零件定位完成后，先找正端面后進行夾緊。6.1.2定位裝置設計使用兩個條形支撐板作為大平面定位，使用1個圓柱銷和一個菱形銷實現完成定位。該方案工件裝配方便。支撐板、圓柱銷和菱形銷的尺寸根據零件尺寸確定。定位方案如圖3所示。圖3車Φ125孔定位方案6.2確定夾緊方案常用的夾緊方式有：螺旋夾緊偏心夾緊斜楔夾緊根據齒輪箱零件的定位方案，螺旋夾緊更為合適。夾緊方向的選擇應盡量和重力方向相同，減少需要的夾緊力應盡量垂直主定位基準應指向齒輪箱零件剛度較高的位置，防止零件加工過程中產生變形工件夾緊方式的確定夾緊動力：手動夾緊夾緊機構：螺旋壓板加緊方案如圖4所示。圖4車孔夾具加緊方案6.3設計夾具體車床使用的專用夾具，夾具體應為一個較大的圓盤，考慮經濟性，制作方式采用鑄造，根據文獻[7]，確定夾具體的尺寸。6.4誤差計算齒輪箱零件在車床上使用專用夾具進行加工時，加工誤差受到齒輪箱零件在專用夾具上的裝夾誤差、夾具自身的誤差、夾具在機床上的安裝誤差和加工方法自身的誤差等影響[8]。計算中心距和公差基本尺寸Ld公差根據劃線等級取0.3mm。尺寸公差TLd＝（1/3～1/5）TLD=1/4*0.3=0.075mm。尺寸標注：Ld±δLd/2=134.3±0.075mm。計算圓柱銷的尺寸及公差直徑基本尺寸d1等于最小極限尺寸等于12mm。按g6制造（T=0.01mm），即=Φmm。查詢菱形銷尺寸b=4mm、B=8.5mm計算菱形銷的直徑尺寸及公差δ==0.189mm（6-1）按h6級確定公差：=Φ16。計算定位誤差由于尺寸公差要求較低，表面粗糙度要求為Ra12.5很容易達到，所以僅進行邊角誤差計算即可。（6-2）轉角誤差滿足定位需求。6.5夾緊力的計算在計算車削內孔需要的夾緊力時，只需計算各工步中需要的最大的夾緊力即可，通過切削力公式和工藝規程，算出在對Φ125內孔進行車削加工時，需要的夾緊力最大。圓周切削分立公式：（6-3）式中：Fc圓周切切分立，N;ap切削深度，mm；f進給量，mm/r；KP修正系數。已知：ap=1.25mm、f=0.7mm/r、取KP=1.2，則（6-4）徑向切削分力（6-5）式中Fp徑向切削分力，N。軸向切削分力為（6-6）式中Ff軸向切削分力，N。安全系數（6-7）式中：K1基本安全系數，取1.5K2加工性質系數，取1.2K3刀具鈍化系數，取1.2K4斷續切削系數，取1.0所以夾緊力的方向滿足夾緊力方向選擇原則，與重力方向相同且垂直于切削力方向。夾緊力在齒輪箱精度和表面粗糙度要求較低的位置，對夾緊力沒有較高的要求。由文獻[9]可知，單個直徑為12mm的螺母的夾緊力為12000N，由圖4不難看出，齒輪箱零件由兩個螺旋壓板進行夾緊，則實際的夾緊力為24000N，遠超過切削時各切削分力以及總切削力，夾緊方案可靠。6.5夾具總體結構夾具整體設計的基本要求結構應該緊湊夾緊工件后應使重心在被加工孔的軸線上用有較大的強度和較高的剛度應便于排除切屑確定夾具體的結構尺寸，繪制夾具總圖，如圖5所示。圖5車孔夾具裝配圖

7鉆床夾具設計7.1定位方案及定位裝置設計7.1.1確定定位方案根據工序60、工序70和工序80的加工要求，需要限制除切削孔軸轉動方向以外的其他自由度。現采用一矩形平面限制X軸的轉動、Y軸的轉動和Z軸的移動三個自由度；一個短圓柱銷限制X軸的移動和Y軸的移動兩個自由度；一個螺旋壓緊塊限制Z軸的轉動自由度，實現完全定位。定位方案如圖6所示。圖6鉆孔夾具定位方案7.1.2定位裝置設計采用一個較大的矩形平面定位齒輪箱端面，在平面上布置一個短圓柱銷，實現定位。圓柱銷和矩形平面之間的相對位置根據齒輪箱的齒輪孔和頂繆按的位置關系決定，圓柱削的尺寸根據齒輪箱的齒輪孔直徑確定。7.2選擇導向裝置根據鉆床夾具導向裝置的選擇原則，綜合考慮選用固定鉆套作為導向裝置。如圖7所示，壓入鉆模板即可。圖7鉆套鉆模板與鉆套裝配時的關系為H7/h6。由于鉆套的工作性質，需要高耐磨性，所以鉆套的材料選擇耐磨性能較高的20Mn2。7.3確定夾緊方案考慮定位方案，使用螺旋夾緊方式進行夾緊。使用一個螺旋壓板配合圓柱銷實現夾緊。由于夾緊位置在端面上，剛度較高，同時，精度和質量要求不高。對夾緊力沒有過多的要求，夾緊機構簡單便于加工。夾緊方案如圖8所示。圖8鉆床夾緊方案7.4設計夾具及夾具整體結構鉆床夾具涉及鉆模板、鉆套等導向元件，且根據定位方案可知，夾具整體結構復雜，尺寸偏大，綜合考慮，夾具體采用鑄造的方式進行制造。7.5夾緊力的計算刀具：鉆頭Φ8。查文獻[10]可知軸向力為；F=Cdfk（7-1）式中：C=420，Z=1.1，y=0.7，f=0.35F=420*8*0.350.8*1.05=2219N轉矩：T=Cdfk（7-2）式中:C=0.206,Z=2.0,y=0.7T=0.206*0.72*0.350.8*1.05=17.34N·M功率（7-3）安全系數：K=KKKK（7-4）式中：K—基本安全系數，1.5K—加工性質系數，1.1K—刀具鈍化系數,1.1K—斷續切削系數,1.1則F1=KF=1.5*1.1*1.1*1.1*2219=4156N鉆削時T=17.34N·M切向方向所受力:F1=17.34/（65*10-3）=267N取f=0.1F=4416*0.1=441.6NF>F，既工件不會轉動。理論上的夾緊力是根據靜力平衡原理計算出來的，再乘上安全系數作為實際所需夾力的數值，才能保證夾緊力的可靠。即：（7-5）安全系數K可按下式計算（7-6）式中：K0-K6為安全系數，由文獻[5]可得： 所以有：軸向力：F夾＝KF(N)。扭距：安全系數：切削力公式：（7-7）式中，查得：