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本科學生畢業(yè)論文
電動叉車變速箱箱體的加工工藝
系部名稱： 機電工程學院
專業(yè)班級：機械設計制造及其自動08-13
學生姓名： 劉宇航
指導教師： 耿瑞光
職 稱： 講 師
黑 龍 江 工 程 學 院
二○一二年六月
The Graduation Thesis for Bachelor's Degree
Electric forklift gear-box processing
technology
Candidate：Liu Yuhang
Specialty：Mechanical Design and Manufacture
& Automation
Class：08-13
Supervisor：lecturer. Geng Ruiguang
Heilongjiang Institute of Technology
2012-06·Harbin
電動叉車變速箱箱體的加工工藝
摘 要
本設計是電動叉車變速箱箱體零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。電動叉車變速箱箱體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擇以變速箱箱體的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準，以頂面與兩個工藝孔作為精基準。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出頂平面，再以頂平面與支承孔系定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。。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；箱體；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 car gearbox parts. The main machining surface of the car 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
目 錄
摘要………………………………………………………………………………… Ⅰ
Abstract………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章 緒論……………………………………………………………………… 1
1.1概論………………………………………………………………………… 1
1.2課題的研究現(xiàn)狀…………………………………………………………… 1
1.3課題的研究方法…………………………………………………………… 1
第2章 叉車變速箱的工藝規(guī)程設計……………………………………… 4
2.1零件的分析………………………………………………………………… 4
2.1.1零件的作用……………………………………………………………4
2.1.2零件的工藝性分析……………………………………………………4
2.2變速箱箱體加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施…… 5
2.3變速箱箱體加工定位基準的選擇………………………………………… 5
2.3.1粗基準的選擇……………………………………………………… 5
2.3.2精基準的選擇……………………………………………………… 5
2.4變速箱體主要加工工序安排……………………………………………… 6
2.5機械加工余量和工序尺寸及毛坯尺寸的確定…………………………… 7
2.6確定切削用量及基本工時…………………………………………………11
2.7本章小結……………………………………………………………………28
第3章 專用夾具設計…………………………………………………………29
3.1加工工藝孔夾具設計………………………………………………………29
3.1.1定位精準的選擇…………………………………………………… 29
3.1.2切削力的計算與夾緊力的分析…………………………………… 29
3.1.3加緊元件及動力裝置的確定……………………………………… 30
3.1.4鉆套，襯套，鉆模板及夾具體設計……………………………… 31
3.1.5夾具精度分析……………………………………………………… 33
3.1.6夾具設計及操作的………………………………………………… 34
3.2粗銑前后端面夾具設計……………………………………………………35
3.2.1定位基準的選擇…………………………………………………… 35
3.2.2定位元件的設計…………………………………………………… 35
3.2.3定位誤差的分析…………………………………………………… 36
3.2.4銑削力與夾緊力計算……………………………………………… 37
3.2.5定位鍵與對刀裝置的設計………………………………………… 38
3.2.6夾緊裝置及夾具體設計…………………………………………… 39
3.2.7夾具設計及操作的簡要說明……………………………………… 41
3.3本章小結……………………………………………………………………42
結論……………………………………………………………………………… 43
參考文獻…………………………………………………………………………44
致謝……………………………………………………………………………… 45
第1章 緒 論
1.1概論
變速箱是電動叉車上最重要的機械設備。變速箱殼體形狀復雜，加工工序繁多。根據(jù)裝配零件的不同，變速箱的加工還需具有不同的加工精度。
為保證必要的加工精度、質量、提高生產率，以及擴大加工設備的工藝范圍，對于形狀復雜、加工工序繁多的變速箱殼體，在加工前，可以放置在相應的夾具中，使其在不同的加工過程中，可以保持正確的位置和方向。
因此，通過對電動叉車變速箱殼體加工工藝的設計，可以對我在大學四年中學習的許多課程進行復習和提高。通過這次對叉車變速箱的殼體的加工工藝以及夾具的設計，使我我能掌握金屬切削的基本規(guī)律，掌握機械加工的基本知識，能選擇加工方法與機床，刀具，夾具及加工參數(shù)，具備了制定工藝規(guī)程的能力。能夠比較全面的掌握復雜機械設備的機械加工工藝流程及夾具的設計和應用。初步具備了解決現(xiàn)場工藝問題的能力，了解當今先進制造技術和先進制造模式的發(fā)展狀況。并為將來畢業(yè)后的工作打下扎實基礎。
1.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀
電動叉車變速箱殼體加工，國外已經(jīng)廣泛采用了高速加工中心、高強度刀柄、高效刀具進行加工，除上下料需要人工進行操作外，其余基本都是自動化加工。而國內一般使用八九十年代的加工中心進行加工，自動化程度普遍不高，中間有過多環(huán)節(jié)都是人工操作，刀具和刀柄也都是舊的習慣和標準，工藝及加工過程過于落后，缺乏創(chuàng)新精神，而加工的效率基本只是國外的50%左右，而工時也遠大于國外同等規(guī)模的加工企業(yè)。即使少數(shù)企業(yè)購買了高效刀具，也由于機床的保養(yǎng)以及老化問題，達不到預期的效果。而且就殼體整體的鑄造工藝來講，國內采用的也大多是國外十幾年前過時的技術和設備，在制造精度上遠遠低于國外水品，直接就致使了我國的變速箱殼體的整體質量和精度以及耐用度方面也遠低于國外的平均水平（參考文獻2）
所以在國內推廣高速加工技術和先進的鑄造技術，更高的鑄造精度就成了迫在眉睫的任務。
1.3課題的研究方法
由分析可知，電動叉車變速箱殼體的主要加工表面是平面及孔系，而且變速箱殼體要求加工的表面很多。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度更容易。因此，對于變速箱殼體來說，加工過程中的主要問題是孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的位置關系。所以安排加工順序的時候應該先面后孔，粗、精加工階段應該分開。
殼體的的定位基準選擇直接關系到平面與平面，孔與孔，孔與平面之間的尺寸精度和位置精度要求能否保證，在選擇基準是首先應該遵守“基準重合”和“基準統(tǒng)一”的原則，同時必須考慮成產批量的大小、生產設備特別是夾具選用等因素。
粗基準選擇的原則是相互位置要求原則；余量均勻原則；切除總余量最少原則；粗基準不重復原則；粗加工的作用主要是決定不加工面與加工面之間的位置關系，以及保證加工面的余量均勻，殼體上一般有幾個主要的大孔，為了保證孔的加工余量均勻，可以以該毛坯的孔位為粗基準，在毛坯上要求預鑄基準，有利于大批量生產保證加工產品的一致性。從保證殼體孔與孔，孔與平面，平面與平面之間的位置來說，精基準的選擇應能保證變速箱殼體在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的標準。殼體零件精基準的選擇一般遵循“一面兩銷”即以基準面和定位孔銷（一般為工藝孔）定位，有力于保證個軸承孔的尺寸的位置精度，并且工件裝卸方便。
對于大批量生產的零件，一般總是首先加工出定位基準。變速箱殼體加工的第一個工序就應該是加工統(tǒng)一基準。具體應該是首先以孔定位粗、精加工底平面。第二個工序是加工兩個定位用的工藝孔。由于底平面加工完成后一直到變速箱加工完成為止，除個別工序外，都要用做定位基準。因此，頂面上的螺紋也應該在加工兩工藝孔的時候同時加工出來。
后續(xù)工序安排贏遵循粗精分開和先面后孔原則。先粗加工平面，在粗加工孔系。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。對于變速箱殼體，需要精加工的是支撐孔前后端平面。按上述原則，亦應該先精加工平面后精加工孔系，但在實習生產中這樣不易于孔和端面的相互垂直。因此，實際采用的工藝是先精加工支撐孔系，然后以支撐孔來定位加工端面。各螺絲孔的螺紋，由于切削力較小，可以安排在粗加工階段和精加工階段中分散進行。
殼體的加工要根據(jù)分組結果以及選定的機床型號進行夾具設計。夾具直接影響著工件的加工精度，加工效率，操作勞動強度及生產成本等。
夾具是機械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確位置，以接受施工或檢測的裝置，又稱卡具。從廣義上說，工藝過程中的任何工序，用來迅速、安全、方便的安全組裝工件的工具都可稱之為夾具。在機床加工工件時，為使工件的表面能達到圖紙規(guī)定的尺寸，幾何形狀以及其他表面的相互位置精度等技術要求，加工前必須將工件裝好，夾緊。夾具通常有定位元件、加緊裝置、對刀引導元件、分度裝置、連接元件以及夾具體等組成。夾具種類按使用特點可分為專用夾具和萬用夾具。此次設計是為電動叉車變速箱殼體設計專用夾具。
設計夾具是從減小加工誤差考慮，應盡可能的選用工序基準為定位基準，即遵循所謂的基準重合原則。當用多個表面定位，應選擇其中一個較大的表面為主要定位基準。所以根據(jù)在制定工藝規(guī)程所選用的定位基準-底面基準。所以選擇底面為定位基準。
第2章 叉車變速箱加工工藝規(guī)程設計
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
題目給出的零件是電動叉車變速箱箱體。變速箱箱體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。因此叉車變速箱箱體零件的加工質量，不但直接影響叉車變速箱的裝配精度和運動精度，而且還會影響叉車的工作精度、使用性能和壽命。叉車變速箱主要是實現(xiàn)叉車的變速，改變汽車的運動速度。叉車變速箱箱體零件的頂面用以安裝變速箱蓋，前后端面支承孔、用以安裝傳動軸，實現(xiàn)其變速功能。（參考文獻1）
2.1.2零件的工藝分析
由變速箱箱體零件圖可知。變速箱箱體是一個簿壁殼體零件，它的外表面上有五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；的螺孔加工；的工藝孔加工。其中頂面有表面粗糙度要求為，8個螺孔均有位置度要求為，2個工藝孔也有位置度要求為。
（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個和1個的孔；尺寸為的與、的4個孔軸線相垂直的前后端面；前后端面上的3個、16個的螺孔，以及4個、2個的孔；。其中前后端面有表面粗糙度要求為，3個、16個的螺孔，4個、2個的孔均有位置度要求為。
（3）以兩側窗口面為主要加工平面的加工面。這一組加工表面包括：尺寸為兩側窗口面；與兩側窗口面相垂直的12個的螺孔；與兩側面成角的加油孔。其中兩側窗口面有表面粗糙度要求為，12個螺孔均有位置度要求為。
2.2變速箱箱體加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施
由以上分析可知。該箱體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，對于變速箱箱體來說，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。
由于電動叉車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。
2.2.1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。變速箱箱體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。
變速箱箱體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變速箱箱體加工定位基準的選擇
2.3.1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）、保證裝入箱體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。即以變速箱箱體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頂平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。
2.3.2精基準的選擇
從保證箱體孔與孔、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箱體在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從變速箱箱體零件圖分析可知，它的頂平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，雖然它是變速箱箱體的裝配基準，但因為它與變速箱箱體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。
2.4變速箱箱體加工主要工序安排
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。變速箱箱體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、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到變速箱箱體加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，頂面上的螺孔也應在加工兩工藝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。對于變速箱箱體，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。
根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將汽車變速箱箱體加工工藝路線確定如下：
工序1：粗、精銑頂面。以兩個的支承孔和一個的支承孔為粗基準。選用立軸圓工作臺銑床，和專用夾具。
工序2：鉆頂面孔、鉸工藝孔。以兩個的支承孔和前端面為基準。選用專用組合鉆床和專用夾具。
工序3：粗銑前后端面。以頂面和兩工藝孔為基準。選用專用組合銑床和專用夾具。
工序4：粗銑兩側面。以頂面和兩工藝孔為基準。選用專用組合銑床和專用夾具。
工序5：粗鏜前后端面支承孔。以頂面和兩工藝孔為基準。選用專用組合鏜床和專用夾具。
工序6：檢驗。
工序7：半精銑前后端面。以頂面和兩工藝孔為基準。選用專用組合銑床和專用夾具。
工序8：鉆前后端面上孔。以頂面和兩工藝孔為基準。選用專用組合鉆床和專用夾具。
工序9：鉆加油孔。以頂面和兩工藝孔為基準。選用專用組合鉆床和專用夾具。
工序10：鉆兩側面孔。以頂面和兩工藝孔為基準。選用專用組合鉆床和專用夾具。
工序11：精鏜支承孔。以頂面和兩工藝孔為基準。選用專用組合鏜床和專用夾具。
工序12：前后端面孔攻絲。以頂面和兩工藝孔為基準。選用專用組合攻絲機和專用夾具。
工序13：兩側窗口面上螺孔攻絲。以頂面和兩工藝孔為基準。選用專用組合攻絲機和專用夾具。
工序14：頂面螺孔攻絲。以頂面和兩工藝孔為基準。選用專用組合攻絲機和專用夾具。
工序15：中間檢驗。
工序16：精銑兩側面。以頂面和兩工藝孔為基準。選用專用組合銑床和專用夾具。
工序17：精銑前后端面。以兩個支承孔和一個工藝孔為基準。選用專用組合銑床和專用夾具。
工序18：清洗。選用清洗機清洗。
工序19：終檢。
以上工藝過程詳見機械加工工藝過程綜合卡片（附表1）。
2.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“電動叉車變速箱箱體”零件材料采用灰鑄鐵制造。變速箱材料為HT150，硬度HB為170—241，生產類型為大批量生產，采用鑄造毛坯。
（1）頂面的加工余量。（計算頂面與支承孔軸線尺寸）
根據(jù)工序要求，頂面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：參照參考文獻24表3.2-23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。表3.2-27粗銑平面時厚度偏差取。
精銑：參照參考文獻24藝表2.3-59，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》表2.3-11,鑄件尺寸公差等級選用CT7，再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差為
毛坯的名義尺寸為：
毛坯最小尺寸為：
毛坯最大尺寸為：
粗銑后最大尺寸為：
粗銑后最小尺寸為：
精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，即
（2）兩工藝孔。
兩孔精度要求為IT8，表面粗糙度要求為。參照參考文獻24表2.3-47，表2.3-48。確定工序尺寸及加工余量為：
鉆孔：
擴孔： （Z為單邊余量）
鉸孔：
（3）頂面8螺孔
參照參考文獻24表2.3-71，現(xiàn)確定其工序尺寸及加工余量為：
鉆孔：
攻絲：
（4）前后端面加工余量。（計算長度為）
根據(jù)工藝要求，前后端面分為粗銑、半精銑、半精銑、精銑加工。各工序余量如下：
粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2-23，其加工余量規(guī)定為，現(xiàn)取。
半精銑：參照參考文獻24，其加工余量值取為。
精銑：參照參考文獻24，其加工余量取為。
鑄件毛坯的基本尺寸為，根據(jù)參考文獻24表2.3-11，鑄件尺寸公差等級選用CT7。再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差為。
毛坯的名義尺寸為：
毛坯最小尺寸為：
毛坯最大尺寸為：
粗銑前后端面工序尺寸定為
半精銑前后端面工序尺寸定為
精銑前后端面后尺寸與零件圖尺寸相同，即
（5）前后端面上16螺孔，3螺孔，4孔。
參照參考文獻24表2.3-71，現(xiàn)確定螺孔加工余量為：
16螺孔
鉆孔： 攻絲：
3螺孔
鉆孔： 攻絲：
孔，參照參考文獻24表5-58，確定工序尺寸為：
鉆孔：
（6）前后端面支承孔。
根據(jù)工序要求，前后端面支承孔的加工分為粗鏜、精鏜兩個工序完成，各工序余量如下：
粗鏜：孔，參照參考文獻24表2.3-48,其余量值為；
孔，參照參考文獻24表2.3-48,其余量值為； 孔，參照參考文獻24表2.3-48,其余量值為。
精鏜：孔，參照參考文獻24表2.3-48,其余量值為；
孔，參照參考文獻24表2.3-48,其余量值為；
孔，參照參考文獻24表2.3-48,其余量值為。
鑄件毛坯的基本尺寸分別為：
孔毛坯基本尺寸為；
孔毛坯基本尺寸為；
孔毛坯基本尺寸為。
根據(jù)參考文獻24表2.3-11，鑄件尺寸公差等級選用CT7，再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差分別為：
孔毛坯名義尺寸為；
毛坯最大尺寸為；
毛坯最小尺寸為；
粗鏜工序尺寸為；
精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同，即。
孔毛坯名義尺寸為；
毛坯最大尺寸為；
毛坯最小尺寸為；
粗鏜工序尺寸為；
精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同，即。
孔毛坯名義尺寸為；
毛坯最大尺寸為；
毛坯最小尺寸為；
粗鏜工序尺寸為；
精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同，即。
（7）兩側面加工余量。(兩側面計算長度分別為：側面到支承孔
軸線尺寸和。）
由工序要求，兩側面需進行粗、精銑加工。各工序余量如下：
粗銑：參照表3.2-23，其余量值為,現(xiàn)取其為。表3.2-27，粗銑平面時厚度偏差取。
精銑：參照表2.3-59,其余量值規(guī)定為。
鑄件毛坯的基本尺寸分別為：，。
根據(jù)表2.3-11，鑄件尺寸公差等級選用CT7，再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差分別為和。
則兩側面毛坯名義尺寸分別為：
毛坯最小尺寸分別為：
毛坯最大尺寸分別為：
粗銑后最大尺寸分別為：
粗銑后最小尺寸分別為：
精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，即和。
（8）兩側面螺孔加工余量
參照表2.3-71,現(xiàn)確定螺孔加工余量為：
鉆孔： 攻絲：
（9）加油孔加工余量
參照表2.3-71，現(xiàn)確定其余量為：
鉆孔： 擴孔：
2.6確定切削用量及基本工時（機動時間）
工序1：粗、精銑頂面
機床：雙立軸圓工作臺銑床X701
刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)
（1）粗銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻24表2.4-73，取
銑削速度：參照參考文獻24表2.4-81，取
機床主軸轉速：
（2.1）
取
實際銑削速度： （2.2）
進給量： （2.3）
工作臺每分進給量：
：根據(jù)參考文獻24表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度： （2.4）
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間： （2.5）
（2）精銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻24表2.4-73，取
銑削速度：參照參考文獻24表2.4-81，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：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
本工序機動時間
工序2：鉆頂面孔、鉸定位孔
機床：組合鉆床
刀具：麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀
（1）鉆頂面8螺孔M10-6H
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻24表2.4-39，取
切削速度：參照參考文獻24表2.4-41，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）定位孔的鉆、擴、鉸
鉆定位孔
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻24表2.4-39，取
切削速度：參照參考文獻24表2.4-41，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：
擴定位孔
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻24表2.4-52，擴盲孔取
切削速度：參照參考文獻24表2.4-53，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)參考文獻24表2.4-58，取
切削速度：參照參考文獻24表2.4-60，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：
因為定位孔加工時間鉆頂面螺孔加工時間
本工序機動時間
工序3：粗銑前后端面
機床：組合銑床
刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻24表2.4-73，取
銑削速度：參照參考文獻24表2.4-81，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)參考文獻24表2.4-81,
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4：粗銑兩側面
機床：組合銑床
刀具：硬質合金端銑刀YG8，硬質合金立銑刀YT15
（1）粗銑兩側面
銑刀直徑，齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻24表2.4-73，取
銑削速度：參照參考文獻24表2.4-81，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)參考文獻24表2.4-81,
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：粗鏜前后端面支承孔
機床：組合鏜床
刀具：高速鋼刀具
（1）粗鏜孔
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻24表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量
切削速度：參照參考文獻24表2.4-66，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）粗鏜 孔
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻24表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量
切削速度：參照參考文獻24表2.4-66，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）粗鏜 孔
切削深度：
進給量：由于與孔同軸，因此取
機床主軸轉速：由于與孔同軸，因此
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
行程次數(shù)：
機動時間：由于與孔同軸，應在相同的時間內完成加工，因此
由于
本工序機動時間：
工序7：半精銑前后端面
機床：組合銑床
刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻24表2.4-73，取
銑削速度：參照參考文獻24表2.4-81，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：
由工序5可知：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序8：鉆前后端面上孔
機床：組合鉆床
刀具：麻花鉆
（1）鉆M10-6H螺孔
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻24表2.4-39，取
切削速度：參照參考文獻24表2.4-41，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）鉆孔
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻24表2.4-39，取
切削速度：參照參考文獻24表2.4-41，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： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（3）鉆M14-6H螺孔
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻24表2.4-39，取
切削速度：參照參考文獻24表2.4-41，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：
由以上計算過程可知：本工序機動時間
工序9：鉆加油孔
（1）鉆加油孔
刀具：麻花鉆、擴孔鉆
鉆孔
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻24表2.4-39，取
切削速度：參照參考文獻24表2.4-41，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： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
擴孔
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻24表2.4-52，取
切削速度：參照參考文獻24表2.4-53，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： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
加工加油孔機動時間：
本工序機動時間
工序10：鉆兩側面孔（M10-6H螺孔）
機床：組合鉆床
刀具：麻花鉆
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻24表2.4-39，取
切削速度：參照參考文獻24表2.4-41，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：
工序11：精鏜前后端面支承孔
機床：組合鏜床
刀具：高速鋼刀具
（1）精鏜孔
切削深度：
進給量：根據(jù)切削深度，再參照《機械加工工藝手冊》表2.4-66。因此確定進給量
切削速度：參照參考文獻24表2.4-66，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)切削深度，再參照參考文獻24表2.4-66。因此確定進給量
切削速度：參照參考文獻24表2.4-66，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)：
切削深度：機動時：
（3）精鏜 孔
進給量：由于與孔同軸，因此取
機床主軸轉速：由于與孔同軸，因此
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
行程次數(shù)：
機動時間：由于與孔同軸，應在相同的時間內完成加工，因此
由于
本工序機動時間：
工序12：前后端面螺孔攻絲
機床：組合攻絲機
刀具：釩鋼機動絲錐
（1）M10-6H螺孔攻絲
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：參照參考文獻24表2.4-105，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：
（2）M14-6H螺孔攻絲
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：參照參考文獻24表2.4-105，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）
走刀次數(shù)為1
機動時間：
本工序機動時間：
工序13：兩側窗口面上螺孔攻絲
機床：組合攻絲機
刀具：釩鋼機動絲錐
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：參照參考文獻24表2.4-105，取
機床主軸轉速：，取
絲錐回轉轉速：取
實際切削速度：
由工序4可知：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序14：頂面螺孔攻絲
機床：組合攻絲機
刀具：釩鋼機動絲錐
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：參照參考文獻24表2.4-105，取
機床主軸轉速：，取
絲錐回轉轉速：取
實際切削速度：
由工序2可知：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序16：精銑兩側面
機床：組合銑床
刀具：硬質合金端銑刀YG8 ，齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻24表2.4-73，取
銑削速度：參照參考文獻24表2.4-81，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：
刀具切入長度：精銑時
由工序3可知：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序17：精銑前后端面
機床：組合銑床
刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻24表2.4-73，取
銑削速度：參照參考文獻24表2.4-81，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：
刀具切入長度：精銑時
由工序5可知：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
2.7 本章小結
本章對電動叉車變速箱箱體進行了詳細的分析，確定了定位基準和主要加工工序及毛坯尺寸和切削用量等主要參數(shù)，確定了電動叉車變速箱的加工工藝。
第3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。在加工汽車變速箱箱體零件時，需要設計專用夾具。
根據(jù)任務要求中的設計內容，需要設計加工工藝孔夾具及銑前后端面夾具各一套。其中加工工藝孔的夾具將用于組合鉆床，刀具分別為兩把麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀對工件上的兩個工藝孔同時進行加工。銑端面夾具將用于組合銑床，刀具為兩把硬質合金端銑刀YG8對變速箱箱體的前后兩個端面同時進行加工。
3.1加工工藝孔夾具設計
本夾具主要用來鉆、擴、鉸兩個工藝孔。這兩個工藝孔均有尺寸精度要求為，表面粗糙度要求，表面粗糙度為，與頂面垂直。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。本到工序為汽車變速箱體加工的第二道工序，加工到本道工序時只完成了頂面的粗、精銑。因此再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，兩工藝孔位于零件頂面上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應與頂面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與頂面垂直并保證兩工藝孔能在后續(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。在選擇兩工藝孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即粗、精銑頂面工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。因此加工工藝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，以兩個同軸的主要支承孔限制工件的兩個自由度，在用工件的一個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工藝孔同時進行加工。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工藝孔的鉆、擴、鉸加工，而鉆削力遠遠大于擴和鉸的切削力。因此切削力應以鉆削力為準。由《切削手冊》得：
鉆削力 （3.1）
鉆削力矩 （3.2）
式中：
（3.3）
當用兩把刀具同時鉆削時：
本道工序加工工藝孔時，工件變速箱箱體放在兩V形塊上。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。只需連接兩V形塊的杠桿及固定杠桿的銷釘強度、剛度適當即能滿足加工要求。
3.1.3夾緊元件及動力裝置確定
由于汽車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短錐銷、活柱鉆模板。兩短錐銷分別在單活塞回轉式氣缸的活塞及心軸推動下進入工件支承孔中，從水平方向夾緊工件。但工件仍可繞氣缸心軸中心轉動?；钪@模板由氣缸帶動下降夾緊工件。
單活塞回轉氣缸結構圖如下：
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3.1單活塞回轉氣缸結構圖
表3.1 其主要結構參數(shù)如下
D
H
P
（公斤力）
公稱尺寸
公差
100
35
310
75
+0.030
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
工藝孔的加工需鉆、擴、鉸三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：工藝孔分鉆、擴、鉸三個工步完成加工。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。再用標準擴孔鉆擴孔，根據(jù)GB1141—84的規(guī)定擴孔鉆的尺寸為，故鉆套尺寸為即。最后用的標準鉸刀鉸孔，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3.2快換鉆套
表3.2鉸工藝孔鉆套結構參數(shù)
d
H
D
公稱尺寸
允差
12
18
18
+0.023
+0.012
30
28
12
7
10
11.5
20.5
襯套選用固定襯套其結構如圖所示：
圖3.3固定襯套結構圖
表3.3固定襯套結構參數(shù)
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
18
+0.018
0
24
25
+0.039
+0.025
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工藝孔尺寸及位置度公差及表面粗糙度。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。
該工藝孔的位置度應用的是最大實體要求。即要求：（1）、各孔的實際輪廓受最大實體實效邊界的控制即受直徑為的理想圓柱面的控制。（2）、各孔的體外作用尺寸不能小于最大實體實效尺寸。（3）、當各孔的實際輪廓偏離其最大實體狀態(tài)，即其直徑偏離最大實體尺寸時可將偏離量補償給位置度公差。（4）、如各孔的實際輪廓處于最小實體狀態(tài)即其實際直徑為時，相對于最大實體尺寸的偏離量為，此時軸線的位置度誤差可達到其最大值。即孔的位置度公差最小值為。
工藝孔的尺寸，由選用的鉸刀尺寸滿足。
工藝孔的表面粗糙度，由本工序所選用的加工工步鉆、擴、鉸滿足。
影響兩工藝孔位置度的因素有：
（1）鉆模板上兩個裝襯套孔的尺寸公差：
（2）兩襯套的同軸度公差：
（3）襯套與鉆套配合的最大間隙：
（4）鉆套的同軸度公差：
（5）鉆套與鉸刀配合的最大間隙：
（3.4）
所以能滿足加工要求。
3.1.6夾具設計及操作的簡要說明
鉆鉸工藝孔的夾具如夾具裝配圖2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。工件裝上后卡在三個斜塊24中間。將小車連同工件推入夾具中時，螺釘23起限位作用。小車由滑柱08及彈簧21支承，夾緊工件時，小車可以壓縮彈簧而自動下降。由于本工序在頂面鉆鉸孔，除了頂面已經(jīng)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工藝孔能在后續(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，以兩個同軸的主要支承孔限制工件的兩個自由度，再用工件端面限制一個自由度。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，兩根對角安裝的滑柱10與氣缸活塞相連，滑柱下移時，既可夾緊工件，操作時，先接通氣缸使氣缸活塞及心軸推動兩個短錐銷進入工件孔中，從水平方向夾緊工件。由于夾緊缸由彈簧18支承并安裝在滑柱上，當活柱鉆模板下降夾緊工件時，錐銷連同氣缸可以和工件一起下降。心軸裝在滾針軸承及推力軸承上，即使水平方向已夾緊工件，但工件仍可繞心軸的中心轉動。當滑柱10、22下降時，鉆模板、工件也一起下降并迫使小車下降，工件則壓在兩個浮動V形塊06上，兩浮動V形塊06通過杠桿07的轉動而實現(xiàn)自位。加工完后，滑柱升起，由彈簧21將小車和工件托起，拉出小車即可卸下工件。
3.2粗銑前后端面夾具設計
本夾具主要用來粗銑汽車變速箱箱體前后端面。由加工本道工序的工序簡圖可知。粗銑前后端面時，前后端面有尺寸要求。以及前后端面均有表面粗糙度要求。本道工序僅是對前后端面進行粗加工。因此在本道工序加工時，主要應考慮提高勞動生產率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和表面質量。
3.2.1定位基準的選擇
在進行前后端面粗銑加工工序時，頂面已經(jīng)精銑，兩工藝孔已經(jīng)加工出。因此工件選用頂面與兩工藝孔作為定位基面。選擇頂面作為定位基面限制了工件的三個自由度，而兩工藝孔作為定位基面，分別限制了工件的一個和兩個自由度。即兩個工藝孔作為定位基面共限制了工件的三個自由度。即一面兩孔定位。工件以一面兩孔定位時，夾具上的定位元件是：一面兩銷。其中一面為支承板，兩銷為一短圓柱銷和一削邊銷。
為了提高加工效率，現(xiàn)決定用兩把銑刀對汽車變速箱箱體的前后端面同時進行粗銑加工。同時為了縮短輔助時間準備采用氣動夾緊。
3.2.2定位元件的設計
本工序選用的定位基準為一面兩孔定位，所以相應的夾具上的定位元件應是一面兩銷。因此進行定位元件的設計主要是對短圓柱銷和短削邊銷進行設計。
由加工工藝孔工序簡圖可計算出兩工藝孔中心距。
由于兩工藝孔有位置度公差，所以其尺寸公差為
所以兩工藝孔的中心距為 ，而兩工藝孔尺寸為。
根據(jù)《機床夾具設計手冊》削邊銷與圓柱銷的設計計算過程如下：
圖3.4基準孔與定位銷尺寸
（1）確定兩定位銷中心距尺寸及其偏差
==
（3.5）
（2）確定圓柱銷直徑及其公差
（—基準孔最小直徑）
取f7
所以圓柱銷尺寸為
（3）削邊銷的寬度b和B （由《機床夾具設計手冊》）
（4）削邊銷與基準孔的最小配合間隙
（3.6）
其中： —基準孔最小直徑 —圓柱銷與基準孔的配合間隙
（5）、削邊銷直徑及其公差
按定位銷一般經(jīng)濟制造