汽车变速箱上盖的加工工艺及工装设计

汽车变速箱上盖的加工工艺及工装设计
学院：继续教育学院
专业：机械设计制造与自动化
学号：028*********
学生姓名：李想
指导教师：罗玉福
2012 年09 月
毕业设计（论文）答辩成绩评定
机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）第答
辩委员会于年月日审定了班级李想学生
的毕业设计（论文）。

设计（论文）题目：汽车变速箱上盖的加工工艺及工装设计
设计（论文）说明书共28页，设计图纸 2.5张。

毕业设计（论文）答辩委员会意见：
成绩：
机自专业毕业设计（论文）答辩委员会
主任委员（签字）
摘要
汽车变速箱上盖是汽车变速箱的重要组成部分。

它与变速箱箱体装配，为变速箱内部的齿轮、轴等工作元件提供一个稳定安全的工作环境，防止内部零件在暴露环境下工作。

上盖上还设计了检查窗，是为了便于观查内部元件的工作情况。

本设计说明书是在毕业设计过程中撰写完成的，是对变速箱上盖加工工艺、工装设计的说明、分析和论证。

主要内容有：上盖的工艺规程制定、典型加工工序分析、专用夹具设计。

变速箱上盖是典型的铸造箱盖类零件。

结构上的特点就是扁平，长度宽度尺寸大，高度方向尺寸不大。

考虑到上盖零件的毛坯选择铸造加工而成，在构型方面基本符合毛坯铸造方法的要求。

非加工的成形面都采用了利于脱模的倒圆角设计。

为了能在不拆卸上盖全体的条件下观察与检修内部元件的运作和故障情况，在零件设计时考虑到了在上盖的顶部设计一个检查口，为一凸台结构。

与箱体装配的接合面尺寸很大，当用螺栓和定位销将其与变速箱主体结合的时候，大的接合面能保证接合的密封性。

夹具主要起保证加工质量，提高劳动生产效率；降低生产成本；扩大机床的工艺范围；减轻劳动强度等功用。

通过这些我对变速箱上盖零件制造过程有一个总体的，全貌的了解与把握，能够掌握金属切削过程的基本规律，掌握机械加工的基本知识，能选择加工方法与机床，夹具及加工参数，具备制定工艺规程的能力和掌握机械加工精度和表面质量的基础，初步具备分析解决工艺问题的能力。

关键词：工艺；工装；夹具
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目录
摘要 .................................................. 错误！未定义书签。

引言 . (1)
第1章机械加工工艺规程的制定 (2)
1.1零件的工艺性分析 (2)
1.1.1零件的功用 (2)
1.1.2零件的结构特点与工艺性 (2)
1.1.3主要加工表面及其技术要求 (2)
1.2确定生产类型 (3)
1.3零件毛坯选择 (3)
1.3.1零件毛坯材料选择 (3)
1.3.2变速箱上盖的毛坯 (4)
1.3.3毛坯的制造方式 (4)
1.4零件加工工艺规程的制定 (5)
1.4.1选择加工方法和加工方案 (5)
1.4.2定位基准的选择 (5)
1.4.3热处理及检验的选择与安排 (6)
1.4.4拟定工艺路线 (6)
1.4.5选择各工序加工机床设备及工艺装备 (9)
1.4.6确定各工序的工序尺寸、表面粗糙度及检验方法 (10)
1.4.7确定典型工序的切削用量及工序基本工时定额 (12)
1.4.8工艺过程的技术经济性分析 (16)
第2章夹具设计 (17)
2.1钻床夹具的设计 (17)
2.1.1钻床夹具的定位方案设计 (17)
2.1.2钻床夹具的定位误差分析 (18)
2.1.3钻削力与夹紧力的计算 (19)
2.1.4夹具的夹紧装置与机构设计 (23)
2.1.5钻床夹具的动力装置设计 (25)
第3章结论 (26)
参考文献 (27)
致谢 (28)
沈阳工业大学本科生毕业设计（论文）
引言
制造业是国家发展与社会进步的基础，而汽车制造将是未来面对普通消费者的主要的机械制造产品，而随着国家的发展人民生活水平的提高，人们对汽车的需求和要求必定变的更多，所以我们有必要对汽车及汽车零件的设计与加工投入更多的精力。

了解机械中零件的加工工艺特点及工艺工装设计是非常必要的。

通过对汽车变速箱上盖工艺工装设计可以对大学里所学习的《机械制造工艺学》，《机床夹具设计》，《互换性与技术测量》等许多课程进行复习与提高，并掌握综合应用专业知识的能力。

在此设计中，我将绘制一张变速箱上盖零件图；编写上盖加工的工艺规程；设计一套专用夹具以及绘制夹具图，夹具夹具体零件图。

通过这些对汽车变速器制造活动有一个总体的，全貌的了解与把握，能够掌握金属切削过程的基本规律，掌握机械加工的基本知识，能选择加工方法与机床，夹具及加工参数，具备制定工艺规程的能力和掌握机械加工精度和表面质量的基础，初步具备分析解决现场工艺问题的能力，了解当今先进制造技术和先进制造模式的发展状况。

并为将来毕业后的工作打下良好的基础。

为了更好的进行此次毕业设计我在图书馆借阅了许多资料，其中对设计帮助比较大的有侯家驹编的《汽车制造工艺学》，张耀宸编的《机械加工工艺设计实用手册》，杨黎明主编的《机床夹具设计手册》，现代机械制造工艺装备标准应用手册编委会编的《现代机械制造工艺装备标准应用手册》等许多图书。

由于本人水平有限，经验不足，设计中必定有许多错误的地方，还请各位老师批评，指正。

1
2 第1 章 机械加工工艺规程的制定
1.1 零件的工艺性分析
1.1.1零件的功用
此次设计的课题是关于汽车变速箱上盖的工艺工装设计。

变速箱的上盖是汽车变速箱的重要组成部分。

汽车变速箱内有很多的精密的齿轮，轴等零件，结构体系也较为复杂。

为了保证内部的全部零件不再暴露的环境下工作，防止灰尘油污以及其他一些物质进入到箱体内部腐蚀零件，为箱体做一个上盖是很必需的。

1.1.2零件的结构特点与工艺性
变速箱上盖是典型的铸造箱盖类零件。

结构上的特点就是扁平，长度宽度尺寸大，高度方向尺寸不大。

考虑到上盖零件的毛坯选择铸造加工而成，在构型方面基本符合毛坯铸造方法的要求。

非加工的成形面都采用了利于脱模的倒圆角设计。

为了能在不拆卸上盖全体的条件下观察与检修内部元件的运作和故障情况，在零件设计时考虑到了在上盖的顶部设计一个检查口，为一凸台结构。

与箱体装配的接合面尺寸很大，当用螺栓和定位销将其与变速箱主体结合的时候，大的接合面能保证接合的密封性。

但是考虑到加工的质量和经济性，零件设计中简化了加工平面。

在能保证接合的要求的前提下，加工表面的粗糙度等精度要求尽量降低。

并且还在接合面上设计了装配定位孔和工艺定位孔，保证了装配的精度。

1.1.3主要加工表面及其技术要求
变速箱上盖的加工内容主要是关于平面和孔的加工。

平面的加工主要包括：
1、 底部大接合面的加工，技术要求：表面粗糙度Ra6.3μm 。

2、 凸台小平面的加工，技术要求：表面粗糙度Ra6.3μm ，至大接合面距
离要求902.02
.0+-mm 3、 上盖内侧两端面的加工,技术要求：表面粗糙度Ra12.5μm ，两端面之
间距离要求902.02
.0+-mm 。

4、 孔的加工包括：
1、 大接合面上14个直径11mm 的通孔加工，没有特别的技术要求。

3 2、 2个直径13mm 的装配定位孔的加工，技术要求：表面粗糙度Ra1.6μm ，
直径精度要求φ1303.003
.0+-mm 3、 2个直径11mm 的工艺定位孔的加工，技术要求：表面粗糙度Ra1.6μm ，
直径精度要求φ11027.00+mm
4、 内壁顶部的4个φ9.6mm 的深孔加工，技术要求：表面粗糙度Ra6.3μ
m ，相对D 基准位置度要求φ0.2mm ，孔最深处至大接合面距离要求
782.02
.0+-m 5、 顶平面的4个M10螺纹孔的加工，技术要求：相对于D 基准位置度要
求φ0.4mm ，深18mm 。

6、 凸台上M16螺纹孔的加工，技术要求：表面粗糙度Ra6.3μm ，相对于
D 基准位置度要求0.4mm ，通孔。

7、 上盖上M14螺纹斜孔的加工，技术要求：孔中心轴线与Z 轴角度45度，
高度方向尺寸要求5515.015.0+-mm,深度尺寸要求262.02
.0+-mm 。

8、 上盖两端4个直径16mm 的深孔钻扩加工，技术要求：表面粗糙度Ra6.3
μm ，钻孔φ16077.0050
.0+-mm,外扩孔要求φ2005.005.0+-mm,孔中心线间距30.1mm ，，高度方向距大接合面距离371.01
.0+-mm.其中一端两个深孔的加工提出更高的形位要求：直线度0.03mm,相对D 基准位置度φ0.2mm ，相对E 基准位置度0.3mm 。

（参见变速箱上盖零件图）。

9、 上盖内壁阶梯孔的加工， 技术要求：孔直径为φ8.52.00+mm, φ9mm,φ
12mm ，深139mm,形位要求有2个，相对C 基准的位置度要求φ0.3mm,相对F 基准的垂直度要求0.06mm.
1.2 确定生产类型
因变速箱上盖的生产产量很大，采用专用设备和专用工艺装备，广泛采用高效的专用机床等，且大多数设备经常重复进行某个工序的加工。

根据变速箱上盖的这些生产特点，确定生产类型为大量生产。

1.3 零件毛坯选择
1.3.1零件毛坯材料选择
4 考虑到变速箱上盖的生产类型是大批量生产，结构形状较为复杂，制造精度不高，几何尺寸也比较大，以及考虑到生产经济性。

所以其毛坯的材料选用容易成型，吸震性好，加工工艺性好和成本低的灰口铸铁，HT20-40. 其性能HB170-241 20δσ[3]。

1.3.2变速箱上盖的毛坯
毛坯图是毛坯制造和编制零件加工工艺的重要零件。

制定工艺过程时，需要分析毛坯图，主要是分析粗加工的定位基准，其次分析铸件毛坯的分型面，浇口，冒口的位置，拔模斜度，圆角半径的大小。

铸件毛坯如图1-1所示：
（a ） (b)
(c)
图 1-1铸件毛胚图
1.3.3毛坯的制造方式
毛坯制造方法的选择时应考虑下列因素，生产类型；工件结构和尺寸；工件的机械加工性能要求；工件的工艺性能要求。

分析此减速器箱体，毛坯采用砂型浇注成型，在砂型中保温20-30min ，直到冷却消除铸件的应力，最终进行喷漆处理。

分型面选用在轴承孔的轴向垂直
面，取外面一侧为上盖，便于浇注，排气和出砂[3]。

1.4 零件加工工艺规程的制定
1.4.1选择加工方法和加工方案
上盖零件各个加工表面的加工方法和加工方案具体如下：
1、底部大接合面：粗铣—精铣；
2、凸台小平面：粗铣—精铣；
3、内侧两端面：粗铣—半精铣；
4、大接合面上14个φ11mm的通孔：钻孔；
5、2个φ13mm的装配定位孔的：钻孔--铰孔；
6、2个φ11mm的工艺定位孔：钻孔--铰孔；
7、内壁顶部的4个φ9.6mm的深孔：钻孔—粗铰；
8、顶平面的4个M10螺纹孔：钻螺纹预孔—攻丝；
9、凸台上M16螺纹孔：钻螺纹预孔—攻丝；
10、上盖上M14螺纹斜孔：钻螺纹预孔—攻丝；
11、上盖两端4个φ16mm的深孔：钻孔—扩孔；
12、上盖内壁阶梯孔：钻孔—扩孔；
1.4.2定位基准的选择
由于各加工阶段的加工性质不同，所以对定位基准的要求也有所不同。

粗加工阶段的主要任务是切除大部分余量，切削力大，对定位基准的要求主要是稳定可靠。

定位基准表面应该足够大，并便于施加较大的夹紧力而不致引起工件变形。

精加工阶段的主要任务是保证精度问题。

此时大部分余量都已经被切除，工件的刚度有所下降，而加工精度要求更高，因此要在选择定位基准是要保证因定位而引起的误差很小。

由于工序性质不同，定位基准也不同。

如在第一道工序中只能用毛坯表面来定位，这是粗基准。

在以后各工序的加工中，可以采用已经切削加工的表面作为定位基准，这就是精基准。

根据以上关于定位基准选择的概述，具体到变速箱上盖的工艺加工过程，定位基准的选择大致如下：开始，先是凸台小平面和上盖底部大接合面两个加
5
工表面互为基准进行粗精铣加工。

先是以大接合面为粗基准加工小平面，然后
在以加工过的小平面为基准加工大接合面；在工序钻、扩、铰接合面上一系列孔以及螺纹预孔的工序当中，考虑到工件加紧的稳定可靠，以及考虑到与设计基准的重合，宜选择大接合面为精基准加工；在铣削内壁两端面的工序时，考虑铣削的力度加大，为保证加紧稳定可靠，依然宜选大接合面为精基准加工；在内壁顶部钻、铰4个φ9.6mm深孔工序中，考虑到保证工件在加工中不变形，宜选小平面为定位基准；在钻、扩内壁阶梯孔、两端φ16mm深孔，以及攻丝螺纹预孔的工序中，考虑到加工方便、加紧可靠、且与设计基准重合等因素，还
是选择大接合面为定位基准。

1.4.3热处理及检验的选择与安排
在本次设计中，因为设计相关的零件材料为铸件，在其装配工作时承受的作用力很小，且没有较高要求的接合或者配合工作面，所以不需要安排调质，正火、退火等等的热处理工序。

但需要安排一个清理砂冒口，喷砂的工序。

至于检验工序，考虑到零件本身的加工精度不是很高，且加工过程中变形破坏的可能性不大，所以不需要特别安排中间检验的工序。

每道工序结束后，正常用游标卡尺、极限量规等检验。

在最后的工序里，再按图样要求做全面检
查即可。

1.4.4拟定工艺路线
拟订工艺路线是制订工艺规程的关键。

工艺路线不仅影响加工质量和效率，而且影响工人劳动强度，设备投资，车间面积，生产成本等，必须进行多种方案的分析比较。

加工方法的选择首先要保证加工质量；其次还要考虑生产率和经济性。

机加工工序安排应满足先基准后其他；先主后次，先粗后精，先面后孔等原则。

1、工艺路线表
表1-1的第一套工艺方案是根据机加工序安排的原则，参考类似零件的加工工艺编排的。

表1-2第二套工艺方案是参考汽变速箱加工的现场工艺编排的。

6
表 1-1 第一套工艺路线方案
7
表1-2 第二套工艺路线方案
2、两套工艺路线方案比较
第一套方案，虽然也能达到加工要求，但是工序明显不如第二套工序集中。

钻铰上盖表面的一系列孔可以集中到一个工序中完成，减少装夹的次数，提高效率。

钻螺纹预孔完全可以像第二套方案中集中到一个工序中完成。

在第八个工序中，方案一安排了一次中间检查，其实也是没有必要的。

因为总体上前面
8
9 这些加工工序精度要求都不是很高的，而且每道工序完成后都有专用的量具检验。

增加一道工序不妥。

还有就是第二套方案中将钻扩阶梯孔的工序安排在钻扩两端φ16mm 深孔之后，因为阶梯孔很深，且与φ16mm 的深孔相贯穿，当加工完φ16mm 孔时，在阶梯孔钻铰的时候自然就没有那么多的钻铰深度了，难度降低，更易保证精度。

第二套方案联结紧凑，适当选用一些专用工装、设备，效率和加工精度都更加有保障。

对于大批量生产是比较合理的方安，加工中辅助时间少，可以高质、高效达到各工序所需达到的要求。

所以选用第二套工艺方案。

1.4.5选择各工序加工机床设备及工艺装备
各个工序加工机床设备及工艺装备的选用情况具体如下：
1、 粗精铣凸台小平面：立式铣床X53,专用夹具，立铣刀，游标卡尺。

2、 粗精铣上盖底部大接合面：卧式（万能）铣床X62W,专用夹具，端铣刀，
游标卡尺。

3、 钻铰14个φ11mm 孔：立式钻床Z550,专用夹具，专用复合钻铰刀具，
游标卡尺。

4、 钻、铰装配定位孔2-φ1303
.003
.0+-：立式钻床Z550，专用夹具，专用钻铰复合刀具，专用塞规。

5、 钻、铰工艺定位孔2-φ11027.00+：立式钻床Z550，专用夹具，专用钻铰
复合刀具，专用塞规。

6、 铣内侧两端面：卧式（万能）铣床X62W ，专用夹具，端铣刀，游标卡
尺。

7、 在内壁顶部钻、铰4个φ9.6mm 的深孔：立式钻床Z550，专用夹具，
直径φ9.4mm 的直柄麻花钻，直径φ9.6mm 锥柄长刃机用铰刀，专用塞规，深度卡尺，孔距量规。

8、 在凸台上钻M10、M16螺纹孔的螺纹预孔：立式钻床Z550，专用夹具，
直径分别为φ14.5mm 和φ8.5mm 的短麻花钻，游标卡尺。

9、 钻M14螺纹斜孔的预孔：立式钻床Z550，专用夹具，短麻花钻，游标
卡尺。

10、钻、扩上盖内壁阶梯孔：立式钻床Z550，专用夹具，直径φ8.2mm
的锥柄加长麻花钻，直径分别为φ9mm和φ12mm的标准扩孔钻，直径
φ8.5mm专用加长铰刀,专用塞规，深度卡尺。

11、对M10、M16螺纹预孔攻丝：立式钻床Z550，专用夹具，直径分别
10.0mm和14.00mm的细柄机用丝锥，游标卡尺。

12、对M14螺纹斜孔预孔攻丝：立式钻床Z550，专用夹具，直径14.00mm
的细柄机用丝锥，游标卡尺。

13、在上盖一端钻、扩φ16mm深孔：立式钻床，专用夹具，直径φ15.7
的锥柄加长麻花钻，直径φ20mm的标准扩孔钻，直径φ16mm的专用铰
刀，专用塞规，孔距量规，深度卡尺。

14、在上盖另一端钻、扩φ16mm深孔：立式钻床，专用夹具，直径φ15.7
的锥柄加长麻花钻，直径φ20mm的标准扩孔钻，直径φ16mm的专用铰
刀，专用塞规，孔距量规，深度卡尺。

1.4.6确定各工序的工序尺寸、表面粗糙度及检验方法
各个工序的工序尺寸、表面粗糙度及检验方法如表1-3所示[3]：
表1-3 各工序的工序尺寸、表面粗糙度及检验方法
10
11
12 选择第7道工序，钻铰内壁顶部4-φ9.615
.00+mm 的深孔。

加工条件：立式钻床Z550，专用刀具，专用夹具。

1、钻孔至φ9.4-φ9.42mm ，深59mm
确定背吃刀量a p =1/2*d=4.7mm ；钻头：φ9.4mm 由于工件材料是HT20-40；HB>=170， 查得：
进给量f=0.22mm ， T=2100s=35min
[7,3]
；
刀具材料选用高速钢，由资料查知：
125
.0,55.0,0,25.0,7.14=====m Y X Z C V V V V [7]
；
又查表得：
75
.0,88.0,0.1===sv apv TV K K K ；
.1,0.1==tv Cv K K [7]
；
由于：
V Y p
X a m V V K f
T
Z d C v V
V
0= （1-1）
式中 v ——钻削速度（m/s ）； f ——钻削进给量（mm/r ）； p a ——背吃刀量（mm ）； T ——耐用度（t ）；
13 0d ——钻头直径(mm)；
m Y X Z C V V V V 、、、、——系数,由被加工的材料性质和钻削条件决定； 所以由以上数据可知道：
s m v /62.160.10.188.075.00.10.122
.07.435
4.97.1455
.00
125
.025
.0=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
；
由于：
1000d v
n π= （1-2）
式中 n ——钻头转速（r/min ）；
v ——钻头切削速度（r/min ）；
0d ——钻头直径（mm ）。

所以：
min
/3.5634
.962
.1610001r n =⨯⨯=
π；
查表1n 取标准值500r/min 由文献中知：
f
n l l l T ⋅++=3
210 （1-3）
式中 1l ——为钻孔深度（mm ）；
32l l 、——分别为刀具切入、退出长度（mm ）
； n ——钻头转速（r/min ）； f
——钻头纵向进给量(mm/r)。

而
mm
D l mm
l mm l 91.24.931.031.05.759321=⨯====
所以：
min
63.022
.050091.25.7590=⨯++=
T
14 2、铰孔至φ9.615
.00+，达图纸要求
铰刀选用直径9.6mm 锥柄长刃机用铰刀，由于工件材料是HT20-80；HB>=170，所以查资料知：进给量f=1.3mm/r 。

刀具材料选用高速钢[3,7]。

查知：
3.0,5.0,0,2.0,6.15=====m Y X Z C V V V V ；
又查表得：
95.0,88.0,0.1===sv apv TV K K K ； 7
.00.1,0.1===dv tv Cv K K K ，[3,7]
，
由于：
V
Y X P
m
m Z
V K f
a
T d C v V
V
V
)
10160
-=（ m/s （1-4）
式中 v ——铰削速度（m/s ）； f ——铰削进给量（mm/r ）； p a ——背吃刀量（mm ）； T ——耐用度（t ）； 0d ——铰刀直径(mm)；
m
Y X Z C V V V V 、、、、——系数,由被加工的材料性质和铰削条件决定。

所以由以上数据可知：
s m v /59.895.00.188.07.00.10.13
.145
60
6.96.155
.03
.07
.02
.01=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
由于：
1000d v
n π= （1-5）
式中 n ——铰刀转速（r/min ）；
v ——铰刀切削速度（r/min ）； 0d ——铰刀直径（mm ）。

所以：
15 min
/7.2856
.959
.810002r n =⨯⨯=
π
查表1n 取标准值250r/min 由文献中知：
f
n l l l T ⋅++=3
210
而
mm
l mm D l mm
l 5.2976.26.931.031.05912查表可知为=⨯=== 所以：
min
198.03
.1250976
.25.259,
0=⨯++=
T
3、辅助时间计算 由文献查表得：
a.装卸工件时间：工件重量为30-40kg 之间，t1=0.1min
b.钻换时间t2=0.10min
c.铰换时间t3=0.10min
d.排屑时间t4=0.06min
e.电机起动t5=0.02min
f.快进，快退t6=0.05min
g.工作台移动t7=0.1min
h.液压缸夹紧时间t8=0.05min
i.快速工作其他时间：t9=0.13min [1,3]
总的辅助时间为：
min
3.21.013.005.0)1.0205.002.006.01.01.0(4)......(49
8172,
,0=++++⨯++++=+++++⨯=t t t t t T 4、加工此工序所需的总时间
加工此工序所需的总时间T 计算如下：
16 min
62.53.2)20.063.0(4)(4,
,0,
00=++⨯=++=T T T T
1.4.8工艺过程的技术经济性分析
制订工艺规程时，在保证质量的前提下，往往会出现几种不同的方案。

其中有些方案生产率很高，但设备和工夹具的投资比较大；另一些方案可能投资比较省，但生产率较低。

因此，不同的方案就有不同的经济效果。

本设计的减速器壳体属于大量生产。

其长年生产所以本设计中采用大投资建立生产线将有利于提高生产率。

第2章夹具设计
2.1 钻床夹具的设计
2.1.1钻床夹具的定位方案设计
1、定位方式的选择
在本次钻床夹具设计中，和前面铣床夹具定位基准选择的原则一样，尽可能的选用工序基准为定位基准，即遵循所谓的基准重合原则。

当用多个表面定位的时，应选择其中一个较大的表面为主要定位基准，有利于工件装夹的平稳，保证夹具能有效夹紧以及保证工件不至于变形等。

本次钻床夹具设计中，根据在制订工艺规程所选用的定位基准——上盖底部大接合面，所以选择底部大接合面为定位基准。

此次设计的钻床夹具用于钻、扩上盖内壁阶梯孔，选用的机床为立式钻床Z550，所以工件在夹具中应该是竖直放置。

考虑到钻孔的精度要求较高，定位应该选择完全定位。

具体的布置就是在大接合面上用两块支承板限制↔x、⋂z、⋂y 三个自由度；在上盖的一侧用一个固定支承钉限制一个自由度↔y；在上盖竖直放置时候，为了保证工件不在YOZ平面内转动，所以在其底部用一托槽限制其两个自由度↔z、⋂x。

这样，支承板、支承钉、托槽三者就将工件的六个自由度都限制了，实现了完全定位。

2、定位元件的设计
1）支承板
在前面的铣床夹具设计中，由于考虑到当时的底部大接合面尚未加工，作为粗基准只能用支承钉定位。

但在钻床夹具设计中，大接合面已经精加工，所以适合用两块支承板定位了。

支承板较之前面的支承钉能大大的增大受力面积，更好的保证工件受力不变形。

支承板类型选用A型（用于顶面和侧面定位）。

由于采用了两个支承板，所以按照要求，在其装配后磨平工作面，以保证等高性。

2）支承钉
此次用到了一个侧面的固定支撑钉，宜选用C型。

参见图2-1。

3）托槽
17
18 此次在工件定位中用到了托槽来限制↔z 、⋂
x 两个自由度。

具体形状参见图2-2所示：
图 2-1 C 型固定支承钉
图 2-2 托槽
托槽实际上是平面支承的一个演化。

考虑到实际情况，工件的长侧边厚度较小（10mm ），且长度尺寸较大（330mm ），所以选用标准的支承板来定位是不行的。

托槽槽宽尺寸为14mm ，大于上盖侧边厚度10mm ，主要是考虑到托槽只是起到一个“托”的作用，两边都留有适当间隙是为防止工件安装时被槽的某一侧挡到，使得工件过定位。

2.1.2钻床夹具的定位误差分析
1、钻孔距底面高度尺寸371.0±mm 的定位误差分析
对于此次设计的钻床夹具，工件的设计基准为上盖底部大接合面，而工序基准也为底部大接合面，所以，基准不重合误差△B =0。

因为不存在制造不准确的定位副，所以，定位基准位移误差△Y =0mm 。

所以，深度尺寸的定位误差为△
D
=△B +△Y =0 mm
19 2、钻孔与工艺定位孔间距尺寸1341.0±mm 的定位误差分析
阶梯孔尺寸1341.0±mm 的设计基准为工艺定位孔，而本工序中的工序基准为工件外侧边。

所以存在基准不重合误差。

由零件图知其基准不重合误差值等于工序尺寸公差值，即△B =+0.05-(-0.05)=0.1mm. 因为不存在制造不准确的定位副，所以，定位基准位移误差△Y =0mm 。

所以该尺寸的定位误差△D =△B +△Y
=0.1mm
2.1.3钻削力与夹紧力的计算
1、钻削力的计算
采用的是高速钢钻头，故而进给力计算公式 查表得：
Ff Y Z f f k f
d C F Ff
Ff
= （2-1）
式中 f F ——钻削进给力（N ）；
Fy k ——安全系数；
0d ——钻头直径（mm ）；
y y F F f Y Z C 、、——系数，由被加工的材料性质和钻削条件决定。

此工序钻Ф8.5mm 孔，由文献查表得安全系数为：
.1,0.10.1,15.1,2.1,2.1643210======k k k k k k
6
.0)
190
(HB k p = （2-2）
所以，
935.0)
190170(
6
.0min ==p k 153
.1)
190
290(
6
.0max ==p k
取
1.1=p k
所以钻削力为：
Ff Y Z f f k f
d
G F Ff
Ff
=
中其他参数查表得：
20 3
.0,,5.88.0,420====f d Z C Ff Ff
所以 ，
N
F f 24861.10.10.10.115.12.12.13
.05
.84208
.00
.1=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
2、夹紧力的计算
由于工件受的钻削力在竖直平面上的分力P y 是方向大小恒定不变的力。

但在水平面内，是一圆周力，大小不变，方向时刻变化。

在估算夹紧力的时候，应该考虑到钻削力分力P x 在垂直定位平面方向和垂直定位平面方向上的两种情况，并分别计算取大值。

1）分力P x 在定位平面法线方向时 此时工件受力情况如下图2-3所示：
图 2-3 工件受力图
根据受力情况对工件进行静平衡计算：
21 Y 方向受力平衡：
0=∑Y
即：
02=-+=∑N G P Y
y
X 方向平衡:
0=∑X
即：
221=-+=∑W P N X
x
又相对与原点的转距和为0即
0=∑O
M
即：
22037514325147212=⨯-⨯-⨯-⨯-⨯+⨯x y P P G N N W
又相对于钻削点处的转矩为零，即
32732327722
1=-⨯-⨯+⨯N
W G N
又已知：
N F P P f y
x 2486)(21
22==+ G=500N(估算)
将数据带入上述方程解得理论夹紧力W=1153 N
2）分力P x 在定位平面切向时 此时工件受力情况如图2-4所示： 根据受力情况对工件进行静平衡计算： Y 方向受力平衡：
0=∑Y
即：
02=-+=∑N G P Y
y
X 方向平衡:
0=∑X
即：。