本科毕业设计说明书
题 目： SC175变速箱体专用组合 镗床及夹具设计
院 （部）： 机电工程学院
专 业： 机械工程及自动化
班 级： 机械087
姓 名： 刘 武
学 号： 2008071362
指导教师： 李英杰
完成日期： 2012-6-10
目 录
摘 要 ........................................................ III ABSTRACT ....................................................... V
1前 言 ........................................................ 1
1.1 引 言 .............................................................. 1
1.2毕业设计的目的 ...................................................... 4
1.3 组合机床概述 ........................................................ 4
1.3.1组合机床行业企业体制的转变及产品结构变化 ........................ 4
1.3.2 组合机床技术装备现状与发展趋势 ................................. 5
1.3.3设计机床的基本要求有以下几点 .................................... 7
2 零 件 的 分 析 .............................................. 9
2.1、生产类型确定 ...................................................... 9
2.3 零件的工艺分析 ..................................................... 10
2.4变速箱箱体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 ........... 11
2.4.1孔和平面的加工顺序 ............................................. 12
2.4.2孔系加工方案选择 ............................................... 12
2.4.3加工方法选择的原则 ............................................. 12
2.4.4加工阶段的划分 ................................................. 13
2.4.5工序的合理组合 ................................................. 14
2.4.6变速箱箱体加工定位的基准选择粗基准的选择,选择应当满足以下要求 .. 15
2.4.7精基准的选择 ................................................... 15
2.4.8、拟定工艺路线 ................................................. 16
3 变速箱体材料及毛坯的确定 .................................... 18
3.1 变速箱体的材料 ..................................................... 18
3.2 变速箱体的毛坯 ..................................................... 18
3.3 确定粗、精镗箱体两端面的加工余量、切削用量及基本工时 ............... 18
3.3.1 粗、精铣切削用量的确定 ........................................ 18
4 组合机床总体设计 ............................................ 21
4.1零件加工工序图 ..................................................... 22
4.1.1被加工零件工序图的作用与内容 ................................... 22
4.1.2绘制零件加工工序图的规定及注意事项 ............................. 22
4.1.3零件的加工工序图 ............................................... 23
4.2零件的加工示意图 ................................................... 24
4.2.1零件加工示意图的作用和内容 ..................................... 24
4.3 组合机床配置形式的选择 ............................................. 27
4.3.1 组合机床联系尺寸图的绘制 ...................................... 27
4.3.2机床装料高度的确定 ............................................. 27
4.3.3选用动力部件 ................................................... 28
4.3.4滑台的选用 ..................................................... 28
4.4绘制机床联系尺寸图 ................................................. 30
5专用夹具设计 ................................................ 30
5.1 夹具概述 ........................................................... 31
5.1.1 夹具分类 ...................................................... 31
5.1.2现代机床夹具的发展方向 ......................................... 31
5.2 夹具设计任务 ....................................................... 32
5.3 拟定夹具结构方案 ................................................... 32
5.3.1 确定工件定位方案及设计选择定位装置 ............................ 32
5.3.2 确定工件夹紧方案及设计选择夹紧装置 ............................ 33
5.3.3 夹具体设计 .................................................... 33
5.4定位误差的分析计算 ................................................. 34
5.5夹具操作说明 ....................................................... 34
5.6绘制夹具装配图 ..................................................... 34
5.7绘制夹具三维图 ..................................................... 35
结 论 ......................................................... 37
谢 辞 ......................................................... 39
参考文献 ...................................................... 40
摘 要
应用组合机床加工大批量零件，快捷高效，生产效率高是机械加工的发展方向。本次毕业设计的题目是“SC175变速箱体专用组合镗床的设计”。组合镗床的设计主要的步骤和内容如下：
(1) 箱体零件的工艺设计
在分析了被加工箱体具体结构及主轴孔精度要求的基础上，详细制订了箱体加工整体加工工艺路线和精镗孔工序加工工艺流程（包括工件定位、夹紧、加工刀具的选择、切削用量的确定、切削力与切削功率的计算等）。
(2) 组合机床专机设计
根据被加工零件的结构特点、加工内容得尺寸和精度要求。确定组合镗床的配置方案，对专机进行总体设计。
(3) 精镗孔专用夹具设计
根据该孔隙的尺寸精度和位置精度的要求，确定定位基准和定位方式，设计夹紧机构、导向机构、控制系统、绘制夹具总装图，并拆画夹具的主要零件图。
通过此设计，本机床完全能满足设计要求，与传统的机床相比，本机床具有自动化程度高，生产率高，精度高等优点。
关键词：组合机床；镗床；夹具设计；手动
摘 要
应用组合机床加工大批量零件，快捷高效，生产效率高是机械加工的发展方向。本次毕业设计的题目是“SC175变速箱体专用组合镗床的设计”。组合镗床的设计主要的步骤和内容如下：
(1) 箱体零件的工艺设计
在分析了被加工箱体具体结构及主轴孔精度要求的基础上，详细制订了箱体加工整体加工工艺路线和精镗孔工序加工工艺流程（包括工件定位、夹紧、加工刀具的选择、切削用量的确定、切削力与切削功率的计算等）。
(2) 组合机床专机设计
根据被加工零件的结构特点、加工内容得尺寸和精度要求。确定组合镗床的配置方案，对专机进行总体设计。
(3) 精镗孔专用夹具设计
根据该孔隙的尺寸精度和位置精度的要求，确定定位基准和定位方式，设计夹紧机构、导向机构、控制系统、绘制夹具总装图，并拆画夹具的主要零件图。
通过此设计，本机床完全能满足设计要求，与传统的机床相比，本机床具有自动化程度高，生产率高，精度高等优点。
关键词：组合机床；镗床；夹具设计；手动
ABSTRACT
Application of combined high-volume machining parts, high efficiency, high productivity is the development direction of machining. The graduation project is entitled " Combination Boring Machine of SC175". The main steps and content of Combination Boring Machine of SC175 as follow:
1)Box body parts process planning
In analyzing the processing box body’s concrete structure and the main axle hole precision request,formulated whole processing craft route in the box body processing and finished boring working procedure processing technical process in detail （including workpiece,loalization,processescuttingtool’seletion,cuttingspecifications’determination,cutting force and cutting power’s computation and so on）. 2) Modular machine-tool design According to the feature of processed parts,processing request,accuray request and so on,may determine to basic disposition plan the combinated boring lathe.Carries on a whole design-three charts and one card.
3)Machine tool control principle
By carrying on a special machine’s design ,this study forwardly carries on analysis and the formulation to the electrical control. With this design, this machine can meet the design requirements, and the traditional compared to the machine, this machine has high automation, high productivity and high precision.
Key Words: combination tool; milling head; fixture design; Manual
1前 言
1.1 引 言
毕业设计是培养我们理工科学生的一个实践性教学环节，也是最后一个教学环节。它是在我们学完了全部基础课程及专业课程以后，并在一些课程设计的基础上，通过搜集丰富的资料和工厂参观实习以后，进行的一次全面的、系统的基本知识和基本技能的训练。
通过设计，主要培养我们综合运用所学基础知识和基本技能的训练去分析和解决专业范围内的一般工程技术问题的能力，培养我们建立正确的设计思想，掌握在工程设计的一般程序、规范和方法，培养我们搜集、查阅、运用资料的能力。通过毕业设计，进一步巩固、扩大和深化我们所学的基础理论、基本知识和基本技能，提高我们设计、计算、绘图、编写技术文件以及正确使用技术资料、标准手册等工具书的独立工作能力。通过毕业设计，也能够培养我们严肃认真、一丝不苟。实事求是的工作作风，树立正确的生产观、经济观和全局观，从而进一步强化了我们向工程技术人员的过渡过程。
制造业是国家经济中一个关键性的工业部门，它在建设国家强大的社会物质技术基础中起着十分重要的作用。国家实力的增强和经济的繁荣同制造业所能提供的产品和服务的竞争力密切相关。因此，每个工业化国家都能给予制造业以足够的重视，把制造同科学与技术并列为国家经济发展确保的三大研究主题。这次毕业设计的课题就是制造业中的箱体加工工艺及专用组合机床概念设计和专用夹具设计。
在制造业信息环境中，工艺设计师生产技术准备工作的第一步，工艺规程是进行工装设计制造和决定零件加工方法与加工路线的主要依据，它对组织生产，保证产品质量、提高劳动生产率、降低成本、缩短生产周期及改善劳动条件等都有直接的影响，是生产中的关键工作。工艺知识是制造企业中重要知识资源之一，是使产品设计变为成品的整个制造过程中的基础资源，它对保证产品质量以及提高企业经济技术效益具有十分重要的作用。
组合机床是专用机床的一种重要类型，是由大量通用部件及少量专用部件组合起来的高效专用机床，它既具有专用机床结构简单，生产率和自动化程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的多种要求。
组合机床具有如下优点：
1）设计制造周期短。这是因为组合机床的通用化程度高，通用部件、通用零件和标准件约占70%—90%，其中许多是预先制造好的，在制造新机床时可以根据需要选用。需要设计、制造的只是少量专用零件。
2）组合机床的通用零部件，是经过生产实践考验，多次反复改定型的，因而结构的可靠性和工艺性较好，使用性能较稳定，有利于稳定地保证加工质量。
3）组合机床的通用零部件都以标准化、系列化，因而可以组织成批生产，这样不仅可以制造精度，而且可以降低机床的成本，加快专机制造的速度。
4）组合机床自动化程度高，便于维修。通用的易耗易损件可以提前准备，必要时可以改换整个通用部件。
5）便于产品更新。当改变加工对象时，通用部件可以重新利用改装成新的专用机床。
但由于组合机床的通用部件不是为某一种机床设计的，具有较广的适应性，而且规格也有限，这样就使组合机床的结构较一般专用机床稍微复杂。组合机床改装时，约有10%—20%的零件不能用，改装劳动量也较大。
从生产规模方面考虑，由于组合机床是一个高效率自动化机床，并且能从多方面、多工位对一个或多个工件同时进行多刀加工，因而特别适用于成批、大量定型产品的加工。目前，我国组合机床已经越来越广泛的应用于汽车、拖拉机、内燃机、电机、阀门、自行车、缝纫机、仪器仪表、机床制造及国防工业部门。
从工艺内容考虑，组合机床的一个显著地特点是加工时零件大都固定不动，由刀具旋转及进给来完成加工循环，因此目前主要用于孔加工和平面加工，如钻孔、铰孔、扩孔、镗孔、沟槽及成型表面加工。铣端面和螺纹加工。此外，还可以进行短外圆车削、平面磨削、拉孔和刨小槽等加工，也可完成一些非切削加工，如简单的装配工序、检查等。组合机床最适于加工箱体零件，如汽缸体、汽缸盖、变速箱体、电机座及仪器仪表壳体等。对于轮盘类、轴类、叉架类和盖板类零件也可以完成许多加工工序。
组合机床均由少量专用部件和大量通用部件组成。组合机床的通用部件，按其作用不同，可以分为以下五类：
1）动力部件 例如动力头、动力滑台等。它们是传递动力部件，可使组合机床实现主运动、工作进给运动以及各种工作循环，如快速前进、工作进给、快速退回等。其中只能完成进给运动的动力部件，称为动力滑台，如机械滑台、液压滑台等。各种
切削头和动力滑台都是配套使用，以实现加工过程中的主运动和进给运动。
动力部件是组合机床最重要的通用部件，它的结构和技术性能决定着组合机床的主要工作性能、工艺可能性和技术经济性。
2）支承部件 例如卧式组合机床的床身，立式组合机床的床身，立式组合机床的立柱、底座，以及各种组合机床的中间底座等。它们主要用来安装其它工作部件，如动力部件、夹具等，使之保持正确的相对位置和相对运动轨迹。
支承部件是组合机床的基础部件，起骨架作用。由于组合机床的刚度及其精度的持久性是有这些部件来保持的，因此支承部件本身具有足够的刚度，在承受机床部件、夹具和工件的重量以及切削力作用条件下，不致产生不允许的变形。床身、立柱等支承部件的规格、型式与动力部件是配套的。
部件 例如多工位的移动工作台、回转工作台、回转鼓轮等。它们用在多工位组合机床上，完成夹具和工件的移动或转位，以实现工件的多工位加工。
输送部件是多工位组合机床上不可缺少的通用部件，他们的定位精度直接影响机床的加工精度。
控制部件 例如各种液压操控板、液压传动装置、电气柜、按钮台、控制行程挡铁等。它们在组合机床中起着中枢神经的作用，促使机床按照既定程序进行工作。
辅助部件 例如冷却装置、润滑装置、排泄装置和机械扳手、气动扳手等。
组合机床的专用部件，按机床用途各异，主要有一下几种：
1）主轴箱 主轴箱的功用是使各主轴获得一定的位置和转速。组合机床主轴箱一般是多轴的。因为主轴箱结构必须根据工件上孔的数量、尺寸大小和分布位置来确定，所以就整体来说，它是一个专用部件。但是在钻、镗类和攻丝的主轴箱中，普遍应用着标准结构，其组成零件如齿轮、主轴、传动轴、隔套、箱体、箱盖、后盖和润滑组件等。几乎全是通用的。
2）夹具 组合机床的夹具不同于万能机床的夹具。万能机床的夹具只是机床的附件，常随被加工零件的不同而更换。组合机床夹具则是组合机床不可缺少的专用部件，是机床的重要组成部分。组合机床夹具型式，在很大程度上决定了机床的型式，它对组合机床的加工精度、生产效率、使用性能等都有直接的影响，它的精度一般比万能机床的夹具的精度高。
组合机床夹具又不同于一般专用机床夹具。它的定为、夹紧、支承和导向的元件，多数也是通用的，这样就缩短了设计和制造的周期。
3)刀具和工具 组合机床的刀具和工具，虽然从它的作用和对它的基本要求上来看，与万能机床用的基本上一样，但是由于组合机床加工的特殊条件，也给组合机床刀具和工具带来了一些不同的特点。如对刀具要求有较高的耐用度和可靠性，有较高的复合程度和有良好的导向等。对工具要求通过简单、可靠的机构，利用机床本身的纵向运动时刀具组横向或者其它方向运动，已完成在孔中切槽、加工内端面、加工圆锥面以及加工球面等某些较特殊的工艺。
组合机床刀具与夹具的设计、制造和使用情况，直接影响着机床的生产效率，加工质量、经济效果，也关系着机床的加工工艺范围和台数。
当前，社会经济正经历着从工业经济向知识经济转变的过程，知识正在成为生产最活跃最重要的部分。相信通过这次设计，使我的知识积累达到一个新的层面！
1.2毕业设计的目的
毕业设计是完成了大学的全部课程之后进行的一次理论与实际的综合运用，是工科学生在校学习的最后一个重要环节。其目的在于培养学生综合运用专业知识和理论知识，使其对专业知识、技能有进一步的提高；通过设计实践环节培养学生运用设计资料、手册及熟悉国家标准和规范的能力，学会编写设计说明书，提高综合素质；培养学生独立解决本专业一般工程技术问题的能力，使学生具有一定的机械设计技能和掌握机械设计的一般方法和步骤，树立良好的设计思想和工作作风，为以后从事专业技术工作打下基础。
1.3 组合机床概述
1.3.1组合机床行业企业体制的转变及产品结构变化
“九五”后期，在组合机床行业企业的50余家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份制改造，一家企业退出国有转为民营，其余都是国有企业。而从2001年至今，就先后有十几家企业实行股份制改造，一些小厂几乎全部退出国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制已势不可挡，“民营经济在经历了从被歧视、被藐视到不可小视和现在的高度重视4个阶段后，焕发勃勃生机。”组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。
组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入WTO后与世界机床行业进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年的企业生产情况看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降
趋势，市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。
1.3.2 组合机床技术装备现状与发展趋势
组合机床（Modular machine）是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。这种机床既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化程度高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要。组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工，一般是半自动的。
组合机床具有以下特点：
组合机床上的通用部件和标准件约占全机的70～80%，因而设计和制造的周期短、投资少、经济效果好。
组合机床采用多刀加工并且自动化程度高，不仅生产效率高，而且劳动强度低。 组合机床的通用部件都是经过长期的生产实践考验的，因而不但结构稳定，工作可靠，而且使用和维修方便。
在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置，因而加工质量稳定，对操作工人的技术要求不高。
组合机床便于产品更新，当改过加工对象时，其通用部件和标准件可以重复使用，而不必另行设计和制造。
用组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模生产需要。
组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。
组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。
组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。
二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补
偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米／1000毫米，表面粗糙度可低达2.5～0.63微米；镗孔精度可达IT7～6级，孔距精度可达0.03～0.02毫米。
专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。
最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。 通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。
支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。
输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。
控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。
为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。
组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。
随着电子技术的发展，液压传动和电-液联合控制技术的深入广泛应用，根据大批量生产多样化、中小批量多品种生产高效化的要求，以及产品更新加速的特点，上世纪70年代以来发展了新型组合机床——柔性组合机床。近些年来，随着电子技术、计算机技术、信息技术以及激光技术等的发展并应用于机床领域，使机床的发展进入了一个新时代。不断提高劳动生产率和自动化程度是机床发展的方向。80年代被称为数控机床数控系统发展的时代。现在，中国已成为世界的制造业基地，与世界先进水平的差距逐步缩
小。柔性制造系统（FMS）
和计算机集成制造系统（CIMS）已成为中大批量多品种生产较为理想和效益较好的设备。组合机床是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展的必不可少的设备之一。
1.3.3设计机床的基本要求有以下几点
1、一定的工艺范围
任何一台机床所能完成的加工零件的类型，零件尺寸，毛坯形式和工艺工序都是有一定范围的。一般来说，工艺范围越窄，机床结构可较简单，容易实现自动化，生产率也高。机床的工艺范围过窄，会限制加工工艺和产品的革新；而盲目扩大机床工艺范围，将使机床的结构趋于复杂，不能充分发挥各部件的性能，甚至影响机床主要性能的提高，增加机床成本。
2、保证精度与光洁度
机床应保证被加工零件的精度和光洁度 ，并能在长期内保持。工件的精度和光洁度是由机床，刀具，夹具，切削条件和操作者等方面的因素决定的。就机床方面来说，要保证被加工零件的精度和光洁度，机床本身就必须具备一定的几何精度，传动精度和动态精度。
一般情况下，机床刚度越大则动态精度越高。机床的刚度包括结构刚度和接触刚度，机床的结构刚度取决于构件本身的材料性质，抗扭抗弯截面的大小，壁厚，筋板布置和窗口影响等。机床的接触刚度不仅与接触材料接触面的几何尺寸，硬度有关，而且还与接触面的光洁度，几何精度，加工方法，相对方向接触面间的介质，预压力有关。
切削过程中机床的振动降低了加工精度，工件表面质量和刀具耐用度，影响了生产效率的提高，加速了机床的损坏。机床抵抗振动的能力称为抗振性。机床的抗振性和机床的结构刚度，阻尼特性，固有频率有关。
机床长时间保持其合格精度的性能称为机床精度保持性。机床按精度可分为普通精度机床，精密机床，高精度机床和精密母机床。
3、有足够高的生产率和自动化程度
生产率的要求根据生产纲领决定，常用单位时间内机床所能加工的零件数量表示。要提高机床的生产效率，必须缩短加工一个工件的平均时间，其中包括缩短切削加工时间，辅助时间以及分摊到每一个工件上的准备和结束时间。采用先进刀具提高机床的切削速度，采用大切深，大进给，多刀多刃和成型刀具等都可以缩短切削加工时间，提高
生产效率。同时，缩短辅助时间，例如：空行程快进，夹紧用气压或液压卡盘，从而减少辅助时间，提高生产率。
为了提高机床的生产率和自动化程度，就要在保证工件加工质量的前提下，以最经济的方法，合理的利用刀具，最大限度的缩短机动时间和辅助时间。机床的自动化可减少人对加工的干预，从而保证加工的一致性，即被加工零件的精度稳定性。还具有提高生产率和减轻工人劳动强度的优点。
4、操作维修方便，使用安全可靠
机床的操纵，观察，调整，装卸工件和工具应方便省力。机床维护须简单，部件便于拆装，易于查找故障进行修理，并便于安装和运输。
使用安全包括操作者的安全，误操作的防止，超载的保护，有关动作的互锁以及对故障或废品的报警。
5、提高三化程度
三化是指机床品种系列化，零部件通用化和零件标准化。提高三化程度对发展机床品种，规格，数量和质量，对于机床的制造，使用和修理，对于新产品的设计和老产品的革新等方面都有十分重要的意义。
6、噪声小
由于机床切削速度的提高，功率的增加，自动化功能的增多和机床变速范围的扩大，机床噪声问题已经成为机床设计中必须考虑的一个问题。
7、成本低
在保证实现机床的性能要求的同时，也要注意使机床具有很高的经济效益。对于机床生产厂的经济效益来说，机床成本尤为重要。机床的成本不仅包括材料，加工制造费用，还包括研制和管理费用，必须十分重视和努力降低机床的成本。
8、可靠性
机床的工作可靠性也是一项重要的技术经济指标。随着自动化水平的不断提高，需要许多机床，仪表，控制系统和辅助装置协同工作。它们对机床的可靠性指标的要求是相当高的。
2 零 件 的 分 析
2.1、生产类型确定
由设计任务书知，生产纲领为5000件/年，批量为设计本专机一台。
根据《实用机械制造工艺设计手册》第64页 表4-1 知：变速箱体的生产类型为大批生产。
2.2、零件功用
变速箱体内装有输入轴和输出轴以及其它传动轴和齿轮等，通过改变安装在这些轴上的滑移齿轮的位置来实现滑移齿轮和固定齿轮的传动比的改变，从而实现各传动轴转速的改变，来改变轴的驱动速度。因而，变速箱体的主要功用就是支承各传动轴，实现各传动轴的准确定位，保证各轴之间的中心距和平行度，并且保证变速箱体部件与其相连接的其它部件的正确安装。
图2.1变速箱体零件图
2.3 零件的工艺分析
变速箱体是平面型薄壁壳体零件，尺寸大，结构复杂，箱壁较薄且不均匀，内部是腔型，在箱体外，外壁有各种形状的平面及较多的轴承孔等。这些平面和支承孔的精度与表面粗糙度均有较高的要求，所以对于这类箱体来说，仅加工部位较多，而且难度较大，如果用普通机床，加工难度更大，工装套数多，费用而且周期较长，精度也难以保证，故选用在组合上加工，即可完成普通机床上的绝大部分工序内容，而且各项精度和质量都能较好的保证，同时能够减少大量的工装，节省工时和费用，缩短了周期。变速箱体图如上图。
SC175变速箱壳体技术要求如下：
1）上盖结合面 粗糙度 Ra 6.3
平面度 0.1 精度等级为9级
平行度 0.25A-F
距轴线 85±0.05
2）前端面 粗糙度 Ra 6.3
平面度 0.1
对轴线的垂直度345±0.1
3）后端面 粗糙度 Ra 12.5
平面度 0.1 精度等级为10级
4）左侧窗口面 粗糙度 Ra 6.3
平面度 0.10 精度等级为10级
距对称中心 139±0.5
凸台面 粗糙度 Ra 6.3
距中心 203±0.5
5）右侧窗口面 粗糙度 Ra 6.3
平面度 0.10 精度等级为10级
距对称中心 139±0.5
凸台面 粗糙度 Ra 6.3
距中心 203±0.5
6）轴孔内端面 粗糙度 Ra 6.3
对G-Q轴线的垂直度0.25
7）110 轴承孔 粗糙度 Ra 6.3
尺寸公差0.035 精度等级为7级
对A-F轴线同轴度0.015 精度等级为8级
8）120 轴承孔 粗糙度 Ra 6.3
尺寸公差0.08 精度等级为7级
对A-F轴线同轴度 精度等级为8级
对C-D轴线的同轴度0.01 精度等级为8级
9）160 轴承孔 粗糙度 Ra 6.3
尺寸公差0.04 精度等级为7级
对Q-G轴线同轴度0.015 精度等级为8级
10)槽 Ra 6.3
11）定位孔2-12 粗糙度Ra 6.3
尺寸公差0.036 精度等级为8-9级
13）安装孔 22 粗糙度Ra 3.2
14）各螺纹孔 15XM10- 6H
为满足以上技术要求，特采用以下加工方法
1）上盖结合面，前后端面：粗铣—精铣
2）凸台面：一次铣
窗口面：两把刀，一次铣
3）左侧窗口面：粗精铣或一次精铣
4）110、120、160的孔进行粗镗和精镗
5）定位孔：钻绞
6）其余各孔：钻螺纹孔 钻—攻丝
2.4变速箱箱体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施
由以上分析可知。该箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。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，对于变速箱箱体来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。
由于变速箱的生产量很大。怎样满足生产率要求也是变速箱加工过程中的主要考虑因素。
2.4.1孔和平面的加工顺序
箱体类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工箱体上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。变速箱箱体的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。变速箱箱体零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，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。
2.4.2孔系加工方案选择
变速箱箱体孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。
根据变速箱箱体零件图所示的变速箱箱体的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。
用镗模法镗孔在大批量生产中，拖拉机变速箱箱体孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。
采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。
2.4.3加工方法选择的原则
（1）所选加工方法应考虑每种加工方法的经济、精度要求相适应。
（2）所选加工方法能确保加工面的几何形状精度，表面相互位置精度要求。
（3）所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。
（4）加工方法要与生产类型相适应。
（5）所选加工方法企业现有设备条件和工人技术水平相适应
2.4.4加工阶段的划分
按照加工性质和作用的不同，工艺过程一般可划分为三个加工阶段：
(1) 粗加工阶段
粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11-IT12，粗糙度为Ra80-100μm。
(2) 半精加工阶段
半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。
(2) 精加工阶段
精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。
精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般为IT6~IT7，表面粗糙度为Ra10~1.25um。
(4) 光整加工阶段
对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为IT5~IT6,表面粗糙度为Ra1.25~0.32um。
此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。
2.4.5工序的合理组合
确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：
(1)工序分散原则
工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。
(2)工序集中原则
工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。
一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。
加工工序的安排:
零件的加工过程通常包括机械加工工序，热处理工序，以及辅助工序。在安排加工顺序时常遵循以下原则：
机械加工:
对于形状复杂、尺寸较大的毛坯，先安排划线工序，为精基准加工提供找正基准 按“先基准后其他”的顺序，首先加工精基准面,在重要表面加工前应对精基准进行修正,按“先主后次，先粗后精”的顺序,对于与主要表面有位置精度要求的次要表面应安排在主要表面加工之后加工。
热处理:
退火与正火，毛坯预备性热处理，应安排在机械加工之前进行。
时效，为消除残余应力，对于尺寸大结构复杂的铸件，需在粗加工前、后各安排时效处理；对于一般铸件在铸造后或则粗加工后安排时效处理；对于精度高的铸件，在半精加工前、后各安排一次时效处理。
淬火，淬火后工件硬度提高，应安排在精加工阶段的磨削加工前进行。
渗碳，渗碳易产生变形，应安排在精加工前。
（3）辅助工序
1）中间检验，一般安排在粗加工全部结束之后，精加工之前；花费工时较多和重要工序的前后。
2）特种检验，荧光检验、磁力探伤主要用于表面质量的检验，通常安排在精加工阶段。荧光如用于检验毛坯的裂纹，则安排在加工前。
3）表面处理，电镀、涂层、发蓝等表面处理工序一般安排在工序的最后进行
2.4.6变速箱箱体加工定位的基准选择粗基准的选择,选择应当满足以下要求
⑴．粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。
⑵．选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。
⑶．应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 ⑷．应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。
⑸．粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。
为了满足上述要求，应选择变速箱的主要支承孔作为主要基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。
2.4.7精基准的选择
精基准的选择原则：
⑴．基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。
⑵．基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。
⑶．互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。
从保证箱体孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证变速箱箱体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从变速箱箱体零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。
2.4.8、拟定工艺路线
05 铸造毛坯
10 热处理
15 清洗毛坯
20 去毛刺
25 精铣上结合面
30 钻绞定位孔攻丝
35 粗精铣右端面
40 粗精铣前端面
45 粗精铣右端面
50 粗精铣后端面
55 粗镗左右端面的孔
60 精镗，扩绞左右两端面上的孔
65 后端面的螺纹孔，通孔的加工以及螺纹孔的攻丝
70 右端面的螺纹孔以及螺纹的攻丝
75 前端面各螺纹孔的加工以及攻丝
80 左端面的各螺纹通孔以及螺纹孔的攻丝
85 铣倒档空上的槽
90 清理孔 ，打号
95 清洗
100 检验入库
方案采用一面两孔定位适合大量生产的需要，同时符合基准统一的原则，后续工序
多采用此定位，同时保证工件的位置精度，减少夹具设计，制造的工作量。
3 变速箱体材料及毛坯的确定
3.1 变速箱体的材料
根据《机械零件手册》第23页 表4.5 ，确定变速箱体的材料为HT200 ，HB为170-220。当铸件壁厚为10～20时，σb≥195 MPa 。
3.2 变速箱体的毛坯
根据《实用机械制造工艺设计手册》第43页 表2.1 ，
确定变速箱体的工艺方法为砂型机器造型。
3.3 确定粗、精镗箱体两端面的加工余量、切削用量及基本工时
3.3.1 粗、精镗加工余量
表3.1镗床的加工余量
3.3.2 粗、精铣切削用量的确定
表3.2镗孔切削用量
确定粗镗两端面孔的切削速度和转速分别是v=35～50 m/min；f=0.4～1.5mm/r. 确定精镗两端面孔的切削速度和转速分别是v=70～90 m/min；f=0.12～0.15mm/r. 但根据自己的实际情况我们选用v=24m/min. s=0.2mm 3.3.3切削用量和时间定额 粗镗：
1）粗镗Φ110轴承孔
切削用量：ap=2mm f=1mm/r v=0.7m/s n=
100060v1000600.7
==121r/min
D110
152
0.43min nf1121
基本时间：Tj=
辅助时间：Tf=0.18Tj=0.180.43=0.07min
服务时间：Tw=0.05(Tj+Tf)=0.05(0.43+0.07)=0.025min 单间时间；T=Tj+Tf+Tw=0.43+0.07+0.025=0.525min 2）粗镗Φ120轴承孔
切削用量：ap=2mm f=1mm/r v=0.7m/s n=
100060v1000600.7
==111r/min
D120
152
0.47min nf1111
基本时间：Tj=
辅助时间：Tf=0.18Tj=0.180.47=0.08min
服务时间：Tw=0.05(Tj+Tf)=0.05(0.47+0.08)=0.027min 单间时间；T=Tj+Tf+Tw=0.47+0.08+0.027=0.577min 3）粗镗Φ160轴承孔
切削用量：ap=2mm f=1.26mm/r v=0.7m/s n=
100060v1000600.7
==84r/min
D160
152
0.49min nf1.2684
基本时间：Tj=
辅助时间：Tf=0.18Tj=0.180.49=0.08min
服务时间：Tw=0.05(Tj+Tf)=0.05(0.49+0.08)=0.028min 单间时间；T=Tj+Tf+Tw=0.49+0.08+0.028=0.598min 精镗：
1）精镗Φ110轴承孔
切削用量：ap=0.7mm f=0.5mm/r v=24mm/min n=
1000v100024
==69r/min D110
实际转速取n=60r/min 2）粗镗Φ120轴承孔
切削用量：ap=0.7mm f=0.5mm/r v=24mm/min n=
1000v100024
==63r/min D120
3）粗镗Φ160轴承孔
切削用量：ap=0.7mm f=0.5mm/r v=24mm/min n=
1000v100024
==47r/min D160
为使同一动力刀头上的刀具每分钟进给量相同，取n=60r/min
4 组合机床总体设计
4.1零件加工工序图
4.1.1被加工零件工序图的作用与内容 1）作用：
零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床上完成的工艺内容，加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前的加工余量、毛坯或半成品情况的图样，它是组合机床设计的具体根据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。 2）内容：
（1）被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。
（2）本工序所使用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支承、定位、夹紧和导向机构的设计。
（3）本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。
（4）注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度、以及加工部位的余量。 4.1.2绘制零件加工工序图的规定及注意事项
1）规定：应按一定的比例，绘制足够的视图以剖面；本工序加工部位用粗实线，保证的加工部位尺寸及位置尺寸数值下方画“—”粗实线，其余部位用细实线表示。 2）注意事项：
（1）本工序加工部位的位置尺寸应为定位基准直接发生关系。当本工序定位基准与设计基准不符时，必须对加工部位的位置精度进行分析和换算，并把不对称公差换算成对称公差。
（2）对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真分析。
4.1.3零件的加工工序图
图4.1变速箱体工序图
4.2零件的加工示意图
4.2.1零件加工示意图的作用和内容
1）作用：它是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的，是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。它是设计刀具、辅具、夹具、液压、电气系统以及选择动力部件、绘制机床总联系尺寸图的主要依据：是对机床总体布局和性能的原始要求：也是调整机床和刀具所必须的重要技术文件。 2）加工示意图应表达和标注的内容
机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作进程；工件、刀具之间的位置及其联系尺寸；刀具类型、数量和结构尺寸；轴结构类型，尺寸及外伸长度、刀具的接杆，主轴之间的 连接方式及配合尺寸等。
加工示意图应该绘制成展开图，其绘制顺序，首先按照工件的外形及加工部位，的展开图，特别注意那些距离较近的孔，一定要严格的按照比例绘制，以便清晰的看到相邻的刀具，并确定导向形式，导向，刀具及工件之间的联系尺寸。
根据被加工工件2个孔的大小，所选刀具的规格为：主轴外伸尺寸：75mm，主轴直径为65mm ,80mm.
根据刀具导向线速度等于15m/min，小于20 m/min，故采用固定式导向，刀具在导套内既转动又移动，这种导向方法精度好。根据工件形状、刀具刚度及工作情况采用单导向。导向套的尺寸与配合如图4.2.1所示：其中l=85, l1=74, D=50, D1=95,
D2=105。
图4.2.1导向套的尺寸与配合
（2）导向到工件端面距离
以不妨碍排屑为原则，选为12mm，以四个垫块保证间距，实现主定位。 （3）确定主轴直径及主轴外伸长度。 主轴直径： d=B
M
d --轴的直径（mm）
M --主轴承受的转矩（N·mm）
B --系数，当材料的剪切弹性模量G=8.1×104N/mm时，非刚性主轴取I1，传动轴为9.2。
本设计中主轴直径取d=50mm,由表2.1通用镗削类主轴的系列参数可以确定主轴外伸长度为：L=75mm，D/d1为44/65，80/60内孔长度为l1=85mm，105mm。
表4.1通用镗、钻削类主轴的系列参数
（5）刀具接杆的选择
主轴箱各主轴的外伸长度为一定值，而且刀具长度也为一定值。因此，为保证主轴箱上各刀具能同时到达加工极限位置，就需要在主轴与刀具之间设置一中间可调环节，即刀具接杆。
（6）确定加工示意图的联系尺寸
从保证加工终了时主轴箱端面到工件端面间距离最小来确定全部联系尺寸，加工示意图联系尺寸的标注如图4.2.2所示。其中最重要的联系尺寸即工件端面到多轴箱端面之间的距离,它等于刀具悬伸长度、螺母厚度、主轴外伸长度与接杆伸出长度（可调）之和，再减去加工孔深度和切出值。
图4.2.2变速箱体加工示意图
4.3 组合机床配置形式的选择
图4.3.1组合机床配置形式
4.3.1 组合机床联系尺寸图的绘制
机床联系尺寸图是决定各部件轮廓尺寸及相互关系的，是开展各专用部件设计和确定机床最大占地面积的指导图纸，组合机床是由一些通用部件和专用部件组成的。为了使所设计的组合机床既能够满足性能的需求，有能做到配置上的匀称合理，符合多快好省的的精神，必须对所设计的组合机床各个部件之间的关系进行全面的分析研究。组合机床联系尺寸图是在被加工零件的工序图和加工示意图绘制之后，根据初步选定的主要通用部件，以及专用部件的结构原理而绘制的。 4.3.2机床装料高度的确定
一般来说，组合机床是由标准的通用部件——动力箱、动力滑台、立柱、立柱底座加上专用部件——多轴箱、刀、辅具系统、夹具、液、电、冷却、润滑、排屑系统组合而成。联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配和运动关系，以检验机床各部件的相对位置及尺寸联系是否满足要求，通用部件的选择是否合适，并为进一步开展主轴箱、夹具等专用部件、零件的设计提供依据。联系尺寸图也可以看成是简化的机床总图，它表示机床的配置型式及总体布局。机床联系尺寸图的内容包括机床的布局形式，通用部件的型号、规格、动力部件的运动尺寸和所用电动机的主要参数、工件与各部件间的主要联系尺寸，专用部件的轮廓尺寸等。选用动力部件主要选择型号、规格合适的动力滑台、动力箱。
(1)选用动力部件的尺寸要求
主要指选择型号、规格合适的滑台和动力箱。确定机床为卧式组合镗床，选用配套的动力箱驱动多轴箱镗孔主轴。
动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率主要依据多轴箱所需传递的功率来选用。可以按照下列公式进行估算：
P主
＝P切／η＝0.64／0.8＝0.8KW式中：η表示多轴箱传动效率，加工黑色金属时
η＝0.8～0.9；有色金属时η＝0.7～0.8，本系统加工HB160-210，取η＝0.8。
设计的镗床中左右的多轴箱都选用1TD40-IV型动力箱驱动（N驱=615r/min;电机选用U9L-6型，功率为1.1KW）。
（2） 机床装料高度H
机床的装料高度是根据车间运送工件的滚道高度、工件最低孔的位置，主轴箱最低主轴高度和通用部件的高度来限制。根据我国的具体情况，为了便于操作和省力，对于一般的卧式组合机床、流水线和自动线，装料高度定为850mm，对于加工中小工件的自动线，要考虑自动排屑，特别是一些从机床垂直下方返回随行夹具的自动线，装料高度可采用1000mm。
装料高度是指机床上共建的定位基准面到地面的垂直距离。为提高通用部件及其支取部件的刚度并考虑自动线设计时中间底座内要安装夹具输送，冷却排屑装置，组合机床标准推荐装料高H=1060mm，与国际标准一致。在现阶段，设计组合机床时，装料高度可视具体情况在H=850-1060mm之间选取。选取装料高度H应该考虑的主要因素是，应该与车间里运送工件的滚道高度相适应，中间底座，夹具等高度尺寸的限制（本镗床所选工件最底孔径h2=87mm，滑台高度为290mm，侧底座高度560mm）综合上述因素，本机床的装料高度取H=560+290=850mm. 4.3.3选用动力部件
选用动力部件主要指选择的型号、规格合适的滑台和动力箱。 4.3.4滑台的选用
通常根据滑台的驱动方式、所需的进给力、进给速度、最大的行程长度和加工精度等因素来选用合适的滑台。
1.驱动方式的确定
由于液压滑台与机械滑台的传动装置不同，因而在性能、使用、维修等各个方面的优缺点：
液压滑台的优点，在相当大的范围内可以实现无级调速；可以获得较大的进给力；由于液压传动零件的磨损少，故使用寿命长；工艺上要求多次进给，通过液压换向阀很容易实现；过载保护简单可靠；由行程调速阀来控制快进转换精度高，工作可靠。缺点确定进给量由于载荷的变化和湿度影响而不够稳定；液压系统泄露，污染环境；调整维修比较麻烦。
机械滑台的优点，进给量稳定，慢速无滑行，高速无振动，可以降低加工表面的粗糙度；具有较好的抗冲击力，断续铣削，钻头钻通孔时不会因冲击而破坏了刀具；运行安全可靠易发现故障，调整维修方便没有液压驱动的管路泄漏，噪音和液压的占地问题。缺点，只能有级变速，比较麻烦；快进转换时转换位置的精度较低。
FF确定轴向进给力F进Fii为各个主轴加工所产生的轴向力。进
2. 确定进给速度，
机械滑台的工作进给速度是分等级的，有交换齿轮的配合来确定的，液压滑台的工作进给速度则规定了一定的范围。对于机械滑台确定刀具的切削用量，所规定的工作进给应该大于滑台的最小进给速度的1.5倍工作进给的速度应该大于5mm/min，快速进给的速度应该为50mm/min.
确定滑台的行程，滑台的行程除了保证足够的工作位移外，还应该留出足够大的前备量和后备量，其作用是使动力部分有足够的向前移动的余地，从而来弥补制造误差及刀具磨损前备量大于10~20mm,后备量不小于40~50mm或者不少于刀具尾柄插于刀具接杆锥孔内的长度所以滑台的总行程应该大于工作行程前备量和后备量之和。
1精度选择“1字头”系列的滑台可以分为普通，精密，高精密三种精度等级，根据加工精度来选择不同的滑台。 通过对机械滑台和液压滑台的比较，最后决定选用机械滑台，因为它能保证加工工件的粗糙度，这是最主要的。根据选用的切削用量，所需的计算总的进给力，并且给据最小进给速度、工作行程、结合多轴箱的轮廓尺寸，考虑到工作稳定性，选用1HY40IIA型液压滑台，以及相配套的侧底座（1CC401型）。
图4.3.21HY40IIA型液压滑台
4.4绘制机床联系尺寸图
图4.4.1机床尺寸联系图
5专用夹具设计
5.1 夹具概述
5.1.1 夹具分类
由机械制造工艺系统的组成—机床、工件、刀具和夹具可以看出夹具在机械加工中占有很重要的地位，是制造系统的重要组成部分。无论是传统制造还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。尤其在成批生产时更是大量的采用机床夹具，它们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对与机床或刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围。
机床夹具按其通用特性划分可分为：通用夹具、专用夹具、可调夹具、成组夹具、组合夹具、随行夹具。按所使用的机床划分可分为：车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、磨床夹具、镗床夹具等。机床夹具的组成元件一般包括：定位元件及定位装置，夹紧元件及夹紧装置，导向元件，对刀元件及定向元件，夹具体，其它元件及装置。
5.1.2现代机床夹具的发展方向
现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。 ㈠ 标准化：机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。
㈡ 精密化：随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1"；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm 。
㈢ 高效化：高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。
㈣ 柔性化：具有高度柔性的夹具，能实现多种工艺要求的、具有一定相似性的不同零件的定位夹紧，缩短零件加工的准备时间和辅助时间，稳定性好，可靠性强。
5.2 夹具设计任务
为提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，故需设计专用夹具。根据设计任务书的要求为铣变速箱体两端面设计专用夹具。所用机床为前面章节所设计的组合机床，生产规模为大批生产，加工要求保证尺寸578mm ，表面粗糙度为Ra6.3 μm 。
5.3 拟定夹具结构方案
5.3.1 确定工件定位方案及设计选择定位装置
㈠ 定位方案：由4.1节设计内容知，选择变速箱体底面和两孔定位，分别限制工件的三个自由度，两个自由度和一个自由度。其中，底面为主要定位基准面。
㈡ 定位元件的选取：根据箱体的尺寸等因素，底面定位元件选择三个支承板，在夹具体安装时，保证三个支承板定位面等高，限制箱体的三个自由度。
底面两孔的定位元件选择定位销，分别限制箱体的两个自由度和一个自由度。 根据《金属机械加工工艺人员手册》第695页 附表9.49 ，选择支承板为：
固定式定位销 A12×52 （非标准件）, 其简图如图5.1，尺寸参数如表5.1所示：
图5.1定位销简图
表5.1 定位销尺寸参数
变速箱体的端面为加工表面，因此，端面的定位方式应选择为两孔一面的定位方式。变速箱体的下表面和底面面的两孔定位限制了6个自由度，底面限制3个自由度，其中底面用支撑板支承板 B20×180 JB/T8029.1-1999支撑。两个孔分别限制2个自由度和1个自由度，其中两孔分别用固定式定位销定位（其中一个为圆柱销，另一个为菱形销）。
5.3.2 确定工件夹紧方案及设计选择夹紧装置
工件在夹具中正确定位后一般应夹紧，使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏。夹紧机构设计时要满足的原则如下：
㈠ 夹紧时不能破坏工件在定位元件上所获得的位置；
㈡ 夹紧力应保证工件位置在整个加工过程中不变或不产生不允许的振动；
㈢ 使工件不产生过大的变形和表面损伤；
㈣ 夹紧机构必须可靠；
㈤ 夹紧机构操作必须安全省力、方便，符合个人操作习惯；
㈥ 夹紧机构的复杂程度及自动化程度必须与生产纲领和工厂条件相适应。
夹紧点选择的一般原则：
㈠ 尽可能使夹紧点和支承点相对应，使夹紧力作用在支承上；
㈡ 夹紧点的选择应尽量靠近加工表面，且选择在不致引起过大变形的位置。
遵循上述原则，确定夹紧点的位置在箱体顶面靠近两端面处，与上表面的定位支承板相对。在端面处有一处定位，限制变速箱体的一个自由度，且在加工过程中，箱体受力与其相对，故无需再施加夹紧力。
5.3.3 夹具体设计
夹具体是整个夹具的基体和骨架。组成夹具的各种零件和机构等，都要安装在夹具
体上面，其形状和尺寸主要取决于夹具上各组成件的分布情况及工件的形状、尺寸和加工特性等。综合考虑加工性能、强度、刚度及经济性等，确定夹具体为铸件，材料为HT200。 5.4定位误差的分析计算
变速箱体的定位基准相对于在夹具体中的理想位置没有位移，因此，基准位移误差为零，即：△Y=0 。
端面的定位对箱体的加工精度有影响，由于端面定位基准与设计基准重合，因此，基准不重合误差为零，即：△B=0
端面定位支承钉安装时保证与对刀块的端面距离为3 mm ，由图5-6知：塞尺的尺寸为20-0.014 ，因此，对刀误差为零，即：△对刀=0.014 。
加工总误差为三者之和，故△=△Y+△B+△对刀=0.014 。
加工保证尺寸326 ，因为0.1/3≈0.033＞0.014 ,因此，所以所设计的定位方案满足加工要求。 5.5夹具操作说明
由本章设计内容知，采用钩形压板夹紧，采用螺栓螺母施力机构，因此采用手动夹紧。变速箱体安放在夹具上以后，将变速箱底座两定位孔对准定位销安装，使变速箱体在夹具上正确定位。变速箱体正确定位后，手动旋紧螺栓螺母施力机构，使钩形压板夹紧变速箱体，确保其在加工过程中保持正确的位置。 5.6绘制夹具装配图
根据本章设计内容，参考《机械制造装备设计》相关内容绘制夹具装配图及夹具
图5.6.1夹具装配图
5.7绘制夹具三维图
打开Solid Edge，进入零件绘图环境，通过拉伸、除料、孔、等命令绘制夹具体的底座、螺杆、压板、活动螺栓、拧紧螺母等。三维实体图如下： 5.7.1拧紧螺母
图5.7.1拧紧螺母
5.7.2活动螺栓
图5.7.2活动螺栓
5.7.3压板
图5.7.3压板
5.7.4三维装配图
图5.7.4夹具三维装配图
结 论
由本文的论述，我们了解到，通过对SC175箱体结合件加工设备及工艺的研究与应用，在机床、夹具、刀具、工艺流程等方面进行合理设计和选择，有效提高了加工效率和产品质量，扩大了加工适应范围，提高了可靠性，具备一定的先进性，取得了良好的经济效益和社会效益。
本机床所用夹具的通用性强，工件采用手动定位夹紧，快速方便。定位采用一面两孔的定位方式，夹紧采用手动加紧，采用这种方式完全能够满足精度要求。而且简易方便，制造成本低，通用性好。
在刀具方面，由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高，采用硬质合金镗刀。这种刀具采购比较方便，而且价格也要便宜。当加工工件时，切削力和切削热随刀头螺旋角的增大而减小(减 少)，切削轻快，刀具耐用度高。在保证强度的前提下，有效降低了切削力和切削温度，提高了刀具使用寿命和生产效率。
通过本成果的实施，变速箱两端面孔的加工质量和生产效率得到较大幅度提高，经济和社会效益显著。而且加工精度也完全能够满足设计要求。则在直接经济效益方面，节省了大量加工工时。
谢 辞
历时一个学期的毕业设计即将结束，我们的大学生活也要划上句号了。我的这次毕业设计之所以能够正确顺利的完成，得到了李英杰老师的悉心指导，老师利用自己休息的时间不辞辛苦，经常到设计教室去给我们答疑解惑一有时间召集我们开会，并督促和检查我们的设计进度并且即时的发现错误给我订正,帮助我们设计正确的方案。从设计开始到结束，李老师倾注了大量的心血，也正因如此，才使我们的毕业设计如此顺利地按时保量保质的完成。
通过本次设计，我们较为全面深入的结合四年来所学的基础课程，专业课程以及通过各种媒介收集的最新信息和现场实际分析和解决工程实际问题。`使我们学会使用手册和图表资料，收集和分析与题目相关的资料并能熟练运用。我感到从本次毕业设计中，不仅是学习了许多专业知识，更加学会了如何综合运用它们。更重要的是我们树立了实事求是，严谨认真的治学态度。
参考文献
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allocations lIE Transactions．1998．30：1 7-29
本科毕业设计说明书
题 目： SC175变速箱体专用组合 镗床及夹具设计
院 （部）： 机电工程学院
专 业： 机械工程及自动化
班 级： 机械087
姓 名： 刘 武
学 号： 2008071362
指导教师： 李英杰
完成日期： 2012-6-10
目 录
摘 要 ........................................................ III ABSTRACT ....................................................... V
1前 言 ........................................................ 1
1.1 引 言 .............................................................. 1
1.2毕业设计的目的 ...................................................... 4
1.3 组合机床概述 ........................................................ 4
1.3.1组合机床行业企业体制的转变及产品结构变化 ........................ 4
1.3.2 组合机床技术装备现状与发展趋势 ................................. 5
1.3.3设计机床的基本要求有以下几点 .................................... 7
2 零 件 的 分 析 .............................................. 9
2.1、生产类型确定 ...................................................... 9
2.3 零件的工艺分析 ..................................................... 10
2.4变速箱箱体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 ........... 11
2.4.1孔和平面的加工顺序 ............................................. 12
2.4.2孔系加工方案选择 ............................................... 12
2.4.3加工方法选择的原则 ............................................. 12
2.4.4加工阶段的划分 ................................................. 13
2.4.5工序的合理组合 ................................................. 14
2.4.6变速箱箱体加工定位的基准选择粗基准的选择,选择应当满足以下要求 .. 15
2.4.7精基准的选择 ................................................... 15
2.4.8、拟定工艺路线 ................................................. 16
3 变速箱体材料及毛坯的确定 .................................... 18
3.1 变速箱体的材料 ..................................................... 18
3.2 变速箱体的毛坯 ..................................................... 18
3.3 确定粗、精镗箱体两端面的加工余量、切削用量及基本工时 ............... 18
3.3.1 粗、精铣切削用量的确定 ........................................ 18
4 组合机床总体设计 ............................................ 21
4.1零件加工工序图 ..................................................... 22
4.1.1被加工零件工序图的作用与内容 ................................... 22
4.1.2绘制零件加工工序图的规定及注意事项 ............................. 22
4.1.3零件的加工工序图 ............................................... 23
4.2零件的加工示意图 ................................................... 24
4.2.1零件加工示意图的作用和内容 ..................................... 24
4.3 组合机床配置形式的选择 ............................................. 27
4.3.1 组合机床联系尺寸图的绘制 ...................................... 27
4.3.2机床装料高度的确定 ............................................. 27
4.3.3选用动力部件 ................................................... 28
4.3.4滑台的选用 ..................................................... 28
4.4绘制机床联系尺寸图 ................................................. 30
5专用夹具设计 ................................................ 30
5.1 夹具概述 ........................................................... 31
5.1.1 夹具分类 ...................................................... 31
5.1.2现代机床夹具的发展方向 ......................................... 31
5.2 夹具设计任务 ....................................................... 32
5.3 拟定夹具结构方案 ................................................... 32
5.3.1 确定工件定位方案及设计选择定位装置 ............................ 32
5.3.2 确定工件夹紧方案及设计选择夹紧装置 ............................ 33
5.3.3 夹具体设计 .................................................... 33
5.4定位误差的分析计算 ................................................. 34
5.5夹具操作说明 ....................................................... 34
5.6绘制夹具装配图 ..................................................... 34
5.7绘制夹具三维图 ..................................................... 35
结 论 ......................................................... 37
谢 辞 ......................................................... 39
参考文献 ...................................................... 40
摘 要
应用组合机床加工大批量零件，快捷高效，生产效率高是机械加工的发展方向。本次毕业设计的题目是“SC175变速箱体专用组合镗床的设计”。组合镗床的设计主要的步骤和内容如下：
(1) 箱体零件的工艺设计
在分析了被加工箱体具体结构及主轴孔精度要求的基础上，详细制订了箱体加工整体加工工艺路线和精镗孔工序加工工艺流程（包括工件定位、夹紧、加工刀具的选择、切削用量的确定、切削力与切削功率的计算等）。
(2) 组合机床专机设计
根据被加工零件的结构特点、加工内容得尺寸和精度要求。确定组合镗床的配置方案，对专机进行总体设计。
(3) 精镗孔专用夹具设计
根据该孔隙的尺寸精度和位置精度的要求，确定定位基准和定位方式，设计夹紧机构、导向机构、控制系统、绘制夹具总装图，并拆画夹具的主要零件图。
通过此设计，本机床完全能满足设计要求，与传统的机床相比，本机床具有自动化程度高，生产率高，精度高等优点。
关键词：组合机床；镗床；夹具设计；手动
摘 要
应用组合机床加工大批量零件，快捷高效，生产效率高是机械加工的发展方向。本次毕业设计的题目是“SC175变速箱体专用组合镗床的设计”。组合镗床的设计主要的步骤和内容如下：
(1) 箱体零件的工艺设计
在分析了被加工箱体具体结构及主轴孔精度要求的基础上，详细制订了箱体加工整体加工工艺路线和精镗孔工序加工工艺流程（包括工件定位、夹紧、加工刀具的选择、切削用量的确定、切削力与切削功率的计算等）。
(2) 组合机床专机设计
根据被加工零件的结构特点、加工内容得尺寸和精度要求。确定组合镗床的配置方案，对专机进行总体设计。
(3) 精镗孔专用夹具设计
根据该孔隙的尺寸精度和位置精度的要求，确定定位基准和定位方式，设计夹紧机构、导向机构、控制系统、绘制夹具总装图，并拆画夹具的主要零件图。
通过此设计，本机床完全能满足设计要求，与传统的机床相比，本机床具有自动化程度高，生产率高，精度高等优点。
关键词：组合机床；镗床；夹具设计；手动
ABSTRACT
Application of combined high-volume machining parts, high efficiency, high productivity is the development direction of machining. The graduation project is entitled " Combination Boring Machine of SC175". The main steps and content of Combination Boring Machine of SC175 as follow:
1)Box body parts process planning
In analyzing the processing box body’s concrete structure and the main axle hole precision request,formulated whole processing craft route in the box body processing and finished boring working procedure processing technical process in detail （including workpiece,loalization,processescuttingtool’seletion,cuttingspecifications’determination,cutting force and cutting power’s computation and so on）. 2) Modular machine-tool design According to the feature of processed parts,processing request,accuray request and so on,may determine to basic disposition plan the combinated boring lathe.Carries on a whole design-three charts and one card.
3)Machine tool control principle
By carrying on a special machine’s design ,this study forwardly carries on analysis and the formulation to the electrical control. With this design, this machine can meet the design requirements, and the traditional compared to the machine, this machine has high automation, high productivity and high precision.
Key Words: combination tool; milling head; fixture design; Manual
1前 言
1.1 引 言
毕业设计是培养我们理工科学生的一个实践性教学环节，也是最后一个教学环节。它是在我们学完了全部基础课程及专业课程以后，并在一些课程设计的基础上，通过搜集丰富的资料和工厂参观实习以后，进行的一次全面的、系统的基本知识和基本技能的训练。
通过设计，主要培养我们综合运用所学基础知识和基本技能的训练去分析和解决专业范围内的一般工程技术问题的能力，培养我们建立正确的设计思想，掌握在工程设计的一般程序、规范和方法，培养我们搜集、查阅、运用资料的能力。通过毕业设计，进一步巩固、扩大和深化我们所学的基础理论、基本知识和基本技能，提高我们设计、计算、绘图、编写技术文件以及正确使用技术资料、标准手册等工具书的独立工作能力。通过毕业设计，也能够培养我们严肃认真、一丝不苟。实事求是的工作作风，树立正确的生产观、经济观和全局观，从而进一步强化了我们向工程技术人员的过渡过程。
制造业是国家经济中一个关键性的工业部门，它在建设国家强大的社会物质技术基础中起着十分重要的作用。国家实力的增强和经济的繁荣同制造业所能提供的产品和服务的竞争力密切相关。因此，每个工业化国家都能给予制造业以足够的重视，把制造同科学与技术并列为国家经济发展确保的三大研究主题。这次毕业设计的课题就是制造业中的箱体加工工艺及专用组合机床概念设计和专用夹具设计。
在制造业信息环境中，工艺设计师生产技术准备工作的第一步，工艺规程是进行工装设计制造和决定零件加工方法与加工路线的主要依据，它对组织生产，保证产品质量、提高劳动生产率、降低成本、缩短生产周期及改善劳动条件等都有直接的影响，是生产中的关键工作。工艺知识是制造企业中重要知识资源之一，是使产品设计变为成品的整个制造过程中的基础资源，它对保证产品质量以及提高企业经济技术效益具有十分重要的作用。
组合机床是专用机床的一种重要类型，是由大量通用部件及少量专用部件组合起来的高效专用机床，它既具有专用机床结构简单，生产率和自动化程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的多种要求。
组合机床具有如下优点：
1）设计制造周期短。这是因为组合机床的通用化程度高，通用部件、通用零件和标准件约占70%—90%，其中许多是预先制造好的，在制造新机床时可以根据需要选用。需要设计、制造的只是少量专用零件。
2）组合机床的通用零部件，是经过生产实践考验，多次反复改定型的，因而结构的可靠性和工艺性较好，使用性能较稳定，有利于稳定地保证加工质量。
3）组合机床的通用零部件都以标准化、系列化，因而可以组织成批生产，这样不仅可以制造精度，而且可以降低机床的成本，加快专机制造的速度。
4）组合机床自动化程度高，便于维修。通用的易耗易损件可以提前准备，必要时可以改换整个通用部件。
5）便于产品更新。当改变加工对象时，通用部件可以重新利用改装成新的专用机床。
但由于组合机床的通用部件不是为某一种机床设计的，具有较广的适应性，而且规格也有限，这样就使组合机床的结构较一般专用机床稍微复杂。组合机床改装时，约有10%—20%的零件不能用，改装劳动量也较大。
从生产规模方面考虑，由于组合机床是一个高效率自动化机床，并且能从多方面、多工位对一个或多个工件同时进行多刀加工，因而特别适用于成批、大量定型产品的加工。目前，我国组合机床已经越来越广泛的应用于汽车、拖拉机、内燃机、电机、阀门、自行车、缝纫机、仪器仪表、机床制造及国防工业部门。
从工艺内容考虑，组合机床的一个显著地特点是加工时零件大都固定不动，由刀具旋转及进给来完成加工循环，因此目前主要用于孔加工和平面加工，如钻孔、铰孔、扩孔、镗孔、沟槽及成型表面加工。铣端面和螺纹加工。此外，还可以进行短外圆车削、平面磨削、拉孔和刨小槽等加工，也可完成一些非切削加工，如简单的装配工序、检查等。组合机床最适于加工箱体零件，如汽缸体、汽缸盖、变速箱体、电机座及仪器仪表壳体等。对于轮盘类、轴类、叉架类和盖板类零件也可以完成许多加工工序。
组合机床均由少量专用部件和大量通用部件组成。组合机床的通用部件，按其作用不同，可以分为以下五类：
1）动力部件 例如动力头、动力滑台等。它们是传递动力部件，可使组合机床实现主运动、工作进给运动以及各种工作循环，如快速前进、工作进给、快速退回等。其中只能完成进给运动的动力部件，称为动力滑台，如机械滑台、液压滑台等。各种
切削头和动力滑台都是配套使用，以实现加工过程中的主运动和进给运动。
动力部件是组合机床最重要的通用部件，它的结构和技术性能决定着组合机床的主要工作性能、工艺可能性和技术经济性。
2）支承部件 例如卧式组合机床的床身，立式组合机床的床身，立式组合机床的立柱、底座，以及各种组合机床的中间底座等。它们主要用来安装其它工作部件，如动力部件、夹具等，使之保持正确的相对位置和相对运动轨迹。
支承部件是组合机床的基础部件，起骨架作用。由于组合机床的刚度及其精度的持久性是有这些部件来保持的，因此支承部件本身具有足够的刚度，在承受机床部件、夹具和工件的重量以及切削力作用条件下，不致产生不允许的变形。床身、立柱等支承部件的规格、型式与动力部件是配套的。
部件 例如多工位的移动工作台、回转工作台、回转鼓轮等。它们用在多工位组合机床上，完成夹具和工件的移动或转位，以实现工件的多工位加工。
输送部件是多工位组合机床上不可缺少的通用部件，他们的定位精度直接影响机床的加工精度。
控制部件 例如各种液压操控板、液压传动装置、电气柜、按钮台、控制行程挡铁等。它们在组合机床中起着中枢神经的作用，促使机床按照既定程序进行工作。
辅助部件 例如冷却装置、润滑装置、排泄装置和机械扳手、气动扳手等。
组合机床的专用部件，按机床用途各异，主要有一下几种：
1）主轴箱 主轴箱的功用是使各主轴获得一定的位置和转速。组合机床主轴箱一般是多轴的。因为主轴箱结构必须根据工件上孔的数量、尺寸大小和分布位置来确定，所以就整体来说，它是一个专用部件。但是在钻、镗类和攻丝的主轴箱中，普遍应用着标准结构，其组成零件如齿轮、主轴、传动轴、隔套、箱体、箱盖、后盖和润滑组件等。几乎全是通用的。
2）夹具 组合机床的夹具不同于万能机床的夹具。万能机床的夹具只是机床的附件，常随被加工零件的不同而更换。组合机床夹具则是组合机床不可缺少的专用部件，是机床的重要组成部分。组合机床夹具型式，在很大程度上决定了机床的型式，它对组合机床的加工精度、生产效率、使用性能等都有直接的影响，它的精度一般比万能机床的夹具的精度高。
组合机床夹具又不同于一般专用机床夹具。它的定为、夹紧、支承和导向的元件，多数也是通用的，这样就缩短了设计和制造的周期。
3)刀具和工具 组合机床的刀具和工具，虽然从它的作用和对它的基本要求上来看，与万能机床用的基本上一样，但是由于组合机床加工的特殊条件，也给组合机床刀具和工具带来了一些不同的特点。如对刀具要求有较高的耐用度和可靠性，有较高的复合程度和有良好的导向等。对工具要求通过简单、可靠的机构，利用机床本身的纵向运动时刀具组横向或者其它方向运动，已完成在孔中切槽、加工内端面、加工圆锥面以及加工球面等某些较特殊的工艺。
组合机床刀具与夹具的设计、制造和使用情况，直接影响着机床的生产效率，加工质量、经济效果，也关系着机床的加工工艺范围和台数。
当前，社会经济正经历着从工业经济向知识经济转变的过程，知识正在成为生产最活跃最重要的部分。相信通过这次设计，使我的知识积累达到一个新的层面！
1.2毕业设计的目的
毕业设计是完成了大学的全部课程之后进行的一次理论与实际的综合运用，是工科学生在校学习的最后一个重要环节。其目的在于培养学生综合运用专业知识和理论知识，使其对专业知识、技能有进一步的提高；通过设计实践环节培养学生运用设计资料、手册及熟悉国家标准和规范的能力，学会编写设计说明书，提高综合素质；培养学生独立解决本专业一般工程技术问题的能力，使学生具有一定的机械设计技能和掌握机械设计的一般方法和步骤，树立良好的设计思想和工作作风，为以后从事专业技术工作打下基础。
1.3 组合机床概述
1.3.1组合机床行业企业体制的转变及产品结构变化
“九五”后期，在组合机床行业企业的50余家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份制改造，一家企业退出国有转为民营，其余都是国有企业。而从2001年至今，就先后有十几家企业实行股份制改造，一些小厂几乎全部退出国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制已势不可挡，“民营经济在经历了从被歧视、被藐视到不可小视和现在的高度重视4个阶段后，焕发勃勃生机。”组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。
组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入WTO后与世界机床行业进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年的企业生产情况看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降
趋势，市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。
1.3.2 组合机床技术装备现状与发展趋势
组合机床（Modular machine）是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。这种机床既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化程度高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要。组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工，一般是半自动的。
组合机床具有以下特点：
组合机床上的通用部件和标准件约占全机的70～80%，因而设计和制造的周期短、投资少、经济效果好。
组合机床采用多刀加工并且自动化程度高，不仅生产效率高，而且劳动强度低。 组合机床的通用部件都是经过长期的生产实践考验的，因而不但结构稳定，工作可靠，而且使用和维修方便。
在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置，因而加工质量稳定，对操作工人的技术要求不高。
组合机床便于产品更新，当改过加工对象时，其通用部件和标准件可以重复使用，而不必另行设计和制造。
用组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模生产需要。
组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。
组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。
组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。
二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补
偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米／1000毫米，表面粗糙度可低达2.5～0.63微米；镗孔精度可达IT7～6级，孔距精度可达0.03～0.02毫米。
专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。
最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。 通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。
支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。
输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。
控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。
为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。
组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。
随着电子技术的发展，液压传动和电-液联合控制技术的深入广泛应用，根据大批量生产多样化、中小批量多品种生产高效化的要求，以及产品更新加速的特点，上世纪70年代以来发展了新型组合机床——柔性组合机床。近些年来，随着电子技术、计算机技术、信息技术以及激光技术等的发展并应用于机床领域，使机床的发展进入了一个新时代。不断提高劳动生产率和自动化程度是机床发展的方向。80年代被称为数控机床数控系统发展的时代。现在，中国已成为世界的制造业基地，与世界先进水平的差距逐步缩
小。柔性制造系统（FMS）
和计算机集成制造系统（CIMS）已成为中大批量多品种生产较为理想和效益较好的设备。组合机床是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展的必不可少的设备之一。
1.3.3设计机床的基本要求有以下几点
1、一定的工艺范围
任何一台机床所能完成的加工零件的类型，零件尺寸，毛坯形式和工艺工序都是有一定范围的。一般来说，工艺范围越窄，机床结构可较简单，容易实现自动化，生产率也高。机床的工艺范围过窄，会限制加工工艺和产品的革新；而盲目扩大机床工艺范围，将使机床的结构趋于复杂，不能充分发挥各部件的性能，甚至影响机床主要性能的提高，增加机床成本。
2、保证精度与光洁度
机床应保证被加工零件的精度和光洁度 ，并能在长期内保持。工件的精度和光洁度是由机床，刀具，夹具，切削条件和操作者等方面的因素决定的。就机床方面来说，要保证被加工零件的精度和光洁度，机床本身就必须具备一定的几何精度，传动精度和动态精度。
一般情况下，机床刚度越大则动态精度越高。机床的刚度包括结构刚度和接触刚度，机床的结构刚度取决于构件本身的材料性质，抗扭抗弯截面的大小，壁厚，筋板布置和窗口影响等。机床的接触刚度不仅与接触材料接触面的几何尺寸，硬度有关，而且还与接触面的光洁度，几何精度，加工方法，相对方向接触面间的介质，预压力有关。
切削过程中机床的振动降低了加工精度，工件表面质量和刀具耐用度，影响了生产效率的提高，加速了机床的损坏。机床抵抗振动的能力称为抗振性。机床的抗振性和机床的结构刚度，阻尼特性，固有频率有关。
机床长时间保持其合格精度的性能称为机床精度保持性。机床按精度可分为普通精度机床，精密机床，高精度机床和精密母机床。
3、有足够高的生产率和自动化程度
生产率的要求根据生产纲领决定，常用单位时间内机床所能加工的零件数量表示。要提高机床的生产效率，必须缩短加工一个工件的平均时间，其中包括缩短切削加工时间，辅助时间以及分摊到每一个工件上的准备和结束时间。采用先进刀具提高机床的切削速度，采用大切深，大进给，多刀多刃和成型刀具等都可以缩短切削加工时间，提高
生产效率。同时，缩短辅助时间，例如：空行程快进，夹紧用气压或液压卡盘，从而减少辅助时间，提高生产率。
为了提高机床的生产率和自动化程度，就要在保证工件加工质量的前提下，以最经济的方法，合理的利用刀具，最大限度的缩短机动时间和辅助时间。机床的自动化可减少人对加工的干预，从而保证加工的一致性，即被加工零件的精度稳定性。还具有提高生产率和减轻工人劳动强度的优点。
4、操作维修方便，使用安全可靠
机床的操纵，观察，调整，装卸工件和工具应方便省力。机床维护须简单，部件便于拆装，易于查找故障进行修理，并便于安装和运输。
使用安全包括操作者的安全，误操作的防止，超载的保护，有关动作的互锁以及对故障或废品的报警。
5、提高三化程度
三化是指机床品种系列化，零部件通用化和零件标准化。提高三化程度对发展机床品种，规格，数量和质量，对于机床的制造，使用和修理，对于新产品的设计和老产品的革新等方面都有十分重要的意义。
6、噪声小
由于机床切削速度的提高，功率的增加，自动化功能的增多和机床变速范围的扩大，机床噪声问题已经成为机床设计中必须考虑的一个问题。
7、成本低
在保证实现机床的性能要求的同时，也要注意使机床具有很高的经济效益。对于机床生产厂的经济效益来说，机床成本尤为重要。机床的成本不仅包括材料，加工制造费用，还包括研制和管理费用，必须十分重视和努力降低机床的成本。
8、可靠性
机床的工作可靠性也是一项重要的技术经济指标。随着自动化水平的不断提高，需要许多机床，仪表，控制系统和辅助装置协同工作。它们对机床的可靠性指标的要求是相当高的。
2 零 件 的 分 析
2.1、生产类型确定
由设计任务书知，生产纲领为5000件/年，批量为设计本专机一台。
根据《实用机械制造工艺设计手册》第64页 表4-1 知：变速箱体的生产类型为大批生产。
2.2、零件功用
变速箱体内装有输入轴和输出轴以及其它传动轴和齿轮等，通过改变安装在这些轴上的滑移齿轮的位置来实现滑移齿轮和固定齿轮的传动比的改变，从而实现各传动轴转速的改变，来改变轴的驱动速度。因而，变速箱体的主要功用就是支承各传动轴，实现各传动轴的准确定位，保证各轴之间的中心距和平行度，并且保证变速箱体部件与其相连接的其它部件的正确安装。
图2.1变速箱体零件图
2.3 零件的工艺分析
变速箱体是平面型薄壁壳体零件，尺寸大，结构复杂，箱壁较薄且不均匀，内部是腔型，在箱体外，外壁有各种形状的平面及较多的轴承孔等。这些平面和支承孔的精度与表面粗糙度均有较高的要求，所以对于这类箱体来说，仅加工部位较多，而且难度较大，如果用普通机床，加工难度更大，工装套数多，费用而且周期较长，精度也难以保证，故选用在组合上加工，即可完成普通机床上的绝大部分工序内容，而且各项精度和质量都能较好的保证，同时能够减少大量的工装，节省工时和费用，缩短了周期。变速箱体图如上图。
SC175变速箱壳体技术要求如下：
1）上盖结合面 粗糙度 Ra 6.3
平面度 0.1 精度等级为9级
平行度 0.25A-F
距轴线 85±0.05
2）前端面 粗糙度 Ra 6.3
平面度 0.1
对轴线的垂直度345±0.1
3）后端面 粗糙度 Ra 12.5
平面度 0.1 精度等级为10级
4）左侧窗口面 粗糙度 Ra 6.3
平面度 0.10 精度等级为10级
距对称中心 139±0.5
凸台面 粗糙度 Ra 6.3
距中心 203±0.5
5）右侧窗口面 粗糙度 Ra 6.3
平面度 0.10 精度等级为10级
距对称中心 139±0.5
凸台面 粗糙度 Ra 6.3
距中心 203±0.5
6）轴孔内端面 粗糙度 Ra 6.3
对G-Q轴线的垂直度0.25
7）110 轴承孔 粗糙度 Ra 6.3
尺寸公差0.035 精度等级为7级
对A-F轴线同轴度0.015 精度等级为8级
8）120 轴承孔 粗糙度 Ra 6.3
尺寸公差0.08 精度等级为7级
对A-F轴线同轴度 精度等级为8级
对C-D轴线的同轴度0.01 精度等级为8级
9）160 轴承孔 粗糙度 Ra 6.3
尺寸公差0.04 精度等级为7级
对Q-G轴线同轴度0.015 精度等级为8级
10)槽 Ra 6.3
11）定位孔2-12 粗糙度Ra 6.3
尺寸公差0.036 精度等级为8-9级
13）安装孔 22 粗糙度Ra 3.2
14）各螺纹孔 15XM10- 6H
为满足以上技术要求，特采用以下加工方法
1）上盖结合面，前后端面：粗铣—精铣
2）凸台面：一次铣
窗口面：两把刀，一次铣
3）左侧窗口面：粗精铣或一次精铣
4）110、120、160的孔进行粗镗和精镗
5）定位孔：钻绞
6）其余各孔：钻螺纹孔 钻—攻丝
2.4变速箱箱体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施
由以上分析可知。该箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。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，对于变速箱箱体来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。
由于变速箱的生产量很大。怎样满足生产率要求也是变速箱加工过程中的主要考虑因素。
2.4.1孔和平面的加工顺序
箱体类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工箱体上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。变速箱箱体的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。变速箱箱体零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，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。
2.4.2孔系加工方案选择
变速箱箱体孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。
根据变速箱箱体零件图所示的变速箱箱体的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。
用镗模法镗孔在大批量生产中，拖拉机变速箱箱体孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。
采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。
2.4.3加工方法选择的原则
（1）所选加工方法应考虑每种加工方法的经济、精度要求相适应。
（2）所选加工方法能确保加工面的几何形状精度，表面相互位置精度要求。
（3）所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。
（4）加工方法要与生产类型相适应。
（5）所选加工方法企业现有设备条件和工人技术水平相适应
2.4.4加工阶段的划分
按照加工性质和作用的不同，工艺过程一般可划分为三个加工阶段：
(1) 粗加工阶段
粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11-IT12，粗糙度为Ra80-100μm。
(2) 半精加工阶段
半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。
(2) 精加工阶段
精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。
精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般为IT6~IT7，表面粗糙度为Ra10~1.25um。
(4) 光整加工阶段
对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为IT5~IT6,表面粗糙度为Ra1.25~0.32um。
此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。
2.4.5工序的合理组合
确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：
(1)工序分散原则
工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。
(2)工序集中原则
工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。
一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。
加工工序的安排:
零件的加工过程通常包括机械加工工序，热处理工序，以及辅助工序。在安排加工顺序时常遵循以下原则：
机械加工:
对于形状复杂、尺寸较大的毛坯，先安排划线工序，为精基准加工提供找正基准 按“先基准后其他”的顺序，首先加工精基准面,在重要表面加工前应对精基准进行修正,按“先主后次，先粗后精”的顺序,对于与主要表面有位置精度要求的次要表面应安排在主要表面加工之后加工。
热处理:
退火与正火，毛坯预备性热处理，应安排在机械加工之前进行。
时效，为消除残余应力，对于尺寸大结构复杂的铸件，需在粗加工前、后各安排时效处理；对于一般铸件在铸造后或则粗加工后安排时效处理；对于精度高的铸件，在半精加工前、后各安排一次时效处理。
淬火，淬火后工件硬度提高，应安排在精加工阶段的磨削加工前进行。
渗碳，渗碳易产生变形，应安排在精加工前。
（3）辅助工序
1）中间检验，一般安排在粗加工全部结束之后，精加工之前；花费工时较多和重要工序的前后。
2）特种检验，荧光检验、磁力探伤主要用于表面质量的检验，通常安排在精加工阶段。荧光如用于检验毛坯的裂纹，则安排在加工前。
3）表面处理，电镀、涂层、发蓝等表面处理工序一般安排在工序的最后进行
2.4.6变速箱箱体加工定位的基准选择粗基准的选择,选择应当满足以下要求
⑴．粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。
⑵．选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。
⑶．应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 ⑷．应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。
⑸．粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。
为了满足上述要求，应选择变速箱的主要支承孔作为主要基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。
2.4.7精基准的选择
精基准的选择原则：
⑴．基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。
⑵．基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。
⑶．互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。
从保证箱体孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证变速箱箱体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从变速箱箱体零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。
2.4.8、拟定工艺路线
05 铸造毛坯
10 热处理
15 清洗毛坯
20 去毛刺
25 精铣上结合面
30 钻绞定位孔攻丝
35 粗精铣右端面
40 粗精铣前端面
45 粗精铣右端面
50 粗精铣后端面
55 粗镗左右端面的孔
60 精镗，扩绞左右两端面上的孔
65 后端面的螺纹孔，通孔的加工以及螺纹孔的攻丝
70 右端面的螺纹孔以及螺纹的攻丝
75 前端面各螺纹孔的加工以及攻丝
80 左端面的各螺纹通孔以及螺纹孔的攻丝
85 铣倒档空上的槽
90 清理孔 ，打号
95 清洗
100 检验入库
方案采用一面两孔定位适合大量生产的需要，同时符合基准统一的原则，后续工序
多采用此定位，同时保证工件的位置精度，减少夹具设计，制造的工作量。
3 变速箱体材料及毛坯的确定
3.1 变速箱体的材料
根据《机械零件手册》第23页 表4.5 ，确定变速箱体的材料为HT200 ，HB为170-220。当铸件壁厚为10～20时，σb≥195 MPa 。
3.2 变速箱体的毛坯
根据《实用机械制造工艺设计手册》第43页 表2.1 ，
确定变速箱体的工艺方法为砂型机器造型。
3.3 确定粗、精镗箱体两端面的加工余量、切削用量及基本工时
3.3.1 粗、精镗加工余量
表3.1镗床的加工余量
3.3.2 粗、精铣切削用量的确定
表3.2镗孔切削用量
确定粗镗两端面孔的切削速度和转速分别是v=35～50 m/min；f=0.4～1.5mm/r. 确定精镗两端面孔的切削速度和转速分别是v=70～90 m/min；f=0.12～0.15mm/r. 但根据自己的实际情况我们选用v=24m/min. s=0.2mm 3.3.3切削用量和时间定额 粗镗：
1）粗镗Φ110轴承孔
切削用量：ap=2mm f=1mm/r v=0.7m/s n=
100060v1000600.7
==121r/min
D110
152
0.43min nf1121
基本时间：Tj=
辅助时间：Tf=0.18Tj=0.180.43=0.07min
服务时间：Tw=0.05(Tj+Tf)=0.05(0.43+0.07)=0.025min 单间时间；T=Tj+Tf+Tw=0.43+0.07+0.025=0.525min 2）粗镗Φ120轴承孔
切削用量：ap=2mm f=1mm/r v=0.7m/s n=
100060v1000600.7
==111r/min
D120
152
0.47min nf1111
基本时间：Tj=
辅助时间：Tf=0.18Tj=0.180.47=0.08min
服务时间：Tw=0.05(Tj+Tf)=0.05(0.47+0.08)=0.027min 单间时间；T=Tj+Tf+Tw=0.47+0.08+0.027=0.577min 3）粗镗Φ160轴承孔
切削用量：ap=2mm f=1.26mm/r v=0.7m/s n=
100060v1000600.7
==84r/min
D160
152
0.49min nf1.2684
基本时间：Tj=
辅助时间：Tf=0.18Tj=0.180.49=0.08min
服务时间：Tw=0.05(Tj+Tf)=0.05(0.49+0.08)=0.028min 单间时间；T=Tj+Tf+Tw=0.49+0.08+0.028=0.598min 精镗：
1）精镗Φ110轴承孔
切削用量：ap=0.7mm f=0.5mm/r v=24mm/min n=
1000v100024
==69r/min D110
实际转速取n=60r/min 2）粗镗Φ120轴承孔
切削用量：ap=0.7mm f=0.5mm/r v=24mm/min n=
1000v100024
==63r/min D120
3）粗镗Φ160轴承孔
切削用量：ap=0.7mm f=0.5mm/r v=24mm/min n=
1000v100024
==47r/min D160
为使同一动力刀头上的刀具每分钟进给量相同，取n=60r/min
4 组合机床总体设计
4.1零件加工工序图
4.1.1被加工零件工序图的作用与内容 1）作用：
零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床上完成的工艺内容，加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前的加工余量、毛坯或半成品情况的图样，它是组合机床设计的具体根据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。 2）内容：
（1）被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。
（2）本工序所使用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支承、定位、夹紧和导向机构的设计。
（3）本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。
（4）注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度、以及加工部位的余量。 4.1.2绘制零件加工工序图的规定及注意事项
1）规定：应按一定的比例，绘制足够的视图以剖面；本工序加工部位用粗实线，保证的加工部位尺寸及位置尺寸数值下方画“—”粗实线，其余部位用细实线表示。 2）注意事项：
（1）本工序加工部位的位置尺寸应为定位基准直接发生关系。当本工序定位基准与设计基准不符时，必须对加工部位的位置精度进行分析和换算，并把不对称公差换算成对称公差。
（2）对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真分析。
4.1.3零件的加工工序图
图4.1变速箱体工序图
4.2零件的加工示意图
4.2.1零件加工示意图的作用和内容
1）作用：它是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的，是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。它是设计刀具、辅具、夹具、液压、电气系统以及选择动力部件、绘制机床总联系尺寸图的主要依据：是对机床总体布局和性能的原始要求：也是调整机床和刀具所必须的重要技术文件。 2）加工示意图应表达和标注的内容
机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作进程；工件、刀具之间的位置及其联系尺寸；刀具类型、数量和结构尺寸；轴结构类型，尺寸及外伸长度、刀具的接杆，主轴之间的 连接方式及配合尺寸等。
加工示意图应该绘制成展开图，其绘制顺序，首先按照工件的外形及加工部位，的展开图，特别注意那些距离较近的孔，一定要严格的按照比例绘制，以便清晰的看到相邻的刀具，并确定导向形式，导向，刀具及工件之间的联系尺寸。
根据被加工工件2个孔的大小，所选刀具的规格为：主轴外伸尺寸：75mm，主轴直径为65mm ,80mm.
根据刀具导向线速度等于15m/min，小于20 m/min，故采用固定式导向，刀具在导套内既转动又移动，这种导向方法精度好。根据工件形状、刀具刚度及工作情况采用单导向。导向套的尺寸与配合如图4.2.1所示：其中l=85, l1=74, D=50, D1=95,
D2=105。
图4.2.1导向套的尺寸与配合
（2）导向到工件端面距离
以不妨碍排屑为原则，选为12mm，以四个垫块保证间距，实现主定位。 （3）确定主轴直径及主轴外伸长度。 主轴直径： d=B
M
d --轴的直径（mm）
M --主轴承受的转矩（N·mm）
B --系数，当材料的剪切弹性模量G=8.1×104N/mm时，非刚性主轴取I1，传动轴为9.2。
本设计中主轴直径取d=50mm,由表2.1通用镗削类主轴的系列参数可以确定主轴外伸长度为：L=75mm，D/d1为44/65，80/60内孔长度为l1=85mm，105mm。
表4.1通用镗、钻削类主轴的系列参数
（5）刀具接杆的选择
主轴箱各主轴的外伸长度为一定值，而且刀具长度也为一定值。因此，为保证主轴箱上各刀具能同时到达加工极限位置，就需要在主轴与刀具之间设置一中间可调环节，即刀具接杆。
（6）确定加工示意图的联系尺寸
从保证加工终了时主轴箱端面到工件端面间距离最小来确定全部联系尺寸，加工示意图联系尺寸的标注如图4.2.2所示。其中最重要的联系尺寸即工件端面到多轴箱端面之间的距离,它等于刀具悬伸长度、螺母厚度、主轴外伸长度与接杆伸出长度（可调）之和，再减去加工孔深度和切出值。
图4.2.2变速箱体加工示意图
4.3 组合机床配置形式的选择
图4.3.1组合机床配置形式
4.3.1 组合机床联系尺寸图的绘制
机床联系尺寸图是决定各部件轮廓尺寸及相互关系的，是开展各专用部件设计和确定机床最大占地面积的指导图纸，组合机床是由一些通用部件和专用部件组成的。为了使所设计的组合机床既能够满足性能的需求，有能做到配置上的匀称合理，符合多快好省的的精神，必须对所设计的组合机床各个部件之间的关系进行全面的分析研究。组合机床联系尺寸图是在被加工零件的工序图和加工示意图绘制之后，根据初步选定的主要通用部件，以及专用部件的结构原理而绘制的。 4.3.2机床装料高度的确定
一般来说，组合机床是由标准的通用部件——动力箱、动力滑台、立柱、立柱底座加上专用部件——多轴箱、刀、辅具系统、夹具、液、电、冷却、润滑、排屑系统组合而成。联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配和运动关系，以检验机床各部件的相对位置及尺寸联系是否满足要求，通用部件的选择是否合适，并为进一步开展主轴箱、夹具等专用部件、零件的设计提供依据。联系尺寸图也可以看成是简化的机床总图，它表示机床的配置型式及总体布局。机床联系尺寸图的内容包括机床的布局形式，通用部件的型号、规格、动力部件的运动尺寸和所用电动机的主要参数、工件与各部件间的主要联系尺寸，专用部件的轮廓尺寸等。选用动力部件主要选择型号、规格合适的动力滑台、动力箱。
(1)选用动力部件的尺寸要求
主要指选择型号、规格合适的滑台和动力箱。确定机床为卧式组合镗床，选用配套的动力箱驱动多轴箱镗孔主轴。
动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率主要依据多轴箱所需传递的功率来选用。可以按照下列公式进行估算：
P主
＝P切／η＝0.64／0.8＝0.8KW式中：η表示多轴箱传动效率，加工黑色金属时
η＝0.8～0.9；有色金属时η＝0.7～0.8，本系统加工HB160-210，取η＝0.8。
设计的镗床中左右的多轴箱都选用1TD40-IV型动力箱驱动（N驱=615r/min;电机选用U9L-6型，功率为1.1KW）。
（2） 机床装料高度H
机床的装料高度是根据车间运送工件的滚道高度、工件最低孔的位置，主轴箱最低主轴高度和通用部件的高度来限制。根据我国的具体情况，为了便于操作和省力，对于一般的卧式组合机床、流水线和自动线，装料高度定为850mm，对于加工中小工件的自动线，要考虑自动排屑，特别是一些从机床垂直下方返回随行夹具的自动线，装料高度可采用1000mm。
装料高度是指机床上共建的定位基准面到地面的垂直距离。为提高通用部件及其支取部件的刚度并考虑自动线设计时中间底座内要安装夹具输送，冷却排屑装置，组合机床标准推荐装料高H=1060mm，与国际标准一致。在现阶段，设计组合机床时，装料高度可视具体情况在H=850-1060mm之间选取。选取装料高度H应该考虑的主要因素是，应该与车间里运送工件的滚道高度相适应，中间底座，夹具等高度尺寸的限制（本镗床所选工件最底孔径h2=87mm，滑台高度为290mm，侧底座高度560mm）综合上述因素，本机床的装料高度取H=560+290=850mm. 4.3.3选用动力部件
选用动力部件主要指选择的型号、规格合适的滑台和动力箱。 4.3.4滑台的选用
通常根据滑台的驱动方式、所需的进给力、进给速度、最大的行程长度和加工精度等因素来选用合适的滑台。
1.驱动方式的确定
由于液压滑台与机械滑台的传动装置不同，因而在性能、使用、维修等各个方面的优缺点：
液压滑台的优点，在相当大的范围内可以实现无级调速；可以获得较大的进给力；由于液压传动零件的磨损少，故使用寿命长；工艺上要求多次进给，通过液压换向阀很容易实现；过载保护简单可靠；由行程调速阀来控制快进转换精度高，工作可靠。缺点确定进给量由于载荷的变化和湿度影响而不够稳定；液压系统泄露，污染环境；调整维修比较麻烦。
机械滑台的优点，进给量稳定，慢速无滑行，高速无振动，可以降低加工表面的粗糙度；具有较好的抗冲击力，断续铣削，钻头钻通孔时不会因冲击而破坏了刀具；运行安全可靠易发现故障，调整维修方便没有液压驱动的管路泄漏，噪音和液压的占地问题。缺点，只能有级变速，比较麻烦；快进转换时转换位置的精度较低。
FF确定轴向进给力F进Fii为各个主轴加工所产生的轴向力。进
2. 确定进给速度，
机械滑台的工作进给速度是分等级的，有交换齿轮的配合来确定的，液压滑台的工作进给速度则规定了一定的范围。对于机械滑台确定刀具的切削用量，所规定的工作进给应该大于滑台的最小进给速度的1.5倍工作进给的速度应该大于5mm/min，快速进给的速度应该为50mm/min.
确定滑台的行程，滑台的行程除了保证足够的工作位移外，还应该留出足够大的前备量和后备量，其作用是使动力部分有足够的向前移动的余地，从而来弥补制造误差及刀具磨损前备量大于10~20mm,后备量不小于40~50mm或者不少于刀具尾柄插于刀具接杆锥孔内的长度所以滑台的总行程应该大于工作行程前备量和后备量之和。
1精度选择“1字头”系列的滑台可以分为普通，精密，高精密三种精度等级，根据加工精度来选择不同的滑台。 通过对机械滑台和液压滑台的比较，最后决定选用机械滑台，因为它能保证加工工件的粗糙度，这是最主要的。根据选用的切削用量，所需的计算总的进给力，并且给据最小进给速度、工作行程、结合多轴箱的轮廓尺寸，考虑到工作稳定性，选用1HY40IIA型液压滑台，以及相配套的侧底座（1CC401型）。
图4.3.21HY40IIA型液压滑台
4.4绘制机床联系尺寸图
图4.4.1机床尺寸联系图
5专用夹具设计
5.1 夹具概述
5.1.1 夹具分类
由机械制造工艺系统的组成—机床、工件、刀具和夹具可以看出夹具在机械加工中占有很重要的地位，是制造系统的重要组成部分。无论是传统制造还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。尤其在成批生产时更是大量的采用机床夹具，它们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对与机床或刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围。
机床夹具按其通用特性划分可分为：通用夹具、专用夹具、可调夹具、成组夹具、组合夹具、随行夹具。按所使用的机床划分可分为：车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、磨床夹具、镗床夹具等。机床夹具的组成元件一般包括：定位元件及定位装置，夹紧元件及夹紧装置，导向元件，对刀元件及定向元件，夹具体，其它元件及装置。
5.1.2现代机床夹具的发展方向
现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。 ㈠ 标准化：机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。
㈡ 精密化：随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1"；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm 。
㈢ 高效化：高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。
㈣ 柔性化：具有高度柔性的夹具，能实现多种工艺要求的、具有一定相似性的不同零件的定位夹紧，缩短零件加工的准备时间和辅助时间，稳定性好，可靠性强。
5.2 夹具设计任务
为提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，故需设计专用夹具。根据设计任务书的要求为铣变速箱体两端面设计专用夹具。所用机床为前面章节所设计的组合机床，生产规模为大批生产，加工要求保证尺寸578mm ，表面粗糙度为Ra6.3 μm 。
5.3 拟定夹具结构方案
5.3.1 确定工件定位方案及设计选择定位装置
㈠ 定位方案：由4.1节设计内容知，选择变速箱体底面和两孔定位，分别限制工件的三个自由度，两个自由度和一个自由度。其中，底面为主要定位基准面。
㈡ 定位元件的选取：根据箱体的尺寸等因素，底面定位元件选择三个支承板，在夹具体安装时，保证三个支承板定位面等高，限制箱体的三个自由度。
底面两孔的定位元件选择定位销，分别限制箱体的两个自由度和一个自由度。 根据《金属机械加工工艺人员手册》第695页 附表9.49 ，选择支承板为：
固定式定位销 A12×52 （非标准件）, 其简图如图5.1，尺寸参数如表5.1所示：
图5.1定位销简图
表5.1 定位销尺寸参数
变速箱体的端面为加工表面，因此，端面的定位方式应选择为两孔一面的定位方式。变速箱体的下表面和底面面的两孔定位限制了6个自由度，底面限制3个自由度，其中底面用支撑板支承板 B20×180 JB/T8029.1-1999支撑。两个孔分别限制2个自由度和1个自由度，其中两孔分别用固定式定位销定位（其中一个为圆柱销，另一个为菱形销）。
5.3.2 确定工件夹紧方案及设计选择夹紧装置
工件在夹具中正确定位后一般应夹紧，使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏。夹紧机构设计时要满足的原则如下：
㈠ 夹紧时不能破坏工件在定位元件上所获得的位置；
㈡ 夹紧力应保证工件位置在整个加工过程中不变或不产生不允许的振动；
㈢ 使工件不产生过大的变形和表面损伤；
㈣ 夹紧机构必须可靠；
㈤ 夹紧机构操作必须安全省力、方便，符合个人操作习惯；
㈥ 夹紧机构的复杂程度及自动化程度必须与生产纲领和工厂条件相适应。
夹紧点选择的一般原则：
㈠ 尽可能使夹紧点和支承点相对应，使夹紧力作用在支承上；
㈡ 夹紧点的选择应尽量靠近加工表面，且选择在不致引起过大变形的位置。
遵循上述原则，确定夹紧点的位置在箱体顶面靠近两端面处，与上表面的定位支承板相对。在端面处有一处定位，限制变速箱体的一个自由度，且在加工过程中，箱体受力与其相对，故无需再施加夹紧力。
5.3.3 夹具体设计
夹具体是整个夹具的基体和骨架。组成夹具的各种零件和机构等，都要安装在夹具
体上面，其形状和尺寸主要取决于夹具上各组成件的分布情况及工件的形状、尺寸和加工特性等。综合考虑加工性能、强度、刚度及经济性等，确定夹具体为铸件，材料为HT200。 5.4定位误差的分析计算
变速箱体的定位基准相对于在夹具体中的理想位置没有位移，因此，基准位移误差为零，即：△Y=0 。
端面的定位对箱体的加工精度有影响，由于端面定位基准与设计基准重合，因此，基准不重合误差为零，即：△B=0
端面定位支承钉安装时保证与对刀块的端面距离为3 mm ，由图5-6知：塞尺的尺寸为20-0.014 ，因此，对刀误差为零，即：△对刀=0.014 。
加工总误差为三者之和，故△=△Y+△B+△对刀=0.014 。
加工保证尺寸326 ，因为0.1/3≈0.033＞0.014 ,因此，所以所设计的定位方案满足加工要求。 5.5夹具操作说明
由本章设计内容知，采用钩形压板夹紧，采用螺栓螺母施力机构，因此采用手动夹紧。变速箱体安放在夹具上以后，将变速箱底座两定位孔对准定位销安装，使变速箱体在夹具上正确定位。变速箱体正确定位后，手动旋紧螺栓螺母施力机构，使钩形压板夹紧变速箱体，确保其在加工过程中保持正确的位置。 5.6绘制夹具装配图
根据本章设计内容，参考《机械制造装备设计》相关内容绘制夹具装配图及夹具
图5.6.1夹具装配图
5.7绘制夹具三维图
打开Solid Edge，进入零件绘图环境，通过拉伸、除料、孔、等命令绘制夹具体的底座、螺杆、压板、活动螺栓、拧紧螺母等。三维实体图如下： 5.7.1拧紧螺母
图5.7.1拧紧螺母
5.7.2活动螺栓
图5.7.2活动螺栓
5.7.3压板
图5.7.3压板
5.7.4三维装配图
图5.7.4夹具三维装配图
结 论
由本文的论述，我们了解到，通过对SC175箱体结合件加工设备及工艺的研究与应用，在机床、夹具、刀具、工艺流程等方面进行合理设计和选择，有效提高了加工效率和产品质量，扩大了加工适应范围，提高了可靠性，具备一定的先进性，取得了良好的经济效益和社会效益。
本机床所用夹具的通用性强，工件采用手动定位夹紧，快速方便。定位采用一面两孔的定位方式，夹紧采用手动加紧，采用这种方式完全能够满足精度要求。而且简易方便，制造成本低，通用性好。
在刀具方面，由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高，采用硬质合金镗刀。这种刀具采购比较方便，而且价格也要便宜。当加工工件时，切削力和切削热随刀头螺旋角的增大而减小(减 少)，切削轻快，刀具耐用度高。在保证强度的前提下，有效降低了切削力和切削温度，提高了刀具使用寿命和生产效率。
通过本成果的实施，变速箱两端面孔的加工质量和生产效率得到较大幅度提高，经济和社会效益显著。而且加工精度也完全能够满足设计要求。则在直接经济效益方面，节省了大量加工工时。
谢 辞
历时一个学期的毕业设计即将结束，我们的大学生活也要划上句号了。我的这次毕业设计之所以能够正确顺利的完成，得到了李英杰老师的悉心指导，老师利用自己休息的时间不辞辛苦，经常到设计教室去给我们答疑解惑一有时间召集我们开会，并督促和检查我们的设计进度并且即时的发现错误给我订正,帮助我们设计正确的方案。从设计开始到结束，李老师倾注了大量的心血，也正因如此，才使我们的毕业设计如此顺利地按时保量保质的完成。
通过本次设计，我们较为全面深入的结合四年来所学的基础课程，专业课程以及通过各种媒介收集的最新信息和现场实际分析和解决工程实际问题。`使我们学会使用手册和图表资料，收集和分析与题目相关的资料并能熟练运用。我感到从本次毕业设计中，不仅是学习了许多专业知识，更加学会了如何综合运用它们。更重要的是我们树立了实事求是，严谨认真的治学态度。
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