1. 研究目的与意义（文献综述）

本课题是《减速箱的加工工艺及镗孔专用夹具设计》。课题的研究对象是fn14型喷风米机的减速箱。

模具零件的内孔常用加工方法如下：1.钻孔。在模具零件上用钻头钻孔主要有两种方式：一种是钻头回转，零件固定不回转，如在普通台式钻床、摇臂钻、镗床上钻孔；另一种方式则是零件回转而钻头不回转，如在车床上钻孔。这两种不同的钻孔方式所产生的误差不一样，在钻床或镗床上钻孔，由于是钻头回转，使刚性不强的钻头容易引偏，被加工孔的中心线偏移，但孔径不会发生变化。钻头的直径一般不会超过75mm，若钻孔径大于30mm以上，通常采用两次钻削，即先用直径较小的钻头（被要求加工孔径尺寸的0.5-0.7倍）先钻孔，再用孔径合适的钻头进行第二次扩钻，知道加工到所要求的直径，以减小进给力。钻头钻孔的加工精度，一般可以达到it11-it13级，表面粗糙度ra为5.0-12.5um。2.扩孔，是用扩孔钻扩大零件孔径的加工方法。它既可以作为精加工（铰孔，镗孔）前的预加工，也可以作为要求不高的孔径最终加工。扩孔的加工精度，一般可以达到it10-it13级，表面粗糙度ra为0.3-3.2um。3.铰孔，是用铰刀对未淬火孔进行精加工的一种孔径的加工方法。铰孔的加工精度，一般可以达到it6-it10级，表面粗糙度ra为0.4-0.2um。在模具制造加工中，一般用手工铰孔，其优点是切削速度慢，不易升温和产生积屑瘤，切削时无振动，容易控制刀具中心位置。因此当孔的精度要求很高时，主要用手工铰孔，或用机床粗铰再用手工精校。在铰孔时应注意以下几点:a.合理选择铰削余量及切削规范。b.铰刀刃口要好平整，并提高刃磨质量。c.铰削钢材时，要用乳化液作为切削液。4.车孔。在车床上车孔，主要特征是零件随主轴回转，而刀具做进给运动，其加工后的孔轴心线与零件的回转轴线同轴。孔的圆度主要取决于机床主轴的回转精度，孔的纵向几何形状误差主要取决于刀具的进给方向。这种车控方式使用于加工外圆表面与孔要求有同轴的零件。5.镗孔，在镗床上镗孔，主要靠刀具的回转，而零件做进给运动。这种镗孔方式，其镗杆变形对孔的纵向形状精度无影响，而工作台进给方向的偏斜或不直会使孔中心线产生形状误差。镗孔也可以在车床、铣床、数控机床上进行，其应用范围广泛，可以加工不同尺寸和精度的孔。对直径较大的孔，镗孔几乎是唯一的方法。

夹具设计国内外研究现状分析：迄今为止，夹具仍是机电产品制造中必不可缺的四大工具(刀具、夹具、量具、模具)之一。夹具在国内外也正在逐渐形成一个依附于机床业或独立的小行业。我国国内的夹具始于20世纪60年代，当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂，和面向航空工业的保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。在当时曾达到全国年产组合夹具元件800万件的水平。20世纪80年代以后，两厂又各自独立开发了适合nc机床、加工中心的孔系组合夹具系统，不仅满足了我国国内的需求，还出口到美国等国家。当前我国每年尚需进口不少nc机床、加工中心，而由国外配套孔系夹具，价格非常昂贵，现大都由国内配套，节约了大量外汇。从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料，但欧美市场上一套用于加工中心的夹具，而组合夹具的大型基础件尤其昂贵。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势，随着我国加入wto和制造业全球一体化的趋势，特别是电子商务的日益发展，其中蕴藏着很大的商机，具有进一步扩大出口良好前景。研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（fms）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床夹具的标准化程度。

2. 研究的基本内容与方案

设计（论文）主要内容：减速箱主孔的加工精度对减速箱总成质量影响很大，因此，在镗孔工序，需要夹具安装，确保加工质量。本课题以FN14型喷风米机减速箱为研究对象，在大批量生产条件下，拟定零件的工艺路线，编制工艺规程。在工序分析的基础上，设计双面镗孔工序夹具。

技术方案：本课题需要设计双面镗孔工序夹具，镗床夹具通常称为镗模，镗模是一种精密夹具，它主要用来加工箱体类零件上的精密孔系，采用镗模后，镗孔的精度可不受机床精度的影响。一般镗模由定位元件、夹紧装置、导引元件（镗套）、夹具体（镗模支架和镗模底座）四个部分组成。定位元件采用一面两销，定位基准是一面两孔，一面则采用支撑板以限制工件的三个自由度，两孔则用两个短销，为防止出现过定位现象其中一个用削边销（本设计用的是菱形削边销），出于互换性的考虑，定位时所使用的圆柱销和菱形销均选用标准件；

削边销布置情况示意图

夹紧装置采用的方案设计了两种：1.螺栓压板机构，其优点是夹紧力大、结构简单、装卸工件简单；2.液压夹紧。

液压系统原理图

1-液压泵 2-溢流阀 3-三位四通手动换向阀 4-液控单向阀 5-液压缸

当换向阀位于右端时，液压缸向上移动，夹紧工件。当换向阀位于中端时，液压缸停止移动，并且压力处于稳定状态，液压泵卸荷。当换向阀位于左端时，液压缸向下移动，卸载工件。

导引元件即镗套采用固定式镗套，固定式镗套固定在镗模支架上而不能随镗杆一起转动，因此镗杆和镗套之间有相对运动，存在摩擦。固定式镗套外形尺寸小、结构紧凑、制造简单、容易保证镗套中心位置的准确度，但固定式镗套只适用于低速加工。

另外还有两个附加问题的考虑：一、考虑到如果直接退刀的话，容易拉伤工件。当镗刀相对工件在转动状态下轴向退刀，划痕呈螺旋线状；当镗刀和工件均不转动时轴向退刀，划痕呈直线形。这些划痕的出现，降低了已加工表面质量。所以，退刀刮伤问题是必须解决的生产问题。综上所述，需要设计一个让刀机构，使刀尖离开工件表面后再退刀。让刀机构的方案是：这是一种使镗杆发生弯曲变形的让刀机构，原理是：在镗杆的内部加工一个偏心孔，而这个偏心孔是与镗杆轴心线平行的，且偏心方位与安装镗刀的方位相同。孔内安装有一个顶销，当让刀油缸的推力通过主轴顶杆，然后通过顶销作用在镗杆之上，导致的结果就是在镗杆上会产生一个力矩，这个力矩会是镗杆发生弯曲变形，而且由于镗杆弯曲方向是与镗刀刀尖所指的方向相反的，所以不论镗杆是停在哪个方位，都可以使镗刀刀尖脱离工件表面，这样就可以避免镗刀在退刀时拉伤工件。二、由于定位元件中的圆柱销和菱形销并不是一开始就是在定位的位置上的，所以需要先将工件的位置定好之后，再施行定位。为了确定工件的位置，设计了两种方案：1.设置行程开关；2.纯机械确定工件位置，即在已确定的需要工件到达的位置放一个销，工件行进过程中碰到销即停，此时工件便已到达其指定位置。

减速箱箱体加工工艺路线

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的理论知识。确定方案，完成开题报告。

第4－6周：设计出双面镗孔工序夹具方案，计算并论证设计方案。

第7－8周：设计工艺规程，设计并实现定位夹紧方案。

4. 参考文献（12篇以上）

【1】吴拓.现代机床夹具设计.化学工业出版社.2011.9

【2】熊良山，张福润.机械制造技术基础.华中科技大学出版社.2012.2

【3】黄天维，刘云飞，张学明.以镗杆弹性变形消除退刀划痕的让刀机构.