箱体的工艺规程和其工装夹具的设计.doc

桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计（论文）说明书 第 36 页 共 36 页
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引言
箱体零件是机器或部件的基础零件,它把有关零件联结成一个整体,使这些零件保持正确的相对位置,彼此能协调地工作.因此,箱体零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量,进而影响机器的使用性能和寿命.因而箱体一般具有较高的技术要求。
由于机器的结构特点和箱体在机器中的不同功用,箱体零件具有多种不同的结构型式,其共同特点是:结构形状复杂,箱壁薄而不均匀,内部呈腔型;有若干精度要求较高的平面和孔系,还有较多的紧固螺纹孔等。
箱体零件的毛坯通常采用铸铁件。因为灰铸铁具有较好的耐磨性,减震性以及良好的铸造性能和切削性能,价格也比较便宜。有时为了减轻重量,用有色金属合金铸造箱体毛坯(如航空发动机上的箱体等).在单件小批生产中,为了缩短生产周期有时也采用焊接毛坯。
毛坯的铸造方法,取决于生产类型和毛坯尺寸。在单件小批生产中,多采用木模手工造型；在大批量生产中广泛采用金属模机器造型,毛坯的精度较高。箱体上大于30—50mm的孔,一般都铸造出顶孔,以减少加工余量。
这次毕业设计的主要任务是箱体的工艺规程和其工装夹具的设计。工艺规程在企业生产与技术改进方面有着非常重要的影响。机床夹具在保证产品优质、高产、低成本，充分发挥现有设备的潜力，便于工人掌握复杂或精密零件加工技术，减轻繁重的体力劳动等诸方面起着巨大的作用。机床夹具的设计和使用是促进生产迅速发展的重要工艺措施之一。
就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后更好地工作，学习打下一个良好的基础。

1 零件工艺方案设计
1.1 零件分析
常见的箱体类零件有：机床主轴箱、机床进给箱、变速箱体、减速箱体、发动机缸体和机座等。根据箱体零件的结构形式不同，可分为整体式箱体，分离式箱体两大类。前者是整体铸造、整体加工，加工较困难，但装配精度高；后者可分别制造，便于加工和装配，但增加了装配工作量。但从工艺上分析它们仍有许多共同之处，其结构特点是：
外形基本上是由六个或五个平面组成的封闭式多面体，又分成整体式和组合式两种；结构形状比较复杂。内部常为空腔形，某些部位有“隔墙”，箱体壁薄且厚薄不均。
箱壁上通常都布置有平行孔系或垂直孔系；箱体上的加工面，主要是大量的平面，此外还有许多精度要求较高的轴承支承孔和精度要求较低的紧固用孔。
900型旋耕机变速箱为组合式分为上下两个箱体组成。如下图所示为这次毕业设计的900型变速箱上箱体结构：

900型减速箱主轴箱体结构示意图

1.1.1零件的作用
变速箱箱体的主要作用是支承各传动轴，保证各轴之间的中心距及平行度，并保证变速箱部件与发动机正确安装。因此变速箱箱体零件的加工质量，不但直接影响变速箱的装配精度和运动精度，而且还会影响机器的工作精度、使用性能和寿命。
1.1.2明确毛坯状况
箱体类零件的材料一般用灰口铸铁，常用的牌号有HT100～HT400，最常用的为HT200。毛坯为铸铁件，灰铸铁不仅成本低，而且具有较好的耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性。在单件生产或某些简易机床的箱体，为了缩短生产周期和降低成本，可采用钢材焊接结构。另外，精度要求较高的坐标镗床主轴箱则选用耐磨铸铁。负荷大的主轴箱也可采用铸钢件。其铸造方法视铸件精度和生产批量而定。单件小批生产多用木模手工造型，毛坯精度低，加工余量大。有时也采用钢板焊接方式。大批生产常用金属模机器造型，毛坯精度较高，加工余量可适当减小。
为了消除铸造时形成的内应力，减少变形，保证其加工精度的稳定性，毛坯铸造后要安排人工时效处理。精度要求高或形状复杂的箱体还应在粗加工后多加一次人工时效处理，以消除粗加工造成的内应力，进一步提高加工精度的稳定性。
如图1-1所示箱体毛坯：

A面 B面
如图1-1所示 箱体毛坯
1.1.3零件的结构工艺分析
箱体类零件中以机床主轴箱的精度要求最高。箱体零件的技术要求有：

① 轴承支承孔的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度要求。
② 位置精度，包括孔系轴线之间的距离尺寸精度和平行度，同一轴线上各孔的同轴度，以及孔端面对孔轴线的垂直度等。
③ 箱体的主要平面是装配基准，并且往往是加工时的定位基准，所以，应有较高的平面度和较小的表面粗糙度值，否则，直接影响箱体加工时的定位精度，影响箱体与机座总装时的接触刚度和相互位置精度。
900型箱体的结构形状比较复杂，加工的表面多，要求高，机械加工的工作量大，结构工艺性有以下几方面值得注意：
⑴加工的基本孔可分为通孔和阶梯孔两类，其中通孔加工工艺性最好，阶梯孔相对较差。
⑵900型体的内端面加工比较困难，结构上应尽可能使内端面的尺寸小于刀具需穿过之孔加工前的直径，当内端面的尺寸过大时，还需采用专用径向进给装置。
⑶为了减少加工中的换刀次数，箱体上的紧固孔的尺寸规格一致的应在一起加工。

1.1.4拟定工艺路线
箱体要求加工的表面很多。在这些加工表面中，平面加工精度比孔的加工精度容易保证，于是，箱体中主轴孔（主要孔）的加工精度、孔系加工精度就成为工艺关键问题。因此，在工艺路线的安排中应注意三个问题：
⑴工件的时效处理
为了消除铸造后铸件中的内应力，在毛坯铸造后安排一次人工时效处理，有时甚至在半精加工之后还要安排一次时效处理，以便消除残留的铸造内应力和切削加工时产生的内应力。对于特别精密的箱体，在机械加工过程中还应安排较长时间的自然时效。
安排加工工艺的顺序时应先面后孔。
由于平面面积较大定位稳定可靠，有利与简化夹具结构检少安装变形。从加工难度来看，平面比孔加工容易。先加工批平面，把铸件表面的凹凸不平和夹砂等缺陷切除，在加工分布在平面上的孔时，对便于孔的加工和保证孔的加工精度都是有利的。因此，一般均应先加工平面。
⑵粗、精加工阶段要分开
箱体均为铸件，加工余量较大，而在粗加工中切除的金属较多，因而夹紧力、切削力都较大，切削热也较多。加之粗加工后，工件内应力重新分布也会引起工件变形，因此，对加工精度影响较大。为此，把粗精加工分开进行，有利于把已加工后由于各种原因引起的工件变形充分暴露出来，然后在精加工中将其消除。
1.2 定位基准的选择
定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后确定粗基准。箱体定位基准的选择，直接关系到箱体上各个平面与平面之间，孔与平面之间，孔与孔之间的尺寸精度和位置精度要求是否能够保证。在选择基准时，首先要遵守
“基准统一原则”：应尽可能在多数工序中选用一组统一的定位基准来加工其他各表面。采用基准统一原则可以避免基准转换所产生的误差，并可使各工序所用夹具的某些结构相同或相似，简化夹具的设计和制造。
“基准重合原则”：应选用设计基准作为定位基准。同时必须考虑生产批量的大小，生产设备、特别是夹具的选用等因素。
1.2.1粗基准的选择
粗基准的作用主要是决定不加工面与加工面的位置关系，以及保证加工面的余量均匀。箱体零件上一般有一个（或几个）主要的大孔，为了保证孔的加工余量均匀，应以该毛坯孔为粗基准（如主轴箱上的主轴孔）。箱体零件上的不加工面主要考虑内腔表面，它和加工面之间的距离尺寸有一定的要求，因为箱体中往往装有齿轮等传动件，它们与不加工的内壁之间的间隙较小，如果加工出的轴承孔端面与箱体内壁之间的距离尺寸相差太大，就有可能使齿轮安装时与箱体内壁相碰。从这一要求出发，应选内壁为粗基准。但这将使夹具结构十分复杂，甚至不能实现。考虑到铸造时内壁与主要孔都是同一个泥心浇注的，因此实际生产中常以孔为主要粗基准，限制四个自由度，而辅之以内腔或其它毛坯孔为次要基准面，以达到完全定位的目的。
1.2.2精基准的选择
精基准的选择为了保证箱体零件孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的相互位置和距离尺寸精度，箱体类零件精基准选择常用两种原则：“基准重合”和“基准统一”的原则。
箱体零件精基准的选择一般是以装配面为精基准。它的优点是对于孔与底面的距离和平行度要求，基准是重合的，没有基准不重合误差，而且箱口向上，观察和测量、调刀都比较方便。如图1-2所示 加工的箱体

A面 B面

C面
如图1-2所示 加工箱体
对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。变速箱箱体加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。
整个加工过程分为两个大的阶段，先对盖和低座分别进行加工，而后再对装配好的整体箱体进行加工。第一阶段主要完成平面的粗精加工，第一阶段主要完成主轴孔和各定位孔的加工。
本箱体为大批量生产，所以在选择机床时要考虑生产的经济性。900变速箱上箱体的加工工艺过程如表1-1所示：
序号
工序内容
定位基准
加工设备
1
铸造

2
热处理：人工时效处理

3
涂漆：非加工面涂防锈漆

4
毛坯检验

卡尺、深度尺、高度尺
5
清理毛刺

锉刀
6
抛丸处理

抛丸机
8
粗铣顶面
以厚度为14的底面为定位基准
铣床
9
粗铣下底面
以粗刨顶面为定位基准
铣床
10
精铣底面
以顶面为基准，保证下底厚度为10mm，粗糙度保持在6.3以下
铣床
11
精顶面
以底面为基准，保证整体尺寸
铣床
12
粗铣两侧面

端面铣床
13
精铣侧面A
以B面为基准，保证与中心面的尺寸
铣床
14
精铣侧面B
以A面为基准，保证与A面的尺寸
铣床
15
钻A面三通孔
以A面为基准
钻床
16
钻A面两孔
以A面为基准，保证突起孔为，另一孔打通保证
钻床
17
锪A面孔
以A面为基准，深度为8mm，保证中间突台孔
铣床
18
锪B面孔
以B面为基准，保证加工精度
铣床
19
钻B面M20孔
以B面为基准
钻床
20
攻B面M20
以B面为基准
钻床
21
钻A面
以A面为基准，螺纹深13mm
钻床
22
攻A面
以A面为基准
钻床
23
镗A面各主轴孔
以A面为基准，保证各孔间的距离精度要求和各孔的精度
镗床
24
镗B面各主轴孔
以B面为基准，保证与A面各对应孔的同轴度要求和各孔的精度
镗床
25
铣A面上两圆糟
以A面为基准
铣床
26
铣C面
以相邻侧面为基准，并保证C面到侧面的距离要求
铣床
27
钻C面孔
以C面为基准
钻床
28
攻C面上
以C面为基准
钻床
29
钻顶面上
以顶面为基准
钻床
30
攻顶面上
以顶面为基准
钻床
31
钻底面上
以底面为基准，保证其精度要求
钻床
32
钻底面上
以底面为基准
钻床
33
清洗去毛刺

34
最终检验

35
入库

表1-1 900变速箱上箱体的加工工艺过程

机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定
根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯的尺寸。
2.1 毛坯的外廓尺寸
考虑其加工外廓尺寸为114×168×306.45mm，表面粗糙度要求RZ为6.3um，根据《机械加工工艺手册》，表2.3—5及表2.3—6，按公差等级7—9级，取7级，加工余量等级取F级确定，
2.2 主要平面加工的工序尺寸及加工余量
为了保证加工后工件的尺寸，在铣削工件表面时，工序8的粗铣削深度ap=3mm光顶面余下为工序11精铣深度并保证整体的高度，工序9的粗铣削深度ap=3.5mm留下ap=0.5mm为工序10的精铣深度，工序12的粗铣削深度在保证对于设计基准中心面的尺寸上为工序13和工序14保留大于0.5mm小于1mm的精铣余量。
3 确定切削用量及基本工时
工序（15）钻3-Φ11mm 孔
工件材料：灰铸铁
加工要求：钻3个直径为11mm的孔,为三通孔其中两个深72mm另一个深为40mm，表面粗糙度为6.3
机床：立式钻床Z535型
刀具：采用Φ10mm的麻花钻头走刀一次，
扩孔钻Φ11mm走刀一次
Φ10mm的麻花钻：
f=0.25mm/r（《工艺手册》2.4--38)
v=0.47m/s=28.2m/min（《工艺手册》2.4--41)
ns=1000v/π=898(r/min)
按机床选取nw=750r/min, （按《工艺手册》3.1--36）
所以实际切削速度

由 ；查《切削用量简明手册》表2.29得
所以：
Φ11mm扩孔:
f=0.57mm/r（《工艺手册》2.4--52）
v=0.44m/s=26.4m/min（《工艺手册》2.4--53）
ns=1000v/πdw=336(r/min)
按机床选取nw=400r/min, （按《工艺手册》3.1--36）
所以实际切削速度

由 ；查《切削用量简明手册》表2.29得

所以：
由于是加工3个相同的孔，故总时间为
T=3×(t1 +t2)= 3×(24.64+18.94)=130.74s
辅助时间为：
tf=0.15tm=0.15×197.12=19.61s
其他时间计算：
tb+tx=6%×(130.74+19.61)=9.02s
故单件时间：
tdj=tm+tf+tb+tx =130.74+19.61+9.02=159.37s

工序（16）钻2-Φ12mm 孔
工件材料：灰铸铁
加工要求：毛坯为实心，不冲孔。孔精度要求分别为；深为138.5mm和；深为111mm，其深度都包括中间轮廓，表面粗糙度要求都为。
机床：立式钻床Z535型
刀具：采用Φ10mm的麻花钻头走刀一次，Φ11mmH9级的铰刀粗铰，再用Φ12mmH7级的铰刀精铰
（钻,粗铰，精铰(铰刀选择《实用机械加工工艺手册》表7-124 f=0.15~0.25)）

Φ10mm的麻花钻：
f=0.25mm/r（《工艺手册》2.4--38)
v=0.47m/s=28.2m/min（《工艺手册》2.4--41)
ns=1000v/π=898(r/min)
按机床选取nw=750r/min, （按《工艺手册》3.1--36）
所以实际切削速度

由 ；查《切削用量简明手册》表2.29得
所以：

Φ11粗铰
f=0.20mm/r（《工艺手册》2.4--58)
v=0.12m/s=7.2m/min（《工艺手册》2.4--59)
ns=1000v/π=208.45(r/min)
按机床选取nw=275r/min, （按《工艺手册》3.1--36）
所以实际切削速度

由 ；查《切削用量简明手册》表2.29得
所以：

Φ12精铰
f=0.15mm/r（《工艺手册》2.4--58)
v=0.15m/s=9.0m/min（《工艺手册》2.4--59)
ns=1000v/π=238.85(r/min)
按机床选取nw=275r/min, （按《工艺手册》3.1--36）
所以实际切削速度

由 ；查《切削用量简明手册》表2.29得
所以：

T=2×(t1 + t2+ t3)= 2×(45.92+156.98+209.89)=819.58s
辅助时间为：
tf=0.15tm=0.15×819.58=122.94s
其他时间计算：
tb+tx=6%×(819.58+122.94)=56.55s
故单件时间：
tdj=tm+tf+tb+tx =819.58+122.94+56.55=999.07s

工序（17）锪A面孔
工序（18）锪B面孔
工序（19）（20）钻和攻B面M20孔
工件材料：灰铸铁
加工要求：毛坯为实心，不冲孔。深15mm；由《机械加工工艺手册》表2.3-71,现确定螺孔加工余量为：
钻孔：
攻丝：

机床：立式钻床Z535型
刀具：采用Φ17.5mm的麻花钻头走刀一次，再用M20的丝锥攻丝

Φ17.5mm的麻花钻：
f=0.43mm/r（《工艺手册》2.4--38)
v=0.47m/s=28.2m/min（《工艺手册》2.4--41)
ns=1000v/π=898(r/min)
按机床选取nw=750r/min, （按《工艺手册》3.1--36）
所以实际切削速度

由 ；查《切削用量简明手册》表2.29得
所以：

M20的丝锥攻丝
f=P（螺距）=0.25mm/r（《实用机械加工工艺手册》表7-136)
v=0.14m/s=8.4m/min
ns=1000v/π=133(r/min)
按机床选取nw=140r/min, （按《工艺手册》3.1--36）
所以实际切削速度

由 ；查《切削用量简明手册》表2.29得
所以：

T= t1 + t2= 4.19+39.42=43.61s
辅助时间为：
tf=0.15tm=0.15×819.58=6.54s
其他时间计算：
tb+tx=6%×(43.61+6.54)=3.00s
故单件时间：
tdj=tm+tf+tb+tx =43.61+6.54+3.00=53.16s

工序（21）（22）钻和攻A面
工件材料：灰铸铁
加工要求：毛坯为实心，不冲孔。孔深15.2mm，螺纹深13mm，由《机械加工工艺手册》表2.3-71,现确定螺孔加工余量为：
钻孔：
攻丝：

机床：立式钻床Z535型
刀具：采用Φ5mm的麻花钻头走刀一次，再用M6的丝锥攻丝

Φ5mm的麻花钻：
f=0.20mm/r（《工艺手册》2.4--38)
v=0.45m/s=27.0m/min（《工艺手册》2.4--41)
ns=1000v/π=1719.75(r/min)
按机床选取nw=1100r/min, （按《工艺手册》3.1--36）
所以实际切削速度

由 ；查《切削用量简明手册》表2.29得
所以：

M6的丝锥攻丝
f=P=0.8mm/r（《实用机械加工工艺手册》表7-136)
v= 5-15m/min=10m/min
ns=1000v/π=490(r/min)
按机床选取nw=530r/min, （按《工艺手册》3.1--36）
所以实际切削速度

由 ；查《切削用量简明手册》表2.29得
所以：

T=3×(t1 + t2)=3×(4.83+2.26)=19.68s
辅助时间为：
tf=0.15tm=0.15×19.68=2.95s
其他时间计算：
tb+tx=6%×(19.68+2.95)=1.36s
故单件时间：
tdj=tm+tf+tb+tx =19.68+2.95+1.36=23.99s

工序（23）镗A面各主轴孔
工序（24）镗B面各主轴孔
工序（25）铣A面上两圆糟
工序(26)铣C面
工序(27)( 28)钻和攻C面孔
工件材料：灰铸铁
加工要求：毛坯为实心，不冲孔。孔深22mm,螺纹深18mm，由《机械加工工艺手册》表2.3-71,现确定螺孔加工余量为：
钻孔：
攻丝：

机床：立式钻床Z535型
刀具：采用Φ8.5mm的麻花钻头走刀一次，再用M10的丝锥攻丝

Φ8.5mm的麻花钻：
f=0.25mm/r（参考《工艺手册》2.4—38结合机床)
v=0.39m/s=23.4m/min（《工艺手册》2.4--41)
ns=1000v/π=876.73(r/min)
按机床选取nw=750r/min, （按《工艺手册》3.1--36）
所以实际切削速度

由 ；查《切削用量简明手册》表2.29得

所以：

M10的丝锥攻丝
f=P=1.5mm/r（《实用机械加工工艺手册》表7-136) 螺距×转速S=进给F

v= 5-15m/min=10m/min
ns=1000v/π=490(r/min)
按机床选取nw=530r/min, （按《工艺手册》3.1--36）
所以实际切削速度

由 ；查《切削用量简明手册》表2.29得

所以：
由于是加工2个相同的孔，故总时间为
T=2×(t1 +t2)= 2×(8.48+1.8)=20.56s
辅助时间为：
tf=0.15tm=0.15×20.56=3.08s
其他时间计算：
tb+tx=6%×(20.56+3.08)=1.42s
故单件时间：
tdj=tm+tf+tb+tx =20.56+3.08+1.42=25.06s

工序(29)(30)钻和攻顶面上
工件材料：灰铸铁
加工要求：毛坯为实心，不冲孔。孔深24mm，螺纹深20mm，由《机械加工工艺手册》表2.3-71,现确定螺孔加工余量为：
钻孔：
攻丝：

机床：立式钻床Z535型
刀具：采用Φ6.7mm的麻花钻头走刀一次，再用M8的丝锥攻丝

Φ6.7mm的麻花钻：
f=0.25mm/r（参考《工艺手册》2.4—38结合机床)
v=0.38m/s=22.8m/min（《工艺手册》2.4--41)
ns=1000v/π=1083.75(r/min)
按机床选取nw=1100r/min, （按《工艺手册》3.1--36）
所以实际切削速度

由 ；查《切削用量简明手册》表2.29得

所以：

M8的丝锥攻丝
f=P=1.25mm/r（《实用机械加工工艺手册》表7-136) 螺距×转速S=进给F

v= 5-15m/min=10m/min
ns=1000v/π=490(r/min)
按机床选取nw=530r/min, （按《工艺手册》3.1--36）
所以实际切削速度

由 ；查《切削用量简明手册》表2.29得

所以：
由于是加工2个相同的孔，故总时间为
T=2×(t1 +t2)= 3×(6+2.4)=8.4s
辅助时间为：
tf=0.15tm=0.15×8.4=1.26s
其他时间计算：
tb+tx=6%×(8.4+1.26)=0.58s
故单件时间：
tdj=tm+tf+tb+tx =8.4+1.26+0.58=10.24s

工序(31)钻底面上
工序(32)钻底面上
工件材料：灰铸铁
加工要求：钻4个直径为11mm的孔，深10mm的通孔
机床：立式钻床Z535型
刀具：采用Φ11mm的麻花钻头走刀一次，

Φ11mm的麻花钻：
f=0.25mm/r（《工艺手册》2.4--38)
v=0.47m/s=28.2m/min（《工艺手册》2.4--41)
ns=1000v/π=898(r/min)
按机床选取nw=750r/min, （按《工艺手册》3.1--36）
所以实际切削速度

由 ；查《切削用量简明手册》表2.29得
所以：

由于是加工4个相同的孔，故总时间为

T=4×t1 =4×4.8=19.2s
辅助时间为：
tf=0.15tm=0.15×19.2=2.88s
其他时间计算：
tb+tx=6%×(19.2+2.88)=1.32s
故单件时间：
tdj=tm+tf+tb+tx =19.2+2.88+1.32=23.4s

4.2 夹具设计
机床夹具是在金属切削加工过程中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧，以接受加工的工艺装备，它的主要作用是：可靠地保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位。
专用夹具是指专为某道工序的加工而设计的夹具，具有结构紧凑，操作迅速，拆装方便等优点。
专用夹具由定位装置、夹紧装置、对刀--引导装置、其他元件及装置、夹具体等部分组成。定位装置包括定位元件及其组合，其作用是确定工件在夹具中的位置。即通过它使工件加工时相对于刀具及切削运动处于正确的位置。夹紧装置的作用是将工件压紧牢固，保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中不因受重力，惯性力以及切削力等外力作用而产生位移，同时防止或减少振动。它通常是一种机构，包括夹紧元件（压板），增力及动力装置等。对刀--引导装置的作用是找正夹具相对刀具的位置，或引导刀具进行加工。夹具体用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，并与机床有关部位连接，以确定夹具相对机床的位置。
4 钻孔专用夹具的设计
本次减速箱体的加工工序 选择为钻底面4-Φ11mm 夹具
4.1 问题的指出
为了提高劳动生产率和降低生产成本，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。
对于机体加工工序31 钻底面4-Φ11mm 孔，由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低生产成本和降低劳动强度。

4.2.1定位基准的选择：
（1）定位基准的选择原理
① 定位基准必须与工艺基准重合，并尽量与设计基准重合，以减小定位误差，获得最大加工允差，降低夹具制造精度。当定位基准和工艺基准或设计基准不重合时，需进行必要的加工尺寸及其允差的换算。
② 应选择工件上最大的平面，最长的圆柱面或圆柱轴线为定位基准，以提高定位精度，并使定位稳定、可靠。
③ 在选择定位元件时，要防止出现欠定位或过定位的原则性错误。
④ 在工件各加工工序中，力求采用同一基准，以避免因基准更换而降低工件各表面相互位置的准确度。
（2）遵循工件定位的六点定则
工件在空间具有六个自由度，即沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度 。因此，要完全确定工件的位置，就必须消除这六个自由度，通常用六个支承点（即定位元件）来限制工件的六个自由度，其中每一个支承点限制相应的一个自由度。夹具用合理分布的六个定位点限制的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定。此定则即称工件定位的六点定则，或称为六点定位原则。

图 定位点的分布

由零件图可知，机体下平面与分割面的尺寸应保证为190mm，故应以轴承孔及分割面为定位基准。夹具设计中零件的设计选用应先选用国家标准规定的零件，因为国家标准规定的零件有专门生产厂家生产，
为了降低生产成本，此夹具采用手动夹紧。
4.2.2定位方案和元件设计
根据工序图及对零件的结构的分析，此夹具定位为：
①顶面限制4个自由度；
②菱形定位限制1个自由度；
③与A面相接小平面定位限制2个自由度； 900型变速箱零件图
限制了工件的六个自由度为完全定位。

4.2.3定位元件的选用
1.支承板的选用

图 支承板规格（JB/T8029.1-1999）
在支承板的选用上，综合零件形状，生产成本和夹具要求，选用国家标准的JB/T8029.1-1999所规定的,最终选定的规格如下表

表 支承板选用参数
H
L
B
b
l
A
d
d1
h
h1
孔数n
16
160
25
17
20
60
9
15
6
1.5
3

2.菱形销的选用
本工序选用的定位基准为两面一孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是两面一销。因此进行定位元件的设计主要是对菱形销的设计。
根据《机床夹具设计手册》菱形销设计计算过程如图4-2 菱形销：

如图4-2 菱形销
（1）确定定位销中心距尺寸及其偏差
=
=0.3
=

（2）确定圆柱销直径及其公差
（—基准孔最小直径）
取f7
所以圆柱销尺寸为
（3）削边销的宽度b （由《机床夹具设计手册》）

（4）
（5）取菱形销公差
按定位销一般经济制造精度，其直径公差带为，则削边销的定位圆柱部分定位直径尺寸为 。
（6）补偿值

图 固定式定位销菱形销规格（JB/T8014.2-1999）
根据零件和夹具的设计要求，菱形销的选用参数如下表
表 固定式定位销的选用参数
D
H
d
D1
L
h
h1
B
b
b1
基本尺寸
极限偏差r6
40
30
18
+0.041/+0.028
一
54
一
3
D-5
6
4

4.2.3夹紧方案和夹紧元件设计
根据零件的结构和夹紧方向，采用铰链和螺钉压板组合的螺旋夹紧机构，在设计时，保证：
⑴ 夹紧动作准确可靠
采用铰链和活动螺杆的配合，在位置确定的情况下，拧动活动螺杆可以很准确的使压板压在工件上。压板和工件的接触面应做成平面，以防止接触不良或改变着力点而破坏定位，以便适应工件受压面高低不一时仍能正确夹紧。
⑵ 操作效率高
在活动螺杆快速的使压板离开工件，松开铰链拉杆上的带肩螺母，转动拉杆，打开铰链，便可以很易于装卸。螺旋夹紧机构各元件均已标准化，其材料，热处理要求和结构尺寸都可以查表求得。
⑶切削力及夹紧力的计算
刀具：选择高速钢麻花钻头（如图4-1所示 高速钢麻花钻头），其直径
钻头几何形状为（根据《切削用量》表2.1及表2.2）：双锥修磨横刃棱带，，，后角，，横刃长度，弧面长度。

图4-1 高速钢麻花钻头
4.2.3选择切削用量
（1）决定进给量
①按加工要求决定进给量：根据《切削用量》表2.7，当铸铁硬度>200HBS， 时，有。
②按钻头进给机构强度决定进给量：根据《切削用量》表2.8，当灰铸铁硬度=200~220HBS ，，钻头强度允许的进给量。
③按机床进给机构强度决定进给量：根据《切削用量》表2.9，当灰铸铁硬度，，机床进给机构允许的轴向力<20100N时，进给量为。
从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为。根据Z535钻床说明书（按《工艺手册》表4.2-13），选择。
由于是加工通孔，为了避免即将钻穿时钻头容易折断，故在孔即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。
由表2.19可查钻孔时的轴向力,当时,轴向力.轴向力的修整系数均为1.1,故。
根据Z535钻床说明书（按《工艺手册》表4.2-11），机床进给机构强度允许的最大轴向力为所以选择。
（2）决定钻头磨钝标准及寿命
根据《切削用量》表2.12，当时，钻头后刀面最大磨损量取为1.0mm，寿命。
（3）决定切削速度
根据《切削用量》表2.15，当铸铁硬度<200~217HBS时，，修磨钻头的进给量，。
切削速度的修正系数为：，，，，
故

根据Z35型摇臂钻床说明书（见《工艺手册》表4.2-12可选择，但因所选转速较计算转速高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取。也可选择较低一级转数，仍用，比较两种方案：
第一种：

第二种：

因为第二种方案的乘积较大，基本工时减少。故第二种方案较好，这时 。
（4）检验机床扭矩及功率
根据《切削用量》表2.21，当，，得：

扭矩的修正系数均为1.0，故。根据Z35型摇臂钻床说明书，当时，。
根据《切削用量》表2.23，当铸铁硬度<200~213HBS，，进给量，时，。
根据Z35型摇臂钻床说明书（见《工艺手册》表4.2-12）

由于，，故选择的切削用量可用，即：
。
（5）夹具设计及操作的简要说明
在设计夹具时，为降低成本，可选用手动螺钉夹紧，本道工序的钻床夹具就是选择了手动螺旋铰链夹紧机构。由于本工序要求精度不高，切削力较小，夹紧工件工人可以很轻松。
4.3 钻底面4-Φ11mm 夹具设计
本夹具主要用来加工底面4-Φ11mm孔。由加工本道工序的工序简图可知。因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。
4.3.2 定位误差分析
本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为：
（1）移动时基准位移误差

=0.009+0.027+0.016
=0.052mm
(2)转角误差

其中：

4.3.3 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计
孔的加工用的麻花钻加工一次即可满足加工要求。因为零件为大批量加工且精度要求不高，故选用快换钻套（其结构如下图所示）以放便更换损坏的钻套。根据工艺要求：孔用的麻花钻一次性完成加工要求。即用的麻花钻钻孔，根据GB1141—84的规定钻头上偏差为零，故钻套孔径为即。再用标准扩孔钻扩孔，根据GB1141—84的规定扩孔钻的尺寸为，故钻套尺寸为即。

如图4-2快换钻套
表4-1 钻套结构参数
d
H
D

公称尺寸
公差
11
16
18
+0.018
+0.007
30
26
10
5.5