特殊汽车变速箱箱体加工工艺及夹具设计

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1、江西工业工程职业技术学院毕 业 论 文题目特殊汽车变速箱箱体加工工艺与夹具设计学生姓名：温秋明指导教师：吴连连院系：机电工程系专业：机电一体化级另1：2008 级江西工业工程职业技术学院摘要本设计主要介绍了机床夹具的发展背景和在机械加工中的作用，犁刀变速齿轮箱体定位孔夹具的设计过程。夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。用夹具装夹工件可以保证加工精度，降低人工等级，提高劳动生产率和降低加工成本， 扩大机床工艺范围等作用， 使得操作方便、安全。本文首先介绍了夹具的研究背景，通过对参考文献进详细的分析，阐述了机械夹具的作用与相关内容；在技术路线中，论述了定位方案

2、的最优化选取，夹紧力的计算与螺杆直径的确定，定位精度的分析；犁刀变速齿轮箱体上工艺孔的设置与计算；夹具总图上尺寸，公差与技术要求的标注；工件的加工精度分析。为毕业论文写作建立了进度表，为以后的设计工作提供了一个指导。特殊汽车变速箱箱体加工工艺与夹具设计目录1 汽车变速箱加工工艺规程设计 51.1 零件的分析 5零件的作用 5零件的工艺分析 51.2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1.2.1 孔和平面的加工顺序 61.2.2 孔系加工方案选择 71.3 变速箱箱体加工定位基准的选择 91.3.1 粗基准的选择 91.3.2 精基准的选择 101.4 变速箱箱体加工主要工序安排

3、101.5 机械加工余量、工序尺寸与毛坯尺寸的确定 112 专用夹具设计 172.1 加工工艺孔夹具设计 172.1.1 定位基准的选择 172.1.2 切削力的计算与夹紧力分析 182.1.3 夹紧元件与动力装置确定 182.1.4 钻套、衬套、钻模板与夹具体设计 192.1.5 夹具精度分析 21夹具设计与操作的简要说明 222.2粗铣前后端面夹具设计 232.2.1 定位基准的选择 232.2.2 定位元件的设计 232.2.3 定位误差分析 24铣削力与夹紧力计算 24定向键与对刀装置设计 26夹紧装置与夹具体设计 28夹具设计与操作的简要说明 30参考文献 31致 谢 321 汽车变

4、速箱加工工艺规程设计1.1 零件的分析零件的作用题目给出的零件是汽车变速箱箱体。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与平行度， 并保证变速箱部件与发动机正确安装。 因此汽车变速箱箱体零件的加工质量， 不但直接影响汽车变速箱 的装配精度和运动精度， 而且还会影响汽车的工作精度、 使用性能和寿命。 汽车变速箱主要是实现汽车的变速， 改变汽车的运动速度。 汽车变速箱箱 体零件的顶面用以安装变速箱盖，前后端面支承孔 120mm 、 80mm 用以 安装传动轴，实现其变速功能。零件的工艺分析由汽车变速箱箱体零件图可知。汽车变速箱箱体是一个簿壁壳体零 件，它的外表面上有五个平面需要进

5、行加工。 支承孔系在前后端面上。 此 外各表面上还需加工一系列螺纹孔。 因此可将其分为三组加工表面。 它们 相互间有一定的位置要求。现分析如下：（1）、以顶面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：顶面的铣削加工；8 M10 6H的螺孔加工；212 0.027mm的工艺孔加工。其中顶面有表面粗糙度要求为 Ra6.3 m ，8 个螺孔均有位置度要求为0.3mm，2 个工艺孔也有位置度要求为 0.1mm 。0.03 0.013 0.035（2）、以120 mm 80 mm 100 mm的支承孔为主要加工0.03 0.013表面的加工面。这一组加工表面包括：2个120 mm、2个80 mm和1

6、个 100 0035mm 的孔；尺寸为 365 0.025mm 的与 2120 0.03mm、0.0132 80 mm的4个孔轴线相垂直的前后端面；前后端面上的3个M 14 6H、16个M10 6H的螺孔，以与4个15mm、2个8mm的孔;还有另外两个在同一中心线上与两端面相垂直的300.0200.015mm的倒车齿轮轴孔与其内端面和两个 M10 6H 的螺孔。其中前后端面有表面粗糙度要求为 Ra6.3 m ， 3 个 M14 6H 、 16 个 M10 6H 的螺孔， 4 个 15mm 、 2个 8mm 的孔均有位置度要求为0.3mm ，两倒车齿轮轴孔内端面有尺寸要0.46求为900 mm与

7、表面粗糙度要求为Ra3.2 m。（3 ）、以两侧窗口面为主要加工平面的加工面。 这一组加工表面包括：尺寸为16Oo.imm和1O4o.imm的两侧窗口面；与两侧窗口面相垂直的12个M10 6H 的螺孔；与两侧面成 60 角的尺寸为 1 的锥管螺纹孔（加油孔） 。 其中两侧窗口面有表面粗糙度要求为 Ra6.3 m， i2 个螺孔均有位置度要 求为 0.3mm。i.2 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与孔系。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

8、与位置精度， 处 理好孔和平面之间的相互关系。由于汽车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。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， 便于对刀与调整， 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

9、阶段以保证孔系加工精度。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 方法与设备。 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。在满足精度要求与生产率的条件下，应选择价格最底的机床。根据汽车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。（1）、用镗模法镗孔 在大批量生产中，汽车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

10、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）、用坐标法镗孔在现代生产中， 不仅要求产品的生产率高， 而且要求能够实现大批量、 多品种以与产品更新换代所需要的时间短等要求。 镗模法由于镗模生产成 本高， 生产周期长， 不大能适应这种要求， 而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时，镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。 用坐标法镗孔，需要将箱体孔系尺寸与公差换算成直角坐标系中的尺

11、寸与公差，然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。零件图所示变速箱箱体孔系尺寸换算如下：如下图所示为三个支承孔中心线所构成的坐标尺寸关系。其中：|0A| 150.280.05mm| OB | 133.350.05mm| AB | 91.020.05mm。设加工时坐标系为x0y且XOB 30mm现在要计算yOB、XOA与yOA。yOB. 133.352 302129.93mm由图可知:cos 30/ |OB | 30/133.350.22497cos|OA|2 |OB|2| AB |22|OA|OB|150.282 133.35291.0222 150.28 133.350.8004

12、76.9999013.001根据余弦定理：36.827根据几何关系可得：Xoa |OA|si n() 60.707mmyoA |OA|cos( )137.473mm孔系中心的直角坐标尺寸算出来后。还需要进一步确定各组成环的公 差。组成环的公差分配方法有多种，现以等公差分配法为例子说明各组成 环公差的求解方法。已知：|CA| 60.7073090.707mm|CB| yoA yoB 137.473 129.932 7.541mm| AB | 78.084mm因 | AC |2 |CB|2 |AB |2两边微分后得：2 | AC | d|AC | 2|CB| d|CB| 2|AB| d | AB

13、|若 d|AC| d |CB| ，则有d | AB | | AB |0.05 91.020.0067 | AC |CB |90.707 7.541|AC|与Xa和Xb构成尺寸链，其中|AC|为尺寸链的封闭环。按等公差 分配原则，Xoa与Xob的公差各取/20.034mm。|CB|与yOA与yOB构成另一个尺寸链，且|CB|为尺寸链的封闭环。按 前述方法可得yA与yoB的尺寸公差各为/20.034mm。最终求得的变速箱箱体孔系在直角坐标中的尺寸与公差为：xOA 60.707 0.0034mmyoA 137.473 0.0034mmxOB 30 0.0034mmyas 129.93 0.0034m

14、m方法来自机械工人专业计算1.3 变速箱箱体加工定位基准的选择粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）、保证各重要支承孔的加工余量均匀；（2）、保证装入箱体的零件与箱壁有一定的间隙。 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。即以 变速箱箱体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。 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

15、了孔与箱壁的相对位置。精基准的选择从保证箱体孔与孔、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。 至于前后端面， 虽然它是变 速箱箱体的装配基准， 但因为它与变速箱箱体的主要支承孔系垂直。 如果 用来作精基准加工孔系， 在定位、 夹紧以与夹具结构设计方面都有一定的 困难，所以不予采用。1.4 变速箱箱体加工主要工序安排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。 第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。