汽车变速器壳体工艺及夹具设计

1摘要此书为本人毕业设计期间完成的，是对汽车变速器壳体加工的工艺、工装设计全过程及内容之详尽说明。主要包括汽车变速箱壳体加工工艺规程的设计和分析；典型工序所使用的两套专用夹具的设计说明和计算、分析；以及专用刀、量具的设计说明。在加工工艺方面将从分析汽车变速器壳体的工艺、技术要求入手，确定毛坯、拟订加工工艺路线；确定各工序所采用的设备；确定各工序所需要使用的刀具，夹具，量具，和辅助设备；确定各主要工序的技术要求和检验方法；确定各工序的加工余量、计算工序尺寸与公差；确定切削用量及估算基本工序时间。夹具设计方面将由确定夹具的类型开始进行定位设计；确定工件的夹紧方式，选择夹紧装置；确定刀具的对刀导向方案选择对刀元件和导向元件；确定夹具与机床的连接方式；确定其他元件和装置的结构形式；确定总体布局和夹具体的结构形式；绘制夹具方案设计图；进行工序精度分析；对动力夹紧装置进行夹紧力演算等等。关键词汽车变速箱壳体；工艺；工装2目录绪论……………………………………………………….………………….…11机械加工工艺规程的规定………………………………………....……..11.1零件的工艺性分析…………………………………….……………...11.1.1零件的功用………………………………………..……..……21.1.2零件的结构特点和工艺性…………………………….….……21.1.3主要加工表面及其技术要求…………………………………31.2确定生产类型………………………..……..….……………………41.3零件毛坯选择……………………………………………………………41.4零件加工工艺规程的制定………………………………………………51.4.1选择加工方法和加工方案……………………………………….61.4.2定位基准的选择………………………………………………….71.4.3拟定工艺路线………………………………………………….…81.4.4选择各工序加工机床设备及工艺装备………………………....101.4.5确定各工序机械加工余量，工序尺寸及表面粗糙度…….…...121.4.6确定典型工序的切削用量及工序基本工时定额………….…...141.4.7工艺过程的技术经济性分析……………………………….…...172夹具设计………………….……………..…...……………………….…....172.1第一套夹具的设计………………………………………………….…..182.1.1夹具功能简图和工作原理…………………………….….….192.1.2夹具的定位方案设计（定位方式、元件等）………….…...202.1.3夹具的定位误差分析…………………………………………..222.1.4切削力及夹紧力的计算………………………………………....242.1.5夹具的机构设计………………………………………………....262.2第二套夹具的设计……………………………………………………...262.2.1夹具功能简图和工作原理……………………………………....272.2.2夹具动力装置设计……………………………………………....273专用刀、量具设计…………….…….……….…………………………….293.1专用刀具设计……………………………………………..…….....293.1.1刀具的选择………………………………………………………293.1.2刀具材料选择……………………………………………………303.1.3确定合理切削方式及工作角度…………………………………313.1.4妥善解决刀具的排屑，容屑，断屑问题………………………313.1.5合理的确定刀具的结构参数……………………………………313.1.6正确设计刀具的轮廓…………………………………………....323.2专用量具设计…………………………………………….….……....333.2.1量规工作尺寸的确定…………………………………………....333.2.2量规的技术要求………………………………………………....34结论…………………………………………………………….……….….…..35谢辞…………………………………………………….……………….….…..36参考文献………………………………………………….…….……...…......37附录A俄文原文……………………………………………...………….…...38附录B汉语翻译……………………………………….…………….….…….443绪论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。有必要对汽车变速器的加工工艺进行更深层次的了解与学习。通过对汽车变速箱体的工艺工装设计可以对大学四年里所学习的《机械制造工艺学》，《机床夹具设计》，《金属切削原理与刀具》，《互换性与技术测量》等许多课程进行复习与提高。在此设计中，我将绘制一张变速箱体零件图；编写变速箱体加工的工艺规程；设计两套专用夹具；设计专用刀、量具各一套。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，刀具，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。为了使读者能更详尽的了解我做的毕业设计，对汽车变速箱有一个更深入的了解和把握，此书对设计思想，设计步骤及工艺规程，夹具的设计都做了全面的阐述。本书有如下特点：此书是我在边做设计边编写的，力求贴近读者，形式简洁明快，便于查阅。本书在理论上取其精华，简明扼要；在文字叙述上尽量做到从略从简，使之条文化或表格化；此次毕业设计我对时间进行了细致的安排。按设计进度安排第一周指导老师下达设计任务书，本人填写开题报告表，绘制零件图；２-３周分析零件加工的工艺方案，编制工艺规程；接着用４周的时间设计两套专用夹具；再用１周的时间设计专用刀、量具各一套；余下的时间撰写设计说明书及外文简要。将设计的内容弄懂弄通弄透准备最后的终期考核，毕业答辩。为了更好的进行此次毕业设计我在校图与省图借阅了许多资料，其中对设计帮助比较大的有侯家驹编的《汽车制造工艺学》，刘华明编的《机械加工工艺手册》，李庆受编的《机械制造工艺装备设计实用手册》等许多图书。此书由本人在毕业设计过程中撰写，限于水平有限，存在不妥之处，敬请各位老师给予批评指正。41机械加工工艺规程的制定1.1零件的工艺性分析变速器壳体的四个轴承孔孔径分别为2-005.0015.02.00005.0015.090,200,110。孔径较大，而孔的长度较短，只有18mm，形状公差在尺寸公差之内，结构工艺较好。倒车惰轮轴承孔孔径为020.0013.027mm长度为87.5mm。并且是两段孔，镗杆直径只能在Ф19-Ф24mm范围内，因而刚度性较差，加工其轴孔两端面位置在变速箱的最低处，加工用组合铣刀直径为Ф160mm两边刃口距离为45.015.05.47mm加工工艺性差。1.1.1零件的功用变速器是由齿轮，齿轮轴和变速器箱体等零件构成。其主要功用是改变汽车的行驶速度，以适应各种不同的路面条件，并可实现倒速行使。变速器箱体零件在整个变速器组成中的功用是保证其他各个部件占据合理正确的位置，使之有一个协调运动的基础构件。变速箱体零件质量的优点将直接影响到轴和齿轮等零件的相互位置准确性及变速器组成使用的灵活性与寿命。变速箱体是个典型的箱体零件，其形状复杂，薄壁（10-20mm）。需要加工多个平面，孔系和螺纹等。钢度低受力和受热等因素影响会产生变形和震动。1.1.2零件的结构特点和工艺性变速器箱体零件的主要技术要求见图1.1和图1.2。第一，二轴及中间轴承孔的孔径尺寸精度为IT6，公差为0.02mm；表面粗糙度Ra=1.6μm,倒车惰轮轴承孔精度为IT7-8，表面粗糙度Ra=1.6μm。第一，二轴承孔与中间轴轴承孔的平行度公差在水平，垂直两个平面内均0.04/446mm。倒车惰轮轴承孔与中间轴承孔，水平，垂直两个平面内平行度公差为0.02/87.5mm。I．第一轴轴承孔II．第二轴承孔III．中间轴承孔IV．倒车惰轮轴承孔5图1.1变速箱壳体零件图图1.2变速箱壳体零件图D．前端面6E．后端面F．凸台面1.1.3主要加工表面及其技术要求前后两端面的平面度均为0.04mm，对第一，第二轴承孔的垂直度0.08mm/全长，表面粗糙度为Ra=3.2μm。取力面的平面度为0.03mm，对中心线垂直度为0.03mm/全长，表面粗糙度Ra=3.2μm。1.2确定生产类型制造机械零件的毛坯一般有铸件，锻件，型材，焊接件等。毛坯的选择对零件工艺过程的经济性有很大影响，工序数量，材料消耗，加工工时在很大程度上取决于所选择的毛坯。因此，选择毛坯的种类和制造方法应根据图纸要求，生产类型及毛坯生产车间的具体情况综合考虑，使零件的生产总成本降低，质量提高。变速器箱体零件主要受汽车行驶路面的影响，工作条件比较恶劣。变速器箱体外廓及心腔形状比较复杂，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。箱体采用HT20-40的灰口铸铁，其性能HB170-24120。1.3零件毛坯的选择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。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，毛坯采用砂型中浇注成型，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，排气和出纱。铸件毛坯图如图1.3：7（a）(b)(c)8(d)图1.3铸件毛坯图1.4零件加工工艺规程的制定由于工序性质不同，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，这种定位基准称为粗基准。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，这种定位基准称为精基准[9]。1.4.1选择加工方法和加工方案铣削变速箱体上盖连接台平面工序是箱体零件加工的第一工序，为后面的工序加工提供精基准，该平面技术要求平面度为0.1mm，表面粗糙度Ra为3.2μm，加工余量4.5mm左右。该工序中两个工位：工位1粗铣；工位2半精铣，有两个铣头，工作台带动工件同时移动，刀具不动。工艺孔的加工，基准面的等级，定位孔的尺寸精度及定位销孔对基准面连接上盖及影响箱体的定位精度此工序为第二道工序，其中两个工位：工位1钻定位销孔至Ф11.8mm并同时钻M10×1.5螺纹孔Ф8mm此工序定位如图1.5。9图1.4工艺孔工序定位图此工位N=500r/minf=0.3mm工位2绞1.012工艺孔，并扩钻M10x1.5螺纹孔Ф8.5mm。定位方式同工位1，n=250r/min,f=1mm。此工序加工也是工作台移动，要保证孔距精度mm05.0367轴承孔的精镗加工采用一面两销定位，双面卧式组合机床，两侧面同时加工，保证1.00005.0015.0100,90，005.0015.01102，第I，II轴承孔中心线相对于与上盖结合面平行度0.1mm,第I，II轴承孔相对与轴承孔中1.00100外圆柱面（内孔面）平行度为0.04mm。变速箱体前后端面加工即是两侧面的精铣，为了保证两端面相对轴承孔的垂直度，采用轴承孔为定位基准，保证尺寸精度02.01.446，平面度0.08mm，垂直度0.08mm。1.4.2定位基准的选择粗基准选择的原则是相互位置要求原则；余量均匀原则；余量足够原则