汽车变速箱体加工工艺及夹具设计

工程技术学院第1页（共41页）汽车变速箱体加工工艺及夹具设计一、零件的分析1．零件的作用题目给出的零件是汽车变速箱体。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：变速箱体在整个变速器的组成中的功用是保证其他各个部件合理正正确的位置，使之有一个协调运动的基础构件。）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。以适应各种不同的路面。变速箱是由齿轮，齿轮轴和变速器箱体等零件构成。变速箱是一个典型的箱体零件，其形状复杂，壁薄，需要加工多个平面，孔系和螺纹孔，刚度低，受力和热变形等因素影响产生变形和震动。2．零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，它的外表面上有六个平面需要进行加工。支承孔系在左右端面上。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T3的铣削加工；6×M8的螺孔加工；2×φ10的工艺孔（定位销孔）加工。其中顶面T3有表面粗糙度要求为Ra3.2μm，6个M8×1.25-2螺孔均有位置度要求为0.15mm，端部倒角45°至螺纹深度。（2）以φ85、φ94、φ72mm的支承孔为主要加工表面的加工表面。这一组加工表面包括：1个φ85mm孔、1个φ94mm孔、和两个φ72的孔；尺寸为218±0.2mm与φ85、φ94、2个φ72mm孔轴线相垂直的左右端面（T1、T2）。在T1表面上4各M12x1.75-2的螺孔，φ25孔及R8孔的加工，其中φ25孔的位置精度：±0.055mm，R8孔底面的粗糙度Ra3.2μm。和在T2表面上6个M×1.25-2的螺纹孔。其中：4个孔有粗糙度要求Ra1.6mm及端面45°倒角要求。精度要求：T1、T2端面有表面粗糙度Ra3.2μm在下表面上有4个螺纹孔位置准确度0.15mm，至螺纹表面深度。在T2表面上有6个M8×1.25-2螺纹通度位置度0.15mm端面倒角45°至螺纹深度。（3）以前、后侧面及下表面为主要加工平面的加工面。主要包括：加工尺寸为156×130mm后侧窗口面及与后侧窗口面相垂直的6工程技术学院第2页（共41页）个螺孔；前侧面φ30圆平面及其垂直的锥管螺纹孔加工；下表面凸缘的加工，其中6个M8×1.25的螺纹孔位置精度0.15mm，端部45度至螺纹深度，圆平面及下表面凸缘的表面粗糙Ra3.2μm；后侧面窗口及对称中心线的位置精度88±0.055mm。二、工艺规程设计1．确定毛坯的制造形式制造机械零件的毛坯一般有铸件、型材、锻件、焊接件等。毛坯的选择对零件的工艺过程的经济性有很大影响，工序数量，材料消耗，加工时再很大程度上取决于选择的毛坯，因此选择毛坯的种类和制造方法应应根据图纸的要求，生产方式及毛坯生产车间的具体情况综合考虑使零件生产成本降低，质量提高。变速箱箱体零件主要受汽车行使路面的而影响，工作条件比较恶劣，变速箱箱体外廓及心腔形状比较复杂，所以毛坯选用容易成型，抗震性好，加工工艺性好和成本低的灰铸铁，箱体采用HT200其抗震性能最小抗拉强度=195M硬度HBW148-222。2．基面选择基面选择是工艺规程设计中主要的工作之一，基面的选择的正确与合理可以使加工质量得到保证，使生产率提高，否则加工工艺过程中会出问题，更有甚者造成大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择主要考虑各加工表面能否分配到合理的加工余量以及各加工表面与非加工表面之间是否具有准确和相互位置。为了满足上述要求，应选择变速器的主要支撑孔为粗基准，即以变速箱箱体中φ85、φ94的支撑孔为粗基准。也就是以T1，T2端面上距离顶面最近的孔作为主要基准以限制工件的5个自由度，再以下端圆平面定位限制工件的第6个自由度。由于是以孔作为其准确加工的精基准面。因此再用精基准主要支撑孔确定加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱型的位置是同一型芯铸造出，因此孔的质量均匀也就间接保证了孔与箱体的位置。（2）精基准的选择精基准选择时要尽量符合“基准重合”、“基准统一”的原则，保证主要加工表面（主要轴的支持孔）的加工余量均匀，同时定位基面应该形状简单，加工方便，以保证定位质量和夹紧可靠。此外精基准的选择还与生产批量的而大小有关。从箱体零件图分析可知，顶面T3为设计基准，选择T3为精基准，符合基准重合原则。采用一面两孔定位，可以除定位面以外的5个平面和孔系，作为从粗加工到精加工大部分工序的定位基准，实现基准统一。保证了箱体孔与孔、面与面、孔与面之间的相对位置。工程技术学院第3页（共41页）三、制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状及尺寸精度及位置精度技术要求得到合理的保证。1．各加工表面及其孔几个方法的选择（1）顶面T3，M8螺孔，工艺孔1)顶面T3T3平面度要求0.08mm:查《平面度，直线度公差值》其精度等级为IT9-10；查《各种加工方法能够达到的经济度—平面度和直线度的经济度》得其加工方法为：铣、刨、车、插。T3垂直度要求0.1查《平行度，垂直度倾斜度公差值》其精度等级为IT5-6；查《各种加工方法能够达到相互位置的经济度—端面跳动和垂直度的经济精度》得其加工方法：磨、刮、镗、铣、高精度刨。T3尺寸218±0.2mm其公差值为0.4mm。查表《标准公差》得其准确度等级IT9-10；查《各种加工方法能够达到的尺寸的经济精度—平面加工的经济精度》得：其加工方法为刨削和圆柱铣刀及端面铣刀铣削（精加工）。T3表面粗糙度要求Ra3.2μm查《各种加工方法能够达到的零件表面粗糙度》得加工方法:高速铣削，精加工Ra0.8-3.2μm。综上查表《各类型面的加工方案及经济精度-平面加工方案》述选择：粗铣，精铣，其经济精度IT7-9，Ra6.3-1.6μm，适应未淬硬的平面。2）M8螺孔其位置精度要求0.15mm，查《标准公差值》得其公差等级IT11-12；查《孔加工的经济精度》得其加工方法：钻削。3）工艺孔φ10其尺寸公差为φ100+0.02查《标准公差值》得其公差等级为IT7-8；查《各种加工方法能够达到的尺寸的经济精度—孔加工的经济精度》得加工方法为精铰，其表面粗糙度要求为Ra1.6μm。查表《孔与孔的加工路线》选择：钻-粗铰-精铰，其公差等级为IT7-8粗糙度为Ra1.6μm，满足要求。(2)左端面T1，右表面T2主要支撑孔（φ85、φ94两个φ72）及其表面孔及螺纹孔加工1)左端面T1，右端面T2T1、T2端面的表面粗糙度要求为Ra3.2μm。查《各种加工方法能够达到的表面粗糙度》得加工方法：高速铣削，精加工Ra0.8-3.2μm。右端面位置要求：以右端面T1为基准，其平行度公差为0.08查《平行度，垂直度倾斜度公差值》得其精度等级为IT7-8查《各种加工方法能够达到的相互位置的经济精度—平行工程技术学院第4页（共41页）度的经济精度》得加工方法为铣、刨、拉、磨、镗。同理T3表面加工方法的选择，选择平面的加工路线：粗铣-精铣，经济精度为IT7-9，Ra6.3-1.6μm。2）主要支撑孔（D1、D2、D3、D4）其表面粗糙度要求Ra1.6μm查《各种加工方法能够达到的表面粗糙度》得加工方法为:精镗。其公差值为0.054mm查《标准公差值》得及精度等级为IT8查《各种加工方法能够达到的尺寸的经济精度—孔加工的经济精度》得加工方法为：镗孔-精镗，IT8-10。四个支撑孔中心平行度要求0.05/100mm查《平行度，垂直度倾斜度公差值》得精度等级IT7-8；查《平行度的经济精度》得加工方法为铣、刨、拉、磨、镗。查《孔的加工路线》选择：粗镗-半精镗-精镗，其精度等级IT7-8，Ra0.8-1.6μm。3）右端面T1螺纹孔4×M12及端面T2螺纹孔6×M8。其位置精度要求0.15.查《标准公差值》得其公差等级IT11-12。查《各种加工方法能够达到的尺寸的经济精度—孔加工的经济精度》得加工方法：钻削。（3）左端面φ25孔和φ16孔和φ20内孔1）φ25孔：其尺寸公差为φ250+0.023其精度为0.023查《标准公差值》得公差等级为IT7-8；查《各种加工方法能够达到的尺寸的经济精度—孔加工的经济精度》得其加工方法为精铰。其位置精度要求为±0.055，公差值为0.11，查《标准公差值》得等级为IT9-10；查《各种加工方法能够达到的尺寸的经济精度—孔加工的经济精度》得加工方法为粗铰。查《孔的加工路线》得加工路线为：钻-粗铰-精铰，其经济精度等级为IT7-8；满足要求。2）φ16孔的加工方法：由图可知：由尺寸33±0.15；φ250+0.023及φ16孔的尺寸组成尺寸链，其中φ16孔的尺寸是最终被间接保证的，为封闭环，则尺寸35±0.15为增环。250+0.023为减环，计算如下：增环23+0.15－0.15减环－250－0.25封闭环8＋0.15－0.173则尺寸为8，公差为0.322mm；查《标准公差值》得公差等级为IT13-14；查《各种加工方法能够达到的尺寸的经济精度—孔加工的经济精度》选择钻孔，其公差等级为IT11-12。φ16孔表面粗糙度要求Ra3.2μm，查《平面加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度》选择端铣（半精铣），公差等级为IT8-11，粗糙度为Ra2.5-10工程技术学院第5页（共41页）μm。满足要求。则φ16孔的加工方法为：钻孔—端铣（半精铣）。3)φ20孔的加工方法D6孔φ200+0.023则其尺寸公差值为0.023mm，查表《标准公差值》其公差等级为IT7-8。D6孔表面粗糙度要求Ra1.6μm查《孔的加工经济精度及表面粗糙度》选择精铰。D6孔表面粗糙度要求Ra1.6μm。查表《孔的加工经济精度及表面粗糙度》选择：半精铰，Ra1.25-10μm。查《孔的加工路线》选择：钻-粗铰-精铰；公差等级IT7-8.粗糙度；Ra1.6-0.8μm。(4)后侧面及其螺纹孔的加工方法1)后侧面其平面位置度要求公差值88±0.055mm；相当于面对线的平行度，即公差带是距离为公差值0.11mm；且平行与基准线的两平行平面之间的区域。查《平行度垂直度倾斜度公差值》得其精度等级IT9-10；查表《平行度的经济精度》选择加工方法：铣，镗及按导套钻铰。其表面粗糙度要求Ra3.2μm；查表《平面各加工方法的加工经济精度及表面粗糙度》选择：端铣（半精铣），公差等级IT8-11，Ra2.5-10μm；则该表面加工路线为：粗铣-半精铣。2）螺纹孔加工方法：其位置精度0.15mm，与其它表面要求一致，则加工方法选择同上；选择:钻削–攻丝。(5)前侧面及底面加工方法选择其表面粗糙度要求：Ra3.2μm查表《平面加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度》选择半精镗，则加工路线：粗镗-半精镗。前侧面孔及底面孔加工方法选择：钻-攻丝。2．变速箱箱体加工主要问题是工艺过程设计采用的相应措施：由箱体零件的工艺分析可知：该零件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比保证孔系的加工精度容易，因此对于变速箱来说，加工过程中主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度。处理好孔和平面间的相互关系。（1）孔和平面的加工顺序箱体类零件的加工工序遵循先表面后孔的原则，即先加工箱体上的基准平面，以基准平面定位加工其他表面，然后再加工孔系。这是由于平面的面积大，用平面定位可以确保定位夹紧牢固，因而它容易保证孔的加工精度。其次先加工平面可以切去铸件的凹凸不平，为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保证刀具。变速箱箱体零件的加工工艺应遵循粗，精加工分开的原则，将平面的加工明工程技术学院第6页（共41页）确划分成粗加工和精加工阶段，以保证孔系的加工精度。（2）孔系加工方案选择变速箱孔系加工方案，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