汽车变速箱上盖的工艺性

12.汽车变速箱上盖的工艺性2.1零件的结构和工艺分析汽车变速箱可以说是汽车上与发动机同等重要的部件，其工作的强度非常大，只要汽车在行驶，变速箱中的齿轮和轴类零件也会伴随汽车的行驶高速运转，所以对于变速箱中零件的润滑条件和保护措施都尤为的重要。如果此类高精密的零件长期暴露在环境下，其损耗会大大提升，零件的精密度也会大大的降低，所以作为这些零件的保护层，变速箱体的设计制造就显得尤为重要了，变速箱上盖更是设计中不可或缺的一个环节。变速箱体由于其体积大结构复杂等原因，所以在制造时一般都采用铸造。在铸造时，首先考虑的是箱盖的结构特点，箱盖的长款尺寸比较大而高度尺寸一般，所以箱盖的结构基本符合毛坯铸造的要求。在设计箱盖时还考虑到可能箱体内部零件会发生故障，一旦发生故障就必须拆卸箱体非常的麻烦所以在设计箱盖的时候可以在箱盖的顶部设计一口通孔方便变速箱故障的时候起到方便查看的作用。考虑到箱体的密封性，原则上在箱体和箱盖设计的时候其接触面的精度应该尽量的高些，但是考虑到经济性，设计时在保证能接合的情况下应该尽量控制其精度，以提高经济性。铸造一般采用的是砂型铸造，在铸造的过程中，为了方便箱盖能够顺利的脱模，模具一般都是倒圆角的设计。2.2毛坯的选择箱盖的需求量大，为大批量生产，且箱盖的结构较为复杂，因此在毛坯材料选择时选择加工性能好，易于成型且能达到箱盖使用要求的灰口铸铁HT20-40。在毛坯的浇铸过程中，要充分考虑到毛坯粗加工时的定位基准以及浇铸时浇口、冒口和分型面等的位置。变速箱上盖毛坯采用的铸造方法是砂型铸造，在浇铸前，应该考虑到毛坯的工件结构以及工件尺寸，还有毛坯的生产类型和工艺性。浇铸时，毛坯在砂箱中应保温20~30分钟，待其冷却以消除毛坯的应力之后再开箱对毛坯进行喷漆处理。这里要提到的是，应选择毛坯轴承孔轴向的垂面作为分型面，以方便毛坯和砂型的分离。2.3制定汽车变速箱上盖工艺规程2.3.1零件的主要加工面及技术要求对于平面：①箱盖盖底接触面（技术要求：Ra6.3）②箱盖内部两凸台侧面（技术要求：Ra12.5，两凸台内侧间距902.02.0mm）③箱盖上部凸端面（技术要求：Ra6.3，上部凸端面至箱盖盖底接触面距离902.02.0mm）2对于孔：①箱盖盖底接触面钻14个Φ11mm通孔（技术要求：无）②箱盖盖底接触面钻2个Φ11mm孔用于工艺定位（技术要求：Ra1.6，Φ11027.00mm）③箱盖盖底接触面钻2个Φ13mm空用于装配定位（技术要求：Ra1.6，Φ1303.003.0mm）④箱盖上部凸端面上钻4个M10螺纹孔（技术要求：与基准A的位置度要求为Φ0.4mm，螺纹孔深18mm）⑤箱盖上部小凸台钻M16螺纹通孔（技术要求：Ra6.3，与基准A的位置度要求为Φ0.4mm）⑥箱盖两侧面钻4个Φ16mm通孔并扩孔（技术要求：Ra6.3，通孔Φ16077.0050.0mm，外部扩孔Φ16077.0050.0mm，两孔中心线之间距离30.1mm，高度为孔中心线距箱盖盖底接触面371.01.0mm）⑦箱盖内部一凸台上横向钻阶梯孔，尺寸分别是Φ8.52.00mm，Φ9mm，Φ12mm（技术要求：与基准C的垂直度要求为0.06mm，与基准B的位置度要求为Φ0.3mm）⑧箱盖外侧斜面钻M14斜螺纹孔（技术要求：孔的外侧圆心与箱盖底部接触面的垂直距离为5515.015.0mm，孔的外侧圆心与箱盖底部相邻的Φ11mm的孔的圆心的水平直线方向上的距离为262.02.0mm，且孔的中心线与箱盖底部接触面呈45°角）⑨箱盖内部钻有横向阶梯孔的凸台上钻Φ9.6mm的深孔，数量是4个（技术要求：Ra6.3，与基准A的位置度要求为Φ0.2mm，孔内端至箱盖盖底接触面距离782.02.0mm）2.3.2零件加工方案拟定方案如下：对于平面：①箱盖盖底接触面：粗铣—精铣②箱盖上部凸端面：粗铣—精铣③箱盖内侧两端面：粗铣—半精铣对于孔：①箱盖盖底接触面14个Φ11mm通孔：钻孔②箱盖盖底接触面两个Φ11mm工艺定位孔：钻孔—铰孔③箱盖盖底接触面两个Φ13mm装配定位孔：钻孔—铰孔④箱盖上部凸端面四个螺纹孔，孔径为M10：钻孔—攻丝⑤箱盖上部小凸台M16螺纹通孔：钻孔—攻丝⑥箱盖两侧面4个Φ16mm通孔并扩孔：钻孔—扩孔⑦箱盖内部上端Φ8.52.00mm，Φ9mm，Φ12mm阶梯孔：钻孔—扩孔3⑧箱盖上部凸台侧面M14斜螺纹孔：钻孔—攻丝⑨箱盖内侧顶端4个Φ9.6mm深孔：钻孔—粗铰2.3.3确定定位基准通过在学校的学习中得出，定位基准不是一成不变的，加工工序的不同，对应工序所要求的定位基准也不一样。一般在粗加工的时候，由于对精度的要求不高，只是切除工件表面上过多的余量，所以一般的粗加工切削力都非常大，因此，在粗加工时，可以选择较大的面作为定位基准。而在精加工时，对零件精度的要求较高，所以精加工时选择的基准需要能保证因为定位而造成的误差最小。综合考虑之后，做出如下的定位基准选择：①开始时可以选择箱盖底部接触面和箱盖上部凸端面互为基准来进行粗精铣（先以底部接触面为基准加工箱盖上部凸端面，然后再以箱盖上部凸端面为基准加工箱盖底部的接触面）。②底部接触面钻孔、扩孔、铰孔以及螺纹加工时的定位基准可以选择箱盖的底部接触面为精基准进行加工。③在铣箱盖内侧两端面的时候考虑到加工的稳定和精度，可依然选择箱盖底部接触面为精基准进行加工。④在钻—铰箱盖内侧顶端4个Φ9.6mm深孔时，可以选择箱盖上部凸端面为定位基准。⑤箱盖内部上端Φ8.52.00mm，Φ9mm，Φ12mm阶梯孔以及箱盖两侧面4个Φ16mm通孔加工并扩孔还有螺纹加工等一系列的工序可以选择箱盖底部接触面为定位基准进行加工。2.3.4确定工艺路线由于一鼎工厂内部已经引进此零件的工艺加工路线，本文只是通过参考将工艺路线带入本文。工艺路线①以及期间使用的设备如下：①毛坯铸造成型，清理毛坯并喷砂；②粗铣—半精铣箱盖上部凸端面（使用机床和工具：立式铣床，立铣刀，专用夹具）；③粗铣—半精铣箱盖底部接触面（使用机床和工具：卧式铣床，专用夹具，端面铣刀）；④钻孔—铰孔箱盖盖底接触面两个Φ11mm工艺定位孔，钻孔—铰孔箱盖盖底接触注：②③④⑤道工序都需用到游标卡尺，⑥⑦⑧道工序都需用到孔距量规，⑥⑦⑧⑨道工序都需用到专用塞规，深度卡尺。各工序的工序尺寸确定和粗糙度检验详见工艺过程卡片。4面两个Φ13mm装配定位孔，钻孔—铰孔箱盖盖底接触面14个Φ11mm通孔（使用机床和工具：立式钻床，专用刀具，专用夹具，塞规）；⑤粗铣—半精铣箱盖内部两凸台内侧相邻端面（使用机床和工具：卧式铣床，端面铣刀，专用夹具）；⑥钻—铰箱盖内侧顶端4个Φ9.6mm深孔（使用机床和工具：立式钻床，Φ9.4mm直柄麻花钻，Φ9.6mm锥柄铰刀，专用夹具，）；⑦钻—扩—铰箱盖一侧两个Φ16通孔（使用机床和工具：立式钻床，专用夹具，Φ15.7锥柄麻花钻（加长），Φ20mm扩孔钻，Φ16mm专用铰刀，）；⑧钻—扩—铰箱盖另一侧两个Φ16通孔使用机床和工具：立式钻床，专用夹具，Φ15.7锥柄麻花钻（加长），Φ20mm扩孔钻，Φ16mm专用铰刀，；⑨钻—铰—扩箱盖内部上端Φ8.52.00mm，Φ9mm，Φ12mm阶梯孔（使用机床和工具：立式钻床，专用夹具，Φ8.2mm锥柄麻花钻（加长），Φ9mm标准扩孔钻，Φ12mm标准扩孔钻，Φ8.5mm专用加长铰刀）；⑩箱盖上部凸端面4个M10螺纹孔和盖上部小凸台M16螺纹通孔的钻孔和攻丝（使用机床和工具：立式钻床，专用夹具，短麻花钻，10.0mm细柄丝锥，16.00mm细柄丝锥，游标卡尺）；⑪箱盖上部斜面上M14的螺纹斜孔钻孔和攻丝（使用机床和工具：立式钻床，专用夹具，14.00mm细柄丝锥，游标卡尺）；⑫钳工去毛刺⑬对箱盖进行清洗并上油；⑭检验入库。2.3.5典型工序切削用量和基本工时确定本文选取第六道工序进行切削用量分析和基本工时的确定。（1）钻Φ9.4mm孔，孔深59mm确定背吃刀量=0.5d=4.7mm；根据工件材料为灰口铸铁HT20-40可以确定工件HB≥170，使用刀具为高速钢，由此查表可得：f=0.22mm，T=35min；由公式VYpXamVVKfTZdCvVV05可确定钻削速度其中：f为钻削进给量；pa为背吃刀量；T为耐用度；0d为钻头直径；mYXZCVVVV、、、、为条件系数。通过查阅资料得：125.0,55.0,0,25.0,7.14mYXZCVVVV。再通过查表得：75.0,88.0,0.1svapvTVKKK,0.1,0.1tvCvKK。通过计算可得：v=16.60m/s。则其主轴转速为：n=1000vπd0=1000×16.69.4×π=562.4r/min通过查阅手册后取n=500r/min。再通过公式fnlllT3210求工时其中mmDlmmlmml91.24.931.031.05.759321计算后得T0=0.63min。（2）铰孔至Φ9.615.00mm如上查得f=1.3mm/r，使用刀具为高速钢。由公式VYXPmmZVKfaTdCvVVV)10160（确定铰削速度通过查阅资料得：63.0,5.0,0,2.0,6.15mYXZCVVVV，再通过查表得：95.0,88.0,0.1svapvTVKKK,7.00.1,0.1dvtvCvKKK，。通过计算可得：v1=8.60m/s之后通过公式01000dvn可得：n2=（1000×8.60）/（9.6×π）=285.3r/min通过查阅手册后取n2=250r/min。再通过公式fnlllT3210求工时其中：mmlmmDlmml5.2976.26.931.031.05912查表可知为计算后得T1=0.198min（3）辅助工时装件时间t1=0.2min换刀时间t2=0.2min机床操作中的空余时间t3=0.2min排屑时间t4=0.05min液压缸夹紧时间t5=0.05min工人操作中的空余时间t6=0.13min辅助总工时T辅=4×（t1+t2+t3+t4）+t5+t6=2.78min（4）总工时T总=4×（T0+T1）+T辅=6.10min。2.4钻床夹具设计7在生产中，用来固定加工工件使其稳定牢固的放置在机床正确的工具称为夹具。在保证加工精度上，夹具具有举足轻重的作用。设计合理的夹具，不仅能在保证精度的情况下提高零件的生产效率，还能大大的降低劳动力成本，节省工时，为企业创造更大的利润。本文设计的夹具是一套用于钻--扩箱体内侧上部阶梯孔的钻床夹具。2.4.1钻床夹具定位方案设计设计夹具的目的是使工件在加工时能在保证精度的情况下提高零件的生产效率，降低劳动力成本，节省工时，为企业创造更大的利润。所以在夹具设计时如何通过夹具来提高工件的加工精度是首要考虑的因素。在选择定位基准的时候，应该首先考虑是否可以选择工序基准来作为定位基准，即遵循基准重合的原则。而在多个表面定位的时候，则应该尽可能的选择其中一个较大的表面来作为主要的定位基准，这样做的好处有很多，比如：能够有效的保障工件的夹紧，使其不易变形，还能使工件在装夹的时候更加的平稳牢固，另外，也能更好的保证加工时的精度。综合上述因素的考虑之后，在本次的钻床夹具设计过程中，依据基准重合的原则以及尽可能的选择较大表面作为定位基准，本文选择变速箱箱盖盖底接触面作为定位基准。确定好定位基准之后，则需要考虑限制自由度的问题。本文设计的钻床夹具其主要的用途是用于钻--扩箱体内侧上部阶梯孔。使用的机床是Z550立式钻床，由于是立式的钻床，并且是钻--扩箱体内粗上部的阶梯孔，所以在加工时工件是竖直放置的，在设计夹具时必须考虑到这一点。另外，要加工的阶梯孔的精度要求比较高，在限制自由度的时候，需要限制六个自由度，即完全定位。所以在设计夹具的时候，应该做到工件的六个自由度都被限制。具体的做法是在箱盖底部接触面上用两块支承板限制x、z、y三个自由度，在箱盖上部的一侧用一个支承钉限