變速箱設(shè)計,變速箱,設(shè)計 汽車變速箱加工工藝及夾具設(shè)計 (l論文83頁、24903字+CAD圖+任務(wù)書+外文翻譯) 摘要:本設(shè)計是汽車變速箱箱體零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設(shè)計。汽車變速箱箱體零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設(shè)計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度?；鶞?zhǔn)選擇以變速箱箱體的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準(zhǔn)，以頂面與兩個工藝孔作為精基準(zhǔn)。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出頂平面，再以頂平面與支承孔系定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。支承孔系的加工采用的是坐標(biāo)法鏜孔。整個加工過程均選用組合機床。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用氣動夾緊，夾緊可靠，機構(gòu)可以不必自鎖。因此生產(chǎn)效率較高。適用于大批量、流水線上加工。能夠滿足設(shè)計要求。 關(guān)鍵詞：變速箱；加工工藝；專用夾具 ? Abstract The design is about the special-purpose clamping apparatus of the machining technology process and some working procedures of the car gearbox parts. The main machining surface of the car gearbox parts is the plane and a series of hole. Generally speaking, to guarantee the working accuracy of the plane is easier than to guarantee the hole’s. So the design follows the principle of plane first and hole second. And in order to guarantee the working accuracy of the series of hole, the machining of the hole and the plane is clearly divided into rough machining stage and finish machining stage. The supporting hole of the input bearing and output bearing is as the rough datum. And the top area and two technological holes are as the finish datum. The main process of machining technology is that first, the series of supporting hole fix and machine the top plane, and then the top plane and the series of supporting hole fix and machine technological hole. In the follow-up working procedure, all working procedures except several special ones fix and machine other series of hole and plane by using the top plane and technological hole. The machining way of the series of supporting hole is to bore hole by coordinate. The combination machine tool and special-purpose clamping apparatus are used in the whole machining process. The clamping way is to clamp by pneumatic and is very helpful. The instruction does not have to lock by itself. So the product efficiency is high. It is applicable for mass working and machining in assembly line. It can meet the design requirements. Key words: Gearbox; machining technology; special-purpose clamping apparatus ? ???????????????????????? 目??? 錄 第一章 汽車變速箱加工工藝規(guī)程設(shè)計 ………………………………………(1) 1.1零件的分析 …………………………………………………………………(1) 1.1.1零件的作用…………………………………………………………………(1) 1.1.2零件的工藝分析……………………………………………………………(1) 1.2變速箱箱體加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 ……(2) 1.2.1孔和平面的加工順序………………………………………………………(2) 1.2.2孔系加工方案選擇…………………………………………………………(2) 1.3變速箱箱體加工定位基準(zhǔn)的選擇……………………………………………(5) 1.3.1粗基準(zhǔn)的選擇………………………………………………………………(5) 1.3.2精基準(zhǔn)的選擇………………………………………………………………(5) 1.4變速箱箱體加工主要工序安排………………………………………………(5) 1.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定………………………………(7) 1.6確定切削用量及基本工時（機動時間）……………………………………(12) 1.7時間定額計算及生產(chǎn)安排…………………………………………………(33) 附表1：機械加工工藝規(guī)程綜合卡片……………………………………………(41) 第二章 專用夾具設(shè)計……………………………………………………………(47) 2.1加工工藝孔夾具設(shè)計………………………………………………………(47) 2.1.1定位基準(zhǔn)的選擇…………………………………………………………(47) 2.1.2切削力的計算與夾緊力分析……………………………………………(47) 2.1.3夾緊元件及動力裝置確定………………………………………………(48) 2.1.4鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計………………………………………(49) 2.1.5夾具精度分析……………………………………………………………(51) 2.1.6夾具設(shè)計及作的簡要說明……………………………………………(52) 2.2粗銑前后端面夾具設(shè)計……………………………………………………(53) 2.2.1定位基準(zhǔn)的選擇…………………………………………………………(53) 2.2.2定位元件的設(shè)計…………………………………………………………(53) 2.2.3定位誤差分析……………………………………………………………(55) 2.2.4銑削力與夾緊力計算……………………………………………………(55) 2.2.5定向鍵與對刀裝置設(shè)計…………………………………………………(56) 2.2.6夾緊裝置及夾具體設(shè)計…………………………………………………(57) 2.2.7夾具設(shè)計及作的簡要說明……………………………………………(59) 結(jié)束語……………………………………………………………………………(59) 參考文獻…………………………………………………………………………(60) 致? 謝……………………………………………………………………………(61) 附件1：畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書…………………………………………………(62) 附件2：畢業(yè)設(shè)計(論文)指導(dǎo)教師評語…………………………………………(64) 附件3：畢業(yè)設(shè)計(論文)評閱人評語……………………………………………(65) 附件4：畢業(yè)設(shè)計(論文)答辯小組評語…………………………………………(66) 外國文獻翻譯……………………………………………………………………(67) 第一章 汽車變速箱加工工藝規(guī)程設(shè)計 1.1零件的分析 1.1.1零件的作用 題目給出的零件是汽車變速箱箱體。變速箱箱體的主要作用是支承各傳動軸，保證各軸之間的中心距及平行度，并保證變速箱部件與發(fā)動機正確安裝。因此汽車變速箱箱體零件的加工質(zhì)量，不但直接影響汽車變速箱的裝配精度和運動精度，而且還會影響汽車的工作精度、使用性能和壽命。汽車變速箱主要是實現(xiàn)汽車的變速，改變汽車的運動速度。汽車變速箱箱體零件的頂面用以安裝變速箱蓋，前后端面支承孔 、 用以安裝傳動軸，實現(xiàn)其變速功能。 1.1.2零件的工藝分析 由汽車變速箱箱體零件圖可知。汽車變速箱箱體是一個簿壁殼體零件，它的外表面上有五個平面需要進行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上還需加工一系列螺紋孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求。現(xiàn)分析如下： （1）、以頂面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：頂面的銑削加工； 的螺孔加工； 的工藝孔加工。其中頂面有表面粗糙度要求為 ，8個螺孔均有位置度要求為 ，2個工藝孔也有位置度要求為 。 （2）、以 、 、 的支承孔為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：2個 、2個 和1個 的孔；尺寸為 的與 、 的4個孔軸線相垂直的前后端面；前后端面上的3個 、16個 的螺孔，以及4個 、2個 的孔；還有另外兩個在同一中心線上與兩端面相垂直的 的倒車齒輪軸孔及其內(nèi)端面和兩個 的螺孔。其中前后端面有表面粗糙度要求為 ，3個 、16個 的螺孔，4個 、2個 的孔均有位置度要求為 ，兩倒車齒輪軸孔內(nèi)端面有尺寸要求為 及表面粗糙度要求為 。 （3）、以兩側(cè)窗口面為主要加工平面的加工面。這一組加工表面包括：尺寸為 和 的兩側(cè)窗口面；與兩側(cè)窗口面相垂直的12個 的螺孔；與兩側(cè)面成 角的尺寸為 的錐管螺紋孔（加油孔）。其中兩側(cè)窗口面有表面粗糙度要求為 ，12個螺孔均有位置度要求為 。 1.2變速箱箱體加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 由以上分析可知。該箱體零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于變速箱箱體來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系。 由于汽車變速箱的生產(chǎn)量很大。怎樣滿足生產(chǎn)率要求也是變速箱加工過程中的主要考慮因素。 1.2.1孔和平面的加工順序 箱體類零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則：即先加工箱體上的基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。變速箱箱體的加工自然應(yīng)遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調(diào)整，也有利于保護刀具。 變速箱箱體零件的加工工藝應(yīng)遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。 1.2.2孔系加工方案選擇 變速箱箱體孔系加工方案，應(yīng)選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價格最底的機床。 根據(jù)汽車變速箱箱體零件圖所示的變速箱箱體的精度要求和生產(chǎn)率要求，當(dāng)前應(yīng)選用在組合機床上用鏜模法鏜孔較為適宜。 吏速箱箱體的機械加工工藝過程 變速箱箱體機械加工生產(chǎn)線的安排是先面后孔的原則，最后加工蛛紋孔。這樣安排， 可以首先把鑄件毛坯的氣孔、砂眼、裂紋等缺陷在加工平面時暴露出來，以減少不必要的 工時消耗。此外，以平面為定位基準(zhǔn)加工內(nèi)孔可以保證孔與平面、孔與孔之間的相對位置 袂度。蛛紋預(yù)孔攻絲安排在生產(chǎn)線后段工序加工，能縮短工件油送距離，防止主要輸送表 面拉傷。變速箱箱體的機械加工工藝過程基本上分三個階段，即粗加工、半精加工和精加 工階段。從毛坯的粗銑至成品的最終檢驗共33道工序。其主要加工工序如表3.2.1a 五、變速箱箱體加工工藝過程分析及典型夾具 1.定位基準(zhǔn)的選擇。變速箱箱體粗基準(zhǔn)的選擇有兩種方式。其一，為了保證主要軸 承孔的加工余量均勻，箱體內(nèi)零件間有足夠的裝配間隙，以軸承孔作為粗基準(zhǔn)。此方式夾 具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件定位后需加輔助支承，工件穩(wěn)定性較差。CA1flC變速箱箱體就是以軸承 孔作為粗基準(zhǔn)的。其二，是在變速箱箱體的毛坯上鑄出作為粗基準(zhǔn)的工藝凸臺，為此要求 工藝凸臺至主要工作表面的毛坯面保持嚴(yán)格的尺寸和公差,LF06S帶同步器變速箱箱體 的粗基準(zhǔn)就選用此方式，如圖3.2.3所示。這種粗基準(zhǔn)選擇可保證主要加工平面及軸承 孔有足夠的加工余量.并使加工余量均勻，工件定位穩(wěn)定。 精基準(zhǔn)選擇是上蓋聯(lián)接平面和兩個工藝孔。此方案可使夾具結(jié)構(gòu)簡單、裝夾工件方 便可靠.適于自動線大t流水生產(chǎn)?？梢詽M足螺紋聯(lián)接孔的技術(shù)要求。但設(shè)計基準(zhǔn)和工 藝基準(zhǔn)不重合，箱體前、后端面對軸承孔垂直度的精度不易保證。CALOC變速箱箱體的兩 個工藝孔安排在箱體的對角線上，對角線的長短影響定位精度。LFi)55帶同步器變速箱 箱體的兩個工藝孔安排在箱體的同一側(cè)上，這既可滿足定位精度，又可使夾具結(jié)構(gòu)簡單、 調(diào)整容易。如圖3.2.4所示。工藝基準(zhǔn)為兩個"12*g918，中心距為〔3fi7 t}.US)二的 孔，而裝配用的基準(zhǔn)定位環(huán)孔為兩個$13級羅mm孔，二者不能互代，因生產(chǎn)線較長，經(jīng)多 次裝夾，定位精度下降或喪失。定位環(huán)孔長度僅有5二，從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)上也不允許將裝 配其準(zhǔn)孔作為工尹孔用。 以一面兩銷作為精基準(zhǔn)，不適合于中小批量多品種的生產(chǎn)。目前先進國家已采用柔 性生產(chǎn)線來加工變速箱箱體，用銑削過的平面作為精基準(zhǔn)，這祥改換品種容易，便生嚴(yán)線 更具有靈活性。 2.關(guān)鍵工序及典型夾具。關(guān)鍵工序及典型夾具分述如下: ①變速箱箱體上蓋接合面:銑削變速箱箱體上蓋接合面安排在第一道工序，作為后 面工序加工的精基準(zhǔn) CA 15變速箱箱體此工序加工，選用50 年代蘇聯(lián)產(chǎn)的532/73轉(zhuǎn)盤式銑床。一個主 軸箱上安裝粗銑、半精銑兩個鐵頭，工作臺為 回轉(zhuǎn)式。主切削參數(shù):粗銑端銑刀轉(zhuǎn)速。二 9D r / min，半精銑端鐵刀轉(zhuǎn)速。= iao:/ rain，走刀量f = b30 mm / min，粗銑加工余量 為5 mm，半精銑的加工余量為0.5二。以 軸承孔為定位基準(zhǔn)(見圖3.2.5)。用單軌吊 將工件吊裝在夾具上，錐頂尖將i4I, B軸承孔。該平面的技術(shù)要求:平面度公差為0.1。，表面粗糙度為R,3.2 hem,加工余量為5.。 頂緊，錐頂尖頂緊A軸承孔。這種方法零件夾持穩(wěn)定性不好，只能保證平面度公差0.15 ，，表面粗糙度R.6.3 gym,達不到設(shè)計要求。 LFE15S帶同步器變速箱箱體的此2序采用臥式雙銑頭雙工位移動工作臺式組合機 床。作為第一道工序，上料方式采用單軌吊，起重點為軸承孔。該方法零件定位穩(wěn)定，起 吊靈活方便。在半精銑前降低夾緊力，以消除粗銑時因夾緊力過大造成的工件變形，并且工件的內(nèi)應(yīng)力也可得到瞬時釋放與平衡。粗銑端銑刀選用機夾密齒銑刀，用以切除鑄件 毛坯余童。半精銑也選用機夾密齒銑刀，上有修光刀齒。表面粗糙度可達}, 3.2 }m o 由于半精銑切削余量較小，可減少熱變形。主要切削參數(shù):粗銑端銑刀轉(zhuǎn)速n=50 r/rnin, 半精銑端銑刀轉(zhuǎn)速n二100 r/min.粗銑切削速度v = fit . 83 m/min，半精銑切削速度。= 125.65 m/min,粗鐵切削深度。，}3一5 mm，半精帆切削深度OP二。. 5 mm o 圖 3.2.6為其夾具結(jié)構(gòu)原理圖。將工件吊至2,3.4支承板上，手動將工件推向前并 向左，使工件工藝凸臺緊靠支承板前面及左面，油缸7輔助頂緊工件，壓板1,5在油缸9, 10作用下夾緊工件，完成工件的安裝。 ②工藝孔的加工:基準(zhǔn)面的平面度、定位銷孔的尺寸精度及定位銷孔對基準(zhǔn)平面的 垂直度影響著變速箱箱體的定位精度。 CAjS.變速箱箱體定位銷孔的加工設(shè)備為立式單面多軸鉆孔組合機，活動式鉆模板， 高速鋼復(fù)合鉆餃刀具。由于受復(fù)合鉆頭的引導(dǎo)結(jié)構(gòu)限制，鉆頭和鉸刀連接部分剛性非常 差，切削時易產(chǎn)生彎曲變形。鉆孔時鉆頭的引導(dǎo)在鉸刀上，導(dǎo)向部位距工件較遠，易引偏， 鉸孔不能修正這些位置誤差。定位銷孔尺寸的加工精度為1'I'8，位置公差為土O.U8二。 主要切削參數(shù):切削速度。= 9 .5 m/nun，走刀量f二0.3 mm/r，轉(zhuǎn)速n = 252 rlmin。此切削 參數(shù)鉆孔時切削速度偏低，而鉸孔時切削速度又偏高，切削參數(shù)未盡合理。 LF()bS帶同步器變速箱箱體工藝孔的加工設(shè)備是臥式單面移動工作臺式三工位組合機床，固定式鉆模板。第一工位鉆中心孔，第二工位鉆孔} ii. s },第三工位鉸孔 聲12十呂.}18}。鉆中心孔可以保證定位銷孔的位籃尺寸(36} } D.os)，二、三工位最后 保證定位銷孔的尺寸精度。這種工藝方法消除了復(fù)合鉆鉸刀加工定位銷孔的弊病。 ③軸承孔的精挺加工:CA15變速箱箱體軸承孔的加工設(shè)備為雙面臥式組合機床，采 用惶模架結(jié)構(gòu)。軸承孔的尺寸精度、水平和垂直兩個平面的平行度、兩端孔的同軸度，都 取決于幢模架和鏗桿的配合精度。此種結(jié)構(gòu)方式不能采用高速銼削，切削速度一般不大 于SD mrnlmin,性模和惶桿之間的間隙為D.D1 mm一O.DS，，如過小，鑊模導(dǎo)套和惶桿易 研死，過大又很難控制精度，因此，此種工藝方式只能保證軸承孔尺寸精度r價，水平和垂 直兩個平面的平行度公差為n.m全長。 1.Fnss帶同步器變速箱箱體軸承孔稍度實現(xiàn)起來難度很大，因此采用日本國生產(chǎn)的 臥式五軸金剛健床。刀具為硬質(zhì)合金機央刀具，刀尖圓角半徑為a.8二。采用一面兩銷 定位，且兩銷結(jié)構(gòu)形式為死銷，定位精度高。主要切削參數(shù):四個鈾承孔的切削速度，= los }}}.倒車惰輪軸孔的切削速度v =80 m/min，走刀量f} 2g }}n,直徑切削余量 為D.55 mm。切削余量較小，又是薄壁零件，夾緊力為5 880 IV，不宜過大，作用點在箱壁 處，防止受力、受熱變形。位頭的材料為高彈性合金鋼。此工序可以保證孔徑公差峨，表 面粗糙度R,1 .6 um.軸承孔相互之間在水平和垂直兩個平面內(nèi)的平行度公差為0 . D4 mm/ 科6n}una 圖3.2.7為精健軸承孔夾具結(jié)構(gòu)原理圖。用手將工件推人工件托板6,8上。側(cè)導(dǎo)向 板3,11起側(cè)導(dǎo)向作用，防止零件扭斜?？缮舷乱苿拥念A(yù)定位板5,9,.起預(yù)定位作用。側(cè)導(dǎo) 向板3,11、工件托板6,$和抽缸7,14連接在一起，在油缸作用下，使工件下落至2,4,12 帶氣孔支承釘上，工件定位銷孔穿上定位銷1,13，工件完成定位。工件與夾具四個支承 釘間有間隙報警裝置，當(dāng)工件和支承釘?shù)拈g隙大于0 .1 mm時，報警紅燈即亮，說明裝夾或 工件定位面平面度不合格。該機床具有手動補償裝置。其補償原理如圖3.2.8所示。 壓縮空氣經(jīng)過凈化以后，進人調(diào)壓閥E，變成恒定的39.2 x 1(14 Pa壓縮空氣。壓縮空氣 進人氣缸以后。推動油增壓裝置。壓縮氣缸A的右端，使左腔的油壓擴大54倍至1 950 x 1了Pa的壓力油，通過管路C進人D室，使徑向補償頭產(chǎn)生逆時針微量轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)補 償。如需繼續(xù)補償，通過補償調(diào)節(jié)器再供一次壓縮空氣即可。壓力和補償值成線性函數(shù) 關(guān)系，如圖3.2.9所示。 ④變速箱箱體前后端面的加工:為保證兩個端面對軸承孔的垂直度，CA15和LF'(1155 兩種變速箱箱體采用的定位基準(zhǔn)均為第一軸和第二軸軸承孔。前后端面的精加工，不采 用一面兩銷定位，因為兩個工藝孔經(jīng)過二十幾個工序的使用，精度已經(jīng)喪失。經(jīng)計算，該 方法保證不了端面的位置公差。采用軸承孔定位.可以使測t基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn) 重合，避免了基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的誤差。 圖3甲2.}U為該工序夾具結(jié)構(gòu)原理圖。以箱體上蓋連接平面和兩個工藝孔做預(yù)定位。 支承板與上蓋連接平面預(yù)留1 rxun間隙。齒條活塞桿3,6通過齒輪5使心軸1,}穿人軸 承孔，限制四個自由度。用四個相同的油缸，，通過彈黃8使傾斜角為70的斜楔頂起四個 相同支承銷10，將上蓋連接平面托平并自鎖，限制一個轉(zhuǎn)動自由度。削邊銷9限制一個 移動自由度。夾緊點在箱體頂部。