【正文】 畢 業(yè) 設 計 論 文 課題名稱 汽車變速箱箱體加工工藝及 銑 平 面夾具設計 課題來源 生產實際 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 T9131 學 號 30 學生姓名 指導教師 完成日期 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學位論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標明引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。本 人完全意識到，本聲明的法律結果由本人承擔。本人授權學?？梢詫⒈緦W位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 不保密□。汽車變速箱箱體的主要加工表面是平面及孔系。因此，本設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。 主要加工工序安排是先以軸承孔系定位加工出頂面，再以頂 面與 軸 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面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。 夾具選用專用夾具， 定位元件采用若干個支撐板一短圓柱銷一短削邊銷， 夾緊方式 選用氣動夾緊 、 夾緊可靠， 然后分析定位誤差和計 算夾緊力，設計夾具體，繪制夾具裝配圖 。 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， 并保證變速箱箱體部件與其相連接的其他部件的正確安裝 。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。 從變速箱箱體零件圖來看，它是一個薄壁殼體腔形零件，形狀復雜，鑄造困難，剛度差，易變形，加工精度要求較高 [15]。其主要技術指標如下： （ 1）主要孔（軸承座孔）的尺寸公差不低于 IT7 級； （ 2）孔與孔、孔與平面的位置公差： A. 前后端面 A 和 B 相對于 LL 軸線的跳動量，在 100mm長度上分別不大于 。 C. 端面 C 相對于軸線 NN 的跳動量，在半徑為 18mm的長度上不大于。 箱體零件的主要加工表面 由汽車變速箱箱體零件圖可知。支承孔系在前后端面上。因此可將其分為三組加工表面?，F(xiàn)分析如下： （ 1）以頂面為主要加工表面的加工面。其中頂面有表面粗糙度要求為 m? ， 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 ? 。這一組加工表面包括： 2個 mm? ? 、 1 個 mm? ? 和 1 個 mm? ? 的孔；尺寸為 365 ? 與 120 mm? ?? 、 mm? ? 的 3個孔軸線相垂直的前后端面；前后端面上 3 14 6MH? 、 17 10 6MH? 的螺孔，以及4個 15mm? 、 2 個 8mm? 的 通 孔；還有另外兩個在同一 軸 心線上與兩端面相垂直的 mm? ?? 倒車齒輪軸孔及其內端面和 2 個 10 6MH? 的螺孔。 （ 3）以兩側窗口面為主要加工平面的加工面。其中兩側窗口面有表面粗糙度要求為 mRa ? ， 12 個螺孔均有位置度要求為? 。鑄鐵具有成形容易、可加工性良好，同時吸振性好，成本低等優(yōu)點，故采用 金屬型鑄造 毛坯 ，殼體的材料為 HT200，熱處理硬度為 190HB； 近來，隨著輕量化技術的成熟，轎車上的變速器殼體已采用鋁合金壓鑄 ZL10 ZL105 等 [10]。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。 孔和平面的加工順序 箱體類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工箱體上的基準平面，再 以基準平面定位加工其他平面 ， 然后再加工孔系。 并且先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平， 為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調整，也有利于保護刀具。 [15] 面的加工方案選擇 對于平面加工的技術要求，主要有平面本身的尺寸公差、平面度及該平面與其他表面的位置公差。刨削和銑削常作平面的粗加工和半精加工，而磨削則作平 面的精加工。精刨后的表面粗糙度Ra 值可達 um，平面度可達 。 2）銑削加工 銑削生產效率高于刨削，故在汽車制造業(yè)中的發(fā)動機機體、汽缸蓋的加工中，常采用多 軸龍門銑床，用幾把銑刀同時加工幾個平面，這樣 既能保證平面間的位置精度，又能提高生產效率。其中不重磨刃端銑刀，每齒進給量 2f 可達數(shù)毫米，其生產率較普通精加工端銑刀高 35倍，加工表面的表面粗糙度 Ra 值可達，因此國內外制造行業(yè)普遍提倡以銑代刨。 [4] 故變速箱箱體的主要平面應該采用銑削的加工方法?？紫导庸な窍潴w零件加工的關鍵。汽車變速箱箱體零件上的孔，按其工作性質和加工精度的不同，可分為主要孔和次要孔。次要孔，如螺紋底孔及油孔等，此類孔的公差較大，通常為 IT12 級，可在普通立式鉆床、搖臂鉆床或多軸組合機床上加工。獲得孔系各孔之間的位置公差的方法，主要有以下幾種。加工前按照零件圖在箱體毛坯上各孔的加工位置線，然后按劃出的線逐一找正進行加工。因此，這種方法僅適用于單件小批量生產中，對孔距公差要求不高的零件加工或粗加工。 用這樣的方法鏜孔，孔中心距誤差可達到 ? 。 （ 2）用鏜模法鏜孔 在大批量生產中，汽車變速箱箱體孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進行加工。當鏜刀桿通過湖 北 汽 車 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè)（設 計） 論 文 5 鏜套的引導進行鏜孔時，鏜模的精度就直接保證了關鍵孔系的精度。 這樣鏜刀便通過模板上的孔將工件上相應的孔加工出來了。采用浮動連接時，機床主軸回轉誤差對孔系加工精度影響很小，因而可以在精度較低的機床上加工出精度較高的平行孔系。當從一端加工、鏜桿兩端均有導向支承時，孔與孔之間的同軸度和平行 度可達 mm。因此，可以用幾把刀同時加工。但鏜模結構復雜、制造難度大、成本較高，且由于鏜模的制造和裝配誤差、鏜模在機床上的安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。 （ 3）用坐標法鏜孔 坐標法鏜孔是先把被加工孔系的位置尺寸轉換為兩個相互垂直的坐標尺寸，然后在機床上利用坐標尺寸的測量裝置確定主軸與工件之間的相互位置，從而保證孔系的加工精度。 采用坐標法加工孔系時，要特別注意選擇基準孔和鏜孔順序，否則坐標尺寸的累積差將影響孔距精度。 在現(xiàn)代化的汽車制造廠中，在中小批量生產箱體零件時，還可以使用自動換刀數(shù)字程序控制鏜銑床。 實際 生產中，不僅要求產品的生產率高，而且要求能夠實現(xiàn)大批量、多品種以及產品更新?lián)Q代所需要的時間短等要求 。此外，在采用鏜模法鏜孔時，鏜模板的加工也需要采用坐標法鏜孔。在滿足精度要求及生產率的條件下，應選擇價格最底的機床。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè)（設 計） 論 文 6 加工箱體類零件時，基準選擇應當滿足以下要求 ： （ 1）保證各重要支承座孔的加工余量均勻； （ 2）保證裝入箱體的零件與箱體內壁要有足夠的間隙； （ 3）要盡可能使基準重合以及基準統(tǒng)一，以減少定位誤差和避免加工過程中的誤差累積，從而保證箱體零件的加工精度。即以變速箱箱體的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準。由于是以孔作為粗基準加工精基準面。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。 雖然箱體類零件一般都是選擇主要孔為粗基準，但是隨著生產類型的不同，實現(xiàn)以主要孔為粗基準的工件的裝夾方式是不同的。大批量生產時，毛坯精度較高，可以直接以主要孔在夾具上定位，采用專用夾具裝夾。另一種方案是用三個互相垂直的平面作定位基準，該方案適用于不具備一面兩孔定位基準的條件的一些箱體零件。 從保證箱體孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。從變速箱箱體零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。至于前后端面，雖然它是變速箱箱體的裝配基準，但因為它與變速箱箱體的主要支承孔系垂直。 選用頂面及其上的兩個工藝孔作精基準具有如下特點： 變速器箱體的設計基準和裝配基準是前端面和該面上的兩個主要孔0 .0 3 5 0 .0 3 0 .0 2 00 0 0 .0 1 31 2 0 8 0 3 0m m m m? ? ?? ? ??0. 35120 mm? 和 mm? ? 。但因變速器殼體上需要加工的主要部分大多位于前后端面上，根據(jù)對主要孔所提出的技術要求，最好在同一工作行程中能把前后端面上的同軸線孔加工出來。此外，用前端面和該面上兩個主要孔作定位基準還將使夾具結構復雜，定位穩(wěn)定性差 ，使用也不方便，同時難以實現(xiàn)基準統(tǒng)一和自動化。采用這種定位基準，可以做到基準統(tǒng)一，能加工較多的表面，也會避免因基準轉換而引起的定位誤差，容易保證各表面間的位置公差。而主要孔 mm? ? 的位置，是由在垂直平面內距頂面 (100 )mm? 和水平平面內距工藝孔 (110 )mm? 這兩個尺寸確定的。所以，以頂面及其上的兩個工藝孔作精基準來加工主要孔 mm? ? ，是不會產生基準不重合定位誤差的。同樣， ? ?? 孔的位置公差也可以 得到保證。加工平面型箱體類零件時，一般是先加工平面，然后以平面定位再加工其他表面。同時，箱體類零件 的平面多為裝配和設計的基準，這樣便可使裝配基準和設計基準與定位基準、測量基準重合，從而減少累計誤差，提高加工精度。當工件的剛性好、內應力小，毛坯精度高時，粗加工后的變形很小時，可以在基準平面及其他平面粗、精加工后，再粗、精加工主要孔。因此，這種方案的生產率高、經(jīng)濟性好。故當零件技術要求較高，而粗加工又會引起顯著變形時，因采用平面加工和孔的加工 交叉進行，即粗加工平面 粗加工孔 精加工平面 精加工孔。 3）工序間安排時效處理。 時效的規(guī)范為：加熱到 500 550CC??，保溫 46hh，冷卻速度小于或等于 30 /Ch? ，出爐溫度要低于 200C? 。而精度要求不太高的箱體零件，還能利用粗、精加工工序間的停放和運輸時間，達到自然時效處理的目的。在成批大量生產 箱體零件的流水生產線上 ， 廣泛采用專用機床 ，各主要孔的加工則采用 專用 組合鏜床、 專用夾具。這樣既可以 有效保證各表面之間的尺寸和位置公差，又能顯著提高生產效率。變速箱箱體加工的第一道工序也是加工統(tǒng)一的基準。第二道工序是加工定位用的兩個工藝孔。因此，頂面上的螺孔也應在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。清洗是在 c??9080 的含 % %蘇打及 % %亞硝酸鈉溶液中進行的。保證零件內部雜質、鐵屑、毛刺等的殘留量不大于 mg200 。以兩個 mm120? 的支承孔和一個 mm80? 的支承孔為粗基準。 工序 4：鉆頂面螺紋底孔及攻絲、鉆擴鉸工藝孔。選用立式加工中心和專用夾具。以頂面和兩工藝孔為基準。 工序 6：粗銑左右兩側窗口面。選用專用組合銑床和專用夾具。以頂面和兩工藝孔為基準。 工序 8：自動線加工 工位 1：銑倒車齒輪軸孔處兩內側面。 工位 2：加油孔鉆孔及攻絲。 工位 3：粗鏜前后端面支承孔。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè)（設 計） 論 文 10 工位 4：擴倒檔軸孔。 工位 5：半精鏜前后端面軸承座孔。 工位 6：鉸倒檔軸孔。 工位 7：精鏜前后端面軸承座孔。 工序 9：精銑前后端面。 工序 10：精銑兩側窗口面。 工序 11：去毛刺，清洗。 工序 12：最終檢驗，涂底漆。以兩個 mm120? 的支承孔和一個 mm80? 的支承孔為粗基準。 工序 5：鉆頂面孔、鉸工藝孔。選用專用組合鉆床和專用夾具。以頂面和兩工藝孔為基準。 工序 7：粗銑左右兩側面。選用專用組合銑床和專用夾具。以頂面和兩工藝孔為基準。 工序 9：銑倒車齒輪軸孔處兩內側面，鉆加、放油螺孔。 工序 10：粗鏜前后端面支承孔。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè)（設 計） 論 文 11 工序 11：擴倒檔軸孔。 工序 12：半精鏜前后端面軸承座孔。 工序 13：精鏜前后端面軸承座孔。 工序 14：鉸倒檔軸孔。 工序 15：精銑兩側面。 工序 16：精銑前后端面。 工序 17：前后 左右 端面 及加、放油螺孔 攻螺紋。 工序 18：去毛刺，清洗。 工序 19：最終檢驗 。而方案二工序相對來說要分散一些，定位夾緊次數(shù)要多一些，但也適合于大量生產中變速箱箱體的機械加工工藝過程。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè)（設 計） 論 文 12 選擇機床 頂面各工序的機床 選擇 粗精銑頂面選用圓盤銑床 ZHX160C，鉆頂面螺紋孔、攻絲及鉆擴鉸頂面工藝孔可選用立式加工中心，以減少箱體的裝夾次數(shù)，提高工藝孔的加工質量 及精度 ，同時也可以提高生產率。前后端面上的軸承座孔和倒車齒輪軸孔可以選用專用組合鏜床 ，即主要孔和面的加工主要采用專用組合機床。組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產中得到廣泛應用，并可用以組成自動生產線。 加油孔在箱體左側的一個傾斜的平面上，也不便加工，可選用數(shù)控組合機床 S1，先鉆鉸孔后攻