汽车变速箱箱体加工工艺及铣平面夹具设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)

汽车变速箱箱体加工工艺及铣平面夹具设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

中，常采用多 轴龙门铣床，用几把铣刀同时加工几个平面，这样 既能保证平面间的位置精度，又能提高生产效率。 近年来，由于端铣刀在结构、刀具材料等方面都有了很大的改进，如不重磨刃端铣刀、密齿硬质合金可转位端铣刀等高湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 4 速刀具获得了广泛的应用。 其中不重磨刃端铣刀，每齿进给量 2f 可达数毫米，其生产率较普通精加工端铣刀高 35倍，加工表面的表面粗糙度 Ra 值可达，因此国内外制造行业普遍提倡以铣代刨。 另外，在组合机床上，为了提高机床的 工序集中程度，可用多个密齿硬质合金可转位铣刀，同时加工箱体的几个面，以提高加工质量和生产率。 [4] 故变速箱箱体的主要平面应该采用铣削的加工方法。 孔系加工方案选择 孔系是指箱体零件上一系列有位置精度要求的孔的组合。 孔系加工是箱体零件加工的关键。 根据箱体零件的生产批量的不同和孔系精度要求的不同，所用的加工方法也不同。 汽车变速箱箱体零件上的孔，按其工作性质和加工精度的不同，可分为主要孔和次要孔。 其中轴承座孔为主要孔，这类孔的公差要求较严，一般为 IT7 IT9级， 多在镗床类机床（如卧式镗床、组合镗床）上加工。 次要孔，如螺纹底孔及油孔等，此类孔的公差较大，通常为 IT12 级，可在普通立式钻床、摇臂钻床或多轴组合机床上加工。 箱体零件孔系的加工，可在普通镗床或组合镗床上进行。 获得孔系各孔之间的位置公差的方法，主要有以下几种。 （ 1）划线找正法和试镗法 按划线加工孔系是最简单的方法。 加工前按照零件图在箱体毛坯上各孔的加工位置线，然后按划出的线逐一找正进行加工。 这种方法的缺点是找正花费的时间长、生产率低、加工误差大，如在卧式镗床上加工，一般孔距误差为( )mm。 因此，这种方法仅适用于单件小批量生产中，对孔距公差要求不高的零件加工或粗加工。 为了提高划线找正的加工精度，可以采用试镗法加工孔系。 用这样的方法镗孔，孔中心距误差可达到 。 试镗法的优点是不需要专门的辅助设备；其缺点是试镗和测量花费的时间较多，生产率较低，而且对工人的技术水平要求也较高。 （ 2）用镗模法镗孔 在大批量生产中，汽车变速箱箱体孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。 镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设 计制造的。 当镗刀杆通过湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 5 镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。 用镗模法加工孔系， 工件装夹在镗模上，镗杆被支承在镗模的导套里，增加了系统的刚性。 这样镗刀便通过模板上的孔将工件上相应的孔加工出来了。 当采用两个或两个以上的支承来引导镗杆时，镗杆与机床主轴之间必须采用浮动连接。 采用浮动连接时，机床主轴回转误差对孔系加工精度影响很小，因而可以在精度较低的机床上加工出精度较高的平行孔系。 在车床、卧式镗床或其他机床上均可安装镗模加工孔系。 当从一端加工、镗杆两端均有导向支承时，孔与孔之间的同轴度和平行 度可达 mm。 采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。 因此，可以用几把刀同时加工。 所以生产效率很高。 但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。 用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。 （ 3）用坐标法镗孔 坐标法镗孔是先把被加工孔系的位置尺寸转换为两个相互垂直的坐标尺寸，然后在机床上利用坐标尺寸的测量装置确定主轴与工件之间的相互位置，从而保证孔系的加工精度。 坐标法镗孔的孔距精 度取决于坐标的移动精度，也就是取决于坐标测量装置的精度。 采用坐标法加工孔系时，要特别注意选择基准孔和镗孔顺序，否则坐标尺寸的累积差将影响孔距精度。 基准孔应尽量选择本身尺寸精度高、表面粗糙度值小的孔，以便加工过程中检验其坐标尺寸。 在现代化的汽车制造厂中，在中小批量生产箱体零件时，还可以使用自动换刀数字程序控制镗铣床。 这种机床通用性很高，又具有生产率高的特点，是介于万能机床和专用机床之间的一种新型机床。 实际 生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。 镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长，不大能适应这种要求，而坐标法镗孔却能适应这种要求。 此外，在采用镗模法镗孔时，镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。 [15] 综合上述各种 变速箱箱体孔系加工方案， 除了 应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备外，也要适当考虑经济因素。 在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。 根据汽车变速箱箱体零件图所示的变速箱箱体的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 6 加工箱体类零件时，基准选择应当满足以下要求 ： （ 1）保证各重要支承座孔的加工余量均匀； （ 2）保证装入箱体的零件与箱体内壁要有足够的间隙； （ 3）要尽可能使基准重合以及基准统一，以减少定位误差和避免加工过程中的误差累积，从而保证箱体零件的加工精度。 粗基准的选择 为了满足上述要求，应选择变速箱的主要支承孔作为主要基准。 即以变速箱箱体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。 也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。 由于是以孔作为粗基准加工精基准面。 因此，以后再用精基准定位加工主 要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。 由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。 因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。 虽然箱体类零件一般都是选择主要孔为粗基准，但是随着生产类型的不同，实现以主要孔为粗基准的工件的装夹方式是不同的。 中小批量生产时，由于毛坯的精度较低，一般采用划线找正。 大批量生产时，毛坯精度较高，可以直接以主要孔在夹具上定位，采用专用夹具装夹。 精基准的选择 精基准的选择最常见的有两种方案：一种方案是利用一个平面和该平面上的两个工艺孔定位，即通常所说的一面两孔定位，一般工 艺孔孔径公差采用79HH，两工艺孔中心距 (0 .03 )mm。 另一种方案是用三个互相垂直的平面作定位基准，该方案适用于不具备一面两孔定位基准的条件的一些箱体零件。 生产批量大时常采用第一种方案。 从保证箱体孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置。 精基准的选择应能保证变速箱箱体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。 从变速箱箱体零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。 但用一个平面定位仅 仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 7 基准定位的要求。 至于前后端面，虽然它是变速箱箱体的装配基准，但因为它与变速箱箱体的主要支承孔系垂直。 如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。 选用顶面及其上的两个工艺孔作精基准具有如下特点： 变速器箱体的设计基准和装配基准是前端面和该面上的两个主要孔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 。 根据基准重合原则，加工时应选前端面和该面上的那两个主要孔作定位基准，这样才能使定位误差最 小。 但因变速器壳体上需要加工的主要部分大多位于前后端面上，根据对主要孔所提出的技术要求，最好在同一工作行程中能把前后端面上的同轴线孔加工出来。 如果采用前端面及其上的主要孔作为定位基准，就难以做到这一点。 此外，用前端面和该面上两个主要孔作定位基准还将使夹具结构复杂，定位稳定性差 ，使用也不方便，同时难以实现基准统一和自动化。 实际加工表明，采用顶面及其上的两个工艺孔作为定位基 准，加工时箱体口朝下，中间导向支架可以紧固在夹具体上，提高了夹具的刚度，有利于保证各支承孔加工的位置精度，而且工件装卸方便，能减少辅助工时并提高生产率。 采用这种定位基准，可以做到基准统一，能加工较多的表面，也会避免因基准转换而引起的定位误差，容易保证各表面间的位置公差。 分析零件图有关技术要求可知，为了保证后端面和主要孔轴线之间的垂直度要求，以及两侧面距 mm  孔的 尺寸及不平行的要求，要在最后精加工两端面和两侧面时，最好还是以主要孔定位，使其基准重合。 而主要孔 mm  的位置，是由在垂直平面内距顶面 (100 )mm 和水平平面内距工艺孔 (110 )mm 这两个尺寸确定的。 因此，顶面及其上的两个工艺孔是主要孔 mm  的设计基准。 所以，以顶面及其上的两个工艺孔作精基准来加工主要孔 mm  ，是不会产生基准不重合定位误差的。 而同时加工孔 mm  时，只要以 mm  的刀具位置为基准，来确定 mm  孔的刀具位置，则定位误差也就不存在了。 同样，   孔的位置公差也可以 得到保证。 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 8 变速箱箱体 的工艺路线 工序安排原则 1）先面后孔。 加工平面型箱体类零件时，一般是先加工平面，然后以平面定位再加工其他表面。 平面面积较大，定位稳定可靠，可减少装夹变形，有利于提高加工精度。 同时，箱体类零件 的平面多为装配和设计的基准，这样便可使装配基准和设计基准与定位基准、测量基准重合，从而减少累计误差，提高加工精度。 2）粗、精加工阶段分开。 当工件的刚性好、内应力小，毛坯精度高时，粗加工后的变形很小时，可以在基准平面及其他平面粗、精加工后，再粗、精加工主要孔。 这样既可以减少工序数目和零件的安装次数，又可减少加工余量。 因此，这种方案的生产率高、经济性好。 但是，当毛坯精度较低且刚性差，内应力大时，粗加工后的变形量大，往往会影响加工质量。 故当零件技术要求较高，而粗加工又会引起显著变形时，因采用平面加工和孔的加工 交叉进行，即粗加工平面 粗加工孔 精加工平面 精加工孔。 虽然交叉加工使生产管理复杂起来，加工余量亦大，但这样较易保证加工精度，也能及早发现毛坯缺陷。 3）工序间安排时效处理。 因箱体件结构复杂、壁厚不均匀，铸造内应力较大，故为消除内应力、减少机械加工后的变形，保证精度的稳定，毛坯铸造之后应安排时效处理。 时效的规范为：加热到 500 550CC，保温 46hh，冷却速度小于或等于 30 /Ch ，出炉温度要低于 200C。 对于精度要求较高或形状很复杂的箱体零件，除在铸造之后安排一次时效处理外，在粗加工之后还要安排一次时效处理，以消除粗加工所产生的残余应力。 而精度要求不太高的箱体零件，还能利用粗、精加工工序间的停放和运输时间，达到自然时效处理的目的。 4）工序集中安排。 在成批大量生产 箱体零件的流水生产线上 ， 广泛采用专用机床 ，各主要孔的加工则采用 专用 组合镗床、 专用夹具。 同时在生产安排上以工序集中方式进行加工，将一些相关的表面加工集中于同一工位或同一台机 床上进行。 这样既可以 有效保证各表面之间的尺寸和位置公差，又能显著提高生产效率。 [15] 箱体实际加工工艺 具体安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。 变速箱箱体加工的第一道工序也是加工统一的基准。 具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。 第二道工序是加工定位用的两个工艺孔。 由于顶平面加工完成后一直到变湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 9 速箱箱体加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。 因此，顶面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则， 应先精加工平面再加工孔系，但 在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。 因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。 清洗是在 c9080 的含 % %苏打及 % %亚硝酸钠溶液中进行的。 清洗后用压缩空气吹干净。 保证零件内部杂质、铁屑、毛刺等的残留量不大于 mg200。 箱体加工工艺路线 方案一： 工序 1：金属型铸造毛坯 工序 2：去应力退火 工序 3：粗、精铣顶面。 以两个 mm120 的支承孔和一个 mm80 的支承孔为粗基准。 选用圆盘铣床，和专用夹具。 工序 4：钻顶面螺纹底孔及攻丝、钻扩铰工艺孔。 以两个 mm120 的支承孔和一个 mm80 的支承孔为粗基准。 选用立式加工中心和专用夹具。 工序 5：粗铣前后端面。 以顶面和两工艺孔为基准。 选用专用组合铣床和专用夹具。 工序 6：粗铣左右两侧窗口面。 以顶面和两工艺孔为基准。 选用专用组合铣床和专用夹具。 工序 7：钻前后左右面螺纹底孔及通孔、攻丝。 以顶面和两工艺孔为基准。 选用卧式加工中心和专用夹具。 工序 8：自动线加工 工位 1：铣倒车齿轮轴孔处两内侧面。 以顶面和两工艺孔为基准，选用数控铣床和专用夹具。 工位 2：加油孔钻孔及攻丝。 以顶面和两工艺孔为基准，。