1、 毕 业 设 计 论 文 课题名称 汽车变速箱箱体加工工艺及 铣 平 面夹具设计 课题来源 生产实际 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 T913-1 学 号 30 学生姓名 指导教师 完成日期 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位
2、论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 ，在 _年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 I 摘 要 本设计是汽车变速箱箱体零件的加工工艺规程 设计 及 铣削 专用夹具设计。汽车变速箱箱体的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要
3、比保证孔系的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则 ,并将孔与平 面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。基准选择以变速箱箱体的输入轴和输出轴的 轴 承孔作为粗基准，以顶面与两个工艺孔作为精基准。 主要加工工序安排是先以轴承孔系定位加工出顶面，再以顶 面与 轴 承孔系定位加工出工艺孔 ， 在后续工序中除个别工序外均用顶面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。 轴 承孔系的加工是采用 镗模 法镗孔 ， 各平面采用铣削法加工， 整个加工过程 以 数控 组合机床 为主 数控铣床 及加工中心为辅 。 夹具选用专用夹具， 定位元件采用若干个支撑板一短圆柱销一短削边销， 夹紧方式 选用气动
4、夹紧 、 夹紧可靠， 然后分析定位误差和计 算夹紧力，设计夹具体，绘制夹具装配图 。 关键字：变速箱箱体 工艺规程 设计 专用夹具设计 Abstract Those are the machining processing procedures and special clamping apparatus design of the automobile gear-box. The main machining surfaces of the automobile gear-box are planes and holes. Generally speaking, to guarantee t
5、he accuracy of the planes are easier than the holess. Therefore, the design follows the principle of planes first and holes second, and the machining of the holes and the planes are clearly divided into rough machining and finish machining stage. The supporting holes of the input and output shaft of
6、 the gear-box are as the rough datum, and the top plane and two fabrication holes are as the finish datum. The main processing process are fastening the gear-box with the supporting ho les to process the top plane, then fastening the gear-box with the top plane and two fabrication holes to process t
7、he bearing holes. In the subsequent working procedure, in addition to some individual processes, the gear-box is fastened by the top plane and two fabrication holes to 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 II processing the othes. The whole processes are given priority to CNC combination machine tools， CNC m
8、illing machines and machining centers are complementary. The special clamping apparatus are used in the whole machining process, positioning components adopt a number of support plates , a short cylindrical pin and a short cutting edge pin, and the clamping way choose pneumatic and is very reliable.
9、In the end I analysis the error and calculate the clamping force, design the body of the specific clamping apparatus. Key words: gear-box the design of the process planing the design of the special clamping apparatus 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 III 目录 第 1 篇 汽车变速箱箱体加工工艺规程设计 . 1 1.变速箱箱体零件的分析 . 1 1.1
10、零件的作用 . 1 1.2 零件的工艺分析 . 1 1.2.1 箱体零件的主要技术要求 . 1 1.2.2 箱体零件的主要加工表面 . 1 1.3 箱体零件的材料及毛坯 . 2 2.变速箱箱体的加工方案选择 . 3 2.1 孔和平面的加工顺序 . 3 2.2 面的加工方案选择 . 3 2.3 孔系加工方案选择 . 4 3.变速箱箱体加工定位基准的选择 . 6 3.1 粗基准的选择 . 6 3.2 精基准的选择 . 6 4.制定变速箱箱体的工艺路线 . 8 4.1 工序安排原则 . 8 4.2 箱体实际加工 工艺 具体安排 . 8 4.3 箱体加工工艺路线 . 9 4.4 方案对比分析 . 11
11、 5.选择工艺装备 .12 5.1 选择机床 .12 5.2 选择夹具 .12 5.3 选择刀具 .13 5.4 选择量具 .13 6.机械加工余量、毛坯尺寸及工序尺寸的确定 .14 6.1 顶面加工余量 .14 6.2 两工艺孔的加工余量 .15 6.3 顶面 8 螺孔 M10-6H 的加工余量 .15 6.4 前后端面加工余量 .16 6.5 前后端面螺纹孔及倒车齿轮轴孔加工余量 .17 6.6 前后端面上支承孔加工余量 .18 6.7 两侧面的加工余量 .21 6.8 两侧面螺孔的加工余量 .22 6.9 倒车齿轮轴孔内端面加工余量 .23 6.10 加油孔加工余量 .23 7.确定切削
12、用量及基本工时（机动时间） .25 7.1 粗、精铣顶面 .25 7.2 钻顶面螺纹底孔、钻扩铰定位孔 .26 7.3 粗精铣前后端面 .29 7.4 粗精铣两侧面 .32 7.5 铣倒车齿轮轴孔左右两内端面 .35 7.6 镗前后端面支承孔 .37 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 IV 7.6.1 粗镗前后端面支承孔 .37 7.6.2 半精镗前后端面支承孔 .38 7.6.3 精镗前后端面支承孔 .40 7.7 扩铰倒车齿轮轴孔、钻前后左右端面上通孔及螺纹底孔 .42 7.8 钻加油孔螺纹底孔 .45 7.9 前后左右端面 M10-6H、 M14-6H 螺孔螺纹底
13、孔攻丝 .47 7.10 加油孔攻丝 .48 8.生产节拍分析及生产线规划 .49 第 2 篇 专用夹具设计 . 50 1.定位基准和夹紧方案的选择 .50 2.定位元件的选择及相关计算 .50 3.定位误差的分析与计算 .52 4. 铣削力与夹紧力的计算 .53 4.1 铣削力的计算 .53 4.2 夹紧力的估算 .54 5.定位键与对刀装置设计 .55 6.夹紧方案选择及夹紧元件的设计计算 .56 6.1 夹紧装置的组成 .56 6.2 对夹紧装置的要求 .56 6.3 夹紧方案的选择 .56 6.4 夹紧元件的设计计算 .56 7.夹具体的设计 .58 8.夹具设计及操作的简要说明 .5
14、8 总结 . 59 致谢 . 60 参考文献 . 61 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 1 第 1 篇 汽车变速箱 箱体 加工工艺规程设计 1.变速箱箱体 零件的分析 1.1 零件的作用 变速箱箱体内装有输入轴、输出轴、倒档轴和齿轮等。 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， 并保证变速箱箱体部件与其相连接的其他部件的正确安装 。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 14。汽车变速箱主要是实现汽车的变速，改变汽车的运动速度。汽车变速箱箱体零件的顶面用以安装
15、变速箱盖，前后端面支承孔用以安装传动轴，实现其变速。 从变速箱箱体零件图来看，它是一个薄壁壳体腔形零件，形状复杂，铸造困难，刚度差，易变形，加工精度要求较高 15。 1.2 零件的工艺分析 1.2.1 箱体零件的主要技术要求 汽车箱体零件对一些主要孔与平面有较高技术要求，主要有：主要孔的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度；主要孔与孔、孔与平面的位置公差；主 要平面的尺寸公差、平面度和表面粗糙度。其主要技术指标如下： （ 1）主要孔（轴承座孔）的尺寸公差不低于 IT7 级； （ 2）孔与孔、孔与平面的位置公差： A. 前后端面 A 和 B 相对于 L-L 轴线的跳动量，在 100mm长度上分别不大于
16、 0.08mm和 0.12mm。 B. 轴线 L-L 和轴线 M-M 在同一平面内的不平行度，在变速器箱体整个长度365 上不大于 0.07mm。 C. 端面 C 相对于轴线 N-N 的跳动量，在半径为 18mm的长度上不大于0.15mm。 D. 主要孔的表面粗糙度为 Ra1.6um， 前后端面和两侧表面的表面粗糙度为Ra6.3um。 1.2.2 箱体零件的主要加工表面 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，它的外表面上有五个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。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湖 北 汽 车 工 业 学
17、 院 毕 业（设 计） 论 文 2 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：顶面的铣削加工； 8 10 6MH的螺孔加工； 0.0272 12 mm 的工艺孔加工。其中顶面有表面粗糙度要求为 6.3Ra m ， 8个螺孔均有位置度要求为 0.3mm ， 2个工艺孔也有位置度要求为 0.1mm 。 （ 2）以 0.03120 mm 、 0.03080 mm 、 0.035100 mm 的支承孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括： 2个 0.03120 mm 、 1个 0.03080 mm 和 1个0.035100 mm 的孔；尺寸为 365 0.
18、25mm 与 0.032 120 mm 、 0.03080 mm 的 3 个孔轴线相垂直的前后端面；前后端面上 3 14 6MH 、 17 10 6MH 的螺孔，以及4个 15mm 、 2 个 8mm 的 通 孔；还有另外两个在同一 轴 心线上与两端面相垂直的 0.0200.01330 mm 倒车齿轮轴孔及其内端面和 2个 10 6MH 的螺孔。其中前后端面有表面粗糙度要求为 6.3Ra m ， 3 14 6MH 、 17 10 6MH 螺孔， 4个 mm15 、2个 mm8 通 孔均有位置度要求为 mm3.0 ，两倒车齿轮轴孔内端面有尺寸要求为 0.4690 mm 及表面粗糙度要求 6.3R
19、a m 。 （ 3）以两侧窗口面为主要加工平面的加工面。这一组加工表面包括：尺寸为 mm0 1.0160 和 mm0 1.0104 的两侧窗口面；与两侧窗口面相垂直的 12 个HM 610 的螺孔 ；与两侧面成 60 角的尺寸为 1 的锥管螺纹孔（加油孔）。其中两侧窗口面有表面粗糙度要求为 mRa 3.6 ， 12 个螺孔均有位置度要求为mm3.0 。【 14】 1.3 箱体零件的材料及毛坯 对于汽车上的箱体类零件，由于形状较为复杂，通常采用铸铁制造毛坯。铸铁具有成形容易、可加工性良好，同时吸振性好，成本低等优点，故采用 金属型铸造 毛坯 ，壳体的材料为 HT200，热处理硬度为 190HB；
20、 近来，随着轻量化技术的成熟，轿车上的变速器壳体已采用铝合金压铸 ZL104、 ZL105 等 10。 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 3 2.变速箱箱体 的 加工 方案 选择 由以上分析可知 ，变速箱 箱体零件的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要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于变速箱箱体来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度 14，处理好孔和平面之间的相互关系。 2.1 孔和平面的加工顺序 箱体类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工箱体上的基准平面，再 以基准平面定位加工其他平面 ， 然后再加工孔系。这是因为 平面的面积
21、大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。 并且先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平， 为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。 同时 变速箱箱体零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。 15 2.2 面的加工方案选择 对于平面加工的技术要求，主要有平面本身的尺寸公差、平面度及该平面与其他表面的位置公差。箱体平面加工常用的方法有刨、铣、磨三种。刨削和铣削常作平面的粗加工和半精加工，而磨削则作平 面的精加工。 1）刨削加工 其特点是刀具结构简单，机床调整方便，成本较低，在龙门刨床上可以
22、利用几个刀架，在一次装夹中，同时或依次完成若干个表面的加工或多个零件的同时加工，从而较经济地保证这些表面的相互位置精度。精刨后的表面粗糙度Ra 值可达 0.63 2.5um um，平面度可达 0.02mm/m。但由于刨削速度低，有空回程损失，同时参加工作的刀具数目少，故其生产效率低，只适于单件小批生产。 2）铣削加工 铣削生产效率高于刨削，故在汽车制造业中的发动机机体、汽缸盖的加工中，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
23、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1.25um，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。 2.3 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
24、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(0.2 0.3)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 0.02mm 。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
