重型汽车变速箱箱体加工工艺的研究

1、1 前言近年来汽车行业高速发展，随着人们生活水平的不断提高，人们对汽车的需求和要求越来越高，于此同时，对汽车制造业也提出了越来越高的要求。制造企业要在外部激烈的环境变动下生存下来，就要努力掌握自身的运行性能，不懈的进行创新和优化。在汽车主要零部件中，变速箱箱体占有重要的一部分，而对于汽车变速箱箱体加工工艺的研究，作为一个传统的领域已经发展了很多年，积累了不少理论和实践经验，但随着社会的发展，各个方面的个性化需求越加强烈，汽车变速箱箱体的发展面临着严峻的挑战。目前，国内获得零件形状的方法主要是采用机械加工的方法，是通过机床利用刀具将毛坯上多余的材料切除来获得的。根据机床运动的不同、刀具的不同，可

2、分为不同的加工方法，主要有：车削、铣削、磨削、钻削、镗削及特种加工等。在机械制造行业加工中，根据产品的加工要求，一般采用粗、半精、精多次加工才能完成。因此，高精度、高效率、低成本孔隙加工工艺的研究就成了设计人员要解决的关键课题。对于一个企业来说，如何能在保证质量的前提下有效降低成本，提高产品的获利能力，成为每个厂家在这场市场大战中获胜的关键所在和努力的方向。本设计基于此分析了变速箱箱体加工工艺方案的设计原则，制定出了一套针对变速箱箱体加工的工艺路线，制作出一套完整的机械加工工序卡片并设计出了一套经济适用的专用夹具。近年来，我国的制造业与制造技术也得到了长足的发展。改革开发以来，开放与引进在一定

3、程度上促进了我国制造业的发展及制造技术的提高，但与工业发达国家相比，我们还存在这十分明显的差距。我国现在已经是制造大国，要想称为制造强国，还有很长的路要走。因此，为振兴我国制造业，必须走自主发展的道路。2 零件的分析2.1 零件的作用变速箱箱体的主要作用是支撑各传动轴，保证各轴之间的中心距及平行度，并保证变速箱部件与发动机正确安装。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，而且还会汽车的工作精度、使用性能和寿命。汽车变速箱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前后端面支撑孔90、130，用以安装传动轴，实现其变速功能。2.2 零件的

4、工艺分析 图 1-1 由图1-1汽车变速箱箱体零件图可知，汽车变速箱箱体是一个薄壁壳体零件，它的外表面上有三个平面需要进行加工。此外各表面上还需要加工一些支撑孔、螺纹孔、凸台孔。因此可将其分为三组加工表面，它们之间有一定的位置要求，现分析如下： 图1-2（1）、以底面为主要加工表面的加工面如图1-2所示，这一组加工面主要包括：底面的铣削加工、31、102的工艺孔及凸台孔加工。其中要保证底面的表面粗糙度要求为Ra3.2um，两工艺孔之间的距离为803.250.05mm。（2）、以前后端面为主要加工表面的加工面如图1-1所示，这一组加工表面包括三小部分，一部分为前后端面的铣削，另一部分为前端面上9

5、0、355、358、420、130、130孔的镗削，最后一部分为后端面上130、130、120、95、125、孔的镗削及钻10的孔，还有各个表面螺纹孔的加工，其中要保证前端面上420孔、358孔对后端面上90孔的同轴度0.075及尺寸公差420、358，保证后端面上90、120、95、125对后端面的垂直度0.025。另外还要保证尺寸公差95、355、130、90、120、130、125。 （3）、以左侧面为主的加工面如图1-1所示，主要包括18和28两孔的钻铰。保证尺寸公差28、18。 2.3 定位基准的选择2.3.1 粗基准的选择在选择粗基准时应该从以下几个方面进行考虑：（1)、余量均匀原

6、则，即为了保证重要加工面的余量均匀，应选择其为粗基准。（2）、为了加工面与非加工面之间的位置精度要求，应选非加工面为粗基准。 （3)、粗基准应平整光滑，定位可靠的原则。（4）、为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准。3通过对零件的工艺分析及考虑到粗基准的选择原则，在加工变速箱箱体时，应选择变速箱箱体的输入轴和输出轴两支承孔及顶面作为粗基准，来加工底面和工艺孔。因此，以后再用底面定位加工主要支承孔时，孔加工余量是均匀的，这就遵循了（1）中的余量均匀原则。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。选择的各孔和面都是铸造

7、出来的，也遵循了（2）中以非加工面为粗基准的原则。2.3.2 精基准的选择 在选择精基准时应该从以下几个方面进行考虑：（1）、基准重合原则，即尽可能选用设计基准作为定位基准；（2）、基准统一选择，即尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面之间的位置关系；（3）互为基准、反复加工的原则；（4）自为基准原则。通过对零件加工工艺的分析及考虑到精基准的选择原则，它的底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，这也遵循了（2）中基准统一原则。因此，选择底平面及31、102的工艺孔

8、作为精基准来加工其他的面和孔。2.4 加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，必须把整个加工过程划分为几个阶段：1）粗加工阶段，在这一阶段要切除较大的加工余量，加工变速箱箱体时，主要是粗铣前后端面及粗镗各孔。2）半精加工阶段，在这一阶段应为主要表面的精加工阶段做好准备（达到一定的加工精度，保证一定的精加工余量），并完成一些次要表面的加工（钻孔、攻螺纹、等），一般在热处理之前进行。加工变速箱箱体时主要是半精加工前后端面及端面上各孔。3）精加工阶段，保证各主要表面达到图样规定的质量要求。在加工变速箱箱体时主要是精铣底面前后端面及精镗各孔，以保证各加工精度、表面粗糙度及垂直度和同轴度要求。2.5 加

9、工顺序的安排2.5.1 切削加工顺序1）先粗后精。先安排粗加工，中间安排半精加工最后安排精加工。2）先主后次。先按排主要表面的加工，后安排次要表面的加工。3）先基面后其他。在变速箱箱体加工时，应先把底面加工出来然后再以底面为定位基准去加工其他的面。4）先加工平面后加工孔。箱体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，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。变速箱箱体的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，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。其次，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

10、刀具。2.5.2 热处理工序1）为了改善切削性能而进行的热处理工序，如正火、调制、退火等，应安排在切削加工之前。2）为了消除内应力而进行的热处理工序，应安排在粗加工之后、精加工之前进行。3）为了得到所要求的物理机械性能，如渗碳、渗氮、淬火等，一般应安排在粗加工或半精加工之后、精加工之前。4）对于整体淬火的零件，则应在淬火之前，将所有用金属切削刀具加工的表面都加工完，表面淬火后，一般只进行磨削加工。5）为了得到表面耐磨、耐腐蚀或美观等所进行的热处理工序，如镀硌、阳极氧化、镀锌、发蓝等，一般都放在最后工序。2.5.3 辅助工序如检验，在零件全部加工完毕后、各加工阶段结束时、关键工序前后，都要适当安

11、排。其他辅助工序还有清洗、去毛刺、表面处理、气密试验、包装等，也应按其要求加入工艺过程。2.6 机床的选择2.6.1机床选择原则1） 机床主要规格的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应。即小的工件应选择小的规格的机床加工，而大的工件则选择大规格的机床加工，做到设备的合理使用。 2） 机床的结构取决于机床规格尺寸、加工工件的重量等因素的影响。3） 机床的工作精度与工序要求的加工精度相适应。根据零件的加工精度要求选择机床，如精度要求低的粗加工工序，应选择精度低的机床，精度要求高的精加工工序，应选用精度高的机床。4） 机床的功率与刚度以及加工范围应与工序的性质和最合适的切削量相适应。如粗加工工序取出的毛坯余

12、量大，就要求机床有大的功率和较好的刚度。5） 装夹方便、夹具结构简单也是选择数控设备最需要考虑的一个因素。选择采用卧式加工中心，还是选择立式加工中心，将直接影响所选择的夹具的结构和加工坐标，直接关系到数控编程的难易程度和数控加工的可靠性。根据以上机床选择的原则及对零件整体的分析，可知对于变速箱箱体上底面及底面上工艺孔的加工、前后端面的铣削加工、前后端面上各主要孔及螺纹孔的加工和左侧面凸台孔的加工、主要采用HN100D-FC型卧式加工中心。具体规格如下：行程X轴行程（工作台左右）2030mm 主轴主轴转速1500 min-1Y轴行程（主轴头上下）1300mm面铣头转速600 min-1Z轴行程（

13、立柱前后）1200mm主轴最大扭矩659.5NmW轴行程（主轴伸缩）300mm面铣头最大扭矩1486 NmU轴行程（车削头上下）130mm伸出主轴直径130mm工作台工作台台面10001000mm主轴锥孔No.50最大托盘承重3500Kg面铣头直径700mm进给速度快速进给速度 X轴20m/min自动刀具交 换刀库容量6090/119/179 Y轴15 m/min刀具选择随机走捷径 Z轴15 m/min最大刀具长度550mm U-W轴15 m/min刀柄BT50切削进给速度X轴16000mm/min最大刀具直径120/230mm Y-Z轴16000mm/min最大刀具重量30kg U-W轴14

14、000mm/min刀具交换时间11.8s精度定位精度/全行程N/A概述机床重量31000kg带光栅尺0.004mm占地面积宽/长5580/9850mm重复定位精度N/A机床高度4715mm3 制定工艺路线3.1制定加工工艺路线时需要注意的问题零件机械加工的工艺路线（简称工艺路线）是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，大多采用加工中心配以专用夹具来完成加工，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果、以使生产成本尽量提高。 工艺路线的拟定是制定

15、工艺规程中关键的一步，工艺路线合理与否、不但影响到零件的加工质量和效率，而且还影响到工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等，必须严禁从事。在变速箱箱体零件的加工中，对于加工精度要求较高和表面粗糙度要求较高时，常将工艺过程划分为粗加工和精加工两个阶段；对于加工精度要求很高和表面粗糙度要求也很高时，常将工艺过程划分为粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段。同时，通过认真分析和研究零件图，对各加工表面和孔隙选择出相应定位基准、加工方法、加工顺序等，制定出合理的加工路线。3.2 工艺路线的制定 图 1-3通过仔细分析零件图1-1，列出主要的加工部分如图1-2所示。加工路线如下工艺路线一：1. 粗

16、、精铣底面2. 粗镗工艺孔31、1023. 半精镗工艺孔31、1024. 精镗工艺孔31、1025. 粗镗底面上的孔30.86. 半精镗底面上的孔30.87. 精镗底面上的孔30.88. 镗底面上四个孔9. 钻底面上的凸台孔10. 铰底面上的凸台孔11. 粗、精铣前端面12. 粗镗前端面孔90、355、358、420、13013. 粗镗后端面孔130、95（背镗）、120、12514. 钻后端面孔2-10H715. 钻前端面上各螺纹孔16. 铰前端面上各螺纹孔17. 半精镗前端面孔90、355、358、420、13018. 半精镗后端面孔130、95（背镗）、120、12519. 精镗前端面孔

17、90、355、358、420、13020. 精镗后端面孔130、95（背镗）、120、12521. 铰后端面孔2-10H722. 钻左侧面孔1823. 钻左侧面孔2824. 铰左侧面孔1825. 铰左侧面孔2826. 攻前后端面上螺纹孔的螺纹27. 倒角，去毛刺28. 检验29. 清洗30. 包装、入库工艺路线二：1. 粗、精铣底面2. 粗镗工艺孔31、1023. 粗镗底面上的孔30.84. 粗镗底面上的四个孔5. 钻底面上的凸台孔6. 半精镗工艺孔31、1027. 半精镗底面上的孔30.88. 半精镗底面上的四个孔9. 精镗工艺孔31、10210. 精镗底面上的孔30.811. 精镗底面上的

18、四个孔12. 铰底面上的凸台孔13. 粗铣前端面14. 粗铣后端面15. 精铣后端面16. 精铣前端面17. 粗镗前端面孔90、355、358、420、13018. 粗镗后端面孔130、95（背镗）、120、12519. 钻后端面孔2-10H720. 钻左侧面孔1821. 钻左侧面孔2822. 铰左侧面孔1823. 铰左侧面孔2824. 铰后端面孔2-10H725. 半精镗后端面孔130、95（背镗）、120、12526. 半精镗前端面孔90、355、358、420、13027. 精镗前端面孔90、355、358、420、13028. 精镗后端面孔130、95（背镗）、120、12529. 钻

19、后端面螺纹孔30. 铰后端面螺纹孔31. 攻螺纹32. 钻前端面螺纹孔33. 铰前端面螺纹孔34. 攻螺纹35. 倒角，去毛刺36. 检验37. 清洗38. 包装、入库3.3 工艺方案的分析与比较上述两个工艺路线的特点在于：工艺路线一中首先加工出了底面和两个工艺孔31、102，以其为定位再加工出变速箱箱体的前后端面及其各孔，实现了基准统一选择，而且把两个工艺孔的加工放在了比较靠前的工序中，便于以后工序的加工，但在加工面、工艺孔与底孔的加工时没有划分明确粗精加工阶段，这样虽然可以减少了装夹次数、节省时间提高了生产率，但在粗加工过程中，由于粗加工余量大，工件容易振动，从而影响定位精度，这样也就直接

20、影响了加工质量。因此最好把粗、精加工分开。另外，加工面和加工孔的工序混在了一起，违背了先面后孔的原则。在工艺路线二中，不仅遵从了先面后孔的原则，而且很好的划分了粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段。这样有利于保证加工质量，便于使用机床，便于使用安排热处理工序。在粗加工各表面后可以及早的发现毛坯的缺陷，及时的进行补修，以免继续进行加工而浪费了工时和制造费用。另外，在加工完面时，直接加工面上的孔，这样可以节省工作台来回转动的时间及减少了工作台的磨损量。但是在这两个加工路线中都出现了工序过多，加工繁琐的问题，会使工件反复的被拆卸安装，这样加工精度不容易保证，另外使辅助时间增多降低了生产率，增高了生产

21、成本。因此应尽量在一次装夹中加工尽可能多的面和孔，提高生产率。综上所述，最后的加工路线如机械加工工序卡片上所示(见最后附件)。4 机械加工余量、工序尺寸、及毛坯尺寸的确定在由毛坯变为成品的过程中，在某加工表面上切除的金属层的总厚度称为该表面的加工总余量。每一道工序所切除的金属层厚度称为工序间加工余量。其中平面采用单边余量，孔采用双边余量。由于加工的需求，在工序简图或者工艺规程中要标注一些专供加工用的尺寸，这类尺寸就称为工序尺寸。可直接由参考文献4机械制造技术基础、7互换性与技术测量、9机械加工余量手册、10机械加工余量与公差手册查得以下加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。1、31工艺孔的加工路线如下

22、： 粗镗-半精镗-精镗（1） 确定各工序间的加工余量 粗镗余量为：1.4mm，半精镗余量为：0.15mm，精镗为：0.075mm，总余量为1.625mm。 （2）计算各工序及毛坯的基本尺寸 由精镗后基本尺寸为31mm，所以，半精镗后基本尺寸为31.15mm，粗镗后基本尺寸为31.45mm，毛坯的基本尺寸为34.25mm。 （3）计算各工序及毛坯的尺寸公差 精镗： 31mm， 表面粗糙度为3.2um。 半精镗：31.15mm，表面粗糙度为6.3un。 粗镗： 31.45mm，表面粗糙度为12.5um。 毛坯： 34.25mm。2、102 工艺孔的加工路线如下： 粗镗-半精镗-精镗（1）确定各工序

23、间的加工余量 粗镗余量为：1.5mm，半精镗余量为：0.2mm，精镗为：0.1mm，总余量为1.8mm。 （2）计算各工序及毛坯的基本尺寸 由精镗后基本尺寸为102mm，所以，半精镗后基本尺寸为102.2mm，粗镗后基本尺寸为102.6mm，毛坯的基本尺寸为105.6mm。 （3）计算各工序及毛坯的尺寸公差 精镗： 102mm， 表面粗糙度为3.2um。 半精镗：102.2mm，表面粗糙度为6.3un。 粗镗： 102.6mm，表面粗糙度为12.5um。 毛坯： 105.6mm。3、90工艺孔的加工路线如下： 粗镗-半精镗-精镗（1）确定各工序间的加工余量 粗镗余量为：1.5mm，半精镗余量为

24、：0.2mm，精镗为：0.1mm，总余量为1.8mm。 （2）计算各工序及毛坯的基本尺寸 由精镗后基本尺寸为90mm，所以，半精镗后基本尺寸为90.2mm，粗镗后基本尺寸为90.6mm，毛坯的基本尺寸为93.6mm。 （3）计算各工序及毛坯的尺寸公差 精镗： 89.987mm， 表面粗糙度为3.2um。 半精镗：90.187mm， 表面粗糙度为6.3un。 粗镗： 90.587mm， 表面粗糙度为12.5um。 毛坯： 93.587mm。4、95工艺孔的加工路线如下： 粗镗-半精镗-精镗（1）确定各工序间的加工余量 粗镗余量为：1.5mm，半精镗余量为：0.2mm，精镗为：0.1mm，总余量为

25、1.8mm。 （2）计算各工序及毛坯的基本尺寸 由精镗后基本尺寸为95mm，所以，半精镗后基本尺寸为95.2mm，粗镗后基本尺寸为95.6mm，毛坯的基本尺寸为98.6mm。 （3）计算各工序及毛坯的尺寸公差 精镗： 94.987mm， 表面粗糙度为3.2um。 半精镗：95.187mm， 表面粗糙度为6.3un。 粗镗： 95.587mm， 表面粗糙度为12.5um。 毛坯： 98.587mm。5、125工艺孔的加工路线如下： 粗镗-半精镗-精镗（1）确定各工序间的加工余量 粗镗余量为：1.6mm，半精镗余量为：0.25mm，精镗为：0.125mm，总余量为1.975mm。 （2）计算各工序

26、及毛坯的基本尺寸 由精镗后基本尺寸为125mm，所以，半精镗后基本尺寸为125.25mm，粗镗后基本尺寸为125.75mm，毛坯的基本尺寸为128.95mm。 （3）计算各工序及毛坯的尺寸公差 精镗： 125mm， 表面粗糙度为3.2um。 半精镗：125.25mm， 表面粗糙度为6.3un。 粗镗： 125.75mm， 表面粗糙度为12.5um。 毛坯： 128.95mm。6、130工艺孔的加工路线如下： 粗镗-半精镗-精镗（1）确定各工序间的加工余量 粗镗余量为：1.6mm，半精镗余量为：0.25mm，精镗为：0.125mm，总余量为1.975mm。 （2）计算各工序及毛坯的基本尺寸 由精

27、镗后基本尺寸为130mm，所以，半精镗后基本尺寸为130.25mm，粗镗后基本尺寸为130.75mm，毛坯的基本尺寸为133.95mm。 （3）计算各工序及毛坯的尺寸公差 精镗： 129.986mm， 表面粗糙度为3.2um。 半精镗：130.236mm， 表面粗糙度为6.3un。 粗镗： 130.736mm， 表面粗糙度为12.5um。 毛坯： 133.936mm。7、358工艺孔的加工路线如下： 粗镗-半精镗-精镗（1）确定各工序间的加工余量 粗镗余量为：1.8mm，半精镗余量为：0.35mm，精镗为：0.175mm，总余量为2.325mm。 （2）计算各工序及毛坯的基本尺寸 由精镗后基本

28、尺寸为358mm，所以，半精镗后基本尺寸为358.35mm，粗镗后基本尺寸为359.05mm，毛坯的基本尺寸为362.65mm。 （3）计算各工序及毛坯的尺寸公差 精镗： 358mm， 表面粗糙度为3.2um。 半精镗：358.35mm， 表面粗糙度为6.3un。 粗镗： 359.05mm， 表面粗糙度为12.5um。 毛坯： 362.65mm。8、28的加工路线如下： 钻孔-粗铰-精铰 （1）确定各工序间的加工余量 第一次钻孔余量为：2mm，粗铰余量为：1.94mm，精铰为：0.06mm，总余量为4mm。 （2）计算各工序及毛坯的基本尺寸 由精铰后基本尺寸为28mm，所以，粗铰后基本尺寸为2

29、7.94mm，钻孔后基本尺寸为26mm。 （3）计算各工序及毛坯的尺寸公差 精铰： 28 mm， 表面粗糙度为3.2um。 精铰：27.94mm， 表面粗糙度为6.3un。 钻孔： 26mm， 表面粗糙度为12.5um。9、前后端面的加工路线如下： 粗铣-精铣粗铣余量为：1.0mm，精铣为0.7mm，总余量为1.7mm。10、左侧面的加工路线如下： 粗铣-精铣粗铣余量为：1.5mm，精铣为1mm，总余量为2.5mm。5 确定切削用量 正确的选择切削用量，对提高切削效率、保证必要的刀具寿命和经济性以及加工质量都有重要的意义。切削用量的选取有计算法和查表法两种，因此可根据参考文献7互换性与技术测量

30、、8实用机械加工工艺手册查得以下工序的切削用量。工序1：粗、精铣底面及镗各工艺孔机床：卧式加工中心工步（1）：粗铣底面凸台刀具：高速钢立铣刀 80铣刀 d=80mm 齿数z=10铣削深度：， 每齿进给量铣削速度机床主轴转速：，取工步（2）：精铣底面凸台刀具：高速钢立铣刀 100铣刀 d=100mm 齿数z=14铣削深度：， 每齿进给量铣削速度机床主轴转速：，取工步（3）：粗镗工艺孔31刀具：30粗镗刀切削深度：， 进给量切削速度机床主轴转速：，取工步（4）：粗镗工艺孔102刀具：100粗镗刀切削深度：， 进给量切削速度机床主轴转速：，取工步（5）：半精镗工艺孔31刀具：30半精镗刀切削深度：，

31、 进给量切削速度取机床主轴转速：，取工步（6）：半精镗工艺孔102刀具：100半精镗刀切削深度：进给量， 切削速度：参照表9-145，取机床主轴转速：，取工步（7）：精镗工艺孔31刀具：30可调精镗刀切削深度：， 进给量切削速度机床主轴转速：，取工步（8）：精镗工艺孔刀具：102可调精镗刀 切削深度：， 进给量切削速度机床主轴转速：，取工序2：铣前后端面及左侧面机床：HN100D-FC卧式加工中心工步（1）：粗铣后端面刀具：高速钢立铣刀 125铣刀 d=125mm 齿数z=14铣削深度：， 每齿进给量铣削速度机床主轴转速：，取工步（2）：粗铣前端面 刀具：高速钢立铣刀 125铣刀 d=125m

32、m 齿数z=14铣削深度：， 每齿进给量铣削速度机床主轴转速：，取工步（3）：粗铣左侧面 刀具：硬质合金面铣刀 320铣刀铣削深度：， 每齿进给量铣削速度机床主轴转速：，取工步（4）：精铣左侧面 刀具：硬质合金面铣刀 80铣刀铣削深度：， 每齿进给量铣削速度机床主轴转速：，取工步（5）：精铣前端面刀具：高速钢立铣刀 80铣刀 d=80mm 齿数z=10铣削深度：， 每齿进给量铣削速度机床主轴转速：，取工步（6）：精铣后端面刀具：高速钢立铣刀 80铣刀 d=80mm 齿数z=10铣削深度：， 每齿进给量铣削速度机床主轴转速：，取工序3：精镗前后端面各孔及钻左侧面各孔（已半精加工过，加工余量为1m

33、m）机床：HN100D卧式加工中心工步（1）：精镗后端面孔130 刀具：120可调精镗刀 切削深度：， 进给量切削速度机床主轴转速：，取工步（2）：精镗后端面孔90孔 刀具：88可调精镗刀 切削深度：， 进给量切削速度机床主轴转速：，取工步（3）精镗后端面孔120孔 刀具：118可调精镗刀 切削深度：， 进给量切削速度机床主轴转速：，取工步（4）精镗后端面125孔 刀具：124可调精镗刀 切削深度：， 进给量切削速度：参照表9-145，取机床主轴转速：，取六 夹具的设计6.1 夹具的概述 机床夹具是机械加工工艺系统的重要组成部分，是机械制造中的一项重要工艺装备。工件在机床上进行加工时，为保证加

34、工精度和提高生产率，必须使工件在机床上相对刀具占有正确的位置，完成这一功能的辅助装置称为机床夹具。机床夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、生产率和生产成本以及工人的劳动强度等，因此机床夹具设计是机械加工工艺准备中的一项重要作用。6.2 夹具的工作原理及作用夹具工作原理的要点如下：1）、使工件在夹具中占有正确的加工位置。这是通过工件各定位面与夹具的相应定位元件的定位工作面（定位元件上起定位作用的表面）接触、配合或对准来实现的。2）、夹具对于机床应先保证有准确的相对位置，而夹具结构又保证定位元件的定位工作面对夹具与机床相连接的表面之间的相对准确的位置，这就保证了夹具定位工作面

35、相对机床切削运动形成表面的准确几何位置，也就达到了工件加工面对定位基准的相互位置精度要求。3）使刀具相对有关的定位元件的定位工作面调整到准确位置，这就保证了刀具在工件上加工出的表面对工件定位基准的位置尺寸。夹具是机械加工中不可缺少的一种工艺装备，应用十分广泛。它能起下列作用：1）、保证稳定可靠的达到各种加工精度。2）、缩短加工工时，提高劳动生产率。3）、降低生产成本。4）、减轻工人劳动强度。5）、可由较低等级的工人进行加工。6）、能扩大机床加工工艺范围。6.3 夹具设计的基本要求与组成 夹具设计的原则是经济和适用。具体要求有以下几点： 1）夹具的构造应与其用途及生产相适应。2）保证工件精度。3

36、）保证使用方便与安全。4）正确处理作用力的平衡问题。5）注意结构的工艺性，便于制造和维修。6）注意夹具与机床、辅助夹具、刀具、量具之间的关系。夹具的主要组成部分有：1）定位元件。2）夹紧装置。3）对刀元件。4）导引元件。5）其他装置。6）连接元件和连接面。7）夹具体。6.4 定位误差计算由于定位基准与设计基准不重合引起的误差，称为“基准不重合误差”。将工件定位工作面与夹具定位元件的定位工作合称为“定位副”，由于定位副制造不准确，使得定位基准相对夹具的调刀基准发生位移而产生的定位误差，称为“基准位移误差”。定位误差包括基准位置误差和基准不重合误差。 图1-6如图1-6所示，两定位销所产生的最大角

37、度定位误差为：式中：-菱形销与工件定位孔间的最大间隙。 -圆柱销与工件定位孔间的最大间隙。根据对零件的分析，菱形销选用，圆柱销选用102，因为两工艺孔尺寸公差为、102，可知两种配合均为过渡配合中的间隙配合。所以=0.025mm，=0.035mm，又因为L=803.25mm即=0.002由零件图1-1所示，镗与90孔同轴的所有孔时基准不重合误差=0.2mm.基准位移误差=+0.075=0.025+0.035+0.075=0.135mm。所以，定位误差=+=0.2+0.135=0.335mm。与工序公差相比，可以保证同轴度的加工要求。6.5夹具的设计过程6.5.1、定位元件与夹紧装置的选择本次夹

38、具的设计主要是对前后端面上镗孔这一工序专用夹具的设计。由零件图可知，对于前后端面上镗孔的加工，定位基准为底面及底面上的两个工艺孔，即定位元件为支撑板、圆柱销及菱形销。夹紧装置主要选用螺钉压板。6.5.2、切削力与夹紧力的计算 1）、切削力的计算查金属切削机床夹具设计手册表3-50可得：轴向切削分力径向切削分力圆周切削分力式中，s-每转进给量（mmr）； t-切削深度 （mm）； v-切削速度 （mmmin）； -修正系数。由切削用量计算可知，s=2mmr，t=1 mm，v=40 mmmin= 其中，-考虑机械材料机械性能的系数；按表3-51选取= -考虑刀具几何参数的系数。 查机械工程材料及加

39、工工艺表3.15可得灰铸铁HB=200 查金属切削机床夹具设计手册表3-52及3-53可得： 当计算时，n=0.8，=1，=1.4，=1，=1= = =1.763 当计算时，n=1，=1，=1.4，=1，=0.66= = =1.232 当计算时，n=0.4，=1，=1.1，=1，=0.87 = = =1.074综上可知：轴向切削分力 = =107 N径向切削分力 = =111.89 N 圆周切削分力 = =166.2 N切削力 = =227.14 N 2）、夹紧力的计算（1）为防止工件在切削力P作用下平移所需夹紧力（如下图1-4所示）为： 式中，-定位销上允许承受的一部分切削力，对于精加工机床

40、，定位销不允许受力，即=0。 图1-4-夹紧元件与工件间的摩擦系数； -工件与夹具支撑面间的摩擦系数。其中，安全系数 -基本安全系数； - 加工状态系数； - 刀具钝化系数； -切削特点系数； - 考虑加紧动力稳定系数。参照金属切削机床夹具设计手册第三章 各种典型夹紧形式所需夹紧力的计算 根据分析可知：=1.5，=1，=1.5，=1，=1 即 = 1.511.5111 = 2.25查表3-19可知，=0.25，=0.25综上可知： = =8177.04 N （2）、为防止工件在切削力P的作用下绕圆柱销轴心线转动所需的夹紧力（如图1-5所示）为： 式中，-定位销上允许承受的一部分切削力，对于精加工机床，定位销不允许受力，即=0。 图1-5由零件图可知两个定位销之间的距离为803.25mm.即 =3614.6 N 综上所述，夹紧力 大于切削力P，所以压板提供的夹紧力完全可以胜任，满足加工要求装夹示意图如下所示：七 结 论本设计主要是对重型汽车变速箱箱体加工工艺的研究和专用夹具的设计两大部分。（1）、在加工工艺部分，首先分析了重型汽车变速箱