变速箱体工艺与工装设计

1、湖南工贸技师学院技师论文案例报告变速箱体工艺与工装设计湖南工贸技师学院何延钢摘要:本文对变速箱体的加工难点、生产类型进行了分析,针对零件的结构特点进行 毛坯设计、对其工艺过程进行了设计。为提高生产效率，设计了锤孔夹具，对其它箱体零件 的加工有一定的借鉴意义。关键词：变速箱 工艺 夹具 设计机械制造技术基础课程是在学完了机械制造技术基础和人部分专业课，并进行了生产实 习的基础上进行的又一个实践性环节。这次设计使我能够综合运用机械制造技术基础中的基 本理论，并结合生产实习中学到的经验，分析和解决机械制造工艺问题，进行夹具设计，提 高结构设计能力。为今后的毕业设计及从事的工作打下良好基础。一、零件的

2、工艺分析及生产类型的确定1. 零件的作用题目所给定的零件是变速箱，用于机床主轴变速，且只能装有两根主轴，用于简单的二 级变速。输入轴与电动机相连，输出轴与工作机相连。2. 零件的工艺分析通过对该零件图的重新绘制，对零件有些深入的了解，轴承孔为主要的加工部分。此零 件为典型的箱体类零件，并不是所有的表面和轮廓都要加工，除几个轴承孔外，其他部分加 工要求不高，都比较容易获得。主要保证好输入轴与输出轴孔的精度以及两个面的位置度。 箱体类零件其设计基准与装配基准为底部，首先应保证好，两侧面与轴承盖相配合，要保证 的位置度不难，在加工中心上可完成人部分的工作，此零件孔较多，但人部是小螺丝孔，只 要能满足

3、装配则可。主要的工艺思路是先面后孔，先粗后精的原则。零件的加工难点及关键 点为轴承孔，而且为人批量生产，后面将着重为这方面的工艺进行考虑，进行夹具设计。3零件的生产类型依设计题目知：QMOOOO件/年，N=2件/台，结合生产实际。备品率a和废品率B分别 取为5%和3%o代入公式得该零件的生产纲领N=40000*2* (1+5%) * (1+3%) =86520 件/年零件为变速箱，质量为4. 9kg,查表2-1可知其属轻型零件，生产类型为大批生产。二. 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1. 选择毛坯该零件材料是HT200。考虑到此材料可铸性较好，因此应该选用铸造件，保证零件工 作可靠。由于零

4、件年产量为40000件，属于大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不人，故可 以采用铸造成型。这从提高生产率.保证加工精度考虑，也是应该的。2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差参见机械制造技术基础课程设计指南第五章第一节，灰铸铁的公差及机械加工余 量按GB/T 6414-1999确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项 因素。、基本概念(1) 铸件基本尺寸R机械加工前的毛坯铸件的尺寸，包括必要的机械加工余量。(2) 尺寸公差CT允许尺寸的变动量。(3) 要求的机械加工余量RMA在毛坯铸件上为了随后可用机械加工方法去除铸造对 金属表面的影响，并使之达到所要求的表面特征和必要的尺寸精度而

5、留出的金属余量。单 侧作机械加工时,RMA与铸件其他尺寸之间的关系如(2-1)表示。对圆柱形的铸件部分或在 双侧机械加工少情况下，RMA要加倍，如(2-1)表示。对内腔作机械加工相对应的表达式 如(2-3)表示。(2-1)(2-2)(2-3)R二F+RMA+CT/2R二F+2RMA+CT/2R二F-2RMA+CT/2F为最终机械加工后的尺寸、公差等级铸件公差有16级，常用的为CT4CT13,该零件采用砂型铸造手工造型，材料是灰II 铸铁，根据表5-1查得，公差为CT11CT14o3、要求的机械加工余量根据表5-4和55查得，铸件的机械加工余量为24mm。4、确定毛坯尺寸由零件图可知，所有的表面

6、粗糙度都$16um,所以所有表面加工余量都无须增大。分析本零件，有的表面只需粗加工，这时可取所查数据的小值，需要精加工和半精加 工时可取其大值。综上所述，确定毛坯尺寸见下表表1-1变速箱毛坯尺寸零件尺寸单边余量铸件尺寸零件尺寸单边余量铸件尺寸3262330 72J72. 1 67.82302234 62J72. 1 57.8 80J721075.8c122. 1 37.8 92H72. 1(D87.8 72J72. 1 67.85. 确定毛坯尺寸公差根据查表5-3得，本毛坯允许偏差见下表1-2表1-2变速箱毛坯尺寸允许偏差铸件尺寸偏差根据铸件尺寸偏差根据330+1.9-0.9铸件公差表使用 方

7、法67.8+1.4-0.6铸件公差 表使用方 法234+1.9-0.9 57.8+1.4-0.676+1.4-0.6 37.8+1.4-0.6 87.8+1.5 -0.7067.8+1.4-0.66.设计毛坯图（1）确定圆角半径铸件圆角半径要求不高，满足要救即行。内圆角半径为3.5,外圆角 半径为5（2）确定铸造方法由于批量生产，且零件较犬，选为砂型铸造。（3）确定毛坯的热处理方式 为消除铸造时产生的残余应力采用人工时效处理，改善加 工条件。（4）毛坯图见下图33勺K15三、选择加工方法，制定工艺路线1. 定位基准的选择本零件是变速箱，底面是其设计基准（也是装配基准），为避免由于基准不重合而产

8、生误 差，应选底面为定位基准进行加工。从图可知，此零件要加工的尺寸不多，为6个轴孔以及上、下面以及两轴承盖端面及其 它螺纹孔。底面作为定位基准加工上表面。另外两侧面以一边作为粗基准加工另一面，然后 以另一面作为基准加工对面。加工孔时一加工好的一侧面作为基准进行锂削。2. 零件表面加工方法的选择本零件的加工面有端面.底面、内孔、小孔、螺纹孔等，材料为HT200。以公差等级 和表面粗糙度要求，其加工方法选择如下。（1）.变速箱上、下面 粗糙度要求为R“6.4,只需进行粗铳就行。（2）轴承端盖面 粗糙度要求为R1.6，且两侧面相对于基准A-B的垂直度公差为 0.03,需进行粗铳、半精铳、精铳，且要保

9、证好垂直度。（3）Q80J7内孔 粗糙度要求为R“1.6,垂直度要求为0.03,公差等级为IT7,毛坯 孔已经铸出，加工方法可采用粗锂、半精锂、精锂就可以满足加工要求。其它五个轴承孔及 2个P30H7的孔的加工方法相同。（4）螺丝孔及4个地脚螺钉孔 孔较多，但要求不高，保证好位置度后一次性在加工 中心上完成即可。3. 制定工艺路线按照加式原则，先加工基准面及先粗后精，同时，为保证加工效率，成批量生产，此零 件的加工工艺路线按如下方式进行。工序1：以底面为定位基准粗铳上表面，铳4个26的孔以及加工9个M10的螺纹。 工序2：以粗饶后的上表面为基准粗铳下底面及铳4个13的孔。工序3：粗加工右侧面,

10、粗锂42内孔,粗镇两个72内孔,钻两个宀30、20的内 孔以及钻端面上的螺纹孔。工序4：粗加工左侧面,粗镇80、62内孔，粗锂92内孔,钻螺纹孔。工序5半精加工左侧面及半精镇80、92及62的内孔。工序6：半精加工右侧面,半精镇两个72、42及两个030、两个20内孔。工序7：定位不变，精加工右侧面，精镇两个宀72、宀42及230内孔至尺寸，完成此 面上各个螺纹孔。工序8：精加工左侧面，精镇各孔，完成各螺纹孔的加工。工序9：加工两个英制螺纹。工序10：钳工去毛刺。工序11：终检。四、工序设计1.选择加工设备与工艺装备（1）选择机床 根据工序要求选择合适的机床。此零件为变速箱体，为提高生产效率，

11、各个工序之间完成的工作较多，且有人量的孔及 螺纹，此零件的所有工序应选择在立式加式中心上完成，这样能较大程度上减少零件在加工 过程中的装夹次数保证加工精度。（2）选择夹具零件为成批量生产，所以必需定好位，但要求不高，只需以面销组合定 位就可。此零件较高的地方为两侧面及轴承孔，且相互之间垂直度要求较高，定位时考虑以 面孔定位，保证好精度。所有工序无须采用专用夹具。（3）选择刀具 根据不同的工序选择刀具。详情见下面的数控加工工序卡中的说明。A粗加工上、下面时可采用80硬质合金端铳刀。B半精加工、精加工侧面时可采用硬质合金铳刀，注意控制铳刀直径。C钻各个小孔时，用普通钻头一次性钻出。机械力产品名称零

12、件名称H 1 1 乙卜减速器减速器材料名称及牌号HT200|毛坯种类或材料规格铸件工序号工序名称工序简要内容设备名称及型号夹具1粗铳钻孔攻丝铳上表面，钻4个26的孔以及加工9个M10的螺 纹立式加式中心压板2粗铳钻孔攻丝铳下底面及钻巾个13的孔立式加式中心压板3粗铳粗镇孔粗铳右侧面,粗镇42内孑L,粗锂两个72内孔， 粗锂两个30、（P20的内孔以及钻端面上的螺纹孔卧式加式中心专用夹具4粗铳粗镇孔粗加工左侧面，粗铳80、Q62内孑L,粗铳92内 孑L,钻螺纹孔卧式加式中心专用夹具5半精加工半精加工左侧面及半精锂宀80、宀92及62的内孔卧式加式中心专用夹具6半精加工半精加工右侧面，半精锂两个宀

13、72、宀42及两个30、两个20内孔卧式加式中心专用夹具7精加工、攻丝精加工右侧面，精锂两个0 72.宀42及30内孔至 尺寸，完成此面上各个螺纹孔卧式加式中心专用夹具8精加工精加工左侧面，精锂各孔，完成各螺纹孔的加工卧式加式中心专用夹具9加工螺纹加工两个英制螺纹立式加工中心普通夹具10钳工去毛刺D攻丝时用JIH用丝锥即可，人小根据螺纹大小而定，有M10及M16两种类型。E半精锂、精镇孔时用微调镇刀，在加工92H7的孔及42的孔时注意锂刀杆深度。（4）选择量具本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。此零件要加工的 地方不多，主要是孔的测量，A选择面的测量，用游标卡尺则行。B 选择加工孔

14、的量具。（P22H7、30H7、042、Q62J7、72J7、80J7、G92H7 孔 经粗锂、半精镇、精镇三次加工。粗锂时，用内径千分尺测量则可。（范闱为25-50、50-125） 半精锂上述孔，公差等级在IT9,需用相适应的内径千尺测量。精锂上述孔时，精度要求很 高，加工时每个工作都要测量，故宜选用极限量规。五、确定切削用童及基本时间切削用量包扌舌背吃刀量、进给量于和切削速度y。确定顺序是先确定,、f , 再确定V。详细请见下面的数控加工工序卡的说明数控加工工序卡零件名称减速器零件图号夹具名称压板设备名称及型号材料名称 及牌号HT200硬度工序名称粗铳工序号1工 步 号工步内容切削用量刀具

15、量具Vfnf编号名称号名称1装夹、对刀2粗铳上表面503501000. 501P80 面铳刀3预钻26底孔2000716钻头4铳26孔3070015040312立铳刀5预钻螺纹底孔共页第页数控加工工序卡零件名称减速器零件图号夹具名称压板设备名称及型号材料名称 及牌号HT200硬度工序名称粗铳工序号2工 步 号工步内容切削用量刀具量具VfnfJ编号名称号名称1粗铳下底面503501000. 50180 面铳刀2加1013孔30800200208复合 钻共页第页【控加工工序卡零件名称减速器零件图号夹具名称压板设备名称及型号材料名称 及牌号HT200硬度工序名称粗铳工序号3工 步 号工步内容切削用量

16、刀具量具Vfnf编号名称号名称1以左面为基准粗铳右侧 而503501000. 50180 面铳刀2粗镇42内孔50600800.202镇刀游标卡尺3粗镇72内孔50450500.202镇刀游标卡尺4钻30内孔20450镇刀游标卡尺5钻20内孔50450镇刀游标卡尺6预钻螺纹底孔钻头数控加工工序卡零件名称减速器设备名称及型号材料名称及牌号HT200零件图号夹貝名称压板工序名称粗铳nonT1心H硬度 5X工序号工 步 号工步内容切削用量刀具量具Vfnf编号名称号名称1以右面为基准粗铳左侧 而503501000.501P80 面铳刀2粗镇80内孔50350300.202镇刀游标卡尺3粗镇62内孔50

17、450500.202镇刀游标卡尺4粗镇412内孔50600550.202镇刀游标卡尺5预钻螺纹底孔钻头数控加工工序卡减速器零件图号夹具名称零件名称压板设备名称及型号材料名称及牌号HT200硬度工序名称粗铳心H 688-2020 2424 3030 4040 50BD-0.5D-lD-2D-3D-4D-5D-562345568菱形销宽度b可由下所示几何关系求得。在AAOC中CD2=AO2-AC2 （da （b y在M)OC中CD2 = BO2 - BC2联立两式得2a略去(a+X,min/4o)项则2d菱形销宽度b已标准化，故可反算得X _2恥2mm D2式中一菱形销定位的最小间隙(mm)；b

18、菱形销圆柱部分的宽度(mm)；D2I件定位孑L的最大实体尺寸(mm)；d补偿量(mm) o又a_w + ld2式中 九孔距公差(nnn)；九销距公差(mm)。菱形销直径可按下式求得根据以上可以得出两销的中心距为3660.015,公差为0.03。削边销的直径为12.966, 取公差带为H7。(3 )菱形销的工作高度上述两销定位中，圆柱销1为第二定位基准，消除两个移动自由度，菱形销为第三定位 基准，消除最后一个转动不定度，所以，一般的安装顺序，多希望圆柱销首先插入1号定位 孔一小段高度后，菱形销再参与安装。因此，为装夹方便，菱形销的工作高度口I比圆柱 销的工作高度低35 mm。即：他=耳-(35)

19、2、夹紧方案在机械加工过程中，为保持工件定位时所确定的正确加工位置，防止工件在切削力、 惯性力、离心力及重力等作用卞发生位移和振动，一般机床夹具都应有一个夹紧装置，以 将工件夹紧。从前面的零件图可以看出，零件的两侧底面各边有35mm的宽度，在此处采用两块压 板夹紧，见上夹具体图。而且这种夹紧方式夹紧方便简易可靠，可免去夹紧力的计算。3、对刀4、夹具与机床连接元件 采用两个标准的定位键，固定在夹具体底面的同一直线位置的 键槽中，用于确定铳床夹具相对于机床进给方向的正确位置，并保证定位键的宽度与 剥I床丁作台 T 形*曲和兀西卩常【靈隶5、夹具体工件显定位元件固定于翼具体上，夹紧元件安装于夹具体上，同时将对刀装置安装于夹具体上，这样整个夹具便有机连在一起。6、使用说明 安装工件时，松开螺栓上的螺母，将两块压板后撤，把工件安装在定位 板上，