钻汽车变速箱6-Φ8

钻汽车变速箱6-Φ8.5孔组合机床及夹具设计程瑞张秀艳（大连科技学院机械工程学院，大连,116052）摘要：对汽车变速箱的加工方案进行了分析，设计了钻孔专用机床，该机床对同类型的组合机床具有一定的参考价值。为了完成汽车变速箱一次装夹完成6-φ8.5孔的加工，设计了一套液压专用自动夹具。实践证明:该夹具结构简单，操作方便，加工过程实现了对工件的快速定位装夹，提高了产品生产效率。关键词：汽车变速箱；机床；夹具中图分类号：TH16文献标示码：ADesignofSpecialMachineToolandFixtureForDrilling6-φ8.5GearboxHolesChengRui(Dalianuniversityofscienceandtechnology,SchoolofMechanicalEngineering,,DaLian116052,China)Abstract:Theprocessingschemeoftheautomobilegearboxisanalyzed,andaspecialmachinetoolfordrillingisdesigned.Thismachinetoolhascertainreferencevalueforthesametypeofmodularmachinetool.Inordertocompletethe6-gearbox8.5holeprocessingatonce,asetofhydraulicautomaticfixtureisdesigned.Practicehasprovedthatthefixturehastheadvantagesofsimplestructureandconvenientoperation.Theprocessrealizestherapidpositioningandclampingoftheworkpieceandimprovestheproductionefficiencyoftheproduct.Keywords:Automobilegearbox;machinetool;jig0引言该课题来源于某汽车公司，此汽车变速箱产量为50000件/年，为大批量生产，汽车变速箱的加工质量直接影响汽车的运转性能，我们设计了一台专用钻孔机床及夹具，既保证加工精度及位置精度，又提高了产品生产效率。机床的总体设计方案1.1钻孔加工方案的确定被加工工件工序图，如图1所示，变速器壳的材料是HT200，硬度为163～255HB，材料切削性能较好，变速器壳结构相对比较复杂，在本工序前，已经完成了平面和2-φ12H7孔的精加工。本工序的加工内容为：钻端面6×φ8.5mm孔，孔深24mm，表面粗糙度均为Ra3.2。加工示意图，初定的主轴直径，通过计算得到主轴轴径20mm，再次查表找到主轴伸出主轴箱尺寸，主轴和内孔的配合尺寸D/d1=30/20，其长度为L=115mm，选用的该延伸轴的莫氏锥度号为2。图1变速箱加工工序图1.2机床的总体布局机床联系尺寸总图，如图3所示，是用来表示机床的配置形式、主要构成及各部件安装位置、相互联系、运动关系的总体布局图，它为夹具等专用部件设计提供重要依据。机床的配置选用卧式组合机床，装料高度1060mm。动力箱1TD32通过主轴箱带动主轴旋转运动，主轴与连杆连接，连杆带动钻头旋转运动实现机床的主运动。在侧底座1CC32上配置液压滑台1HY32，实现主轴进给运动。在中间底座上面安装夹具，液压滑台1HY32和夹紧油缸配有液压站。刀具主轴的切削速度、进给量根据已选定的切削用量，计算切削扭矩、切削功率，用作选择动力箱电机功率。图2机床联系尺寸总图2专用夹具设计2.1定位方案的确定根据该零件特点，采用一面两销来进行定位，工件的六个自由度完全被限制：见图1，平面为定位面，此面限制了三个自由度，即X方向的转动自由度，Y方向的转动自由度和Z方向的移动自由度。与左面φ12H7孔配合的为短圆柱销，此短圆柱销限制了两个自由度，即X方向的移动自由度和Y方向的移动自由度。与右面φ12H7配合的为削边销（即菱形销），此削边销限制了一个自由度，即Z方向的转动自由度。这些定位元件与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置。2.2夹紧方案的确定夹紧力的方向应使工件夹紧后的变形小，本工序钻削工序的夹紧方向与重力、切削力方向相垂直，力的作用点的位置应能保持工件的正确定位而不发生位移或偏转。为此，作用点的位置应靠近支撑面的几何中心，使夹紧力均匀分布在接触面上。夹紧力为液压缸驱动，用推杆将推力传递至压板，然后由压板将夹紧力分散到工件表面，从而将工件夹紧。本夹具的夹紧设备采用摆动式压板杠杆夹紧设备。夹紧原理：液压缸产生的推力，经由压紧螺钉传递到推杆，推杆直线运动，由于受到摆动式杠杆的圆周力，杠杆直线运动，摆动式压板也跟着圆周运动，带动压块将工件夹紧。液压夹紧具有轻易掌握，夹紧飞快的特点，方便集中掌握、程序掌握跟达成工序的自动化，作工压力大，油缸构造规格小，易于达成过载的维护。2.3切削力及夹紧力计算已知各主轴的总进给力ΣF：F=7.7856KN要使工件能不移动，所需夹紧力Wk为:（4）其中：K为安全系数，取为2.2，为摩擦系数，取为0.3；算得Wk＝28.5472KN；再由夹紧机构的结构,设液压缸的推杆力为Q。则：（5）其中：l1夹紧力施力点至圆柱销中心长度。L1为56.78mm；L2推杆施力点到圆柱销长度。L2为85.24mm；η为杠杆传动效率，η=0.8；则：Q＝23.77KN2.4液压缸的选择根据切削力大小和切削状态，计算并确定油缸尺寸（D/d）及外形安装，由于油缸夹紧工作压力P=2-6MPa,取P=6MPaA==（6）又因为所以（7）取D=75mmd=45mm因此选择法兰式液压缸型号为T5029-Ⅱ，数量为一个。为达到夹紧目的，选取油缸行程为60mm。图4夹具总图3结束语本课题是汽车变速箱外壳专用机床及夹具设计，首先对被加工零件进行工艺性分析，确定了机床的配置形式，对钻孔夹具的定位机构、夹紧机构等进行了设计，对夹紧力进行了计算。定位方案采用完全定位方案，夹具机构为液压夹紧机构，既保证孔系的加工精度及位置精度，又降低了工人的劳动强度，提高了生产的效率和经济效益，有很高的实用价值。参考文献：[1]成大先.机械设计手册.北京：化学工业出版社.2002[2]徐鸿本.机床夹具设计手册.辽宁：辽宁科学技术出版社.2004[3]大连组合机床研究所．组合机床设计(第一册)［M］．北京:机械工业出版社，1975．[4]王小华.《机床夹具图册》[M].北京：机械工业出版社，1992[5]陈明.机械制造工艺学.北京：机械工业出版社.2008[6]黄如林.切削加工简明实用手册[M].化学工业出版